## Optimasi Pengisian Daya Panel Surya MPPT dengan Kontrol Proportional Integral Derivative
1 Susilo, 2 Windri Setiawan, 3 Rizki Ade Pradana
1 Program Studi Teknik Eloktro, Universitas PGRI Banyuwangi, Kabupaten Banyuwangi
2 Program Studi Teknik Eloktro, Universitas PGRI Banyuwangi, Kabupaten Banyuwangi
3 Program Studi Teknik Eloktro, Universitas PGRI Banyuwangi, Kabupaten Banyuwangi
1 susilo4017@gmail.com , 2 windrisetyawan17@gmail.com , 3 riskimusik15@gmail.com
Abstract—A  visible  or  invisible  light  has  two  properties  called photons,  namely  zaves.  The  output  of  solar  panels  produces electricity  with  the  highest  efficiency  to  track  points,  a  tracking method in the form of Maximum Power Point Tracking (MPPT) is  needed.  Partial  shading  is  a  condition  where  the  solar  panel receives unstable radiation. Partial Shading causes a  decrease in the efficiency of the PV output power, causing damage. The lower peak  power  is  called  the  Local  Maximum  Power  Point  (LMPP) while  the  higher  peak  power  is  called  the  Global  Maximum Power  Point  (GMPP).  The  use  of  the  Maximum  Power  Point Tracking  (MPPT)  method  to  get  maximum  power  with conventional  methods  is  less  able  to  track  GMPP  and  is  often trapped in LMPP due to partial shading conditions. if the voltage value  is  high  so  as  to  damage  the  component.  The  Peturb  and Observe  method  with  MPPT  simulation  using  PID  control  is intended to avoid being trapped at higher power peaks so as not to damage components and more optimally in obtaining optimum peak  power-voltage.  Battery  charging  efficiency  using  MPPT  is increased by up to 145%.
Keywords—MPPT; PIDs; Solar Panel
Abstrak —Suatu cahaya yang tampak maupun yang tidak tampak memiliki  dua  buah  sifat  yang  disebut  foton  yaitu  gelombang. Keluaran  panel  surya  menghasilkan  listrik  dengan  efesiensi tertinggi  untuk  melacak  titik  diperlukan  metode  pelacakan berupa Maximum Power Point Tracking (MPPT). Partial shading adalah  Sebuah  kondisi  dimana  panel  surya  menerima  iridiasi yang  tidak  setabil.  Partial  Shading  menyebabkan  penurunan efisiensi  daya  keluaran  PV  sehingga  menimbulkan  kerusakan. Puncak  daya  yang  lebih  rendah  dinamakan  Local  Maximum Power  Point  (LMPP)  sedangkan  puncak  daya  yang  lebih  tinggi dinamakan Global Maximum Power Point (GMPP). Penggunaan metode  Maximum  Power  Point  Tracking  (MPPT)  untuk mendapatkan  daya  maksimum  dengan  metode  konvensional kurang mampu melacak GMPP dan sering terjebak pada LMPP karena  kondisi  partial  shading.  jika  nilai  tegangan  tinggi sehingga  merusak  komponen.  metode  Peturb  and  Observe dengan  simulasi  MPPT  menggunakan  kontrol  PID  ditujukan untuk menghindari terjebak pada puncak daya yang lebih tinggi sehingga  tidak  merusak  komponen  dan  lebih  optimal  dalam mendapatkan puncak daya-tegangan optimum. Efisiensi pengisian  daya  baterai  menggunakan  MPPT  meningkat  hingga 145%.
Kata Kunci—MPPT; PID; Panel Surya

