Maximum power point tracking (MPPT) atau Pelacakan titik daya maksimum adalah masalah penting dalam sistem photovoltaic (PV). Oleh sebeb itu, kita perlu mendesain sistem yang efisien dan hemat biaya yang mampu mentransfer daya maksimum yang diterima dari sel PV ke beban. Menurut model dinamis PV, kriteria disajikan dengan memodifikasi algoritma asli, variabel adaptif langkah ukuran algoritma INC direalisasikan dan efisien diimplementasikan pada XILINX XC3S400 bidang array gerbang deprogram (FPGA). Pada awalnya, karakteristik model PV dan algoritma yang diusulkan dengan persamaan matematika dimodelkan dan disimulasikan menggunakan lingkungan 'MATLAB / Simulink-system generator'; kemudian kinerja sistem diperiksa.

1. Tugas Sistem Embedded
Ujian Tengah Semester Kelas A
Ringkasan Artikel tanggal 24 April 2018
Ringkasan Artikel FPGA-based real time incremental
conductance maximum power point tracking controller
for photovoltaic systems
Jihad Rahmawan, Ilhamsyah Muhammad Nurdin, Yogo Paranto Aji
Universitas Ahmad Dahlan
Jl. Prof. Dr. Soepomo, S.H., Janturan, Warungboto, Umbulharjo, Yogyakarta, telp: (0274)
563515
e-mail: jihad1500022005@gmail.uac.ac.id , Ilhamsyah.mn97@gmail.com , yogo1500022012@gmail.uad.ac.id
Abstract
Maximum power point tracking (MPPT) atau Pelacakan titik daya maksimum
adalah masalah penting dalam sistem photovoltaic (PV). Oleh sebeb itu, kita perlu
mendesain sistem yang efisien dan hemat biaya yang mampu mentransfer daya
maksimum yang diterima dari sel PV ke beban. Menurut model dinamis PV, kriteria
disajikan dengan memodifikasi algoritma asli, variabel adaptif langkah ukuran
algoritma INC direalisasikan dan efisien diimplementasikan pada XILINX XC3S400
bidang array gerbang deprogram (FPGA). Pada awalnya, karakteristik model PV dan
algoritma yang diusulkan dengan persamaan matematika dimodelkan dan
disimulasikan menggunakan lingkungan 'MATLAB / Simulink-system generator';
kemudian kinerja sistem diperiksa.
Keywords: MPPT, Photovoltaic, FPGA, MATLAB
1. Pendahuluan
Karena kekhawtiran tentang masalah lingkungan dan penurunan sumber daya
bahan bakar fosil, pada beberapa tahun terakhir ini di kembangkan instalasi energi
terbarukan dengan pesat. Di antara semua jenis energi terbarukan teknologi,
fotovoltaik (PV) teknologi adalah salah satu dari sistem yang paling umum karena
memiliki beberapa kelebihan semacam itu sebagai bersih, biaya perawatan rendah,
ketersediaan dan tidak bersuara. Penelitian tentang sistem PV terdiri dari subyek
yang berbeda termasuk pemodelan PV, pelacakan titik daya maksimum (MPPT)
algoritma, konfigurasi konverter daya dan kisi masalah koneksi.
Dioda tunggal adalah yang paling sederhana dan model yang paling banyak
digunakan untuk sel PV karena menawarkan kompromi yang baik antara
kesederhanaan dan akurasi. Model dioda ganda menyediakan P − V yang lebih
akurat karakteristik sel PV sedangkan persamaan inimodel lebih kompleks. Banyak
PV dinamis yang berbeda model disajikan dalam literatur. Sel PV sedikit bekerja di
titik daya maksimum (MPP) karena daya output maksimum sel PV tergantung pada
berbagai variabel (suhu dan iradiasi) (Chavoshian, Rouholamini, Naji,
Fadaeinedjad, & Faraji, 2014).
