Jurnal Ilmiah Foristek Jurusan Teknik Elektro UNTAD https://foristek.fatek.untad.ac.id DOI : : https://doi.org/10.54757/fs.v11i1.36 pISSN : 2087 – 8729
eISSN : 2087 – 8729 Vol 11, No. 1, Maret 2021

## PERANCANGAN ZETA CONVERTER PADA PELACAKAN TITIK DAYA MAKSIMUM PHOTOVOLTAIC MENGGUNAKAN ALGORITMA MODIFIKASI HILL CLIMBING
Irwan Mahmudi 1) , Jumiyatun 2) , Baso Mukhlis 3) , Lukman 4) 1,2,3) Dosen Jurusan Teknik Elektro Universitas Tadulako
4) Mahasiswa Teknik Elektro Universitas Tadulako E-mail : irwan.mahmudi@untad.ac.id, jum.elektro@gmail.com, lukman230796@gmail.com

## Abstrak
Electrical  energy  is  a  primary need at this time, which almost all human activities require electricity. The electrical energy  we use  today  is  a  conversion  from other  energy,  partly  derived  from  fossil energy,  which  is  energy  that  cannot  be renewed  and  will  run  out  if  it  is continuously  explored  and  exploited. Solar energy is a renewable energy source that  has  the  potential  to  be  converted  to electrical  energy  using  solar panels  or  so- called photovoltaics.
Photovoltaic has a drawback in its use,  namely  the  output  value  is  very dependent  on  environmental  conditions. To maximize the power efficiency between  the  photovoltaic  output  and  the power to be used by the load, a method is needed,  namely  Maximum  Power  Point Tracking  (MPPT).  In  the  application  of this MPPT DC-DC Zeta converter is used with  a  hill  climbing  algorithm  to  achieve the  value  of  the  output  voltage  and current  at  maximum  power.  With  this method, it is expected that MPPT control is reliable and easy to apply.
In this study, the type of photovoltaic  module  used  is  the  60  Wp monocrystalline  type  with  sampling  data once  an  hour  from  09.00  -  17.00  WITA, the  tracking  speed  data  obtained  by  the modified  hill  climbing  algorithm  is  0.142 seconds  on  average  with  an  average efficiency of 99.969 %.
Keywords: Photovoltaic, MPPT, Modified Hill Climbing Algorithm, Zeta Converter

## I. PENDAHULUAN
Photovoltaic adalah  peralatan  yang mengubah  cahaya  menjadi  aliran  listrik menggunakan
efek photovoltaic.
Photovoltaic tidak  membutuhkan  bahan bakar  minyak,  tidak  menimbulkan  polusi dan  ramah  lingkungan  serta  sangat  baik digunakan  di  daerah  tropis  seperti  di Indonesia.  [7]  Namun  dibalik  kelebihan tersebut photovoltaic memiliki  kekurangan dalam  penggunaannya  yaitu  nilai  keluaran yang  sangat  bergantung  pada  keadaan lingkungan  (intensitas  matahari  dan  suhu). Hal  tersebut  mengakibatkan  daya  yang dihasilkan  oleh photovoltaic tidak  dapat terpakai sepenuhnya oleh beban.
Untuk  memaksimalkan  effisiensi daya  antara  output photovoltaic dan  daya yang akan digunakan beban maka diperlukan  sebuah  metode  yaitu  Pelacakan Titik  Daya  Maksimum  atau  biasa  biasa disebut Maximum  Power  Point  Tracker (MPPT). [1] MPPT  adalah  suatu  metode untuk  menjejak  (track)  titik  kerja  sebuah sumber  energi  agar  menghasilkan  daya maksimum.  Ketika  kondisi  beban  atau atmosfer  yang  berbeda  maka  daya  output maksimum sel PV terjadi pada nilai arus dan tegangan  tentu  berbeda.  Dengan  kendali MPPT  diharapkan  terjadi  konversi  energi maksimal pada berbagai kondisi.
Jurnal Ilmiah Foristek Jurusan Teknik Elektro UNTAD https://foristek.fatek.untad.ac.id DOI : : https://doi.org/10.54757/fs.v11i1.36 pISSN : 2087 – 8729
eISSN : 2087 – 8729 Vol 11, No. 1, Maret 2021
Metode  MPPT  dapat  dilakukan dengan  berbagai  metode  antara  lain fuzzy logic  control (FLC),  jaringan  syaraf  tiruan, dan berbagai macam algoritma lainnya. Tiap metode  pasti  memiliki  kelebihan  dan kekurangannya  masing-masing  antara  lain jumlah  iterasi  yang  banyak  dan  sulit  untuk diimplementasikan.  Salah  satu  metode  yang cukup handal dan mudah di implementasikan adalah algoritma hill climbing. Dengan  metode  ini  diharapkan kendali  MPPT  yang  handal  serta  mudah diterapkan. Dalam penerapan MPPT
membutuhkan  konverter  DC-DC  untuk mencapai  nilai  tegangan  dan  arus output yang  diinginkan,  dan  pada  penelitian  ini penulis  akan  menggunakan Zeta Converter dan algoritma modified hill climbing sebagai metode MPPT-nya. [3]

