Desain Inverter Tiga Fasa dengan Minimum Total Harmonic Distortion Menggunakan Metode SPWM

dokumen-dokumen yang mirip
Penggunaan Filter Daya Aktif Paralel untuk Kompensasi Harmonisa Akibat Beban Non Linier Menggunakan Metode Cascaded Multilevel Inverter

Rancang Bangun AC - DC Half Wave Rectifier 3 Fasa dengan THD minimum dan Faktor Daya Mendekati Satu menggunakan Kontrol Switching PI Fuzzy

Desain dan Simulasi Konverter Buck Sebagai Pengontrol Tegangan AC Satu Tingkat dengan Perbaikan Faktor Daya

RANCANG BANGUN PENYEARAH AC TO DC RESONANSI SERI DENGAN ISOLASI TERHADAP FREKUENSI TINGGI

Pengaruh Bentuk Gelombang Pembawa Terhadap Harmonisa pada Inverter Satu Fasa

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. Konverter elektronika daya merupakan suatu alat yang mengkonversikan

Perancangan Inverter Sinusoida 1 Fasa dengan Aplikasi Pemrograman Rumus Parabola dan Segitiga Sebagai Pembangkit Pulsa PWM

Politeknik Elektronika Negeri Surabaya ITS Kampus ITS Sukolilo Surabaya

BAB III METODE PENELITIAN

BAB 1 PENDAHULUAN. adalah rectifier, converter, inverter, tanur busur listrik, motor-motor listrik,

Oleh : ARI YUANTI Nrp

DAFTAR GAMBAR. Magnet Eksternal µt Gambar Grafik Respon Daya Output Buck Converter dengan Gangguan Medan

Rancang Bangun Inverter Tiga Phasa Back to Back Converter Pada Sistem Konversi Energi Angin

Analisa dan Pemodelan PWM AC-AC Konverter Satu Fasa Simetri

NAMA :M. FAISAL FARUQI NIM : TUGAS:ELEKTRONIKA DAYA -BUCK CONVERTER

BAB I PENDAHULUAN. Teknologi konverter elektronika daya telah banyak digunakan pada. kehidupan sehari-hari. Salah satunya yaitu dc dc konverter.

BAB 1 PENDAHULUAN. ini terlihat dengan semakin banyaknya penggunaan peralatan elektronik baik pada

1.2 Tujuan Penelitian 1. Penelitian ini bertujuan untuk merancang bangun sirkit sebagai pembangkit gelombang sinus synthesizer berbasis mikrokontroler

INVERTER TIPE VOLT/HERTZ TIGA FASA DENGAN INJEKSI HARMONISA ORDE KE TIGA

BAB III METODE PENELITIAN. Penelitian dan penulisan laporan tugas akhir dilakukan di Laboratorium

BAB II LANDASAN TEORI

Sistem Perbaikan Faktor Daya Pada Penyearah Diode Tiga Phasa Menggunakan Hysteresis Current Control

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang

INVERTER MODULASI LEBAR PULSA SINUSOIDA. BERBASIS dspic 30F4012

Pemodelan Sistem Kontrol Motor DC dengan Temperatur Udara sebagai Pemicu

BAB II LANDASAN TEORI

ek SIPIL MESIN ARSITEKTUR ELEKTRO

BAB I PENDAHULUAN. sumber energi tenaga angin, sumber energi tenaga air, hingga sumber energi tenaga

BAB III DESAIN BUCK CHOPPER SEBAGAI CATU POWER LED DENGAN KENDALI ARUS. Pada bagian ini akan dibahas cara menkontrol converter tipe buck untuk

DC-DC Step-Up Converter Rasio Tinggi Kombinasi Charge Pump dan Boost Converter untuk Catu Daya Motor Induksi pada Mobil Listrik

meningkatkan faktor daya masukan. Teknik komutasi

UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY MENGGUNAKAN DOUBLE SWITCH SEBAGAI PENYEARAH DAN PERBAIKAN FAKTOR DAYA

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN. 4.1 Harmonisa Arus Di Gedung Direktorat TIK UPI Sebelum Dipasang Filter

Rancang Bangun Modul DC DC Converter Dengan Pengendali PI

Desain Penyearah 1 Fase Dengan Power Factor Mendekati Unity Dan Memiliki Thd Minimum Menggunakan Kontrol Pid-Fuzzy Pada Boost Converter

Dielektrika, [P-ISSN ] [E-ISSN X] 127 Vol. 4, No. 2 : , Agustus 2017

PERANCANGAN INVERTER SATU FASA LIMA LEVEL MODIFIKASI PULSE WIDTH MODULATION

BAB I PENDAHULUAN. Inverter merupakan suatu rangkaian elektronik yang berfungsi sebagai

KONVERTER TEGANGAN JALA-JALA SATU FASA KE TIGA FASA (Aplikasi Untuk Alat Pengajaran SMK di Rural Area)

DAFTAR ISI PROSEDUR PERCOBAAN PERCOBAAN PENDAHULUAN PERCOBAAN Kontrol Motor Induksi dengan metode Vf...

