ESTIMASI ARUS BEBAN PADA KONVERTER DAYA TIGA FASE SVPWM DENGAN MENGGUNAKAN OBSERVER LUENBERGER ABSTRAK

Transkripsi

1 ESTIMASI ARUS BEBAN PADA KONVERTER DAYA TIGA FASE SVPWM DENGAN MENGGUNAKAN OBSERVER LUENBERGER 1 Hri Sutikno, 2 Mochd Ahri, 3 Muridhi Hery Purnoo 1 Teknik Elektro, Sekolh Tinggi Teknik Surby hriutikno@gil.co 2 Intitut Teknologi Sepuluh Nopeber Surby hri@ee.it.c.id 3 Intitut Teknologi Sepuluh Nopeber Surby hery@ee.it.c.id ABSTRAK Dl hl dein kontrol tegngn kelurn konverter dy 3 fe dengn upn blik yng enftkn bern ru bebn, etode etii dengn enggunkn oberver dihrpkn pu engti peroln pengukurn ru. Penelitin ini engebngkn ebuh odel oberver Luenberger untuk konverter dy 3 fe Spce Vector PWM dengn regultor ru lurn uk. Penyederhnn odel oberver dpt dilkukn pd tegngn kelurn DC dengn vrii yng reltif kecil. Hl ini diungkinkn kren tegngn konverter dy bekerj dijg kontn ellui ebuh kontroler dl ite kontrol tertutup. Dl iuli, dilkukn pengujin odel terhdp perubhn bebn. Hilny enunjukkn bhw terdpt keeuin ntr nili etii dn ru bebnny. Kt kunci: Oberver, Konverter Dy, Regultor Aru, Pule Wirdth Modultion ABSTRACT In dc voltge control deign of three-phe power converter with feedbck where lod current ignl i ued, etition ethod uing oberver will be ued to overcoe the current eureent proble. Thi reerch develop iplified Luenberger oberver odel for three-phe power converter pce vector PWM with line current regultor. In the iultion, output repone of the oberver i teted for lod nd control ignl chnge. The iultion how tht the etited output reult of the oberver re cloe to the lod current. Keyword : Oberver, Power Converter, Current Regultor, Pule Width Modultion 1. PENDAHULUAN Ipleenti SVPWM (Spce Vector PWM) pd konverter dy 3 fe pi t ini ih bnyk digunkn, ebb teknik ini eberikn beberp keitiewn ntr lin dlh ditori hroni yng rendh, efiieni yng tinggi dn lirn dy dl du rh. Regultor ru jringn uk telh dipki dl konverter dy 3 fe untuk endptkn ru uk yng efe dengn plitudo ebgi ukn inyl kontrol. 407

2 Dl dein ebuh kontrol, untuk endptkn tnggpn perlihn tegngn terhdp perubhn bebn gr eui dengn peifiki dibutuhkn teknik upn blik yng enftkn bern-bern ntr lin tegngn dn ru. Bernbern terebut dengn udh diperoleh ellui penggunn enor. Untuk pengukurn ru litrik DC yng reltif ber, penggunn enor berup reitor enibulkn lh eperti rugi dy dn ketidkliniern eleen enor. Oberver dlh ebuh ite, yng eodelkn ebuh proe dengn enftkn inyl kontrol dn inyl kelurnny, untuk engetii bernbern lin dl proe terebut. Dl klh ini diuulkn ebuh oberver untuk konverter dy 3 fe SVPWM dengn regultor ru dengn odel yng diederhnkn. 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Konverter Dy Spce Vector PWM Hubungn ntr tegngn dn ru jringn uk, ert pd ii ukn rngkin ut konverter dy (Gbr 1) dpt dinytkn dengn beberp pern-pern: v dengn [ di v + Ri + L dt = ' (1) b ] T c v = v v v (2) v ' ' ' ' [ v v v ] T = (3) b [ i i i ] T b c c i = (4) I rect I L V L i S Sb S c i C N V b V c L L i b i c C + _ R L L V DC S' S' b S' c Gbr 1. Rngkin Ut Konverter Dy Tig-Fe Selnjutny hubungn ntr tegngn konverter pd ii ukn dn tegngn DC dengn poii klr ebgi preter dlh ebgi: S ' 1 v = Sb t ( ) vdc (5) Sc 408

