DESAIN DAN IMPLEMENTASI DC TO AC CONVERTER KENDALI DIGITAL
TUGAS AKHIR
Oleh : Eka W Andreas C 00.50.0015
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA SEMARANG 2007
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 2007.
Semarang,
Mei 2007
Menyetujui,
Pembimbing I
Pembimbing II
(Leonardus Heru P, ST, MT) NPP : 058.1.2000.234
(FX. Hendra Prasetyo, ST.MT) NPP: 058.1.1997.206
Mengetahui, Dekan Fakultas Teknologi Industri
(Leonardus Heru P, ST, MT) NPP : 058.1.2000.234
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
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.
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,
Penulis
April 2007
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL………………………………………………………
i
HALAMAN PENGESAHAN……………………………………………..
ii
ABSTRAKSI………………………………………………………………
iii
KATA PENGANTAR…………………………………………………….
iv
DAFTAR ISI………………………………………………………………
vi
DAFTAR GAMBAR……………………………………………………...
ix
DAFTAR TABEL…………………………………………………………
xi
BAB I
1
BAB II
PENDAHULUAN………………………………………… 1.1. Latar Belakang……………………………………………….
1
1.2. Perumusan Masalah…………………………………………..
2
1.3. Pembatasan Masalah………………………………………….
2
1.4. Tujuan dan Manfaat…………………………………………..
2
1.5. Metodologi Penelitian………………………………………...
2
1.6. Sistematika Penulisan…………………………………………
3
LANDASAN TEORI……………………………………..
5
2.1. Konverter……………………………………………………...
5
2.2. Inverter Satu Fasa Jembatan Penuh…………………………...
7
2.3. PWM (Pulse Width Modulation)……………………………..
9
2.4. Transformator…………………………………………………
11
2.4.1. Keadaan Transformator Tanpa Beban…………………
12
2.4.2. Keadaan Transformator Berbeban……………………..
13
2.5. Pewaktu 555…………………………………………………..
15
2.6. MOSFET ( Metal Oxide Semiconductor FET )………………
16
2.6.1 Enhancement-Mode MOSFET………………………….
16
2.7. Opto Coupler TLP 250………………………………………..
18
2.8. EPROM……………………………………………………….
19
BAB III
DESAIN DAN IMPLEMENTASI INVERTER MENGGUNAKAN SISTEM KENDALI DIGITAL……...
22
3.1. Perancangan Inverter Satu Fasa Jembatan Penuh…………….
23
3.2. Perancangan Kontrol Inverter Jembatan Penuh………………
25
3.2.1. Rangkaian Generator Gelombang Kotak………………
27
3.2.2. Rangkaian Counter dan EPROM………………………
29
3.2.3. Rangkaian Pembalik (inverting)……………………….
30
3.2.4. Rangkaian Driver………………………………………
31
HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS…………………..
34
4.1. Pengujian rangkaian kontrol inverter jembatan penuh………..
34
4.1.1. Pengukuran pembangkit gelombang kotak…………….
35
4.1.2. Pengukuran gelombang keluaran pencacah…….. …….
36
4.1.3. Pengukuran Gelombang pembentuk SPWM…………..
37
BAB IV
4.1.4. Pengukuran keluaran driver saklar rangkaian daya (Mosfet)………………………………………………...
49
4.2. Pengukuran daya inverter jembatan penuh…………………...
51
BAB V
PENUTUP…………………………………………………
55
5.1. Kesimpulan…………………………………………………...
55
5.2. Saran………………………………………………………….
55
DAFTAR PUSTAKA……………………………………………………..
57
LAMPIRAN
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…………………………...
12
Gambar 2.6 Keadaaan tramsformator tanpa beban…………………………...
13
Gambar 2.7 Blok Diagram IC 555……………………………………………
15
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 2.10. Simbol skematik EMOS : (a) saluran n ; (b) saluran p………...
18
Gambar 2. 11 Kontruksi Opto Coupler TLP 250……………………………...
19
Gambar 3.12 Rangkaian Inverter satu fasa jembatan penuh penuh…………...
23
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…...
24
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
Gambar 3.17 Gelombang kontrol Inverter…………………………………….
26
Gambar 3.18 Rangkaian pembangkit SPWM…………………………………
27
Gambar. 3.19 Rangkain generator gelombang kotak 555……………………..
28
Gambar. 3.20 Rangkaian counter dengan 4520……………………………….
29
Gambar. 3.21 Kombinasi rangkaian Counter dan EPROM …………………..
30
Gambar. 3.22 Rangkaian Inverting Schmitt Trigger…………………………..
31
Gambar 3.23 optocoupler TLP 250……………………………………………
31
Gambar 3.24 Rangkaian driver………………………………………………..
32
Gambar 3.25 Rangkaian dc – dc konverter multi output……………………...
33
Gambar 4.26 Pulsa clock IC 555………………………………………………….
35
Gambar 4.27 Gelombang keluaran IC counter 4520………………………….
37
Gambar 4.28 Simulasi rangkaian SPWM menggunakan software PSIM……..
38
Gambar 4.29 Gelombang keluaran simulasi rangkaian SPWM ……………...
38
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…………………………………...
51
Gambar 4.34 Sinyal output Inverter ………………………………………….
52
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 EPROM……………………………………………………………..
20
Tabel 4.2 Logika Penyaklaran pada EPROM…………………………………
39
