PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI DIRECT TORQUE CONTROL PADA MOTOR INDUKSI

Transkripsi

1 PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI DIRECT TORQUE CONTROL PADA MOTOR INDUKSI Zanu Rachad Wahyudi Jurusan Teknik Elektro FTI, Institut Teknologi Sepuluh Nopeber Kapus ITS, Surabaya 60 e-ail: Abstrak Makalah ini ebahas tentang ipleentasi etode DTC. Salah satu etode penyulutan inverter untuk pengaturan kecepatan otor induksi yang dikebangkan selain kontrol vektor yaitu etode Direct Torque Control (DTC). Teknik kontrol DTC eungkikan pengaturan fluks dan torsi secara langsung dan terpisah serta dapat dilakukan tanpa enggunakan sensor kecepatan. Rangkaian inverter 3 fasa pada DTC dikendalikan secara langsung dengan Pulse Width Modulation yang telah diodifikasi. Pulse Width Modulation yang telah diodifikasi akan diatur frekuensi dan duty cycle nya. Frekuensi diatur dari 0Hz sapai 60Hz sedangkan duty cycle diatur dari 0% sapai 00%. Dala pengukuran inverter 3 fasa dengan beban otor didapatkan hubungan duty cycle, arus, dan torsi adalah berbanding lurus. Seakin besar duty cycle aka arus dan torsi akan seakin besar. Hubungan arus, frekuensi, dan torsi. Ketika frekuensi diturunkan aka arus akan naik begitu juga torsi pun akan terus naik sebanding dengan arus. Kata Kunci: Inverter 3 fasa, Direct Torque Control, Motor induksi 3 fasa. PENDAHULUAN Banyaknya industri yang eakai otor induksi dikarenakan harganya urah dan tangguh enjadikan otor induksi sangat populer. Naun dikarenakan karakteristik otor induksi yang sulit diatur sehingga eerlukan pengaturan kecepatan. Motor induksi uunya dioperasikan untuk kecepatan tetap. Berdasarkan survei bila otor dioperasikan dengan kecepatan variabel, aka otor akan engkonsusi daya listrik yang kecil. Karena itu otor ini banyak dipakai dengan kecepatan variabel. Untuk engatur kecepatan otor induksi pada kecepatan tetap dan kecepatan variabel diperlukan frekuensi atau torka. Konverter daya difungsikan untuk engatur paraeter-paraeter otor induksi, sehingga dengan engatur paraeter otor induksi akan dapat epengaruhi kecepatan putar otor induksi. Hal ini ebuktikan bahwa pengaturan terhadap otor induksi sangat sulit. Salah satu paraeter otor induksi adalah torsi otor. Untuk engatasi hal tersebut telah dikebangkan suatu etode kontrol yaitu Direct Toque Control. DTC erupakan etode pengaturan penyulutan pada inverter. Inverter tiga fasa adalah konverter DC ke AC tiga fasa dengan frekuensi keluaran dapat diatur sehingga otor induksi dapat dikendalikan dengan fleksibel. Kecepatan pada otor induksi tiga fasa ini akan dikendalikan torsi dan fluks nya secara langsung oleh ikrokontroler AVR. Mikrokontroler akan engendalikan torsi dengan cara ebangkitkan pulsa PWM dengan frekuensi tertentu dan peneria upan balik dari otor induksi untuk disesuaikan dengan torsi yang diinginkan elalui sebuah penyulutan dengan frekuensi tertentu. Direct Torque Control adalah suatu etode kontrol yang dapat engendalikan torsi dan fluks secara langsung. Selain itu DTC juga epunyai struktur yang sipel dan respon yang dihasilkan juga optial. Rangkaian inverter pada DTC dikendalikan secara langsung dengan Pulse Width Modulation. Keunggulan dari DTC adalah tidak adanya transforasi koordinat pada otor, dan tidak epunyai blok diagra odulasi tegangan. Metode DTC bertujuan untuk engendalikan secara langsung torsi dan fluks yang akan dibangkitkan oleh otor. DTC pertaa dikenalkan oleh iluwan berkebangsaan Jepang (Takahashi, 984) dan iluwan Jeran (Depenbrock, 985). Blok diagra dari teknik kontrol DTC ditunjukkan oleh Gabar.. [] Gabar. Blok diagra DTC pada otor induksi Skea dari DTC lebih sederhana dibandingkan dengan kontrol vektor karena konfigurasi dasarnya hanya terdiri dari kontroller histeresis fluks dan torsi, fluks dan torsi estiator, switching table, dan inverter. Selisih antara fluks dan torsi acuan dengan fluks dan torsi hasil estiasi erupakan kesalahan fluks dan torsi yang enjadi asukan pada fluks dan torsi koparator. Pada tugas akhir ini akan dibuat ipleentasi langsung dari DTC. Akan dibuat suatu hardware DTC untuk dapat engatur kecepatan otor induksi dengan cara