3 Hubungn ntr ru konverter i rect dn ru lurn uk ntr i dlh ebgi: i rect = [ S S b S c ] i (6) Pern (1) enunjukkn bhw plitudo dn fe ru jringn uk dpt ditur ellui pengturn tegngn v, dn berny tegngn ini erupkn fungi dri poii klr S, S b, dn S c ert tegngn DC. Pd ii kelurn (ii bebn) hubungn ntr ru bebn, ru rectifier dn tegngn DC dlh ebgi: dv i rect + dt DC = C il (7) Pern (7) enunjukkn bhw berny tegngn DC dipengruhi oleh ru bebn i L dn ru rectifier i rect. Berhubung dengn pern (6), tnggpn tegngn DC terhdp perubhn bebn dpt dikontrol ellui kobini poii klr S, S b, dn S c. Teknik Spce-Vector PWM erupkn ebuh lgorit untuk engontrol pul-pul PWM untuk pebngkitn tegngn bolk-blik 3 fe, din tujunny dlh untuk ereduki ditori hroni totl dengn efiieni yng tinggi. Jik ebuh konverter dy 3 fe yng dihrpkn enghilkn tegngn pd ii AC eui tegngn refereni, k inyl refereni terebut dinytkn dengn ebuh pce vector dengn trnfori bc-αβ. Dri hiil trnfori ini, ditentukn dutycycle untuk etip kobini tte Regultor Aru Regultor ru berfungi untuk engontrol tegngn ellui pengturn ru lurn uk. Aru uk ini dihrpkn efe dengn tegngn uberny tu v V in( ω i I in( ω 2 v = vb = V in( ωt π ) dn 2 i = 3 ib = I in( ωt π ) vc 3 2 V in( ωt + π ) ic 2 I in( ωt + π ) 3 3 ecr ederhn dituli ebgi i = kv.untuk ewujudkn hubungn terebut, ber tegngn konverter pd udut fe pd ii AC yng dibngkitkn eenuhi hubungn ebgin terliht pd gbr 2. Jik reitni dl induktor dibikn, k tegngn cun dpt ditentukn berdrkn tegngn et uber dn ru et uber ebgi: ' 2uL ul L v ref ( tn) = (1 ) v ( tn) I( tn T ) I( (8) T T T din T dlh elng wktu pencuplikndn u dlh inyl kontrol I Sinyl kontrol u ( tn ) = k = untuk endptkn ru lurn yng efe V dengn tegngn uber dn dengn plitudo I =kv. 409

4 V β V I jxl I V Gbr 2. Digr for Tegngn dn Aru Slurn Muk Dri gbr 3 enunjukkn bhw inyl kontrol digunkn untuk ebngkitkn inyl tegngn cun v bc ref, dn elnjutny ellui lgoti SVPWM dihilkn pul-pul kontrol S, S b, dn S c. Perubhn reitni bebn tidk enyebbkn terjdiny perubhn ru lurn uk, ebb plitudo lurn uk hny ditentukn oleh inyl kontrol u. V α Gbr 3. Plnt Konverter Dy 3 Fe SVPWM 2.3. Oberver Pengendlin tegngn DC terhdp perubhn bebn dpt dilkukn dengn enggunkn kontroler yng enftkn inyl upn blik dri tegngn tu ru DC dri konverter. Biln yng digunkn ebgi inyl upn blik dlh ru DC, penggunn tte oberver eungkinkn untuk endptkn etii ru bebn, ehingg enor ru DC tidk diperlukn. Secr uu untuk ebuh ebuh plnt yng dinytkn dl pendektn odel linier, pern tte dpt dinytkn ebgi: x = Ax + Bu (9) y = Cx (10) din u dlh inyl kontrol (ukn), y dlh kelurnny, dn x dlh tte dri plnt. Luenberger oberver terdiri t odel linier dri plnt dengn ukn u dn kelurn ŷ yng erupkn bgin dupliki dri plnt yng eungguhny dl progr; dn eleen upn blik dengn inyl ukn dri eliih ntr inyl kelurn ŷ dn inyl kelurn plnt y. Secr teti dpt dinytkn ebgi: xˆ = Axˆ + Bu + L( y Cxˆ) (11) 410

5 Peilihn pengutn L didrkn t nili eigen dri trix A-LC. Gbr 3. Ske Luenberger Oberver 3. DESAIN OBSERVER UNTUK KONVERTER DAYA TIGA-FASE SVPWM Dl gbr 4 dein kontroler ebuh plnt konverter dy 3 fe SVPWM dengn regultor ru, etii inyl upn blik berup ru DC dengn enggunkn tte oberver. Aru bebn dl digr terebut digbrkn ebgi inyl gnggun yng epengruhi berny tegngn DC kelurn konverter dy. Model konverter dpt dinytkn dl bentuk pern ederhn ebgi hubungn ntr dy uk, dy teripn pd kpitor, dn dy kelur, ebgi: p = p p (12) out in + C 3 2 din pin = 3v( i( = Vu( (13) 2 po = VDC idc (14) dvdc pc = VC ic = CVDC (15) dt Dri pern (14),(15),(16) dn (17) diperoleh: 2 dvdc 1 3V u( = [ idc + ] (16) dt C 2 VDC Pd ite kontrol upn blik, tegngn kelurn konverter kn engli vrii yng reltif kecil di ekitr tegngn kerjny (V DCO ). Hl ini eungkinkn untuk elkukn penyederhnn pern (18) enjdi: dvdc 1 = [ idc + G1u( ] (17) dt C din 3V 2 G1 = 2V DCO Dengn deikin, dri pern tte (11) trik A=0, B=G 1. Sedng untuk pern (12) nili C dlh dengn 1/C (C=kpitni konverter dy). Dl gbr 4 inyl upn blik e tidk diupnkn ber u,tetpi ke titik etelh inyl u endptkn pengutn G 1. Ini berrti bhw titik penjulhn dlh titik din ru kpitor erupkn hil pengurngn ru penyerh I rect dikurngi ru 411

6 bebn I L (etii). Pengutn L hrulh terdiri t nili proporionl dn integrl tu dinytkn: I = K e + K e( t dt (18) Let p i ) Pd kondii tunk (tedy-tte) inyl glt e =0, ehingg integrtor kn enggengg (hold) ru etii bebn. Gbr 4. Aru Etii 4. HASIL SIMULASI Preter Konverter Dy 3 Fe yng diiulikn dlh eperti terliht pd tbel 1. Dl iuli konverter dilkukn pengtn kondii dini ru etii, din perubhn bebn (dri bebn penuh R L =60 oh ke bebn dengn R L =240 oh) terjdi pd wktu t=0.3 detik. Gbr 5 dlh digr iulink Mtlb 7.10 dri ite kontrol konverter dy 3 fe SVPWM dengn regultor ru ebgi plnt. Dl iuli ini dilkukn pengtn ru bebn (DC) hil etii pd kondii dini. Untuk enjin vrii tegngn DC engli vrii kecil, pern kontroler dl ite upn blik hri difungikn. Tbel 1. Preter Konverter Dy Preter Tegngn Fe Frekueni Tegngn DC Induktni Rektor Reitni Internl Kpitni Reitni Bebn pd Bebn Penuh Frekueni Spling Nili 100 V pek 50 Hz 300V 300H 0.2 oh 1000uF 60 oh 10kHz 412

7 kontroler Gbr 5. Digr Siulink Site Kontrol Konverter Dy Gbr 6 enunjukkn bhw etelh enuju tegngn kerj (300V), perubhn tegngn DC konverter terhdp perubhn bebn dl iuli ini engli vrii yng reltif kecil j (kurng dri 1%). Gbr 6. Tnggpn Tegngn DC terhdp Perubhn Bebn Gbr 7. Sinyl Kontrol 413

8 Sinyl kontrol u pd elng wktu 0 pi 0.05 detik, elkukn perinth untuk eperber ru lurn uk untuk pengiin tegngn kpitor enuju 300V dengn nili kiu u=0.2 tu plitudo ru uk eber 20A. Pd elng wktu 0.05 pi 0.3 detik, inyl kontrol u=0.1 (I =10A) untuk enjg tegngn DC 300V pd bebn penuh (R L =60 oh) dn etelh wktu t=0.3 detik, u=0.025 (I =2.5A) untuk enjg tegngn pd bebn dengn reitni R L =240 oh. Gbr 8 enunjukkn etii ru bebn pd t perlihn dri 0 pi 0.05 detik engli perbedn yng ber. Hl ini kren pd t terebut, tegngn DC engli trnii berup kenikn dri 173V enuju 300 V, ehingg etitor tidk eberikn hil yng preii. Pd bebn penuh ru etii dlh ekitr 5A (dri 0.05 pi 0.3 detik) yng eui dengn ru bebn 300 I L = = 5A. 60 Sedng pd bebn RL=240 oh, etii ru bebn eberikn hil yng (1.25A). Gbr 8. Etii Aru Bebn 5. PENUTUP Keipuln yng dpt ditrik ntr lin dlh ebgi berikut: 1. Etii ru bebn dengn enggunkn tte oberver dpt enghindri penggunn enor ru bebn. 2. Penyederhnn odel oberver Luenberger dpt dilkukn dengn enjg vrii tegngn DC kibt perubhn bebn dlh kecil. Ini dpt dilkukn jik ite kontrol dl kondii lup tertutup. 3. Pd t kondii perlihn, hil etii berbed juh dibndingkn nili ru bebn ebenrny. Hl ini kren pd t trt, nili wl integrtor pd oberver ih nol dn pd kpitor telh berii utn dengn tegngn wl (173V). 4. Penftn inyl etii ru bebn eberikn tnggpn tegngn konverter dy terhdp perubhn bebn enjdi lebih bik. 414

9 6. DAFTAR PUSTAKA George Elli. Oberver in Control Syte. Acdeic Pre Iqbl, A., Line, A., Ahr, I., Mohibullh. Mtlb/Siulink Model of Spce Vector PWM for Three-Phe Voltge Source Inverter. Univeritie Power Engineering Conference UPEC '06. Proceeding of the 41t Interntionl. Vol. 3 pp Sept Kocli, A., Sunter, S. Siultion of Spce Vector PWM Controller For Three- Level Voltge-Fed Inverter Motor Drive. IECON nd Annul Conference on IEEE Indutril Electronic. pp Nov Min, B.-D., You, J.-H., Kwon, B.-H. SVM-bed hyterei current controller for three-phe PWM rectifier. Electric Power Appliction. IEE Proceeding. Vol 146, Iue 2, pp Mrch Rthnkur D., Lkhn Perul J., Srinivn T. A New Softwre Ipleenttion of Spce Vector PWM. SouthetCon Proceeding IEEE, pp Septeber Setieo, S.; Torrey, D.A. Fuzzy Logic Control of Spce-vector PWM Current Regultor for Three-phe Power Converter. IEEE Trnction on Power Electronic. Vol.13, Iue 3 pp My Sutikno, H. Fdel, M. Hroen, Y. Ahri, M. Muridhi, H.P. Lod Current Control for Three-phe Power Converter SVPWM with Current-regultion. Power Electronic nd Motion Control Conference (EPE/PEMC) th Interntionl, pp Sept Zheng Zheng; Cong Wng; Hijun To. Reerch on Three-phe PWM Rectifier Bed on Predictive Control. ICIT IEEE Interntionl Conference on Indutril Technology, pp April