How to cite: Irwan Mahmudi, Andi Fatmawati, Lutfiyana A. Anshar, Arwan (2022) Aplikasi Kontrol Logika Fuzzy Untuk Penstabil Tegangan pada Rangkaian Pv- Cuk Konverter dengan Load Shedding , Syntax Literate: Jurnal Ilmiah Indonesia, 7 (2). E-ISSN:
2548-1398 Published by: Ridwan Institute
Syntax Literate: Jurnal Ilmiah Indonesia p–ISSN: 2541-0849 e-ISSN: 2548-1398 Vol. 7, Special Issue No. 2, Februari 2022

## APLIKASI  KONTROL  LOGIKA  FUZZY  UNTUK  PENSTABIL  TEGANGAN PADA RANGKAIAN PV- CUK KONVERTER DENGAN LOAD SHEDDING
Irwan Mahmudi, Andi Fatmawati, Lutfiyana A. Anshar, Arwan Universitas Tadulako, Indonesia Email:  irwan.mahmudi@untad.ac.id, andifatmawati43@yahoo.com, lutfiyana_a.anshar@yahoo.co.id, arwanelectro15@gmail.com

## Abstrak
Kebutuhan  energi  listrik  sangat  penting  bagi  kehidupan  manusia  khususnya  kota Palu.  Melalui  sel  surya,  energi  matahari  dapat  diubah  langsung  menjadi  energi listrik. Masalah dengan panel surya adalah output tegangan yang tidak stabil. Oleh karena  itu,  diperlukan  suatu  penelitian  agar  tegangan  keluaran  panel  surya  stabil. Dalam  penelitian  ini,  konverter  Cuk  digunakan  untuk  menjaga  agar  tegangan keluaran  PV  (Photo  Voltage)  konstan  dalam  24  volt.  Sistem  close  loop  konverter Cuk dikendalikan oleh logika fuzzy. Hasil dari penelitian ini adalah konverter Cuk mampu  menaikkan  tegangan  keluaran  hingga  24  Volt  dengan  tegangan  masukan sekitar  17  hingga  23  Volt.  Dan,  dengan  kontroler  logika  fuzzy,  sistem  close  loop konverter  Cuk  dapat  menjaga  konstanta  keluaran  PV  sekitar  24  Volt.  Kontroler logika  fuzzy  dapat  mencapai  kondisi  mapan  atau  stabil  dalam  waktu  2  detik. Meskipun demikian, input dan beban PV berfluktuasi.
Kata Kunci : cuk converter; photovoltaic; fuzzy logic

## Abstract
The need for electrical energy is very important for human life, especially the city of Palu. Through solar cells, solar energy can be converted directly into electrical energy.  The  problem  with  the  solar  panel  is  unstable  voltage  output.  Therefore,  a study  is  needed  to  make  the  voltage  output  of  solar  panel  is  stable.  In  this  study, Cuk converter is used to maintain how the output voltage of PV (Photo Voltage) is constant  in  24 volts.  Cuk converter  close  loop  system  is controlled  by  fuzzy logic. Results of the study is that Cuk converter is able to increase the output voltage until 24 Volts by input voltage around 17 to 23 Volts. And, by fuzzy logic controller,  Cuk converter close loop system can maintain the PV output constant around 24 Volts. Fuzzy  logic  controller  can  achieve  the  steady  state  or  stable  condition  within  2 seconds. Even though, the PV input and load is fluctuation.

