Cara kerja solar charger controller PWM dan MPPT

Sollar charger controller adalaha perangkat regulator yang berfungsi untuk mengontrol daya pengisian pada baterai. Solar Charger Controller ada dua jenis, yakni model PWM ( Pulse Width Modulation ) dan MPPT ( Maximum Power Point Tracking ). Keduanya mempunyai perbedaan dari segi effisiensi, serta cara kerja.

Kenapa sih panel surya harus menggunakan SCC? Panel surya memproduksi tegangan listrik yang selalu berfluktuasi, dan arus yang naik turun. Sedangkan, baterai mempunyai tegangan yang lebih rendah dari pada panel surya Produksi panel bisa lebih tinggi sampai batas maksimal nya ( watt peak ), dan bisa juga lebih rendah di bawah watt peak nya.

Tanpa menggunakan solar controller, baterai dapat mengalami kerusakan. Baterai akan terbakar, panas, hingga mengalami pengisian berlebihan. Dengan menggunakan scc, baterai dapat di isi daya dengan aman, tegangan panel surya di kontrol oleh scc dengan arus yang hampir sama. Sehingga energi dari panel surya dapat di gunakan untuk mengisi daya baterai dengan aman.

Cara kerja SCC PWM

SCC PWM bekerja dengan mengandalkan Pulse Wide Modulation, prinsipnya hampir sama dengan dimmer pengendali kecepatan motor. IC controller di program untuk dapat menghasilkan modulasi pulsa yang stabil, sesuai dengan batas perkalian matematika yang di butuhkan.

Pulsa Modulasi ini akan di gunakan untuk mengatur buka tutup gerbang mosfet, dan memungkinkan arus listrik mengalir. Pada SCC PWM, umumnya tegangan tidak di turunkan secara langsung. Penurunan tegangan pada SCC PWM dikarenakan adanya hambatan pada mosfet serta pengaturan modulasi pulsa.

Arus listrik yang di hasilkan oleh SCC PWM cenderung tidak stabil, alias naik turun. Tegangan naik turun di pengaruhi oleh siklus pembukaan dan penutupan transistor mosfet. Pada scc pwm, jika di pasang lampu dc bohlam. Lampu tersebut akan hidup berkedip-kedip.

Scc PWM menyebabkan tegangan output panel surya turun drastis mendekati titik beban, akibatnya arus yang mengalir akan jadi lebih besar. Ketika arus mengalir lebih besar, kabel akann lebih cepat panas, effisiensi produksi dari panel surya akan menurun. Efisiensi mungkin menurun, karena terjadinya peningkatan arus yang mengalir, komponen berupa busbar kabel resistansinya akan naik yang mempengaruhi pengurangan daya yang di transmisikan.

Cara kerja SCC MPPT

MPPT merupakan singkatan dari Maximum Power Poin Tracking, adalah sebuah controller yang dapat mengekstraksi daya tertinggi dari panel surya. Cara kerja dari MPPT adalah dengan melihat hasi produksi panel surya, dan mencoba untuk mengambil daya dengan power maksimum namun tetap mempertahankan tegangan panel pada level tersebut, Ini di sebut sebagai tracking.

Dalam SCC terdapat buck converter untuk menurunkan tegangan yang tinggi menjadi tegangan dc rendah yang lebih stabil. Metode analisa dari MPPT di sebut juga Perturb and Observe (P&O).

Pada panel surya mempunyai sifat yang tidak linear, solar charger controller jenis MPPT cenderung mempertahakan tegangan kerja ( output ) panel surya tetap berada pada posisi tertinggi, mungkin hanya berkurang 7-20% dari titik Max Voltage (Vmp), dan arus yang mengalir jauh lebih rendah.

MPPT bekerja dengan algoritma P&O ( pertub and observe), controller pada MPPT akan mengendailkan dutycyle pada buck converter. Itu akan mempengaruhi besar kecilnya daya yang di serap oleh buck converter, sambil memonitoring daya Output. Apabila daya Output menunjukan peningkatan ketika penyerapan tinggi, maka controller dapat meningkatkanya untuk menyerap lebih banyak lagi.

Saat buck converter melakukan penyerapan daya yang lebih banyak, biasanya tegangan ouput pada panel surya akan sedikit terganggu. Tegangan output panel surya akan terus terjaga, dan tidak akan berada pada titik di bawah MPP.

