Risty Jayanti Yuniar, Choiriansyah Ashari, Dimas Aditya Candra Nugraha (2022), Pengendalian Tegangan Output  Pada Buck-Boost  Converter Dengan  Metode Fuzzy  Logic, Vol.  7,  No.  12,  Desember  2022, Http://Dx.Doi.Org/10.36418/ syntax-literate.v7i12.11550
E-ISSN: 2548-1398 Published by: Ridwan Institute
Syntax  Literate:  Jurnal  Ilmiah  Indonesia  p–ISSN:  2541- 0849 e-ISSN: 2548-1398
Vol. 7, No. 12, Desember 2022

## Pengendalian Tegangan Output Pada Buck-Boost Converter Dengan Metode Fuzzy
Logic
Risty Jayanti Yuniar, Choiriansyah Ashari, Dimas Aditya Candra Nugraha Institut Teknologi Kalimantan, Indonesia Email: risty.jayanti@lecturer.itk.ac.id, 04181022@student.itk.ac.id,
04181027@student.itk.ac.id

## Abstrak
Energi listrik merupakan energi yang sangat dibutuhkan untuk menunjang kehidupan manusia.  Saat  ini  kebutuhan  energi  di  Indonesia  terus  meningkat  dikarenakan pertambahan  penduduk,  ekonomi  dan  konsumsi  energi  yang  mengakibatkan peningkatan konsumsi energi listrik. Salah satu energi terbarukan yang sangat besar adalah energi matahari. Energi matahari adalah salah satu energi baru dan terbarukan yang  secara  aktif  dikembangkan  di  Indonesia  sebagai  negara  tropis.  Untuk memanfaatkan potensi energi matahari sebagai sumber energi listrik diperlukan sel surya (photovoltaic/PV) sebagai piranti untuk mengkonversi energi matahari menjadi energi listrik Akan tetapi energi listrik yang diproduksi atau dihasilkan oleh teknologi photovoltaic  sangat  tergantung  intensitas  sinar  matahari.  Oleh  sebab  itu  perlu  ada sebuah  pengkondisian  agar  tegangan  yang  dihasilkan  tetap  stabil,  walaupun intensitas matahari setiap saat berubah-ubah tergantung kondisi alam. Oleh karena itu buck-boost converter digunakan terhadap efektifitas dan efisiensi dalam sistem pengisian  baterai  pada  sistem  energi  surya.  Dalam  penelitian  ini  metode  yang digunakan adalah metode Fuzzy Logic untuk mengendalikan tegangan keluaran dari buck-boost converter untuk pengisian baterai pada sel surya. Buck-boost converter pada penelitian ini dapat mengubah tegangan masukan dengan input bervariasi (input step, input ramp  dan input  sawtooth) dan diperoleh nilai  rata-rata tegangan output sebesar 11.8 V dengan nilai rata-rata settling time 0.913 detik.
Kata Kunci : buck-boost converter; baterai sel surya; fuzzy logic

## Abstract
Electrical energy is energy that is needed to support human life. Currently, energy demand in Indonesia continues to increase due to population growth, economy and energy  consumption  which  results  in  increased  consumption  of  electrical  energy. One of the biggest renewable energies is solar energy. Solar energy is one of the new
and renewable energies that is actively being developed in Indonesia as a tropical country. To take advantage of the potential of solar energy as a source of electrical energy, solar cells (photovoltaic/PV) are needed as a device to convert solar energy into  electrical  energy.  However,  the  electrical  energy  produced  or  produced  by photovoltaic  technology  is  very  dependent  on  the  intensity  of  sunlight.  Therefore there needs to be a conditioning so that the generated voltage remains stable, even though  the  intensity  of  the  sun  varies  from  time  to  time  depending  on  natural conditions. Therefore Buck-Boost Converter is used for effectiveness and efficiency in battery charging systems in solar energy systems. In this study the method used is the Fuzzy Logic method to control the output voltage of the buck-boost converter for charging batteries in solar cells. The Buck-Boost Converter in this study can change the input voltage with various inputs (step input, ramp input and sawtooth input) and an  average  output  voltage  value  of  11.8  V  with  an  average  time  settling  value  of 0.913 s.

