Jurnal ECOTIPE, Volume 8, No.2, Oktober 2021, Hal. 120-130 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti (SINTA 4), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI: 10.33019/jurnalecotipe.v8i2.2560

## Rancang Bangun Solar Charger dengan Maximum Power Point Tracking (MPPT) dan Kontrol Proportional Integral Derivative (PID) Untuk Pengisian Baterai Lithium-Ion
Novie Ayub Windarko 1 , Irianto 2 , Agus Tami 3
Teknik Elektro Industri, Departemen Elektro, Politeknik Elektronika Negeri Surabaya 1
Teknik Elektro Industri, Departemen Elektro, Politeknik Elektronika Negeri Surabaya 2 Teknik Elektro Industri, Departemen Elektro, Politeknik Elektronika Negeri Surabaya 3 ayub@pens.ac.id 1 , irianto@pens.ac.id 2 , *agus.tami.0004@gmail.com 3

## ABSTRACT
Solar charger is a tool to charge battery energy by using solar panel. Generally, the process of battery charging using solar charger  still  uses  the  Constant  Current-Constant  Voltage method.  The  application of Constant  Current-Constant  Voltage method  on  solar  charger  has  a  flaw  on  Constant  Current  mode,  when  the  solar  panels  is  not  able  to  reach  the  specified current, then a voltage drop will occur so that there is no charging on the battery. The problem faced by using solar charger is the fluctuating output of solar panels is influenced by several parameters, those are temperature, light intensity, and the given  load.  As  of  that  a  control  is  needed  which  can  track  so  that  the  solar  panel  output  can  be  maximized  for  battery charging. In this research, by using buck converter as solar charger and MPPT modified incremental conductance as the method  in  order  to  search  the  maximum  output  power  of  the  solar  panel  and    PID  analytical  method  is  used  to  produce constant  output  voltage  of  converter  for  Li-Ion  battery  charging.  Based  on  maximum  tracking  of  MPPT  modified incremental conductance method at 1000W/m2 Irradiance with a duty cycle of 70% produces 99.53W of maximum power output of buck converter, 12.52V of output voltage of buck converter and 7.95A current. PID Control with parameter values such as KP = 7.8 KI = 50000, and KD = 0.000304 is used to get constant output voltage of 12.6 V of buck converter.
Keywords:  Li-Ion  Battery,  Buck  Converter,  MPPT  Modified  Incremental  Conductance  Method,  Analytical  PID,  Solar Charger

## INTISARI
Solar  charger merupakan  alat  untuk  mengisi  energi  baterai  dengan  memanfaatkan  panel  surya.  Pada  umumnya,  proses pengisian  baterai  dengan  solar  charger  masih  menggunakan  metode Constant  Current-Constant  Voltage .  Penerapan  metode Constant  Current-Constant  Voltage pada solar  charger memiliki  kelemahan  yaitu  pada  mode Constant  Current ,  Saat  panel surya  tidak  mampu  mencapai  arus  yang  ditentukan  maka  akan  terjadi drop tegangan  sehingga  tidak  terjadi  pengisian  pada baterai. Permasalahan  yang dihadapi dari penggunaan solar charger adalah keluaran panel surya  yang  fluktuatif  dipengaruhi oleh  beberapa  parameter  yaitu  suhu,  intensitas  cahaya  dan  pembebanan  yang  diberikan.  Sehingga  diperlukan  sebuah  kontrol yang  dapat tracking agar  keluaran  panel  surya  dapat  dimaksimalkan  untuk  melakukan  pengisian  baterai.  Pada  penelitian  ini memanfaatkan buck converter sebagai solar  charger serta  metode  yang  digunakan  yaitu  MPPT modified  incremental conductance bertujuan  untuk  mencari  daya  maksimum  keluaran  panel  surya  dan  PID  metode  analitik  untuk  menghasilkan tegangan  keluaran  konverter  yang  konstan  untuk  pengisian  baterai  Li-Ion.  Dari  hasil tracking maksimum  MPPT  metode modified incremental  conductance pada  iradiasi  1000W/m 2 dengan duty  cycle 70%  menghasilkan  keluaran  daya  maksimum buck  converter 99,53W serta tegangan keluaran buck converter 12,52V dan arus 7,95A. Kontrol PID dengan  nilai parameter KP=7,8,  KI=50000,  dan  KD=0,000304  digunakan  untuk  mendapatkan  tegangan  keluaran buck converter konstan  sebesar 12,6V.
Kata kunci: Baterai Li-Ion, Buck Converter , MPPT Metode Modified Incremental Conductance , PID Analitik, Solar Charger
I. PENDAHULUAN
Solar charger merupakan  alat  pengisian  baterai sampai  pada  rating  tegangan  yang  ditentukan  dengan
menggunakan  sumber  panel  surya.  Pada  umumnya penggunaan  baterai  yang  umum  digunakan  saat  ini adalah untuk kendaraan bermotor.
Jurnal ECOTIPE, Volume 8, No.2, Oktober 2021, Hal. 120-130 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti (SINTA 4), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI: 10.33019/jurnalecotipe.v8i2.2560
Rancang Bangun Solar Charger…(Novie A. Y., dkk.)
Selama ini pengisian baterai masih menggunakan sumber  dari  jala-jala  PLN.  Namun  dikarenakan perkembangan  energi  alternatif  yang  cukup  pesat, sehingga dapat dilakukan pemanfaatan energi alternatif  sebagai  pengisian pada  baterai  yaitu  energi dari  tenaga  surya.  Energi  ini  merupakan  salah  satu alternatif  yang  baik  untuk  masa  kini  dan  masa  yang akan  mendatang.  Dimana  alat  yang  digunakan  untuk mengkonversikan  energi  surya  atau  cahaya  menjadi energi listrik adalah panel surya[8].
Pemanfaatan  solar  panel  sebagai  pembangkitan energi  listrik  masih  memerlukan  sebuah  konverter. Hal  ini  dikarenakan  hasil output dari  panel  surya masih  fluktuatif.  Dengan  adanya  konverter  tipe buck converter ,  bertujuan  sebagai  penurun  level  tegangan sumber  ( input )  dan  juga  ditambahkan  kontrol MPPT metode modified  incremental  conductance agar  hasil output konverter dapat memaksimalkan input konverter  keluaran  panel  surya  serta  sebuah  kontrol PID yang mengkonstankan tegangan output konverter sebesar  tegangan  maksimum  chargig  baterai  sesuai rating sehingga  dapat  digunakan  untuk  melakukan pengisian  sebuah  penyimpan  energi  yang  selanjutnya dapat  digunakan  sebagai supply energi  listrik  pada kehidupan sehari hari.
Sehingga pada penelitian ini dibuat sebuah sistem dengan  memanfaatkan  energi  hasil  panel  surya  yang kemudian  energi  tersebut  disimpan  pada  sebuah storage tegangan dan arusnya dimaksimalkan terlebih dahulu  oleh  sebuah  konverter  bertipe buck penurun tegangan memanfaatkan perpaduan MPPT dan kontrol PID.

