KONTROL ON-OFF PADA KONVERTER DC-DC BOOST DAN INVERTER BOOST DENGAN MENGGUNAKAN MODEL HIBRIDA

Ketenagalistrikan dan Energi Terbarukan Vol. 13 No. 2 Desember 2014 : 89 – 100

ISSN 1978-2365

KONTROL ON-OFF PADA KONVERTER DC-DC BOOST DAN INVERTER BOOST DENGAN MENGGUNAKAN MODEL HIBRIDA ON-OFF CONTROL IN BOOST DC-DC CONVERTER AND BOOST INVERTER USING HYBRID MODEL Anwar Muqorobin Pusat Penelitian Tenaga Listrik dan Mekatronik LIPI Jl. Cisitu 21/154D, Gd. 20, Bandung, Indonesia [email protected]

Abstrak Sistem elektrik seperti sistem tenaga listrik, konverter daya, dan motor listrik, mempunyai ketidaklinieran pada model dinamiknya. Namun demikian, sistem-sistem tersebut telah berhasil dikontrol dengan menggunakan kontrol klasik. Tulisan ini melakukan analisa aplikasi kontrol on-off pada konverter daya, yaitu konverter boost dan inverter boost, dengan menggunakan kestabilan Lyapunov.Dalam tulisan ini, dilakukan pemodelan hibrida pada konverter dc-dc boost dan inverter boost. Berkaitan dengan kontrol on-off, pemodelan tersebut menggunakan dua keadaan diskrit. Kemudian dilakukan perancangan kontrol hibrida dan kontrol on-off berdasarkan model hibrida yang telah diberikan. Kedua kontrol dibandingkan unjuk kinerjanya dengan menggunakan simulasi baik dalam kondisi transien maupun dalam keadaan tunak. Hasil simulasi menunjukkan bahwa kontrol hibrida memberikan tanggapan transien yang lebih baik daripada kontrol on-off dan tanggapan yang sama dengan kontrol on-off pada keadaan tunak. Kontrol on-off dimplementasikan ke dalam perangkat keras dengan menggunakan prosessor sinyal digital TMS28335. Hasil eksperimen menunjukkan bahwa kontrol on-off dapat bekerja dengan baik pada konverter dc-dc boost dan inverter boost. Hasil eksperimen tersebut merupakan tanggapan kontrol dalam keadaan tunak.

Kata kunci: Konverter dc-dc boost, inverter boost, kestabilan Lyapunov, kontrol on-off, dan kontrol hibrida.

Abstrak Electric systems for example power system, power converter and electric motor, have nonlinear characteristic in their dynamic model. However, these systems have been controlled successfully using classic control. This paper is going to conduct analysis of on-off control application in power converter, those are boost converter and boost inverter, using Lyapunov stability. In this paper, the author made hybrid models for boost dc-dc converter and boost inverter. Related to on-off control, the model only used two discrete states. Then the hybrid and on-off control were designed based on the hybrid model. Both controls’s performance were compared using simulation, that is the transient response and the steady state response. Simulation results showed that the hybrid control provided better transient response than the on-off control but had similar steady state response. After that, the on-off control was implemented in the hardware using TMS28335 digital signal processor. The experimental results showed that the on-off control could stabilize the boost converter and boost inverter. That experimental results were steady state response of the control.

Keywords: boost dc-dc converter, boost inverter, Lyapunov stability, on-off control and hybrid control.

Diterima : 6 Januari 2014, direvisi : 28 Oktober 2014, disetujui terbit : 18 Desember 2014

89

Ketenagalistrikan dan EnergiKetenagalistrikan Terbarukan dan Energi Terbarukan Vol. 13 No. 2 Desember 2014 1002 Desember 2014 : 89 – 100 Vol.: 89 13 –No.  Menganalisa kestabilan kontrol on-off pada

PENDAHULUAN

konverter boost dan inverter boost dengan

Latar Belakang

menggunakan fungsi Lyapunov.