2 engubah frekuensi dan arus pada inverter. Pada hardware ini fluks dianggap konstan sehingga sebanding dengan torsi. Torsi otor yang dibangkitkan sebanding dengan arus pada inverter.. TEORI PENUNJANG. Direct Torque Control (DTC) Direct Torque Control (DTC) erupakan suatu etode penyulutan inverter yang lebih engarah pada pengaturan dengan torsi yang berubah ubah sesuai kebutuhan beban pada otor khususnya otor induksi. Ada beberapa keunggulan bila enggunakan DTC dala engontrol torsi, yaitu perforansi yang baik dan bisa dilakukan pengaturan otor tanpa enggunakan sensor kecepatan. Dasar peikiran dan prinsip kerja etode Direct Torque Control (DTC) pertaa kali dikebangkan oleh Takahasi dan Noguchi pada tahun 986, dapat diforulasikan seperti berikut ini [] :. Nilai dari fluks stator erupakan perubahan atau penabahan nilai tegangan ef stator. Oleh karena itu nilai agnitude dari fluks stator sangat bergantung dari tegangan statornya.. Nilai torsi elektroagnetik berbanding lurus dengan nilai sinus dari sudut antara vektor fluks stator dan fluks rotor. 3. Perubahan nilai fluks rotor sangatlah kecil jika dibandingkan fluks stator. Berdasarkan konsep dasar DTC diatas, nilai agnitude dari fluks stator dan torsi dapat dikontrol secara langsung dengan elakukan peilihan vektor tegangan secara tepat, yaitu peilihan state inverter secara berurutan dengan spesifikasi berikut :. Vektor tegangan bukan nol yang sudut fluks statornya tidak elebihi ±90 0 enyebabkan fluks naik.. Vektor tegangan bukan nol yang sudut fluks statornya elebihi ±90 0 enyebabkan fluks turun. 3. Vektor tegangan nol (V0 dan V7, Vektor tegangan saat short - circuit) tidak berpengaruh pada vektor fluks stator yang berarti otor berhenti bergeak. 4. Torsi dapat dikontrol dengan peilihan state inverter yang tepat diana fluks stator eningkat atau enurun... Switching Table Sinyal asukan pada switching table didapat berdasarkan nilai dari fluks dan torsi histeresis, serta nilai dari fluks stator yang dinyatakan dengan α. Algorita DTC eilih vektor tegangan inverter untuk diterapkan pada otor induksi sebagai suber tegangan. Adapun aturan peilihan tegangan pada switching table seperti ditunjukkan pada table.. Keluaran dari switching table engatur perangkat switching yang aktif pada inverter. Gabar. enunjukkan hubungan antara vektor tegangan inverter dengan dari fluks stator. Adapun nilai fluks stator didapat dari persaaan (-) dan lihat gabar. []. ψ qs α ψ s tan ψ ds (-) Gabar. Vektor tegangan inverter dan fluks stator pada DTC konvensional dan DTC odifikasi Vektor tegangan aktif atau bernilai bukan nol terdiri dari (00); (0); 3 (00); 4 (0); 5 (00); 6 (0). Sedangkan vektor tegangan bernilai nol adadalah 0 (000); 7 (). Tabel. Switching Table dari vektor tegangan inverter dψ dte α() α() α(3) 3 α(4) 4 α() 5 α() Motor Induksi Tiga Fasa Motor induksi 3 fasa banyak digunakan dala industri dan dala penerapan koersial yang ebutuhkan kesetibangan beban dala suatu siste. Keuntungan otor induksi ini adalah kecepatannya yang konstan pada saat tidak berbeban, turun sedikit (beberapa persen) dari beban nol pada saat dioperasikan dala keadaan beban noinal