PERENCANAAN INVERTER PWM SATU FASA UNTUK PENGATURAN TEGANGAN OUTPUT PEMBANGKIT TENAGA ANGIN

BAB III METODE PENELITIAN

Perancangan dan Simulasi Full Bridge Inverter Lima Tingkat dengan Dual Buck Converter Terhubung Jaringan Satu Fasa

DESAIN DAN IMPLEMENTASI PENYEARAH MODULASI LEBAR PULSA DENGAN MODULASI DELTA

Perancangan dan Simulasi Full Bridge Inverter Lima Tingkat dengan Dual Buck Converter Terhubung Jaringan Satu Fasa

Desain Konverter DC/DC Zero Voltage Switching dengan Perbaikan Faktor Daya sebagai Charger Baterai untuk Kendaraan Listrik

Rancang Bangun Charger Baterai dengan Buckboost Konverter

Alexander et al., Perancangan Simulasi Unjuk Kerja Motor Induksi Tiga Fase... 1

DESAIN DAN IMPLEMENTASI INVERTER TYPE KONSTAN TEGANGAN FREKUENSI BERUBAH UNTUK SISTEM 3 FASA

INVERTER SATU FASA GELOMBANG PENUH SEBAGAI PENGGERAK POMPA AIR DENGAN KENDALI DIGITAL

BAB III METODE PENELITIAN. Penelitian tugas akhir dilaksanakan pada bulan Februari 2014 hingga Januari

DESAIN PENYEARAH 1 FASE DENGAN POWER FACTOR MENDEKATI UNITY DAN MEMILIKI THD MINIMUM MENGGUNAKAN KONTROL PID-fuzzy PADA BOOST CONVERTER

Pemanfaatan Harmonisa pada Beban Non Linier Sebagai Sumber Energi Menggunakan Full Bridge DC-DC Converter dan Inverter

Materi 3: ELEKTRONIKA DAYA (2 SKS / TEORI) SEMESTER 106 TA 2016/2017 PROGRAM STUDI PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRONIKA

Kendali Sistem Pengisi Baterai Tenaga Surya Metode Incremental Conductance Berbasis Mikrokontrol

PERANCANGAN ZERO VOLTAGE SWITCHING BUCK CONVERTER DENGAN BEBAN RESISTIF BERVARIASI DAN SEBAGAI CATU DAYA UNTUK MOTOR ARUS SEARAH

Pemanfaatan Harmonisa pada Beban Non Linier Sebagai Sumber Energi Menggunakan Full Bridge DC-DC Converter dan Inverter

BAB II DASAR TEORI 2.1. Teori Catu Daya Tak Terputus

Desain dan Implementasi Soft Switching Boost Konverter Dengan Simple Auxillary Resonant Switch (SARC)

ANALISIS HARMONISA YANG DIHASILKAN CYCLOCONVERTER DENGAN BERBAGAI PARAMETER

1 BAB I PENDAHULUAN. bidang ilmu kelistrikan yang menggabungkan ilmu elektronika dengan ilmu ketenaga-listrikan.

PENGESAHAN. Laporan tugas akhir dengan judul Perancangan Kontrol PI dengan Pendekatan Orde Satu Untuk

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

DISAIN SWITCHING POWER SUPPLIES

Perencanaan dan Pembuatan Modul Inverter 3 Phase Sebagai Suplai Motor Induksi Pada Pengembangan Modul Praktikum Pengemudi Listrik (Sub Judul Hardware)

BAB I PENDAHULUAN V = IR P = IV = I (2) R

BAB III PERANCANGAN SISTEM

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS

Analisis Kinerja Motor Arus Searah Dengan Menggunakan Sistem Kendali Modulasi Lebar Pulsa. Sudirman S.*

BAB VI PEMANGKAS (CHOPPER)

Inverter Satu Fase dengan Pola Penyaklaran SPWM

LAPORAN PENELITIAN HIBAH BERSAING DENGAN BIAYA BOPTN

PERBAIKAN FAKTOR KERJA PADA PENYEARAH SCR PWM (PULSEWIDTH MODULATION) TIGA FASA MENGGUNAKAN METODE PEMADAMAN AKTIF

Desain dan Analisis Inverter Satu Fasa dengan Menggunakan Metode SPWM Berbasis Arduino

Perancangan Battery Control Unit (BCU) Dengan Menggunakan Topologi Cuk Converter Pada Instalasi Tenaga Surya

BAB I PENDAHULUAN. Tenaga listrik memegang peranan yang penting dalam industri. Pada aplikasi

PEMANFAATAN ENERGI MATAHARI MENGGUNAKAN SOLAR CELL SEBAGAI ENERGI ALTERNATIF UNTUK MENGGERAKKAN KONVEYOR

VOLT / HERTZ CONTROL

Rancang Bangun Filter Aktif 3 Fasa Untuk Mereduksi Harmonisa Yang Timbul Pada Rectifier 3 Fasa

harmonisa, filter pasif, full bridge dc-dc converter 1. Pendahuluan

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Rancang Bangun Rangkaian AC to DC Full Converter Tiga Fasa dengan Harmonisa Rendah