Sistem elektrik seperti sistem tenaga listrik, konverter daya, dan motor listrik, mempunyai

ketidaklinieran

pada

telah

berhasil

dikontrol

kerja kontrol on-off.

model

dinamiknya. Namun demikian, sistem-sistem tersebut

 Membuat simulasi untuk mengetahui unjuk  Menguji kontrol dengan perangkat keras

dengan

konverter boost dan inverter boost.

menggunakan kontrol klasik seperti kontrol PID dan on-off. Kontrol klasik tersebut sangat sederhana

dan

mudah

Tempat dan Waktu Penelitian

diimplementasikan.

Kestabilan penggunaan kontrol klasik tersebut

Penelitian dilakukan di Puslit Tenaga Listrik dan Mekatronik LIPI.

telah dianalisa dengan menggunakan kontrol modern, yaitu dengan kontrol pasifitas[1][2][3], [4]

kontrol robust , dan kontrol sliding mode

Sampling dan Analisa Sample

[5][6]

.

Pada sistem elektrik, kontrol on-off lebih sering digunakan sebagai kontrol arus[7][8][9].

Data hasil pengontrolan disajikan dalam bentuk

grafik.

perbandingan

Kemudian

unjuk

kerja

dilakukan

kontrol

dalam

kondisi transien dan tunak. Tujuan Dimotivasi oleh beberapa contoh di atas,

Model dan Kontrol Hibrida

tulisan ini melakukan analisa aplikasi kontrol

Sistem hibrida adalah sistem yang

on-off pada konverter daya, yaitu konverter

memilik struktur hirarki dan dapat terdiri dari

boost dan inverter boost, dengan menggunakan

subsistem

kestabilan

berinteraksi satu dengan yang lainnya. Sistem

Lyapunov.

Analisa

kestabilan

kontinyu

dan

diskrit

yang 𝐻=

Lyapunov sangat populer digunakan pada

hibrida

kontrol modern. Konverter boost dan inverter

(𝑄, 𝑋, 𝑓, 𝐸, 𝐺)[14][15]. 𝑄 = {𝑞1 , … 𝑞𝑛 } merupa-

boost dimodelkan dengan menggunakan model

kan himpunan keadaan diskrit, 𝑋 merupakan

hibrida. Pemodelan hibrida akhir-akhir ini

ruang keadaan kontinyu, persamaan dinamik

tengah

𝑥̇ = 𝑓(𝑥, 𝑡) merupakan medan vektor Lipschitz

populer

pada

konverter

daya

[10][11][12][13][14]

dinyatakan

dengan

pada 𝑋 untuk setiap keadaan diskrit, 𝐸

.

merupakan kumpulan transisi diskrit yang mungkin terjadi dan 𝐺 merupakan persamaan

METODOLOGI Metodologi

yang

dilakukan

dalam

penelitian ini adalah  Membuat model hibrida konverter boost dan inverter boost.

guard untuk setiap transisi diskrit 𝑒 = (𝑞, 𝑞 ′ ) ∈ 𝐸. Kontrol on-off hanya mempunyai dua kondisi aksi kontrol. Untuk itu model hibrida

Diterima : 6 Januari 2014, direvisi : 28 Oktober 2014, disetujui terbit : 18 Desember 2014 90

Ketenagalistrikan dan Energi Kontrol On-OffTerbarukan Pada Konverter Dc-Dc Boost dan Inverter Boost Vol. 13 No. 2 Desember 2014 : 89 –Menggunakan 100 Dengan Model Hibrida untuk konverter dc-dc boost dan inverter boost

𝑣𝑜

hanya menggunakan dua aksi kontrol.

boost

Salah satu teorema kestabilan yang digunakan untuk model hibrida adalah teorema kestabilan Lyapunov sebagai berikut

Tegangan keluaran konverter dc-dc

[15]

.

