Jurnal Ilmiah Foristek
Jurusan Teknik Elektro UNTAD https://foristek.fatek.untad.ac.id DOI : 10.54757/fs.v13i2.146 pISSN : 2087 – 8729
eISSN : 2087 – 8729 Vol 12, No. 2, Oktober 2022
RANCANG BANGUN DC-DC CONVERTER TERKENDALI DALAM SISTEM PENGISIAN BATERAI PADA MODUL PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA BAYU (PLTB) BERBASIS FUZZY
Kiki Andes Hariyanti 1 , Mery Subito 2 , Alamsyah 3 , Rudi 4 , Agustinus K 5
1 Mahasiswa, Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Elektro Universitas Tadulako
2,3,4,5) Dosen, Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Elektro, Universitas Tadulako
1 Email : kikiandehariyanti@gmail.com

## Abstract
The wind is one of the new renewable energy sources that can be used as a source of electrical energy. But  the wind in  nature has a speed that varies greatly with  each time and place. This can be overcome  by  using  the  DC-DC  Converter  tool  with  a  fuzzy  method  to  produce  a  stable  electrical voltage so that it becomes usable electrical energy. This tool uses a series of converters connected to the Arduino microcontroller. The DC-DC converter circuit in this study  also uses a voltage sensor as feedback for the Fuzzy method to maintain the stability of the circuit output which varies from 2V-5V, so that it can maintain  a voltage of 6.5V which is used as a 6V battery charging. This circuit has an average efficiency of 60% for the open-loop system and 63% for the closed-loop system.
Keyowrds : Wind, DC-DC Converter, Fuzzy Method.

