Jurnal ECOTIPE , Vol. 7, No.2, Oktober 2020, Hal. 108-116 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti ( SINTA 4 ), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI : 10.33019/jurnalecotipe.v7i2.1883
Desain dan Implementasi Bidirectial …(Nancy Rahayu, dkk.)

## Desain dan Implementasi Bidirectional DC-DC Converter Untuk Penerangan Darurat

## Nancy Rahayu¹, Irianto², Eka Prasetyono 3
Program Studi Teknik Elektro Industri, Departemen Teknik Elektro, Politeknik Elektronika Negeri Surabaya¹ Program Studi Teknik Elektro Industri, Departemen Teknik Elektro, Politeknik Elektronika Negeri Surabaya² Program Studi Teknik Elektro Industri, Departemen Teknik Elektro, Politeknik Elektronika Negeri Surabaya 3 *nancyrahayu9@gmail.com¹, irianto@pens.ac.id², eka@pens.ac.id 3

## ABSTRACT
The lighting system is one of the biggest uses of electrical energy. Currently, lighting systems, especially emergency lighting, are urgently needed to deal with sudden blackouts at night. The emergency lighting gets a source of electrical energy from the battery and the battery gets a source of electrical energy from PLN. To regulate the source of electrical energy, a DC-DC converter with a bidirectional method is used. The bidirectional converter is a converter that has 2 functions, namely buck mode and boost mode which works when the main source of PLN goes out, automatically the lighting system will be supplied by the battery as a backup source. The buck mode in the charging process is used to store electrical energy into a battery with a battery capacity of 12V 30Ah. While the boost mode in the discharging process is used to distribute electrical energy from the battery to the load with a lamp load of 10W. The charging and discharging processes are controlled using proportional integral control analytic methods. The charging process in buck mode with a 𝑲 𝒑 value of 8.62 and 𝑲 𝒊 of 17240, the output voltage value is 13.99V. While the discharging process in boost mode with a 𝑲 𝒑 value of 2.44 and 𝑲 𝒊 of 344.63, the output voltage value is 23.99V .
Keywords : Bidirectional DC-DC Converter, Charging and Discharging Battery, Emergency Lamp, PI Controller.

## INTISARI
Sistem penerangan merupakan salah satu pemakaian energi listrik yang besar. Saat ini sistem penerangan terutama penerangan darurat sangat dibutuhkan untuk mengatasi kondisi tiba-tiba padam pada malam hari. Penerangan darurat tersebut mendapatkan sumber energi listrik dari baterai dan baterai mendapatkan sumber energi listrik dari PLN.  Untuk mengatur sumber energi listrik tersebut maka digunakan suatu konverter DC-DC dengan metode bidirectional. Bidirectional converter merupakan 1 konverter yang mempunyai 2 fungsi yaitu mode buck dan mode boost yang bekerja ketika sumber utama dari PLN padam maka secara otomatis sistem penerangan akan di suplai oleh baterai sebagai sumber cadangan. Mode buck dalam proses charging digunakan untuk menyimpan energi listrik ke dalam baterai dengan kapasitas baterai sebesar 12V 30Ah . Sedangkan mode boost dalam proses discharging digunakan untuk menyalurkan energi listrik dari baterai ke beban dengan beban lampu sebesar 10W. Proses charging dan discharging dikontrol menggunakan kontrol proportional integral metode analitik. Proses charging pada mode buck dengan nilai K sebesar 8,62 dan K sebesar 17240 didapatkan nilai tegangan keluaran sebesar 13,99V. Sedangkan proses discharging pada mode boost dengan nilai K sebesar 2,44 dan K sebesar 344,63 didapatkan nilai tegangan keluaran sebesar 23,99V.
Kata kunci: Bidirectional DC-DC Converter, Charging dan Discharging Baterai, Kontrol PI, Lampu Darurat.