## II. METODE PENELITIAN

## 2.1 Rancangan Penelitian
Gambar  3.1.  penulis  buat  untuk menggambarkan  dari  diagram  blok  system dari penelitian ini. Dimana MPPT controller memegang  kendali  atas  konverter  dengan mengubah nilai duty  cyclye secara  bertahap.
[4]  Perubahan  nilai duty  cycle dilakukan untuk  mendapatkan  nilai  daya  maksimum, dengan  data  referensi  nilai  arus  input  (I in ) dan  tengan  input  (V in ) Zeta converter yang merupakan nilai output PV. [2]
Panel PV Konverter Zeta Keluaran (Beban) Pengendali Duty Cycle MPPT Controller Vin Iin
Gambar 1. Diagram blok rangkaian

## 2.2 Cara Penelitian
Adapun  bentuk  rancangan  dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
Mulai Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Observasi Sesuai dengan Rumusan Masalah ? Studi Pustaka Perhitungan Konverter Zeta Pembuatan Simulasi di PSIM Pengujian Konverter Zeta di PSIM berfungsi dengan baik ? Pengambilan Data Desain MPPT menggunakan Algoritma Modifikasi Hill Climbing Pengujian MPPT menggunakan Algoritma Modifikasi Hill Climbing berfungsi dengan baik ? Pengambilan Data Analisa Perbandingan dan Pembahasan Kesimpulan dan Saran Selesai Tidak Tidak Tidak Ya Ya Ya
Gambar 2. Flowchart cara penelitian
Cara kerja sistem yang direncanakan ini adalah sebagai berikut:
a. Keluaran tegangan dan arus dari PV akan masuk pada Zeta Converter . b. Keluaran tegangan dan arus dari PV akan masuk  pada controller MPPT (dalam bentuk  data  yang  diambil  dari voltage sensor dan current sensor ).
c. Kontroler MPPT menggunakan  metode Algoritma Modifikasi Hill Climbing telah mencari Vmpp pada PV . d. Keluaran  dari  kontroler MPPT ( Vmpp ) masuk  pada  pengendali duty  cycle yang akan  memberikan  umpan  balik  ke Zeta Converter . e. Umpan  balik  yang  diterima  oleh Zeta Converter akan mengeluarkan Vmpp dari PV sehingga  daya  maksimal  dari PV dapat dicapai.