## Keywords: cuk converter; photovoltaic; fuzzy logic

## Pendahuluan
Kebutuhan  energi  listrik  merupakan  hal  yang  sangat  penting  untuk  menunjang kehidupan manusia khususnya kota Palu, dengan meningkatnya jumlah penduduk maka energi  listrik  yang  dibutuhkan  akan  semakin  meningkat,  namun  ketersediaan  energi listrik semakin menipis. Salah satu solusi alternatif untuk mengantisipasi dampak krisis energi listrik adalah dengan memanfaatkan energi matahari.
Melalui  sel  surya  maka  energi  matahari  dapat  di  rubah  secara  langsung  menjadi energi  listrik  dalam  bentuk  tegangan  /arus  (DC).  Sel  surya  merupakan  sumber  energi terbarukan  yang  ramah  lingkungan,  serta  biaya  perawatan  yang  rendah.  Permasalahan dari  panel  surya  ini  adalah  tegangan  yang  dihasilkan  tidak  stabil.  Hal  ini  disebabkan oleh intensitas cahaya matahari yang berubah-ubah dan pv juga dapat tertutup oleh daun atau benda lain yang di kenal dengan istilah load shedding. oleh sebab itu, melalui tugas akhir  ini  dibuatlah  suatu  penelitian  yang  dapat  membuat  tegangan  dari  panel  surya menjadi stabil, yang sesuai dengan kondisi suhu kota Palu.
Cuk  Konverter adalah  rangkaian  elektronika  yang  mampu  menaikkan  atau menurunkan tegangan keluaran terhadap tegangan masukan dari panel surya. Dalam hal ini,  cuk  converter di  rangkai  secara closs  loop dengan  logika  fuzzy  sebagai pengontrolnya. Kondisi tersebut digunakan untuk mempertahankan tegangan agar tetap konstan sesuai dengan tegangan yang dibutuhkan oleh beban.

## Metode Penelitian
1. Panel Surya
Panel Surya adalah alat konversi energi cahaya matahari menjadi energi listrik. Untuk  memanfaatkan  potensi  energi  surya  ada  dua  macam  teknologi  yang  sudah diterapkan, yaitu energi surya fotovoltaik dan energi surya termal.
(a) Sel Surya Mono-crystalline
Merupakan  panel  yang  paling  efisien  yang  dihasilkan  dengan  teknologi terkini  &  menghasilkan  daya  listrik  persatuan  luas  yang  paling  tinggi. Monokristal  dirancang  untuk  penggunaan  yang  memerlukan  konsumsi  listrik besar  pada  tempat-tempat  yang  beriklim  ekstrim  dan  dengan  kondisi  alam  yang sangat ganas. Memiliki efisiensi sampai dengan 15%. Kelemahan dari panel jenis ini  adalah  tidak  akan  berfungsi  baik  ditempat  yang  cahaya  mataharinya  kurang (teduh), efisiensinya akan turun drastis dalam cuaca berawan. (Purwoto, Jatmiko, Fadilah, & Huda, 2018) Bentuk Panel Surya yang digunakan dapat dilihat seperti yang tampak pada Gambar 1.
Gambar 1
Panel Surya Mono-crystalline
(b) Karakteristik Sel Surya
Sel  surya  adalah  sebuah  alat  non-linear,  sehingga  untuk  memahami karakteristiknya  digunakan  suatu  grafik.  Sifat  elektrik  dari  sel  surya  dalam menghasilkan  energi  listrik  dapat  diamati  dari  karakteristik  sel  tersebut,  yaitu berdasarkan  arus  dan  tegangan  yang  dihasilkan  sel  surya  pada  kondisi  cahaya dan  beban  yang  berbeda-beda.  Karakteristik  panel  surya  terdiri  dari  kurva  arus tegangan dan kurva daya-tegangan (Aditiyan, 2018).
I/R V I Isc Imax 0 N I/Ropt P A S Voc Vmax Gambar 2

## Kurva Arus-Tegangan
Sebelum menentukan parameter untuk converter, maka kita perlu mengetahui karakteristik  dari  PV  yang  digunakan.  Pengambilan  data  PV  diakukan  dengan memperhatikan  waktu,  suhu,  intensitas  cahaya,  Voc,  Isc  dan  daya.  Data  yang sudah di peroleh kemudian di plot untuk dapat kurva daya terhadap tegangan. Dari kurva  tersebut  dapat  diketahui  rentang  nilai  tegangan  yang  dapat  menghasilkan daya puncak. Gambar 3 menunjukkan plot daya dan tegangan PV.
Gambar 3
Kurva daya (P) terhadap Tegangan (V) PV