## II. LANDASAN TEORI
A. Buck Converter
Buck  Converter adalah  salah  satu  tipe Converter DC ke DC yang  menghasilkan  tegangan output yang nilainya lebih kecil dari tegangan input .
Gambar 1. Rangkaian Buck Converter
Dari  Gambar 1 dapat diketahui bahwa  rangkaian terdiri atas satu saklar aktif berupa switching dan juga
terdapat  saklar  pasif  (dioda),  dan  induktor  serta kapasitor  adalah  sebuah  pembatas  keluarannya. Penggunaan  dioda  sebagai  saklar  pasif  dapat digunakan  sebuah  saklar  aktif  sehingga  adanya  susut daya bisa dikurangi[1].

## B. Baterai Li-Ion
Baterai Lithium-ion merupakan  salah  satu  jenis baterai rechargeable yang  digunakan  pada  berbagai peralatan elektronik terutama yang berjenis portable [7].
Gambar 2. Karakteristik Pengisian Baterai Li-Ion
Dari  Gambar  2  dapat  diketahui  bahwa  prinsip kerja  dari CC-CV yaitu  mula  mula  arus  pengisian ditahan  konstan,  dan  lama  kelamaan  akan  berefek pada  tegangan  sel  baterai  yang  semakin  naik.  Saat tegangan pengisian sudah mencapai tegangan maksimum  pengisian  sesuai rating pada data  sheet maka  tegangan  akan  dikonstankan  sebesar  tegangan pengisian tersebut. Dengan tujuan agar tidak merusak daripada  sel  baterai  dan  konstannya  tegangan  yang diberikan  maka  baterai  akan  terisi  sehingga  akan terjadi  penurunan  pada  nilai  arus  pengisiannya dikarenakan  semakin  sedikitnya  selisih  antara tegangan  sumber  pengisian  dan  baterai.  Baterai dikatakan  penuh  saat  tegangan  pengisian  sudah mencapai  tegangan  maksimum  baterai  dan  arus pengisian nol[2].
C. MPPT MPPT adalah sebuah program dimana pengaplikasiannya  untuk  mendapatkan  tegangan  dan arus  maksimum  dari  sebuah  panel  surya  sehingga daya  keluaran  dari  panel  surya  agar losis daya  yang terjadi yakni hilang susut daya yang terjadi.
Jurnal ECOTIPE, Volume 8, No.2, Oktober 2021, Hal. 120-130 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti (SINTA 4), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI: 10.33019/jurnalecotipe.v8i2.2560
Rancang Bangun Solar Charger…(Novie A. Y., dkk.)

## Gambar 3. MPPT Incremental Conductace
Dalam Gambar 3, untuk mencapai MPPT sebuah panel  surya  yaitu  tidak  adanya  perubahan  nilai  arus dan  tegangan  pada  sistem  dan  juga  bisa  ditandai dengan perbandingan besarnya perubahan arus dibagi perubahan  tegangan  akan  sama  dengan  nilai perbandingan arus dan tegangannya[4].

