Solar Pumping MPPT 10A (MPPT untuk pompa air tenaga surya)

       MPPT merupakan komponen vital untuk Sistem Tenaga Surya. Baik itu untuk solar charger, solar pumping, ataupun inverter on grid. Tegangan dari Solar panel cenderung lebih tinggi atau lebih rendah dari system atau perencanaan system elektrikal. Untuk itu perlu komponen untuk menaikkan atau menurunkan tegangan system DC. Untuk itu dibuatlah MPPT ( Maksimum Power Point Tracker).
       Kali ini saya akan membuat MPPT untuk Solar Pumping System (Pompa Air Tenaga Surya). Tegangan yang ingin dikonversi yaitu dari 78VDC ke 68VDC-10A. Angka itu diperoleh dari tegangan Solar Modul 250WP dirangkai seri 3. Vmp pada radiasi 100w/m square. Jika tegangan dari solar panel langsung di connect ke Inverter, maka mosfet inverter akan panas, karena gulungan trafo terlalu sedikit. Untuk itu perlu diturunkan ke tegangan yang tepat oleh MPPT atau DC/DC Converter.
Topology yang dipakai yaitu Syncronous Buck. Schemanya ada dibawah ini :

Saya menggunakan Atmega 328P sebagai PWM generator, coding memakai Arduino Uno. Frekuensi PWM 31Khz. IC Driver mosfet memakai IR2110. Topologi diatas memakai Mosfet ST45N60. Jika Capacitor output terlalu besar maka mosfet akan menjadi panas. Untuk itu perhitungan capacitor/Elco terutama pada outputnya harus pas. Untuk membalik/ Invert PWM dipakai Transistor 2N3904. Sedangkan Power Suply External memakai SMPS 12V 3A.
Tampak Isometrinya ada dibawah ini :

Jika Anda tertarik Silahkan email ke bambangnur23@gmail.com. Atau SMS ke 08984885683.
Harga MPPT diatas sekitar 370rb di Tokopedia.

Perhitungan trafo untuk Inverter sinus ( transformer for Pure Sine Wave Inverter)

        Hari minggu tanggal 29/07/2018, saya melakukan pengetesan inverter Sine wave rakitan sendiri (DIY), yang menggunakan driver EG8010. Transformer yang digunakan adalah type Toroidal. Tegangan primary 0-15-30-45V -10A, secondary 0-220V -2A. System yang ditest adalah system 48V dan 60V dengan load/ beban ringan. Pada saat Inverter standby, jika gulungan terlalu pendek maka mosfet akan cepat panas/ bahkan sangat panas, tetapi outputnya bisa cukup tinggi.

        Dengan Lilitan primer 10A tegangan 30V, dengan sekunder 220V, battery system 48V, dengan tegangan terukur 50V dengan avometer. Dari percobaan yang ini, tegangan outputnya 238V atau sekitar 240V pada kondisi battery 50V, atau tegangan percell battery sekitar 12,5V. Setelah saya coba, mosfet sekitar 2 Menit menjadi sangat panas. Kipas tidak berfungsi dan sensor panas tidak mampu membaca suhu mosfet. Karena letak NTC terlalu jauh dari mosfet. Saran dari teman saya menaikkan tegagan primari ke 45V. Alasan dari panasnya mosfet karena gulungan trafo terlalu pendek/sedikit. Setelah saya coba di 45V, mosfet menjadi tidak terlalu panas, akan tetapi outputnya hanya sekitar 170V, karena lilitan terlalu panjang/banyak.

        Selanjutnya pengetesan dilanjutkan dengan system battery 60V, dengan menambah 1 lagi battery. Tegangan terukur dengan avometer sekitar 62V. Gulungan trafo tetap di 45V primari. Hasil outputnya kali ini sekitar 212V. Atau hampir mendekati 220V. Kami mencoba dengan load motor pompa air sebentar. Tegangan menjadi drop sekitar 195Volt. Itu karena gulungan terlalu banyak, Berarti berdasarkan praktek diatas untuk system 60V tegangan ideal primari trafo sekitar 40V.
Setelah saya tambahkan EMI filter, arus yang ke inverter 0,9 Ampere (sekitar 50Watt), kondisi tanpa beban. Sedangkan Tanpa EMI filter arus dari battery ke inverter sekitar 0.2 Ampere (sekitar 12Watt).

