Desain Algoritma Maximum Power Point Tracking (MPPT) Termodifikasi Untuk Aplikasi Sistem Konversi Energi Arus Laut Terhubung Grid Tiga Fasa Menggunakan Turbin V-Shaped Blade

Mendung Ariefianto, Rizki and Dr. Ir. Rini Nur Hasanah,., S.T., M.Sc., IPU., ASEAN Eng and Ir. Wijono,, M.T., Ph.D. (2022) Desain Algoritma Maximum Power Point Tracking (MPPT) Termodifikasi Untuk Aplikasi Sistem Konversi Energi Arus Laut Terhubung Grid Tiga Fasa Menggunakan Turbin V-Shaped Blade. Magister thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

RINGKASAN Rizki Mendung Ariefianto, Program Magister Teknik Elektro Konsentrasi Sistem Tenaga Listrik, Fakultas Teknik Universitas Brawijaya, Juli 2022, Desain Algoritma Maximum Power Point Tracking (MPPT) Termodifikasi Untuk Aplikasi Sistem Konversi Energi Arus Laut Terhubung Grid Tiga Fasa Menggunakan Turbin V-Shaped Blade. Dosen Pembimbing Dr. Ir. Rini Nur Hasanah, S.T., M.Sc., IPU., ASEAN Eng. dan Ir. Wijono, M.T., Ph.D. Energi arus laut merupakan salah satu energi yang menjanjikan di Indonesia dengan potensi mencapai 18 GW. Untuk memanfaatkan energi ini menjadi energi listrik, diperlukan sistem konversi energi arus laut (SKEAL). Sistem ini terdiri atas subsistem mekanis dan subsistem elektris yang mana agar diperoleh ekstraksi daya optimal maka kedua subsistem tersebut perlu ditingkatkan performanya. Pada subsistem mekanis, peningkatan daya dapat dilakukan dengan memperbaiki performa turbin dari aspek efisiensi dan kemampuan self-starting, sedangkan pada subsistem elektris dapat dilakukan dengan menerapkan metode maximum power point tracking (MPPT). Peningkatan performa turbin pada subsistem mekanis dapat dilakukan dengan mengoptimasi turbin V-shaped blade pada penelitian sebelumnya. Optimasi ini diwujudkan dalam bentuk penerapan bio-inspired foil dari sirip ikan paus bungkuk dalam bentuk foil NACA 634021 dan perubahan dimensi turbin dengan mempertimbangkan parameter seperti blade aspect ratio, rotor aspect ratio, dan solidity. Sedangkan optimasi performa MPPT pada subsistem elektris dilakukan dengan memodifikasi MPPT sensorless P&O, yang mana dipilih MPPT berbasis speed estimator termodifikasi. Modifikasi pada MPPT ini juga mempertimbangkan penggunaan variable step berbasis fungsi logaritma dan penambahan prosedur optimasi algoritma. Dari hasil simulasi yang dilakukan, pada subsistem mekanis diperoleh desain turbin V-shaped blade yang memiliki efisiensi sebesar 0.412 dan kemampuan self-starting pada λmin sebesar 1.98. Sedangkan pada subsistem elektris diperoleh desain MPPT berbasis speed estimator termodifikasi yang mampu mengatasi permasalahan umum pada MPPT konvensional dengan capaian mampu menghasilkan osilasi yang kecil di sekitar MPP sebesar 0.13% dan memperbaiki kemampuan tracking dengan capaian rise time 0.0033 s, settling time 0.073 s, dan overshoot 7.26%. Selain itu, MPPT tersebut juga mampu meningkatkan ekstraksi daya hingga 1.79 kali terhadap sistem tanpa MPPT dan mencapai efisiensi tertinggi sebesar 99.3% dibandingkan MPPT lain yang diujikan. Saat dihubungkan dengan grid, MPPT berbasis speed estimator termodifikasi juga mampu mengekstraksi daya secara maksimal sehingga keberlangsungan aliran daya dapat terjaga. Skema kontrol grid melalui pengaturan inner loops control dan outer loops control dengan tuning yang tepat, juga mampu mengondisikan distribusi aliran daya dengan baik pada perubahan kecepatan arus laut dan perubahan beban dengan tetap menjaga tegangan DC-link konstan. Kata Kunci — Energi arus laut, MPPT termodifikasi, SKEAL, Speed estimator, Turbin V-shaped blade

English Abstract

SUMMARY Rizki Mendung Ariefianto, Magister Program of Electric Power System, Department of Electrical Enginering, Faculty of Engineering, Brawijaya University, July 2022, Algorithm Design of Modified Maximum Power Point Tracking (MPPT) for Three-Phase Grid Connected Ocean Current Energy Conversion System Application Using V-Shaped Blade Turbine. Supervisor: Dr. Ir. Rini Nur Hasanah, S.T., M.Sc., IPU., ASEAN Eng. and Ir. Wijono, M.T., Ph.D. Ocean current energy is one of the propitious energies in Indonesia, with a potential of up to 18 GW. Due to the need to harness this energy becomes electrical energy, an ocean current energy conversion system called SKEAL is needed. This system consists of a mechanical and electrical subsystem, which both subsystems need improvement to obtain optimal power extraction. In the mechanical subsystem, power optimization can be worked by improving the turbine performance from the efficiency aspect and self-starting capability. In contrast, the improvement of the electrical subsystem can be conducted by employing the maximum power point tracking (MPPT) method. Optimizing the previous V-shaped blade turbine performance can improve the mechanical subsystem. This optimization is realized by applying the bio-inspired foil from a humpback whale flipper called NACA 634021 foil and changing the turbine dimensions by considering parameters such as blade aspect ratio, rotor aspect ratio, and solidity. At the same time, the optimization of MPPT performance on the electrical subsystem is carried out by modifying the sensorless P&O MPPT, which is based on a modified speed estimator-based MPPT. This modification to MPPT also considers using variable step size based on logarithmic function and adding some algorithm optimization procedures. As a simulation result, the mechanical subsystem design obtains a V-shaped blade turbine with an efficiency of 0.412 and a self-starting capability at a W of 1.98. Simultaneously, the electrical subsystem obtains a modified speed estimator-based MPPT design which can overcome common problems in conventional MPPT with the achievement of producing small oscillations around the MPP of 0.13% and improving tracking ability with achievements of rising time of 0.0033 s, settling time of 0.073 s and overshoot of 7.26%. In addition, the MPPT can increase power extraction up to 1.79 times against systems without MPPT and achieve the highest efficiency of 99.3% compared to other MPPT tested. When connected to the grid, the modified speed estimator-based MPPT can extract maximum power and maintain the continuity of the power flow. Also, the grid control scheme, by adjusting the inner loops control and outer loops control with proper tuning, can govern power flow distribution properly in the change of ocean current speed and electrical load while maintaining a constant DC-link voltage. Keywords — Ocean current energy, Modified MPPT, SKEAL, Speed estimator, V-shaped blade turbine

Item Type:	Thesis (Magister)
Identification Number:	042307
Uncontrolled Keywords:	Energi arus laut, MPPT termodifikasi, SKEAL, Speed estimator, Turbin V-shaped blade
Divisions:	S2/S3 > Magister Teknik Elektro, Fakultas Teknik
Depositing User:	Unnamed user with username saputro
Date Deposited:	19 Jan 2024 07:48
Last Modified:	19 Jan 2024 07:48
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/212568

Text (DALAM MASA EMBARGO) Rizki Mendung Ariefianto.pdf Restricted to Registered users only until 31 December 2024. Download (7MB)

Actions (login required)

View Item