## 2. Cuk Konverter
Konverter Cuk adalah jenis konverter step-down / step-up berdasarkan topologi switching buckboost. Pada dasarnya, konverter ini terdiri dari dua bagian, tahap input dan tahap output (Thiagarajan, Y., S. Ashok Kumar, 2016) .
L1 L2 C1 C2 D1 S Gambar4

## Rangkaian Cuk Konverter
Rangkaian cuk converter yang ditunjukkan pada gambar 3 tersusun dari induktor (L1), induktor (L2), kapasitor (C1), kapasitor (C2), diode (D1), MOSFET dan beban (R).  Parameter yang digunakan ditunjukkan pada tabel 1.
Tabel 1 Parameter awal Cuk Converter parameter nilai Vin max 17 V Vin Min 23 V Iout 3,33 A Vout 24 V R Frekwensi 47.058 KHz
Adapun hasil perhitungan nilai komponen yang akan digunakan adalah sebagai berikut :
a) Perhitungan Nilai Duty Cycle
b) Perhitungan nilai L dan C ∆IL1 = 10  %  X  3.33 A = 0.333 A
∆IL2 = 10 %  X  3.33 A = 0.333 A ∆VC1 = 5 %  X  24  V = 1.2 V
∆VC2 = 1 %  X  24V = 0.24 V
1. Perhitungan Nilai Induktor L1
2. Perhitungan Nilai Induktor L2
3. Perhitungan Nilai Kapasitor C1

## 4. Perhitungan Nilai Kapasitor C2

## 3. Logika Fuzzy
Konsep  tentang  logika  fuzzy  diperkenalkan  oleh  Prof.  Lotfi  Astor  Zadeh  pada 1962.  Fuzzy  secara  bahasa  diartikan  sebagai  kabur  atau  samar  yang  artinya  suatu nilai dapatbernilai benar atau salah secara bersamaan. Proses logika fuzzy merupakan suatu logika yang memiliki nilai kekaburan atau kesamaran antara benar atau salah. Logika fuzzy secara umum ditunjukkan pada gambar 5.

## Gambar 5 Proses Logika Fuzzy
Pada fuzzifikasi, referensi input yang masuk diubah ke nilai derajat keanggotaan fuzzy.  derajat  keanggotaan  mempunyai  rentang  0  (nol)hingga  1  (satu)  dan  logika fuzzy  menunjukkan  sejauh  mana  suatu  nilai  benar  dan  sejauh  mana  suatu  nilai  itu salah (Komariyah, Yunus, & Rodiyansyah, 2016).
Pada penelitian ini parameter input, yaitu eror, delta eror dan delta duty. Fungsi derajat keanggotaan dari eror dan delta eror ditunjukkan pada gambar 5.
Eror,    Eror NB NS NK NOL PK PS PB 0 1 -0,50 -0,75 -0,25 0 0,25 0,50 0,75 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 -1 u Gambar 6
Fungsi keanggotaan eror dan delta eror
Nilai derajat keanggotaan didapat dengan fungsi sebagai berikut:
1.
2.
3. 4. 5. 6. 7.
Fungsi  derajat  keanggotaan  dari  delta  duty  ditunjukkan  pada  gambar  6.  Serta nilai  keanggotannya  di  dapatkan  dengan  fungsi  dan  cara  yang  sama  dengan  nilai fungsi keanggotaan eror.