## I. PENDAHULUAN
Energi  memiliki  peranan  penting  dalam keberlangsungan  kehidupan  manusia  hingga  saat  ini. Salah satu energi yang dibutuhkan adalah energi listrik pada  sistem  penerangan.  Sistem  penerangan merupakan  salah  satu  pemakaian  energi  listrik  yang
besar. Saat ini sistem penerangan terutama penerangan darurat  sangat  dibutuhkan  oleh  masyarakat  untuk mengatasi  kondisi  listrik  yang  tiba-tiba  padam    pada malam  hari.  Sehingga  penerangan  darurat  sangat diperhitungkan keberadaannya di masyarakat.
Jurnal ECOTIPE , Vol. 7, No.2, Oktober 2020, Hal. 108-116 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti ( SINTA 4 ), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI : 10.33019/jurnalecotipe.v7i2.1883
Desain dan Implementasi Bidirectial …(Nancy Rahayu, dkk.)
Penerangan  darurat  menggunakan  sumber  listrik yang  berasal  dari  baterai  dan  di  dalamnya  terdapat switch  otomatis  untuk  mengubah  catu  daya  listrik utama  (PLN)  ke  listrik  cadangan.  Tetapi  listrik cadangan  memiliki  kemampuan  terbatas  dalam menyuplai lampu sedangkan ketika terjadi mati lampu, tidak dapat diprediksi sumber listrik utama dapat hidup kembali.  Secara  umum  sumber  listrik  lampu  darurat yang berasal dari baterai memiliki kemampuan dalam menyalakan sistem sekitar 4 – 6 jam saja. Tetapi pada peraturan  maksimal  PLN  diperbolehkan  melakukan pemadaman  adalah  5  jam,  namun  bisa  saja  terjadi kendala  yang  menyebabkan  pemadaman  yang  lebih dari itu.
Kenyataannya,  tegangan  DC  dari  sumber  (PLN) atau penyimpanan energi (baterai) tidak sesuai dengan spesifikasi tegangan beban  yang diinginkan sehingga dibutuhkan  konverter  DC-DC  menggunakan  metode bidirectional yang  berfungsi  untuk  proses  pengisian baterai dan proses menyalurkan energi listrik ke beban sehingga terdapat dua fungsi pada satu konverter.
Pada  saat  sumber  utama  (PLN)  menyala,  arus mengalir  menuju  baterai  sehingga  baterai  mengalami proses charging dengan menurunkan tegangan (mode buck )  dan  ketika  sumber  utama  (PLN)  padam  maka beban lampu akan menyala yang mendapat suplai dari baterai  dengan  menaikkan  tegangan  (mode boost ). Simulasi  dilakukan  menggunakan software PSIM. Proses switching  bidirectional  DC-DC  converter dilakukan  secara  otomatis  dimana  konfigurasi disesuaikan  yaitu  sebagai  pembangkit  sinyal Pulse Width Modulation (PWM).

## II. LANDASAN TEORI
A. Buck Converter Buck  converter adalah  konverter  yang  bekerja sebagai step  down DC (Direct  Current) dengan tegangan output lebih rendah dari tegangan ( 𝑉 < 𝑉 ). Prinsip  kerjanya  adalah  menurunkan  tegangan  DC dengan  mengatur  besar duty  cycle  switching . Rangkaian Buck converter pada gambar 1 terdiri dari tegangan input ( 𝑉 ),  saklar  aktif  (MOSFET),  dioda, induktor,  kapasitor,  dan  resistor. Switch pada buck converter akan  bekerja  terus-menerus.  Kecepatan switch (dalam realisasinya) akan bergantung pada duty cycle yang digunakan.
Gambar 1. Rangkaian buck converter
Pinsip  kerja  pada buck  converter memiliki  2 kondisi  yaitu  pada  saat  saklar  dalam  kondisi  “ON” seperti pada Gambar 2.
Gambar 2. Rangkaian buck converter saklar “ON”
Ketika dalam kondisi saklar “ON” dioda bekerja reversed/block sehingga  suplai  input  mengalir  ke induktor juga ke beban. Rumus matematiknya sebagai berikut:
𝑉 =   𝑉 - 𝑉 (1) 𝑉 (𝑡) = 𝐿 (2)
𝐿 = 𝑉 - 𝑉 (3)
𝑉 = 𝐿 ∆  ( ) +   𝑉 (4) ∆ ( ) = ( ) (5)
Pada  kondisi  2  yaitu  saat  saklar  dalam  kondisi “OFF” dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Rangkaian buck converter saklar “OFF”
Ketika saklar dalam kondisi “OFF” dioda bekerja forward/unblock sehingga  energi  yang  disimpan  di
Jurnal ECOTIPE , Vol. 7, No.2, Oktober 2020, Hal. 108-116 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti ( SINTA 4 ), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI : 10.33019/jurnalecotipe.v7i2.1883
Desain dan Implementasi Bidirectial …(Nancy Rahayu, dkk.)
induktor  dapat  mengalir  ke  beban.  Rumus matematiknya sebagai berikut.
𝑉 = - 𝑉 (6)
𝑉 (𝑡) = 𝐿 (7)
- 𝑉 = 𝐿 ∆ ( ) (8)
- 𝑉 = 𝐿 ∆ ( ) ( ) (9) ∆𝑖 ( ) = − ( ) (10)

