## Topologi dan Kajian Kinerja Multi Konverter Arus Searah untuk Multi Generator-Hidro Mini
Rizki Nurilyas Ahmad 1 , Mochammad Facta 2 , Iwan Setiawan 3
Intisari—Energi terbuang dalam aliran air rumah tangga dapat dijumpai dengan mudah pada keran, shower, penyiram toilet, dan peralatan  lainnya  pada  sistem  pemipaan  yang  air  pada  sistem tersebut  hanya  mengalir  untuk  membersihkan  dan  kemudian menjadi substansi yang terbuang. Energi dari air yang mengalir dapat dikumpulkan dan diubah menjadi bentuk energi lain yang lebih bernilai, seperti energi listrik. Dalam bentuk energi listrik, energi  tersebut  dapat  secara  langsung  digunakan  ataupun disimpan. Dalam perkembangan yang lebih lanjut dari generator turbin  mini  yang  kompak  (mini  compact  turbine-generator, MCTG),  air  yang  mengalir  pada  setiap  bagian  dari  sistem pemipaan  rumah  diusulkan  untuk  dikumpulkan  dalam  bentuk daya  listrik.  Namun,  MCTG  konvensional  menghasilkan tegangan yang lebih rendah yang tidak sesuai untuk penggunaan secara langsung pada berbagai peralatan listrik. Tegangan yang dibangkitkan  juga tidak sesuai  dengan  rating  tegangan terminal baterai  sebagai  media  penyimpan  energi  listrik.  Pada  penelitian ini,  diusulkan  peningkatan  kinerja  keluaran  MCTG  untuk memproduksi tegangan yang lebih tinggi dengan menambahkan konverter  penaik  tegangan  arus  searah  yang  dapat  beroperasi secara  tunggal  maupun  seri  (cascade)  untuk  mengatasi permasalahan  tegangan  keluaran  MCTG  serta  permasalahan efisiensi  konverter  penaik  tegangan  jika  bekerja  pada  nilai  duty cycle  yang  tinggi.  Desain  dan  simulasi  telah  dibuat  untuk mendapatkan  kriteria  yang  diharapkan  dalam  pembangkitan tegangan listrik.  Beberapa topologi diuji, yaitu sistem konverter tunggal,  sistem  konverter  seri,  sistem  konverter  seri  dengan selector, dan sistem paralel. Berdasarkan hasil penelitian, terbukti bahwa sistem paralel lebih baik daripada ketiga topologi lainnya karena  dapat  menghasilkan  tegangan  sesuai  dengan  tegangan referensi 14 V dan dapat menghasilkan efisiensi di atas 0,9 pada jangkauan putaran shaft rotor MCTG yang lebih lebar.

## Kata  Kunci—Konverter  Penaik  Tegangan  (Boost)  Terhubung
Seri,  Efisiensi,  Harvesting  Energy  from  Surrounding  Houses, Pikohidro, Konservasi Energi Terbuang.

## I. P ENDAHULUAN
Di lingkungan sekitar tempat tinggal banyak sumber energi yang dapat dimanfaatkan untuk membangkitkan energi listrik, yang  populer  dengan  istilah harvesting  energy  surrounding house . Dengan memanfaatkan energi yang ada di sekitar rumah, dapat  dibangun  suatu  sistem  pembangkit  listrik  yang  dapat
digunakan untuk menyuplai kebutuhan rumah tangga. Di antara sumber energi yang dapat digunakan adalah energi air, angin, dan  surya.  Energi  listrik  yang  dibangkitkan  kemudian  diolah menggunakan konverter sebelum disalurkan ke beban [1]. Pada pengoperasian konverter, perlu adanya pembatasan duty cycle agar  kinerja  konverter  dapat  maksimal,  terutama  pada konverter  jenis boost yang  efisiensinya  cenderung  makin rendah jika dioperasikan pada nilai duty cycle yang tinggi [2], [3].
Sebagian  besar  pembangkit  yang  beroperasi  di  Indonesia menggunakan  sumber  energi  fosil.  Dari  pembangkitan  energi sebesar  70,96  GW,  hanya  10,9%  pembangkitan  berasal  dari sumber  energi  terbarukan,  yang  berarti  89,1%  atau  sekitar 63,23  GW  pembangkitan  energi  berasal  dari  sumber  energi fosil  [4],  [5].  Kegiatan  eksploitasi  sumber  energi  fosil  secara besar-besaran  dan  terus-menerus  akan  berbahaya  bagi kelestarian alam. Begitu juga polusi yang diakibatkan oleh unit- unit  pembangkit  listrik  dengan  sumber  energi  fosil  tersebut. Pembangunan  pembangkit  listrik  dengan  sumber  energi terbarukan secara portabel juga dapat dipertimbangkan karena kemudahan  dalam  penggunaannya  [6].  Salah  satu  sumber energi terbarukan yang banyak dimanfaatkan sebagai alternatif sumber  energi  adalah  air.  Potensi  pemanfaatan  energi  air sebagai  sumber  energi  untuk  membangkitkan  energi  listrik melalui unit-unit pembangkit listrik adalah sekitar 75.000 MW. Dari potensi sebesar itu, pemanfaatannya baru terealisasi 2,5% dari seluruh potensi yang ada. Sebanyak 10% dari total potensi tersebut,  yaitu  sebesar  7.500  MW,  dapat  digunakan  untuk pembangkit  listrik  tenaga  mikrohidro  (PLTMH)  [7]. Pembangunan PLTA dengan kapasitas dan ukuran yang besar hanya dapat dilakukan di lokasi tertentu saja dan penyalurannya masih  sulit  mencapai  daerah-daerah  terpencil.  Selain  itu, pembangunan PLTA dengan kapasitas dan ukuran yang besar membutuhkan  dam  atau  bendungan  yang  besar  juga.  Hal tersebut  dapat  mengganggu  ekosistem  sungai  tempat  PLTA dibangun karena bendungan dari sistem PLTA yang ada dapat memutus  jalur  antara  sungai  bagian  atas  dan  bagian  bawah, sehingga  dapat  mengisolasi  hewan  di  ekosistem  tersebut  [8]. Salah satu solusi masalah tersebut adalah dengan membangun PLTMH  atau  unit  pembangkit  dengan  skala  yang  lebih  kecil lagi,  yaitu  pembangkit  listrik  tenaga  pikohidro  (PLTPH) dengan daya kurang dari 5 kW [9]. PLTMH dan/atau PLTPH dapat  menjadi  solusi  pengadaan  listrik  di  daerah  tertentu dengan  sumber  energi  air  yang  terbatas  [8].  Pembangunan pembangkit  listrik  dengan  sumber  energi  terbarukan  secara paralel  dengan  pembangkit  sejenis,  dan/atau  secara hybrid (kombinasi  dengan  sumber  energi  lainnya)  dapat  menjadi solusi dari kecilnya daya yang dihasilkan oleh satu pembangkit saja [10], [11].
Di  sekitar  rumah,  atau  bahkan  di  dalam  rumah,  aliran  air dapat  ditemukan  pada  keran, shower ,  dan  peralatan  lainnya
1 Program  Studi  Teknik  Elektro  Fakultas  Teknik  Universitas Muhammadiyah Surakarta, Jl. A. Yani, Mendungan, Pabelan, Kec. Kartasura, Kabupaten Sukoharjo, Jawa Tengah 57169 INDONESIA (tlp: 0271-717417; fax: 0271-715448; e-mail: rna924@ums.ac.id)
2,3 Program  Studi  Magister  Teknik  Elektro  Fakultas  Teknik Universitas Diponegoro, Jl. Prof. Sudarto No.13, Tembalang, Kec. Tembalang, Kota Semarang, Jawa Tengah 50275 INDONESIA (tlp: 024-7460024 ext 101/128; fax: 024-7460027; e-mail: 2 facta@elektro.undip.ac.id; 3 iwan@elektro.ft.undip.ac.id)
[Diterima: 2 April 2022, Revisi: 17 Juli 2022]
pada sistem pemipaan di rumah. Energi pada aliran air yang ada sering  kali  hanya  terbuang  begitu  saja  menuju  saluran pembuangan  setelah  digunakan  (misalnya  untuk  cuci  tangan) padahal energi pada aliran air di dalam pipa dapat dimanfaatkan sebagai  sumber  energi  untuk  menbangkitkan  energi  listrik. Beberapa penelitian tentang pemanfaatan energi terbuang pada aliran  air  di  pipa  telah  dilakukan,  di  antaranya  pada  pipa transmisi air di Arab Saudi [12] dan pada pipa pembuangan air limbah [13]. Penelitian ini menganalisis penggunaan beberapa konverter dengan mengatur koneksi antarkonverter pada sistem dengan beberapa generator, sehingga diperoleh efisiensi sistem yang lebih tinggi dan stabil pada jangkauan putaran shaft rotor generator  yang  lebih  lebar.  Penggunaan  beberapa  konverter yang  dapat  beroperasi  secara  tunggal  ataupun  seri  ( cascade ) sesuai dengan kondisi diharapkan dapat mengatasi permasalahan efisiensi pada konverter penaik tegangan ( boost converter ) jika dioperasikan pada nilai duty cycle yang tinggi [2],  [3]. Duty  cycle sendiri  merupakan  lama  waktu  sinyal pemicuan  ( trigger )  gerbang  transistor  pada  konverter berada pada  kondisi high dibagi  dengan  periode  sinyal  pemicuan tersebut. Hasil penelitian ini diharapkan dapat berperan untuk mengoptimalkan sistem-sistem energi listrik; untuk memenuhi kebutuhan energi listrik pada lokasi-lokasi tertentu yang masih belum  terjangkau  atau  belum  memungkinkan  untuk menggunakan jaringan grid ; atau untuk keperluan meningkatkan kemandirian mendapatkan energi di masyarakat.
II. P EMANFAATAN E NERGI T ERBUANG PADA A LIRAN A IR DI