## I. Pendahuluan
Energi terbarukan dapat didefinisikan sebagai  energi  yang  secara  cepat  dapat diproduksi  kembali  melalui  proses  alam. Energi  terbarukan  meliputi  energi  air, panas  bumi,  matahari,  angin,  biogas,  bio mass  serta  gelombang  laut.  Salah  satu energi terbarukan yang sedang berkembang  pesat  saat  ini  ialah  energi angin  selain  fleksibel,  energi  angin  juga sering  dimanfaat  untuk  bidang  pertanian,
perikanan dan bahkan bisa untuk pembangkitan energi listrik[1].
Potensi  energi  angin  di  Indonesia dengan  kecepatan  angin  rata-rata  sekitar 3-5  m/s  dan  total  daya  yang  dapat dibangkitkan  sebesar  9.290  MW,  ini merupakan  salah  satu  potensi  energi  yang cukup  besar,  mengingat  di  Indonesia hanya  memanfaatkannya  sekitar  1%  dari potensinya[2].
Pembangkit  Listrik  Tenaga  Bayu (PLTB)  adalah  sebuah  pembangkit  listrik yang  sumber  energi  utamanya  adalah angin (bayu). PLTB merupakan salah satu pembangkit  listrik  yang  menggunakan
sumber  energi  baru  terbarukan  dimana angin  yang  bertiup  bebas  di  alam dimanfaatkan  untuk  menggerakkan  bilah kincir  angin  sehingga  dapat  memutar generator  dan  menghasilkan  energi  yang akan  diproses  oleh  sebuah controller agar dapat  men- charger baterai  sebagai  media penyimpanan energi listrik.
Potensi  energi  angin  di  Indonesia dengan  kecepatan  angin  rata-rata  sekitar 3-5  m/s  dan  total  daya  yang  dapat dibangkitkan  sebesar  9.290  MW,  ini merupakan  salah  satu  potensi  energi  yang cukup  besar,  mengingat  di  Indonesia hanya  memanfaatkannya  sekitar  1%  dari potensinya
Angin  yang  ada  di  alam  memiliki kecepatan yang berbeda-beda setiap waktu, sehingga tegangan yang dihasilkan oleh generator  turbin  angin  memiliki nilai tegangan  yang  berbeda-beda  pula,  hal  ini sangat  berpengaruh  dalam  proses charger baterai.  Dalam  proses charger baterai dibutuhkan  tegangan  yang  konstan  untuk dapat  mengisi  baterai  dengan  maksimal.
Jurnal Ilmiah Foristek Jurusan Teknik Elektro UNTAD https://foristek.fatek.untad.ac.id DOI : https://doi.org/ 10.54757/fs.v12i1.141 pISSN : 2087 – 8729 eISSN : 2087 – 8729
Vol 12, No. 1, Maret 2022
Sehingga  diperlukan  sebuah  pengontrol yang  dapat  mengatur  tegangan  masuk untuk mengisi baterai.
Dalam  penelitian  ini  akan  dirancang sebuah  DC-DC converter terkendali  yang dapat  mengatur  tegangan  dari  generator turbin  angin  untuk  mendapatkan  sebuah tegangan  yang  konstan  sehingga  dapat digunakan  untuk  mengisi  baterai.  Dalam penelitian  ini,  PLTB  yang  digunakan adalah  sebuah  modul  PLTB  yang  ada  di laboratorium  distribusi  Jurusan  Teknik Elektro  Universitas  Tadulako,  dimana energi  yang  dihasilkan  adalah  dari generator  yang  diputar  oleh  sebuah  motor DC  dengan  kecepatan  tertentu.  Putaran motor  DC  ini  dianggap  perputaran  angin di alam. Dalam sistem ini generator  akan menghasilkan  tegangan  yang  nantinya akan  diatur  oleh  rangkaian  DC-DC converter dimana output dari converter akan  dikontrol  menggunakan  pengontrol Fuzzy .
1.1 Pembangkit  Listrik  Tenaga  Bayu
(PLTB) Pembangkit  Listrik  Tenaga  Angin atau sering juga disebut dengan
Pembangkit  Listrik  Tenaga  Bayu  (PLTB) adalah salah satu pembangkit listrik energi terbarukan yang ramah lingkungan. PLTB memiliki  efisiensi  kerja  yang  baik  jika dibandingkan  dengan  pembangkit  listrik energi  terbarukan  lainnya.  Salah  satu Alumnus  ITB  Kadek  Fendy  Sutrisna menerangkan, prinsip kerja PLTB memanfaatkan  energi  kinetik  angin  yang masuk  ke  dalam  area  efektif  turbin  untuk memutar baling-baling/kincir
angin, kemudian  energi  putar  ini  diteruskan  ke generator  untuk  membangkitkan  energi listrik[3].
1.2 Modul Lab-Volt Solar/Wind Energy Training System 46801-J0
Modul  Lab-Volt Solar/Wind  Enegy Training  System terdiri  dari  rangka  baja yang  kokoh  dan  dilas  yang  dicat menggunakan  cat  berlapis  bubuk  untuk permukaan yang tahan lama. Unit dipasang  pada  empat  kastor  putar  dengan mekanisme penguncian yang
memungkinkan gerakan mudah dan operasi yang stabil. Workstation mencakup dua permukaan kerja berlubang untuk modul instalasi dan operasi.
Gambar 1. Rangka Modul Lab-Volt Solar/Wind Enegy Training System 46801-J0

## 1.3 DC-DC Conveterds
Converter  adalah  suatu  alat  untuk mengkonversikan  daya  listrik  dari  satu bentuk ke bentuk daya listrik lainnya[4]. Converter terbagi menjadi 5 jenis:
• Konverter AC – DC ( Rectifier ) • Konverter AC – AC ( Cycloconverter )Converter  DC  –  DC
(DC Chopper )
• Konverter DC – AC ( Inverter )
• Penyearah: rangkaian penyearah diode mengubah  tegangan  ac  ke  tegangan dc  tetap.  Tegangan  masukan  ke penyearah  dapat  bersifat  satu  fasa ataupun tiga fasa.