dan dapat elakukan start secara andiri atau self-starting tanpa enggunakan kapasitor, belitan start, saklar sentrifugal atau peralatan untuk starting lainnya. Oleh karenanya, otor induksi ini banyak digunakan pada gerinda, esin bubut, esin bor, popa, kopresor, ban berjalan (conveyor), peralatan percetakan, peralatan perkebunan, pendingin elektronik, dan alat ekanik lainnya. Tetapi otor induksi 3 fasa ini juga eiliki beberapa kerugian, seperti ebutuhkan pengeudian elektronik untuk engatur kecepatan, faktor daya tertinggal atau lagging yang rendah

3 untuk operasi beban kecil, dan arus ula atau strating current yang besar (5-7 kali arus beban penuh)... Prinsip Kerja Apabila suber tegangan tiga fasa dipasang pada kuparan stator, tibulah edan putar dengan kecepatan 0 f n s p diana : n s kecepatan edan dari stator dala rp f frekuensi listrik siste dala Hz p julah kutub Medan putar stator tersebut akan eotong batang konduktor pada rotor Akibatnya pada kuparan rotor tibul dengan induksi (ggl) sebesar E s 4,44 f N (untuk fasa satu). E s adalah tegangan induksi pada saat rotor berputar. Karena kuparan rotor erupakan rangkaian yang tertutup, ggl (E) akan enghasilkan arus (I). Adanya arus (I) didala edan agnet enibulkan gaya (F) pada rotor. Bila kopel ula yang dihasilkan oleh gaya (F) pada rotor cukup besar untuk eikul kopel beban, rotor akan berputar searah dengan edan putar stator. Seperti yang telah dijelaskan sebelunya tegangan induksi tibul karena terpotongnya batang konduktor (rotor) oleh edan putar stator. Artinya agar tegangan terinduksi diperlukan adanya perbedaan relatif antara kecepatan edan putar stator (n s ) dengan kecepatan berputar rotor (n r ). Perbedaan kecepatan antara nr dan ns disebut slip (S) dinyatakan ns nr S 00% ns Bila n r n s, tegangan tidak akan terinduksi dan arus tidak engalir pada kuparan jangkar rotor, dengan deikian tidak dihasilkan kopel. Kopel otor akan ditibulkan apabila n r lebih kecil dari n s. Dilihat dari cara kerjanya, otor induksi disebut jugasebagai otor tak serepak atau asinkron... Pengaturan Putaran Motor Induksi Motor induksi pada uunya berputar dengan kecepatan konstan yang endekati kecepatan sinkronnya. Pengaturan kecepatan otor induksi eerlukan biaya yang agak tinggi. Biasanya pengaturan ini dapat dilakukan dengan beberapa cara : Biasanya diperoleh dua perubahan kecepatan sinkron dengan engubah julah kutub dari enjadi 4.. Mengubah Frekuensi Jala-jala Pengaturan putaran otor induksi dapat dilakukan dengan engubah harga frekuensi jala. Hanya untuk enjaga keseibangan kerapatan fluks, pengubahan tegangan harus dilakukan bersaaan dengan pengubahan frekuensi. Cara pengaturan frekuensi dengan enggunakan solid state freuency converter. 3. Mengatur Tegangan Jala-jala Dari persaaan kopel otor diatas dapat diketahui bahwa kopel sebanding dengan pangkat dua tegangan yang diberikan. Untuk karakteristik beban terlihat pada gabar dibawah. Kecepatan akan berubah dari n ke n untuk tegangan asuk setengah tegangan seula. 3 T V ω ( a R S a R ) + S ( a 4. Pengaturan Tahanan Luar Tahanan luar otor induksi rotor belitan dapat diatur, dengan deikian akan dihasilkan karakteristik kopel kecepatan yang berbeda-beda seperti gabar dibawah. Putaran akan berubah dari n ke n ke n 3 dengan bertabahnya tahanan luar yang dihubungkan ke rotor..3 Inverter Inverter adalah suatu rangkaian elektronika yang berfungsi untuk erubah arus searah (DC) enjadi arus bolak-balik (AC) dengan besar agnitude dan frekuensi tertentu. Inverter banyak sekali digunakan untuk berbagai aca keperluan industri, seperti : Drive kecepatan, Induction heating, Power supply pesawat udara, UPS pada