INVERTER DUA FASA SEBAGAI PENGENDALI MOTOR HYSTERISIS BERBASIS dsPIC33FJ16GS502
TUGAS AKHIR
Oleh Matius Hendi Susilo 12.50.0008
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIKA SOEGIJAPRANATA SEMARANG 2016
i
LEMBAR PENGESAHAN
Laporan Tugas Akhir dengan judul “INVERTER DUA FASA SEBAGAI PENGENDALI MOTOR HYSTERESIS BERBASIS dsPIC 33FJ16GS502” diajukan untuk memenuhi sebagian dari persyaratan dalam memperoleh gelar Sarjana Teknik Elektro pada Program Studi Teknik Elektro di Fakultas Teknik Universitas Katolik Soegijapranata Semarang. Laporan Tugas Akhir ini disetujui pada tanggal ....November 2016. Semarang, .... November 2016
Menyetujui, Pembimbing
Koordinator Tugas Akhir
Dr. Ir. Ign. Slamet Riyadi, MT. 058.1.1992.110
Dr. Ir. Ign. Slamet Riyadi, MT. 058.1.1992.110
Mengetahui, Dekan Fakultas Teknik
Ketua Progdi Teknik Elektro
Ir. Drs. Djoko Suwarno, MT, IPM 058.1.1988.032
Dr. Ir. Florentius Budi Setiawan, ST, MT, IPM 058.1.1994.050
ii
PERNYATAAN KEASLIAN LAPORAN TUGAS AKHIR (SKRIPSI)
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir yang berjudul “ INVERTER DUA FASA SEBAGAI PENGENDALI MOTOR HYSTERESIS BERBASIS dsPIC 33FJ16GS502” ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang sepengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Apabila di kemudian hari ternyata terbukti bahwa tugas akhir ini sebagian atau seluruhnya merupakan hasil plagiasi, maka saya rela untuk dibatalkan, dengan segala akibat hukumannya sesuai peraturan yang berlaku pada Universitas Katolik Soegijapranata dan / atau perundang-undangan yang berlaku.
Semarang, .... November 2016
( Matius Hendi Susilo ) NIM : 12.50.0008
iii
ABSTRAK
Penggunaan motor listrik di dalam kehidupan sehari – hari merupakan alat yang begitu penting perannya untuk membantu di dalam pekerjaan kita. Seiring perkembangan jaman motor listrik juga mengalami perkembangan yang begitu pesat dari segi teknologi dan kebutuhan penggunanya. Motor listrik sebagai tenaga penggerak sangat begitu dibutuhkan dalam rumah tangga, industri dan pertambangan, serta dalam transportasi. Motor hysteresis merupakan motor yang dihasilkan dari fenomena histerisis untuk menghasilkan torsi mekanis. Dari bentuk sederhana motor hysterisis, bagian rotor dari motor hysterisis adalah berbentuk sebuah tabung silinder yang halus dari bahan ferromagnet yang memiliki histeresis tinggi tanpa bilitan atau slot. Motor ini merupakan motor jenis satu fasa yang beroperasi bergantung pada efek histerisis. Tugas akhir ini motor hysteresis akan diaplikasikan menggunakan inverter dua fasa yang berbasis dsPIC33FJ16GS502. Sedangkan untuk memperoleh data gelombang sinus dengan menggunakan cara Lookup Table. Pembuatan data Lookup Table melalui microsoft excel, kemudian data tersebut diinputkan ke dsPIC33FJ16GS502 menggunakan software mikroC for dsPIC.
iv
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena dengan segala rahmat dan anugerahNya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir beserta Laporan Tugas Akhir yang berjudul “ INVERTER DUA FASA SEBAGAI PENGENDALI MOTOR HYSTERESIS BERBASIS dsPIC33FJ16GS502 “ yang menjadi tugas studi dari penulis adalah sebagai mahasiswa Program Sarjana Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Katolik Soegijapranata Semarang. Pembuatan Tugas Akhir ini dan penyusunan Laporan Tugas Akhir ini tidak lepas dari bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Tuhan Yang Maha Esa karena senantiasa memberi rahmat ,kelancaran dan kemudahan kepada penulis. 2. Orang tua yang selalu memberi semangat dan dukungan dalam bentuk doa ,moril dan materiil kepada penulis. 3. Bapak Dr.Ir.Ign. Slamet Riyadi, MT. selaku dosen pembimbing Tugas Akhir, yang telah membimbing saya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini dan juga memberikan teori, saran, kritik, dan semangat kepada penulis. 4. Bapak Dr. Florentinus Budi Setiawan, MT. selaku Ketua Progdi Teknik Elektro Universitas Katolik Soegijapranata Semarang, yang telah memberi fasilitas Laboratorium beserta kelengkapan alat-alatnya. 5. Seluruh dosen dan karyawan Fakultas Teknik Program Studi Teknik Elektro Universitas Katolik Soegijapranata Semarang, yang telah banyak membantu memberikan fasilitas-fasilitas sehingga pengerjaan Tugas Akhir ini berjalan lancar.