𝐿

Induktansi Diagram

blok

keseluruhan

kontrol

konverter dc-dc boost ditunjukkan oleh gambar

Teorema: Jika 𝑥 = 0 adalah titik equilibrium

2. Kontrol tersebut merupakan kontrol mode

dari 𝐻, anggap terdapat himpunan 𝐷 dengan

arus. Kontrol tegangan merupakan ikal bagian

0 ∈ 𝐷 dan fungsi 𝑉 ∶ 𝐷 → 𝑅 sehingga

luar, sedangkan kontrol arus merupakan ikal

a. 𝑉(0) = 0,

bagian dalam. Keluaran kontrol tegangan

b. 𝑉(𝑥) > 0 untuk ∀𝑥 ∈ 𝐷 \ {0}, dan

menjadi referensi bagi kontrol arus, yang

𝜕𝑉 (𝑥)𝑓(𝑥) 𝜕𝑥

c.

memberikan keluaran pulsa kepada konverter

≤ 0 untuk ∀𝑥 ∈ 𝐷,

maka 𝑥 = 0 merupakan titik equilibrium stabil. Strategi kontrol yang dilakukan adalah memilih salah satu keadaan diskrit yang

daya. Dalam tulisan ini, digunakan kontrol PI sebagai kontrol tegangan dan kontrol on-off sebagai kontrol arus.

memenuhi teorema kestabilan di atas. Pada bagian selanjutnya, point c dari teorema di atas dinyatakan dengan σi .

L C

R

C

R

Vin

Model dan Kontrol Konverter dc-dc Boost Himpunan keadaan diskrit konverter dcdc boost adalah 𝑄 = {𝑞1 , 𝑞2 }. Kondisi 𝑞1 saat

(a)

saklar atas menutup dan saklar bawah terbuka (gambar 1a) dan sebaliknya untuk kondisi 𝑞2 (gambar 1b). Ruang keadaan kontinyu adalah

L

𝑋 = [𝑖𝐿 ]. Saat kondisi 𝑞1 , medan vektor Lipschitz dinyatakan dengan persamaan berikut 𝜕𝑖𝐿 𝜕𝑡

=

𝑉𝑖𝑛 𝐿

1

− 𝐿 𝑣𝑜

Vin

(1)

Sedangkan saat saat kondisi 𝑞2 , medan vektor

(b)

Lipschitz dinyatakan dengan persamaan berikut

Gambar 1. Konverter dc-dc boost saat kondisi

𝜕𝑖𝐿 𝜕𝑡

=

𝑉𝑖𝑛 𝐿

(2)

(a) 𝑞1 dan (b) 𝑞2 .

Dengan 𝑖𝐿

Arus induktor pada konverter dc-dc boost

𝑣𝑖𝑛

Tegangan masukan


91

Ketenagalistrikan Ketenagalistrikan dan Energi Terbarukan dan Energi Terbarukan Vol. 13 No.– 2100 Desember 2014 : 89 – 100 Vol. 13 No. 2 Desember 2014 : 89

Referensi Tegangan

Referensi Arus

Pulsa

Kontrol PI

Arus

Kontrol Arus Konverter DC-DC Boost

Tegangan

hibrida, untuk membedakan dengan kontrol onoff. Gambar 4 menunjukkan bahwa kontrol hibrida membutuhkan informasi referensi arus induktor, arus induktor, dan tegangan keluaran

Gambar 2. Kontrol mode arus pada konverter

(dengan menganggap tegangan masukan adalah

dc-dc boost.

konstan dan diketahui nilainya). Pada keadaan tunak, persamaan medan

Untuk konverter dc-dc, fungsi Lyapunov 𝑉(𝑥) yang digunakan adalah 1 (𝑖 2 𝐿

dan 𝑓2 (𝑥) selalu bernilai positif (dalam keadaan

2

(3) tunak 𝑉𝑖𝑛 < 𝑉𝑜 ). Dengan demikian 𝜎𝑖 hanya

− 𝑖𝐿𝑟𝑒𝑓 )

bergantung pada (𝑖𝐿 − 𝑖𝐿𝑟𝑒𝑓 ). Saat 𝑖𝐿 > 𝑖𝐿𝑟𝑒𝑓

Saat kondisi q1 𝜎1 = (𝑖𝐿 − 𝑖𝐿𝑟𝑒𝑓 )

𝑉𝑖𝑛 −𝑉𝑜 𝐿

(4)

𝑉𝑖𝑛 𝐿

(5)

Dan saat kondisi 𝑞2 (1) 𝜎2 = (𝑖𝐿 − 𝑖𝐿𝑟𝑒𝑓 )

vektor Lipschitz 𝑓1 (𝑥) selalu bernilai negatif

maka 𝜎1 < 0 dan 𝜎2 > 0. Dengan demikian kondisi diskrit 𝑞1 yang dipilih untuk kontrol. Saat 𝑖𝐿 < 𝑖𝐿𝑟𝑒𝑓 maka 𝜎1 > 0 dan 𝜎2 < 0.