## B. Boost Converter
Boost  Converter adalah step  up konverter  atau konverter DC-DC dengan tegangan output yang lebih besar  dari  tegangan  input  ( 𝑉 > 𝑉 ).  Prinsip  kerjanya adalah menaikkan tegangan DC dengan mengatur besar duty cycle switching . Rangkaian Boost converter pada gambar 4 terdiri dari tegangan input ( 𝑉 ), saklar aktif (MOSFET), dioda, induktor, kapasitor, dan resistor.
Gambar 4. Rangkaian boost converter
Pinsip  kerja  pada boost  converter memiliki  2 kondisi  yaitu  pada  saat  saklar  dalam  kondisi  “ON” seperti pada Gambar 5.
Gambar 5. Rangkaian boost converter saklar “ON”
Ketika saklar dalam kondisi “ON” dioda bekerja reversed, sehingga output open /terisolasi. dan inputan menyuplai  energi  ke  induktor.  Rumus  matematiknya sebagai berikut :
𝑉 =   𝑉 (11) 𝑉 (𝑡) = 𝐿 (12)
𝑉 = 𝐿 ∆ ( ) (13)
𝑉 = 𝐿 ∆ ( ) (14)
∆𝑖 ( ) = (15)
Pada  kondisi  2  yaitu  saat  saklar  dalam  kondisi “OFF” dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6. Rangkaian boost converter saklar “OFF”
Ketika  saklar  dalam  kondisi  “OFF”  output menerima  energi  dari  input  dan  induktor  sehingga outputnya  lebih  besar  daripada  inputan.  Rumus matematiknya sebagai berikut.
𝑉 =   𝑉 −   𝑉 (16) 𝑉 (𝑡) = 𝐿 (17) 𝑉 = 𝐿 ∆ ( ) +   𝑉 (18)
𝑉 = 𝐿 ∆ ( ) ( ) +   𝑉 (19)
∆𝑖 ( ) = ( )( ) (20)

## C. Bidirectional DC-DC Converter
Bidirectional  converter merupakan  konverter yang  dapat  mengalirkan  daya  ke  kedua  arah  yang berbeda. Aliran arus pada bidirectional converter harus bisa membawa arus pada kedua arah yang berlawanan melalui switch converter . Dengan menggunakan sistem bidirectional dapat  mengurangi  biaya,  meningkatkan efisiensi  dan  performa  pada  rangkaian. Bidirectional converter biasanya diaplikasikan dengan menggunakan switch daya seperti MOSFET dan IGBT. Dioda  yang  terpasang  seri  dengan  saklar  akan digunakan  untuk  mengalirkan  arus  dua  arah. Rangkaian bidirectional  converter dapat  dilihat  pada Gambar 7.
Jurnal ECOTIPE , Vol. 7, No.2, Oktober 2020, Hal. 108-116 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti ( SINTA 4 ), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI : 10.33019/jurnalecotipe.v7i2.1883
Desain dan Implementasi Bidirectial …(Nancy Rahayu, dkk.)
L C1 S1 S2 VH C2 VL + - + -
Gambar 7. Rangkaian bidirectional DC-DC converter
Bidirectional  converter bekerja  dalam  2  mode yaitu  mode buck dan  mode boost. Konverter  akan bekerja  pada  mode buck ketika  dilakukan  pengisian baterai.  Lalu  mode boost digunakan  ketika  baterai sedang discharge atau mengisi beban .

## D. Sensor Tegangan
Sensor tegangan adalah suatu alat yang mengukur tegangan  pada  alat  elektronik.  Sensor  tegangan  yang digunakan  adalah  rangkaian  pembagi  tegangan ( voltage divider) seperti pada Gambar 8.
Vin Vo R1 R2
Gambar 8. Rangkaian pembagi tegangan
Tegangan  pada  baterai  akan  di  konversikan  ke dalam  tegangan  yang  dapat  di  baca  mikrokontroler yaitu  nol  sampai  tiga  koma  tiga  volt  atau  lima  volt, menggunakan  system  ADC (Analog  to  Digital Convertion). Lalu  tegangan  tersebut  diterjemahkan menjadi  satuan  digital  melalui  mikrokontroler  agar dapat diatur lebih lanjut.