v
6. Teman-teman satu angkatan 2012 (Agustinus, Dian komting, Ricky, Stefanus Rizal, Galih, Moses, Fajar Mbahe, Cahyo, Adit C dan Adit W) yang selalu memberi dukungan dan semangat. 7. Teman-teman angkatan atas terkhusus saudara Enggar dan Nikolas yang telah membantu dalam proses pembuatan alat dan program. 8. Dan juga adinda saya Christina Febri S. yang sudah memberikan semngat yang tidak pernah habis. Penulis menyadari bahwa laporan ini masih memiliki banyak kekurangan, maka penulis sangat mengharapkan saran ,masukan maupun kritik dari berbagai pihak untuk perbaikan di masa yang akan datang. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan permohonan maaf yang sebesar-besarnya apabila terdapat hal-hal yang kurang berkenan dalam penulisan laporan ini. Akhirnya besar harapan penulis bahwa laporan ini dapat memberikan sumbangan yang berarti bagi kemajuan ilmu dan teknologi di Fakultas Teknik Program Studi Teknik Elektro Universitas Katolik Soegijapranata Semarang.
Semarang,
November 2016
Penulis
vi
DAFTAR ISI
Halaman Judul
i
Pengesahan
ii
Abstrak
iii
Kata Pengantar
iv
Daftar Isi
v
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
1
1.2 Perumusan masalah
2
1.3 Batasan masalah
2
1.4 Tujuan dan manfaat
2
1.5 Metodologi penelitian
2
1.6 Sistematika penulisan
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pendahuluan
6
2.2 Inverter
6
2.3 Inverter satu fasa
8
2.4 Pulse Width Modulation (PWM)
10
2.5 Mikrokontroler dsPIC33FJ16GS502
17
2.6 Driver
20
2.7 Mosfet
22
vii
BAB III PERANCANGAN SISTEM 3.1 Pendahuluan
24
3.2 Perancangan catu daya
25
3.3 Perancangan driver
26
3.4 Perancangan Mikrokontroler
30
3.5 Motor Hystereris
34
BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Pengujian alat melalui simulasi
45
4.2 Hasil pengujian alat
39
4.3 Pembahasan
43
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan
45
5.2 Saran
45
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Inverter satu fasa half bridge
8
Gambar 2.2 Cara kerja inverter satu fasa half bridge siklus positif
9
Gambar 2.3 Cara kerja inverter satu fasa half bridge siklus negatif
10
Gambar 2.4 Inverter satu fasa full bridge
11
Gambar 2.5 Cara kerja inverter bipolar kondisi setengah siklus positif
12
Gambar 2.6 Cara kerja inverter bipolar kondisi setengah siklus negatif
13
Gambar 2.7 Cara kerja inverter unipolar pada saat kondisi setengah siklus positif
13
Gambar 2.8 Cara kerja inverter unipolar saat kondisi nol
14
Gambar 2.9 Cara kerja inverter unipolar pada saat kondisi setengah siklus negative
15
Gambar 2.10 Cara kerja inverter unipolar saat kondisi nol
15
Gambar 2.11 Teknik modulasi sinyal referensi dan carrier pada PWM
16
Gamabar 2.12 Konfigurasi pin dsPIC33FJ16GS502
18
Gambar 2.13 Konfigurasi pin pada TLP 250
21
Gambar 2.14 Konfigurasi pin IR 2111
21
Gambar 3.1 Skema perancangan alat
24
Gambar 3.2 Rangkaian Catu Daya
26
Gambar 3.3 Skema inverter dua fasa pengoprasian motor hysteresis
27
Gambar 3.4 Desain target block driver
28
Gambar 3.5 TLP 250
28
Gambar 3.6 IC IR 2111
29
Gambar 3.7 dsPIC33FJ16GS502
30
Gambar 3.8 Hasil gelombang sinosidal Lookup Table
33
Gambar 3.9 Rotor dan stator dari motor hysteresis
33
ix
Gambar 4.1 Rangkaian inverter dua fasa pada simulasi
35
Gambar 4.2 Data yang diinput ke C Block
36
Gambar 4.3 Hasil referensi gelombang sinusoidal
37
Gambar 4.4 Hasil sinyal carrier dengan sinyal referensi
38
Gambar 4.5 Hasil pergeseran setiap saklar
38
Gambar 4.6 Hasil sinyal SPWM
39
Gambar 4.7 Foto alat keseluruhan
39
Gambar 4.8 Data pada microC for dsPIC
40
Gambar 4.9 Hasil sinyal arus 25 data
40
Gambar 4.10 Hasil sinyal arus 50 data
41
Gambar 4.11 Hasil sinyal arus 100 data
41
Gambar 4.12 Hasil kontrol saklar pada 25 data
42
Gambar 4.13 Hasil kontrol saklar pada 50 data
42
Gambar 4.14 Hasil kontrol saklar pada 100 data
43
x
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Fitur dan spesifikasi YLP 250
20
Tabel 2.2 Spesifikasi IR 2111
22
Tabel 3.1 Fitur dan spesifikasi TLP 250
29
Tabel 3.2 Fitur dan spesifiikasi IR 2111
30
Tabel 3.3 Lookup tabel 100 data
32
Tabel 4.1 Parameter pada power simulasi
37
xi