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Data Panel Surya
Jurnal Ilmiah Foristek Jurusan Teknik Elektro UNTAD https://foristek.fatek.untad.ac.id DOI : : https://doi.org/10.54757/fs.v11i1.36 pISSN : 2087 – 8729
eISSN : 2087 – 8729 Vol 11, No. 1, Maret 2021
Tabel 1. Spesifikasi panel surya monokristalin 60 Wp
Daya Maksimum (P Max ) 60 Wp Tegangan Daya Maksimum (V MP ) 23.73 V Arus Daya Maksimum (I MP ) 2.55 A Tegangan Hubung Buka (V OC ) 27.87 V Arus Hubung Singkat (I SC ) 2.78 A Tabel  1.  adalah  data nameplate  PV monokristalin yang digunakan pada penelitian  ini,  data  tersebut  berguna  sebagai dasar  dalam  pemodelan  pv  yang  akan disimulasikan.  Dalam  memodelkan PV juga dibutuhkan  data  pengukuran  real  untuk dibandingkan hasilnya dengan data simulasi. Tabel 2. memperlihatkan data hasil
pengukuran pada PV. [6]
Tabel 1. Data Hasil Pengukuran
Photovoltaic Monocrystalline 60 Wp
Pengambilan  data  pada  pengujian karakteristik PV ini  dilakukan  selama  1 hari dimulai  dari  pukul  09.00  sampai  dengan pukul 17.00 dengan jarak waktu pengambilan  data  tegangan  hubung  buka (V OC ),  arus  hubung  singkat  (I SC )  dan  Suhu (T) dilakukan setiap 1 jam. [8]
3.2 Data Karakteristik Photovoltaic Pengujian karakteristik PV dilakukakan di aplikasi PSIM dengan bentuk pemodelan ditunjukkan gambar 3.
Gambar 3. Pemodelan PV pada PSIM Dari  hasil  simulasi  berdasarkan  data
real PV diperoleh  kurva  karakteristik  yang ditunjukkan pada gambar 4 dan gambar 5.
Gambar 4. Kurva daya (p) terhadap tegangan (V) hasil simulasi data real
Jurnal Ilmiah Foristek Jurusan Teknik Elektro UNTAD https://foristek.fatek.untad.ac.id DOI : : https://doi.org/10.54757/fs.v11i1.36 pISSN : 2087 – 8729
eISSN : 2087 – 8729 Vol 11, No. 1, Maret 2021
Gambar 5. Kurva arus (I) terhadap tegangan (V) hasil simulasi data real

## 3.3 Data Karakteristik Zeta Converter
pada penelitian ini digunakan sebuah
DC-DC  ZETA  converter .  Berikut  ini merupakan  perhitungan  parameter Zeta Converter.
a. Parameter Desain Zeta Converter f = 45 kHz V Out = 24 Volt V InMin = 21 Volt V InMax = 23 Volt ΔI L = 10 % ΔV Out = 1% ΔV In = 1% I Out = 3 Amper
b. Perhitungan  Nilai  Komponen  Pada
Zeta Converter.
1. Duty Cycle (D)
D Max = V Out V InMin + V Out
= 24 V
21 V + 24 V
= 0.533333
D Min = V Out V InMax + V Out
= 24 V 23 V + 24 V = 0.510638 2. Arus Input Maksimal (I InMax )
I InMax = I Out × D Max 1−D Max = 3 × 0.533333
1−0.533333
= 3.428571 A
3. Perkiraan Ripple Arus  Pada  Induktor
Saat V InMin (ΔI L(ppD) ) ΔI L(ppD) = ΔI L × I InMax = 10 % × 3.428571 = 0.342857
4. Perhitungan Induktor
L1 = 1 2 × V InMin × D Max ∆I L(ppD) × f = 21 ×0.5333333 0.342857×45000