    Rumus menentukan tegangan trafo berdasarkan praktek diatas khusus untuk Inverter Sine wave low frquency adalah sebagai berikut :
1. Parameter saat battery low system 12V = 11V.
Voltase primari trafo = 0.66 x 11;  = 7,26V.
2. Parameter saat battery full/High system 12V = 13,35V.
Voltase primari trafo = 0.66 x 13,35;  = 8,81V.
Jadi bisa diambil angka tengahnya yaitu :
(VPlow + VPHigh)/2. ; = (7,26+8,81)/2 = 8,03Volt; untuk system 12V.
    Untuk system 24,36,48,60,72 84 dan 96VDC, tinggal mengalikan kelipatannya.

Berikut Listnya berdasarkan praktek dengan metode menggunakan konstanta nilai tegangan tengah :
1. System 12 V primari = 0 & 8V, secondary 0 - 110 - 220V.
2. System 24 V primari = 0 & 16V, secondary 0 - 110 - 220V.
3. System 36 V primari = 0 & 24V, secondary 0 - 110 - 220V.
4. System 48 V primari = 0 & 32V, secondary 0 - 110 - 220V.
5. System 60 V primari = 0 & 40V, secondary 0 - 110 - 220V
6. System 72 V primari = 0 & 48V, secondary 0 - 110 - 220V.
7. System 84 V primari = 0 & 56V, secondary 0 - 110 - 220V
8. System 96 V primari = 0 & 64V, secondary 0 - 110 - 220V.

   Perhitungan diatas untuk topology full bridge low frequency transformer sesuai dengan datasheet dari driver EG8010 inverter.
Untuk ampere primari mengikuti daya yang ada dengan efisiensi maksimum 95%.
Schematic Inverter yang 450VA ada dibawah ini :

Untuk Tampak Isometrinya ada dibawah ini :

Jika anda berminat bisa email ke bambangnur23@gmail.com atau SMS ke 08984885683.
Harga sekitar 460rb di tokopedia (tanpa trafo).

Mosfet Reverse Polarity Protection

Reverse polarity protection atau perlindungan terhadap terbaliknya dari pemasangan kabel (biasanya positif dan negatif) terdapat pada banyak device. Salah satunya fitur ini terdapat di solar charger system PLTS/ Solar Home system off grid. Proteksi dilakukan dengan menambahkan dioda atau mosfet disalah satu kutubnya. Perlindungan bisa dipasang disisi positf, negatif ataupun keduanya. Namun yang lazim hanya dipasang pada positif atau negatif saja.
Yang paling efisien yaitu memasang mosfet N chanel pada sisi negatifnya. Mosfet dipilih dengan Rds on/resistansi terendah sesuai dengan tegangan kerjanya. Dibanding dengan metode yang misalnya dengan dioda, metode ini memiliki effisiensi energy yang lebih baik dan panas yang ditimbulkan juga lebih rendah. Cara lain yaitu dengan memasang P mosfet disisi positifnya. Namun efisiensi sedikit lebih rendah dibanding dengan menggunakan N mosfet.
Saya gunakan proteksi ini untuk perlindungan inverter dari kesalahan pemasangan input dari solar panel untuk System Solar Pumping Hibrid. Berkut adalah schematicnya.

Sesuai Schematic diatas proteksi ada disisi negatif. Bila terbalik maka tidak ada arus yang mengalir ke mosfet karena gate N mosfet akan mengaktifkan mosfet apabila diberi tegangan positif. Bila gate mosfet diberi negatif maka mosfet akan mati atau tidak aktif. resistor dipilih sesuai dengan prinsip pembagi tegangan atau voltage devider. Rangkaian diatas mampu sampai tegangan 65-160VDC. dimana tegangan gate mosfet sesuai simulasi berkisar antara 7-17volt. Maka mosfet akan aman. Gate mosfet rata2 bekerja antara 5-20Volt. Untuk menghindari tegangan input awal/kejut dengan tegangan tinggi ditambahkan dioda zener 15Volt. Jadi tegangan gate terhadap ground/negatif diclamp maksimal di 15volt agar tidak merusak mosfet. Rangkaian diatas menggunakan 4 mosfet IRFP460, yaitu mosfet dengan rating 15Ampere 600volt, Jadi total bisa diaplikasikan mampu menghandel 60Ampere. Jika berminat bisa menghubungi bambangnur23@gmail.com. atau 08984885683 melalui SMS saja. Harga per set dengan 4 Mosfet sekitar 200ribu rupiah.