TUGAS AKHIR PERBAIKAN UNJUK KERJA INVERTER SATU PHASA DENGAN MENGGUNAKAN KONTROL SINYAL MODULASI LEBAR PULSA

BAB 1 PENDAHULUAN. Pemakaian daya listrik dengan beban tidak linier banyak digunakan pada

PENGATURAN KECEPATAN DAN POSISI MOTOR AC 3 PHASA MENGGUNAKAN DT AVR LOW COST MICRO SYSTEM

PEMANFAATAN IC MEMORI TERPROGRAM UNTUK MENGENDALIKAN INVERTER 3 FASA

PENGONTROLAN DC CHOPPER UNTUK PEMBEBANAN BATERAI DENGAN METODE LOGIKA FUZZY MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA 128 TUGAS AKHIR

PWM (PULSE WIDTH MODULATION)

MEMORI TERPROGRAM BERBASIS V/Hz UNTUK PENGENDALIAN MOTOR INDUKSI TIGA FASA

Desain dan Implementasi Catu Daya Searah Berarus Besar Bertegangan Kecil

Pemanfaatan Harmonisa pada Beban Non Linier Sebagai Sumber Energi Menggunakan Full Bridge DC-DC Converter dan Inverter

PARALEL INVERTER 1 FASA UNTUK MEMPERBAIKI KUALITAS KELUARAN

Pemodelan Konverter AC DC Tiga Fasa Dua Arah Pada Sepeda Listrik Menggunakan Metode SPWM

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA Pembangkit Harmonisa Beban Listrik Rumah Tangga. Secara umum jenis beban non linear fasa-tunggal untuk peralatan rumah

JURNAL TEKNOLOGI INFORMASI & PENDIDIKAN ISSN : VOL. 6 NO. 2 September 2013

ISSN : e-proceeding of Engineering : Vol.4, No.3 Desember 2017 Page 3157

PENGATURAN DAYA AKTIF PADA UNIFIED POWER FLOW CONTROLLER (UPFC) BERBASIS DUA KONVERTER SHUNT DAN SEBUAH KAPASITOR SERI

BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN

BAB III RANCANGAN SMPS JENIS PUSH PULL. Pada bab ini dijelaskan tentang perancangan power supply switching push pull

ELIMINASI HARMONIK GUNA PERBAIKAN BENTUK GELOMBANG KELUARAN TEGANGAN INVERTER

Transkripsi:

79 Desain Inverter Tiga Fasa dengan Minimum Total Harmonic Distortion Menggunakan Metode SPWM Lalu Riza Aliyan, Rini Nur Hasanah, M. Aziz Muslim Abstrak- Salah satu elemen penting dalam proses konversi energi listrik yaitu inverter, dimana fungsinya yaitu mengkonversi tegangan dan arus searah menjadi tegangan dan arus bolak balik. Salah satu jenis inverter yaitu inverter tiga fasa dimana inverter jenis ini mampu mengkonversi arus searah menjadi arus bolak balik tiga fasa. Penggunan inverter jenis ini banyak digunakan di berbagai bidang khususnya industri untuk menggerakkan motor tiga fasa. Salah satu masalah yang sering timbul dalam proses konversi tersebut yaitu Total Harmonic Distortion (THD). Dimana harmonisa merupakan pembentukan sinyal sinusoida yang nilainya merupakan kelipatan dari frekuensi dasarnya. Harmonisa tentunya akan menimbulkan masalah dari gangguan pada sistem hingga kerusakan pada piranti listrik. Pada penelitian sebelumnya telah dilakukan upaya untuk meminimumkan nilai THD salah satunya yaitu metode pulse width modification dan filtering. Metode ini dapat menurunkan nilai THD hingga 10%. Pada penelitian ini akan dibahas perancangan inverter tiga fasa dengan minimum THD dengan metode Sinusoidal Pulse Width Modulation (SPWM). Dimana dengan metode ini nilai THD dapat diturunkan hingga mencapai 7.40% untuk THD arus dan 17.63% untuk THD tegangan. Kata Kunci Harmonisa, Converter, Inverter 3-Fasa, SPWM. E I. PENDAHULUAN NERGI listrik merupakan energi yang sangat diperlukan dalam kehidupan modern saat ini. Sehingga saat ini banyak berkembang sumber energi alternatif untuk dikonversi menjadi energi listrik. Pada umumnya hasil dari konversi tersebut masih berupa sumber tegangan dan arus searah. Sehingga untuk dapat dimanfaatkan lebih luas untuk berbagai kebutuhan, perlu dikonversi menjadi sumber tegangan dan arus bolak-balik. Hasil konversi arus searah menjadi arus bolak-balik tersebut dapat dimanfaatkan di berbagai bidang khususnya sektor industri. Dimana di sektor industri banyak digunakan motor tiga fasa sebagai salah satu Lalu Riza Aliyan adalah staf pengajar di Jurusan Teknik Elektro Universitas Merdeka Malang dan saat ini sedang menyelesaikan studi di program Magister Teknik Elektro Universitas Brawijaya. (E-mail: aliyan04@yahoo.com). Rini Nur Hasanah adalah staf pengajar di jurusan Teknik Elektro Universitas Brawijaya. (E-mail: rini.hasanah@ub.ac.id). M. Aziz Muslim, adalah staf pengajar di jurusan Teknik Elektro Universitas Brawijaya. (E-mail: muhazizm2@gmail.com). mesin penggerak. Sehingga untuk mendukung kerja di sektor tersebut, maka diperlukan inverter yang mampu mengkonversi arus searah menjadi arus bolak-balik. Namun dalam proses konversi menjadi tegangan dan arus bolak balik sering kali terjadi gangguan sehingga tegangan dan arus yang dihasilkan oleh inverter tidak optimal. Salah satu gangguan penyebab tidak optimalnya arus dan tegangan yang dihasilkan yaitu Total Harmonic Ditortion (THD) yang merupakan gejala pembentukan gelombang sinusoida yang merupakan perkalian bilangan bulat dengan frekuensi fundamentalnya [1]. Dari permasalahan tersebut maka perlu dibuat suatu piranti dalam hal ini inverter yang mampu mengurangi efek distorsi harmonisa secara signifikan sehingga efek dari distorsi yang meyebabkan gangguan pada sistem tenaga listrik juga dapat dikurangi. Ada beberapa metode yang dapat digunakan untuk mengurangi distorsi harmonisa, diantaranya penambahan buck-boost converter dan modifikasi lebar pulsa [2]. Pada penelitian sebelumnya [3] dijelaskan bahwa pengurangan nilai arus harmonisa dapat dikurangi dari 15 % menjadi 4.58 % dengan metode SPWM dan penambahan buck-boost converter. Dijelaskan pula pada penelitian [4] bahwa teknik Sinusoidal Pulse Width Modulation (SPWM) dengan pengendali mikrokontroler dapat mengurangi nilai harmonisa terutama harmonisa orde rendah. Analisis mengenai pengaruh frekuensi, perbandingan amplitudo, terhadap pola penyaklaran inverter [5] juga mampu untuk mengurangi distorsi harmonik tegangan hingga 5%. Pada penelitian ini akan dirancang suatu inverter dengan tiga fasa dengan pola penyaklaran SPWM. Dimana inverter jenis ini terdiri dari enam buah MOSFET yang tersusun kemudian dikendalikan oleh kontroler sebagai pusat pengolah data sinyal. Rangkaian inverter juga terhubung dengan buck-boost converter untuk menjaga range sumber tegangan pada nilai tertentu [6] sebelum masuk ke dalam rangkaian inverter. II. METODE PENELITIAN Rangkaian utama dalam perancangan ini yaitu rangkaian inverter tiga fasa. Inverter tiga fasa merupakan suatu piranti yang mampu mengkonversi tegangan dan arus searah menjadi tegangan dan arus bolak-balik. Sinyal keluaran yang dihasilkan merupakan sinyal tegangan dan arus tiga fasa yang tiap fasanya

