DESAIN DAN IMPLEMENTASI DC TO AC CONVERTER KENDALI DIGITAL TUGAS AKHIR

Transkripsi

1 DESAIN DAN IMPLEMENTASI DC TO AC CONVERTER KENDALI DIGITAL TUGAS AKHIR Oleh : Eka W Andreas C JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA SEMARANG 2007

2 HALAMAN PENGESAHAN Laporan Tugas Akhir dengan judul : Desain dan Implementasi DC to AC Konverter menggunakan sistem kendali digital diajukan untuk memenuhi sebagian dari persyaratan dalam memperoleh gelar sarjana Teknik Elektro pada program studi Teknik Elektro di Fakultas Teknologi Industri Universitas Katolik Soegijapranata Semarang. Laboran Tugas Akhir ini disetujui pada tanggal. Mei Menyetujui, Semarang, Mei 2007 Pembimbing I Pembimbing II (Leonardus Heru P, ST, MT) (FX. Hendra Prasetyo, ST.MT) NPP : NPP: Mengetahui, Dekan Fakultas Teknologi Industri (Leonardus Heru P, ST, MT) NPP :

3 ABSTRAK Teknologi konverter akhir-akhir ini berkembang sangat pesat dan bahkan memegang peranan yang penting, terutama dalam bidang industri. Kontrol atau kendali yang digunakan juga bermacam-macam. Berkembangnya teknologi konverter dipengaruhi oleh semakin meningkatnya konsumsi masyarakat akan energi listrik untuk menjalankan berbagai macam alat elektronika. Selain mengkonsumsi energi listrik dari PLN kita juga membutuhkan juga cadangan energi listrik dikala PLN tak mampu menyediakan energi listrik lebih untuk para konsumennya. Contoh elemen penyimpanannya misalkan adalah batry, cadangan energi listrik yang dapat disimpan dalam batery adalah tegangan dalam rating DC. Maka berdasarkan penjelasan diatas, penulis berkeinginan untuk merancang sistem konverter DC to AC dengan menggunakan sistm kendali digital. Kata kunci : Konverter, kendali, digital

4 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat-nya sehingga penyusunan laporan Tugas Akhir dengan judul Desain dan Implementasi DC to AC Konverter Menggunakan Sistem Kendali Digital dapat terselesaikan dengan baik. Laporan Tugas Akhir ini disusun dan diajukan untuk memenuhi sebagian dari persyaratan dalam memperoleh gelar Sarjana Teknik Elektro pada Program Studi Teknik Elektro di Fakultas Teknologi Industri Universitas Katolik Soegijapranata Semarang. Dalam pelaksanaan Tugas Akhir sampai tersusunnya laporan ini, penulis telah mendapat banyak bantuan dan dukungan baik moril maupun materiil dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan sebesar besarnya kepada : 1. Bapak Leonardus Heru P., ST, MT, selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri Universitas Katolik Soegijapranata Semarang, sekaligus Dosen Pembimbing I mata kuliah Tugas Akhir. 2. Bapak FX. Hendra Prasetya., ST, MT, selaku Dosen Pembimbing II mata kuliah Tugas Akhir. 3. Ayah, Ibu, n Adekku yang paling kusayang, atas semua bantuan moril maupun materiil dan doanya sehingga saya mampu menyelesaikan studi.

5 4. Cah Cah Workshop : Timbul, Joni, Sodho, Domo, Andri, Wawi, Abud, Krisna, Deni, Genjik, Kandou, Crewul, Rosok. Cuma kata Makasih Atas Semuanya 5. Team Mancing Ulin Fhishing Club : Tiyok, Tessy, Booman, Kadir, Kopleh, Mbon, Wondho, dek Adi, Mbah Totok, Kang Marno, Pak Yono, Yasir. 6. Motorku Chayank (Mega CB), yang setia menemani kemana pun dan kapan pun aku pergi. 7. Buat Mas AgoenK, terima kasih buat semuanya. Jasamu tak terlupakan, mas. Laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penilis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun. Akhir kata, penulis berharap semoga Laporan Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat bagi rekan rekan mahasiwa dan semua orang. Semarang, April 2007 Penulis