## S ISTEM P EMIPAAN R UMAH T ANGGA
Pemanfaatan energi terbuang pada aliran air sebagai sumber pembangkitan energi listrik telah diteliti. Beberapa di antaranya adalah  penelitian  mengenai  aliran  air  dalam  pipa  [12]-[16]. Penelitian pada saluran pipa transmisi air menghasilkan potensi pembangkitan sebesar 5,7 MW/tahun. Namun, pada penelitian tersebut,  listrik  yang  dibangkitkan  masih  belum  diolah menggunakan perangkat elektronika daya [12]. Penelitian lain dilakukan dengan memanfaatkan energi terbuang dari aliran air limbah  pada  pipa  saluran  distribusi.  Dengan  menambahkan tangki  penampungan overhead dengan  ketinggian  14  m  dan dengan  mengatur  debit  air  sebesar  9  ℓ/s,  generator  dapat menghasilkan  daya  listrik  hingga  212  W.  Namun,  pada penelitian  ini  penggunaan  perangkat  elektronika  daya  juga belum  diterapkan  untuk  mengolah  listrik  yang  dibangkitkan [13]. Penelitian pada pipa aliran air ukuran 100 mm juga telah dilakukan. Dengan mengatur debit air sebesar 1,5 m/s dan head loss kurang  dari  5  m,  generator  dapat  menghasilkan  daya terbangkit  hingga  88,2  W  [14].  Penelitian  lain  dapat menghasilkan daya sebesar 200 W dengan efisiensi turbin dan generator hingga 33%, dengan menggunakan sumber aliran air dalam pipa 100 mm dan mengatur head loss kurang dari 5 m [15]. Akan tetapi, debit air pada penelitian ini tidak disebutkan. Kedua  penelitian  terakhir  yang  telah  disebutkan  juga  belum menggunakan  perangkat  elektronika  daya  untuk  mengolah listrik yang dibangkitkan [14], [15]. Penelitian pada aliran air pipa  suatu  gedung  universitas  juga  telah  dilakukan.  Dengan menggunakan turbin hasil cetak 3D, diperoleh efisiensi turbin sebesar 40% dengan potensi daya pada aliran air pipa sebesar 91  W.  Namun,  penelitian  ini tidak  menggunakan  turbin  yang
terhubung  dengan  generator  serta  peralatan  elektronika  daya [16].
Pemanfaatan  aliran  air  yang  lebih  dekat  di  sekitar  rumah tinggal juga dapat dilakukan. Dengan menggunakan konverter dan/atau peralatan elektronika daya lainnya, tegangan keluaran dari  pembangkit  dapat  diolah  terlebih  dahulu  sebelum disalurkan  menuju  beban  [1].  Konverter  jenis buck dapat digunakan untuk menurunkan tegangan, konverter jenis boost dapat  digunakan  untuk  menaikkan  tegangan,  sedangkan konverter jenis buck-boost dapat digunakan untuk menurunkan serta menaikkan tegangan [17]. Pengoperasian konverter jenis boost cenderung  menghasilkan  efisiensi  yang  makin  rendah seiring  kenaikan duty  cycle -nya.  Setelah duty  cycle melewati nilai critical  duty  cycle ,  efisiensi  konverter  jenis boost akan berfluktuasi,  dengan  nilai  terendahnya  lebih  rendah  daripada efisiensi saat nilai duty cycle belum melewati nilai critical duty cycle [3].  Pembatasan  nilai duty  cycle pada  pengoperasian konverter  jenis boost diperlukan  agar  konverter  dapat beroperasi  secara  maksimal  [2].  Karakteristik  efisiensi  dari konverter jenis boost ini menjadi pertimbangan dioperasikannya konverter secara tunggal atau secara seri.

## A. Pemanfaatan Sumber Energi di Sekitar Rumah
Air merupakan salah satu sumber energi yang berlimpah di alam.  Air  mengalami  siklus  secara  terus  menerus,  sehingga ketersediaannya  tetap  terjaga.  Air  juga  dapat  ditemui  pada sistem  pemipaan  di  rumah  dan  digunakan  untuk  kebutuhan sehari-hari.  Pembangkitan  energi  listrik  dari  sumber-sumber energi  yang  ada  di  sekitar  tempat  tinggal  dapat  diistilahkan sebagai harvesting energy from surrounding house [1].