2. Pemodelan Sel PV
Untuk mengevaluasi kinerja sistem PV dan MPPT, itu diperlukan untuk
memodelkan karakteristik tegangan arus dari Sel PV dalam kondisi operasi yang
berbeda. Resistensi Rs mewakili resistansi seri setara dari array PV, di mana
resistensi paralel setara dianggap sebagai Rp. Cp adalah sebuah menanamkan

2. transisi dan difusi kapasitansi. Rp dan RS dihitung berdasarkan fakta ini yang ada
saja sepasang (Rp, Rs) yang menjamin Pmax, m = Pmax, e = VmpImp di (Vmp,
Imp) titik kurva I – V, yaitu kekuatan maksimum dihitung oleh model I – V untuk
persamaan dasar sel PV (Pmax, m) sama dengan daya eksperimen maksimum dari
datasheet (Pmax, e) di MPP.
3. Konverter DC/DC
Konverter buck DC / DC digunakan untuk mengimplementasikan Skema MPPT
untuk sistem PV dalam penelitian ini. ketika sel PV terhubung langsung untuk
memuat, saja jika ukuran beban sama dengan tegangan dibagi dengan arus di MPP,
maka daya maksimum dapat diterima dari PV sel.
4. Deskripsi MPPT Yang Diusulkan Algoritma
Algoritma berdasarkan metode INC ini mengontrol rasio siklus tugas MOSFET
dan tanggapan cepat dan akurat dari Masalah MPPT. INC adalah salah satu metode
MPPT itu memiliki kecepatan konvergensi dan osilasi yang berbeda di sekitar MPP
tergantung pada ukuran langkah rasio siklus tugas. Dalam algoritma yang
diusulkan, ukuran langkah dari siklus tugas rasio tidak dianggap sebagai konstanta.
Ukuran langkah lebih tinggi adalah digunakan ketika sistem beroperasi jauh dari
MPP, sedangkan ukuran langkah menurun untuk area di sekitar MPP.
5. Evaluasi Hasil Simulasi
Pengontrol MPPT yang diusulkan dimodelkan dan disimulasikan menggunakan
generator sistem berdasarkan algoritma INC. Kontroler ini terdiri dari tiga bagian;
INC algoritma, penyesuaian ukuran langkah siklus dan PWM generator sinyal.
Menerapkan pengendali sistem MPPT oleh mempertimbangkan kendala desain
berdasarkan FPGA dalam system generator, mengarah ke hasil simulasi yang
serupa dengan yang eksperimental. Untuk membandingkan kinerja dari algoritma
yang diusulkan dan ukuran langkah tetap metode INC konvensional, simulasi
dikonfigurasi dalam kondisi yang sama persis. PV tegangan, arus dan daya MPPT
INC konvensional metode dengan ukuran langkah tetap 0,1 dan 0,0001
6. Implementasi Perangkat Keras System MPPT
6.1. Pengontrol MPPT
Masalah utama dalam implementasi perangkat keras metode yang diusulkan
adalah mengimplementasikan fungsi-fungsi kompleksnya berdasarkan batasan
spesifik FPGA. Fungsi-fungsi ini meningkatkan waktu eksekusi dan overhead area.
Inti IP adalah modul fungsi sirkuit yang merupakan pra-desain, mudah untuk
transplantasi, dengan mandiri hak kekayaan intelektual dan fitur-fitur tertentu [36].
IP desain berbasis inti digunakan dalam mendesain banyak kompleks sistem dan ini
mengurangi waktu desain dan meningkatkan kinerja sistem yang dirancang.
6.2. Konverter analog-ke-digital (ADC)
Menimbang bahwa FPGA memiliki pemrosesan data berkecepatan tinggi dan
juga penundaan maksimum dalam loop kontrol digital terjadi melalui ADC, jadi
kita harus memilih ADC yang dapat menyinkronkan dirinya dengan FPGA. model
sensor Hall-effect ACS712-05B digunakan untuk pengambilan sampel arus sel PV.

