PENGENDALIAN KECEPATAN MOTOR SWITCHED RELUCTANCE DENGAN METODE PWM PADA SEPEDA LISTRIK

Transkripsi

1 PENGENDALIAN KECEPATAN MOTOR SWITCHED RELUCTANCE DENGAN METODE PWM PADA SEPEDA LISTRIK LAPORAN TUGAS AKHIR Oleh : ALVIN DHARMAWAN SUGIARTO PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA SEMARANG 2018 i

2 ii

3 iii

4 ABSTRAK Aplikasi motor switched reluctance pada kendaraan listrik sudah banyak diteliti dan dikembangkan. Pengembangan tersebut bertujuan untuk mengurangi penggunaan minyak bumi yang banyak digunakan oleh kendaraan bermotor konvensional. Metode yang digunakan para peneliti untuk mengontrol motor switched reluctance bermacam-macam untuk mencari efisiensi penggunaan motor switch reluctance. Pada kendaraan listrik pengaturan kecepatan sangat dibutuhkan sebagai penyesuaian dengan laju kecepatan pada kendaraan listrik dengan kondisi sekitar. Pada tugas akhir ini akan dikaji tentang pengendalian kecepatan motor switched reluctance dengan menggunakan inverter bertopologi asymmetric berbasis dspic30f4012. Pengendalian kecepatan dilakukan dengan menggunakan metode PWM. Sebagai pelengkap kajian tersebut dilakukan simulasi dan pengujian laboratorium. Dari hasil pengujian laboratorium diperoleh sinyal gelombang keluaran sesuai dengan yang sudah disimulasikan. Kata Kunci: Kendaraan listrik, Motor switched reluctance, Inverter asymmetric, dspic30f4012, PWM. iv

5 KATA PENGANTAR Puji dan Syukur penulis haturkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat, rahmat dan mukjizat-nya yang senantiasa menyertai penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir beserta Laporan Tugas Akhir yang berjudul PENGENDALIAN KECEPATAN MOTOR SWITCHED RELUCTANCE DENGAN METODE PWM PADA SEPEDA LISTRIK. Tugas akhir beserta laporan ini sebagai tugas penulis untuk menyelesaikan perkuliahan di Program Studi S1 Teknik Elektro Universitas Katolik Soegijapranata. Dalam proses pembuatan tugas akhir dan penyusunan laporan, penulis mendapat bimbingan dan support dari berbagai pihak baik secara langsung maupun secara tidak langsung. Untuk itu penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Tuhan Yang Maha Esa yang senantiasa memberi rahmat, berkat, kemudahan dan kelancaran pelaksanaan Tugas Akhir dan penyusunan laporan. 2. Keluarga dari penulis yang selalu memberi semangat dan dukungan baik secara moril maupun materiil kepada penulis. 3. Bapak Prof. Dr. Ir. Ign. Slamet Riyadi, MT. selaku dosen pembimbing Tugas Akhir, yang telah membimbing dalam pelaksanaan Tugas Akhir ini dan yang memberikan saran, kritik, dan semangat serta subsidi komponen kepada penulis. v

6 vi

7 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL LEMBAR PENGESAHAN PERNYATAAN KEASLIAN LAPORAN TUGAS AKHIR ABSTRAK KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL i ii iii iv v vii x xiv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perumusan Masalah Pembatasan Masalah Tujuan dan Manfaat Metodologi Penelitian Sistematika Penulisan 4 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Pendahuluan Motor Switched Reluctance (SRM) Prinsip Kerja Motor Switched Reluctance Inverter 10 vii

8 2.5 Pulse Width Modulation (PWM) Digital Signal Controller dspic30f Modul IGBT Infineon FF100R12KS Optocoupler TLP Sensor Hall Effect 17 BAB III DESAIN DAN IMPLEMENTASI 3.1 Pendahuluan Motor Switched Reluctance Sensor Hall Effect Rangkaian Kontrol Rangkaian Inverter Rangkaian Driver Rangkaian Catu Daya Perancangan Rangkaian Sistem Kontrol Digital Alogaritma Pemrograman dspic30f BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA 4.1 Pendahuluan Hasil Simulasi pada Software PSIM Hasil Pengujian Motor Switched Reluctance Hasil Pengujian Tegangan dan Arus Hasil pengujian pada duty cycle = ½ Hasil pengujian pada duty cycle = ¾ 35 viii

9 4.4.3 Hasil pengujian pada duty cycle = 1 36 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Saran 38 DAFTAR PUSTAKA 39 LAMPIRAN 41 ix

10 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Jenis SRM berdasarkan konstruksi stator dan rotor 7 Gambar 2.2 Proses pensaklaran antar fasa dan sudut pergeseran rotor pada SRM enam stator dan empat rotor 8 Gambar 2.3 Sinyal PWM 11 Gambar 2.4 Konfigurasi PIN dspic30f Gambar 2.5 Circuit diagram modul IGBT Infineon FF100R12KS4 15 Gambar 2.6 Optocoupler TLP Gambar 2.7 Sensor Hall Effect 17 Gambar 3.1 Diagram blok sistem 18 Gambar 3.2 Konstruksi stator dan rotor SRM 20 Gambar 3.3 Rangkaian ekuivalen setiap fasa 20 Gambar 3.4 Kondisi reluktansi minimum 21 Gambar 3.5 Kondisi reluktansi maksimum 21 Gambar 3.6 PCB sensor hall effect 22 Gambar 3.7 Inverter topologi asymmetric 24 Gambar 3.8 Proses magnetizing ketika saklar H1 dan L1 ON 25 Gambar 3.9 Proses magnetizing ketika saklar H2 dan L2 ON 25 Gambar 3.10 Proses magnetizing ketika saklar H3 dan L3 ON 25 Gambar 3.11 Gambar rangkaian optocoupler TLP Gambar 3.12 Flowchart pemrograman 29 Gambar 4.1 Skema simulasi rangkaian motor switched reluctance 30 x

11 Gambar 4.2 Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gambar 4.5 Hasil Simulasi (a) sinyal PWM (b) sinyal pensaklaran fasa R (c) sinyal pensaklaran fasa S (d) sinyal pensaklaran fasa T Hasil simulasi (a) gelombang arus fasa R, S, T (b) gelombang tegangan fasa R, S, T (a) Gelombang tegangan (b) gelombang arus pada salah satu fasa dengan duty cycle = ½ (a) Gelombang tegangan (b) gelombang arus pada salah satu fasa dengan duty cycle = Gambar 4.6 Prototype sepeda listrik yang dibuat 33 Gambar 4.7 Konstruksi rotor dan stator 33 Gambar 4.8 Rangkaian driver, rangkaian kontrol, dan rangkaian catu daya 34 Gambar 4.9 Rangkaian inverter asymmetric dengan modul IGBT 34 Gambar 4.10 Gambar 4.11 Hasil pengujian output RE0, RE1, dan RE3 duty cycle = ½ Hasil pengujian tegangan dan arus salah satu fasa duty cycle = ½ Gambar 4.12 Gelombang tegangan pada setiap fasa duty cycle = ½ 35 Gambar 4.13 Gambar 4.14 Hasil pengujian output RE0, RE1, dan RE3 duty cycle = ¾ Hasil pengujian tegangan dan arus salah satu fasa duty cycle = ¾ Gambar 4.15 Gelombang tegangan pada setiap fasa duty cycle = ¾ 36 xi

12 Gambar 4.16 Gambar 4.17 Hasil pengujian output RE0, RE1, dan RE3 duty cycle = 1 Hasil pengujian tegangan dan arus salah satu fasa duty cycle = Gambar 4.18 Gelombang tegangan pada setiap fasa duty cycle = 1 37 xii

13 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Fitur dspic30f Tabel 3.1 Konfigurasi sensor hall effect dengan pensaklaran inverter 25 xiii