## Keywords: buck-boost converter; fuzzy logic; solar cell batteries

## Pendahuluan
Peningkatan  kebutuhan  tegangan  DC  seiring  dengan  kemajuan  teknologi  dibidang elektronika dimana hampir semua peralatan elektronik membutuhkan sumber tegangan DC,  baik  tegangan  rendah  maupun  tegangan  tinggi  seperti  kendaraan  listrik,  peralatan rumah  tangga,  telekomunikasi  dan  lainnya.  Kebutuhan  tegangan  DC  yang  luas  ini dikarenakan  setiap  peralatan  elektronik  membutuhkan  tegangan  DC  yang  berbeda sehingga  diperlukan  suatu  sistem  yang  mampu  mengubah  suatu  tegangan  DC  ke  nilai tegangan DC yang dapat divariasikan (Diusti Dwi Putri & Aswardi, 2020). Terdapat 3 jenis konverter DC-DC yang telah dikembangkan yaitu konverter penurun tegangan atau buck converter , konverter penaik tegangan atau boost converter , dan konverter penaik- penurun tegangan atau buck-boost converter (Putri, 2020).
Salah  satu  energi  terbarukan  yang  dapat  mengatasi  krisis  energi  adalah  dengan pemanfaatan  energi  matahari  (Alamsyah  et  al.,  2019).  Akan  tetapi  energi  listrik  yang diproduksi atau dihasilkan oleh teknologi photovoltaic sangat tergantung intensitas sinar matahari. Oleh sebab itu perlu ada sebuah treatment agar tegangan yang dihasilkan tetap stabil,  walaupun intensitas  matahari setiap saat  berubah-ubah tergantung  kondisi  alam. Oleh karena itu Buck-Boost Converter digunakan terhadap efektifitas dan efisiensi dalam sistem pengisian baterai pada sistem energi surya (Asy & Adi, 2019).
Tipe  konverter  penaik  dan  penurun  tegangan  ( buck-boost  converter) banyak digunakan  karena  tegangan  keluarannya  dapat  bernilai  lebih  besar  ataupun  lebih  kecil daripada  tegangan  masukannya,  atau  dengan  kata  lain,  level  tegangan  keluaran  dapat diatur  sesuai  kebutuhan  pemakaian.  Tegangan  keluaran buck-boost  converter dapat disesuaikan  berdasarkan switching transistor  dengan  merubah  lebar  pulsa  PWM  ( duty cycle ). Oleh karena itu, untuk mendapatkan tegangan keluaran yang stabil dari buck-boost converter maka  diperlukan  sebuah  pengaturan  agar  tegangannya  tetap  stabil.  Pada
Logic
penelitian ini digunakan metode Fuzzy Logic untuk mengatur buck-boost converter agar dapat menghasilkan tegangan keluaran yang stabil.

## Metode Penelitian
Metode pada penelitian ini secara garis besar dimulai dari studi literatur, perancangan sistem,  pengujian  dan  simulasi  sistem,  analisis  pembahasan  dan  terkahir  pengambilan kesimpulan (Sundoro et al., 2014).

## 1. Studi Literatur
Studi  literatur  dilakukan  dengan  cara  mencari  referensi  dengan  tujuan mengumpulkan informasi-informasi yang berkaitan dengan penelitian yang dilakukan. Referensi  tersebut  dapat  dicari melalui jurnal,  laporan penelitian ataupun  dari buku. Studi  literatur  digunakan  bahan  rujukan  dalam  pembahasan  penelitian  (Ramdhan, 2021). Berikut ini merupakan studi literatur yang digunakan dalam penelitian.
1) Buck-Boost Converter
Buck-boost  converter merupakan  salah  satu  jenis  konverter  DC- buck  boost converter berfungsi merubah level tegangan DC, baik ke level tegangan yang lebih tinggi maupun ke level tegangan yang lebih rendah (Safii et al., 2019). Rangkaian buck boost converter memiliki dua mode yaitu mode buck dan mode boost. Pada mode buck nilai  tegangan  input berada  diatas  nilai  tegangan  yang  diinginkan sedangkan mode boost bekerja pada saat nilai tegangan input berada dibawah nilai yang  diinginkan  (Ginanjar  et  al.,  2022)  (Lale  et  al.,  2017).  Pada  rangkaian  dasar buck  boost  converter terdiri  dari  power  MOSFET  sebagai switching komponen, induktor (L), dioda (D), kapasitor (C) dan beban resistif (R) (Rahman & Premadi, 2014). Pengaturan nilai tegangan keluaran disesuaikan dengan pengaturan frekuensi dan duty  cycle.  Duty  cycle diperoleh  dari  sinyal  PWM  ( pulse  width  modulation ) untuk  pengaturan switch dalam  mode  buck  maupun boost  converter (Matalata  & Johar, 2018) (Corapsiz & Kahveci, 2019).