## B. Generator
Air dapat berasal dari beberapa sumber, salah satunya dari aliran  air  pada  pipa.  Pada  sistem  pemipaan  rumah  tangga, umumnya  digunakan  pipa  ukuran  ½  in,  sehingga  diperlukan generator yang dapat dipasang dan sesuai dengan ukuran pipa tersebut.  Generator  tersebut  harus  terhubung  dengan  turbin yang juga kecil sehingga cocok dengan ukuran pipa. Generator serta  turbin  mini  yang  kompak  ( mini  compact  turbine- generator ,  MCTG)  dinilai  cocok  dengan  kondisi  tersebut. Generator yang digunakan dapat berupa generator DC magnet permanen.  Karena  fluks  magnet  dihasilkan  oleh  magnet permanen,  ukuran  generator  dapat  lebih  ringkas  karena  tidak ada  rangkaian  eksitasi.  Namun,  karena  fluks  magnet  pada magnet  permanen  bersifat  tetap  dan  terbatas,  umumnya generator ini cocok digunakan pada pembangkitan daya yang rendah [18].
Pemilihan  generator  juga  tidak  lepas  dari  rencana  beban yang  akan  disuplai,  yang  berupa  aki.  Tegangan  pengisian baterai aki adalah sekitar 13.8 V hingga 14 V, mengacu pada spesifikasi charger aki [19] dan pengukuran pengisian aki pada sepeda  motor.  Generator  yang  tersedia  di  pasaran  memiliki beberapa  macam  tegangan  keluaran,  di  antaranya  5  V,  12  V, dan 80 V [20]. Agar konversi nilai tegangan tidak terlalu jauh, dipilih  generator  dengan  tegangan  12  V.  Pada  beberapa penelitian sebelumnya [12]-[16], [21], [22], tegangan keluaran generator  tidak  diolah  dengan  peralatan  elektronika  daya. Tegangan keluaran generator maksimal adalah 12 V, sehingga
diperlukan  konverter  penaik  tegangan  agar  dapat  diperoleh tegangan sebesar 14 V.

## C. Konverter
Terdapat beberapa jenis konverter arus searah [17]. Namun, karena  fungsi  yang  dikehendaki  adalah  menaikkan  tegangan keluaran  generator  dengan rating tegangan  12  V  menjadi tegangan  14  V,  konverter  yang  dipilih  adalah  konverter  jenis penaik  tegangan  atau boost  converter. Topologi  dasar boost converter ditunjukkan pada Gbr. 1. Komponen topologi dasar boost  converter adalah  induktor  ( L ),  dioda  ( D ),  dan  sakelar yang  dapat  berupa  transistor  ( Q )  serta  kapasitor  ( C )  sebagai filter. Konverter dapat terhubung dengan tegangan sumber DC ( V in ) dan dengan beban ( R ).
Persamaan  untuk  menghitung  tegangan  keluaran  topologi dasar boost converter adalah sebagai berikut [17].
𝑉 𝑜𝑢𝑡 =   𝑉 𝑖𝑛 ( 1 1−𝐷 ) (1)
dengan
𝐷 = 𝑡 𝑜𝑛 𝑇 𝑇 = 𝑡 𝑜𝑛 + 𝑡 𝑜𝑓𝑓 𝑡 𝑜𝑓𝑓 = (1 − 𝐷) 𝑇 .
V in adalah tegangan sumber (tegangan masukan), V out adalah tegangan  pada  beban  (tegangan  keluaran), t on adalah  durasi waktu saat sinyal PWM dalam kondisi high , t off adalah durasi waktu saat sinyal PWM dalam kondisi low , D adalah duty-cycle , dan T adalah periode sinyal PWM.
Untuk menghitung nilai minimal induktor, dapat digunakan persamaan berikut [23].
𝐿 𝑚𝑖𝑛 = 𝐷 𝑚𝑖𝑛 (1−𝐷 𝑚𝑖𝑛 ) 2 𝑅 2𝑓 (2)
dengan L min adalah  nilai  induktor  minimal, D min adalah  nilai duty cycle minimal, R adalah beban resistif, dan f adalah nilai frekuensi  kerja  konverter.  Sementara  itu,  untuk  menghitung nilai minimal kapasitor, digunakan (3) [23].
𝐶 𝑚𝑖𝑛 = 𝐷 𝑚𝑎𝑥 𝑅( ∆𝑉 𝑜𝑢𝑡 / 𝑉 𝑜𝑢𝑡 )𝑓 (3)
dengan C min adalah  nilai  kapasitor  minimal, D max adalah  nilai duty cycle maksimal, R adalah beban resistif, ∆𝑉 𝑜𝑢𝑡 adalah riak atau ripple tegangan,  dan f adalah  nilai  frekuensi  kerja konverter.

## D. Kontrol dan Kestabilan Konverter
Tegangan  keluaran  konverter  dipengaruhi  oleh  tegangan masukan serta duty cycle sinyal PWM yang mengontrol kerja
sakelar  konverter  tersebut.  Untuk  menjaga  agar  konverter bekerja  dengan  optimal  dan  untuk  mendapatkan  tegangan keluaran  yang  lebih  akurat,  diperlukan  suatu  metode  kontrol pada pembangkit sinyal PWM. Beberapa metode kontrol yang umum  digunakan  adalah  kontrol  proporsional  (P),  kontrol proporsional-integral  (PI),  kontrol  proporsional-integral- derivatif  (PID),  dan  kontrol  proporsional-derivatif  (PD)  [24]. Kontrol proporsional-integral dipilih karena umum digunakan untuk  pengontrolan  proses  yang  memiliki  dinamika  relatif cepat, seperti aliran, tekanan, dan level [25].
Sistem loop tertutup pada boost converter dengan kontrol PI diperlihatkan  pada  Gbr.  2  [26].  Tampak  pada  Gbr.  2  bahwa terdapat  tegangan  referensi  ( V ref );  kontrol  PI  yang  memiliki komponen  konstanta  proporsional  ( k p )  dan  konstanta  integral ( k i ); komponen beban resistif ( R ) dan induktor ( L ); komponen pengali boost converter ( 1/(1-D) ), dengan D adalah duty cycle ; sinyal error ( e ); serta tegangan keluaran ( V out ).
Berdasarkan  Gbr.  2  tersebut,  didapatkan  fungsi  alih boost converter sebagai berikut [26].
𝐺 = 𝑉 𝑜𝑢𝑡 𝑉 𝑖𝑛 = 𝑅 𝐿𝑠 [1 + ( 𝑅 𝐿𝑠 )(𝑘 𝑝 + 𝑘𝑖 𝑠 )( 1 1−𝐷 )] . (4)
Dari  fungsi  alih  tersebut,  nilai  parameter  kontrol  PI  dapat dihitung  dan  ditentukan  dengan  memperhatikan  kestabilan sistem.  Salah  satu  konsep  kestabilan  yang  dapat  dipahami adalah  konsep  kestabilan  Routh-Hurwitz  [24].  Untuk melakukan  perhitungan  dengan  konsep  kestabilan  Routh- Hurwitz , fungsi alih sistem perlu disusun ke bentuk polinomial dalam Laplace.
𝑎 0 𝑠 𝑛 + 𝑎 1 𝑠 𝑛−1 +. . . . . . +𝑎 𝑛−1 𝑠 + 𝑎 𝑛 = 0 (5)
dengan 𝑎 0 adalah  konstanta  pada  bilangan  Laplace  pangkat tertinggi 𝑠 𝑛 dan 𝑎 𝑛 adalah  konstanta  pada  bilangan  Laplace pangkat terendah 𝑠 0 . Jika  terdapat  konstanta  ( 𝑎 )  yang  bernilai  nol  atau  negatif, maka  polinomial  tersebut  memiliki  akar  imajiner  atau  bagian riil  positif  dan  sistem  dikatakan  tidak  stabil.  Jika  semua koefisien  bernilai  positif,  maka  koefisien-koefisien  tersebut dapat disusun ke dalam bentuk baris dan kolom sesuai dengan pola berikut.
𝑠 𝑛 𝑎 0 𝑎 2 𝑎 4 𝑎 6 … … 𝑠 𝑛−1 𝑎 1 𝑎 3 𝑎 5 𝑎 7 … … 𝑠 𝑛−2 𝑏 1 𝑏 2 𝑏 3 … … … … … … … … … … … 𝑠 2 𝑐 1 𝑐 2 𝑠 1 𝑑 1 𝑠 0 𝑒 1
Gbr. 1 Topologi dasar boost converter .
Gbr. 2 Sistem loop tertutup boost converter dengan pengontrol PI.
dengan
𝑏 1 = 𝑎 1 𝑎 2 −𝑎 0 𝑎 3 𝑎 1 ; 𝑏 2 = 𝑎
1 𝑎 4 −𝑎 0 𝑎 5 𝑎 1 ; 𝑏 3 = 𝑎 1 𝑎 6 −𝑎 0 𝑎 7 𝑎 1 𝑐 1 = 𝑎 1 𝑎 2 −𝑎 0 𝑎 3 𝑎 1 ; 𝑐 2 = 𝑎 1 𝑎 4 −𝑎 0 𝑎 5 𝑎 1 ; 𝑐 3 = 𝑎 1 𝑎 6 −𝑎 0 𝑎 7 𝑎 1
𝑑 1 = 𝑎 1 𝑎 2 −𝑎 0 𝑎 3 𝑎 1 ; 𝑑 2 = 𝑎 1 𝑎 4 −𝑎 0 𝑎 5 𝑎 1 ; 𝑑 3 = 𝑎 1 𝑎 6 −𝑎 0 𝑎 7 𝑎 1
… ; … ; … (6)
Berdasarkan  konsep  kestabilan Routh-Hurwitz,  sistem dikatakan stabil jika seluruh konstanta di kolom pertama ( a 0 , a 1 , b 1 , c 1 , d 1 , … ) bernilai positif.