coputer..3. Inverter 3 Fasa Inverter 3 fasa adalah inverter yang keluarannya berupa tegangan atau arus bolak-balik 3 fasa. Inverter 3 fasa dapat dibuat dengan enggunakan koponen transistor, thyristor, osfet, IGBT dan lain-lain. Pada Tugas Akhir ini digunakan MOSFET dala pebuatan inverter 3 fasa. Sebuah inverter 3 fasa koponennya bila terdiri dari 6 buah gerbang MOSFET lihat gabar.. X ). Mengubah Julah Kutub Motor pn s Karena 0 f n s atau f, perubahan p 0 julah kutub (p) atau frekuensi (f) akan epengaruhi putaran. Julah kutub dapat diubah dengan erencanakan kuparan stator sedeikian rupa sehingga dapat eneria tegangan asuk pada posisi kuparan yang berbeda-beda. Gabar. Inverter 3 fasa 3

4 Inverter 3 fasa dibagi berdasarkan tipenya, yaitu :. Inverter tipe six step square wave 80. Inverter tipe six step square wave 0 Inverter tipe six step square wave 80 Tiap transistor akan enghantarkan 80, 3 buah transistor dala keadaan ON setipa ½ siklus. Ketika transistor Q ON aka terinal A akan terhubung dengan terinal positif tegangan input. Ketika transistor Q4 ON aka terinal a akan terhubung dengan terinal negatif dari suber tegangan bolak-balik. Jadi, ada 6 buah ode operasi untuk penyalaannya dala siklus dan dengan durasi tiap pengoperasiannya 60. Bentuk gelobang output penyalaan transistor dengan six step square wave 80 terlihat pada Gabar.3 dibawah ini. Sedangkan beban biasanya terhubung delta / star sebagaiana tapak pada Gabar.4. Setiap siklus diperoleh tiga buah ode operasi dan pada Gabar.5 tapak rangkaian ekuivalen beban yang terhubung bintang (star). π π π π Gabar.3 Bentuk gelobang penyalaan 80 Gabar.4 Beban terhubung delta-star Gabar.5 Rangkaian ekuivalen untuk beban Z terhubung bintang Pada penyalaan gerbang MOSFET terdapat 3 ode yaitu : Untuk ode : 0 π/3 Zeq Z + Z/ 3Z/ I Vs / Req Vs / 3Z Van Vcn I Z/ Vs/3 Vbn -I Z - Vs / 3 Untuk ode : π/3 π/3 Zeq Z + Z/ 3Z/ I Vs / Req Vs / 3Z Vbn Vcn -I Z/ -Vs / 3 Van I Z Vs / 3 Untuk ode 3 : π/3 π Req Z + Z/ 3Z/ I3 Vs / Req Vs / 3Z Van Vbn I3 Z/ Vs /3 Vcn -I3 R - Vs / 3 Untuk beban yang terhubung bintang, arus line Ia untuk beban RL besarnya adalah : 4Vs nπ Io cos sin( n θn) n,3,5,.. 3nπ R + nωl 6 ( ) Diana : Io Arus output (Apere) Vs Tegangan suber (Volt) R Habatan (oh) L Beban induktif (Henry) n angka yang dituju θn arc tan (nωl/r) 3. PERANCANGAN SISTEM Motor Motor induksi yang digunakan dala perancangan ini adalah otor induksi tiga fasa ini hubungan bintang, Y. Diana dari otor induksi ini dapat kita ketahui besar tegangan atau arus tiap fasanya. Berikut ini adalah paraeter otor induksi tiga fasa yang digunakan dala ipleentasi DTC ini :. Jenis otor ( ) : 3 phasa. Putaran edan putar ( ω (t)) : 500 Rp 3. Frekwensi ( f ) : 50 Hz 4. Julah alur ( G ) : 4 lobang ( alur ) 5. Diaeter dala stator (D ) : 48 4,8 c 6. Diaeter luar stator (D ) : 90 9 c 7. Panjang stator (L) : 5 5, c 8. Tebal gandar stator (Dy) :, c 9. Lebar gigi terkecil (W ts ) : 4 0,4 c 0. Jenis gulungan : spiral / rata. Arus (I) : 0,485 Apere tiap Phasa. Daya (P) : 77,0736 Watt (0,407 PK) 4

5 3. Perancangan Hardware DTC Dala perancangan hardware ini akan dibuat suatu inverter tiga fasa berserta rangkaian pendukung lainnya yang apu encatu tegangan tiga fasa untuk enggerakkan otor induksi ini. Gabar 3. enunjukkan rangkaian secara keseluruhan Inverter 3 Fasa. Gabar 3.3 Rangkaian driver inverter 3 fasa (IR30) Gabar 3. Rangkaian perencanaan inverter 3 fasa 3.. Inverter 3 Fasa Inverter 3 Fasa adalah suatu rangkaian elektronika yang berfungsi untuk erubah arus searah (DC) enjadi arus bolak-balik (AC) 3 fasa dengan besar agnitude dan frekuensi tertentu. Terdapat beberapa aturan untuk penyulutan MOSFET