## I. Pendahuluan
Energi  konvensional  menyebabkan  pencemaran  terhadap lingkungan.  PLTS  (Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya) merupakan  salah  satu  sumber  energi  terbarukan (renewable energy) banyak  tersedia  di  Indonesia  [1],[2].  Panel  surya memiliki kelemahan karakteristik listrik non-linear, disebabkan  output  panel  surya  dipengaruhi  iradiasi  matahari dan temperatur serta efisiensi yang relatif rendah sebesar 20% [3], [4].
Maximum Point Tracker (MPPT) Power yang telah ditemukan dan tertulis pada jurnal ilmiah internasional seperti Peturb and Observe,  Incremental  Conductance,  Dynamic  Approach, Temperature  Methods,  Artificial  Neural  Network  method, Fuzzy  Logic  method,  dll.  Memiliki  fungsi  meningkatkan efisiensi  daya  keluaran  PV  sehingga  bisa  mengatur  energi keluaran  pada  daya  maksimal  [5],[6],[7].  Aspek  yang diperhatikan  adalah  penggunaan  algoritma,  beberapa  tahun terakhir banyak literatur yang telah mengembangkan berbagai algoritma  pada  MPPT,  termasuk  penggunaan  algoritma hill climbing pada  MPPT  untuk  mencari  MPP  pada  PV  arrays dengan  perubahan  iradiasi  dan  temperatur.  Penggunaan incremental  conductance dan  pengembangan  algoritma tersebut  berupa  variable  step  size incremental  conductance dalam  mencari  MPP  dengan  metode  MPPT  dan Algoritma perturb  and  observe digunakan  pada  MPPT  untuk  mencari MPP pada PV Arrays [8]. maximum power  point (MPP)  pada  perubahan  iridiasi matahari  normal,  dimana  puncak  daya  maksimal  yang  terjadi pada  kurva  tegangan-daya  (P-V)  hanya  satu  puncak.  Jika beberapa  modul  dalam  kondisi  partial  shading  dimana  panel surya  menerima  iridiasi  matahari  yang  berbeda  –  beda  akan menyebabkan kurva P-V yang memiliki puncak lebih dari satu Global  Maximum  Power  Point (GMPP)  dan Local  Maximum Power Point (LMPP ) [9].
Algoritme  kontrol  daya  terdistribusi  (DPCA)  berdasarkan model Foschini/Miljanic (FM) dan Verhulst (V) dan algoritme proporsional-integral-derivatif  (PID)  yang  diwakili  oleh  teori kontrol  klasik  sebagai  kontrol  integral  menghasilkan keterbatasan  dalam  akurasi  perkiraan  rasio  signal-to-noise- plus-interference (SNIR) di lingkungan sinyal lemah [10]. Algoritma  yang  disebutkan  diatas  memiliki  presentase kegagalan yang besar untuk melacak GMPP yang mana sering terjebak  pada  LMPP,  sehingga  pada  penelitian  ini  memiliki
fokusan  pada  metode Peturb  and  Observe dengan  simulasi MPPT menggunakan kontrol PID.

## II. Metode Penelitian
Rancangan  sistem  MPPT  dengan  kontrol  PID  menggunakan Simulink  Matlab.  Komponen  kendlinya  menggunakan  sel surya (photovoltaic), buck converter , baterai, dan SCC. Sistem rancang  terdiri  dari  modul  surya  yang  dihubungkan  ke  buck converter  dan  tegangan  output  menuju  beban.  Konverter dikontrol  dengan  MPPT  untuk  melacak  daya  maksimal  dari panel  surya.  Flowchart  yang  diusulkan  ditunjukkan  pada Gambar 1.
Gambar 1: Flowchat diagram sistem kontrol daya keluaran PV

## III. Hasil dan Pembahasan
Perancangan  Simulasi  Panel  Surya  menggunakan  software Matlab  sebagai  bahan  analisis.  Perancangan  DC  to  DC converter dengan model buck converter yang diimplementasikan  sebagai  MPPT  pada  sistem  panel  surya dengan  menggunakan  kontrol  PID.  Perancangan  sistem  yang diusulkan dapat
dilihat
pada
Gambar 2.
Gambar 2. MPPT Solar Charge Controller Model
Hasil  Pengujian  simulasi  menggunakan  MPPT  dan  Tanpa MPPT.  Nilai  suhu  panel  surya  berubah-ubah  dan  intensitas cahaya  yang  tetap  sebesar  1000  W/m2,  serta  menggunakan beban baterai dengan spesifikasi tegangan 24volt  dengan arus 65Ah. Hasil pengujian ditunjukkan pada tabel 1.
Tabel 1. Perbandingan Daya antara sistem tanpa MPPT dengan sistem MPPT dengan Perubahan Suhu Panel Surya
Suhu Panel Surya (K) Daya tanpa MPPT (watt) Daya MPPT (watt) Persentase Kenaikan 300 424.13 991.80 143% 305 418.82 998.36 144% 310 425.74 1005.82 144% 315 429.67 1012.63 145% 320 431.53 1016.28 145%
𝑹𝒂𝒕𝒂 − 𝒓𝒂𝒕𝒂 = 𝑷𝒐𝒖𝒕 𝑴𝑷𝑷𝑻−𝑷𝒐𝒖𝒕 𝒕𝒂𝒏𝒑𝒂 𝑴𝑷𝑷𝑻 𝑷𝒐𝒖𝒕 𝒕𝒂𝒏𝒑𝒂 𝑴𝑷𝑷𝑻 𝒙𝟏𝟎𝟎% (1)
Pengujian  ini  dilakukan  dengan  mengubah  nilai  suhu  dari 300K,  305K,  310K,  315K  dan  320K  dengan  beban  baterai memiliki tegangan 24volt dan arus 64Ah. Panel surya dengan sistem  MPPT  memiliki  daya  yang  lebih  besar  daripada  panel surya  tanpa  sistem  MPPT.  Selisih  daya  yang  dihasilkan  dari kedua  sistem  antara  574,67  watt  sampai  591,75  watt  dengan persentase 143% sampai 145%.