## Gambar 1
Rangkaian Buck-Boost Converter
(W. Hart Danial, 2010)
2) Fuzzy Logic
Fuzzy  logic adalah  suatu  cabang  ilmu artificial  intelligence ,  yaitu  suatu pengetahuan yang membuat komputer dapat meniru kecerdasan manusia sehingga diharapkan  komputer  dapat  melakukan  hal-hal  yang  apabila  dikerjakan  manusia memerlukan  kecerdasan  (Koleangan  et  al.,  2022).  Dengan  kata  lain fuzzy  logic mempunyai  fungsi  untuk  “meniru”  kecerdasan  yang  dimiliki  manusia  untuk melakukan  sesuatu  dan  mengimplementasikannya  ke  suatu  perangkat,  misalnya robot,  kendaraan,  peralatan  rumah  tangga,  dan  lain-lain  (Imam  Setyawan  & Bambang Suprianto, 2019).
3) Sensor Tegangan
Sensor tegangan berfungsi untuk mengukur besaran tegangan dan sensor arus untuk mengukur arus keluaran dari buck boost converter . Dimana sensor tegangan juga berfungsi sebagai input switching untuk mengatur tegangan output buck boost converter agar tetap konstan (Diusti Dwi Putri & Aswardi, 2020).

## 2. Perancangan Sistem
Desain  sistem  dilakukan  dengan  menggunakan  diagram  blok  untuk menggambarkan proses yang terjadi pada sistem.
Gambar 2 Diagram Blok Desain Sistem
Sumber : Penulis, 2022
Sistem  yang  digunakan  dalam  penelitian  yang  dilakukan  yaitu  pengendalian tegangan output pada buck-boost converter dengan metode fuzzy logic.
Gambar 3 Perancangan Rangkaian Simulasi Sistem Buck-Boost Converter
Logic
Sumber : Penulis, 2022
Sistem  didapatkan  model  matematis  dengan  menggunakan  parameter-parameter yang sudah dirancang dan kemudian dilakukan pengujian dengan membership function berikut adalah persamaan matematis yang didapatkan.
a) Fungsi keanggotaan nilai Error :
b) Fungsi keanggotaan perubahan nilai Error :
c) Fungsi Keanggotaan Duty Cycle :

## 3. Pengujian Simulasi
Pengujian  simulasi  dilakukan  untuk  mengetahui  respon  sistem  ketika  diberikan nilai  input yang berbeda. Pada penelitian ini diberikan tiga macam  jenis  input  yaitu step, ramp  dan sawtooth untuk  mengetahui  respon output yang diberikan  (Akhmad, 2009).
4. Analisis Data
Analisis  data  dilakukan  dengan  mengelompokan,  melakukan  perbandingan,  dan mencari persamaan serta memodelkan data untuk mendapatkan kesimpulan.
5. Penarikan Kesimpulan
Penarikan kesimpulan merupakan hasil dari pengujian, serta analisis yang telah dilakukan.  Berdasarkan  analisis-analisis  yang  dilakukan  kemudian  ditarik  beberapa hasil yang disebut sebagai kesimpulan.