Selama bekerja Controller dapat mengotntrol secara realtime mundur sedikit (observe) atau maju (perturb). Yang di kontrol hanyalah dutycyle PWM buck converter, semakin banyak gelombang frekuensi makin banyak juga daya yang akan di transmisikan dan makin besar arus yang akan di serap oleh buck converter. Dan ini akan mengganggu/mempengaruhi tegangan output pada panel surya.

Rumus daya adalah I x V, panel surya akan sangat effisien saat bekerja pada tegangan tinggi dan arus yang rendah. Meskipun buck converter menyerap arus yang renndah, daya output yang di hasilkan dapat lebih tinggi, itu karena Rumus daya adalah I x V ( yang di mana V adalah tegangan ).

Arus yang rendah juga akan meningkatkan efisiensi panel, mengurangi panas berlebih pada busbar dan kabel, resitansi kabel juga sangat rendah. Jika kita gambar dengan grafik, berikut ini adalah gambaran MPPT.

Titik MPP (Maximum Power Point ) adalah titik dimana daya listrik yang di produksi oleh panel sudah maksimal. Pada kurva I-V, ada titik di mana perkalian antara tegangan dan arus mencapai nilai maksimum, yang disebut titik daya maksimum (Maximum Power Point, MPP). Pada titik ini, daya yang dihasilkan oleh panel surya adalah yang tertinggi. Namun, MPP ini bergantung pada intensitas cahaya matahari dan kondisi suhu.

Sederhana nya begini kontroller MPPT akan menaik turunkan dutycyle untuk mengendalikan buck converter mereka, arus yang di kirim ke beban di atur, begitu juga tegangan output untuk dapat menyesuaikan titik tertinggi menggunanakan lagoritma, kontroller akan memantau jika dengan mengatur parameter ini. Apabila menemukann titik paling maksimal, maka akan di ajudst maju jika daya turun maka akan di adjust mundur, posisi titik MPPT akan stabil dan berubah-ubah.

Apakah MPPT bisa digantikan dengan BUCK Converter?

Tidak bisa, buck converter tidak bisa menggantikan MPPT di karenakan dia akan menurunkan tegangan panel mencapai di bawah titik MPP. Dalam hasil uji coba yang saya lakukan, step down constan current atau di kenal juga denngan istilah buck converter menyebabkan tegangan output jadi turun.

Experiment menggunakan panel surya 300wp, dengan tegangan open (vmp) 34,2v. Setelah masuk ke Stepdown, tegangan turun ke angka 15 volt. Akibatnya panel surya bekerja setengah dari titik maksimalnya, arus output meningkat, tegangan output menurun.

Terkadang panel akan berusaha mencapai titik tegangan tertinggi maksimum 17,8 volt pada kondisi terik dan cahaya tegak lurus pada panel. Pada titik tersebutk kita hampir mencapai MPP, daya yang di produksi meningkat namun kurang effisien.

Stepdown sulit mengejar titik mpp, hasil uji coba daya yang berhasil di serap hanya 49% dari total kapasitas data watt peak seperti yang ada di labels panel surya. Dan akhirnya saya hanya mendapatkan 500Wh saja per hari nya.

Di sini mungkin ada yang bertanya, jika cara kerja dari MPPT sesimpel itu kenapa banyak mppt komponennya rumit? Betul banyak mppt controler di desain dengan banyak sekali komponen. Hal ini untuk mencukupi kebutuhan, di mana tegangan untuk panel surya sangat bervariatif ada yang sistem 12v, 24, 48, 94.

Selain tegangan yang bervariasi juga seorang mungkin ingin mengubah konfigurasi dari model MPPT nya, mau floating charging berapa cutt off pada tegangan berapa, tergantung karakteristik dari baterai. Fitur yang cukup banyak tersebut, membuat jumlah komponen yang ada pada sebuah MPPT jauh lebih banyak.

Sebenarnya kalau mau bikin yang sederhana sih gampang, hanya bermodalkan step down constan current 300W, dan dimmer. Dimmer kita pasang di bagian input buck converter berfungsi untuk mengurangi arus yang mengalir, hingga daya panel surya tetap tinggi.

Namun permasalahanya kia juga harus mengontrol daya beban yang di handle oleh stepdown, jangan sampai daya beban membuat tegangan output dimmer jadi memnurun. Itulah kenapa mppt di lengkapi dengan mekanisme dan algoritma sistem yang kompleks agar memaksimalkan kinerjanya.

Tagged : #PLTS #Panel Surya #Komunitas Panel Surya , pada Rabu, 09 Agustus 2023 09:47 WIB