𝜎1 dan 𝜎2 dibandingkan dan nilai yang negatif yang akan dipilih keadaan diskritnya. Apabila 𝜎1 dan 𝜎2 sama-sama bernilai negatif, maka kedua kondisi dapat digunakan untuk kontrol. Namun demikian, nilai yang lebih

Dengan demikian kondisi diskrit 𝑞2 yang dipilih. Prinsip kontrol ini sama dengan kontrol on-off. L = 1.5e-4; vin = 5;

negatif akan membuat sistem lebih cepat

f1 = (vin - vo)/L; f2 = vin/L;

mencapai referensi. Kedua persamaan di atas

deltai = iL - iLref;

mempunyai

pembagi

yang

sama,

yaitu

induktansi 𝐿 sehingga nilainya dapat diabaikan.

delta1 = deltai*f1; delta2 = deltai*f2;

Dengan demikian kontrol ini lebih kokoh terhadap perubahan parameter. Dari keterangan di atas, kumpulan transisi diskrit yang mungkin adalah 𝐸 = {(𝑞1 , 𝑞2 )(𝑞2 , 𝑞1 )}

if (delta1 < delta2) kontrol = q1; else kontrol = q2; Gambar 3. Program kontrol arus berbasis

(6)

model hibrida.

Dan persamaan guardnya adalah 𝐺(𝑞2 , 𝑞1 ) = {𝑞1 : 𝜎1 < 𝜎2 }

(7)

𝐺(𝑞1 , 𝑞2 ) = {𝑞2 : 𝜎1 > 𝜎2 }

(8)

Gambar 3 berikut adalah pseudo-code kontrol arus berbasis model hibrida. Lebih lanjut, kontrol ini disebut dengan kontrol


92

Ketenagalistrikan dan Energi Kontrol On-OffTerbarukan Pada Konverter Dc-Dc Boost dan Inverter Boost Vol. 13 No. 2 Desember 2014 : 89 –Menggunakan 100 Dengan Model Hibrida Inverter boost mempunyai kondisi diskrit 𝑄 =

Vo

{𝑞1 , 𝑞2 }, transisi diskrit 𝐸 = {(𝑞1 , 𝑞2 )(𝑞2 , 𝑞1 )}

Kontrol Hibrida

iL iLref

dan himpunan ruang keadaan kontinyu 𝑋 = [𝑖𝐿 ] yang sama dengan konverter dc-dc boost.

Gambar 4. Diagram kotak kontrol arus

Dalam hal ini, keadaan yang digunakan

berbasis model hibrida.

merupakan perbedaan arus induktor dari kedua konverter dc-dc boost penyusun inverter boost. Saat kondisi 𝑞1 , medan vektor Lipschitz inverter boost adalah

L = 1.5e-4; vin = 5; deltai = iL - iLref;

𝜕𝑖𝐿𝑎 𝜕𝑡

=

𝑣𝑖𝑛 𝐿

𝜕𝑖𝐿𝑏 𝜕𝑡

=

𝑣𝑖𝑛 𝐿

−

𝑣𝑜𝑎 𝐿

(9) (10)

Saat kondisi 𝑞2 , medan vektor Lipschitz

if (deltai > 0) kontrol = q1; else kontrol = q2;

inverter boost adalah

Gambar 5. Program kontrol arus berbasis onoff.