## E. Efisiensi
Secara  umum,  gambaran  efisiensi  pada  peralatan  tunggal dan  peralatan  yang  terhubung  seri  ditunjukkan  pada  Gbr.  3. Efisiensi peralatan tunggal dapat ditulis sebagai (7).
𝜂 = 𝑃 𝑜𝑢𝑡 𝑃 𝑖𝑛 (7)
dengan P in adalah daya masukan dan P out adalah daya keluaran sistem. Sementara itu, efisiensi peralatan yang terhubung seri dapat ditulis sebagai (8).
𝜂 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑃 𝑜𝑢𝑡 𝑃 𝑖𝑛 = 𝑃 1 𝜂 2 𝑃 1 /𝜂 1 = 𝜂 1 𝜂 2 (8)
dengan P in adalah daya masukan dan P out adalah daya keluaran sistem. Pada kondisi riil, efisiensi suatu peralatan selalu kurang dari  satu,  sehingga  secara  teoretis  pada  peralatan  yang dihubungkan  secara  seri,  efisiensi  totalnya  akan  lebih  rendah daripada efisiensi satu peralatan tunggal saja.

## III. M ETODOLOGI
Penelitian  dilakukan  dengan  simulasi  menggunakan perangkat  lunak  Powersim  (PSIM).  Meskipun  demikian, pengukuran pada percobaan awal terhadap generator dilakukan untuk membantu mengatur parameter generator. Penelitian ini merupakan  lanjutan  dari  penelitian  awal  yang  meliputi pengukuran  parameter  generator  serta  simulasi  awal  sistem konverter tunggal dan sistem konverter seri [27]. Penelitian ini membahas lebih lanjut kinerja, terutama tegangan dan efisiensi daya,  pada  sistem  konverter tunggal,  sistem  konverter seri, sistem  konverter seri  dengan selector, dan  sistem  paralel, beserta  dengan  rangkaian  pemicuan,  rangkaian  kontrol,  dan rangkaian selector.

## A. Investigasi Awal Komponen Sistem
Generator  yang  digunakan  sebagai  acuan  merupakan generator  magnet  permanen  dengan  tegangan  keluaran  DC
maksimal  sebesar  12  V, rating daya  10  W,  dan  hambatan jangkar  10,5  Ω  [20].  Investigasi  awal  generator  dilakukan dengan  melakukan  pengukuran  tegangan  keluaran  generator pada kondisi tanpa beban dan dengan beban sebesar 60 Ω.  Data hasil  pengukuran  awal  pada  generator  tersebut  dijadikan sebagai  acuan  untuk  membantu  dalam  penentuan  parameter generator pada simulasi.
Berdasarkan hasil pengukuran, diperoleh tegangan generator maksimal  10,232  V dan  minimal  3,2  V.  Konverter  dirancang bekerja  pada  kondisi continuous  conduction  mode (CCM), dengan ripple tegangan  kurang  dari  1%.  Maka,  didapatkan parameter boost  converter sebagaimana  yang  disajikan  pada Tabel I. Jika frekuensi switching terlalu rendah, ripple tegangan keluaran konverter akan makin besar. Namun, perlu dipahami juga  bahwa  frekuensi switching yang  terlalu  besar  akan meningkatkan arus pada sakelar MOSFET ( Q ) yang digunakan dan dapat menyebabkan suhu MOSFET menjadi tinggi [28].

## B. Topologi Sistem Konverter dan Pembangkit
Diagram  blok  gagasan  sistem  ditunjukkan  pada  Gbr.  4. Sakelar ( S ) berfungsi untuk memilih konfigurasi sistem, yaitu konverter  pada  masing-masing  sistem  dioperasikan  secara tunggal  atau  secara  seri.  Saat  konverter  dioperasikan  secara tunggal,  sakelar S akan  terbuka  dan  sakelar S C akan  tertutup. Pada  kondisi  tersebut,  konverter  yang  bekerja  hanya Boost _ conv yang kedua ( Boost _ conv _12 dan Boost _ conv _22). Saat konverter dioperasikan secara seri, sakelar S akan tertutup dan sakelar S C akan terbuka.  Pada kondisi tersebut, konverter Boost _ conv yang pertama dan Boost _ conv yang kedua bekerja secara  seri.  Koneksi  dua  sistem  secara  paralel  dimaksudkan untuk  meningkatkan  daya  total  yang  dapat  dibangkitkan  oleh keseluruhan sistem tersebut.
Untuk melakukan analisis terhadap gagasan sistem tersebut, ada  empat  desain  topologi  rangkaian  yang  dibuat  dalam penelitian  ini,  yaitu  desain  rangkaian  sistem  satu  generator dengan  satu boost  converter ,  yang  kemudian  disebut  sebagai sistem  konverter  tunggal;  sistem  satu  generator  dengan  dua
Gbr. 3 Efisiensi (a) peralatan tunggal dan (b) peralatan terhubung secara seri.
Gbr. 4 Diagram blok gagasan sistem.
T ABEL I P ARAMETER B OOST CONVERTER
Parameter Nilai Beban ( R ) 60 Ω Frekuensi switching 5 kHz % V ripple < 1% Induktor ( L ) 5 mH Kapasitor ( C ) 500 µF Transistor ( Q ) MOSFET
boost  converter ,  yang  kemudian  disebut  sebagai  sistem konverter  seri;  sistem  satu  generator  dengan  dua boost converter dan dengan selector , yang kemudian disebut sebagai sistem  konverter  seri  dengan selector ;  dan  dua  sistem  satu generator dengan dua boost converter dan dengan selector yang dihubungkan  membentuk  sistem  paralel,  yang  kemudian disebut  sebagai  sistem  paralel.  Sistem  paralel  tersebut merupakan  representasi  dari  gagasan  sistem.  Rangkaian simulasi sistem konverter tunggal, sistem konverter seri, sistem konverter seri dengan selector, dan sistem paralel berturut-turut diperlihatkan pada Gbr. 5 sampai Gbr. 8. Rangkaian simulasi dalam  blok  rangkaian selector, rangkaian  pemicuan,  serta rangkaian  kontrol  dan  pemicuan  ditunjukkan  pada  Gbr.  9. Pembangkit sinyal PWM yang digunakan pada  blok rangkaian kontrol dan pemicuan ini berbasis pengontrol PI dengan umpan balik  dari  tegangan  keluaran  konverter.  Rangkaian selector berfungsi mengatur terbuka dan tertutupnya sakelar S .