## = 362.97 μH
L2  = L1 = 362.97 μH
5. Perhitungan Kapasitor Output (C Out ) C Out = D Min 8×ΔV Out × V Out ×f = 0.510638 8×0.01 × 24×45000
= 5.9102 μF
6. Perhitungan Kapasitor Kopling (C C ) C C = D Max ×I Out ΔV 𝐼𝑛 × V Out ×f = 148.148 μF
7. Nilai Tahanan Digunakan (R)
R  = V Out I Out = 24 V 3 A = 8 Ohm
Gambar  6.  menunjukkan  gambar pengujian karakteristik Zeta converter ketika diberikan sumber listrik DC konstan.
Gambar 6. Pengujian zeta converter dengan sumber dc
Rangkaian pengujian Zeta  converter diatas  bertujuan  untuk  mengamati  kondisi tegangan dan  arus-nya  terhadap  waktu.
Adapun  hasil  simulasinya  ditunjukkan  pada gambar 7.
Jurnal Ilmiah Foristek Jurusan Teknik Elektro UNTAD https://foristek.fatek.untad.ac.id DOI : : https://doi.org/10.54757/fs.v11i1.36 pISSN : 2087 – 8729
eISSN : 2087 – 8729 Vol 11, No. 1, Maret 2021
Gambar 7. Kurva arus dan tegangan terhadap waktu Zeta converter dengan
sumber DC
3.4 Algoritma Hill Climbing
A. Algoritma Hill Climbing
Algoritma hill  Climbing adalah proses  pengujian  yang  dilakukan  dengan menggunakan fungsi heuristik.
Pembangkitan  keadaan  berikutnya  sangat tergantung  pada feedback dari  prosedur pengetesan. Tes yang berupa fungsi heuristik ini  akan  menunjukkan  seberapa  baiknya nilai terkaan yang diambil terhadap keadaan- keadaan lainnya yang mungkin.
Start Menghitung Daya P(t) D(t+1) = D(t) + c P(t) > P(t-1) D(t) > D(t-1) D(t) > D(t-1) D(t+1) = D(t) - c D(t+1) = D(t) - c D(t+1) = D(t) + c Ya Tidak Tidak Ya Tidak Ya
Gambar 8 . Flowchart algoritma hill climbing
adapun variabel pencarian awal yang penulis gunakan pada algoritma ini ialah:
c = 0.01 p0 = 0 W d0 = 0 delay  = 0.0025 s
B. Algoritma Hill Climbing
Algoritma modified  hill  climbing merupakan  ialah  metode  modifikasi  yang dilakukan  pada  algoritma hill  climbing konvensional  dengan  tujuan  mendapatkan variabel  output  yang  lebih  baik.  [9]  Dalam penelitian  ini  modifikasi  yang  dilakukan ialah menambahkan  variabel x yang berfungsi  sebagai  faktor  pengali  dari  nilai konstan  c,  Hal  tersebut  bertujuan  untuk mengurangi ripple  steady  state ketika
algoritma berhasil mendapatkan daya puncak.
Start Menghitung Daya P(t) D(t+1) = D(t) + c P(t) > P(t-1) D(t) > D(t-1) D(t) > D(t-1) D(t+1) = D(t) - c D(t+1) = D(t) - c D(t+1) = D(t) + c Ya Tidak Tidak Tidak Ya Ya c = c*x
Gambar 8 . Flowchart algoritma modified hill climbing
Untuk variabel  pencarian  awal  yang
penulis gunakan pada algoritma ini ialah c = 0.01 x = 0.9 p0 = 0 W d0 = 0 delay  = 0.0025 s
Gambar  9.  merupakan  gambar rangkaian  pelacakan  titik  daya  maksimum pada PV penelitian ini.
Gambar 9. Rangkaian simulasi Zeta Converter pada pelacakan titik daya
maksimum 3.5 Hasil Running Simulasi Setelah melakukan pengujian menggunakan data real yang ada pada Tabel
2, maka berikut ini merupakan hasil tracking
Jurnal Ilmiah Foristek Jurusan Teknik Elektro UNTAD https://foristek.fatek.untad.ac.id DOI : : https://doi.org/10.54757/fs.v11i1.36 pISSN : 2087 – 8729
eISSN : 2087 – 8729 Vol 11, No. 1, Maret 2021
daya  dengan Hill  Climbing  Method dan Modified Hill Climbing Method.
Gambar 10. Grafik pengujian mppt hill climbing dan modified hill climbing dengan variasi data nilai intensitas dan suhu real.
Tabel  3.  merupakan  perbandingan data hasil tracking daya antara algoritma hill climbing dan modified  hill  climbing dengan nilai suhu (T) dan intensitas (E) divariasikan berdasarkan data real pengukuran
Tabel  3. Perbandingan  hasil  pengujian algoritma hill  climbing dan modified  hill climbing  MPPT dengan  variasi  data  nilai intensitas dan suhu real.