salah satunya adalah antara MOSFET yang atas dengan MOSFET yang bawah tidak boleh saasaa ON, ketika MOSFET atas enyala aka MOSFET bawah harus ati. Lihat Gabar 3. ketika gerbang MOSFET a ON aka gerbang MOSFET d harus OFF. Keudian aturan yang lain adalah laa pensaklaran tidak boleh elebihi batas aksial pensaklaran MOSFET. Jika MOSFET dinyalakan terlalu laa aka MOSFET tersebut akan rusak dan dapat engakibatkan koponen yang lain ikut rusak juga Mikrokontroler ATega3 Pada tugas akhir ini yang berjudul Perancangan Dan Ipleentasi DTC Pada Motor Induksi yang digunakan sebagai kontroler utaa adalah koponen ikrokontroler Atega3. Mikrokontroler Atega3 digunakan untuk ebuat sinyal penyulutan sesuai diagra vektor tegangan pada DTC dan ebangkitkan PWM ikro dengan frekuensi tinggi. Berikut adalah skeatik ikrokontroler Atega3 lihat gabar 3.4. Gabar 3.4 Skeatik ikrokontroler Atega3 Gabar 3. Konfigurasi rangkaian inverter 3.. Driver Inverter 3 Fasa (IR30) Adanya arus bocor dari MOSFET akan erusak rangkaian ikro sehingga diperlukan suatu driver yang dapat engatasi terjadinya arus bocor yang berasal dari penyulutan MOSFET yang bekerja pada tegangan besar. Pada perancangan alat ditugas akhir ini digunakan IR30 sebagai driver inverter 3 fasa. Diver ini apu bekerja pada penyulutan nano seconds (ns) dan enjain rangkaian penyulutan yang eberi asukan pada driver ini terhindar dari arus bocor yang ditibulkan oleh rangkaian inverter. Berikut adalah typical connection driver IR30 lihat gabar 3.3. Mikrokontroler juga digunakan untuk ebaca asukan tegangan yaitu pada ADC ikro. Data tegangan pada ADC akan digunakan untuk engatur frekuensi dan duty cycle. Untuk engatur frekuensi digunakan ADC (0) sedangkan untuk engatur duty cycle pada ADC (). Untuk lebih jelasnya lihat tabel 3. yang enunjukkan perancangan penggunaan port pada ikro. Tabel 3. Perencanaan penggunaan port Naa Port I/O Keterangan ADC (frekuensi) Port A Input Bit 0 ADC (duty cycle) Port A Input Bit Tier Port C Output Bit Enable Port C Output Bit 3 Penyulutan R Port C Output Bit 4 Penyulutan S Port C Output Bit 5 Penyulutan T Port C Output Bit 6 PWM (4000Hz) Port D Output Bit 5 LCD 6 karakter Port B Output - 5

6 3. Pengaturan Kecepatan Tanpa Sensor Kecepatan Untuk endapatkan kecepatan otor induksi biasanya eerlukan sensor kecepatan. Pada perancangan siste ini akan dibuat suatu siste yang dapat engatur kecepatan otor induksi. Misalnya kecepatan otor induksi yang diinginkan seperti pada gabar 3.5. Gabar 3.5 Respon kecepatan yang diinginkan Sehingga kecepatan otor induksi yang diinginkan dapat ditulis sebagai berikut : t τ ω ( t) ω ( e ),dala rp ss Untuk endapatkan kecepatan dala rps adalah ω *( t) ω( t) 60 Percepatan adalah perubahan akselerasi kecepatan terhadap waktu. Percepatan terjadi akibat gaya putar dari otor ataupun dari beban. sedangkan τ α*j Diana, τ torsi J oen inersia otor Sehingga didapatkan hubungan kecepatan otor dengan torsi yang diperlukan lihat gabar 3.6. ω ss ω ( t) ω ( e ss t τ ) ω 60 ω * d dt α J T τ Gabar 3.7 Eksperien untuk encari nilai KT Untuk dapat engatur kecepatan pada otor induksi diperlukan pengaturan frekuensi pada penyulutan inverter 3 fasa. Frekuensi suber yang dibutuhkan untuk enghasilkan kecepatan otor adalah : ω p 60 n f s Diana, ωp fs n Kecepatan edan putar Frekuensi suber Julah kutub pada otor Pada spesifikasi otor kecepatan edan putar adalah 500rp naun pada otor pasti terjadi slip sehingga kecepatan otor berkurang enurut besarnya slip. Slip yang diijinkan adalah antara 5% sapai 8%. Jika slip yang diinginkan adalah 5%, aka ω ( s)* ω p ( s)60 f n nω fs 60( s) nω f s 60( 0.05) Untuk endapatkan arus yang diinginkan