80 berbeda fasa sebesar 120 0. Pada perancangan ini untuk proses switching MOSFET digunakan metode SPWM dimana metode ini memanfaatkan pengaturan lebar pulsa dengan mengatur nilai indeks modulasi dan jumlah pulsa untuk tiap periode waktu. Keuntungan metode SPWM adalah pengaturan pulsa dapat disesuaikan dengan menentukan frekuensi masing masing sinyal masukan, baik sinyal referensi maupun sinyal. Perancangan dimulai dengan melakukan analisis terhadap sudut komutasi dan lebar pulsa untuk pemicuan inverter. Dilanjutkan dengan menetukan nilai indeks modulasi yang digunakan. Kemudian dilanjutkan dengan perancangan komponen penyusun seperti rangkaian buck-boost converter, rangkaian kontroler, rangkaian inverter tiga fasa dan rangkaian driver MOSFET. Setelah dilakukan perancangan terhadap seluruh komponen yang terdapat dalam sistem, maka dilakukan integrasi keseluruhan komponen yang telah dirancang. Kemudian dilakukan pengujian keseluruhan sistem dengan menggunakan software simulasi PSim. Dari pengujian tersebut kemudian akan dianalisis sinyal SPWM yang dihasilkan, sinyal tegangan dan arus keluaran yang dihasilkan, serta nilai harmonisa yang timbul dalam sinyal keluaran baik sinyal arus maupun tegangan. Dari analisis kemudian akan dilakukan perhitungan sehingga akan didapat hasil persentase harmonisa yang dihasilkan oleh rangkaian inverter tiga fasa dengan kontrol SPWM. A. Perancangan Buck-Boost Converter Buck Boost Converter merupakan dc-dc converter yang dapat menaikkan dan menurunkan tegangan dc dengan mengatur besarnya duty-cycle pada bagian switch. Rangkaian Inverting Buck Boost Converter mempunyai tiga mode pengoperasian, yakni mode buck, boost dan buck-boost. Ketika tegangan input dibawah tegangan yang diinginkan (set-point) maka rangkaian akan berubah menjadi mode boost. Sebaliknya ketika tegangan input diatas tegangan set-point, maka mode akan berubah ke mode buck. Rangkaian buck boost converter inverting secara umum ditunjukkan dalam Gambar 1. Gambar 1. Rangkaian buck-boost coverter Prinsip kerja rangkaian ini dibagi menjadi 2 mode yaitu mode pertama saat switch posisi ON dan mode kedua saat switch posisi OFF. Prinsip kerja buck boost converter siklus tertutup dan terbuka dapat dilihat dalam Gambar 2. Pada saat rangkaian buck-boost converter dalam keadaan ON, dioda bekerja reverse sehingga arus mengalir ke induktor L, Dengan adanya arus yang mengalir ke induktor maka terjadi pengisian arus pada induktor sehingga arus induktor (I L ) naik. Pada saat rangkaian buck-boost converter dalam keadaan OFF dioda bekerja forward sehingga arus mengalir ke L, C, D m dan beban. Energi yang tersimpan di induktor mengalami discharging. Gambar 2. Buck-boost coverter analisis terbuka Disebutkan juga bahwa rangkaian buck-boost menghasilkan tegangan keluaran yang terbalik tanpa memerlukan trafo. Regulator ini juga memiliki efisiensi yang tinggi. Bila duty cycle PWM sebagai pemicu switch lebih dari 50%, maka tegangan keluaran akan lebih tinggi dari tegangan masukan. Namun nila duty cycle PWM kurang dari 50%, maka tegangan keluaran akan lebih rendah tegangan masukan. B. Perancangan Kontrol SPWM Pulse Width Modulation (PWM) secara umum adalah sebuah cara memanipulasi lebar sinyal yang dinyatakan dengan pulsa dalam suatu perioda, untuk mendapatkan tegangan rata-rata yang berbeda. Beberapa contoh aplikasi PWM adalah pemodulasian data untuk telekomunikasi, pengontrolan daya atau tegangan yang masuk ke beban, regulator tegangan, penguatan, serta aplikasi-aplikasi lainnya. Salah satu jenis PWM adalah Sinusoidal Pulse Width Modulation (SPWM) dimana dalam metode ini memanfaatkan sinyal sinusoida sebagai sinyal referensi untuk dibandingkan dengan sinyal carrier dalam hal ini sinyal segitiga. Besarnya sinyal SPWM yang dihasilkan tergantung dari besarnya sinyal referensi dan sinyal carrier. Besar amplitudo sinyal refrensi dalam suatu persamaan dapat ditulis dengan A r dan besarnya frekuensi sinyal referensi dinyatakan dengan f r. Sedangkan besar amplitudo sinyal carrier dapat ditulis dengan A c dan besarnya frekuensi sinyal carrier ditulis dengan f c. Sehingga dengan menentukan nilai besaran amplitudo sinyal referensi dan sinyal carrier maka dapat ditentukan besaran indeksi modulasi. Besarnya nilai indeks modulasi pada umumnya berkisar antara nilai 0 dan 1. Keadaan diamana nilai indeks modulasi lebih dari 1 disebut dengan keadaan overmodulation. Pada saat keadaan overmodulasi sinyal tegangan keluaran cenderung lebih besar namun nilai harmonisa cenderung meningkat. Untuk menentukan banyaknya jumlah pulsa tiap siklusnya digunakan perbandingan antara frekuensi sinyal carrier f c dan frekuensi sinyal output f o. Dengan menggunakan metode sinusoidal pulse width modulation faktor distorsi DF dan faktor harmonisa orde rendah dapat dikurangi secara signifikan. Sinyal SPWM dibangkitkan dengan cara membandingkan sinyal referensi sinusoidal dengan suatu sinyal carrier yang berbentuk segitiga. Frekuensi sinyal carrier f c