## D. PID
Kontrol  PID  merupakan  kontroler  berumpan balik yang terdiri atas kombinasi kontrol P, kontrol I, dan kontrol D yang memiliki tujuan mengkontrol hasil output ,  mempercepat  reaksi  kontrol,  menghilangkan offset serta  menghasilkan  perubahan  pada  kondisi awal  yang  cukup  besar  yang  ditampilkan  dalam  blok diagram pada Gambar 4[6].
Gambar 4. Blok Diagram PID Analog

## III. METODE PENELITIAN
Pada  penelitian  ini  terdapat  perencanaan  sistem yaitu  pembuatan  blok  diagram  sistem. Blok  diagram sistem digambarkan seperti pada Gambar 5.
Gambar 5. Blok Diagram Sistem
Pada  penelitian  ini  menggunakan  sebuah PV dengan daya max sebesar 100 Wp. Tegangan keluaran PV yang  masih  fluktuatif  dipengaruhi  oleh  besarnya intensitas  cahaya  dan  suhu  lingkungan,  maka diperlukan DC-DC konverter untuk  menstabilkan tegangan output PV dengan  bantuan  kontrol.  Pada penelitian  ini  digunakan konverter jenis buck dan kontrolnya  menggunakan PWM berjenis MPPT dengan metode modified incremental conductance dan kontrol PID analitik. Baterai Li-Ion digunakan sebagai penyimpanan  energi  dari PV yang  telah  melewati konverter  dengan  tegangan  nominal  10,8V.  Sebagai media interface digunakanlah LCD  20x4 serta STM32F4 sebagai  mkrokontrolernya. Pada  penelitian ini  juga  dilakukan  perencanaan  baik hardware maupun kontrol.

## A. Perencanaan Photovoltaic
Dalam  penelitian  ini  akan  digunakan  1  buah photovoltaic  SUN  ASIA  100  WP. Dengan  spesifikasi pada Tabel 1 berikut :
Tabel 1. Spesifikasi Photovoltaic Karakteristik Nilai Maximum Power (Pmax) 100 W Power Tolerance +3 % Maximum Power Voltage (Vmp) 17.80 V Maximum Power Current (Imp) 5.62 A Open Circuit Voltage (Voc) 21.80 V Short Circuit Current (Isc) 6.05 A

## B. Perencanaan Buck Converter
Jenis  konverter  yang  digunakan  pada  penelitian ini  adalah buck converter dengan  perencanaan  sesuai parameter[1].
Parameter :
Jurnal ECOTIPE, Volume 8, No.2, Oktober 2021, Hal. 120-130 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti (SINTA 4), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI: 10.33019/jurnalecotipe.v8i2.2560
xVo rVo xiL iL kHz F A Io V Vo V Vin V Vin % 5 , 0 ; % 20 ; 40 ; 8 ; 6 , 12 ; 21 max ; 13 min
        Desain :
1. Duty Cycle
6 . 0 21 6 . 12    Vs Vo D (1)
2. Resistor
    575 . 1 8 6 . 12 Io Vo R (2)
3. Nilai Induktor A Io IL 8   A x xIL IL 6 , 1 6 2 , 0
% 20     (3)   ILxf D Vox L    1 (4)
  H H L x x L  75 , 78 00007875 , 0 40000 6 , 1 6 , 0 1 6 , 12     4. Nilai Capasitor
% 5 . 0  r   2 8xLxrxf D - 1 C  (5)
 
F F x x x x   80 36 , 79 40000 005 , 0 10 75 , 78 8 6 , 0 1 2 6     

## C. Perencanaan Baterai
Dalam  perancanaan  ini  jenis  baterai  yang digunakan  adalah Li-Ion dengan  nomor  model Samsung  SDI-INR18650-35E [2].  Dengan  spesifikasi pada Tabel 2 berikut:
Tabel 2. Spesifikasi Baterai Item Spesifikasi Kapasitas 3350 mAh Tegangan Charging 4,2 V Tegangan Nominal 3,6 V Metode Charging CC-CV Arus Charging 1 A – 1,7 A Waktu Charging 4 Jam Arus Charging Maksimum 2 A Arus Discharge Maksimum 8 A Tegangan Cut-Off Discharge 2,65 V
Dari  Tabel  2,  mengenai  baterai  akan  dirakit dengan konfigurasi 3 seri dan 4 paralel (3S4P) dimana nantinya baterai memiliki kapasitas 13,4Ah. Dari data tersebut, maka tegangan keluaran konverter maksimum  yang  dapat  diberikan  pada  baterai  adalah sebesar  12,6V  dikarenakan  pada  percobaan  kali  ini digunakan  konfigurasi  baterai  3  seri  sehingga tegangan  maksimum  pengisian  adalah  sebesar  12,6V (4,2  x  3 cell )  dengan  dibantu  oleh  modul BMS agar pengisian dapat seimbang setiap cell nya.

