Pengaturan Kecepatan Motor Induksi 3Phasa Melalui DTC Dengan Menggunakan Sliding Mode Control

Transkripsi

1 1 Pngatuan Kcpatan Moto Induki 3Phaa Mlalui DTC Dngan Mnggunakan Sliding Mod Contol Paudya Rian Pdana 1,Gigih Pabowo, Ainu Rofiq Nanu 3 1 Mahaiwa D4 Juuan Tknik Elkto Induti ² Don Juuan Tknik Elkto Induti 3 Don Juuan Tknik Elkto Induti Politknik Elktonika Ngi Suabaya ITS Kapu ITS Sukolilo,Suabaya Eail : ianpdn@yahoo.co Abtak Dala poyk akhi ini ngbangkan tntang tod pngatuan kcpatan oto induki 3 phaa lalui dict toqu contol (DTC) nggunakan liding od contol (SMC). Dngan nggunakan tod DTC ungkinkan untuk ngontol toka dan fluk tato caa langung. Etiai putaan oto, toka dan fluk dilakukan olh DTC yang dibi input tgangan dan au tato. Etiai kcpatan oto akan dibandingkan dngan kcpatan fni untuk nghailkan o. Eo dan dlta o kcpatan puta bagai aukan pada Sliding Mod Contol (SMC). Nilai kluaan dai SMC adalah Toka fni. Baan aukan tiai DTC adalah au dan tgangan oto, inyal aukan invt adalah tgangan dc. Baan kluaan tiai DTC adalah toka, putaan, fluk dan udut antaa fluk ubu d dan ubu q.hail yang dipolh lalui iulai nunjukkan pon kcpatan puta yang cpat dala kondii tat dan apu untuk ngikuti kcpatan fni yang dinai. Kata Kunci : Sliding od contol, Dict toqu contol. I. Pndahuluan Moto induki 3 phaa aat ini ing digunakan pada induti dngan bbagai aplikai. Hal ini dibabkan kana oto induki 3 pha iliki kunggulan diantaanya handal, tidak ada kontak antaa tato dan oto kcuali baing, tnaga yang ba, daya litik ndah dan hapi tidak ada pawatan. Moto induki 3 phaa iliki klahan pada pngontolan kcpatan kana kcpatanya bgantung pada fkuni input dangkan ub yang ada iliki fkuni yang kontan, untuk ngubah fkuni input lbih ulit dai pada ngatu tgangan input, dngan ditukannya tknologi invt aka hal tbut njadi ungkin dilakukan. Moto induki uunya diopaikan untuk kcpatan ttap. Bdaakan uvy bahwa bila oto diopaikan dngan kcpatan vaiabl, aka oto akan ngkonui daya litik yang kcil. Kana itu oto ini banyak dipakai dngan kcpatan vaiabl. Untuk ngatu kcpatan oto induki pada kcpatan ttap dan kcpatan vaiabl diplukan fkuni atau toka. Konvt daya difungikan untuk ngatu paat-paat oto induki, hingga dngan ngatu paat oto induki akan dapat pngauhi kcpatan puta oto. Moto induki tiga phaa oto angka dipgunakan bagai it pnggak. Pngatuan kcpatan oto induki yang digunakan, nggunakan toda Dict Toqu Contol bbai Sliding Mod Contoll. Ada banyak tod untuk pngatuan kcpatan oto induki. Diantaa kontol tbut adalah kontol tgangan / fkuni (v/f) kontol ini paling dhana, kana banyak digunakan di induti. Dan juga diknal bagai kontol kala yang nggunakan tod antaa tgangan / fkuni kontan Kontol ini digunakan tanpa upan balik kcpatan. Mnuut pndapat Caadi, 006 klahan dai kontol ini blu ncapai nilai yang akuat pada pon kcpatan, diana kontol fluk tato dan toka aih nggunakan kontol tidak langung. Vkto Kontol, untuk jni ini ada loop kontol untuk ngontol toka dan fluk. Yang uu digunakan adalah tanfoai vkto. Klahan utaa bila nggunakan kdua kontol tbut adalah lukan kapuan koputai angat ba dan hau dapat ngidntifikai paat oto.

