Electronic Theses and Dissertation

Penelitian ini bertujuan merancang multilevel inverter 31 tingkat asimetris fasa tunggal untuk aplikasi sistem pembangkit listrik tenaga surya. Topologi yang diusulkan dikembangkan dari topologi referensi dengan pendekatan reduksi jumlah komponen semikonduktor agar mampu menghasilkan tegangan keluaran bertingkat yang mendekati bentuk sinusoidal dengan distorsi harmonisa yang rendah. Sistem ini diintegrasikan dengan sistem fotovoltaik melalui konverter boost DC-DC dan algoritma Maximum Power Point Tracking (MPPT) Perturb and Observe untuk memaksimalkan penyerapan daya dari sumber fotovoltaik. Metode penelitian meliputi perancangan topologi, penentuan rasio tegangan sumber DC, penyusunan tabel pensaklaran, dan simulasi menggunakan perangkat lunak Plecs. Evaluasi kinerja dilakukan berdasarkan parameter Total Harmonic Distortion (THD), tegangan keluaran, serta kesesuaian terhadap standar IEEE 519-2014. Hasil simulasi menunjukkan bahwa topologi yang dirancang mampu menghasilkan 31 tingkat tegangan keluaran dengan nilai THD tegangan sekitar 2,63–2,69, sehingga berada di bawah batas maksimum standar IEEE 519-2014. Pada sisi sistem fotovoltaik, konverter boost dan MPPT PO mampu menjaga tegangan keluaran pada beberapa skenario pengujian, seperti sekitar 24–25 V, 48–49 V, dan 235–240 V, serta mempertahankan titik operasi mendekati daya maksimum panel. Berdasarkan hasil tersebut, multilevel inverter 31 tingkat asimetris fasa tunggal yang dirancang dalam penelitian ini berpotensi digunakan sebagai alternatif inverter pada sistem fotovoltaik karena memiliki jumlah komponen yang tereduksi, kualitas tegangan keluaran yang baik, dan kemampuan integrasi yang efektif dengan sistem fotovoltaik.

This research aims to design a single-phase asymmetric 31-level multilevel inverter for photovoltaic power generation systems. The proposed topology is developed from a reference topology using a reduced semiconductor component approach in order to generate stepped output voltage that approaches a sinusoidal waveform with low harmonic distortion. The system is integrated with a solar panel through a DC-DC boost converter and a Perturb and Observe Maximum Power Point Tracking (MPPT) algorithm to maximize power extraction from the photovoltaic source. The research method includes topology design, DC source voltage ratio determination, switching table formulation, and simulation using Plecs software. System performance is evaluated based on Total Harmonic Distortion (THD), output voltage characteristics, and compliance with the IEEE 519-2014 standard. Simulation results show that the proposed topology is capable of producing 31 output voltage levels with a voltage THD value of approximately 2.63–2.69, which is below the maximum limit specified by IEEE 519-2014. On the photovoltaic side, the boost converter and PO MPPT were able to maintain the output voltage in several test scenarios, such as around 24–25 V, 48–49 V, and 235–240 V, while keeping the operating point close to the panel’s maximum power point. Based on these results, the designed single-phase asymmetric 31-level multilevel inverter has the potential to be applied as an inverter alternative in photovoltaic systems due to its reduced component count, good output voltage quality, and effective integration capability with solar panels.