## E. Kontrol PI
Kontrol Proportional-Integral (PI)  digunakan untuk mengontrol tegangan output pada konverter DC- DC  yaitu  dengan  menyesuaikan  sinyal  kesalahan sebagai umpan balik loop kontrol.
Kontroler  proporsional  memiliki  keluaran  yang sebanding  atau  proporsional  dengan  besarnya  sinyal kesalahan  (selisih  antara  besaran  yang  diinginkan dengan harga aktualnya). Secara lebih sederhana dapat dikatakan  bahwa  keluaran  kontroler  proporsionalnya merupakan  perkalian  antara  konstanta  proporsional
dengan masukanya.
Kontroler integral berfungsi menghasilkan respon sistem  yang  memiliki  kesalahan  keadaan  yang  bagus yaitu nol.
Kontroler  PI  dapat  saling  menutupi  menutupi kekurangan  dan  kelebihan  sehingga  masing-masing dapat  mempercepat  reaksi  sebuah  sistem.  Gambar  9 merupakan diagram blok dari kontrol PI.
PLANT Set Point E(s) OUTPUT + -

## Gambar 9. Diagram blok sistem kontrol PI
Diagram blok sistem kontrol PI menggambarkan hubungan antara jumlah pengaturan, jumlah aktual dan output  kontrol  proporsional.  Sinyal  kesalahan  ( error ) adalah  perbedaan  antara  jumlah  pengaturan  dengan jumlah aktual.

## III. METODE PENELITIAN
Pada  penelitian  ini  terdapat  perencanaan  sistem yaitu  pembuatan  blok  diagram  sistem.  Blok  diagram sistem dapat dilihat pada Gambar 10.
POWER SUPPLY DC 24V LAMPU 10W, 24V BIDIRECTIONAL DC-DC CONVERTER BATERAI 12V, 30Ah SENSOR TEGANGAN PI CONTROLLER
Gambar 10. Blok diagram sistem
Pada Gambar 10 dijelaskan bahwa power supply sebesar 24V digunakan untuk mengisi baterai sebesar 12V.  Tegangan  yang  dihasilkan power  supply diturunkan menggunakan mode buck bidirectional agar sesuai  dengan  kebutuhan  pengisian  baterai.  Ketika PLN padam maka baterai sebesar 12V akan menyuplai beban  sebsar  24V.  Tegangan  yang  dihasilkan  baterai
𝐾 [ ]
Jurnal ECOTIPE , Vol. 7, No.2, Oktober 2020, Hal. 108-116 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti ( SINTA 4 ), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI : 10.33019/jurnalecotipe.v7i2.1883
Desain dan Implementasi Bidirectial …(Nancy Rahayu, dkk.)
dinaikkan menggunakan mode boost bidirectional agar sesuai dengan kebutuhan beban. Proses switching dari bidirectional  DC-DC  converter dilakukan  dengan mengatur  PWM  ( Pulse  Width  Modulation) agar didapatkan tegangan yang maksimal.
A. Pengujian Mode Buck Pada  pengujian buck  converter yang  dilakukan pada software PSIM rangkaian buck converter terdiri dari tegangan masukan (𝑉 ) sebesar 24V, kapasitor ( 𝐶 ) sebesar  133,93 𝜇𝐹, tegangan  keluaran (𝑉 ) sebesar 14V.  Dengan  tegangan  masukan  sebesar  24V  dan diatur duty  cycle 10%  hingga  60%.  Secara  teoritis, keluaran konverter akan sebanding dengan duty cycle PWM yang digunakan untuk menyulut mosfet seperti pada gambar 11.
Gambar 10. Rangkaian simulasi mode buck
Hasil  dari  perubahan duty  cycle tehadap perubahan tegangan yang disajikan dalam bentuk tabel 1.
Tabel 1. Hasil simulasi mode buck
Pada Tabel 1 digunakan duty cycle sebesar 58% guna  mendapatkan  tegangan  14  Volt  untuk men charging sebuah  baterai.  Dari  pengujian  diatas dapat  dilihat  bahwa buck  converter mampu
menurunkan  tegangan  hingga  2,4Volt  dengan duty cycle 10%.