81 menentukan frekuensi sinyal keluaran inverter f o. Blok diagram metode SPWM dapat dilihat dalam Gambar 3. ditetukan sebesar 1.9 dengan frekuensi sebesar 2500Hz. Sedangkan amplitudo sinyal carrier ditentukan sebesar 2 V pp dengan frekeuensi sebesar 50 Hz. Masing masing fasa pada sinyal referensi berbeda fasa sebesar 120 0. Gambar 5 menunjukkan proses modulasi antara sinyal referensi dan sinyal carrier. Gambar 3. Blok diagram metode SPWM Dalam Gambar 3 terlihat bahwa untuk menghasilkan sinyal PWM tersebut dapat menggunakan dua buah sinyal sinus dan satu sinyal segitiga atau dengan menggunakan satu buah sinyal sinus dan dua buah sinyal segitiga. Pada proses pembangkitan SPWM dengan menggunakan dua buah sinyal sinus dan sebuah sinyal segitiga, dilakukan pembandingan amplitudo antara sinyal segitiga dengan sinyal sinus. Sinyal penggerak akan dibangkitkan apabila amplitudo sinyal sinus lebih besar daripada amplitudo sinyal segitiga. Masing-masing sinyal penggerak digunakan untuk penyaklaran sehingga diperoleh sinyal PWM. Proses pembangkitan SPWM secara digital dapat dilakukan dengan dua cara. Pertama dengan membangkitkan gelombang segitiga dan gelombang sinus dengan pembangkit sinyal. Kemudian dilakukan pembandingan untuk masing-masing nilai amplitudo gelombang sinus dan segitiga. Cara ini sama halnya dengan membangkitkan gelombang sinus analog dan gelombang segitiga analog secara digital. Cara kedua yaitu dengan mencari terlebih dahulu waktu untuk setiap pulsa masing-masing sinyal penggerak, untuk dijadikan data dalam proses pembangkitan sinyal penggerak. C. Perancangan Rangkaian Inverter Tiga Fasa Inverter tiga fasa merupakan suatu piranti elektronika yang berfungsi untuk mengkonversi tegangan dan arus searah menjadi tegangan dan arus bolak balik tiga fasa. Pada perancangan ini digunakan inverter tiga fasa tipe H-bridge dimana dalam suatu rangkaian inverter terdapat enam buah saklar MOSFET yang dipasang sejajar. Setiap saklar MOSFET memiliki dioda yang terhubung secara paralel satu sama lain tetapi dalam arah yang berlawanan. Dalam perancangan ini MOSFET dikendalikan oleh driver, dimana setiap driver mengendalikan dua buah saklar MOSFET dengan kerja berlawanan satu sama lain. Nilai keluaran inverter yang berupa tegangan AC sangat dipengaruhi oleh besarnya tegangan input dan tegangan SPWM yang merupakan hasil modulasi antara sinyal referensi dan sinyal carrier [7]. Sehingga nilai amplitude dan frekuensi sinyal keluaran akan mengikuti ampltudo dari sinyal SPWM. Rangkaian inverter tiga fasa dalam perancangan ini dapat dilihat dalam Gambar 4. Amplitudo sinyal refererensi pada perancangan ini Gambar 4. Desain rangkaian inverter tiga fasa Gambar 5. Sinyal referensi dan carrier untuk switching inverter Pada perancangan ini besarnya indeks modulasi ditentukan sebesar 0.9 yang mana nilai tersebut merupakan nilai perbandingan antara amplitudo sinyal referensi dan amplitudo sinyal carrier yaitu sebesar 0.9. Maka dapat dihitung persamaan nilai indeks modulasi amplitudo dengan persamaan (1) : (1) Dimana m a merupakan indeks modulasi amplitudo, A r merupakan amplitude sinyal referensi dan A c merupakan amplitude sinyal carrier. Sehingga dengan menentukan nilai besaran amplitudo sinyal referensi dan sinyal carrier maka dapat ditentukan besaran indeks modulasi [8]. Dalam teknik SPWM untuk menghasilkan nilai SPWM maka diperlukan nilai frekuensi sinyal referensi yang rendah yang rendah dan frekuensi sinyal carrier yang tinggi. Dalam perancangan ini ditentukan jumlah pulsa tiap siklusnya yaitu sama dengan besarnya frekuensi sinyal carrier, sehingga jumlah pulsa dalam tiap siklusnya dapat dihitung dengan persamaan (2). N p = (2) = = 50 Dimana N p = jumlah pulsa f c = frekuensi sinyal carrier f o = frekuensi sinyal output Dimana N p = f c /f didefinisikan sebagai rasio frekuensi modulasi dibagi dengan frekuensi dari tegangan keluaran. Indeks modulasi yang divariasikan 0 sampai

