Komponen penilaian untuk sertifikasi SNI Solar Charge Controller

Pada tulisan sebelumnya telah dibahas tentang konsep dari charging baterai (Part 1), tentunya belumlah lengkap untuk mendesain suatu charger baterai tanpa mengetahui standar nasional mengenai charger baterai tersebut. Berikut akan diuraikan beberapa komponen penilaian untuk sertifikasi SNI solar charger controller, sesuai dengan SNI-04-6391-2000.

Blok diagram rangkaian uji yang dilakukan oleh Balai BesarTeknologi Energy ( B2TE - BPPT).

gambar 1.

Untuk PV (solar panel/solar modul) disimulasikan dengan menggunakan Power supply dengan konfigurasi sebagai sumber arus. sedangkan unt

uk baterai disimulasikan dengan 1 unit power supply dan juga 1 unit dummy load. Sedangkan untuk beban disimulasikan dengan menggunakan d

ummy load. Sehingga dalam pengetesan ini dibutuhkan 2 unit power supply dan 2 unit dummyload.

Point-point pengujian yang dilakukan adalah sebagai berikut:

1. Uji konsumsi diri
2. Uji switching / kompensasi arus
3. Uji tegangan jatuh pada sisi PV-baterai dan pada sisi baterai-beban
4. Uji ketahanan pada kondisi maksimum, yaitu dengan memberikan input arus maksimum dan beban arus maksimum charger selama 1 jam
5. Uji proteksi beban lebih (overload)
6. Uji polaritas terbalik

Berikut adalah penjelasan masing-masing point diatas.

1. Uji konsumsi diri

kondisi pengetesan :

1. baterai disimulasikan dengan power supply

2. beban tidak dihubungkan

3. PV tidak dihubungkan

tabel pengukuran

Vbat (V) Ibat Keterangan

(L -> H) mA

10

10,5

11

11,5

12

12,5

13

13,5

14

14,5

15

Vbat (V) Ibat Keterangan

(H -> L) mA

15

14,5

14

13,5

13

12,5

12

11,5

11

10,5

10

catatan : Konsumsi diri harus lebih kecil atau sama dengan 10mA untuk bisa

lolos SNI.

contoh pengukuran

2. Uji switching dengan kompensasi arus

Pada pengujian ini dilakukan 2 jenis pengujian switching, yaitu batas atas dan

batas bawah.

Batas Atas

Pengujian batas atas ini untuk mengetahui nilai cut off dan rekonek voltage

pada saat pengisian.

Pengujian dilakukan dengan melakukan setting PV simulator dengan arus

10%, 50%, dan 100%.

tabel pengukuran

Tegangan Threshold Ipv 10% Ipv 50% Ipv100%

Voltage Regulation (cut off) V V V

Reconnect Voltage (ARV) V V V

contoh pengukuran

Batas Bawah

Pengujian batas bawah ini untuk mengetahui nilai low voltage load disconnect

(LVD) dan juga load reconnect voltage (LRV). Pengujian dilakukan pada

arus beban 10%,50%, dan 100%.

Tegangan Threshold Ipv 10% Ipv 50% Ipv100%

LVD V V V

LRV V V V

Contoh pengukuran

Catatan : selisih nilai tegangan threshold pada arus 10%,50%,dan 100%

harus +/-0,1 untuk bisa lolos SNI.

3. Uji tegangan jatuh

Pada pengujian ini masing-masing input channel dan output channel pada

Charger dipasang voltmeter. Pengujian dilakukan pada arus PV dan arus

beban 10%, 50%, dan 100%.

Contoh pengukuran

catatan: nilai tegangan jatuh harus lebih kecil dari 0,6V untuk dapat lolos SNI.

4. Uji Ketahanan

Pada uji ketahanan ini Arus PV dan arus beban diset pada titik maksimum

charger. Lama pengujian selama 1 jam. dan temperatur diukur pada komponen

daya atau heatsinknya.

contoh hasil pengukuran

Catatan : tidak ada nilai standar temperatur yang tertinggi, yang dilihat adalah

kestabilan temperatur saat bekerja.

5. Uji Overload

Uji arus lebih ini ditujukan ketika ada pemakaian arus lebih dari kemampuan

maksimum charger, dan charger dapat memproteksi dirinya sehingga tidak

rusak.

contoh pengukuran

6. Uji Polaritas Terbalik

Pengujian ini bertujuan untuk mengecek proteksi charger ketika terjadi salah

pemasangan polaritasnya.

contoh pengukuran

Solar Charge Controller ( On Off type )

Solar Charge Controller merupakan charger baterai yang inputan atau sumber untuk pengisian baterainya berasal dari solar panel / solar modul. secara garis besar ada beberapa tipe charger ini, yaitu On-Off, Constant Current Constant Voltage, dan juga MPPT.

Gambar diatas merupakan skema pemasangan dari solar charge controller, dimana solar panel sebagai inputan (sumber arus) solar charge controller yang mengatur pengisian dan juga penggunaan beban. dan juga lampu yang digunakan sebagai beban.

apa fungsi dari charger itu sendiri ?

1. untuk menjaga baterai dari kelebihan pengisian

2. untuk menjaga baterai dari kelebihan pengosongan

3. mengatur secara otomatis kapan beban bisa dihubungkan atau dimatikan

beberapa istilah yang digunakan dalam charger baterai untuk tipe on-off

Voltage Regulation (VR) set point

VR set point didefinisikan sebagai batas tegangan maksimum baterai yang diperbolehkan pada saat pengisian untuk menghindari kelebihan pengisian. ketika kontroller sudah mendeteksi tegangan baterai mencapai titik VR ini, maka kontroller akan memutuskan koneksi pengisian dari solar panel.

Array Reconnect Voltage (ARV) set point

Ketika kontroller sudah mendeteksi VR set point, maka kontroller akan memutuskan koneksi pengisian dari solar panel. pada saat tersebut level tegangan baterai akan turun ( level tegangan baterai turun diakibatkan oleh sejumlah pemakaian pada beban atau pun disebabkan oleh self discharge baterai itu sendiri ) hingga mencapai level tegangan tertentu, dimana pada level tegangan tersebut kontroller akan menghubungkan kembali koneksi pengisian, level tegangan beterai ini disebut Array Reconnect Voltage set point.

Voltage Regulation Hysteresis (VRH)

Selisih tegangan antara voltage regulation dengan ARV dikenal sebagai voltage regulation hysteresis. Nilai VRH merupakan faktor yang penting dalam sistem kontrol on-off. Jika histeresisnya terlalu besar, maka baterai akan terputus dari solar panel untuk waktu yang lama dan menyebabkan baterai tidak benar-benar penuh terisi. Dan jika histeresisnya terlalu kecil, dapat menyebabkan kerusakan pada kontroler jika menggunakan komponen elektro mekanikal komponen seperti relay untuk switchingnya.

pada umumnya, besar nilai histeresis yang digunakan pada beberapa produk charger kontrol on-off berkisar antara 0,4 hingga 1,4 volt untuk sistem tegangan baterai 12Volt.

Low Voltage Load Disconnect (LVD) set point

Pada saat baterai berada pada kondisi pengosongan, level tegangan baterai akan turun hingga mencapai titik tertentu, dimana pada titik tersebut baterai sudah tidak diperbolehkan untuk dilakukan pengosongan lagi. Pada level tersebut kontroler akan memutuskan hubungan dengan beban. Level tegangan baterai pada kondisi ini dikenal sebagai Low Voltage Load Disconnect set point atau lebih dikenal LVD.

Load Reconnect Voltage (LRV) set point

Pada saat level tegangan baterai telah mencapai level LVD dan kondisi solar panel dapat melakukan pengisian, maka kontroller akan melakukan pengisian sehingga level tegangan baterai pun akan naik. pada saat level tegangan baterai telah mencapai suatu titik tertentu kontroler akan menghubungkan kembali beban. Pada titik inilah dinamakan sebagai Load Reconnect Voltage atau LRV.

Low Voltage Load Disconnect Hysteresis (LVDH)

Beda tegangan antara titik LRV dengan LVD dinamakan sebagai Low Voltage Load Disconnect Hysteresis. Hysteresis pada titik ini pun merupakan faktor yang penting. Jika hysteresis yang digunakan terlalu besar, umur baterai akan lebih panjang karena pengunaan baterai akan berkurang ( pengosongan berkurang ), tetapi akan mengurangi jam kebutuhan pengunaan beban. Sedangkan ketika hysteresis diset kecil, akan terjadi proses switching yang cepat pada level tegangan baterai yang rendah, yang dapat mengakibatkan kerusakan pada lampu atau kontroller, dan memperpanjang waktu untuk baterai bisa benar-benar penuh ketika pengisian.

Secara garis besar sistem kerja dari kontrol on off dapat diilustrasikan sebagai berikut.

Shunt dan Series Controller

Berdasarkan dari cara kerja dalam proses switching antara kontroller dengan solar panel, dapat dibagi menjadi dua jenis tipe kontrol, yaitu shunt dan series.

Shunt Controller

Karena solar cell dirancang sebagai sumber arus dan didesain dengan batasan arus tertentu, maka solar cell dapat dihubung singkatkan dengan aman. karena hal inilah yang menjadi dasar sistem kerja dari shunt controller.

Bagan kerja secara umum dari shunt kontroller adalah sebagai berikut.

Dari gambar diatas, dapat dilihat pada bagian kiri gambar terdapat saklar untuk menghubung singkatkan solar panel. sistem kerja dari shunt kontroller ini adalah saklar berada pada posisi off ketika proses pengisian baterai berlangsung, dan saklar berada pada posisi on ketika kontroller menghentikan proses pengisian pada baterai.

Hal yang perlu diperhatikan dalam shunt kontroller ini adalah kemampuan dari saklar yang digunakan terhadap arus maksimal panel dalam keadaan terhubung singkat. data arus solar panel dalam keadaan terhubung singkat bisa kita dapatkan pada saat pembelian solar panel, yang biasanya disimbolkan dengan Isc ( I short circuit).

Series Controller

Sesuai dengan namanya, tipe kontrol ini menghubungkan saklar secara seri dengan solar panel, tidak seperti shunt yang dihubungkan secara parallel. Tipe kontrol ini yang pada umumnya digunakan oleh beberapa produk solar charge controller. Secara umum bagan kerja dari series kontroller adalah sebagai berikut.

Secara umum kerja dari tipe ini adalah pada saat kontroller melakukan pengisian maka saklar series element dihubungkan, begitu pula sebaliknya jika kontroller ingin memutuskan koneksi antara solar panel dengan baterai, maka saklar series element diputuskan.

Secara umum prinsip kerja dari solar charge controller tipe on off adalah seperti yang sudah dijelaskan diatas. Untuk merancang charger on off ini dapat dibuat dengan menggunakan mikrokontroller atau pun hanya dengan menggunakan IC op amp (operational amplifier) yang difungsikan sebagai comparator dengan histeresis.

to be continue.....

Next Part -- Komponen penilaian untuk sertifikasi SNI Solar Charge Controller

Referensi :

Dunlop, James P, Batteries and Charge Control in Stand Alone Photovoltaic Systems Fundamentals and Application. Florida Solar Energy Center. Paper was Prepared for Sandia National Laboratories. January 15, 1997.