MEMORI TERPROGRAM BERBASIS V/Hz UNTUK PENGENDALIAN MOTOR INDUKSI TIGA FASA TUGAS AKHIR OLEH : DWI SETIARKO 02.50.0092 PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA SEMARANG 2009 1
PENGESAHAN Laporan Tugas Akhir dengan judul : Memori Terprogram Berbasis V/Hz Untuk Pengendalian Motor Induksi Tiga Fasa 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. Laporan tugas akhir ini disetujui pada tanggal... Maret 2009 dan siap untuk diajukan ke ujian sarjana. Semarang, Maret 2009 Menyetujui / Mengetahui Pembimbing, Leonardus Heru P, ST, MT NPP 051.1.2000.234 Dekan Fakultas Teknologi Industri, Leonardus Heru P, ST, MT NPP 051.1.2000.234 2
ABSTRAK Inverter merupakan rangkaian pengubah tegangan searah menjadi tegangan bolak balik. Pembangkitan sinyal SPWM secara digital dapat memberikan unjuk kerja sistem yang bagus karena lebih kebal terhadap gangguan/derau. Perancangan sebuah pembangkit sinyal SPWM menggunakan mikrokontroller memiliki beberapa keuntungan yaitu mudah diprogram dan rangkaian inverter menjadi sederhana. Tujuan tugas akhir ini adalah merancang pembangkit sinyal SPWM dengan menggunakan mikrokontroler AT89S52. Dengan menggunakan inverter ini, maka pengendalian kecepatan motor ac tiga fasa dapat dilakukan dengan lebih teliti. Rangkaian inverter 3 fasa ini dirancang supaya lebih ringkas. Kata kunci: SPWM, Mikrokontroller, inverter. 3
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis haturkan kepada Allah S.W.T yang masih memberikan kesehatan kepada penulis untuk menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Penulis juga berterimakasih kepada orang-orang yang telah berjasa dalam membantu penulis secara moral, pengetahuan dan juga materiil dalam menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Secara khusus penulis berterimakasih kepada : 1. Kedua orang tua penulis Bpk Tukidjo dan Ibu Sutati yang telah membesarkan penulis, memberikan kasih sayang yang tulus, serta memberikan kepercayaan yang besar, memberikan dorongan moril dan materil. 2. Bpk Leonardus Heru Pratomo, ST, MT selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri dan dosen pembimbing penulis yang telah memberikan banyak masukan dan arahan agar laporan tugas akhir ini terselesaikan dengan baik. 3. Dr. Slamet Riyadi ST, MT; Dr. F. Budi ST, MT; Bpk Yulianto Tedjo P,ST, MT; Bpk Harnadi ST, MT; Ibu Brenda C, ST, MT; Bpk F Hendra ST, MT; Bpk Erdhi ST, MT; Ibu Rissa Farid C, ST, MT; Bpk Haryono; selaku dosen yang telah membimbing penulis selama masa perkuliahan dan telah banyak memberikan ilmu kepada penulis. 4. Mas Agung dan Mas Amat yang telah membantu penulis untuk lebih memahami tentang elektronika. 5. Buat Angkatan 2002 semoga cepat lulus semua. 4
Daftar Isi Halaman Judul..........i Halaman Pengesahan...ii Abstrak....iii Kata Pengantar....iv Daftar Isi...v Daftar Gambar.........vii Daftar Tabel......ix BAB 1 PENDAHULUAN.........1 1.1 Latar Belakang Masalah..........1 1.2 Perumusan Masalah.....2 1.3 Pembatasan Masalah....2 1.4 Tujuan Penulisan Tugas Akhir. 3 1.5 Metode Penelitian....3 1.6 Sistematika Penulisan...4 BAB 2 DASAR TEORI....5 2.1 Motor induksi......5 2.2 Inverter Tiga Fasa......11 2.3 SPWM ( Sinusoida Pulse Width Modulation).......17 2.3.1 Bipolar Sinusoida Pulse Width Modulation...19 2.3.2 Unipolar Sinusoida Pulse Width Modulation...21 5