## D. Perencanaan Kontrol PID
Pada  penelitian  ini  digunakan  PID  dengan perhitungan Kp, Ki dan Kd nya menggunakan metode analitik.  Yang  mula  mula  diambil  grafik  respon  buck konverter  dimana  masih  terdapat overshoot pada sistem seperti yang terlihat pada Gambar 6.
Gambar 6. Gelombang Respon Buck Converter
Diketahui :
12,6V = Response Steady - 12,6V = Point Set - 17,01V = Vp - s 10 x 2,63 = tp - s 10 = ts - 4 - -3 1 6 , 12 6 , 12     Xss Yss K (6)
s x x ts x 3 2 10 2 , 0 10 5 1 5 1        (7)
s x / 5000 10 2 , 0 1 1 3        (8)
3 10 63 , 2 14 , 3     x tp d   (9)
sec / 16 , 11939 rad 
Jurnal ECOTIPE, Volume 8, No.2, Oktober 2021, Hal. 120-130 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti (SINTA 4), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI: 10.33019/jurnalecotipe.v8i2.2560
Rancang Bangun Solar Charger…(Novie A. Y., dkk.)
2 1       n d (10)
2 1 5000 16 ,
1193     ) 1 ( 25000000 51 , 142543541 2
2     39 , 0 15 , 0 25000000 51 .
167543541 25000000 25000000 51 . 142543541 2 2 2 2           51 , 12820 39 , 0 5000        n (11)
Sehingga OLTF :
2 2 2 2 ) ( ) ( n S n S n k S u S C         (12) 66 , 164365476 10000 66 , 164365476 51 , 12820 51 , 12820 39 , 0 2 51 , 12820 1 2 2 2 2       S S S S    Perhitungan Kp, Ki, dan Kd s x x n i 5 10 08 , 6 51 , 12820 39 , 0 2 2         (13) s x x n x i d 4 5 2 10 51 , 12820 10 08 , 6 1 1         
(14)
Saat dipercepat (10x):
s ts s ts 4 3 10 10       s x ts 4 10 2 , 0 5 1   
    (15)
04 , 3 10 2 , 0 10 08 , 6 4 5        x x k i KP   (16) 50000 10 08 , 6 04 , 3 5      x i KP KI  (17) 4 10 04 , 3     x d x KP KD  (18)
Berikut  adalah  gelombang  setelah  diberikan kontrol PID :
Gambar 7. Gelombang Respon Buck Converter Setelah PID
Dari  Gambar  7  dapat  diketahui  bahwa  kontrol PID  dapat  menghilangkan overshoot yang  terjadi sehingga  hingga  menuju steady  state tanpa  terjadi overshoot .  Untuk  mempercepat  waktu steady  state maka  dilakukan  juga tuning pada  PID  dengan  nilai yang didapat sebagai berikut :
000304 , 0 * 50000 * 8 , 7 *    KD KI KP
Gambar 8. Gelombang Respon Buck Converter Setelah Tuning PID
Dari  Gambar  8  diketahui tuning PID  akan berimbas  pada  semakin  cepatnya  respon steady  state yang  didapat.  Dimana  pada  sebelum  di tuning memiliki respon steady state sebesar 0,6ms setelah di tuning respon  yang  didapat  yaitu  semakin  cepat menjadi 0,16ms.

## E. Perencanaan MPPT
MPPT  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini menggunakan metode modified incremental conductance yang  berguna  sebagai tracking sehingga panel  surya  dapat  mengeluarkan  daya  maksimum yang  dimiliki[4].  Alasan  digunakannya  metode tersebut yaitu dengan metode tersebut memiliki proses deteksi tracking sangat  detail  sehingga  osilasi  daya yang dikeluarkan oleh panel surya akan kecil atau bisa dikatakan  lebih  teliti. Flowchart algoritma  MPPT
Jurnal ECOTIPE, Volume 8, No.2, Oktober 2021, Hal. 120-130 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti (SINTA 4), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI: 10.33019/jurnalecotipe.v8i2.2560
Rancang Bangun Solar Charger…(Novie A. Y., dkk.)
metode modified  incremental  conductance adalah sebagai berikut :

## Gambar 9. Algoritma MPPT Metode Modified Incremenal Conductance
Dari Gambar 9, didapati bahwa panel surya telah mencapai  daya  maksimumnya  saat  tidak  adanya perubahan  nilai  arus  yang  terjadi  dan  nilai perbandingan antara perubahan arus terhadap perubahan tegangannya sama dengan nilai perbandingan antara arus terhadap tegangannya.

## IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Didalam  hasil  dan  pembahasan  ini  memiliki beberapa pengujian sebagai berikut:

## A. Pengujian Karakteristik PV
Gambar 10. Dokumentasi Pengujian Karakteristik PV
Seperti  Gambar  10,  Pengujian PV dilakukan untuk  mengetahui  karakteristik  panel  terhadap paparan  sinar  matahari.  Pengujian  dilakukan  pada
tanggal  6-Juni-2021  berlokasikan  di  Jl.  Tenggumung Wetan GG. Rambutan 07, pada pukul 10:00– 14:00 .
Gambar 11. Grafik Karakter Tegangan Terhadap Arus PV
Gambar 12. Grafik Karakter Tegangan Terhadap Daya PV
Dari  Gambar  11  dan  12  diketahui  daya  yang mampu  dihasilkan  oleh PV yaitu  berkisar  antara  15- 45W sedangkan untuk tegangannya berkisar 10-19V.

## B. Pengujian Buck Converter
Pengujian buck  converter pada  Gambar  13 dengan  perubahan duty  cycle dari  10%  hingga  90% menggunakan  sebuah power  supply  DC dengan menyamakan  deangan  keadaan PV maka buck converter diuji  pada  beberapa  tegangan  untuk memastikan buck  converter dapat  bekerja  pada PV . Percobaan  ini  diambil  pada  tegangan input berbeda, namun  yang  tersaji  dalam  tabel  yaitu  pengujian dengan  tegangan input sebesar  13V,  17V,  dan  21V pada Tabel 3, 4 dan 5.
Gambar 13. Dokumentasi Pengujian Buck Converter
PV 100WP Multitester Resistor Variabel DC  Supply 12V & 5V Driver Mosfet Mikrokontroler Buck Converter Power Supply DC Multitester
Jurnal ECOTIPE, Volume 8, No.2, Oktober 2021, Hal. 120-130 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti (SINTA 4), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI: 10.33019/jurnalecotipe.v8i2.2560
Rancang Bangun Solar Charger…(Novie A. Y., dkk.)
Tabel 3. Uji Buck dengan Tegangan Uji 13V
Vin (V) D (%) Vo (V) Io Iin (A) Po (W) Pi (W) Eff (%) Error (%) Teori  Prak 13 10 1,3 1,28 0,09 0,01 0,12 0,13 88,62 1,54 13 20 2,6 2,7 0,18 0,04 0,49 0,52 93,46 3,85 13 30 3,9 4,15 0,24 0,08 1,00 1,04 95,77 6,41 13 40 5,2 5,51 0,28 0,13 1,54 1,69 91,29 5,96 13 50 6,5 6,55 0,3 0,16 1,97 2,08 94,47 0,77 13 60 7,8 7,55 0,32 0,2 2,42 2,6 92,92 3,21 13 70 9,1 8,9 0,35 0,25 3,12 3,25 95,85 2,20 13 80 10,4 10,27 0,37 0,3 3,80 3,9 97,43 1,25 13 90 11,7 11,65 0,38 0,36 4,43 4,68 94,59 0,43
Tabel 4. Uji Buck dengan Tegangan Uji 17V
Vin (V) D (%) Vo (V)
Io Iin (A) Po (W) Pi (W) Eff (%) Error (%) Teori  Prak 17 10 1,7 1,53 0,14 0,01 0,21 0,25 84 10
17 20 3,4 3,34 0,25 0,06 0.84 1,02 81,86  1,76 17 30 5,1 5,4 0,33 0,11 1,73 1,87 92,47  2,75 17 40 6,8 7 0,38 0,17 2,66 2,89 92,04  2,94 17 50 8,5 8,39 0,41 0,22 3,44 3,74 91,98  1,29 17 60  10,02 9,93 0,44 0,27 4,37 4,59 95,19  2,65 17 70 11,9 11,69 0,47 0,34 5,49 5,78 95,06  1,76 17 80 13,6 13,46 0,49 0,4 6,60 6,8 96,99  1,03 17 90  15,25  15,25 0,51 0,47 7,78 7,99 97,34  0,33
Tabel 5. Uji Buck dengan Tegangan Uji 21V
Vin (V) D (%) Vo (V) Io (A) Iin (A) Po (W) Pi (W) Eff (%) Error (%) Teori  Prak 21 10 2,1 1,84 0,19 0,02 0,35 0,42 83,24  12,38 21 20 4,2 4,06 0,33 0,07 1,34 1,47 91,14 3,33 21 30 6,3 6,43 0,42 0,14 2,7
2,94 91,86 2,06 21 40 8,4 8,62 0,48 0,21 4,14 4,41 93,82 2,62 21 50 10,5  10,4 0,52 0,27 5,41 5,67 95,38 0,95 21 60 12,6  12,36 0,55 0,35 6,80 7,35 92,49 1,90 21 70 14,7  14,52 0,58 0,42 8,42 8,82 95,48 1,22 21 80 16,8  16,7 0,61 0,51 10,1 10,7 95,12 0,6 21 90 18,9  18,9 0,64 0,6 12,1 12,6 95 0
Dari  Tabel  3,  4,  dan  5  diketahui  bahwa  masih terjadi error dan  juga  effisiensi  nya  masih  belum 100%  hal  ini  dikarenakan  ketidaktepatan  komponen maupun alat ukur yang dipakai.