## Hasil dan Pembahasan
Hasil dan pembahasan menjelaskan hasil serta pembahasan terkait penelitian.
1. Fuzzy Controller
Perancangan  FLC  ( Fuzzy  Logic  Controller )  pada  sistem  diperlukan  pemahaman tentang kerja yang akan dikendalikan. Metode fuzzy logic yang digunakan adalah tipe Mamdani. Hubungan antara tegangan output dengan tegangan input pada Buck Boost Converter diperlukan  nilai duty  cycle ,  dimana  persamaan duty  cycle yang  akan dikendalikan oleh FLC dapat dituliskan sebagai berikut.
Untuk  mendapatkan  nilai  hasil  dari  variabel  yang  telah  ditetapkan,  maka  perlu mengatur atau membatasi hasil melalui rule yang telah ditetapkan. Berikut adalah rule editor yang  telah  ditetapkan.  Dari  menganalisis  persamaan  diatas  maka  dapat dituliskan pendekatan untuk kendali FLC sebagai basis aturannya.
“Jika  ERROR  pada  tegangan  output  adalah  bernilai  BIG  POSITIVE  dan  nilai CHANGE IN ERROR IS BIG POSITIVE maka nilai DUTY CYCLE harus dikecilkan dengan BIG NEGATIVE perubahan pada duty cycle.”
Tabel 1 Tabel Aturan Fuzzy error / change in error NB NS ZE PS PB NB PB PB PB PS PS NS PB PS PS PS ZE ZE PS PS ZE NS NS PS ZE NS NS NS NB PB NS NB NB

## NB  NB
2. Buck-Boost Simulation
a) Input Tegangan Step
Simulasi rangkaian pada Gambar 5 menggunakan FLC dengan input step yang bervariasi dengan kenaikan bertahap mulai dari 8V sampai 12 V. Parameter yang digunakan induktor dengan induktansi 0.01 H, kapasitor dengan kapasitansi 200 μF, dan resistor sebesar 7 Ω. Sistem diberikan nilai set point 12 Volt. Pada Gambar 6 ditunjukkan respon output sistem dengan nilai input step yang bervariasi  dari 8V
hingga  12  V.  Diperoleh  hasil  bahwa  output  tegangan  telah  mencapai  nilai  12  V dengan nilai rata-rata tegangan 11.8 V dan nilai settling time 0.197 detik.
Gambar 4
Input Tegangan Step dengan Variasi Nilai 8V-12V
Sumber : Penulis, 2022
Gambar 5 Output Tegangan Dengan Input Step Yang Bervariasi 8 V-12V
Sumber : Penulis, 2022

## b) Input Tegangan Ramp
Pada Gambar 8 ditunjukkan grafik input tegangan dengan bentuk sinyal ramp mulai dari 8 V sampai 12 V. Diperoleh nilai output tegangan yang ditunjukkan pada Gambar 9. Output tegangan telah mencapai nilai 12 V dengan nilai rata-rata 11.79 V dan nilai settling time 0.209 detik.
Gambar 6 Input Tegangan Ramp
Sumber : Penulis, 2022

## Gambar 7 Output Tegangan dengan Input Ramp

## Sumber : Penulis, 2022

## c) Input Tegangan Sawtooth
Pada  Gambar  8  ditunjukkan  grafik  input  tegangan  dengan  bentuk  sinyal sawtooth dengan amplitudo dari 8 V sampai 12 V. Diperoleh nilai output tegangan yang  ditunjukkan  pada  Gambar  12.  Output  tegangan  telah  mencapai  nilai  12  V dengan rata-rata tegangan 11.81 V dan  nilai settling time 0.174 detik.

## Gambar 8 Input Tegangan Sawtooth
Logic
Sumber: Penulis, 2021

## Gambar 9 Output Tegangan dengan Input Sawtooth
Sumber: Penulis, 2022
Berdasarkan grafik output sistem menunjukkan kestabilan buck-boost converter yang  dikendalikan  oleh  FLC  stabil  pada  tegangan  yang  diinginkan.  Pada  grafik menunjukkan  perbedaan  ripple  yang  terjadi  dan  bervariasi  tiap  nilai  input  yang berbeda.

## Kesimpulan
Adapun kesimpulan dari penelitian dari sistem buck-boost converter dengan metode fuzzy logic controller untuk pengisian baterai pada sel surya dengan tegangan masukan yang bervariasi mulai dari 8 Volt hingga 12 Volt diperoleh nilai rata-rata tegangan sebesar 11.8  V  sehingga  baterai  pada  sel  surya  dapat  terisi  walaupun  tegangan  masukannya bervariasi. Buck-boost  converter mampu  menyesuaikan  tegangan  dengan  nilai  rata- settling time dengan berbagai variasi nilai input sebesar 0.193.