BAB 3 IMPLEMENTASI MEMORI TERPROGRAM BERBASIS V/Hz...23 3.1 Pendahuluan...23 3.2 Inverter Tiga Fasa tiga lengan berbasis mikrokontroller.....24 3.3 Simulasi V/Hz dengan PSIM... 31 3.4 Rangkaian Driver TLP 250......33 3.5 Rangkaian Dead time.......34 3.6 LCD Penampil.... 35 3.7 Rangkaian Keypad Up/down counter..37 3.8 Mikrokontroller AT89S52...37 BAB 4 HASIL PENGUJIAN MEMORI TERPROGRAM BERBASIS V/Hz 4.1 Pengujian keluaran pada mikrokontroller AT89S52...40 4.2 Pengujian Motor Induksi tiga fasa...45 BAB 5 SARAN DAN KESIMPULAN...50 DAFTAR PUSTAKA.. 52 6
Daftar Gambar 1. Gambar 2.1. Bagian Motor Induksi tiga fasa...5 2. Gambar 2.2 kutub motor induksi...6 3. Gambar 2.3 Rangkaian ekivalen motor induksi...7 4. Gambar 2.4 Torka motor induksi...9 5. Gambar 2.5 Kenaikan indeks modulasi...11 6. Gambar 2.6 Inverter tiga fasa tiga lengan...13 7. Gambar 2.7 Delapan konfigurasi saklar pada three-phase three-leg PWM inverter...13 8. Gambar 2.8 (a) Proses pembandingan antara sinyal pembawa dengan sinyal referensi, (b) Sinyal penggerak A, (c) Sinyal penggerak BN, (d) Sinyal SPWM...18 9. Gambar 2.9 Pembangkitan Unipolar SPWM...20 10. Gambar 2.10 Gelombang SPWM...20 11. Gambar 2.11 Pembentukan gelombang SPWM Bipolar...21 12. Gambar 2.12 Tegangan output SPWM bipolar per setengah siklus...22 13. Gambar 3.1 Diagram Blok Memori terprogram berbasi V/Hz...23 14. Gambar 3.2 Rangkaian daya inverter tiga fasa berbasis mikrokontroller...24 15. Gambar 3.3 Simulasi Psim V/Hz...31 16. Gambar 3.4 Sinyal kerluaran dari simulasi PSIM frekuensi 50 hz...32 7
17. Gambar 3.5 Sinyal kerluaran ms excel dari frekuensi 50 hz...32 18. Gambar 3.6 Diagram blok konversi PSIM ke mikrokontroller AT89S52...33 19. Gambar 3.7 Rangkaian Driver TLP 250...34 20. Gambar 3.8 Rangkaian Dead time...35 21. Gambar 3.9 Rangkaian Display LCD M1632...36 22. Gambar 3.10 Skematik Keypad...37 23. Gambar 3.11 Skematik Mikrokontroller AT89S52...38 24. Gambar 3.12 Flow char mikrokontroller AT89S52...39 25. Gambar 4.1 Rangkaian simulasi pada PSIM...41 26. Gambar 4.2 Tegangan keluaran simulasi PSIM fasa R,S,T frekuensi 50 Hz..41 27. Gambar 4.3 Tegangan keluaran simulasi PSIM fasa R,S,T frekuensi 45 Hz..42 28. Gambar 4.4 Tegangan keluaran simulasi PSIM fasa R,S,T frekuensi 30 Hz..42 29. Gambar 4.5 frekuensi 50 Hz fasa R dan S...43 30. Gambar 4.6 frekuensi 45 Hz fasa R dan S...43 31. Gambar 4.7 frekuensi 30 Hz fasa R dan S...43 32. Gambar 4.8 frekuensi 50 Hz...44 33. Gambar 4.9 frekuensi 45 Hz...44 34. Gambar 4.10 frekuensi 30 Hz...45 35. Gambar 4.11 Grafik kecepatan motor dengan frekuensi masukan...46 36. Gambar 4.12 Grafik tegangan motor dengan frekuensi masukan...47 37. Gambar 4.13 Simulasi PSIM frekuensi 35 Hz...48 38. Gambar 4.13 Simulasi PSIM frekuensi 25 Hz...48 39. Gambar 4.13 Simulasi PSIM frekuensi 15 Hz...49 8
Daftar Tabel 1. Tabel 2.1 Tegangan fasa sesaat pada inverter tiga fasa tiga lengan...13 2. Tabel 2.2 Tegangan antar fasa sesaat pada inverter tiga fasa tiga lengan...14 3. Tabel 3.1 Tabel hasil perhitungan frekuensi mikro...30 4. Tabel 3.2 Data dari simulasi PSIM file txt...33 5. Tabel 4.1 Kecepatan sinkron motor induksi tiga fasa...46 9