## Gambar 7 Fungsi keanggotaan delta eror
Dari fungsi keanggotaan yang telah dibuat, fungsi keanggotaan yang digunakan pada  input  eror  ada  7  anggota  yang  terdiri  dari  NB  (Negatif  Besar),  NS  (Negatif Sedang),  NK  (Negatif  Kecil),  NOL,  PK  (Positif  kecil),  PS  (Positif  Sedang),  PB (Positif  Besar),  dengan  input  delta  eror  juga  terdiri  dari  7  anggota  juga.  Sehingga pada  penelitian  ini    terdapat  49  rule  base fuzzy  logic yang  akan  digunakan  untuk mengatur  besar  nilai  delta  duty.  Tabel  2.  berikut  menunjukan  rule  base  pada penelitian ini.
Tabel 2

## Rule Base Fuzzy Logic Controller
E / De NB NS NK NOL PK PS PB NB NB NB NB NB NS NK NOL NS NB NB NB NS NK NOL PK NK NB NB NS NK NOL PK PS NOL NB NS NK NOL PK PS PB PK NS NK NOL
PK
PS PB PB PS NK NOL PK
PS
PB PB
PB PB NOL PK PS
PB PB
PB PB

## Hasil dan Pembahasan
Pengujian yang dilakukan ini dimaksudkan untuk mengetahui kinerja dari alat cuk konverter  yang  telah  selesai  dibuat.  Gambar  7  merupakan  bentuk  fisik  alat  Cuk converter yang sudah dibuat.

## Gambar 8 Bentuk Fisik Alat
Pada  pengujian  ini  perubahan  tegangan  output  yang  dihasilkan  oleh PV dapat divariasikan  dengan  cara  memberi  kondisi  partial  shading  pada  permukaan PV ,  pada gambar 8 berikut adalah contoh pembuatan partial shading yang telah dilakukan untuk dapat memvariasikan tegangan output PV .
(a) (b)
Gambar 9
(a). Phartial Shading 3 Ranting,
(b). Phartial Shading 4 Ranting

## Gambar 10 Perubahan Vout Terhadap Perubahan Tegangan Input
Pengujian  pertama  dilakukan  dengan  melihat  perubahan  Vout  terhadap  variasi tegangan input dengan beban konstan 90Ω. Gambar 9 adalah hasil pengujian perubahan tegangan output cuk konverter terhadap perubahan tegangan  input dengan sumber PV . Pada gambar kurva diatas kendali logika fuzzy dapat mempertahankan tegangan output yang  dihasilkan  oleh  cuk  konverter  tetap  konstan  berada  pada  tegangan  24  Volt, meskipun nilai tegangan output yang dihasilkan oleh PV berubah – ubah.

## Gambar 11 Perubahan Vout terhadap perubahan beban
Pengujian  ke  2  dilakukan  dengan  melihat  perubahan  tegangan  output  terhadap perubahan  beban.  Pada  gambar  10  menunjukan  perubahan  Vout  yang  dihasilkan  oleh cuk konverter dengan sumber PV berdasaarkan perubahan beban yang diberikan pada konverter.  Pada pengujian ini logika fuzzy mampu mempertahankan tegangan output yang  dihasilkan  cuk  konverter  tetap  konstan  berada  pada  tegangan  24  Volt  meski dibebani sampai pada beban maksimum 20Ω.