## B. Pengujian Mode Boost
Pada  pengujian boost  converter rangkaiannya terdiri  dari  tegangan  masukan (𝑉 ) sebesar  12V, kapasitor ( 𝐶 ) sebesar 1,3 𝑚𝐹, induktor ( 𝐿 ) sebesar 150 𝜇𝐻 , dan tegangan keluaran (𝑉 ) sebesar 24V. Dengan tegangan masukan sebesar 12V dan diatur duty cycle 10%  hingga  60%.  Secara  teoritis,  keluaran  konverter akan  sebanding  dengan duty  cycle PWM  yang digunakan untuk menyulut mosfet seperti pada gambar 12.
Gambar 11. Rangkaian simulasi mode boost
Hasil  dari  perubahan duty  cycle tehadap perubahan tegangan yang disajikan dalam bentuk tabel 2.
Tabel 2. Hasil simulasi mode boost
Pada Tabel 2, digunakan duty cycle sebesar 50% guna mendapatkan tegangan 24 Volt untuk menyuplai beban. Dari pengujian diatas dapat dilihat bahwa boost converter mampu  menaikkan  tegangan  hingga  30,03 Volt dengan duty cycle 60%.
C. Perhitungan  Kontrol  Proportional  Integral dengan metode analitik
Jurnal ECOTIPE , Vol. 7, No.2, Oktober 2020, Hal. 108-116 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti ( SINTA 4 ), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI : 10.33019/jurnalecotipe.v7i2.1883
Desain dan Implementasi Bidirectial …(Nancy Rahayu, dkk.)
Seluruh  nilai  komponen  yang  terdapat  pada rangkaian simulasi, diperoleh dari perhitungan desain rangkaian bidirectional  converter dengan  nilai duty cycle yang  sesuai  dengan  perhitungan.  Dari  simulasi yang dibuat menghasilkan nilai tegangan output yang hampir mendekati nilai setpoint yang diinginkan. Dari hasil running tersebut  diperoleh  gelombang  respon yang  nantinya  akan  dibuat  sebagai  acuan  untuk perhitungan kontrol PI melalui nilai time settling dan output respon dari gelombang respon simulasi. Perhitungan  kontrol  PI  dengan  metode  analitik pada mode buck :
Waktu steady state (𝑻 𝒔 ) = 0,0025 s Tegangan steady state (𝒀 𝒔𝒔 ) = 13,92 V Tegangan masukan (𝑋 ) = 24 V
Mencari Open Loop Transfer Fuction
Gain Over All (K) 𝐾 = (21)
= , = 0,58
Time Konstan ( 𝜏 ) :
𝑡 = 5 𝜏 (22)
0,0025 s = 5 𝜏 𝜏 = 0,0005 s
Sehinggga dapat ditentukan open loop transfer function adalah sebagai berikut :
𝑂𝐿𝑇𝐹 = (23) 𝑂𝐿𝑇𝐹 = ,
,
Untuk Close  Loop  Transfer  function (CLTF)  sebagai berikut :
𝑡 ∗ = 5 𝜏 (24)
𝑡 ∗ = 1 𝑛 ∗ 𝑥 𝑡𝑠 𝑡 ∗ = 1 5 𝑥  0,0025𝑠 𝑡 ∗ = 0,0005𝑠 Maka τ ∗ = , = 0,0001𝑠
Sehingga :
𝐶𝐿𝑇𝐹     = ∗ (25)
= ,
𝐾            = τ kτ ∗ = 0,0005
0,58 𝑥 0,0001
= 8,62
𝐾              = 𝐾 τ = 8,62 0,0005
= 17240
Perhitungan  kontrol  PI  dengan  metode  analitik pada mode boost : Waktu steady state (𝑻 𝒔 ) = 0,0354s Tegangan steady state (𝒀 𝒔𝒔 ) = 23,84 V Tegangan masukan (𝑋 ) = 12 V
Mencari Open Loop Transfer Fuction
Gain Over All (K)
𝐾 = (26) = , = 1,99
Time Konstan ( 𝜏 ) : 𝑡 = 5 𝜏 (27)
0,03545 s = 5 𝜏 𝜏 = 0,00708 s
Sehinggga dapat ditentukan open loop transfer function adalah sebagai berikut :
𝑂𝐿𝑇𝐹 = (28)
𝑂𝐿𝑇𝐹 =
, ,
Untuk Close  Loop  Transfer  function (CLTF)  sebagai berikut :
𝑡 ∗ = 5 𝜏 (29)
𝑡 ∗= 1 𝑛 ∗ 𝑥 𝑡𝑠 𝑡 ∗= 1 5 𝑥  0,0354𝑠
Jurnal ECOTIPE , Vol. 7, No.2, Oktober 2020, Hal. 108-116 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti ( SINTA 4 ), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI : 10.33019/jurnalecotipe.v7i2.1883
Desain dan Implementasi Bidirectial …(Nancy Rahayu, dkk.)