## 1.4 Arduino
Arduino  menurut  situs  resminya  di www.arduino.cc didefinisikan sebagai sebuah  platform  elektronik  terbuka  ( open source ),  berbasis  pada hardware dan software yang    fleksibel    dan    mudah digunakan,    yang    ditujukan    untuk    para
Jurnal Ilmiah Foristek Jurusan Teknik Elektro UNTAD https://foristek.fatek.untad.ac.id DOI : https://doi.org/ 10.54757/fs.v12i1.141 pISSN : 2087 – 8729 eISSN : 2087 – 8729 Vol 12, No. 1, Maret 2022
seniman,  desainer, hobbies ,  dan  setiap orang  yang  tertarik  dalam    membuat obyek atau lingkungan yang interaktif.
Gambar 2. Arduino Uno
Arduino didefinisikan sebagai sebuah platform komputasi fisik (Physical
Computing)  yang  open  source,  yang tedapat pada board input output sederhana. Platform komputasi fisik sendiri  mempunyai  makna  yang  berarti sebuah sistem fisik yang interaktif dengan penggunaan  software  dan  hardware  yang dapat  mendeteksi  dan  merespon  situasi dan kondisi yang ada di dunia nyata[5].

## 1.5 Sensor
Sensor adalah alat untuk mendeteksi / mengukur  sesuatu  yang  digunakan  untuk mengubah  variasi  mekanis,  magnetis, panas,  sinar  dan  kimia  menjadi  tegangan dan arus listrik[6].
Gambar 2. Modul sensor tegangan
II. Metode Penelitian
2.1 Alat dan Bahan Penelitian
2.1.1 Alat Penelitian
Adapun  alat  yang  digunakan  dalam penelitian  ini  Kabel  data,  laptop, software diptrace,  software  PSIM dan Proteus, Ttamg, obeng set, bor, dan solder. 2.1.2 Bahan Penelitian Bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara  lain Modul paktikum
PLTB, Baterai dan mikrokntroler.

## 2.2 Cara Penelitian
Dalam  melakukan  penelitian  ini, dibuat  rancangan  tahap-tahap  penelitian yang akan dilakukan. Adapun tahap-tahap ini meliputi mendesain rangkaian,
menghitung, dan mensimulasikan rangkaian.
Setelah itu, dilakukan percobaan,  pengujian,  dan  pengamatan data-data  yang  diperlukan  di  dalam penelitian ini. Berikut merupakan diagram blok  sistem  yang  dibutuhkan  dalam merancang dan mendesain DC-DC Converter berbasis Fuzzy. Adapun metode-metode  yang  dilakukan  dalam penelitian  ini  dijelaskan  pada flowchart gambar 4.
Jurnal Ilmiah Foristek Jurusan Teknik Elektro UNTAD https://foristek.fatek.untad.ac.id DOI : https://doi.org/ 10.54757/fs.v12i1.141 pISSN : 2087 – 8729 eISSN : 2087 – 8729
Vol 12, No. 1, Maret 2022
START STUDI PUSTAKA RUMUSAN MASALAH TUJUAN PENELITIAN PENGAMBILAN DATA AWAL PENENTUAN NILAI KOMPONEN MEMBUAT DESAIN CONVERTER SIMULASI CONVERTER MEMBUAT RANGKAIAN CONVERTER A B C Tidak Ya A MENGUJI CONVERTER B MEMBUAT SISTEM CONTROL MENGUJI SISTEM CONTROL KE CONVERTER PEMASANGAN ALAT KE MODUL PRAKTIKUM PLTB PEMASANGAN BATERAI SEBAGAI PENYIMPAN PENGUJIAN ALAT DAN PENGAMBILAN DATA C ANALISA DAN PEMBAHASAN KESIMPULAN DAN SARAN SELESAI Tidak Ya Gambar 4. Flowchart Penelitian
Set Poin (6,5V) Fuzzy Logic Control PWM Modul PLTB (Vin) Boost Converter Battery (Vout) - + Voltage devider
Gambar 5. Diagram Blok Sistem Penelitian

## III. Hasil dan Pembahasan
Dari  hasil  penelitian  yang  berjudul Rancang  Bangun  DC-DC  Converter Terkendali dalam sistem Pengisian Baterai pada  Modul  Pembangkit  Listrik  Tenaga Bayu  (PLTB)  Berbasis  Fuzzy,  maka penulis  dapat  menyajikan  dalam  bentuk alat,  data,  maupun  analisa  data.  Berikut hasil  perancangan  dan  penelitian  yang telah dilakukan.