## C. Pengujian Performa Baterai
Pada pengujian performa baterai, akan dilakukan menggunakan  buck  konverter  yang  telah  dibuat  dan
dengan sumber sebuah power supply untuk mengetahui  waktu  pengisian  dan  juga  kemampuan baterai  saat  di charging dengan  daya  maksimum  PV yaitu  sebesar  100W.  Berikut  adalah  dokumentasi pengujian pada Gambar 14.

## Gambar 14. Dokumentasi Pengujian Baterai
Dari pengujian yang telah dilakukan didapati data pada Tabel 6.
Tabel 6. Uji Performa Baterai Detik-Ke Vch (V) Ich (A) Pch (W) 1 10.3 3 30.9 2 11.1 5 55.5 3 11.95 7.84 93.688 4 11.95 7.54 90.103 5 12.16 8 97.28 6 12.16 7.96 96.7936 126 12.24 8 97.92 186 12.24 7.9 96.696 187 12.35 8 98.8 247 12.36 7.95 98.262 307 12.35 8 98.8 367 12.4 7.9 97.96 368 12.4 8 99.2 488 12.42 8.05 99.981 548 12.39 7.87 97.5093 549 12.45 7.95 98.9775 669 12.48 8 99.84 729 12.48 7.98 99.5904 789 12.53 7.9 98.987 790 12.55 7.9 99.145 860 12.6 7.8 98.28 1460 12.6 7 88.2 2060 12.6 6.45 81.27 2660 12.6 5.77 72.702 3260 12.6 5.13 64.638 3860 12.6 4.51 56.826 4460 12.6 4.01 50.526
Jurnal ECOTIPE, Volume 8, No.2, Oktober 2021, Hal. 120-130 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti (SINTA 4), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI: 10.33019/jurnalecotipe.v8i2.2560
Rancang Bangun Solar Charger…(Novie A. Y., dkk.)

## Lanjutan Tabel 6
Detik-Ke Vch (V) Ich (A) Pch (W) 5060 12.6 3.52 44.352 5660 12.6 3.22 40.572 6260 12.6 2.77 34.902 6860 12.6 2.52 31.752 7460 12.6 2.09 26.334 8060 12.6 1.82 22.932 8660 12.6 1.54 19.404 9260 12.6 1.31 16.506 9860 12.6 1.2 15.12 10460 12.6 1 12.6
Dari Tabel 6 didapati bahwa, baterai di charging hingga  penuh  dengan  perpaduan  antara charging dengan  daya  mendekati  100W  dan  tegangan  konstan memerlukan  waktu  10460  detik  atau  sekitar  2,9  jam. dan dari percobaan ini didapati bahwa baterai mampu di charging dengan  daya  sebesar  daya  maksimum panel  surya  yaitu  sebesar  100W  sehingga  dapat dipastikan  dapat  berjalan  dengan  normal  saat diterapkan.

## D. Pengujian MPPT
Pengujian  MPPT  dengan  metode modified incremental  conductance yang  dilakukan  dengan bantuan  software PSIM .  Untuk  parameter radiasi diatur  berubah-ubah  dengan  nilai  100-1000  W/m 2 dengan step 100  W/m 2 serta  dengan temperature 25°C.
Gambar 15. Rangkaian MPPT pada Software PSIM
Pada  Gambar  15  didapati bahwa  pada  sistem  ini menggunakan  sebuah PV berspesifikasi  100Wp  dan konverter yang digunakan merupakan buck converter . Berdasarkan  hasil  simulasi  didapat  data tracking seperti  yang  ditunjukkan  dengan  data  tersaji  pada Tabel 7.
Tabel 7. Data Uji MPPT Iradiasi Konstan I
Radiance (W/m 2 ) Vpv (V) Ipv (A) Ppv (W) Pmax (W) Akurasi (%) 100 15,8 0,56 8,85 8,91 99,30 200 16,53 1,12 18,51 18,62 99,43 300 16,93 1,68 28,44 28,57 99,55 400 17,09 2,26 38,64 38,66 99,94 500 17,31 2,82 48,81 48,84 99,95 600 17,33 3,4 58,92 59,04 99,80 700 17,53 3,94 69,07 69,27 99,71 800 17,58 4,52 79,46 79,52 99,93 900 17,57 5,1 89,61 89,77 99,82 1000 17,76 5,63 99,99 99,99 100,00
Berdasarkan  Tabel  8,  dari  data  tersebut  maka dapat dikatakan bahwa MPPT telah berjalan dan dapat diterapkan  pada  sistem  dimana MPPT sudah  dapat tracking daya  maksimum  dimana  untuk range tegangan input yang  diberikan  oleh  PV  adalah  15,8V hingga  17,76V.  Dan  dari  segi  akurasi MPPT sudah dikatakan  sangat  baik  karena  hasil  dari MPPT memiliki  akurasi  atau  ketepatan  dalam  range  99.3% hingga  100%.  Dan  setelah  itu  dilakukan  pula pengamatan  pada  sisi  konverter  dengan  hasil  pada Tabel 8.
Tabel 8. Hasil Pengujian MPPT untuk Pengisian Baterai
I Radiance (W/m²) Vout Conv (V) Iout Conv (A) Pout Conv (W) Duty (%) 100 3,7 2,35 8,70 22 200 5,36 3,4 18,22 32 300 6,67 4,24 28,28 40 400 7,77 4,94 38,38 46 500 8,74 5,54 48,42 50 600 9,61 6,11 58,72 54 700 10,43 6,62 69,05 58 800 11,16 7,087 79,09 62 900 11,86 7,53 89,31 66 1000 12,52 7,95 99,53 70
Dari  Tabel  8  didapati  bahwa  daya output konverter  maksimum  yaitu  saat  nilai  iradiasi sebesar 1000 W/m 2 . Dimana daya yang dikeluarkan konverter adalah  99,53  W  dengan  tegangan output konverter maksimum sebesar 12,52V dan dengan arus 7,95A.
Jenis  baterai  yang  digunakan  pada  penelitian  ini adalah Li-Ion  Samsung  SDI-INR18650-35E dengan konfigurasi  3S4P  (3  Seri  4  Paralel)  maka tegangan
Jurnal ECOTIPE, Volume 8, No.2, Oktober 2021, Hal. 120-130 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti (SINTA 4), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI: 10.33019/jurnalecotipe.v8i2.2560
Rancang Bangun Solar Charger…(Novie A. Y., dkk.)
nominalnya  menjadi  10,8V  dan  tegangan  pengisian maksimum  12,6V.  Sehingga  pada  tabel  dapat diketahui  iradiasi  minimum  agar  bisa  melakukan pengisian  adalah  800W/m 2 dimana  tegangan output konverter adalah sebesar 11,16V.
Gambar 16. Rangkaian Pengujian Performa MPPT pada