## 𝑡 ∗= 0,00708𝑠
Maka τ ∗ = , = 0,001416𝑠
Sehingga :
𝐶𝐿𝑇𝐹     = ∗ (30)
= , 𝐾            = τ kτ ∗
= 0,00708 1,99 𝑥 0,001416 = 2,44
𝐾              = 𝐾 τ
= 2,44 0,00708 = 344,63

## IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Pada bidirectional  converter menggunakan software PSIM  untuk  simulasi  yang  dikontrol menggunakan kontrol PI.

## A. Pengujian Charging Baterai
Pada  Gambar  12  yaitu mode  buck digunakan untuk  mengetahui  tegangan  keluaran  konverter  yang telah  dikontrol  menggunakan  kontrol  PI  sehingga didapatkan  tegangan  keluaran  konstan  sebesar  14V sesuai  dengan  tegangan  pengisian  pada  baterai. Rangkaian simulasi mode buck untuk charging baterai dapat dilihat pada Gambar 12.
Gambar 12. Rangkaian simulasi mode buck untuk charging baterai
Pada gambar 12 merupakan rangkaian mode buck dengan  kontrol  PI  untuk charging  baterai. Dari simulasi  tersebut  dapat  dibandingkan  bentuk  respon ketika  sebelum  diberi  kontrol  PI  dan  sesudah  diberi kontrol PI.
Gambar 13. Respon sistem mode buck tanpa kontrol dengan duty cycle 58%
Gambar  13  menunjukkan  hasil  respon  sistem tanpa kontrol dengan duty cycle sesuai dengan desain perhitungan mode  buck konverter  yaitu sebesar  58%. Tegangan  keluaran  yang  didapatkan  sebesar  13,92V. Sistem tersebut mulai mencapai titik steady state pada saat 0,0025 s tetapi masih ada overshoot .
Jurnal ECOTIPE , Vol. 7, No.2, Oktober 2020, Hal. 108-116 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti ( SINTA 4 ), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI : 10.33019/jurnalecotipe.v7i2.1883
Gambar 14. Respon sistem mode buck dengan kontrol PI
Gambar  14  menunjukkan  hasil  respon  sistem dengan  kontrol  PI  metode  analitik.  Nilai 𝐾 yang digunakan  berkisar  8,62,  dan  nilai 𝐾 sebesar  17240 dengan setpoint yang  diinginkan  berupa  tegangan sebesar  14V.  Dengan  menggunakan  kontrol  PI didapatkan  tegangan  keluaran  yang  dijaga  konstan sebesar  13,99V.dan  mencapai  titik steady  state lebih cepat yaitu saat 0,001 s.

## B. Pengujian Baterai Untuk Suplai Beban
Pada  Gambar  15  yaitu mode  boost digunakan untuk  mengetahui  tegangan  keluaran  konverter  yang telah  dikontrol  menggunakan  kontrol  PI  sehingga didapatkan  tegangan  keluaran  konstan  sebesar  24V untuk suplai beban.
Gambar 15. Rangkaian simulasi mode boost untuk discharging baterai
Pada  Gambar  15  merupakan  rangkaian mode boost dengan  kontrol  PI  i  untuk discharging baterai yaitu  kondisi  saat  beban  di supply oleh  baterai.  Dari simulasi  tersebut  dapat  dibandingkan  bentuk  respon ketika  sebelum  diberi  kontrol  PI  dan  sesudah  diberi kontrol PI.
Gambar 16. Respon sistem mode boost tanpa kontrol dengan duty cycle 50%
Gambar  16  menunjukkan  hasil  respon  sistem tanpa  kontrol  dengan duty  cycle sesuai    desain perhitungan mode boost konverter yaitu sebesar 50%. Tetapi  tegangan  keluaran  yang  dihasilkan  sebesar 23,84V.  Sistem  tersebut  mulai  mencapai  titik steady state pada saat 0,035 s.
Gambar 17. Respon sistem mode boost dengan kontrol PI
Jurnal ECOTIPE , Vol. 7, No.2, Oktober 2020, Hal. 108-116 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti ( SINTA 4 ), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI : 10.33019/jurnalecotipe.v7i2.1883
Gambar  17  menunjukkan  hasil  respon  sistem dengan menggunakan kontrol PI metode analitik. Nilai 𝐾 yang digunakan berkisar 2,44, dan nilai 𝐾 sebesar 344,63  dengan setpoint yang  diinginkan  berupa tegangan sebesar 24V. Dengan menggunakan kontrol PI didapatkan tegangan keluaran yang dijaga konstan sebesar  23,99V.dan  mencapai  titik steady  state lebih cepat yaitu saat 0,01 s.