## 3.1 Pengujian Alat
Pengujian  dilakukan  untuk  melihat kinerja  alat  apakah  telah  sesuai  dengan
ancangan  awal.  Pada  penelitian  kali  ini dilakukan  beberapa  kali  pengujian,  antara lain  pengujian  secara  simulasi,  pengujian hardware dengan input  power  supply dan pengujian menggunakan modul PLTB.
Gambar 6. Gambar simulasi alat menggunakan aplikasi Proteus
Gambar 7. Gambar alat tampak atas
Berikut  data  perbandingan  nilai  V out dengan  sistem close  loop antara  simulasi dan hardware. Pengujian dilakukan dengan  melakukan  variasi input dan variasi nilai beban.
Tabel 1. Perbandingan nilai V out dengan
Varisi Tegangan input Vin (Volt) R (Ohm) A B C 2 100 6,5  6,57 6,6 2,5 100 6,5  6,57 6,6
Jurnal Ilmiah Foristek Jurusan Teknik Elektro UNTAD https://foristek.fatek.untad.ac.id DOI : https://doi.org/ 10.54757/fs.v12i1.141 pISSN : 2087 – 8729 eISSN : 2087 – 8729
Vol 12, No. 1, Maret 2022
3 100 6,5  6,45 6,5 3,5 100 6,5  6,49 6,5 4 100 6,5  6,49 6,5 4,5 100 6,5  6,46 6,5 5 100 6,5  6,46 6,5 5,5 100 6,5 0 6,5 Keterangan : A : Simulasi ( Close Loop ) (Volt)
B  : Hardware  (Close  Loop) dengan    Modul PLTB (Volt) C  : Hardware  (Close  Loop) dengan Power
Supply (Volt) Berdasarkan  tabel  1  bahwa  ketika ragkaian DC-DC Converter pada penelitian  ini  diberi  tegangan input
bervariasi  mulai  dari  2V-5V  dan  beban yang  konstan  100  ohm,  ketika  diuji  coba pada  simulasi  menggunakan  aplikasi Proteus nilai output yang  dihasilkan  akan konstan di tegangan 6,5V. Sedangkan jika diuji  secara hardware akan  menghasilkan nilai  yang  bervariasi.  Namun  variasi tegangan output tapak  jelas  terlihat  pada uji coba dengan menggunakan modul Lab- Volt  Solar/Wind  Enegy  Training  System 46801-J0 ,  hal  ini  terjadi  karena  putaran generator  pada  modul  ini  bekerja  tidak maksimal.
Tabel 2. Perbandingan nilai V out dengan variasi nilai Beban Vin (Volt) R (Ohm) A B C 2 100 6,59 6,51 6,5 2 90 6,5 6,41 6,5 2 80 6,5 6,41 6,5 2 70 6,5 6,2 6,5 2 60 6,5 6,08 6,5 2 50 6,5 5,93 6,5 2 40 6,5 5,9 6,5 2 30 6,5 0 5,4 2 20 6,47 0 4,5
Keterangan :
A : Simulasi ( Close Loop ) (Volt) B  : Hardware  (Close  Loop) dengan    Modul PLTB (Volt) C  : Hardware  (Close  Loop) dengan Power Supply (Volt)
Berdasarkan  tabel  2,  rangkaian  diuji dengan  nilai input konstan  2V  dan  nilai beban  bervariasi  dari  100  Ohm-20  Ohm.
Ketika dilakukan simulasi dengan menggunakan  aplikasi Proteus, nilai tegangan output akan  drop  ketika  pada beban  20  Ohm.  Namun  ketika  diuji menggunakan modul Lab-Volt Solar/Wind Enegy Training System 46801-J0
tegangan output yang  dihasilkan  akan mengalami  penurunan  terus  menerus  dan drop tegangan mulai pada beban 60 Ohm.
Setelah  diuji  coba  menggunakan beban  resistif,  selanjutnya  rangkaian  diuji coba  untuk  mengisi  daya  baterai  6V. Ketika output rangkaian DC-DC Converter dihubungkan  ke  baterai  ( accu ) dengan  kapasitas  6V  4,5  AH,  arus  yang output dari DC-DC  Converter adalah sebesar  0,075  AH.  Hal  ini  berarti  dengan kondisi  daya  baterai  rendah,  rangkaian DC-DC  Converter dapat  mengisi  baterai 6V  4,5  AH  akan  terisi  penuh  selama sekitar ±72 jam. Besar kecilnya arus yang dihasilkan  rangkaian DC-DC  converter dipengaruhi  oleh  besarnya  daya  yang masuk  pada  rangkaian,  serta  efisiensi  dari DC-DC Converter sendiri.