## IV. KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  penelitian  pada perancangan Zeta  converter pada pelacakan titik daya maksimum photovoltaic menggunakan  algoritma  modifikasi hill climbing dapat  ditarik  kesimpulan  antara lain: 1. Pemodelan karakteristik photovoltaic pada  penelitian  ini  dilakukan  dengan menggunakan  aplikasi  PSIM,  dengan sampel data tegangan hubung buka (V OC ) dan  arus  hubung  singkat  (I SC )  pada variasi Irradiance (G) dan Suhu (T) yang pengambilan  datanya  dilakukan  tiap  1 jam  sekali  dari  pukul  09:00  Wita  hingga 17:00 Wita.
2. Parameter Zeta converter dikatakan layak pada  suatu  sistem  MPPT  apabila Zeta converter didesain  dengan  nilai  daya output  maksimum  lebih  besar  dari  nilai daya  output  maksimum Photovoltaic yang akan di tracking . Pada penelitian ini Zeta  converter didesain  dengan  nilai tegangan  output  (V Out )  sebesar  24  Volt dan  arus  output  (I Out )  sebesar  3  Ampere,
sehingga diperoleh daya outputnya sebesar  72  Watt  yang  mana  telah  lebih besar  dari photovoltaic yang  digunakan yaitu  60  Watt  pada  pengujian  standard pabrik. 3. Dari hasil pengujian antara algoritma hill climbing dan modified  hill  climbing diperoleh;  data tracking speed pada algoritma hill  climbing selalu  lebih  cepat daripada algoritma modified hill climbing dengan  nilai  rata-rata  0,046  sekon  untuk algoritma hill  climbing ,  dan  0,142  sekon untuk  algoritma modified  hill  climbing . Namun  dalam  hal  efisiensi  algoritma modified  hill  climbing lebih  unggul dengan  nilai  rata-rata  99,969  %  dan
99,048 % untuk algoritma hill climbing .
Jurnal Ilmiah Foristek Jurusan Teknik Elektro UNTAD https://foristek.fatek.untad.ac.id DOI : : https://doi.org/10.54757/fs.v11i1.36 pISSN : 2087 – 8729
eISSN : 2087 – 8729 Vol 11, No. 1, Maret 2021

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  D. Ajiatmo and I. Robandi,
OPTIMISASI MAXIMUM POWER POINT  TRACKER  (MPPT)  SISTEM PHOTOVOLTAIC  (PV)  ALGORITMA PADA PENGISIAN BATERAI KENDARAAN LISTRIK BERBASIS FIREFLY  ALGORITMA  MODIFIKASI , no. June 2016. 2015.
[2]  F.  Setiawan,  M.  R.  Kirom,  and  R.  F. Iskandar,  “Rancang  Bangun  Maximum Power  Point  Tracking  Menggunakan Buck  Converter  Dengan  Metode  Hill Climbing  Design  of  Maximum  Power
Point  Tracking  Using  Buck  Converter
With  Hill  Climbing  Method,”  vol.  3,
no. 2, pp. 2019–2024, 2016.
[3]  P. P. S. Saputra, “STUDI PERBANDINGAN KONVERTER DC-DC DALAM SISTEM MAXIMUM POWER POINT TRACKING  (  MPPT  )  SEL  SURYA MENGGUNAKAN ALGORITMA PERTURB  AND  OBSERVE  (  P  &  O
),” vol. 1, no. Ic, pp. 237–246, 2018.
[4]  E.  F.  Camacho,  Manuel  Berenguel,  F. R.  Rubio,  and  D.  Martínez, Control  of SolarEnergy Systems . 2012.
[5]  M.  Adamek,  P.  Neumann,  and  M. Matysek,  “Control  of  solar  power systems,” Ann.  DAAAM  Proc.  Int. DAAAM  Symp. ,  no.  Dycops,  pp.  233–
234, 2010.
[6]  N. Anani, M. Shahid, O. Al-Kharji, and J.  Ponciano,  “A  CAD  package  for modeling  and  simulation  of  PV  arrays under partial shading conditions,” 2013,
doi: 10.1016/j.egypro.2013.11.040.
[7]  M.  H.  Ahmadi et  al. ,  “Solar  power technology for electricity generation: A critical  review,” Energy  Sci.  Eng. ,  vol. 6,  no.  5,  pp.  340–361,  2018,  doi:
10.1002/ese3.239.
[8]  L.  A.  Hecktheuer,  A.  Krenzinger,  and C.  W.  M.  Prieb,  “Methodology  for photovoltaic  modules  characterization and  shading  effects  analysis,” Rev.
Bras.  Ciencias  Mec.  Brazilian  Soc. Mech. Sci. , 2002.
[9]  A.  E.  Febtiwiyanti  and  S.  Sidopekso,

## “Studi  Peningkatan  Output  Modul
Surya dengan menggunakan Reflektor,”
J.  Fis.  dan  Apl. ,  vol.  6,  no.  2,  p. 100202, 2010, doi: 10.12962/j24604682.v6i2.919.