𝜕𝑖𝐿𝑎 𝜕𝑡

=

𝑣𝑖𝑛 𝐿

𝜕𝑖𝐿𝑏 𝜕𝑡

=

𝑣𝑖𝑛 𝐿

(11) −

𝑣𝑜𝑏 𝐿

(12)

dengan 𝑖𝐿𝑎

Arus induktor pada konverter dc-dc boost a

iL

𝑖𝐿𝑏

Kontrol On-Off

iLref

Arus induktor pada konverter dc-dc boost b

Gambar 6. Diagram kotak kontrol arus

𝑣𝑖𝑛

Tegangan masukan

𝑣𝑜𝑎

Tegangan keluaran konverter dc-dc

berbasis on-off.

boost a 𝑣𝑜𝑏

Pseudo-code kontrol on-off ditunjukkan

Tegangan keluaran konverter dc-dc boost b

oleh gambar 5. Diagram kotak kontrol on-off

Untuk mengontrol inverter boost, kontrol

(gambar 6) menunjukkan kontrol ini hanya

PI mendapatkan tegangan masukan yang

membutuhkan informasi referensi arus induktor

merupakan perbedaan tegangan dari kedua

dan arus induktor.

konverter dc-dc boost. Dengan demikian tegangan referensi yang digunakan adalah nilai

Model dan Kontrol Inverter Boost Inverter

boost

[16]

mempunyai

referensi

untuk

keluaran

inverter

boost.

empat

Keluaran kontrol PI memberikan referensi arus,

kombinasi kontrol. Berkaitan dengan kontrol

yang merupakan perbedaan arus induktor dari

on-off, maka hanya digunakan mode kontrol

kedua konverter dc-dc boost.

yaitu 𝑞1 (gambar 7a) dan 𝑞2 (gambar 7b). Diterima : 6 Januari 2014, direvisi : 28 Oktober 2014, disetujui terbit : 18 Desember 2014

93

Ketenagalistrikan dan Energi Terbarukan Ketenagalistrikan dan Energi Vol. Terbarukan 13 No. 2 Desember 2014 : 89 – 100 Vol. 13 No. 2 Desember 2014 : 89 – 100 𝑖𝐿 = 𝑖𝐿𝑎 − 𝑖𝐿𝑏

(14)

L = 1.5e-4; vin = 5;

(15)

f1 =-va/L; f2 = vb/L;

Sehingga 𝜕𝑖𝐿 𝜕𝑡

=

𝜕𝑖𝐿1 𝜕𝑡

−

Konverter dc-dc Boost

𝜕𝑖𝐿2 𝜕𝑡

a

R

b

deltai = iL - iLref;


L

delta1 = deltai*f1; delta2 = deltai*f2;

L C

C

Vin

Vin

if (delta1 < delta2) kontrol = q1; else kontrol = q2;

(a) Gambar 8. Pseudo-code kontrol arus inverter Konverter dc-dc Boost

a

R

b


L

boost berbasis model hibrida.

L C

C

Vin

Persamaan medan vektor Lipschitz 𝑓1 (𝑥)

Vin

selalu berharga negatif dan 𝑓2 (𝑥) selalu berharga positif. Sehingga pemilihan kontrol (b) Gambar 7. Inverter boost saat kondisi (a) 𝑞1 dan (b) 𝑞2 .


𝑖𝐿𝑟𝑒𝑓 dipilih kondisi diskrit 𝑞1 dan saat 𝑖𝐿 < 𝑖𝐿𝑟𝑒𝑓

dipilih kondisi diskrit 𝑞2 . Dengan

demikian, kontrol hibrida untuk inverter boost

Saat kondisi q1 𝑓1 =

hanya bergantung pada (𝑖𝐿 − 𝑖𝐿𝑟𝑒𝑓 ). Saat 𝑖𝐿 >

=−

𝑉𝑎 𝐿

𝜎1 = (𝑖𝐿 − 𝑖𝐿𝑟𝑒𝑓 )

(16) −𝑉𝑎 𝐿

sama dengan kontrol on-off, baik dalam kondisi transien maupun kondisi tunak.