## Software PSIM
Seperti  pada  Gambar  16,  Pengujian  ini  untuk mengetahui  performa MPPT metode modified incremental  conductance pada  saat  diterapkan  pada kondisi  iradiasi  yang  berubah  secara  tiba-tiba,  baik dari  tingkat  iradiasi  tinggi  ke  rendah  ataupun sebaliknya.  Proses tracking pada  saat  dilakukan pengujian  yaitu  dengan  melakukan  perubahan  pada nilai  iradiasi  dengan  perubahan  800  –  1000  –  500  – 700 w/m 2 dan dengan temperature 25°C.
Gambar 17. Perubahan Nilai Iradiasi yang dilakukan
Gambar 18. Proses Tracking dari Iradiasi 800 W/m2 ke 1000 W/m2 ke 500 W/m2 ke 700 W/m2
Pada  Gambar  17  dan  18  diketahui  bahwa  proses tracking daya  dari  iradiasi  rendah  ke  tinggi  ataupun sebaliknya  dapat  berjalan  dengan  baik. MPPT modified incremental conductance dapat menunjukkan  performa  yang  baik  dengan  berhasil melakukan tracking ulang  ketika  ada  perubahan iradiasi. Tracking dan  penurunan  drastis  terjadi  pada iradiasi  1000  menuju  ke  500  yang  memakan  banyak waktu  dikarenakan  penurunan  yang  terlalu  jauh hingga waktu akan  mencapai daya maksimum sedikit lebih lambat.
E. Pengujian PID Dikarenakan tegangan output konverter maksimum  saat  melakukan MPPT adalah  12,52V sedangkan  tegangan  maksimum  yang  harus  dicapai baterai  adalah  12,6V  digunakan  kontrol  PID metode analitk  untuk  mencapai  serta  menstabilkan  tegangan pengisian  baterai  sehingga  mencapai  tegangan rating maksimumnya  yang  mana  rangkaiannya  ditampilkan dalam Gambar 19.
Gambar 19. Rangkaian PID pada Software PSIM
Tabel 9. Data Uji PID Vin (V) Iin (A) Vout (V) Iout (A) Pin (W) Pout (W) Eff (%) D (%) 13 7,78 12,61 8,01 101,14 101,01 99,87 98
14 7,21 12,6 8 100,94 100,80 99,86 92
15 6,7 12,62 7,96 100,5 100,46 99,96 93
16 6,33 12,61 8,02 101,28 101,13 99,85 87
17 5,95 12,63 7,99 101,15 100,91 99,77 73
18 5,6 12,64 7,96 100,8 100,61 99,82 70
19 5,33 12,62 8,01 101,27 101,09 99,82 69
20 5,05 12,65 7,95 101 100,57 99,57 66 21 4,82 12,62 8,01 101,22 101,09 99,87 63
Dari Tabel 9 didapati hasil output dari konverter sudah  sesuai  dengan setpoint yang  dihasilkan  yaitu
Jurnal ECOTIPE, Volume 8, No.2, Oktober 2021, Hal. 120-130 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti (SINTA 4), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI: 10.33019/jurnalecotipe.v8i2.2560
Rancang Bangun Solar Charger…(Novie A. Y., dkk.)
sebesar  12,6V sesuai rating  yang tertera pada baterai. Namun  pada  hasil output konverter  masih  terjadi error dari  sisi output konverter  dimana error yang terjadi  berkisar  0-0,05V  atau  dalam  persentase  0- 0,4%.  Untuk  memastikan  keandalan  dari  PID  maka dilakukan  pengujian  dengan  memberikan  tegangan input yang  berubah  ubah  dengan step naik  dan  turun dengan hasil berikut:
Gambar 20. Gambar Tegangan Input yang Diberikan dengan 17V dinaikkan 21V, dilakukan Penurunan 18V dan
kenaikan 20V
Gambar 21. Gambar Tegangan Output yang Diberikan dengan tegangan input 17V dinaikkan 21V, dilakukan