## IV. H ASIL P ENELITIAN
Simulasi  dilakukan  berdasarkan  teori  dan  penelitian terdahulu yang telah dipelajari pada saat melaksanakan kajian pustaka  serta  berdasarkan  simulasi  awal  yang  telah dilaksanakan. Simulasi yang dibuat terdiri atas sistem konverter tunggal,  sistem  konverter  seri,  sistem  konverter  seri  dengan selector , dan sistem paralel.

## A. Pembangkitan Sinyal PWM berbasis Pengontrol PI
Untuk mendapatkan tegangan keluaran konverter sebesar 14 V,  diperlukan  kontrol  pada  pembangkitan  sinyal  PWM.  Pada penelitian  ini,  pembangkit  sinyal  PWM  yang  digunakan berbasis  pengontrol  PI.  Berdasarkan  fungsi  alih  sistem  yang ditentukan  berdasarkan  (4)  dan  dengan  mempertimbangkan kestabilan  sistem  berdasarkan  analisis  dengan  konsep kestabilan Routh-Hurtwitz pada (5) dan (6), ditetapkan nilai kp = 5 dan nilai ki = 0,5 atau τi = ( kp / ki ) = 10. Hasil simulasi penggunaan pengontrol PI terhadap tegangan keluaran  pada  konverter  seri  disajikan  pada  Tabel  II.  Selisih
Gbr. 5 Rangkaian simulasi sistem konverter tunggal.
Gbr. 6 Rangkaian simulasi sistem konverter seri.
Gbr. 7 Rangkaian simulasi sistem konverter seri dengan selector . Gbr. 8 Rangkaian simulasi sistem paralel. (a) (b) (c)
Gbr.  9  Rangkaian  elektronik  yang  digunakan,  (a)  rangkaian selector, (b) rangkaian pemicuan, (c) rangkaian pemicuan dan kontrol.
tegangan merupakan selisih antara tegangan keluaran konverter dengan  tegangan  referensi  sebesar  14  V.  Berdasarkan  hasil simulasi  tersebut,  tampak  bahwa  pengonrol  PI  dapat mengontrol  konverter  untuk  menghasilkan  tegangan  keluaran yang stabil dan lebih mendekati tegangan referensi.

## B. Sistem Konverter Tunggal
Simulasi sistem konverter tunggal dilakukan menggunakan rangkaian  simulasi  yang  ditunjukkan  pada  Gbr.  5.  Pada simulasi tersebut, nilai duty cycle terlebih dahulu diatur secara manual untuk menentukan batasan duty cycle pada pembangkit sinyal  PWM  dan  didapatkan  batasan duty  cycle maksimal sebesar  0,499.  Maka,  nilai duty  cycle pada  sistem  konverter tunggal ini dibatasi secara teoretis sebesar 0,499. Beban sistem berupa  resistor  60  Ω.  Berdasarkan  hasil  simulasi,  diketahui bahwa  sistem  mampu  menghasilkan  tegangan  sekitar  14  V, arus sekitar 0,233 A, dan daya sekitar 3,26 W. Duty cycle pada 1.400  rpm  adalah  sebesar  0,313,  sedangkan  pada  1.150  rpm sebesar  0,45.  Nilai  tegangan,  arus,  serta  daya  pada  sistem konverter tunggal mulai menurun secara cukup signifikan pada putaran shaft rotor 1.210 rpm  dan yang  lebih rendah dari itu. Hal ini diakibatkan oleh batasan duty cycle yang sudah tercapai dan  dapat  disebabkan  juga  oleh  kurangnya  daya  yang  dapat dihasilkan  oleh  generator.  Efisiensi  sistem  bersifat  fluktuatif, dengan  efisiensi  rata-rata sebesar  0,96,  yang  didapatkan pada nilai masukan 1.220 rpm hingga 1.400 rpm, sedangkan untuk nilai  masukan  kurang  dari  1.220  rpm  hingga  1.150  rpm didapatkan  efisiensi  rata-rata  sekitar  0,91.  Dari  nilai  efisiensi tersebut,  dapat  diketahui  bahwa  sistem  konverter tunggal cenderung menghasilkan efisiensi daya yang lebih tinggi pada nilai duty cycle yang lebih rendah (pada saat putaran shaft rotor lebih tinggi).

## C. Sistem Konverter Seri
Simulasi  sistem  konverter  seri  dilakukan  menggunakan rangkaian simulasi seperti pada Gbr. 6. Pada simulasi ini, nilai duty  cycle juga  terlebih  dahulu  diatur  secara  manual  untuk menentukan  batasan duty  cycle pembangkit  sinyal  PWM  dan didapatkan batasan duty cycle maksimal 0,360. Maka, nilai duty cycle pembangkit  sinyal  PWM  pada  sistem  konverter  seri  ini dibatasi  secara  teoretis  sebesar  0,360  untuk  masing-masing konverternya. Beban sistem berupa resistor 60 Ω.
Berdasarkan hasil simulasi, diketahui bahwa sistem mampu menghasilkan tegangan sekitar 14 V, arus sekitar 0,233 A, dan daya sekitar 3,26 W. Duty cycle pada 1.400 rpm adalah sebesar 0,35 pada konverter pertama dan 0,213 pada konverter kedua, sedangkan  pada  1.150  rpm, duty  cycle pada  kedua  konverter yang terhubung secara seri tersebut adalah sebesar 0,35. Nilai
tegangan pada sistem dengan konfigurasi seri mulai menurun secara signifikan pada putaran shaft rotor 1.210 rpm dan yang lebih  rendah  dari  itu.  Hal  ini  diakibatkan  oleh  batasan duty cycle yang  sudah  tercapai  dan  dapat  disebabkan  juga  oleh kurangnya daya yang dapat dihasilkan oleh generator. Efisiensi sistem konverter seri bersifat fluktuatif, dengan efisiensi rata- rata  pada  nilai  masukan  1.220  rpm  hingga  1.400  rpm  adalah sekitar 0,93, lebih rendah daripada sistem konfigurasi konverter tunggal.  Namun,  pada  nilai  masukan  kurang  dari  1.220  rpm hingga 1.150 rpm didapatkan efisiensi rata-rata sekitar 0,92.
Berdasarkan  data  efisiensi  yang  diperoleh  dari  simulasi, dapat  diketahui  juga  bahwa  nilai  efisiensi  sistem  konverter tunggal  dan  sistem  konverter seri  berpotongan  di  satu  titik, yaitu  antara  putaran shaft rotor  1.230  rpm  dan  1.220  rpm, sebagaimana  ditunjukkan  pada  Gbr.  10.  Maka,  nilai  tersebut dijadikan sebagai acuan pada saat perubahan konfigurasi sistem.