## V. KESIMPULAN
Hasil  dari  berbagai  tahapan  proses  yang  telah dilakukan  dalam  mengerjakan  simulasi bidirectional DC-DC converter dapat diamati bahwa saat konverter belum  menggunakan  kontrol  PI  pada mode  buck dengan duty cycle sebesar 58% didapatkan tegangan keluaran sebesar 13,92V dan mode boost dengan duty cycle sebesar  50%  didapatkan  tegangan  keluaran sebesar  23,84V.  Setelah  menggunakan  kontrol  PI metode  analitik,  proses charging pada mode  buck dengan  nilai 𝐾 sebesar  8,62  dan 𝐾 sebesar  17240 didapatkan nilai tegangan keluaran sebesar 13,99V dari setpoint yang  diinginkan  yaitu  14V  dan  saat  proses discharging pada mode boost dengan nilai 𝐾 sebesar 2,44 dan 𝐾 sebesar 344,63 didapatkan nilai tegangan keluaran sebesar 23,99V dari setpoint yang diinginkan yaitu 24V.

## REFERENSI
[1] Hart,  Daniel  W.2011.  “Power  Electronics”.  The McGraw-Hill Companies. New York,Amerika.
[2] Elnady,  A.  "PI  Controller  Based  Operational Scheme to Stabilize Voltage in Microgrid." 2019 Advances in Science and Engineering Technology International Conferences (ASET) . IEEE, 2019.
[3] Halder,  T.  "PI  controller  tuning  &  stability analysis  of  the  flyback  SMPS." 2014  IEEE  6th India  International  Conference  on  Power Electronics (IICPE) . IEEE, 2014.
[4] Rabiaa, Ounis, et al. "Cascade control loop of dc- dc  boost  converter  using  pi  controller." 2018
International Symposium on Advanced Electrical and  Communication  Technologies  (ISAECT) . IEEE, 2018.
[5] Chao,  Kuei-Hsiang,  et  al.  "Design  and implementation  of  a  bidirectional  DC-DC converter for stand-alone photovoltaic systems." energy 4 (2013): 8.
[6] Raharja,  Lucky  Pradigta  Setiya,  et  al. “Perancangan Dan Implementasi DC-DC Bidirectional  Converter Dengan  Sumber  Energi
Listrik  Dari  Panel  Surya  Dan  Baterai  Untuk Pemenuhan Kebutuhan Daya Listrik Beban”.Jurnal Teknologi Terpadu Vol. 7 No. 2.
[7] Ravi,  Deepak,  et  al.  "Bidirectional  DC  to  DC converters:  an  overview  of  various  topologies, switching schemes and control techniques." International Journal of Engineering & Technology 7.4.5 (2018): 360-365.
[8] Sudiharto, Indhana, and Indra Ferdiansyah. "Diah Septi Yanaratri Mochamad
Abdul Mughis,"." Design and Implementation of Partial M-Type  Zero  Voltage  Resonant  Circuit Interleaved  Bidirectional  DC-DC  Converter (Energy  Storage  and  Load  Sharing),"  in  2018 International Electronics Symposium on Engineering  Technology  and  Applications  (IES- ETA), Bali, Indonesia . 2018.
[9] Shahin, M. "Analysis of bidirectional SEPIC/Zeta converter with coupled inductor." 2015 International  Conference  on  Technological Advancements  in  Power  and  Energy  (TAP Energy) . IEEE, 2015.
[10] Eviningsih,  Rachma  Prilian,  et  al.  "Controlled bidirectional  converter  using  PID  for  charging battery  in  the  stand-alone  wind  turbine  system with  modified  P&O  to  obtain  MPPT." 2017 International  Conference  on  Green  Energy  and Applications (ICGEA) . IEEE, 2017.