Electronic Theses and Dissertation

Pengendalian tegangan pada bus DC memiliki peranan penting dalam menjamin keandalan sistem fotovoltaik yang terintegrasi dengan penyimpanan energi berbasis baterai. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji dan mengimplementasikan pengendali Proporsional-Integral (PI) pada konverter DC-DC dua arah, yang terdiri atas buck converter pada proses pengisian daya (charging) dan boost converter pada proses pengosongan daya (discharging) untuk sistem baterai 48V. Tegangan input dari PV sebesar 73,44V digunakan sebagai sumber utama, sedangkan tegangan beban dipertahankan pada level 70V agar sesuai dengan kebutuhan sistem.
Pemodelan sistem secara menyeluruh dilakukan menggunakan perangkat lunak MATLAB/Simulink, mencakup model panel surya (PV array), baterai, konverter buck-boost, serta blok pengendali PI. Proses tuning parameter PI dilakukan dengan metode trial-and-error, kemudian dianalisis terhadap berbagai skenario variasi intensitas iradian serta perubahan beban resistif antara 5 ohm hingga 30 ohm. Hasil simulasi menunjukkan bahwa nilai parameter PI terbaik untuk buck converter adalah Kp = 0.002 dan Ki = 4.474, yang mampu menghasilkan respon pengisian baterai yang cepat, stabil, dan tanpa overshoot signifikan. Sementara itu, untuk boost converter, kombinasi Kp = 0.03 dan Ki = 2 dinilai paling optimal dalam menjaga tegangan output pada 70V meskipun terjadi perubahan beban secara mendadak.
Simulasi yang dilakukan memperlihatkan bahwa sistem pengendali PI mampu menjaga kestabilan tegangan bus DC secara efektif, baik pada saat fluktuasi input dari PV maupun pada saat perubahan karakteristik beban. Penelitian ini menyimpulkan bahwa penerapan kontrol PI yang dituning secara tepat dan dimodelkan dalam lingkungan MATLAB/Simulink dapat meningkatkan performa konversi daya serta keandalan sistem penyimpanan energi berbasis PV. Rekomendasi untuk penelitian selanjutnya mencakup pengembangan metode tuning berbasis algoritma optimasi, penerapan kontrol adaptif, serta realisasi sistem dalam bentuk prototipe fisik untuk validasi eksperimental.

Voltage control on the DC bus plays an important role in ensuring the reliability of a photovoltaic system integrated with battery-based energy storage. This research aims to examine and implement a Proportional-Integral (PI) controller on a bidirectional DC-DC converter, which consists of a buck converter for the charging process and a boost converter for the discharging process for a 48V battery system. The input voltage from the PV, which is 73.44V, is used as the main source, while the load voltage is maintained at 70V to meet system requirements. Comprehensive system modeling was performed using MATLAB/Simulink software, including models for solar panels (PV array), batteries, buck-boost converters, and PI control blocks. The PI parameter tuning process was carried out using the trial-and-error method, and then analyzed against various scenarios of irradiance intensity variations and resistive load changes between 5 ohms and 30 ohms. The simulation results show that the best PI parameter values for the buck converter are Kp = 0.002 and Ki = 4.474, which are capable of producing a fast, stable battery charging response without significant overshoot. Meanwhile, for the boost converter, the combination of Kp = 0.03 and Ki = 2 is considered the most optimal for maintaining the output voltage at 70V despite sudden load changes. The simulations performed show that the PI control system is able to effectively maintain the stability of the DC bus voltage, both during input fluctuations from the PV and during changes in load characteristics. This research concludes that the application of a properly tuned PI controller modeled in the MATLAB/Simulink environment can improve power conversion performance and the reliability of PV-based energy storage systems. Recommendations for future research include developing tuning methods based on optimization algorithms, implementing adaptive control, and realizing the system in the form of a physical prototype for experimental validation.