## D. Sistem Konverter Seri dengan Selector
Rangkaian simulasi dengan selector telah ditunjukkan pada Gbr.  9(a).  Berdasarkan  nilai  efisiensi  hasil  simulasi  sistem konverter  tunggal  dan  sistem  konverter  seri  pada  Gbr.  10, ditetapkan  bahwa  pada  putaran shaft rotor  kurang  dari  atau sama  dengan  1.220  rpm,  sistem  akan  beroperasi  dalam konfigurasi  konverter  seri.  Sementara  itu,  pada  putaran shaft rotor lebih dari 1.220 rpm, sistem beroperasi dalam konfigurasi konverter tunggal.
Simulasi sistem konverter seri dilakukan dengan rangkaian simulasi seperti pada Gbr. 7. Dengan ditambahkannya selector dan  beberapa  sakelar  tambahan,  dua  buah  konverter  yang digunakan pada sistem konverter seri dapat diatur, yaitu akan difungsikan secara tunggal atau secara seri, berdasarkan kriteria yang  telah  ditentukan  sebelumnya.  Dari  hasil  simulasi, diketahui bahwa sistem mampu menghasilkan tegangan sekitar 14 V, arus sekitar 0,233 A, dan daya sekitar 3,26 W. Nilai-nilai tersebut sempat mengalami penurunan pada putaran shaft rotor 1.230 rpm, tetapi kemudian naik kembali dan mulai turun lagi secara  cukup  signifikan  pada  putaran shaft rotor  1.200  rpm. Efisiensi  sistem  cukup  stabil  di  atas  0,98  pada  putaran shaft rotor lebih dari 1.220 rpm dan  cukup stabil di  atas 0,92 pada putaran shaft rotor  kurang  dari  atau  sama  dengan  1.220  rpm. Penurunan  efisiensi  tersebut  cukup  signifikan.  Namun,  jika dibandingkan dengan sistem konverter tunggal saja atau sistem konverter seri  saja,  efisiensi  sistem  konverter seri  dengan
T ABEL II T EGANGAN K ELUARAN B OOST C ONVERTER S ERI TANPA DAN DENGAN
P ENGONTROL PI
Kec. rotor n (rpm) Tanpa Pengontrol PI Dengan Pengontrol PI V out (V) Selisih (V) V out (V) Selisih (V) 1.225 14,00349 0,00349 14,00348 0,00348 1.250 14,10018 0,10018 13,99898 0,00102 1.275 14,19838 0,19838 14,00256 0,00256 1.300 14,29343 0,29343 14,00548 0,00548
Gbr. 10 Grafik efisiensi hasil simulasi sistem konverter tunggal dan seri.
selector ini masih lebih baik pada semua kondisi putaran rotor, baik  pada  rpm  tinggi  maupun  pada  rpm  yang  lebih  rendah. Grafik  efisiensi  sistem  konverter  seri  dengan selector ditunjukkan pada Gbr. 11.

## E. Sistem Paralel
Sistem  paralel  terdiri  atas  dua  buah  sistem  konverter  seri dengan selector yang dihubungkan serta bekerja secara paralel. Rangkaian  simulasi  sistem  paralel  diperlihatkan  pada  Gbr.  8. Simulasi dilakukan dalam dua kondisi. Kondisi pertama adalah ketika putaran shaft rotor generator pada masing-masing sistem berbeda,  sedangkan  kondisi  kedua  yaitu  ketika  putaran shaft rotor generator pada masing-masing sistem sama. Didapatkan arus ripple sekitar 0,86% dan tegangan ripple sekitar 0,85%. Dari hasil simulasi dengan kondisi pertama, diketahui bahwa sistem mampu menghasilkan tegangan yang terjaga pada nilai sekitar  14  V,  arus  sekitar  0,234  A,  dan  daya  sekitar  3,29  W. Efisiensi total sistem cukup stabil pada kisaran 0,93. Efisiensi sistem  paralel  dengan  kondisi  pertama  ini  ditunjukkan  pada Tabel III. Dapat dilihat bahwa efisiensi sistem cenderung stabil pada nilai 0,93. Namun, pada nilai masukan rpm yang hampir sama antara kedua generator, yaitu pada 1.240 rpm, 1.260 rpm, dan 1.280 rpm, terjadi peningkatan efisiensi hingga mencapai 0,96. Hal ini terjadi karena adanya pembagian beban yang lebih seimbang, sehingga kedua sistem yang terhubung secara paralel dapat bekerja lebih optimal. Dari tabel dapat dilihat juga bahwa nilai  efisiensi  terbesar,  0,962,  didapatkan  pada  saat  nilai
masukan  kedua  generator  sama-sama  sebesar  1.260  rpm. Masukan sistem dalam hal ini adalah besarnya nilai kecepatan putar shaft rotor.
Kemudian,  sistem  paralel  tersebut  disimulasikan  kembali dengan  kondisi  kedua,  yaitu  nilai  masukan  atau  nilai  putaran shaft rotor generator diatur sama untuk kedua generator. Dari hasil  simulasi,  tegangan  sistem  cukup  terjaga  sekitar  14  V, bahkan hingga putaran shaft rotor yang rendah, yaitu 950 rpm, yang  tidak  dapat  dicapai  pada  simulasi  sistem-sistem sebelumnya.  Hal  ini  terjadi  karena  daya  dan  tegangan  yang dibangkitkan  dari  kedua  generator  cukup  besar  untuk menyuplai  satu  beban  60  Ω.  Akibatnya,  dimungkinkan terjadinya penguatan hingga nilai yang lebih besar pada putaran shaft rotor yang rendah, sehingga tegangan referensi dapat tetap tercapai. Pada simulasi ini diperoleh arus sekitar 0,233 A dan daya sekitar 3,29 W.
Pada  putaran shaft 1.230  rpm  hingga  1.000  rpm  atau  pada awal-awal  konfigurasi  masing-masing  sistem  berganti  dari tunggal menjadi seri terjadi sedikit peningkatan tegangan. Hal tersebut dapat terjadi karena daya yang dihasilkan oleh sistem cukup  besar  untuk  menyuplai  beban  sehingga  jatuh  tegangan pada  masing-masing  generator  tidak  terlalu  besar  saat menopang beban tersebut. Akibatnya, hanya dengan penguatan awal saja tegangan sistem sudah sedikit melebihi 14 V. Hal ini mengindikasikan bahwa dalam mengoperasikan sistem secara
Gbr. 11 Grafik efisiensi hasil simulasi sistem konverter seri dengan selector .
T ABEL III
T EGANGAN K ELUARAN DAN E FISIENSI S ISTEM P ARALEL DENGAN N ILAI M ASUKAN RPM YANG B ERBEDA
Kec. rotor n1 (rpm) Kec. rotor n2 (rpm) Tegangan keluaran V out (V) Efisiensi η 1.400 1.120 13,727 0,932 1.380 1.140 13,744 0,931 1.360 1.160 13,727 0,930 1.340 1.180 13,735 0,932 1.320 1.200 13,742 0,931 1.300 1.220 13,735 0,928 1.280 1.240 13,742 0,961 1.260 1.260 13,733 0,962 1.240 1.280 13,723 0,961 1.220 1.300 13,757 0,927 1.200 1.320 13,734 0,928 1.180 1.340 13,727 0,931 1.160 1.360 13,735 0,930 Gbr. 12 Grafik efisiensi hasil simulasi sistem paralel putaran rotor sama. T ABEL IV R ANGKUMAN E FISIENSI ( 𝜂 ) DAN T EGANGAN K ELUARAN ( V ) S ISTEM
Kec. rotor n (rpm) Tunggal Seri Seri dengan Selector Paralel 𝜼 V 𝜼 V 𝜼 V 𝜼 V 1.400 0,97  14,0  0,95  14,0  0,99  14,0  0,96  14,0 1.350 0,97  14,0  0,92  14,0  0,98  14,0  0,96  14,0 1.300 0,96  14,0  0,94  14,0  0,98  14,0  0,96  14,0 1.250 0,96  14,0  0,92  14,0  0,99  14,0  0,96  14,0 1.240 0,98  14,0  0,91  14,0  0,98  13,9  0,96  14,0 1.230 0,96  14,0  0,90  14,0  0,98  13,8  0,97  14,0 1.220 0,94  14,0  0,97  14,0  0,93  14,0  0,95  14,3 1.210 0,91  14,0  0,92  14,0  0,92  14,0  0,94  14,2 1.200 0,91  13,9  0,92  13,9  0,92  13,8  0,93  14,3 1.150 0,91  13,3  0,92  13,3  0,92  13,3  0,93  14,2 1.100 - - - - - - 0,92  14,1 1.050 - - - - - - 0,92  14,1 1.000 - - - - - - 0,91  14,0 950 - - - - - - 0,91  14,0
paralel,  perlu  adanya  penyesuaian  kembali  batas  nilai duty cycle penguatan  awal,  sehingga  tidak  terjadi  penguatan  yang berlebih.  Dapat  juga  dilakukan tuning ulang  pada  rangkaian selector untuk  menunda  pergantian  konfigurasi  hingga mencapai nilai masukan yang lebih kecil lagi.
Efisiensi  sistem  menjadi  lebih  baik  dibandingkan  dengan sebelum dioperasikannya sistem secara paralel. Efisiensi dapat terjaga  pada  nilai  lebih  dari  0,9  hingga  nilai  masukan  yang rendah,  yaitu  950  rpm,  yang  tidak  dapat  dicapai  oleh  sistem sebelum  dioperasikan  secara  paralel.  Grafik  efisiensi  sistem paralel  dengan  kondisi  kedua  ini  ditunjukkan  pada  Gbr.  12. Rangkuman  efisiensi  dan  tegangan  keluaran  sistem  konverter tunggal,  sistem  konverter seri,  sistem  konverter seri  dengan selector, dan  sistem  paralel  dengan  pengoperasian  kondisi kedua diperlihatkan pada Tabel IV.