82 1, mengakibatkan lebar pulsa bervariasi dari 0 sampai T/2p. dan tegangan keluaran V 0 dari nol sampai V s [8]. D. Perancangan Perangkat Lunak Untuk menguji rangkaian inverter maka digunakan software Psim. Dimana software ini berfungsi untuk menampilkan sinyal keluaran dari inverter baik berupa arus maupun tegangan dalam kawasan waktu maupun kawasan frekuensi. Software ini dipilih karena fungsinya yang secara spesifik digunakan untuk menganalisis rangkaian khususnya rangkaian elektronika dalam sistem tenaga listrik. Proses diawali dengan inisialisasi port untuk menentukan port yang digunakan sebagai port input maupun output. Pada perancangan ini port yang digunakan port input adalah port A dan yang digunakan sebagai port output adalah port B dan port D. Setelah dilakukan inisialisasi kemudian dilanjutkan dengan memasukkan data biner yang merupan output dari software PSim. Data biner terdiri dari 256 data atau ½ gelombang, yang berisikan logika 0 dan 1. Pada saat logika 0 maka driver switch yang terhubung dengan mikrokontroler akan non-aktif, sedangkan pada saat logika 1 maka driver switch akan aktif. Diagram alir perancangan perangkat lunak dalam penelitian ini ditunjukkan dalam Gambar 6. yang digunakan untuk membuat program dengan metode SPWM dalam kontroler. Dalam software simulasi ini dapat dihasilkan suatu sinyal keluaran baik tegangan maupun arus dalam kawasan waktu maupun frekuensi. Dari hasil tersebut dapat dihitung nilai fundamental dari sinyal tegangan maupun arus dan juga komponen penyusun harmonisanya. Sehingga dari analisis tersebut dapat dihitung nilai THD yang dinyatakan dalam persen. Untuk pengujian rangkaian, dilakukan dengan mengasumsikan nilai parameter sebagai berikut : Tegangan DC Sumber = 12 V Induktansi = 3 mh Beban Resistif = 200 Ώ Frekuensi Switching = 2500 Hz Indeksi Modulasi = 0,9 V Gambar 7. Rangkaian pengujian keseluruhan sistem Gelombang sinusoida 0.9 V p, 50 Hz, sebagai sinyal refrensi dibandingkan dengan gelombang segitiga 2 V pp, 2500 Hz sebagai sinyal carrier. Hasil komparasi kedua gelombang tersebut akan menghasilkan sinyal Modulasi Lebar Pulsa atau Sinusoidal Pulse Width Modulation dengan indeks modulasi sebesar 0.9. Gambar 8 merupakan sinyal pulsa SPWM untuk pemicuan saklar MOSFET. Gambar 6. Diagram alir perancangan perangkat lunak III. HASIL DAN ANALISIS Pengujian dilakukan dengan memberikan perubahan masukan pada masing-masing blok diagram yang akan diuji. Dari hasil pengujian tersebut maka akan didapat data yang nantinya akan dianalisis untuk dijadikan dasar acuan dalam penyusunan kesimpulan. Pengujian ini dilakukan dengan menggabungkan keseluruhan blok sistem yang ada untuk kemudian dirangkai dan dilakukan pengujian. Untuk pengujian keseluruhan sistem dilakukan dengan menggunakan software Power Simulator. Keunggulan dari software ini yaitu dapat melakukan perhitungan dan analisis rangkaian elektronika daya dan menampilkan keluaran dalam bentuk grafik fungsi waktu maupun frekuensi. Selain melakukan simulasi, program Power Simulator dapat memberikan data-data Gambar 8. Sinyal spwm dengan indeks modulasi 0.9 Sinyal SPWM ini digunakan untuk pemicuan driver MOSFET pada inverter yaitu S1, S2, S3, S4, S5, S6. Sinyal keluaran dari kontroler akan menuju driver sebelum akhirnya mengkonduksi MOSFET pada rangkaian inverter. Hal ini bertujuan agar kontroler tidak mengalami kerusakan jika terjadi pelonjakan arus yang cukup besar dari MOSFET. Tinggi rendahnya arus yang mengalir pada beban nilainya tergantung dari besar kecilnya beban. Semakin besar beban, maka arus yang mengalir dalam rangkaiaan akan semakin kecil, begitu pula sebaliknya.

83 Setelah dilakukan simulasi dengan software PSim maka dihasilkan suatu sinyal keluaran berupa sinyal tegangan tiga fasa yang ditunjukkan dalam Gambar 9. Jika sinyal tersebut dilihat berdasarkan spektrum frekuensinya maka akan terlihat komponen fundamental dan komponen penyusun harmonisa seperti yang terlihat dalam Gambar 10. Dimulai spektrum sinyal fundamental yang nilai amplitudonya tertinggi, dilanjutkan dengan harmonisa ketiga hingga harmonisa ke-n yang nilai amplitudonya semakin rendah. Dalam Gambar 10 diperlihatkan sinyal tegangan fundamental pada frekuensi 50 Hz dengan nilai 11.83 V. Kemudian diikuti dengan komponen penyusun harmonisa yang terletak pada frekuensi 200 Hz sampai 30 khz. kemudian dilanjutkan oleh harmonisa ketiga hingga harmonisa ke-n yang nilainya semakin rendah. Pada Gambar 12 diperlihatkan sinyal arus fundamental pada frekuensi 50 Hz dengan nilai 0.68 amp. Kemudian diikuti dengan komponen penyusun harmonisa yang terletak pada frekuensi 200 Hz sampai 30 khz Dari Gambar 7 dan Gambar 9 maka dapat ditentukan nilai komponen fundamental dan komponen penyusun harmonisa. Nilai tersebut meliputi sinyal fundamental, serta nilai harmonisa dimulai dari harmonisa ke 3, ke-5, ke-7 hingga harmonisa ke-9. Nilai komponen penyusun harmonisa baik harmonisa arus maupun tegangan dapat dilihat dalam Tabel 1. TABEL I HARMONISA ARUS DAN TEGANGAN KELUARAN Jenis Sinyal Vout (V) Iout (A) Fundamental 11.83 0.680 Harmonisa ke 3 1.788 0.047 Harmonisa ke 5 0.955 0.015 Harmonisa ke 7 0.447 0.009 Harmonisa ke 9 0.210 0.002 Gambar 9. Sinyal tegangan keluaran pada beban Dari Tabel 1 dapat dihitung nilai Total Harmonic Distortion yang merupakan penjumlahan nilai harmonisa terkecil yang dalam perancangan ini dimulai dari harmonisa ke-3 hingga harmonisa tak berhingga. Namun pada pengujian ini hanya dibatasi hingga tingkat harmonisa ke-9. Untuk menghitung besarnya nilai harmonisa [2] baik harmonisa tegangan maupun arus dapat digunakan persamaan berikut : V THD = Gambar 10. Spektrum Sinyal Tegangan Keluaran Pada Beban = = 17.63 % I THD = Gambar 11. Sinyal arus keluaran pada beban Gambar 12. Spektrum sinyal arus keluaran pada beban Dalam Gambar 11 terlihat sinyal arus keluaran hasil pemicuan sinyal SPWM. Sedangkan pada Gambar 12 ditunjukkan sinyal arus keluaran dalam kawasan frekuensi beserta dekomposisi sinyal fundamental dan komponen penyusun harmonisa. Dimulai spektrum sinyal fundamental yang nilai amplitudonya tertinggi, = = 7.40 % Dari simulasi rangkaian menggunakan PSim maka didapatkan data dimana nilai komponen fundamentalnya sebesar 11.53 V yaitu pada frekuensi 50 Hz. Sedangkan nilai komponen penyusun harmonisa yaitu harmonisa ke-3 hingga ke-9 berkisar antara 1.788 0.210 V yang terletak pada range frekuensi 200 Hz hingga 30 khz. Sedangkan untuk nilai arus keluaran didapatkan hasil nilai komponen arus fundamental sebesar 0.680 pada frekuensi 50 Hz. Sedangkan komponen penyusun harmonisanya didapatkan hasil untuk harmonisa ke-3 hingga ke-9 nilainya berkisar antara 0.047 0.002 amp yang terletak pada range frekuensi 200 Hz hingga 30 khz. Dari hasil tersebut dilakukan perhitungan sehingga didapat hasil THD tegangan sebesar 17.63% dan THD arus sebesar 7.40%. IV. KESIMPULAN Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut. Penambahan