3. Tugas Sistem Embedded
Ujian Tengah Semester Kelas A
Ringkasan Artikel tanggal 23 April 2018
6.3. Konverter DC / DC
Konvertor buck digunakan yang mengubah sel tegangan output ke rentang
tegangan beban. IC driver power (IR2113) digunakan untuk menggerakkan
kekuatan Mosfet (IRF540). Nilai-nilai kecil untuk kapasitor ini menyebabkan
fluktuasi yang intens dalam output sel. Nilai-nilai besar meningkatkan waktu
respon sistem; demikian di bawah iklim variable kondisi, operasi di MPP tidak
dapat dicapai dengan tepat.
7. Hasil eksperimen
Perangkat lunak MPPT adaptif adalah dikembangkan menggunakan VHDL
untuk Xilinx XC3S400 FPGA. Di dalam bagian, pertama beberapa variabel ukuran
langkah INC metode yang ada ditinjau; maka kinerja INC diusulkan metode
dibandingkan dengan ukuran langkah tetap dan variabel INC metode. Nilai ini
didefinisikan berdasarkan kemiringan dP / dV (ΔD = N * dP / dV). Jika nilai dP /
dV lebih tinggi dari dP / dV sebelumnya, maka faktor skala N meningkat dan
sebaliknya. Setelah ΔD adalah set, nilainya diterapkan dalam algoritma INC untuk
mendeteksi MPP. Menurut metode ini, satu kali nilai dP / dV dihitung dan waktu
lain nilai dI / dV.
Dalam desain sistem MPPT yang diusulkan, kontribusinya adalah dibuat dalam
beberapa aspek keseluruhan sistem, termasuk system simulasi, pemrograman
pengontrol berbasis FPGA, converter desain dan pengaturan eksperimental. Di
setiap jam sistem, A / D converter sampel nilai tegangan dan arus sel PV dan
menerapkannya dalam format numerik ke pengontrol yang diimplementasikan pada
FPGA. Kemudian pengontrol mengatur gangguan ΔD menurut algoritma kontrol.
Konverter Buck mengatur daya keluaran sel dengan mengubah rasio siklus tugas
sedemikian rupa mencapai nilai maksimumnya. Metode yang diusulkan adalah
meningkatkan waktu pelacakan hingga 64% dibandingkan dengan langkah tetap
ukuran ΔD = 1/256 dan telah menunjukkan osilasi 22% lebih sedikit sekitar MPP
dibandingkan dengan ukuran langkah tetap ΔD = 8 / 256. Menurut hasil eksperimen
dan kurva karakteristik sel PV, pengontrol telah melacak MPP dengan baik dan
efisiensi metode yang diusulkan adalah sekitar 98,8%.
8. Kesimpulan
Kriteria ditetapkan berdasarkan perbandingan antara titik operasi sel dan MPP-
nya untuk menentukan tugas siklus rasio perturbations dari sinyal kontrol PWM
menggunakan model dinamis sel PV. model yang disajikan disimulasikan
berdasarkan deskripsi perangkat keras dan diimplementasikan pada XC3S400
FPGA. Model yang dinamis diimplementasikan berdasarkan core IP dioptimalkan
dalam ALU pengontrol. Berdasarkan hasil eksperimen, dengan kecepatan
pemrosesan tinggi FPGA dan juga menggunakan kecepatan tinggi A / D converter,
algoritma yang diusulkan ditransfer diterima daya dari PV ke beban dalam 2,5 ms
dengan fluktuasi terendah. (“1 Template TELKOMNIKA Jun’15 (1),” n.d.)
Referensi
1 Template TELKOMNIKA Jun’15 (1). (n.d.).
Chavoshian, M. R., Rouholamini, A., Naji, H. R., Fadaeinedjad, R., & Faraji, R. (2014). FPGA-based real
time incremental conductance maximum power point tracking controller for photovoltaic systems.
IET Power Electronics,7(5), 1294–1304. https://doi.org/10.1049/iet-pel.2013.0603