## V. K ESIMPULAN
Berdasarkan  penelitian  yang  telah  dilakukan,  dapat  ditarik kesimpulan  sebagai  berikut.  Pada  sistem  konverter  tunggal didapatkan hasil bahwa tegangan dapat diatur dan dijaga sesuai dengan  tegangan  referensi  yang  diinginkan.  Namun,  batasan pada  besarnya  nilai duty  cycle dan  daya  yang  mampu dibangkitkan  oleh  generator  menyebabkan  adanya  batasan kemampuan sistem dalam mempertahankan tegangan keluaran yang  diinginkan hanya pada nilai  masukan 1.220 rpm hingga 1.400  rpm.  Efisiensi  rata-rata  sebesar  0,96  didapatkan  pada nilai masukan 1.220 rpm hingga 1.400 rpm, sedangkan untuk nilai  masukan  kurang  dari  1.220  rpm  hingga  1.150  rpm didapatkan efisiensi rata-rata sekitar 0,91. Hal ini sesuai dengan penelitian  terdahulu,  bahwa  makin  berat  kinerja boost converter (nilai duty cycle makin besar atau kenaikan tegangan makin besar), efisiensi konverter akan cenderung menurun.
Pada  sistem  konverter  seri  didapatkan  karakteristik  sistem dalam menjaga besarnya tegangan keluaran yang mirip dengan sistem konfigurasi  konverter tunggal, yaitu terbatas pada  saat nilai  masukan  sebesar  1.220  rpm  hingga  1.400  rpm.  Nilai efisiensi rata-rata konfigurasi konverter seri pada nilai masukan 1.220 rpm hingga 1.400 rpm adalah sekitar 0,93, lebih rendah daripada  sistem  konfigurasi  konverter  tunggal.  Namun,  pada nilai  masukan  kurang  dari  1.220  rpm  hingga  1.150  rpm, diperoleh efisiensi rata-rata sekitar 0,92, lebih tinggi daripada sistem konfigurasi konverter tunggal.
Pada  sistem  yang  bekerja  secara  paralel  (multigenerator, multikonverter)  didapatkan  hasil  bahwa  tegangan  yang dibangkitkan dapat dijaga hingga pada batasan nilai masukan yang lebih luas, dari hasil simulasi nilai tegangan keluaran tetap terjaga  sebesar  14  V  hingga  pada  nilai  masukan  yang  lebih rendah, yaitu 950 rpm. Begitu pula dengan nilai efisiensi yang tetap terjaga pada nilai lebih dari 0,9 (> 90%). Pengoperasian sistem secara paralel memerlukan tuning lebih lanjut agar tidak terjadi  kenaikan  tegangan  secara  berlebih  pada  sistem  akibat daya  yang  dibangkitkan  terlalu  besar  untuk  menopang  beban yang sebelumnya hanya ditopang oleh satu sistem saja.

## K ONFLIK K EPENTINGAN
Penulis  menyatakan  bahwa  tidak  terdapat  konflik kepentingan pada penelitian ini.

## K ONTRIBUSI P ENULIS
Konseptualisasi, Rizki Nurilyas Ahmad, Mochammad Facta, dan  Iwan  Setiawan;  metodologi,  Rizki  Nurilyas  Ahmad; perangkat  lunak,  Rizki  Nurilyas  Ahmad;  validasi,  Rizki Nurilyas  Ahmad,  Mochammad  Facta,  dan  Iwan  Setiawan; analisis  formal,  Rizki  Nurilyas  Ahmad;  investigasi,  Rizki Nurilyas Ahmad; sumber daya, Rizki Nurilyas Ahmad; kurasi data, Rizki Nurilyas Ahmad; penulisan—penyusunan draf asli, Rizki Nurilyas Ahmad; penulisan—peninjauan dan penyuntingan, Rizki Nurilyas Ahmad.

## U CAPAN T ERIMA K ASIH
Terima kasih disampaikan kepada seluruh pihak yang telah bersedia meluangkan waktunya untuk terlibat dalam penelitian ini, baik secara langsung maupun tidak langsung.