## BIBLIOGRAFI
Akhmad,  A.  A.  (2009).  Perancangan  simulasi  sistem  pergerakan  dengan  pengontrolan pneumatik untuk mesin pengamplas kayu otomatis. Rekayasa Sriwijaya , 3 (18), 21– 28.
Alamsyah,  T.,  Hiendro,  A.,  &  Abidin,  Z.  (2019).  Analisis  Potensi  Energi  Matahari Sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Surya Menggunakan Panel Monocrystalline dan Polycrystalline Di Kota Pontianak dan Sekitarnya. Jurnal Teknik Elektro Universitas Tanjungpura , 2 (1).
Asy,  H.,  &  Adi,  D.  (2019).  Pengisian  Baterai  Menggunakan  Converter  Pada  Sistem Energi Surya. Edu Elektrika Journal , 8 (2), 91–95.
Corapsiz, R., & Kahveci, H. (2019). Voltage Control Strategy for DC – DC Buck – Boost Converter . August .
Diusti  Dwi  Putri,  S.,  &  Aswardi.  (2020).  Rancang  Bangun  Buck-Boost  Converter menggunakan  Kendali  PID. Jtev  (Jurnal  Teknik  Elektro  Dan  Vokasional) , 06 (02), 258–272.
Ginanjar, E., Mashar, A., & ... (2022). Perancangan Buck Boost Converter Pada Sistem Pengisian Baterai Untuk Panel Surya Kapasitas 50 Wp. … Research Workshop and
… , 13–14.
Imam Setyawan & Bambang Suprianto. (2019). Rancang Bangun Prototype Solar Cell Buck  Boost  Converter  Menggunakan  Kontrol  Fuzzy  Di  Implementasikan  Pada Aerator Tambak Udang. Jurnal Teknik Elektro , 8 (3), 627–635.
Koleangan, J. G., Sitanayah, L., & Pandelaki, S. (2022). PENERAPAN LOGIKA FUZZY PADA SISTEM PEMANTAUAN TANAMAN CABAI RAWIT BERBASIS INTERNET OF THINGS . UNIVERSITAS KATOLIK DE LA SALLE MANADO.
Lale, S., Soja, M., Lubura, S., Mancic, D., & Radmanovic, M. (2017). A non-inverting buck-boost converter with an adaptive dual current mode control. Facta Universitatis - Series: Electronics and Energetics , 30 (1), 67–80.
https://doi.org/10.2298/fuee1701067l
Matalata, H., & Johar, L. W. (2018). ANALISA BUCK CONVERTER DAN BOOST CONVERTER  PADA  PERUBAHAN  DUTY  CYCLE  PWM  DENGAN MEMBANDINGKAN  FREKUENSI  PWM  1,7  Khz  DAN  3,3  Khz. Jurnal  Ilmiah Universitas Batanghari Jambi , 18 (1), 42. https://doi.org/10.33087/jiubj.v18i1.431
Rahman, Z., & Premadi, A. (2014). Perancangan Regulasi Tegangan Sel Surya Berbasis Buck-Boost Konverter. Seminar Nasional PIMIMD 2014 , 33–35.
Ramdhan, M. (2021). Metode Penelitian . Cipta Media Nusantara.
Logic
Safii, M. I., Pujianto, M. C., & Dewantara, B. Y. (2019). Analisa Pengendalian Kecepatan Motor DC Menggunakan Buck Boost Konverter. Prosiding Seminakel , 29–35.
Sundoro,  R.,  Andreswari,  D.,  &  Gunawan,  A.  (2014).  Implementasi  Metode  Simple Additive  Weighting  pada  Sistem  Pendukung  Keputusan  Penentuan  Jenis  Pondasi dengan Simulasi Alternatif Berbasis 3D. Skripsi, Program Studi Teknik Informatika Universitas Bengkulu, Bengkulu .

## Copyright holder:
Risty Jayanti Yuniar, Choiriansyah Ashari, Dimas Aditya Candra Nugraha (2022)
First publication right:
Syntax Literate: Jurnal Ilmiah Indonesia
This article is licensed under: