Perancangan dan Simulasi Direct Torque Control pada Motor Induksi menggunakan Sliding Mode Control Mahmed Fadhillah

Transkripsi

1 Pancangan dan Siulai Dic Toqu Conol pada Moo Induki nggunakan Sliding Mod Conol Mahd Fadhillah Juuan Tknik Elko ITS, Suabaya 6111, ail: Abac Pada uga akhi ini akan coba diapkan od pngonolan kcpaan oo induki 3 phaa nggunakan Sliding Mod Dic Toqu Cono(SMDTC yang upakan pngbangan dai od DTC klaik. Mod konol ini akan di iplnaikan caa langung lalui ikokonol ATMEGA3 yang hubung dngan angkaian inv dan plan oo induki. Mikokonol digunakan unuk ngii inyal konol dan lakukan pnyuluan inv. Sub 3 phaa diubah njadi ub gangan DC lalui angkaian cifi. Sub DC bagai inpu inv akan di ubah njadi cau daya AC unuk ncau oo induki 3 phaa. Dai pngiplnaian od konol Sliding Mod Dic Toqu Conol ini dihaapkan hail pon oo yang konan. Hail pon aa nggunakan konoll yaiu i i 3 Sc dan ling i 3,5 Sc Kaa Kunci: DTC, SMDTC, Inv 3 phaa, Moo induki 3 phaa I PENDAHULUAN Moo induki 3 phaa aa ini ing digunakan pada indui dngan bbagai aplikai. Hal ini dibabkan kana oo induki 3 phaa iliki kunggulan dianaanya handal, idak ada konak anaa ao dan oo kcuali baing, naga yang ba, daya liik ndah dan hapi idak ada pawaan, api oo induki 3 pha iliki klahan pada pngonolan kcpaan kana kcpaanya hanya bganung pada fkuni inpu dangkan ub yang ada iliki fkuni yang konan, unuk ngubah fkuni inpu lbih uli dai pada ngau gangan inpu, dngan diukannya knologi inv aka hal bu njadi ungkin dilakukan. Pngauan kcpaan oo induki 3 phaa dngan konoll upakan clo loop conol yang uu digunakan di dala pngauan kcpaan oo induki kana bikan pon kcpaan yang lbih baik daipada opn loop conol. Naun hal ini buuhkan phiungan aaik yang ui dan koplk dala nnukan paa yang uai, aga dipolh kinja oo yang bagu. Siulink pada poga alab dapa digunakan unuk niulaikan pngauan kcpaan yang bbai DTC ini. Slah lakukan iulai, dilakukan iplnai pada pangka kanya dngan nggunakan ikokonol aga hai iulai dapa diiplnaikan pada al plan.. II Dic Toqu Conol Dic Toqu Conol (DTC adalah konol bdaakan fluk ao dala kangka fni ao ap nggunakan konol langung dai wiching inv. Id daa dai DTC adalah pubahan oi banding dngan lip anaa fluk ao dan fluk oo pada kondii fluk boco ao ap. Hal ini banyak diknali unuk pngauan oi dan fluk cpa dan obu. Pada oo induki dngan oo angka unuk waku ap oo njadi anga ba, fluk boco oo bubah plahan dibanding dngan pubahan fluk boco ao. Olh kana iu, pada kadaan pubahan yang cpa fluk oo cndung idak bubah. Pubahan cpa dai oi lkoagnik dapa dihailkan dai puaan fluk ao, bagai aah oi. Dngan kaa lain fluk ao dapa kika pcpa aau plaba dngan nggunakan vko gangan ao yang uai. Toi dan fluk konol baaaa dan dcoupl dicapai dngan pngauan langung dai gangan ao, dai o pon oi dan fluk. DTC biaanya digunakan uai vko gangan dala hal ini unuk lihaa oi dan fluk ao dngan dua daah hiii, yang nghailkan pilaku bang bang dan vaiai podu fkuni pnaklaan dan ippl fluk, oi dan au yang pning. diana... (1 Paaan gangan ao unuk paaan pac vko dai oo induki adalah : d v R i... ( + d R i ' + j ( ( + S ( a S ( v ( a 3V Sa b + c d ' d L i + L i '... (3... (4... (5 Paaan dic fluk conol unuk bnuk paaan fluk ao adalah : dngan ngabaikan R aka didapa ' L i ' + L i d d v R i v... (6... (7 '

2 Paaan oi pada dic oqu conol yaiu : lc... (8 Dai paaan 8 bia dikahui fluk oo ngikui fluk ao dngan waku yang konan στ. 3 L δl L L L 1+ pστ in δ... (9 hingga paaan fluk ao...(1 ( v ir d Sao fluk dan oi iai didapakan dai paaan 11, dan pada ubu d dan q 3 p T I ( i ( p T 1.5 Ψ ( j i p T 1.5 ( Ψ...(11 diq Ψqid, Blok diaga i DTC unuk oo induki diunjukkan pada gaba 1, Skaik DTC anga dhana dala konfiguai daanya, dii dai hyi konoll, oqu dan flux iao dan wiching abl. Konfiguainya lbih dhana dai i vko konol kana idak adanya anfoai anaa aionay fa dan ynchonou fa. gangguan dngan vaiai paa dan oi bban bubah. Paaan uu oi lkokanik pada oo induki dibikan: d J + B + TL d T... (1 Diana B dan J adalah kofiin gkan vicou dann konana Inia dai oo. TL adalah oi bban dai lua dan adalah puaan oo kanik dala fkuni udu. T adalah oi lkoagnik dai oo induki yang dibikan dngan paaan : T 3 P ( λ i λ i d q q d + a + d bt... (13 Paaan lkokanik 1 dapa diubah njadi:... (14 dngan : B 1 TL a ; b ; d J J J Suai dngan paaan lkokanik diaa dngan kondii ada gangguan adalah: ( a + a ( d + d + ( b + b T... (15 Diana: a, b, dan d adalah nyaakan kondii aknu dai paa a, b, dan d bagai pnyaaan paa J dan B. Gaba 1 Pinip daa DTC.1 Sliding Mod Conol (SMC Sliding od conol dipknalkan bagai alnaif yang ungkinkan unuk napkan obu conol, dngan ngabil kunungan dai kaakiik wiching "on-off" inv unuk ngonol in lkik. naun hal ini nybabkan kugian ba yaiu fkuni wiching yang bubah-ubah. Unuk ndapakan fkuni wiching ap, digunakan odulai pac vco yang pahankan kaakiik yang bagu dai liding od conol. Pnapan pada waku dik digial ignal pocing juga buuhkan pubahan unuk pbaiki hail pngolahan. Sliding od conol didain unuk bopai lbihi vaiabl yang aa pi digunakan pada od DTC Unuk ningkakan pfoa puaan oo induki pada kondii ada gangguan, konol puaan dngan liding od conol akan diuaikan, diana jni konol ini obu pada aa jadi Unuk nnukan kalahan/liih puaan oo dibikan dngan paaan: ( ( ( Diana: (... (16 adalah puaan acuan/fni. Dngan nuunkan paaan 16 dala fungi waku didapakan: ( ( ( a( + f( + x( f ( Dngan iahkan koponn dai paaan 17 didapakan njadi:... (17 dan x( f ( bt ( a d( (... (18 Dan x( pnabahan pubahan dibikan dala paaan:

3 x( bt ( a d( bt (... (19 Vaiabl liding od dngan koponn ingal dibikan dngan paaan: ( ( h a ( τ dτ... ( Diana h adalah konana pngua. Unuk nnukan alu puaan (pd ajcoy acking, dngan nggunakan aui dan paaan biku : Aui 1. haga h dipilih hingga ( h a njadi ngaip dan h <, kudian liding ufac dibikan dngan paaan : ( ( h a ( τ dτ...(1 Bdaa hail pngbangan wiching ufac, kbadaan konol wiching dijain kbadaan di liding od, konol puaannya dibikan dngan paaan: f ( h( β gn ( S (...( Diana: β konana pngua wich vaiabl liding yang dinukan lalui paaan 3 dan anda gn(. adalah fungi ignu yang didifiniikan bagai: gn ( bila bila S S ( ( > <...(3 Aui : Pngua β dipilih hingga β x( unuk ua kondii. Kika liding od jadi pada liding ufac paaan 1, S ( S (, dan acking ( o bgak konvgn caa kponn nuju k nol. akbhingga.pbukian dai oa diaa dapa nggunakan oi abilia Lyapunov. Fungi Lyapunov adalah: 1 V (... (4 V (... (5 Dngan nggunakan paaan 5, aka didapakan: V ( S S S S S ( h a.[( a + f + x ( h a ].[ f + x h].[ h β gn( + x h].[ x β gn( ] ( β x S. Paaan, 15, dan aui lah digunakan T dala pbukian diaa. Akhinya oi fni dapa dinukan dngan nubiuikan paaan 16 dan hingga didapakan: 1 T h( β gn( + a + + d b... (6 III PERANCANGAN SISTEM Dala pancangan ini akan dibua iulai dan iplnai dai od SMDTC 3.1 Pncanaan Poga Siulai SMDTC Bdaakan dai fni odl dngan iulink dai konol kcpaan oo induki iga faa dngan od SMDTC adalah bagai biku: Gaba Sliding Sufac bada pada liding od Suai dngan paa oo induki dai paaan 15, bila aui 1 dan aui dibukikan bagai baaan puaan paaan akan ndahului puaan kanik oo acking kalahan pua ( ( ( hingga an condung nuju kiik nol hingga nuju kondii Gaba 3 Blok iulink SMDTC Gaba 3 upakan blok iulai dai pngiplnaian od SMDTC pada oo induki.

4 3. Pancangan Iplnai SMDTC Unuk ngiplnaikan Sliding Mod Dic Toqu Conol (SMDTC pada pngauan kcpaan oo induki iga faa dibuuhkan ikokonol yang bii poga konol Sliding Mod dan poga pnyuluan inv. Hal ini dilakukan kana kdua poga bu aa-aa nggunakan pwakuan i yang dia dala ikokonol, jadi apabila kdua poga bu diaukkan kdala 1 ikokonol aka fkuni yang dihailkan unuk pnyuluan inv idak akan pii. Gaba 4 nunjukkan diaga ali pancangan : Gaba 4 Diaga ali iplnai SMDTC Dai diaga ali diaa, aka dala pancangan i dibagi njadi bbapa ahapan ahapan yang dilakukan caa unun. Tahap paa adalah ancang hadwa Dic Toqu Conol (DTC yang dii dai inv 3 phaa, div inv 3 faa gbang NOT, Mikokonol, Rangkaian Pnyaah, dan Pow Supply. Adapun angkaian pndukung lainnya yaiu angkaian Gbang AND yang digunakan unuk bua PWM odifikai. Tahap bikunya adalah pancangan ofwa (wiching abl, inyal PWM ikokonol dan ofwa SMDTC. Kudian pada ahap akhi akan dilakukan pngujian hadwa dan ofwa SMDTC pada oo induki. 3..1Pancangan Sofwa Iplnai DTC Poga SMDTC yang akan dibua dala bahaa C dan diaukkan kdala ikokonol ATMEGA3 naninya akan bikan poin dan inyal konol Sliding Mod dan inyal konol PID kpada ikokonol ATMEGA16 yang bii poga DTC aga pon kcpaan oo induki dapa ndkai nilai poin yang diinginkan. Kdua inyal bu dikluakan olh konol uaa lalui po D4 dan D5 bfungi bagai pnghail inyal analog. Gaba 5 nunjukkan flowcha poga SMDTC. Gaba 5 Flowcha poga pada ikokonol 1 Konol kdua yang ngndalikan pnyuluan inv nia poin dai konol uaa lalui po A unuk fkuni dan po A1 unuk duy cyclnya, kdua po iu upakan ubah inyal analog yang dikii olh konol uaa njadi inyal digial. Gaba 6 nunjukkan flowcha poga yang diaukkan kdala ikokonol kdua. Gaba 6 Flowcha poga ikonol

5 IV IMPLEMENTASI DAN ANALISA Pada bagian ini akan dibaha ngnai daa daa hail iulai dan iplnai langung pada plan oo induki. 4.1 Pngujian Siulai Unuk hail dai iulai ini nilai kcpaan fni yang dinukan pada aa anpa bban dan diuaikan dngan kcpaan noinal dai oo induki 3 phaa yang digunakan pada iplnai, hingga dapa dibandingkan kcpaan oo aa nggunakan konol dan anpa nggunakan konol. Gaba 7 Rpon oo induki aa nggunakan DTC kondii anpa bban Gaba 7 nunjukkan kcpaan oo nggunakan konol DTC anpa bban pada aa a, dngan poin aau fni uai dngan pifikai hadwa yang ada. Dngan nggunakan DTC pada aa a oo anpa bban lukan,11 c unuk polh kcpaan yang konan, dngan pon yang ada udah pbaiki hail dai pon yang blunya, naun dngan nggunakan DTC anpa konol SMDTC, pon idak kokoh hadap pubahan bban. Gaba 8 Rpon oo dngan konol SMDTC kondii anpa bban Gaba 8 nunjukkan kcpaan oo nggunakan konoll SMDTC anpa bban pada aa a. Dngan SMDTC pada aa a oo anpa bban lukan,85 unuk ncapai ady a, jadi ovhoo, naun hal ini bua pon oo lbih kokoh hadap pubahan oi bban. Dala gaba 7 dan gaba 8 diplihakan pbandingan pon kcpaan dngan dan anpa nggunakan konol anpa bban. Biku ini pada gaba 9 adalah pon dngan nggunakan DTC dibbani,4 x oi oo. Gaba 9 Rpon oo dngan DTC dngan bban Dai pon yang liha, kcpaan oo aa nggunakan DTC idak dapa ncapai poin. hingga diplukan konoll unuk od DTC pada pngauan kcpaan dngan bban. Gaba 1 adalah hail akhi pngauan kcpaan oo dngan od SMDTC. Hail yang dipolh yaiu ling i yang cpa (,9 c dngan oi bban,4 x oi oo. Mkipun jadi ovhoo naun i ini anga abil pada pubahan bban dan fni kcpaan. Gaba 1 Rpon oo dngan konol SMDTC dngan bban 4. Pngujian Iplnai konol SMDTC Pngujian ini dilakukan dngan lbih dulu ngaai pon i anpa konol dngan bikan nilai poin dala kcpaan dan kudian nilai upan balik kcpaan hail kluaan achognao diia olh ikokonol dan daa pbandingan kduanya dikiikan k PC lalui konki ial. Gafik pon oo anpa konol diunjukkan olh gaba 11. RPM Rpon oo TIME Gaba 11 Rpon oo anpa konol Dai gafik dapa diliha bahwa pon plan aa anpa nggunakan konol idak apu ncapai poin 13p dan u boilai. S poin

6 RPM Ti Gaba 1. Rpon oo dngan konol SMDTC Gafik pada gaba 1 nunjukkan pon kcpaan oo induki dngan konol SMDTC aa dibi poin 14p, pon oo yang liha dapa ncapai poin dngan waku naik 3 ling i 3,5 dan u boilai dikia nilai poin. V KESIMPULAN Rpon oo S poin Mlalui po pancangan, pbuaan, apai dngan pngujian hadwa, dai daa yang didapa lalui iulai aka dapa dipulkan od konol DTC dngan SMDTC aa-aa iliki pon yang cpa dan abil dngan hail yaiu pon oo induki akan ncapai poin pada,85 dngan kondii anpa bban. Naun apabila pngujian dilakukan dngan oi bban aka liha bahwa pon oo aa nggunakan konol SMDTC lbih kokoh kana ponnya aih bia ncapai poin dibandingkan aa nggunakan konol DTC klaik pon oo idak apu ncapai ady a. Dai hail iulai dngan nggunakan SMDTC dihailkan pngauan kcpaan yang kokoh hadap bban dibandingkan nggunakan DTC klaik. Pada daa hail iplnai hadwa,pon oo aa anpa nggunakan konol idak dapa ncapai ady a dan lalu boilai, dngan nggunakan konol SMDTC hail yang didapakan lbih bagu kana dapa ncapai poin yang diinginkan dngan ling i 3,5 walaupun u boilai REFERENSI [1] [1] Bial K. Bo, Modn Pow Elconic and AC div, Pnic Hall PTR,. [] D. Caadi, Giovanni Sa, FOC and DTC: wo vaiabl ch fo inducion oo oqu conol, Tan. On Pow Elconic, Vol. 17, No. 5, Spb. [3] D. Caadi, G. Sa, A. Tani, and L.Zai, An of dic oqu conol fo inducion oo div, Bulin of h Polih acady of cinc ch. cinc, vol. 54, No.3,6. [4] I. Takahahi, T. Noguchi, A nw quickpon and high-fficincy conol agy of an inducion oo, IEEE, Tan. Ind. Appl., IA-(5: 8-87, [5] M. Abid, Y. Radani, A. Aiaoui, A. Zblah, Sliding od pd and flux conol of an inducion achin, Jounal of Cybnic and Infoaic, ISSN: , vol. 6, 6. [6] Nd Mohan, Elcic div an ingad appoach, MNPERE, Minnapoli, 3. [7] Nd ohan, Advanc lcic div analyi, conol and odling uing iulink, MNPERE, Minnapoli, 1. [8] O. Baabon, A. J. Gaido, F.J. Mada. A obu fild oind conol of inducion oo wih flux obv and pd adapaion. Poc. IEEE-ATFA, 3. [9] Pa R. Maic, Banko D. Blanu, Slobodan N Vukoavic, A novl dic oqu conol and flux conol algoih fo h inducion oo,ieee, 3. [1] T. Bahananda Rddy, D. Subbaayudu, J. Aanah, Robu liding od pd conoll fo hybid SVPWM ba dic oqu conol of inducion oo, Wold Junal of Modlling and Siulaion, ISSN , England, vol 3, 7. [11] Wilfid Puqui, Jan Pi Babo, Sliding od conol in Engining, Macl and Dkk, Inc. Nw Yok-Bal,. [1] Aan Jaya, Mauidhi Hi Punoo, Sobagio, Pngauan Kcpaan Moo Induki Tanpa Sno Kcpaan Mnggunakan Mod Fuzzy Sliding Mod Conol Bbai Dic Toqu Conol, Juuan Tknik Elko, Fakula Tknologi Indui, ITS. 9. RIWAYAT HIDUP Mahd Fadhillah, akab dipanggil Fadil, lahi di Banjaain pada anggal 19 Db Pada aa anak anak pnuli pa ngnya pndidikan di kolah daa ngi Kbun Bunga 6, Banjaain kudian pnuli lanjukan udinya di SMPN 6 Banjaain. Slah lulu dai Skolah Mnngah Aa Ngi (SMAN 7 Banjaain, pnuli lanjukan pndidikan ingka inggi di Juuan Tknik Elko ITS dngan caa lina jalu dai Diploa III Elkonika dan Inunai UGM. Pnuli fokukan konnainya pada bidang udi Tknik Si Pngauan (TSP. Pada bulan Ju1i 11 pnuli ngikui ina dan ujian uga akhi pada bidang udi Tknik Si Pngauan (TSP, Juuan Tknik Elko, FTI ITS bagai alah au pyaaan unuk polh gla ajana Tknik.

7