diperlukan pengaturan duty cycle. Karena arus yang diukur dengan sensor arus yaitu trafo arus (I a0 ) pada tugas akhir ini, sedangkan arus yang dibutuhkan adalah pada inverter (I ar ). Dapat dibuat kontroler PI yang enghubungkan arus dengan persentase duty cycle. Hubungan antara arus, kontroler PI dan persentase duty cycle yang harus diberikan dapat dilihat pada gabar 3.8. s Gabar 3.6 Hubungan kecepatan otor dengan torsi yang diperlukan Iar % DutyCycle Pada perancangan yang akan dibuat torsi yang akan dibangkitkan adalah sebagai fungsi arus edan. Dala bentuk linier dapat dinyatakan sebagai berikut : Diana τ K * I T Sehingga didapatkan T a I a K T * τ K diukur elalui eksperien pada otor induksi, lihat gabar 3.7. I a0 Gabar 3.8 Hubungan antara arus, kontroler PI dan persentase duty cycle k % DutyCycle ( k) Kp. k) + Ki. i) Σ i % DutyCycl k ) Kp. k ) + Ki. Σ % DutyCycle ( k) % DutyCycle ( k ) Kp. k) Kp. k ) + Ki. k) ) k i i 6

7 Jadi didapatkan, % DutyCycle ( k) % DutyCycl k ) + ( Kp + Ki) k) Kp. k ) Dengan deikian pengaturan kecepatan tanpa sensor kecepatan (dengan DTC) adalah sebagai berikut, lihat gabar 3.9. n 60 ( s ) fs 3.3. Perancangan PWM Dengan Frekuensi Tinggi PWM berfrekuensi tinggi akan digunakan untuk ebuat PWM odifikasi. PWM odifikasi erupakan perkalian antara sinyal berfrekuensi 0Hz-60Hz (sinyal penyulutan) dengan PWM berfrekuensi tinggi (4000Hz). PWM odifikasi digunakan untuk engatur tegangan pada inverter. Pada ikrokontroler terdapat fungsi khusus untuk ebangkitkan sinyal PWM dan dapat diatur duty cyclenya. Duty cycle adalah perbandingan antara waktu gelobang high dibandingkan dengan gelobang high ditabah gelobang waktu low. t ω ω τ ss ω( t) ωss ( e ) 60 ω * d dt α J T τ K T Iar % DutyCycle D T ON T ON + T OFF x00% Gabar 3.9 Blok diagra pengaturan kecepatan tanpa sensor kecepatan (DTC) 3.3 Perancangan Software DTC Dala perancangan software ini akan dibuat suatu progra DTC dengan engunakan bahasa C yang ana akan diasukkan ke ikrokontroler. Progra DTC yang akan dibuat eliputi penentuan sudut fluks, penyulutan berdasarkan switching table DTC dan PWM dengan frekuensi tinggi Perancangan Sudut Fluks DTC Dala penentuan sudut fluks pada DTC dibagi enjadi dua yaitu DTC konvensional dan DTC odifikasi. Perbedaan antara DTC konvensional dengan DTC odifikasi terletak pada sudut awal dan sudut aksiu. Pada DTC konvensional sudut awal diulai dari dengan sudut aksiu Sedangkan pada DTC odifikasi sudut awal diulai dari 0 0 dengan sudut aksiu 80 0 lihat gabar 3.4. Naun range pada asing-asing eiliki sudut sebesar Sehingga didapatkan suatu algorita progra yang dapat ebuat suatu penyulutan dengan perbedaan sudut sebesar 60 0 tiap siklus gelobang. Dikarenakan penyulutan pada ikro hanya berupa high () dan low (0) sehingga didapatkan bahwa satu gelobang dengan sudut 360 o adalah satu kali high dan satu kali low. Untuk endapatkan sudut 60 o dapat disipulkan bahwa awal ulai penyulutan kedua /6 lebih labat dari penyulutan pertaa. Begitu pun pada penyulutan ketiga /6 lebih labat dari penyulutan kedua lihat gabar 3.0. I a0 Keterangan : D : Duty Cycle T ON : Sinyal keluaran dala posisi high () T OFF : Sinyal keluaran dala posisi low (0) 4. HASIL IMPLEMENTASI DAN ANALISIS Pengujiaan ini dilakukan untuk engetahui apakah kinerja siste benar-benar sesuai dengan apa yang diharapkan. Peralatan yang dipakai untuk pengukuran dan pengujiaan :. Multieter digital. Power supply 3. Kabel penghubung 4. Osciloscope 4. Pengujian Mikrokontroler Mikrokontroler digunakan sebagai pebangkit sinyal penyulutan pada inverter 3 fasa. Pengujian pada ikro eliputi ADC, sinyal penyulutan frekuensi 0Hz-60Hz dengan beda sudut 60 o, PWM