84 rangkaiaan buck boost converter pada rangkaian inverter tiga fasa mampu secara efektif mengurangi distorsi harmonisa. Hal ini dikarenakan pada pensaklaran frekuensi tinggi, rangkaian buck boost converter mampu menjaga nilai tegangan sumber tetap konstan. Dari hasil simulasi diatas dapat dianalisis bahwa sinyal SPWM yang merupakan sinyal pemicuan inverter sangat mempengaruhi sinyal keluaran inverter tiga fasa baik tegangan maupun arus. Sinyal SPWM yang optimum dapat meningkatkan kerja inverter sehingga maampu meminimumkan nilai harmonisa yang timbul. Pada perancangan ini didapatkan nilai indeks modulasi yang paling optimum untuk switching inverter yaitu sebesar 0.9. Sehingga didapatkan hasil akhir nilai THD pada perancangan inverter tiga fasa yaitu sebesar 17.63% untuk THD tegangan dan 7.40% untuk THD arus. REFERENSI [1] Cividino, L. Power Factor Harmonic Distortion Causes Effect and Consideration. Canada: Northern Telecom. 2000. [2] Saragih, B. Perbaikan Unjuk Kerja Inverter Satu Fasa Menggunakan Kontrol Sinyal Lebar Pulsa. Medan: USU. 2008. [3] Aliyan, L.R. Design Inverter With Less Harmonics using Buck- Boost Converter and SPWM Method. Malang. Universitas Brawijaya. 2014. [4] Sugiyono, A. Teknik Penghilangan Harmonisa Pada Inverter Satu Fasa dengan Mikroprosesor Sebagai Pembangkit Sinyal. Bandung: ITB.1988. [5] Suriadi. Analysis of Harmonics Current Minimization on Power Distribution System Using Voltage Phase Shifting. Malaysia: Universiti Sains Malaysia. 2006. [6] Fahma, C. Design of Three Phase Half Wave Rectifier With Minimum THD Using PI Fuzzy Switching. Surabaya: PENS- ITS. 2009. [7] Barge,S. Harmonic Analysis Of Sinusoidal Pulse Width Modulation. IJAEE Volume-2. 2013. [8] Bijoyprakash, M. Analysis of Single Phase SPWM Inverter. India : National Institute of Technology, Rourkela. 2001. Lalu Riza Aliyan lahir di Sidoarjo, Jawa Timur pada tanggal 6 Oktober 1986. Menyelesaikan program Sarjana di jurusan Teknik Elektro Universitas Brawijaya Malang. Kemudian dilanjutkan menempuh program Magister di institusi yang sama. Karya ilmiah yang pernah dihasilkan yaitu Alat Pendeteksi kualitas Yoghurt Berdasarkan Tingkat Keasaman dan Kadar Lemak dan Design Inverter With Less Harmonic using Buck-Boost Converter and SPWM Method. Sekarang penulis aktif sebagai staf pengajar di jurusan Teknik Elektro Universitas Merdeka Malang.