Low voltage disconnect Arduino Programable 10V-80VDC

Kali ini saya akan posting salah satu project yang pernah saya buat yaitu low voltage disconnect yang bisa diprogram di tegangan tertentu. Sedangkan spesifikasi range atau rentang tegangan yang bisa di set yaitu antara 10VDC sampai 80VDC. Hal tersebut sesuai dengan spesifikasi dari buck converter yang saya gunakan yaitu XL7015. Rentang tersebut berarti mencakup banyak system tegangan battery. Yaitu diantaranya battery 12v,24v,36v,48v dan 60V system. Tegangan battery system 60v angka tertingginya yaitu saat per modul single battery mencapai 15Volt. Atau 15x5volt = 75volt. Sedangkan rentang terendah yaitu tegangan battery low system 12V yaitu mengikuti jenis battery/typenya. Untuk lead Acid biasanya 10,5Volt sampai 11,2Volt, tergantung dari rekomendasi pembuat battery.
Langsung saja schematicnya sebagai barikut :

Sedangkan Layoutnya PCB sebagai berikut :

Tampak isometrinya sebagai Berikut :

Kegunaan dari rangkaian diatas adalah untuk proteksi battery dari penggunaan yang berlebihan atau over discharge. Saat tegangan referensi tercapai maka mikrokontroller akan mentriger relay. Relay yang saya gunakan 15Ampere. Salah satu yang memesan alat ini digunakan untuk mengatur koneksi PLN dengan Inverter Hibridnya PLTS. Cara kerjanya sebagai berikut. Saat Tegangan referensi tercapai, dalam hal ini 48Volt maka relay akan on, sedangkan dengan tegangan dibawah 48Volt maka relay mati. Akan kembali terkoneksi saat tegangan di 52Volt. Relay yang saya pakai ada dua koneksi output  Yaitu NC (Normally Close) dan NO (Normally Open). Port yang digunakan untuk mengatur koneksi Inverter Hibrid PLTS(Pembangkit Listrik Tenaga Surya) yaitu Port NC. Saat Tegangan Battery dibawah 48Volt maka PLN Tersambung, Relay Kondisi mati. Saat  diatas 48V maka relay mati dan pengisian inverter hibrid dari PLN akan Terputus dengan Hanya menggunakan Solar Panel/Tenaga surya yang tersimpan saja. 

Spesifikasi dan feature dari alat ini adalah sebagai berikut :

1. Low Voltage disconnect programable 10V-80VDC.

2.Reverse Polarity protection.

3.Optocoupler signal isolation for drive mosfet.

4.Standby 200mWatt, Dual Relay Active Around 1Watt.

5.Chip Mikrokontroler Atmega 328P, Programable Arduino.

6.Aux Power Suply XL7015.

7.Max Current can handling 15A@10VDC, 15A@28VDC & 5A@220VDC.

Jika tertarik dengan alat ini bisa order di tokopedia. Kisaran harga 650Rb rupiah. Atau Call : bambangnur23@gmail.com. sms : 08984885683.

Simple Pure Sine Wave Inverter 600Watt.

Kali ini saya akan memposting schematic Inverter pure sine wave dengan menggunakan Driver EG8010. Driver ini cukup populer dikalangan DIY Elektronik. Varian topology dasar dibagi menjadi 2. Yaitu High Frequenci dan low frequensi.Untuk harga yang high frequensy lebih murah, karena trafo menggunakan ferrit dengan frequensi swicthing yang cukup tinggi. Sedangkan yang low frequensi harga lebih mahal, karena menggunakan trafo inti besi baik Toroid maupun inti besi Kern E. Berikut Schematic yang telah saya buat :

Frequensi PWM terukur 23Khz. Sedangkan frequensi AC sekitar 40Hz. Mosfet menggunakan 2Pcs IRFP460 dan IXYS 21N50. Kedua mosfet memiliki power disipasi sekitar 300Watt. Jadi dengan empat mosfet didapat maksimum peak powernya 1200Watt. Namun anjuran untuk penggunaan yang terus menerus/Continuous, sebaiknya dibawah 650 watt. Kemampuan 1200Watt sebaiknya hanya digunakan saat ada beban induktif dan capacitif saja. Seperti pompa, kulkas mesin cuci dan peralatan yang menggunakan motor AC. Bila anda tertarik anda bisa mendapatkannya via Tokopedia dengan harga sekitar 440rb tanpa trafo. Atau call bambangnur23@gmail.com

High Voltage disconnect use TL431 & IRFZ44

Fitur High voltgage disconnect biasanya ada pada charger battery. Kali ini saya akan membuat fitur high voltage disconnect dengan biaya yang murah. Kemampuan kira2 3ampere. Jika ingin ampere lebih besar bisa digunakan rating mosfet yang lebih besar ataupun relay. Bisa juga dengan memparalel mosfet. Langsung saja schematicnya sebagai berikut : 

Cara kerjanya sebagai berikut : Mosfet akan disetting normally turn on, dengan suply dari positip melalui R1. Tegangan gate diclamp oleh zener D2 15 volt, untuk menghindari gate over voltage. Saat tegangan naik melewati tegangan treshold, TL431 akan aktif/on, jadi tegangan gate akan turun dan mosfet juga mati. Perhitungan TL 431 sbb :

Vlimit = 2.5 x ((1+(R2+R4)/R6)

          = 2.5 x ((1+(5k6+100k)/22k)

         = 14,5Volt.

Saat tegangangan battery dibawah 14,5 maka mosfet akan on, sebaliknya saat tegangan battery lebih tinggi dari 14,5 maka mosfet akan off. Jadi tegangan battery dijaga maksimal 14,5Volt saja. Itu adalah prinsip dasar proteksi High Voltage Disconnect (HVD). HVD battery lithium LiFePo4 system 4Series biasanya antara 14,4V sampai 14,6V. Jadi disetting 14,5 sudah aman. Thanks. Semoga membantu.

Low Voltage Disconnect- Use TL431 & P-Mosfet

Skema ini masih berupa prototype, dan pengembangan dari balancer dengan TL 431, prinsip kerjanya sederhana, saat tegangan treshold yang telah dihitung ter capai, maka TL 431 akan on, dengan referensi 2.5Volt dari Resistor pembagi tegangan yang telah di set. Dalam hal ini diset tegangan 10.8Volt. Rangkaian ini berguna untuk proteksi aki dari over discharging. harga rangkaian ini sekitar 2 USD atau sekitar 28rb. Skematiknya adalah sebagai berikut :

Jika merangkai sendiri kurang lebih habis 20rb-an. Daya dari mosfet sekitar 100Watt. Dengan Ampere maksimal 15A. Setelah dilakukan pengetesan, dengan load 3A, mosfet mulai agak panas, suhu sekitar 50 derajat. Rangkaian ini sebaiknya untuk mentriger relay saja supaya tidak panas mosfetnya. Atau bisa juga dengan memparalel mosfet dengan tujuan memperoleh ampere yang lebih besar. Untuk load 3,2A mosfet masih agak panas, (tanpa heatsink). Jika diberi heatsink maka akan lebih dingin.

Balancer single cell use TL431 for Li-Fe-PO4-3.62V-100mA.

Saya menemukan rangkaian ini dengan iseng2 online lalu saya praktekkan. Yang dirangkaian online menggunakan balancer dioda yang dirangkai seri lalu saya sempurnakan dengan pembatas arus resistor. Nilai tegangan starting balancing yang sesuai simulasi yaitu 3.65Volt. Namun setelah dicoba dengan battery lithium 30A dan chargernya didapat nilai 3.62Volt. Hal itu karena simulasi menggunakan angka 2.5volt untuk referensi TL431, sedangkan aktualnya sesuai parktik yaitu 2,49Volt. Memiliki ketelitian 0,8% dari simulasi. Sesuai datasheet TL431A memiliki akurasi 1% (yang saya pakai). Berikut Schematic & simulasinya.