dengan frekuensi 4000Hz yang dapat diatur duty cycle nya, dan sinyal PWM odifikasi. Dala ikrokontroler terdapat rangkaian ADC (analog to digital converter) yang digunakan untuk ebaca input tegangan pada perancangan siste. Tabel 4. dan tabel 4. adalah tabel pebacaan ADC. Tabel 4. Data frekuensi pada ADC (0) Frekuensi Bit ADC (desial) Tegangan () Tegangan () 0Hz 3 0,30 volt 0,3 volt 0Hz 6 0,46 volt 0,46 volt 30Hz 43 0,57 volt 0,57 volt 40Hz 3 0,76 volt 0,76 volt 50Hz 6,5 volt,8 volt 60Hz,36 volt,36 volt Gabar 3.0 Penyulutan dengan beda sudut 60 o 7

8 Tabel 4. Data duty cycle pada ADC () Duty Cycle (%) Bit ADC (desial) Tegangan () Tegangan () 0% 0 0 volt 0 volt 0% 6 0,53 volt 0,5 volt 0% 5 0,99 volt,00 volt 30% 77,50 volt,49 volt 40% 0,97 volt,96 volt 50% 8,46 volt,46 volt 60% 53,96 volt,95 volt 70% 79 3,46 volt 3,45 volt 80% 04 3,95 volt 3,93 volt 90% 0 4,4 volt 4,39 volt 00% volt 4.86 volt Untuk endapatkan keluaran sinus yang frekuensinya bervariasi digunakan sebuah penyulutan dengan frekuensi ulai dari 0Hz sapai 60Hz lihat gabar 4. dan gabar 4.. Gabar-gabar tersebut didapat dengan enggunakan oscilocope pada volt/div V dan pada tie/div 50s. Gabar 4. Sinyal penyulutan pada frekuensi 0Hz. Gabar 4.3 Sinyal PWM pada duty cycle 0% Gabar 4.3 adalah gabar sinyal PWM pada duty cycle 0% dapat dilihat bahwa sinyal epunyai aplitudo 4, volt dan gelobang yang high hapir tidak ada (0%). Gabar 4.4 Sinyal PWM pada duty cycle 75% Gabar 4.4 adalah gabar sinyal PWM pada duty cycle 5% dapat dilihat bahwa sinyal epunyai aplitudo 4, volt dan gelobang yang high 75%. Dikarenakan dala perancangan tugas akhir ini, inverter dapat diatur keluaran frekuensi dan arusnya sehingga dibutuhkan PWM odifikasi. Pada gabar 4. sapai gabar 4.6 adalah gabar PWM odifikasi pada frekuensi 60Hz dengan diatur duty cycle nya. Digunakan oscilocope sebagai alat ukur pada volt/div V dan pada tie/div s. Pada gabar 4. dapat dilihat bahwa sinyal epunyai aplitudo 4, volt dan periode 00 s.. Gabar 4.5 Sinyal PWM odifikasi pada duty cycle 5% Gabar 4. Sinyal penyulutan pada frekuensi 60Hz Pada gabar 4. dapat dilihat bahwa sinyal epunyai aplitudo 4, volt dan periode 6,66 s. Mikrokontroler juga apu ebuat PWM dengan frekuensi tinggi. Dala perancangan siste dibuat PWM dengan frekuensi 4000Hz naun duty cycle nya dapat diatur. Pada gabar 4.3 dan gabar 4.4 adalah gabar pengujian sinyal PWM ikro dengan frekuensi 4000Hz yang dapat diatur duty cycle nya dengan enggunakan oscilocope pada volt/div V dan pada tie/div 00us. Gabar 4.5 adalah gabar sinyal PWM odifikasi yang erupakan perkalian antara sinyal penyulutan pada frekuensi 60 Hz dengan sinyal PWM dengan frekuensi 4000 Hz. Sinyal odifikasi tersebut diatur duty cycle-nya pada keadaan 5%. Dapat dilihat bahwa sinyal epunyai aplitudo 4, volt dan gelobang yang high 5%. Gabar 4.6 Sinyal PWM odifikasi pada duty cycle 00% 8

9 Gabar 4.6 adalah gabar sinyal PWM odifikasi yang erupakan perkalian antara sinyal penyulutan pada frekuensi 60 Hz dengan sinyal PWM dengan frekuensi 4000 Hz. Sinyal odifikasi tersebut diatur duty cycle-nya pada keadaan 00%. Dapat dilihat bahwa sinyal epunyai aplitudo 4, volt dan gelobang yang high 00% (tidak ada gelobang low). 