## IV. Kesimpulan
Berdasarkan  hasil  penelitian  studi
Rancang Bangun Dc-Dc Converter Terkendali Dalam Sistem Pengisian Baterai  Pada  Modul  Pembangkit  Listrik Tenaga  Bayu  (PLTB)  Berbasis Fuzzy maka  dapat  ditarik  kesimpulan  sebagai berikut :
1. Rangkaian DC-DC  converter pada penelitian  ini  merupakan  rangkaian yang dapat menaikkan tegangan input
Jurnal Ilmiah Foristek Jurusan Teknik Elektro UNTAD https://foristek.fatek.untad.ac.id DOI : https://doi.org/ 10.54757/fs.v12i1.141 pISSN : 2087 – 8729 eISSN : 2087 – 8729
Vol 12, No. 1, Maret 2022
yang  bervariasi  dari  2V-5V  menjadi tegangan  6,5V yang  dapat  digunakan untuk mengisi baterai 6V.
2. Rangkaian DC-DC  converter pada penelitian  ini  memiliki  efisiensi  rata- rata  60%  untuk  sistem  rangkaian open  loop  dan  63%  untuk  sistem close loop.
3. Rangkaian  pada  penelitian  kali  ini dapat mengisi baterai dengan kapasitas  6V,  4,5AH  dalam  waktu ±72 jam.
4. Algoritma Fuzzy dapat  menjaga tegangan  output  konstan  pada  6,5V dengan  variasi  tegangan  input  dan variasi beban.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Daut,  M.  Irwanto,  Suwarno,  Y,  M Irwan,  N.  Gomesh,  N.  S.  Ahmad. 2010. Potential  of  Wind  Speed  for Wind  Power  Generation  In  Perlis ,
(UniMAP).Malaysia.
[2] Y  Daryanto.  2007.  Kajian  Potensi Angin  untuk  Pembangkit  Listrik Tenaga  Bayu Neural  Computing  and Robotics , Balai PPTAG-UPT-LAGG.
Yogyakarta.
[3] Sutrisna  Fendy.  2011.  Prinsip  Kerja Pembangkit  Listrik  Tenaga  Angin, Institut Tenologi Bandung. Bandung.
[4] Djatmiko,  Istanto,  W.  2010.  Bahan Ajar  Elektronika  Daya,  Universitas Negeri Yogyakarta. Yogyakarta.
[5] Banzi  Massimo.  Shiloh  Michael. 2011. Getting Started With Ardino .
[6] George  Loveday.  1992.  Intisari
Elektronika, PT Elex Media Komputindo  Kelompok  Gramedia.
Jakarta.
[7] Adityawan,  Aurino.  P, et  all. 2011 .
Sistem  Pengisian Battery  Lead  Acid Secara Adaptive, Politeknik Elektronika Negeri Surabaya. Surabaya.
[8] Dhamat,  Meenal  an  Dr.  Mahor, Amita.  2015. Designing  Modeling and  Simulation  of  a  Closed-Loop Buck-Boost  Converter ,  NRI  Institute of Science And Technology. India.
[9] Hariati. 2016. Desain Dan Pemodelan DC-DC  Boost  Converter Dengan Kendali PID Berbasis Matlab Simulink , Universitas Tadulako. Palu.