1 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Energi adalah salah satu isu terhangat yang dibahas dunia saat ini. Saat ini sumber energi primer dunia sangat bergantung pada bahan bakar minyak (BBM). Padahal BBM merupakan sumber energi tak terbarukan, yang jumlahnya pun semakin menipis setiap harinya. Hal ini tentunya akan menimbulkan masalah besar di kemudian hari apabila pada saatnya nanti cadangan minyak bumi dunia mendekati habis. Solusi atas hal ini adalah dengan mengembangkan energi terbarukan. Saat ini energi terbarukan baru mendapat porsi yang kecil dalam penggunaannya. Sumber energi terbarukan meliputi panas bumi, bayu, surya, dan lain sebagainya. Saat ini di Indonesia, menurut Kementrian ESDM, penggunaan sumber energi terbarukan hanya sebesar 5.03% dari total penggunaan sumber energi nasional. Jumlah ini masih jauh di bawah penggunaan minyak bumi yang mencapai 46,77%, diikuti batubara sebesar 23,91% dan gas alam sebesar 24,29%. Pemerintah pun berencana meningkatkan penggunaan sumber energi terbarukan ini. Pada tahun 2025 pemerintah menargetkan penggunaan sumber energi terbarukan bisa mencapai 15% dari total penggunaan sumber energi nasional (Teknopreneur, 2012) Dalam pemanfaatan energi terbarukan ini terdapat sektor-sektor yang perlu diperhatikan, yaitu konversi energi, penyimpanan energi, dan antar muka dan 1
2 kendali. Konversi energi mencakup pengubahan sumber energi primer seperti sinar matahari, panas bumi, angin dan lain sebagainya ke dalam bentuk energi sekunder berupa listrik. Ketersedian energi terbarukan sangat bergantung pada kondisi alam, oleh karena itu diperlukan komponen penyimpanan sementara energi. Saat supply lebih tinggi dari demand, sisa energi dapat disimpan untuk digunakan di lain waktu saat kebutuhan energi sedang tinggi. (Sidik, 2013). Untuk energi listrik, penyimpanan yang umum digunakan adalah battery lead acid. Baterai menghasilkan tegangan dan arus bolak balik (DC, Direct Current), sedangkan beban yang perlu disuplai umumnya adalah beban yang membutuhkan tegangan dan arus bolak balik (AC, Alternating Current), misalnya lampu penerangan jalan. Karena itu, dibutuhkan teknologi antar muka dan kendali, yaitu peranti kontrol yang memungkinkan energi listrik hasil konversi maupun yang tersimpan dalam baterai dapat digunakan oleh masyarakat baik dalam skema lokal atau jaringan. Peranti antar muka dan kendali ini disebut dengan inverter, yang melakukan proses konversi dari tegangan searah menjadi tegangan bolak-balik yang memiliki nilai tegangan 220 V dan frekuensi 50 Hz. Dalam pengoperasian inverter, bentuk tegangan keluarannya harus betulbetul diperhatikan. Untuk beban-beban yang sensitif misalnya, harus mendapat masukan berupa tegangan dengan bentuk gelombang sinus murni. Pada penelitian ini, dilakukan analisis fenomena osilasi tegangan pada sisi primer inverter satu fase dengan topologi full-bridge transformator frekuensi rendah 50Hz. Fenomena ini diamati dari bentuk teganngan keluaran inverter.
3 1.2. Rumusan Masalah Inverter yang dianalisis menggunakan topologi full-bridge, metode penyaklaran sinusoidal pulse width modulation berbasis mikrokontroller dspic30f4012. Saklar berupa MOSFET kanal N IRF840. Inverter ini memiliki masukan berupa 2 buah baterai dengan tegangan rated 12 V yang dirangkai seri. Transformator yang digunakan pada penelitian ini memiliki rating arus sebesar 10A. Pada penelitian ini akan dilakukan analisis fenomena osilasi tegangan pada sisi primer inverter satu fase dengan topologi full-bridge transformator frekuensi rendah 50 Hz. Pengamatan osilasi tegangan dilakukan pada keluaran inverter yang masuk ke trafo penaik tegangan. Pembahasan yang dilakukan dalam penelitian ini adalah analisis osilasi tegangan keluaran inverter, yaitu menyelidiki faktor apa yang menyebabkan osilasi tegangan tersebut. Untuk menyelidiki faktor yang mempengaruhi osilasi tegangan keluaran inverter, dilakukan pemodelan inverter menggunakan software LTSpice IV. 1.3. Batasan Masalah Batasan masalah dari penelitian ini adalah: 1. Inverter yang digunakan adalah inverter satu fase. 2. Inverter menggunakan topologi full-bridge dengan saklar berupa MOSFET kanal N IRF840.
4 3. Tegangan keluaran inverter dihubungkan dengan transformator penaik tegangan agar tegangannya naik dari 18 V menjadi 220 V 4. Teknik penyaklaran diimplementasikan dengan sinusoidal pulse width modulation (SPWM) yang dibangkitkan oleh mikrokontroler dspic30f4012, 5. Pengujian tegangan keluaran dilakukan dalam keadaan berbeban, 6. Analisis tegangan keluaran inverter dilakukan menggunakan software LTSpice IV. 1.3.1. Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Memahami prinsip kerja inverter satu fase, 2. Mengetahui dan memahami faktor yang menyebabkan fenomena osilasi tegangan keluaran inverter, 3. Mempermudah perancangan inverter yang memiliki performa lebih baik di penelitian selanjutnya. 1.4. Sistematika Penulisan Laporan tugas akhir ini merupakan karya tulis yang akan dipaparkan dalam lima bab. Bab pertama adalah pendahuluan. Bab ini membahas tentang latar belakang penelitian, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian dan sistematika penulisan. Bab kedua adalah dasar teori. Bab ini berisi teori yang digunakan dalam menganalisis inverter antara lain, inverter, MOSFET, IR2110, dspic30f4012, transformator, serta software simulator LTSPice IV.
5 Dilanjutkan dengan bab ketiga. Pada bab ini berisi struktur inverter yang diamati secara umum, sistem elektronis inverter dan perangkat lunak inverter. Bab keempat berisi fenomena yang ditemukan dan pembahasan. Dalam bab ini fenomena osilasi tegangan dibahas dan dianalisi tentang penyebab fenomena tersebut. Pada bab kelima disampaikan kesimpulan dan saran. Bab ini berisi kesimpulan dari pembahasan yang telah dipaparkan dan saran-saran untuk pengembangan penelitian selanjutnya.