4. Pengujian Siste Secara Keseluruhan Pada pengujian secara keseluruhan ini otor induksi akan dihubungkan seri dengan otor DC yang digunakan untuk endapatkan nilai kecepatan dan juga dapat eberikan torsi beban pada otor induksi. Untuk endapatkan nilai kecepatan pada otor induksi harus engkonversi tegangan yang keluar dari otor DC diana spesifikasi otor DC 30 V/rp. Pada gabar 4.7 enunjukkan gabar secara keseluruhan. Gabar 4.7 Pengukuran secara keseluruhan Dengan deikian didapatkan pengukuran dengan engubah frekuensi, duty cycle dan torsi beban. Lihat tabel 4.3 yang erupakan hasil pengukuran secara keseluruhan. Dikarenakan otor induksi yang digunakan adalah otor induksi ini sehingga tidak apu enahan beben otor DC (belu diberi pebebanan) sehingga didapatkan batas inial otor pada frekuensi 40 Hz. Sibol enunjukkan bahwa pengukuran naik terus keudian tidak stabil, sedangkan sibol enunjukkan bahwa pengukuran turun terus keudian otor berhenti. Tabel 4.3 Data pengukuran kecepatan dan torsi beban Frekuensi Duty Cycle Torsi Beban Tegangan Trafo Arus Kecepatan 60 Hz 00 % 0 N 4,73 V 40 rp 60 Hz 75 % 0 N 3,3 V 383 rp 60 Hz 50 % 0 N,0 V 37 rp 60 Hz 5 % 0 N, V 77 rp 40 Hz 00 % 0 N 6,4 V 970 rp 40 Hz 75 % 0 N 3,7 V 930 rp 40 Hz 50 % 0 N, V 90 rp 40 Hz 5 % 0 N,03 V 853 rp 60 Hz 00 % 0,5 N 4,85 V 373 rp 60 Hz 75 % 0,5 N 3,46 V 30 rp 60 Hz 50 % 0,5 N,3 V 3 rp 60 Hz 5 % 0,5 N 40 Hz 00 % 0,5 N 6,36 V 936 rp 40 Hz 75 % 0,5 N 4,0 V 93 rp 40 Hz 50 % 0,5 N,6 V 96 rp 40 Hz 5 % 0,5 N 60 Hz 00 % 0,5 N 5,6 V 359 rp 60 Hz 75 % 0,5 N 3,54 V 335 rp 60 Hz 50 % 0,5 N,4 V 6 rp 60 Hz 5 % 0,5 N 40 Hz 00 % 0,5 N 6,8 V 938 rp 40 Hz 75 % 0,5 N 4,38 V 909 rp 40 Hz 50 % 0,5 N,5 V 893 rp 40 Hz 5 % 0,5 N 60 Hz 00 % 0,75 N 4,95 V 33 rp 60 Hz 75 % 0,75 N 4,63 V 47 rp 60 Hz 50 % 0,75 N 60 Hz 5 % 0,75 N 40 Hz 00 % 0,75 N 6,88 V 850 rp 40 Hz 75 % 0,75 N 40 Hz 50 % 0,75 N 40 Hz 5 % 0,75 N 60 Hz 00 % N 5,65 V 93 rp 60 Hz 75 % N 4,63 V 07 rp 60 Hz 50 % N 60 Hz 5 % N 40 Hz 00 % N 40 Hz 75 % N 40 Hz 50 % N 40 Hz 5 % N 5. KESIMPULAN Penyulutan pada ikro untuk enghasilkan tegangan AC pada inverter harus sesuai diagra hexagon vektor tegangan DTC dengan perbedaan sudut fluks 60 o. Vektor tegangan yang digunakan harus berurutan ulai dari vektor sapai vektor6 untuk vektor0 dan vektor7 tidak dipakai. Pada pengukuran inverter 3 fasa tanpa beban diperlukan suber tegangan DC sebesar 00 volt dengan penyulutan ikro sebesar 60Hz pada duty cycle 00%. Untuk endapatkan daya keluaran aksial pada Three Phase Inverter bisa didapat dari peilihan koponen switching yang tepat, dala hal ini adalah tipe transistor. Dala pengukuran inverter 3 fasa dengan beban otor didapatkan hubungan duty cycle, arus, dan torsi adalah berbanding lurus. Seakin besar duty cycle aka arus dan torsi akan seakin besar. Hubungan arus, frekuensi, dan torsi. Ketika frekuensi diturunkan aka arus akan naik begitu juga torsi pun akan terus naik sebanding dengan arus. 9

10 DAFTAR PUSTAKA [] Panji Kurniawan, Perancangan Dan Siulasi Metode Direct Torque Control (DTC) Untuk Pengaturan Kecepatan Motor Induksi Tiga Fasa, Tugas Akhir ELEKTRO-ITS 00. [] Dias Pungky Pradana, Rancang Bangun Rangkaian Full Bridge Converter Dan Three Phase Inverter Sebagai Penggerak Mobil Listrik Berbasis Mikrokontroller, Proyek Akhir PENS-ITS 00. [3] Wiranata Surya, Maya Sholihati MS, Desain Konstruksi Motor Induksi Tiga Fasa Mini Berdaya ź pk, Tugas Akhir D3 ELEKTRO-ITS 009. [4] Andrianto, Heri Perograan Mikrokontroler AVR ATMEGA6, Menggunakan Bahasa C (CodeVision AVR). Inforatika : Bandung. [5] Bejo, Agus C & AVR, Rahasia Keudahan Bahasa C dala Mikrokontroler ATMEGA8535. Graha Ilu : Yogyakarta. [6] Muhaad H. Rashid Ph.D, Power Electronics, Fellow IEE Professor of Electrical Engineering Purdue University. DAFTAR RIWAYAT HIDUP zanoe_rw@yahoo.co Zanu Rachad Wahyudi dilahirkan di kota Sidoarjo Jawa Tiur pada tanggal 6 Januari 987. Bertepat tinggal di krian Jl.HM.Mawardi no 70,Sidoarjo dan Pantai Mentari Blok N5 Kenjeran,Surabaya. Hobi penulis adalah Sepakbola, Bilyard, Volly, Browsing internet, dan coba-coba ebuat hardware. Penulis dapat dihubungi elalui eail 0