2 II. Putaan Moto Induki Bbapa angkaian didaakan pada odl oto yang tlah dipapakan untuk nyning putaan oto induki dai tinal pngukuan untuk pngontolan putaan oto. Untuk nntukan putaan oto, dan daa untuk nghitung dapat nggunakan paaan angkaian dai oto induki. Scaa konvnional untuk nganalia odl oto induki tiga faa dikbangkan bdaakan odl tafo, dngan ngauikan tgangan ub adalah inuoidal dan kondii tady tat. Dala opai iil ditui paalahan tgangan ub yang tidak inuoidal dan ada pubahan bban. Kana itu dibutuhkan odl lain yang lbih flkibl untuk nganalii oto induki. Modl oto induki dala koodinat d-q-n digunakan untuk nganalii oto dan lbih flkibl.paaan tgangan oto induki dngan tgangan iti dala koodinat d-q-n dinyatakan olh: adalah toka bban adalah toka lktoagntik J adalah on inia (kg.) P adalah julah kutub adalah kcpatan angula oto (ad/d. Diaga dai odl oto induki diplihatkan dala gaba1. Gaba 1.Rangkaian kivaln dq dai oto induki tiga phaa (1) fluk yang tgabung dala kupaan adalah: () paaan (1),() dapat dinyatakan dala atik bikut: dngan (3) hingga toka lktoagntik oto induki dapat ditntukan dngan : (4) Paaan dinai oto induki dinyatakan olh III. Dict Toqu Contol Dict Toqu Contol (DTC) adalah kontol bdaakan fluk tato dala kangka fni tato ttap nggunakan kontol langung dai witching invt. Daa dai DTC adalah pubahan toi banding dngan lip antaa fluk tato dan fluk oto pada kondii fluk boco tato ttap. Pada oto induki dngan oto angka untuk waktu ttap oto njadi angat ba, fluk boco oto bubah plahan dibanding dngan pubahan fluk boco tato. Olh kana itu, pada kadaan pubahan yang cpat fluk oto cndung tidak bubah. Pubahan cpat dai toi lktoagntik dapat dihailkan dai putaan fluk tato, bagai aah toi. Dngan kata lain fluk tato dapat ktika pcpat atau plabat dngan nggunakan vkto tgangan tato yang uai. Toi dan fluk kontol baa-aa dan dcoupl dicapai dngan pngatuan langung dai tgangan tato, dai o pon toi dan fluk. DTC biaanya digunakan uai vkto tgangan dala hal ini untuk lihaa toi dan fluk tato dngan dua daah hitii. v Diana ( S ( + S ( a S ( t ) ) = 3 V a b + c ( a (6) dngan, (5) Paaan tgangan tato untuk paaan pac vkto dai oto induki adalah : dψ v = Ri + (7) dt

3 3 dψ ' dt 0 = R i ' + jωψ ' ψ = L i + L i ' ψ ' = L i ' + L i (8) (9) (10) tanfoai antaa tationay fa dan ynchonou fa. Gaba. Blok diaga SMDTC Paaan dict fluk contol untuk bntuk paaan fluk tato adalah : dψ = v Ri dt dngan ngabaikan R aka didapat ψ = v t (11) (1) Paaan toi pada dict toqu contol yaitu : t lc 3 L = ψ ψ inδ δl L (13) Dai paaan 13 bia diktahui fluk oto ngikuti fluk tato dngan waktu yang kontan στ. L L ψ = ψ 1+ pστ hingga paaan fluk tato (14) ψ = ( v ir ) dt (15) Stato fluk dan toi tiai didapatkan dai paaan 16, dan pada ubu d dan q T = 3 p I ( ψ ) i p T = 1.5 T (16) (17) Blok diaga it DTC untuk oto induki ditunjukkan pada gaba, Skatik DTC angat dhana dala konfiguai daanya, tdii dai hyti kontol, toqu dan flux tiato dan witching tabl. Konfiguainya lbih dhana dai it vkto kontol kana tidak adanya = 1.5 p ( Ψ i Ψ i ) d q q ( Ψ ( j )) d i IV. Sliding Mod Contol Sliding od contol dipknalkan dngan ngabil kuntungan dai kaaktitik witching invt untuk ngontol in lktik. naun hal ini nybabkan kugian ba yaitu fkuni witching yang bubah-ubah. Untuk ndapatkan fkuni witching ttap, digunakan odulai pac vcto yang ptahankan kaaktitik yang bagu dai liding od contol. Pnapan pada waktu dikt digital ignal pocing juga butuhkan pubahan untuk pbaiki hail pngolahan. Sliding od contol didain untuk bopai lbihi vaiabl yang aa pti digunakan pada tod DTC Untuk ningkatkan pfoa putaan oto induki pada kondii ada gangguan, kontol putaan dngan liding od contol akan diuaikan, diana jni kontol ini obut pada aat tjadi gangguan dngan vaiai paat dan toi bban bubah. Dai paaan lktokanik (5) dapat diubah njadi: dngan : ω + a ω + d = bt B 1 TL a = ; b = ; d = J J J (18 ) Suai dngan paaan lktokanik (18) dngan kondii ada gangguan adalah: ( a + a) ω ( d + d ) + ( b + b) T ω = (19) Diana: a, b, dan d adalah nyatakan kondii taktntu dai paat a, b, dan d bagai pnyataan paat J dan B. Untuk nntukan kalahan/liih putaan oto dibikan dngan paaan: ( ( ( = ω ω Diana: (0)

4 4 ( ω adalah putaan acuan/fni. Dngan nuunkan paaan (0) dala fungi waktu didapatkan: ( = ω ( ω ( = a( + f ( + x( (1) Dngan iahkan koponn f (t ) dan x ( dai paaan (1) didapatkan njadi: ω () f ( = bt ( a d( ω ( Dan x ( pnabahan pubahan dibikan dala paaan: x( = bt ( aω d ( bt ( (3) Vaiabl liding od dngan koponn intgal dibikan dngan paaan: = ( t ( h a) ( τ ) dτ 0 (4) Diana h adalah kontanta pnguat. Untuk nntukan alu putaan (pd tajctoy tacking), dngan nggunakan aui dan paaan bikut: Aui 1: haga h dipilih hingga ( h a) njadi ngatip dan h < 0, kudian liding ufac dibikan dngan paaan : t = ( ( h a) ( τ ) dτ = 0 0 (5) Bdaa hail pngbangan witching ufac, kbadaan kontol witching dijain kbadaan di liding od, kontol putaannya dibikan dngan paaan: f ( = h( β gn ( ) (6) Diana: β = kontanta pnguat witch = vaiabl liding yang ditntukan lalui paaan (4) dan tanda gn(.) adalah fungi ignu yang didifiniikan bagai: gn ( ) + 1 = 1 bila bila S S ( ( > 0 < 0 (7) Aui : Pnguat β dipilih hingga β x( untuk ua kondii. Ktika liding od tjadi pada liding ufac paaan (5), S ( ( = 0, dan tacking o ( bgak konvgn caa kponn nuju k nol. Gaba 3. Sliding Sufac bada pada liding od Suai dngan paat oto induki dai paaan (19), bila aui 1 dan aui dibuktikan bagai bataan putaan paaan (8) akan ndahului putaan kanik oto ω hingga tacking kalahan putaan ( = ω ( ω ( condung nuju ktitik nol hingga nuju kondii takbhingga.pbuktian dai toa diata dapat nggunakan toi tabilita Lyapunov. Fungi Lyapunov adalah: 1 V ( = V ( (8) = (9) Dngan nggunakan paaan (8), aka didapatkan: V ( = 0 ( h a).[( a + f + x) ( h a) ].[ f + x h].[ h β gn( ) + x h].[ x β gn( )] ( β x ) S. Paaan (5), (1), (6) dan aui tlah digunakan dala pbuktian diata. Akhinya toi fni T dapat ditntukan dngan nubtituikan paaan () dan (6) hingga didapatkan: 1 T = h( β gn( ) + aω + ω + d b (30) V. Hail iulai Pada bagian ini iulai caa nuic tlah dilakukan dngan nggunakan Mathlab/Siulink. Sapling ti 1000µ, fluk fni diabil pada haga noinal. Moto Induki 3 faa tgangan noinal 380 V, f= 50 Hz, julah kutub 4 lip 3%, punyai data plngkap bagaibikut: R = 1.77 Ω, R = 1.34 Ω, XL=5.5 Ω, XL=4.57 Ω, X=139.0 Ω, J=0.05 Kg., B=0.01N-.c/ad. Haga h = -100 untuk liding od contol dan β=10, hail iulai akan dilihat pada kondii, tat, tady tat dan bila tjadi pubahan bban.

5 5 Pada gaba 4 adalah putaan oto aat tat pada aat bban nol dngan nggunakan kontol liding od, gaba 4 adalah fluk tato pada kondii tanpa bban, gaba 7 adalah fluk tato pada ubu d dan ubu q, gaba 6 adalah ba au tato pada kondii tanpa bban, gaba 7 adalah toi lktoagntik oto tanpa bban. Gaba 6. Au Stato Gaba 4. Putaan oto pada aat bban nol Pada iulai pngatuan putaan oto oto induki tiga faa ini akan dilakukan dngan uji pada kondii tat. dngan kontol SMC untuk lihat pfoani putaan oto induki tiga faa. Dai gaba 4 dapat dilihat pon putaan awal oto induki thadap waktu pada aat tanpa bban. Gaba 6. Fluk Stato Gaba 5. Tgangan Moto pada aat pubahan fni kcpatan Pada gaba 5 tgangan oto pada aat pubahan fni kcpatan aka fkuni tgangan oto akin ba. Pada gaba 6 au oto akan ngalai tady tat pada aat pubahan fni pada 0,8 cond dngan au 3,18A-. Gaba 6 adalah fluk tato thadap ubu d dan q. Gaba 7. Toi Elktoagntik VI. Kipulan Konvnional DTC akan bikan caa pngatuan putaan yang dhana dan bikan pon yang cpat thadap pubahan, ttapi akan nibulkan ippl di toi, fluk dan au pada kondii tady tat. Untuk pbaiki pnapilan putaan dibikan intgal liding od contol hingga kokoh pada kondii bila tjadi o

6 6 paat atau bila tjadi pubahan toi bban. Dai hail iulai yang tlah dilakukan dapat ditaik kipulan bahwa dngan toda SMDTC pada aat tat oto tanpa bban dan putaan noinal tjadi ovhoot 10,5 ad/dtik dai putaan acuan/fni. [13] Endo Wahjono, Sobagio, FUZZY LOGIC DIRECT TORQUE CONTROL UNTUK MOTOR INDUKSI YANG DIGUNAKAN PADA KENDARAAN LISTRIK (ELECTRIC VEHICLE), Juuan Tknik Elkto, Fakulta Tknologi Induti, ITS Dafta Putaka [1] Bial K. Bo, Modn Pow Elctonic and AC div, Pntic Hall PTR, 00. [] D. Caadi, Giovanni Sa, FOC and DTC: two vaiabl ch fo induction oto toqu contol, Tan. On Pow Elctonic, Vol. 17, No. 5, Sptb 00. [3] D. Caadi, G. Sa, A. Tani, and L.Zai, Ant of dict toqu contol fo induction oto div, Bultin of th Polih acady of cinc tch. cinc, vol. 54, No.3,006. [4] I. Takahahi, T. Noguchi, A nw quick-pon and high-fficincy contol tatgy of an induction oto, IEEE, Tan. Ind. Appl., IA- (5): 80-87, [5] M. Abid, Y. Radani, A. Aiaoui, A. Zblah, Sliding od pd and flux contol of an induction achin, Jounal of Cybntic and Infoatic, ISSN: , vol. 6, 006. [6] Nd Mohan, Elctic div an intgatd appoach, MNPERE, Minnapoli, 003. [7] Nd ohan, Advanc lctic div analyi, contol and odling uing iulink, MNPERE, Minnapoli, 001. [8] O. Baabon, A. J. Gaido, F.J. Mada. A obut fild ointd contol of induction oto with flux obv and pd adaptation. Poc. IEEE-ATFA, 003. [9] Pta R. Matic, Banko D. Blanu, Slobodan N Vukoavic, A novl dict toqu contol and flux contol algoith fo th induction oto,ieee, 003. [10] T. Bahananda Rddy, D. Subbaayudu, J. Aanath, Robut liding od pd contoll fo hybid SVPWM ba dict toqu contol of induction oto, Wold Junal of Modlling and Siulation, ISSN , England, vol 3, 007. [11] Wilfid Puqutti, Jan Pi Babot, Sliding od contol in Engining, Macl and Dkk, Inc. Nw Yok-Bal, 00. [1] Aan Jaya, Mauidhi Hi Punoo, Sobagio, Pngatuan Kcpatan Moto Induki Tanpa Sno Kcpatan Mnggunakan Mtod Fuzzy Sliding Mod Contol Bbai Dict Toqu Contol, Juuan Tknik Elkto, Fakulta Tknologi Induti, ITS. 009.