## IV. Kesimpulan
Hasil  analisis  daya  pada  suhu  27°C-47°C  dengan  kenaikan interval suhu sebesar 12°C tanpa  MPPT sebesar 424.13 Watt - 431.53 Watt,  sedangkan daya pada suhu 27°C-47°C dengan kenaikan  interval  suhu  sebesar  12°C  menggunakan    MPPT sebesar  991.80 Watt-1016.28 Watt.  Efisiensi  pengisian  daya baterai  menggunakan  MPPT  meningkat  hingga  145% dibandingkan tidak menggunakan MPPT.

## V. Daftar Pustaka
[1]  B.  K.  Oubbati,  M.  Boutoubat,  M.  Belkheiri,  and  A. Rabhi,  “Global  maximum power point tracking of a  PV system MPPT control under partial shading,” Proc. 2018 3rd Int. Conf. Electr. Sci. Technol. Maghreb, Cist. 2018 , pp. 29–31, 2018, doi: 10.1109/CISTEM.2018.8613391.
[2]  P.  Harahap,  “Pengaruh  Temperatur  Permukaan  Panel Surya  Terhadap  Daya  Yang  Dihasilkan  Dari  Berbagai Jenis Sel Surya,” RELE (Rekayasa Elektr. dan Energi)  J. Tek.  Elektro ,  vol.  2,  no.  2,  pp.  73–80,  2020,  doi: 10.30596/rele.v2i2.4420.
[3]  R.  Storn,  “On  the  Usage  of  Differential  Evolution  for Function Optimization,” IEE , pp. 519–523, 1996.
[4]  J. Ma, X. Pan, K. L. Man, X. Li, and H. Wen, “Detection and  Assessment  of  Partial  Shading  Scenarios  on Photovoltaic Strings,” IEEE Trans. Ind. Appl. , vol. 6, no.
Start Maximum Point Tracker (MPPT PID == Algoitma Buck Converter Beban Panel Surya
1, pp. 1–12, 2017, doi: 10.1109/TIA.2018.2848643.
[5]  M. Killi and S. Samanta, “Modified Perturb and Observe MPPT  Algorithm  for  Drift  Avoidance  in  Photovoltaic Systems,” IEE Trans. Ind. Electron. , pp. 1–10, 2015, doi: 10.1109/TIE.2015.2407854.
[6]  E.  Owdplpl,  S.  Member,  I.  D.  Kdq,  and  S.  Member,  “A DC-DC  Buck  Converter  with  Maximum  Power  Point Tracking  Implementation  for  Photovoltaic  Module Application,” IEE , pp. 305–310, 2017.
[7]  A.  Ali et  al. , “Investigation of MPPT Techniques  under Uniform and Non-Uniform Solar Irradiation Condition-A Retrospection,” IEEE  Access ,  vol.  8,  pp.  127368– 127392, 2020, doi: 10.1109/ACCESS.2020.3007710.
[8]  K.  S.  Tey,  S.  Mekhilef,  S.  Member,  and  M.
Seyedmahmoudian,  “Improved  Differential  Evolution- based  MPPT  Algorithm  using  SEPIC  for  PV  Systems under Partial Shading Conditions and Load Variation,” J. Power  Electron ,  vol.  16,  no.  1,  pp.  287–296,  2016,  doi: 10.1109/TII.2018.2793210.
[9]  D.  Pilakkat  and  S.  Kanthalakshmi,  “Artificial  Bee Colony  Algorithm  for  Peak  Power  Point  Tracking  of  a Photovoltaic  System  under  Partial  Shading  Condition,” IEE Int. , pp. 1–7, 2018.
[10]  T.  A.  B.  Alves,  F.  R.  Durand,  B.  A.  Angélico,  and  T. Abrão, “Power allocation scheme for OCDMA NG-PON with proportional-integral-derivative algorithms,” J. Opt. Commun.  Netw. ,  vol.  8,  no.  9,  pp.  645–655,  2016,  doi: 10.1364/JOCN.8.000645.