## R EFERENSI
[1] T.  Taufik,  “The  DC  House  Project:  An  Alternate  Solution  for  Rural Electrification,” IEEE  Glob.  Humanit.  Technol.  Conf.  (GHTC  2014) , 2014, hal. 174-179.
[2] V.  Michal,  “Dynamic  Duty-Cycle  Limitation  of  the  Boost  DC/DC Converter Allowing Maximal Output Power Operations,” 2016 Int. Conf. Appl. Electron. (AE) , 2016, hal. 177-182.
[3] R. Abhishek, P. Zoting, dan P. Ragit, “Design and Analysis of a DC -DC Buck  Converter  and  Boost  Converter  to  Achieve  High  Efficiency  by Altering Duty Cycle and Input Voltage,” Int. J. Sci., Res. Publ. (IJSRP) ,
Vol. 10, No. 6, hal. 731-738, Jun. 2020.
[4] H.  Asy’ari,  A.  Budiman,  dan  W.  Setiyawan,  “Desain  Prototipe Pembangkit  Listrik  Tenaga  Angin  dengan  Turbin  Horisontal  dan Generator Magnet Permanen Tipe Axial Kecepatan Rendah,” Pros. Sem.
Nas. Apl. Sains, Teknol. (SNAST) Periode III , 2012, hal. B-42-47.
[5] (2020)  “Menteri  Arifin:  Transisi  Energi  Mutlak  Diperlukan,”  [Online], https://ebtke.esdm.go.id/post/2020/10/22/2667/menteri.arifin.transisi.en ergi.mutlak.diperlukan?lang=en, tanggal akses: 14-Juli-2022.
[6] A. Ulinuha dan M.B. Ubaidillah, “Vertical Wind Turbine Coupled with Modified  Synchronous  Generator  for  Portable  Power  Generation,” Urecol J. Part E: Eng. , Vol. 1, No. 2, hal. 103-110, Agu.-Des. 2021.
[7] (2007)  “Pembangkit  Listrik  Tenaga  Mikrohidro  :  Menerangi  Desa, Memberdayakan  Warga,”  [Online],  http://lipi.go.id/berita/pembangkit- listrik-tenaga-mikrohidro-:-menerangi-desa-memberdayakan- warga/1722, tanggal akses: 6-Des-2020.
[8] S.  Simmons  dan  W.  Lubitz,  “Archimedes  Screw  Generators  for Sustainable  Energy  Development,” 2017  IEEE  Canada  Int.  Humanit. Technol. Conf. (IHTC) , 2017, hal. 144-148.
[9] A.Y.  Hatata,  M.M.  El-Saadawi,  dan  S.  Saad,  “A  Feasibility  Study  of Small  Hydro  Power  for  Selected  Locations  in  Egypt,” Energy  Strategy Rev. , Vol. 24, hal. 300-313, Apr. 2019.
[10] A.  Ulinuha  dan  W.A.  Widodo,  “Rancang  Bangun  Pembangkit  Listrik Tenaga Angin Skala Mikro untuk Keperluan Penerangan Jalan,” Proc. the URECOL , 2018, hal. 128-135.
[11] A.  Ulinuha,  “A  Hybrid  Photovoltaic-Wind  Electricity  Generation  for Street Lighting,” Int. J. Emerg. Trends Eng. Res. , Vol. 8, No. 5, hal. 1886- 1891, Mei 2020.
[12] Y.  Itani,  M.R.  Soliman,  dan  M.  Kahil,  “Recovering  Energy  by  Hydro- Turbines  Application  in  Water  Transmission  Pipelines:  A  Case  Study West of Saudi Arabia,” Energy , Vol. 211, hal. 1-12, Nov. 2020.
[13] J. Titus dan B. Ayalur, “Design and Fabrication of In-Line Turbine for Pico Hydro Energy Recovery in Treated Sewage Water Distribution Line,” Energy Procedia , Vol. 156, hal. 133-138, Jan. 2019.
[14] J.  Chen,  dkk.,  “A  Novel  Vertical  Axis  Water  Turbine  for  Power Generation  from  Water  Pipelines,” Energy ,  Vol.  54,  hal.  184-193,  Jun. 2013.
[15] N.  Hasanzadeh,  S.A.  Payambarpour,  A.F.  Najafi,  dan  F.  Magagnato, “Investigation  of  In-Pipe  Drag-Based  Turbine  for  Distributed

## ID-312
Hydropower Harvesting: Modeling and Optimization,” J. Clean. Prod. , Vol. 298, hal. 1-19, Mei 2021.
[16] T. Kumano, K. Matsunawa, dan R. Nishiyama, “Experimental Test and Feasibility  Study  of  a  Micro  In-Pipe  Hydro  Power  Generator  at  a University Building,” IFAC-PapersOnLine , Vol. 51, No. 28, hal. 380-385, 2018.
[17] M.  Ashari, Desain  Konverter  Elektronika  Daya .  Bandung,  Indonesia: Penerbit Informatika, 2017.
[18] S.J. Chapman, Electric Machinery Fundamentals , 4th ed., New York, AS: McGraw-Hill comp., 2005.
[19] (2021)  “Alat  Cas  Aki/Acu/Charger  Baterai  Aki  Mobil  Motor  12V  2A LCD  Display”  [Online],  https://tokopedia.link/rxri1Z7SEib,  tanggal akses: 12-Agu-2021.
[20] (2021)  “Turbin  Air  Mikro  Hidro  Model  Generator  Air  10W”  [Online] https://www.tokopedia.com/dearjunastore/turbin-air-mikro-hidro-model- generator-air-10w?refined=true&whid=0, tanggal akses: 16-Jan-2021.
[21] Erinofiardi, M. Syaiful, dan A. Prayitno, “Electric Power Generation from Low Head Simple Turbine for Remote Area Power Supply,” J. Teknol. , Vol. 74, No. 5, hal. 21-25, Mei 2015.
[22] E. Fiardi, “Preliminary Design of Archimedean Screw Turbine Prototype for Remote Area Power Supply,” J. Ocean, Mech., Aerosp., -Sci., Eng.- , Vol.5, hal. 30-33, Mar. 2014.
[23] D.W. Hart, Power Electronics . New York, AS: McGraw-Hill, 2010.
[24] K.  Ogata, Teknik  Kontrol  Automatik  (Sistem  Pengaturan) .  Diedit  oleh P.W. Indarto. Diterjemahkan oleh E. Laksono. Jakarta: Penerbit Erlangga, 1995.
[25] I. Setiawan, Kontrol PID untuk Proses Industri . Jakarta, Indonesia: Elex Media Komputindo, 2008.
[26] M.R.  Dave  dan  K.C.  Dave,  “Analysis  of  Boost  Converter  Using  PI Control Algorithms,” Int. J. Eng. Trends, Technol. , Vol. 3, No. 2, hal. 71- 73, 2012.
[27] R.N.  Ahmad,  M.  Facta,  dan  I.  Setiawan,  “Electrical  Generation  from Waste  Energy  in  Running  Water  of  Household  Plumbing,” dipresentasikan  pada  6th  Int.  Conf.  Energy,  Environ.,  Epidemiol.,  Inf. Syst., Semarang, Indonesia, 4-5 Agu. 2021.
[28] T. Okuda dan T. Hikihara, “High-Speed Gate Driver Using GaN HEMTs for  20-MHz  Hard  Switching  of  SiC  MOSFETs,”  2017, arXiv: 1711.02832.