Resistor yang saya pakai adalah 10k dan 22k. Cara kerja dari balancer tersebut adalah jika tegangan yang diinginkan sudah tercapai, artinya dititik referensi TL431 sudah mencapai 2,5volt, maka TL431 akan aktif/tercapai tegangan tembusnya. Nilai tegangan dititik basis transistor akan turun dibawah tegangan input. Sesuai sifatnya transistor PNP akan akktif jika tegangan basis dibawah -2volt. Jadi arus mengalir menyalakan indikator LED dan R33 Ohm. Arus yang melewati resistor 33Ohm dibatasi hanya 100mA. Meskipun transistor memiliki daya 8Watt, sengaja untuk percobaan nilai resistor saya samakan dengan Balancer BMS yang sudah dijual dipasaran. Kelebihan dari rangkaian balancer ini adalah dapat diseri banyak sesuai dengan jumlah seri battery. Jika ingin arus balancing yang lebih besar, maka dapat digunakan mosfet dengan pembatas arus menggunakan sinyal PWM. Perhitungan dari tegangan tembus diatas adalah sebagai berikut :
1. Vlimit = 2,49 x (1+R2/R45)
= 2,49 x (1 + 10/22)
=3,62Volt.
Selanjutnya saya ingin mencoba rangkaian ini dengan dibuat Seri 4, atau 4S LiFePo4. Kalau sudah berhasil akan saya posting lagi.

LLC 5v to 12 v Transistor (Logic level converter 5v to 12v Transistor) & Charge pump 12v to 24v.

   Logic level converter 5v to 12v, sangat berguna untuk mengkonversi sinyal dari mikrokontroler untuk mendrive mosfet/IGBT. Terutama untuk input IC IR2111, IR 2112, IR2117-8 dll yang membutuhkan sinyal antara 10v-20v. Kebanyakan mirkokontroler bekerja pada 3.3v atau 5v. maka diperlukan rangkaian ini sebagai input IC mosfet driver tersebut. Saya sudah coba untuk Drive mosfet IRFZ44 dengan driver IC IR 2117 pada configurasi high side switch. Gambar sebagai berikut LLC tersebut :

Sinyal input dari arduino uno dirubah ke 12v dengan rangkaian tersebut. Untuk yang butuh duty cycle 100% dengan delay yang sangat lama, butuh rangkaian charge pump. Schematicnya ada dibawah ini. Saya gunakan untuk mencharge IR2117 dan IR2110 untuk delay 6 detik dan dapat bekerja dengan baik.

Penambahan library part 3D proteus dari solidwork (adding new 3d part from solidwork to proteus)

Penambahan part 3d bisa dari solidwork save as .step av203. Lalu conected dengan 3d model di pcb package di proteus. Berikut contoh hasilnya, saya menambahkan induktor dan terminal block.

Hasil penambahan terminal block, induktor dan skun pcb dari solidwork.

 Resistor 40 juga saya tambahkan.

Cara Block Lay out PCB Grounding di Proteus (Power Plane Generator)

Melay out PCB di proteus lebih simple dengan kombinasi komponen librari yang cukup banyak. Namun membuat jalur ground supaya mengelilingi PCB saat lay out sudah final akan sedikit sulit. Bisa dilakukan satu per satu menebalkan Jalur PCB namun waktu yang dibutuhkan akan sangat lama.
  Cara yang cepat untuk membuat Jalur ground mengelingi PCB dengan tebal bisa diperoleh dengan menggunakan tool Power Plane Generator.
Langkah-langkahnya sebagai berikut :
1. Click Selection Mode.

2.Block Seluruh Rangkaian dengan mouse.

3.Tool Power Plane Generator, click.

4.Lalu muncul tampilan seperti dibawah ini,

5.Pada net pilih gnd atau ground.

6.Lalu klik ok.
Tampilan sudah di block jalur ground seperti dibawah ini

7.Click block bisa dipilih option hacth atau solid atau yang lain. Selamat mencoba.

Mosfet Outback MPPT 60A/150v & 80A/150v

Saya mendapatkan informasi mengenai mosfet yang dipakai oleh solar charge controler MPPT type outback 60A/150V dan 80A/150v dari browsing jiplakan dari outback. Yaitu merek fangpusun. mulai dari hardware, software hingga casing keduanya sangat mirip. Langsung saja, type mosfet yang dipakai milik fairchild. Nomor Serinya adalah FDP2532. Mosfet ini memiliki tegangan maksimum yaitu 150V. Sama dengan Voc maksimum MPPT yang diijinkan. Sedangkan maksimal arusnya 33A. Jumlah mosfet yang ada di charge controler ada 13 Pcs. Rating Power disipation maksimal 310 Watt. Rds on 16 miliOhm. Meskipun Tegangan diatas 100V, tetapi Rds on tetap tergolong rendah.