6 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL HALAMAN PENGESAHAN.. ABSTRAKSI KATA PENGANTAR. DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL i ii iii iv vi ix xi BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah Pembatasan Masalah Tujuan dan Manfaat Metodologi Penelitian Sistematika Penulisan 3 BAB II LANDASAN TEORI Konverter Inverter Satu Fasa Jembatan Penuh PWM (Pulse Width Modulation) Transformator Keadaan Transformator Tanpa Beban Keadaan Transformator Berbeban.. 13

7 2.5. Pewaktu MOSFET ( Metal Oxide Semiconductor FET ) Enhancement-Mode MOSFET Opto Coupler TLP EPROM. 19 BAB III DESAIN DAN IMPLEMENTASI INVERTER MENGGUNAKAN SISTEM KENDALI DIGITAL Perancangan Inverter Satu Fasa Jembatan Penuh Perancangan Kontrol Inverter Jembatan Penuh Rangkaian Generator Gelombang Kotak Rangkaian Counter dan EPROM Rangkaian Pembalik (inverting) Rangkaian Driver 31 BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS Pengujian rangkaian kontrol inverter jembatan penuh Pengukuran pembangkit gelombang kotak Pengukuran gelombang keluaran pencacah Pengukuran Gelombang pembentuk SPWM Pengukuran keluaran driver saklar rangkaian daya (Mosfet) Pengukuran daya inverter jembatan penuh BAB V PENUTUP Kesimpulan... 55

8 5.2. Saran. 55 DAFTAR PUSTAKA.. 57 LAMPIRAN

9 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Konverter dc-dc.. 6 Gambar 2.2 Bagan sistem umum inverter mode saklar. 7 Gambar 2.3 Inverter satu fasa jembatan penuh beban R.. 8 Gambar 2.4 Pulse width Modulation. 10 Gambar 2.5 Keadaaan tramsformator tanpa beban Gambar 2.6 Keadaaan tramsformator tanpa beban Gambar 2.7 Blok Diagram IC Gambar 2.8 Enhancement-mode MOSFET : (a) Tak terbias ; (b) terbias 17 Gambar 2.9. Grafik E-MOS : (a) Kurva Saluran ; (b) Kurva Transkonduktansi.. 18 Gambar Simbol skematik EMOS : (a) saluran n ; (b) saluran p Gambar Kontruksi Opto Coupler TLP Gambar 3.12 Rangkaian Inverter satu fasa jembatan penuh penuh Gambar 3.12 Setengah Siklus 1 Inverter satu fasa jembatan penuh penuh.. 23 Gambar 3.13 Setengah Siklus 2 Inverter satu fasa jembatan penuh penuh Gambar 3.14 Keluaran Inverter satu fasa jembatan penuh penuh. 24 Gambar 3.15 arus dan tegangan Keluaran fundamental 25 Gambar 3.16 Blok diagram rangkaian kontrol.. 26

10 Gambar 3.17 Gelombang kontrol Inverter. 26 Gambar 3.18 Rangkaian pembangkit SPWM 27 Gambar Rangkain generator gelombang kotak Gambar Rangkaian counter dengan Gambar Kombinasi rangkaian Counter dan EPROM.. 30 Gambar Rangkaian Inverting Schmitt Trigger.. 31 Gambar 3.23 optocoupler TLP Gambar 3.24 Rangkaian driver.. 32 Gambar 3.25 Rangkaian dc dc konverter multi output Gambar 4.26 Pulsa clock IC Gambar 4.27 Gelombang keluaran IC counter Gambar 4.28 Simulasi rangkaian SPWM menggunakan software PSIM.. 38 Gambar 4.29 Gelombang keluaran simulasi rangkaian SPWM Gambar 4.30 Gelombang keluaran rangkaian SPWM menngunakan EPROM 47 Gambar 4.30 Gelombang rangkaian dead time. 47 Gambar 4.31 Gelombang SPWM saling tergeser 3 µs. 49 Gambar 4.32 Sinyal input Transformator. 50 Gambar 4.33 Sinyal output Transformator Gambar 4.34 Sinyal output Inverter. 52

11 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 EPROM.. 20 Tabel 4.2 Logika Penyaklaran pada EPROM 39