## Penurunan 18V dan kenaikan 20V
Dari  hasil  percobaan  pada  Gambar  20  dan  21 diketahui  bahwa  saat  terjadi  penurunan  secara  tiba tiba  PID  sudah  siap  dan  handal.  Dilihat  dari  hasil output yang  telah  mendekati  set  point  yaitu  12,6V pada pengujian kenaikan maupun penurunan tegangan input dan dapat dipastikan PID dapat mengikuti.

## V. KESIMPULAN
Tracking maksimum  MPPT  metode Modified Incremental  Conductance pada  iradiasi  1000W/m 2 dengan duty  cycle 70%  menghasilkan  keluaran  daya maksimum buck  converter 99,53W  serta  tegangan keluaran buck converter 12,52V  dan  arus  7,95A. Kontrol  PID  dengan  nilai  parameter  Kp=7,8, Ki=50000,  dan  Kd=0,000304  digunakan  untuk mendapatkan  tegangan  konstan  keluaran  dari buck converter sebesar  12,6V.  Pada  pengisian  penuh
baterai Li-Ion dengan  daya  pengisian  sebesar  100W, diperlukan waktu 10460 detik.

## REFERENSI
[1] Hart,  Daniel  W.  (2011). Power  Electronics .  The McGraw Hill Companies. New York, Amerika.
[2] SDI, S. (2015). Inr 18650 - 35E. Retrieved  from https://www.orbtronic.com/content/samsung-35e- datasheet-inr18650-35e.pdf
[3] Haryadi S., G. R. F. S. (2016). Rancang Bangun
Pemanfaatan  Panel  Surya  Sebagai  Charger Handphone  Di  Tempat  Umum. Teknik  Mesin UNISKA, 02(02), 114–120.
[4] Anowar,  M.  H.,  &  Roy,  P.  (2019). A  Modified Incremental  Conductance  Based  Photovoltaic MPPT  Charge  Controller.  2nd  International Conference on Electrical, Computer and Communication Engineering, ECCE 2019 , February .https://doi.org/10.1109/ECACE.2 019.8679308
[5] Prasetyono,  E.,  Anggriawan,  D.  O.,  Firmansyah, A.  Z.,  &  Windarko,  N.  A.  (2017). A  modified MPPT  algorithm  using  incremental  conductance for  constant  power  generation  of  photovoltaic systems . Proceedings IES-ETA 2017 - International Electronics Symposium on Engineering Technology and Applications , 2017 - December , 1–6. https://doi.org/10.1109/ELECSYM.2017.824036 2
[6] N.  T.  Mooniarsih.  (2016). Simulasi  dan  Analisis Kinerja  Prediktor  Smith  pada  Kontrol  Proses yang Disertai Tundaan Waktu, Elkha, vol. 8, no. 2, pp. 6–13, 2016, doi: 10.26418/elkha.v8i2.18287.
[7] Thowil Afif, M., & Ayu Putri Pratiwi, I. (2015). Analisis  Perbandingan  Baterai  Lithium-Ion,
Lithium-Polymer,  Lead  Acid  dan  Nickel-Metal Hydride  pada  Penggunaan  Mobil  Listrik  - Review. Jurnal  Rekayasa  Mesin,  6(2),  95–99. https://doi.org/10.21776/ub.jrm.2015.006.02.1
[8] Budhi  Anto,  Edy  Hamdani,  Rizki  Abdullah. (2014). Portable  Battery  Charger  Berbasis  Sel
Jurnal ECOTIPE, Volume 8, No.2, Oktober 2021, Hal. 120-130 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti (SINTA 4), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI: 10.33019/jurnalecotipe.v8i2.2560
Rancang Bangun Solar Charger…(Novie A. Y., dkk.)
Surya. Teknik  Elektro  Universitas  Riau,  Jurnal Rekayasa  Elektrika  Vol.  11,  No.1,  April  2014, hal. 19-24
[9] Maranda,  Witold.  (2015). Capacity Degradation of  Lead-acid  Batteries  Under  Variable-depth
Cycling  Operation  in  Photovoltaic  System.
10.1109/MIXDES.2015.7208584.
[10] Julisman, A., Sara, I. D., & Siregar, R. H. (2017). Prototipe  Pemanfaatan  Panel  Surya  Sebagai
Sumber  Energi  Pada  Sistem  Otomasi  Stadion Bola. Jurnal  Karya  Ilmiah  Teknik  Elektro,  2(1),
35–42.