## Gambar 12 Perubahan efisiensi terhadap gangguan partial shading
Pengujian  ke  3  dilakukan  dengan  memperhatikan  perubahan  Efisiensi  Terhadap Perubahan Tegangan Input dengan adanya gangguan phartial shading pada permukaan PV . beban yang digunakan tetap 90Ω. Gambar 11 adalah kurva perubahan efisiensi cuk konverter  terhadap  perubahan  tegangan  output PV dengan  gangguan  partial  shading. Dari  gambar  4.28  dapat  dilihat  bahwa  kendali  logika fuzzy dapat  mempertahankan efisiensi  cuk  konverter  tetap  berada  pada  efisien  terbaik  yaitu  pada  efisiensi  rata-rata 87,77%, meski tegangan input bervariasi.
Phartial shading 2 ranting Phartial shading 3 ranting Phartial shading 4 ranting Normal Normal Normal Gambar 13
Sinyal steady state terhadap perubahan partial shading
Pengujian  yang  ke  4  dilakukan shading pada  permukaan  PV  dan  beban  tetap konstan  90Ω.    Pengujian  kali  ini  difokuskan  untuk  mengetahui  kecepatan  respon  dari fuzzy  untuk  mengembalikan  nilai  tegangan  output  ke  nilai  yang  sudah  ditentukan. Gambar  12  adalah  bentuk  sinyal steady  state hasil  pengujian  berdasarkan  perubahan
partial  shading  dengan  sumber PV ,  pada  pengujian  ini  logika fuzzy dapat mengembalikan sinyal output cuk konverter kembali steady state dalam waktu 2 second .
90 Ω 30 Ω 40 Ω 0 Ω 90 Ω Gambar 14

## Perubahan sinyal steady state terhadap perubahan beban
Seperti  halnya  pengujian  ke  4,  pada  pengujian  ke  5  juga  di  fokuskan  pada  sinyal steady state namun variable yang diubah adalah nilai beban. Gambar 12  adalah bentuk sinyal steady  state hasil  pengujian  berdasarkan  perubahan    beban  tanpa  ada  gangguan partial  shading  dengan  sumber PV ,  logika fuzzy pada  pengujian  ini  dapat mengembalikan sinyal output kembali steady state dalam waktu 2 second .

## Kesimpulan
1. Hasil  pengujian  hardware  membuktikan  DC-DC  Cuk  konverter  dapat  menaikan tegangan menjadi 24 Volt dengan sumber input minimum 17 Volt.
2. Penggunaan  logika Fuzzy pada  pengendali  Cuk  konverter  dapat  mempertahankan tegangan output PV tetap konstan pada tegangan rata-rata 24 Volt,  meski tegangan input dan beban bervariasi.
3. Logika Fuzzy dapat  mengembalikan  tegangan  output    Konverter kembali steady state dalam  waktu  2 Secon ,  meski  tegangan  input PV dan  beban  mengalami perubahan.

## BIBLIOGRAFI
Aditiyan,  Nora.  t.  ..  (2018). “Karakterisasi  Panel  Surya  Model  Sr-156p-100 Berdasarkan Intensitas Cahaya Matahari.” (p. 71). p. 71.
Komariyah,  Siti,  Yunus,  Riza  M.,  &  Rodiyansyah,  Sandi  Fajar.  (2016).  Logika  Fuzzy dalam  Sistem  Pengambilan  Keputusan  Penerimaan  Beasiswa. Jurusan  Teknik Informatika Fakultas Teknik Universitas Majalengka , 61–69. Google Scholar
Purwoto, Bambang Hari, Jatmiko, Jatmiko, Fadilah, Muhamad Alimul, & Huda, Ilham Fahmi.  (2018).  Efisiensi  Penggunaan  Panel  Surya  Sebagai  Sumber  Energi Alternatif. Emitor: Jurnal Teknik Elektro , 18 (1), 10–14. Google Scholar
Thiagarajan,  Y.,  S.  Ashok  Kumar,  dan  V.  S.  Arulmurugan.  (2016). “Performance Analysis of Conventional Controller for DC-DC Cuk Converter Operating in Buck Mode.” 6 .
Wibowo,  Setyoningsih.  (2015).  Penerapan  logika  fuzzy  dalam  penjadwalan  waktu kuliah. Jurnal Informatika UPGRIS , 1 (1 Juni). Google Scholar

## Copyright holder:
Irwan Mahmudi, Andi Fatmawati, Lutfiyana A. Anshar, Arwan (2022)
First publication right:
Syntax Literate: Jurnal Ilmiah Indonesia
This article is licensed under: