1
Perancangan dan Implementasi Konverter DC-DC Sepic yang Terintegrasi dengan Konverter Boost untuk Sistem Photovoltaic Mohammad Sholehuddin Hambali, Dedet Candra Riawan, dan Feby Agung Pamuji. Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arif Rahman Hakim Surabaya 60111 E-mail:
[email protected] Abstrak— Konverter boost digunakan di banyak aplikasi salah satunya aplikasi sistem photovoltaic. Sistem photovoltaic membutuhkan konverter yang memiliki rasio konversi tinggi dan efisiensi yang baik. Namun, konverter boost memiliki kekurangan yakni rasio tegangan yang rendah. Selain itu, konverter boost juga memiliki efisiensi daya yang rendah. Oleh karena itu, topologi konverter boost telah banyak dikembangkan agar dapat diperoleh konverter dengan performa yang lebih daripada konverter boost. Salah satu hasil pengembangan topologi konverter boost adalah dc-dc sepic yang terintegrasi dengan boost converter. Konverter ini merupakan konverter boost yang terintegrasi dengan konverter sepic dengan menggunakan series output module dan saklar tunggal. Tugas akhir ini bertujuan untuk merancang dan mengimplementasikan dc-dc sepic yang terintegrasi dengan boost converter atau sepic-integrated boost (SIB) converter untuk sistem photovoltaic. Simulasi dengan perangkat lunak terprogram dan eksperimen terhadap konverter telah dilakukan. Hasil eksperimen menunjukkan bentuk gelombang yang hampir sama dengan hasil simulasi dari perangkat lunak terprogram. Konverter hasil implementasi mampu mengkonversi tegangan masukan 24 VDC menjadi 163 VDC pada duty cycle 60%. Konverter hasil implemntasi juga memiliki efisiensi maksimal sebesar 87.6% pada beban 25.4 W atau 71.8% dari total beban. Kata Kunci— Sepic-Integrated Boost (SIB) converter, Rasio konversi tinggi, Efisiensi tinggi, Photovoltaic.
K
I. PENDAHULUAN
onverter DC ke DC atau juga dikenal dengan DC chopper adalah alat yang digunakan untuk mengubah level tegangan DC berdasarkan perubahan nilai duty cycle. Salah satu jenis konverter DC ke DC yang banyak digunakan adalah konverter boost. Salah satu aplikasi konverter boost adalah digunakan pada sistem photovoltaic. Sistem photovoltaic membutuhkan konverter dengan rasio yang tinggi dan efisiensi yang baik. Namun, konverter boost memiliki beberapa kekurangan. Salah satu kekurangan konverter boost adalah rasio konversi yang rendah. Selain itu, konverter boost juga memiliki efisiensi yang rendah [1]. Topologi konverter boost telah banyak dikembangkan oleh pakar bidang elektronika daya. Hal ini dilakukan untuk memperoleh konverter dengan unjuk kerja yang lebih baik daripada konverter boost. Adapun pengembangan yang telah dilakukan diantaranya adalah memanfaatkan konversi tegangan pada transformator frekuensi tinggi, coupled inductor, dan multiplier cell. Konverter tipe current fed adalah hasil pengembangan konverter boost yang menggunakan transformator frekuensi tinggi. Konverter ini cocok digunakan pada aplikasi daya tinggi dengan multi saklar [2]. Namun, konverter ini membutuhkan rangkaian
snubber untuk mengurangi lonjakan tegangan pada saklar akibat adanya induktansi bocor pada transformator. Sementara itu, konverter boost dengan menggunakan coupled inductor cocok digunakan untuk aplikasi daya kecil dan daya menengah karena struktur rangkaiannya yang sederhana. Namun, rangkaian ini beroperasi dengan arus masukan yang tidak kontinyu atau Discontinue Current Mode (DCM) [3]. Selain itu, konverter ini juga memiliki riak arus yang lebih besar dibandingkan konverter boost konvensional. Voltage multiplier cell atau rangkaian saklar kapasitor sangat berguna untuk menaikkan rasio tegangan. Dengan penaikan tegangan keluaran, rangkaian ini juga membutuhkan jumlah kapasitor dan dioda yang banyak [4]. DC-DC sepic yang terintegrasi dengan boost converter atau sepic-integrated boost (SIB) converter adalah hasil kombinasi antara konverter boost dengan konverter sepic yang menggunakan transformator frekuensi tinggi. Konverter ini memadukan kemampuan konversi tegangan pada transformator frekuensi tinggi dengan konverter boost. Konverter ini dapat menghasilkan konversi tegangan yang lebih besar daripada jenis konverter yang telah dijelaskan sebelumnya. Dengan adanya induktasni bocor, topologi dari konverter ini tidak membutuhkan rangkaian snubber [1]. Penggunaan saklar tunggal pada operasi SIB converter menyebabkan operasi kerjanya lebih mudah dipahami. Pada operasinya, kemampuan konversi tegangan konverter ini tidak hanya dipengaruhi oleh nilai duty cyle tetapi juga dipengaruhi oleh banyaknya belitan di sisi sekunder transformator. Secara keseluruhan, SIB converter ini memiliki unjuk kerja yang lebih baik dibandingkan konverter lainnya. II. KONVERTER DC-DC SEPIC YANG TERINTEGRASI DENGAN KONVERTER BOOST A. DC-DC Sepic yang Terintegrasi dengan Boost Converter DC-DC sepic yang terintegrasi dengan boost converter atau sepic-integrated boost (SIB) converter merupakan hasil pengembangan topologi konverter boost yang dikombinasikan dengan konverter sepic. SIB converter terdiri dari beberapa komponen yaitu transformator T dengan induktansi magnetik Lm, induktansi bocor Llkg, dan rasio belitan 1 : n. Selain transformtor T, SIB converter juga terdiri dari induktor boost Lb, kapasitor (Cb, Co1, dan Co2), dioda, dan saklar S. Gambar 1 menunjukkan topologi SIB converter secara keseluruhan.
2 Sedangkan saat saklar S non konduksi yaitu saat induktor Lb discharging selama interval t2 – t3 dan interval t3 – t4. Saat kondisi ini, maka diperoleh persamaan (4) dan (5). Sementara itu, persamaan V01, V02, dan VCb masing-masing ditunjukkan oleh (6), (7), dan (8).
𝑉𝐿𝑏 𝑡2−𝑡3 = (𝑉𝑖𝑛 − 𝑉01 )(𝐷1 𝑇) 𝑉𝐿𝑏 𝑡3−𝑡4 = (𝑉𝑖𝑛 − 𝑉𝐶𝑏 − Prinsip kerja dari SIB converter merupakan kombinasi dari prinsip kerja konverter boost konvensional dan konverter sepic. SIB converter dapat beroperasi pada mode Continous Current Mode (CCM) dan mode Discontinous Current Mode (DCM). SIB converter beroperasi pada mode CCM jika n > 1 dan akan beroperasi pada mode DCM jika n < 1 [1]. Berdasarkan gelombang pada gambar 2, kondisi kerja SIB converter terbagi menjadi 4 interval maktu. Interval t0 – t1 dan t1 –t2 merupakan interval waktu saat kondisi induktor charging. Sedangkan interval t2 – t3 dan t3 – t4 merupakan interval waktu saat kondisi induktor discharging. Interval t0 – t2 direpresentasikan oleh DT, sedangkan interval t2 – t3 dan interval t3 – t4 masing-masing direpresentasikan oleh D1T dan D2T. Persamaan D1T dan D2T ditunjukkan pada (1) dan (2). 2(1−𝐷)
𝐷2 𝑇 =
(1−𝐷)(𝑛−1)
1+𝑛
𝑇
1+𝑛
𝑛
)(𝐷2 𝑇)
𝑉
Gambar.1. SIB converter
𝐷1 𝑇 =
𝑉02
(1)
𝑇
(2)
𝑖𝑛 𝑉01 = 1−𝐷
𝑉02 =
(4) (5) (6)
𝑛𝐷𝑉𝑖𝑛
(7)
1−𝐷
𝑉𝐶𝑏 = 𝑉𝑖𝑛
(8)
Berdasarkan persamaan (3), (4), dan (5) dengan menggunakan persamaan (6), (7), dan (8), maka persamaan tegangan masukan keluaran diperoleh pada persamaan (9). 𝑉𝑜𝑢𝑡 𝑉𝑖𝑛
=
1+𝑛𝐷
(9)
1−𝐷
B. Transformator Frekuensi Tinggi Transformator frekuensi tinggi memiliki dimensi yang lebih kecil dan lebih ringan. Selain itu transformator ini juga memiliki frekuensi kerja yang tinggi, pada umumnya berkisar ribuan Hz. Transformator frekuensi tinggi biasanya digunakan pada Switched Mode Power Supply (SMPS) atau sumber yang menggunakan system pensaklaran seperti konverter boost dan sejenisnya. Dalam merancang trasformator frekuensi tinggi, ada beberapa hal yang harus dilakukan agar dapat memperoleh spesifikasi transformator yang sesuai dengan kebutuhan diantaranya yakni [5] : 1. 2. 3. 4.
Memilih inti ferrite Menghitung nilai induktansi transformator Menghitung jumlah belitan Menentukan diameter kawat belitan
III. PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI KONVERTER DC-DC SEPIC YANG TERINTEGRASI DENGAN KONVERTER BOOST A. Diagram Blok Sistem Gambar 3 menunjukkan blok sistem konverter secara keseluruhan. Sumber mesuplai daya menuju konverter. Konverter bekerja dengan kendali PWM melalui driver. Daya keluaran konverter disalurkan menuju beban dengan nilai tegangan output tertentu sesuai dengan duty cycle yang diberikan.
Gambar.2. Gelombang SIB converter
Saat saklar S konduksi, yaitu saat induktor Lb charging selama interval t0 – t2,maka diperoleh persaamaan (3).
Keterangan :
𝑉𝐿𝑏 𝑡0−𝑡2 = 𝑉𝑖𝑛 (𝐷𝑇)
Gambar 3. Diagram blok sistem secara keseluruhan
(3)
Aliran daya Sinyal kontrol
3 B. Perancangan SIB Converter Perancangan SIB converter membutuhkan perhitungan nilai komponen yang digunakan agar dapat sesuai dengan rancangan yang diinginkan. Oleh karena itu, ada bebrapa parameter yang harus ditentukan terlebih dahulu. Tabel 1 menunjukkan parameter yang telah ditentukan. Tabel 1. Parameter perancangan SIB converter Parameter
Nilai
Tegangan masukan (Vin) Duty cycle (D) Frekuensi pensaklaran (fS) Daya masukan (Pin) Perbandingan Belitan Np : Ns = 1:n Riak tegangan keluaran (∆Vo) Riak arus induktor (∆i) Tegangan masukan (Vin)
24 Volt 60 % 62.5 kHz 36 watt 1:3 1% 20 % 24 Volt
𝑉 𝐷
𝑉𝑖𝑛
(17)
𝑑𝐼 𝑛(1−𝐷) 𝐷𝑖𝑜𝑑𝑒 𝑑𝑡
Tabel 2 Parameter komponen hasil perhitungan Parameter Induktor Lb Kapasitor Cb Kapasitor keluaran Co1 Kapasitor keluaran Co2 Induktor magnetic Lm Induktor bocor Llkg Hambatan keluaran Rout
Dengan mengetahui tegangan masukan dan daya masukan maka dapat diperoleh nilai arus masukan Iin = 1.5 A. Nilai induktor Lb dapat diperoleh dengan memasukkan nilai arus masukan pada persamaan (10).
𝐿𝑏 = ∆𝐼𝑖𝑛𝑓
𝐿𝑙𝑘𝑔 =
Nilai 768 µH 12.8 µF 3.6 µF 2 µF 460.8 µH 1 µH 784 ohm
C. Perancangan Simulasi SIB Converter Gambar 4 menunjukkan gelombang hasil simulasi. Gambar 5 menunjukkan tegangan keluarandan arus keluaran dari hasil simulasi.
(10)
𝐿 𝑠
Kemudian untuk memperoleh nilai kapasitor Cb maka dihitung terlebih dahulu nilai arus ILm melalui (11) dan selanjutnya nilai kapasitor Cb dapat dihitung melalui (12).
𝐼𝐿𝑚 = 𝐶𝑏 =
𝑛(1−𝐷)𝐼𝑖𝑛 1+𝑛𝐷
𝐼𝐿𝑚 𝐷
(11) (12)
∆𝑉𝑓𝑠
Selanjutnya untuk menghitung kapasior keluaran maka terlebih dhulu harus menghitung kapasitor seri Cseri dari kedua kapsitor keluaran melalui (13). Dengan menggunakan perbandingan tegangan pada Vo1 dan Vo2, maka nilai kapasitor keluaran Co1 dan Co2 dapat diperoleh melalaui (14) dan (15).
𝐶𝑠𝑒𝑟𝑖 =
𝐷 ∆𝑉 )𝑥𝑓𝑠 𝑉𝑜𝑢𝑡
𝑅𝑜𝑢𝑡 𝑥(
𝐶𝑜1 = 1.8𝐶𝑜2
(13)
Gambar 4. Gelombang hasil simulasi
(14)
𝐶02 = 1.6𝐶𝑠𝑒𝑟𝑖 (15) Sementara itu untuk parameter dari transformator frekuensi tinggi yang meliputi Lm dan Llkg dapat diperoleh melalui (16) dan (17). (𝑉𝑖𝑛 𝐷)2
𝐿𝑚 = 2𝑃 Lm Vin D Pin fS KRF
𝑖𝑛 𝑓𝑠 𝐾𝑅𝐹
(16)
: induktansi magnetik (uH) : tegangan masukan (V) : duty cycle : Daya masukan (Watt) : frekuensi pensaklaran (Hz) : konstanta ripple factor Gambar 5. Tegangan keluaran dan arus keluaran simulasi
4 Dari hasil simulasi, diperoleh bahwa bentuk gelombang hasil simulasi menyerupai bentuk gelombang secara teori yang ditunjukkan pada gambar 2. Sementara itu, tabel 3 menunjukkan hasil perbandingan antara tegangan keluaran dan arus keluaran perhitungan dengan simulasi. Dari hasil perbandingan tersebut diketahui bahwa hasil parameter simulasi telah menyerupai dengan parameter hasil perancangan yang diinginkan.
𝑁𝑝 =
𝑉𝑖𝑛 𝑥 𝑡𝑜𝑛 𝑥 104
(20)
𝐴𝑒 𝑥 ∆𝐵
Tabel 3 Perbandingan nilai parameter perhitungan dan simulasi Error Parameter Perhitungan Simulasi (%) Tegangan keluaran 168 V 167.5 V 0.29 Arus keluaran 0.214 A 0.2136 A 0.19
D. Implementasi SIB Converter Pengimplementasian ini diawali dengan membuat induktor Lb. Inti induktor menggunakan ferrite tipe ETD44 dari TDK Corporation. Langkah pertama yang dilakukan yaitu menghitung nilai Q melalui (18).
𝑄 = 𝐿𝐼𝐿𝑏 2 Q L ILb
(18)
: Energi (milijoule) : induktansi induktor (mH) : arus melewati induktor (A)
Gambar 6. SIB converter hasil implementasi.
Kemudian nilai Q yang diperoleh diplot pada kurva AL – LI2 pada gambar 4 sehingga diperoleh AL =1200 mH/belit. Kemudian melalui (19) diperoleh belitan yang dibutuhkan sebanyak 25 belit. 𝐿 𝐴𝐿
𝑁 = 103 √ N
(19)
: banyak belitan
Pada rangkain SIB converter terdapat tiga buah kapasitor yaitu kapasitor Cb, Co1, dan Co2. Pada implementasi SIB converter ini, kapasitor Cb menggunakan kapasitor multilayer atau kapasitor keramik. Sementara itu, kapasitor Co1 dan Co2 menggunakan kapasitor jenis bipolar yaitu kapasitor elektrolit atau kapasitor elco. Tahap selanjutnya adalah pembuatan transformator frekuensi tinggi. Ada 2 tahap dalam pembuatan tarnsformator ini yaitu penentuan inti dan perhitungan jumlah belitan. Dalam penentuan inti, maka hal yang harus diperhatikan adalah frekuensi kerja transformator. Transformator bekerja pada frekuensi (lebih besar dari 10 kHz), maka inti yang digunakan adalah inti ferrite MnZn. Ferrite dengan material MnZn ini juga memiliki resistivitas yang tinggi sehingga menyebabkan rugi arus eddy kecil dan dapat diabaikan . Tipe inti ferrite yang dipilih adalah PC44 produksi dari TDK Corporation. Sementara itu, untuk ukuran inti yang dipilih adalah PQ32/30 karena ukuran tersebut dapat menangani daya konverter yaitu sebesar 36 watt. Dalam perancangan ini, rasio belitan transformator yang dibuat adalah Np : Ns = 1 : 3. Jumlah belitan primer (Np) dapat dihitung melalui (20) dengan menggunakan nilai ton = 9.6 µs, Ae = 161 mm2 , ∆B = 0.3 Tesla, dan Vin = 24 volt sehingga didapatkan Np sebanyak 4.8 ≈ 5 lilit. Sementara itu, belitan sekunder Ns dapat diperoleh dengan menggunakan perbandingan belitan transformator N sebesar 1 : 3 sehingga diperoleh Ns sebanyak 15 lilit.
Selanjutnya yaitu pemilihan saklar. Saklar yang digunakan dalam implementasi ini merupakan jenis MOSFET IRFP460. Sementara itu, untuk dioda yang digunakan merupakan jenis hyperfast power diode tipe BYC10-600. Untuk sistem kontrol yang digunakan adalah PWM dengan menggunakan IC mikrokontroler. Mikrokontroler yang digunakan adalah ATmega 16A. Kemudian, driver untuk saklar mengguanakn IC photocoupler jenis TLP250. Setelah semua tahap implementasi selesai, maka diperoleh nilai parameter seluruh komponen seperti yang ditunjukkan pad tabel 4. Tabel 3.
Parameter komponen hasil implementasi Komponen Induktor Lb
Nilai
Unit
810 µH
1
(Inti ferrite : PC44PQ32/30 ) 525.756 µH 1.5 µH 12 µF
1
12 @ 1µF
Kapasitor Co1
4.7 µF / 160 V
1
Kapasitor Co2
2.2 µF / 450 V
1
MOSFET IRP460
20 A / 500 V
1
Dioda BYC10-600
10 A / 600 V / 19ns
5
ATmega 16A
62.5 kHz
1
TLP250
1 MHz (max) / 35 V
1
Trafo Frekuensi Tinggi Induktor magnetik Lm Induktor bocor LLkg Kapasitor Cb
5 IV. PENGUJIAN DAN ANALISIS DATA KONVERTER A. Pengujian Sinyal PWM Pengujian ini dilakukan dengan mengambil data duty cycle dari keluaran sinyal PWM dengan frekuensi 62.5 kHz. Kemudian, data tersebut dibandingkan dengan data duty cycle yang dimasukkan melaui tombol duty cycle. Dari pengujian diperoleh bahwa nilai keluaran dari sinyal PWM sudah sesuai dan benar dengan nilai error tidak lebih dari 2%. Adapun frekuensi sinyal keluaran PWM yang diperoleh sebesar 62.48 kHz dan sudah mendekati dengan frekuensi yang dinginkan. B. Pengujian Sinyal Driver Setelah pengujian sinyal PWM selesai, maka selanjutnya yaitu pengujian sinyal keluran dari driver MOSFET. Hal ini dilakukan untuk memastikan sinyal masukan yang menuju gerbang gate MOSFET sudah benar agar pensaklaran dapat dipastikan baik dan benar. Pengujian ini dilakukan dengan memberikan tegangan referensi driver Vref = 18 V. Gambar 7 menunjukkan hasil pengujian.
(a) PWM (b)
ILb
(c)
ILm
(d)
ILkg
(e)
Is
(f)
Vs
PWM
driver
VDS
Gambar 7. Gelombang sinyal PWM, driver, dan VDS MOSFET
Dari hasil pengujian yang dilakukan diperoleh bahwa sinyal driver sudah sesuai dengan yang diinginkan. Kemudian, juga dilakukan pengujian terhadap sinyal tegangan MOSFET. Dari hasil pengujian tersebut, dieroleh bahwa ketiga sinyal yaitu sinyal PWM, sinyal driver, dan sinyal tegangan MOSFET, sudah menunjukkan kesesuaian. C. Pengujian Bentuk Gelombang SIB Converter Pada tahap ini dilakukan pengujian bentuk gelombang komponen dari implementasi SIB converter. Hal ini dilakukan untuk mengetahui apakah implemnetasi SIB converter sudah bekerja sesuai dengan simulasi. Gambar 8 menunjukkan gelombang komponen dari implementasi SIB converter. Kemudian bentuk gelombang dari implementasi dibandingan dengan bentuk gelombang pada gambar 2. Dari hasil perbandingan tersebut dapat diketahui bahwa setiap bentuk gelombang komponen implementasi sudah menyerupai dengan bentuk gelombang hasil simulasi. Dengan demikian, implementasi SIB converter sudah bekerja sesuai dengan yang diharapkan. Pada bagian gelombang tegangan saklar terlihat bahwa terjadi lonjakan tegangan. Namun, lonjakan tegangan yang terjadi masih diberada pada kemampuan dari saklar yang digunakan.
Gambar 8. Bentuk gelombang SIB converter implementasi. (a) Sinyal PWM (S). (b) Arus induktor boost (ILb). (c) Arus induktor magnetik (ILm). (d) Arus induktor bocor (ILlkg). (e) Arus saklar (IS). (f) Tegangan saklar (VS)
D. Pengujian Tegangan Keluaran SIB Converter Pengujian tegangan keluaran dilakukan untuk memperoleh data perubahan nilai tegangan keluaran terhadap perubahan duty cycle yang diberikan. Namun, pengujian ini dillakukan pada tegangan masukan yang tetap Vin = 24 V. Secara prinsip kerja, SIB converter hanya dapat bekerja pada duty cycle diatas 50% (D>50). Grafik pada gambar 9 menunjukkan hasil pengujian SIB converter. Garis berwarna merah menunjukkan nilai perhitungan yang diperoleh. Sementara itu, garis biru menunjukkan pengujian dari simulasi menggunakan perangkat lunak terprogram. Garis berwarna hijau menunjukkan pengujian implementasi. Pengujian ini dilakuakan pada duty cycle 50% sampai 70%. Dari grafik pada gambar 9 diketahui bahwa saat duty cycle dari 50% sampai 60% tegangan keluaran perhitungan dengan tegangan keluaran simulasi hasilnya mendekati. Namun, saat duty cycle 60% sampai 70% tegangan keluaran perhitungan dengan tegangan keluaran simulasi menunjukkan hasil yang sedikit berbeda. Sementara itu, dari grafik tersebut juga diketahui bahwa pada duty cycle 50% sampai 60% nilai tegangan keluaran implementasi sedikit berbeda dengan nilai tegangan perhitungan. Namun, pada duty cycle 60% samapi 70%, diperoleh selisih antara hasil perhitungan dengan implementasi yang semakin besar. Selisih ini disebabkan oleh adanya tegangan aktif dioda yang menyebabkan drop atau penurunan tegangan keluaran pada implementasi. Selain itu, penurunan tegangan ini juga terjadi akibat stress dan rugi-rugi konduksi.
6 300
Vout (V)
250
V. KESIMPULAN Perhitungan Simulasi Implementasi
200
150
100 50
52
54
56
58 60 62 64 Duty cycle (%)
66
68
70
Gambar 9. Grafik tegangan keluaran perhitungan, tegangan keluaran simulasi, dan tegangan keluaran implementasi
E. Pengujian Efisiensi SIB Converter Pengujian efisiensi dilakukan untuk mengetahui unjuk kerja SIB converter dengan memperhatikan efisiensi yang dihasilkan. Pengujian ini dilakukan dengan menjaga nilai tegangan masukan dan tegangan keluaran tetap (Vin = 24 V dan Vout = 163). Namun, pada praktisnya, tegangan keluaran berubah seiring dengan perubahan beban, sehingga untuk menjaga agar tegangan keluaran konstan maka dilakukan perubahan terhadap nilai duty cycle. Sementara itu, nilai beban diubah-ubah dengan cara mengubah besarnya nilai hambatan pada resistor variabel. Grafik pada gambar 10 menunjukkan efisisiensi dari pengujian SIB converter terhadap perubahan beban atau daya keluaran. Nilai efisiensi yang diperoleh menunjukkan nilai yang fluktuatif dimana nilai tersebut masih berkisar pada 70% sampai 80%. Dari data yang diperoleh diketahui bahwa nilai efisiensi terendah yaitu 74.7% diperoleh saat Pout = 13.9 W atau sekitar 39.3% dari beban. Sementara itu, efisiensi tertinggi yaitu 87.6% pada saat Pout = 25.4 W atau pada 71.8% total beban yang diberikan saat pengujian. Namun, saat beban puncak Pout = 35.4 W efisiensi turun sekitar 2.6% menjadi 85%. Dari grafik pada gambar 10 dapat diketahui bahwa efisiensi mengalami fluktuatif terhadap perubahan Pout. Namun, secara garis besar efisiensi naik dengan semakin besarnya Pout terkecuali saat Pout sekitar 29 W. Pada saat Pout = 29.5 W, efisiensi mengalami penurunan hingga mencapai total daya.
Efisiensi (%)
100 90 80 70 60 50 10
15
20
25
Pout (W)
30
35
Gambar 10. Grafik efisiensi – daya keluaran dari SIB converter
40
A. Kesimpulan Berdasarkan hasil pengujian dan analisis yang telah dilakukan diperoleh kesimpulan bahwa pengujian simulasi tegangan keluaran SIB converter sudah mendekati dengan nilai tegangan keluaran secara perhitungan. Tegangan keluaran perhitungan sebesar 248 V sedangkan tegangan keluaran implementasi sebesar 230 V pada duty cycle 70%. Sementara itu, selisih antara tegangan keluaran perhitungan dengan tegangan keluaran implementasi terjadi karena drop tegangan dioda dan rugi-rugi konduksi. Dari hasil pengujian efisiensi implementasi SIB converter diperoleh data bahwa SIB converte hasil implementasi memiliki nilai efisiensi maksimum sebesar 87.6% pada beban 25.4 W. Secara garis besar efisiensi konverter naik dengan seiring naiknya total beban yang diberikan. B. Saran SIB converter dapat dioperasikan pada sistem yang membutuhkan rasio konversi yang tinggi dan efisiensi yang baik. Namun, konverter ini masih membutuhkan penelitian lebih lanjut mengenai operasi kerja SIB converter dengan duty cycle di bawah 50%. Hal ini disebabkan karena pada penelitian ini pengujiannya masih terbatas pada duty cycle diatas 50%. Selainitu, pembuatan transformator frekuensi tinggi sangat penting untuk diperhatikan dalam implementasi SIB converter. DAFTAR PUSTAKA [1] Park B.M., Moon W.G., and Youn J.M. “Nonisolated High Step-up Boost Converter Integrated With Sepic Converter”. IEEE Transactions On Power Electronics, Vol. 25, no. 9, September 2010 [2] R. Redl and N. O. Sokal, “Push-pull current-fed multiple-output DC/DC power converter with only one inductor and with 0 to 100% switch duty ratio,” in Proc. IEEE PESC, 1980, pp. 341–345. [3] D. A. Grant, Y. Darroman, and J. Suter, “Synthesis of tapped-inductor switched-mode converters,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 22, no. 5,pp. 1964–1969, Sep. 2007. [4] M. Prudente, L. L. Pfitscher, G. Emmendoerfer, E. F. Romaneli, and R. Gules, “Voltage multiplier cells applied to non-isolated DC-DC converters,”IEEE Trans. Power Electron., vol. 23, no. 2, pp. 871–887, Mar. 2008. [5] Fairchild Semiconductor. AN-4140 Transformator Design Consideration for Offline Flyback Converters Using Fairchild Power Switch (FPSTM)
