Simulasi Optimalisasi Pemanenan Energi Pijakan Piezoelektrik Menggunakan Sistem MPPT Berbasis Algoritma FOCV (Fractional Open Circuit Voltage)

Wildan Arjuna Fasya, M. Jasa Afroni, Oktriza Melfazen

Sari


Penelitian ini membahas optimalisasi pemanenan energi pijakan piezoelektrik menggunakan sistem Maximum Power Point Tracking berbasis algoritma Fractional Open Circuit Voltage. Penelitian dilakukan dengan pendekatan partial, yaitu data tegangan pijakan nyata diperoleh dari hasil pengukuran piezoelektrik, kemudian digunakan sebagai input simulasi numerik menggunakan M-file MATLAB. Sistem yang dimodelkan terdiri dari sumber piezoelektrik, bridge rectifier, kapasitor DC bus, switch open-circuit, boost converter, dan penyimpan energi. Simulasi dilakukan dengan membandingkan dua kondisi, yaitu sistem baseline dengan duty cycle tetap dan sistem MPPT FOCV. Algoritma FOCV bekerja dengan melakukan sampling tegangan open circuit, menghitung tegangan referensi menggunakan persamaan Vref = k × Voc, kemudian mengatur duty cycle agar Vbus mendekati Vref. Parameter yang diuji meliputi k, Toc, dan Tsamp. Hasil simulasi menunjukkan bahwa kombinasi parameter terbaik diperoleh pada k = 0,6, Tsamp = 2 s, dan Toc = 0,5 s. Pada kondisi tersebut, sistem MPPT FOCV menghasilkan daya rata-rata sebesar 0,791 mW dan energi tersimpan sebesar 123,152 mJ, sedangkan sistem baseline menghasilkan daya rata-rata sebesar 0,487 mW dan energi tersimpan sebesar 75,793 mJ. Peningkatan energi tersimpan yang diperoleh sebesar 62,48% dibandingkan baseline. Hasil ini menunjukkan bahwa metode MPPT FOCV mampu meningkatkan performa pemanenan energi pijakan piezoelektrik dibandingkan sistem baseline dengan duty cycle tetap. Kata Kunci— Piezoelektrik, Energy Harvesting, MPPT, FOCV, MATLAB, Energi pijakan.

Teks Lengkap:

PDF

Referensi


Alshareef, M. J. (2025). An Enhanced Fractional Open

Circuit Voltage MPPT Method for Rapid and Precise

MPP Tracking in Standalone Photovoltaic Systems.

IEEE Access, 13, 34115–34131.

https://doi.org/10.1109/ACCESS.2025.3543327

Alzahrani, A. (2020). A fast and accurate maximum

power point tracking approach based on neural network

assisted fractional open-circuit voltage. Electronics

(Switzerland), 9(12), 1–16.

https://doi.org/10.3390/electronics9122206

Arsa, I. P. S., Sutaya, I. W., & Wiratama, W. M. P.

(2022, March 30). FOCV-ased Control Scheme for a

Hybrid Solar Panels Application.

https://doi.org/10.4108/eai.27-11-2021.2315636

Baimel, D., Tapuchi, S., Levron, Y., & Belikov, J.

(2019). Improved fractional open circuit voltage MPPT

methods for PV systems. Electronics (Switzerland),

(3). https://doi.org/10.3390/electronics8030321

Belghiti, H., Kandoussi, K., Harrison, A., Moustaine, F.

Z., Otmani, R. El, Sadek, E. M., Bajaj, M., & Dost

Mohammadi, S. A. (2024). A novel adaptive FOCV

algorithm with robust IMRAC control for sustainable

and high-efficiency MPPT in standalone PV systems:

experimental validation and performance assessment.

Scientific Reports, 14(1).

https://doi.org/10.1038/s41598-024-83512-2

Bram Tirta, & Gerhana. (2025). PEMBANGKIT

LISTRIK MENGGUNAKAN PIEZOELEKTRIK

DENGAN MEMANFAATKAN TEKANAN DARI

PIJAKAN KAKI MANUSIA PADA LANTAI PROYEK

AKHIR Laporan akhir ini dibuat dan diajukan untuk

memenuhi salah satu syarat Kelulusan Sarjana Terapan

Politeknik Manufaktur Negeri Bangka Belitung.

Hadi, A. S., Alawiy, T., & Wirateruna, E. S. (n.d.).

Optimasi PV dengan Metode MPPT Berbasis Algoritma

Genetika.

Hassan, A., Bass, O., & Masoum, M. A. S. (2023). An

improved genetic algorithm based fractional open circuit

voltage MPPT for solar PV systems. Energy Reports, 9,

–1548. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2022.12.088

Kurt, E., Özhan, D., Bizon, N., & Lopez-Guede, J. M.

(2021). Design and implementation of a maximum

power point tracking system for a piezoelectric wind

energy harvester generating high harmonicity.

Sustainability (Switzerland), 13(14).

https://doi.org/10.3390/su13147709

Nadeem, A., Sher, H. A., & Murtaza, A. F. (2020).

Online fractional open-circuit voltage maximum output

power algorithm for photovoltaic modules. IET

Renewable Power Generation, 14(2), 188–198.

https://doi.org/10.1049/iet-rpg.2019.0171

Nia, E. M., Zawawi, N. A. W. A., & Singh, B. S. M.

(2018). A review of walking energy harvesting using

piezoelectric materials. IOP Conference Series:

Materials Science and Engineering, 291(1).

https://doi.org/10.1088/1757-899X/291/1/012026

Pan, D. (2024). LEAD ZIRCONATE TITANATE

(PZT) PIEZOELECTRIC CERAMICS:

APPLICATIONS AND PROSPECTS IN HUMAN

MOTION MONITORING. In Ceramics - Silikaty (Vol.

, Number 3, pp. 444–458). University of Chemistry

and Technology, Faculty of Environmental Technology.

https://doi.org/10.13168/cs.2024.0044

Selim, K. K., Smaili, I. H., Yehia, H. M., Ahmed, M. M.

R., & Saleeb, D. A. (2024). Piezoelectric Sensors

Pressed by Human Footsteps for Energy Harvesting.

Energies , 17(10). https://doi.org/10.3390/en17102297

Shoorabi Sani, S. (2024). A high effectiveness impact

optimized piezoelectric energy harvesting interface

system. IET Power Electronics, 17(16), 3120–3138.

https://doi.org/10.1049/pel2.12831

Supervisor, K. S., Bai, Y., Juuti, J., Advisor, T., &

Kaushalya, T. (2024). MASTER’S THESIS MAXIMUM

POWER POINT TRACKING FOR ULTRALOW

FREQUENCY ENERGY HARVESTERS USING A

MODIFIED FRACTIONAL OPEN CIRCUIT VOLTAGE

METHOD.

Wakshume, D. G., & Płaczek, M. Ł. (2024). Optimizing

Piezoelectric Energy Harvesting from Mechanical

Vibration for Electrical Efficiency: A Comprehensive

Review. In Electronics (Switzerland) (Vol. 13, Number

. Multidisciplinary Digital Publishing Institute

(MDPI). https://doi.org/10.3390/electronics13050987


Refbacks

  • Saat ini tidak ada refbacks.