(17)

Saat kondisi q2 𝑓2 =


=

𝜎2 = (𝑖𝐿 −

-1

𝑉𝑏 𝐿

(18)

𝑉 𝑖𝐿𝑟𝑒𝑓 ) 𝐿𝑏

(19)

iLa

Voref + PI

+

+

-

-

-

PWM GENERATOR

INVERTER BOOST

Voa iLb Vob

+

Persamaan guardnya adalah

+

𝐺(𝑞2 , 𝑞1 ) = {𝑞1 : 𝜎1 < 𝜎2 }

(20)

𝐺(𝑞1 , 𝑞2 ) = {𝑞2 : 𝜎1 > 𝜎2 }

(21)

Pseudo code ditunjukkan oleh gambar 8 dan

-

Gambar 9. Kontrol arus berbasis model hibrida untuk inverter boost.

keseluruhan diagram blok kontrol ditunjukkan oleh gambar 9.

Diterima 94 : 6 Januari 2014, direvisi : 28 Oktober 2014, disetujui terbit : 18 Desember 2014

Kontrol On-OffTerbarukan Pada Konverter Dc-Dc Boost dan Inverter Boost Ketenagalistrikan dan Energi Dengan Model Hibrida Vol. 13 No. 2 Desember 2014 : 89 –Menggunakan 100 HASIL DAN PEMBAHASAN

200kHz (gambar 12). Berbeda dengan simulasi,

Laporan Penelitian

kapasitor yang digunakan adalah 680uF. Dalam kontrol

eksperimen, mula-mula digunakan kapasitor

berbasis model hibrida dan kontrol on-off

dengan nilai kapasitansi yang sama dengan

(gambar 10 dan 11). Konstanta PI yang

simulasi.

digunakan adalah Kp = 0,5 dan Ti = 0,001.

menunjukkan riak yang besar karena efek

Parameter

yang

resistansi pada kapasitor. Untuk mengurangi

digunakan adalah tegangan masukan 5V,

efek resistif tersebut, kapasitor yang telah

induktansi 150uH, dan kapasitansi 110uF.

digunakan diparalel dengan kapasitor yang lain,

Tegangan referensi keluaran adalah 8V. Beban

sehingga resistansi ekuivalen pada kapasitor

yang digunakan adalah beban resistif 6Ohm..

menjadi turun, tetapi kapasitansi menjadi lebih

Simulasi

telah

dibuat

konverter

untuk

dc-dc

boost

Gambar 10 dan 11 menunjukkan bahwa

namun

hasil

eksperimen

besar. Nilai Kontrol PI yang digunakan

kedua simulasi menghasilkan respons yang

mempunyai

hampir sama. Kontrol hibrida mempunyai

Referensi yang digunakan adalah 7 Volt dan 7

tanggapan dengan overshoot yang lebih kecil.

+ sin(100πt) Volt. Beban yang digunakan

Hal ini disebabkan kontrol hibrida mempunyai

adalah 20 Ohm. Gambar 13 menunjukkan hasil

informasi yang lebih lengkap pada kondisi

pengujian untuk referensi tetap dan gambar 14

transien (saat tegangan keluaran masih kurang

menunjukkan hasil pengujian dengan referensi

dari

informasi

sinusoidal. Warna merah adalah tegangan

tegangan masukan, keluaran, dan arus induktor.

keluaran konverter boost dan warna biru adalah

Sedangkan kontrol on-off baik kondisi transien

keluaran pengkondisi sinyal sensor arus. Dari

maupun tunak, hanya menggunakan informasi

gambar 13 dan 14, terlihat bahwa konverter dc-

arus induktor pada kontrolnya. Pada keadaan

dc boost dapat mencapai referensi yang

tunak, kontrol hibrida dan kontrol on-off

diinginkan.

tegangan

masukan),

yaitu

nilai

Kp=0,1

dan

Ki=0,2.

mempunyai tanggapan yang sama. Namun demikian, sesaat sebelum keadaan tunak, kontrol on-off memberikan tanggapan yang lebih baik daripada kontrol hibrida[17]. Hasil eksperimen ditunjukkan dalam keadaan tunak karena tidak mudah untuk merekam

hasil

eksperimen

pada

kondisi

transien. Untuk itu, hasil eksperimen tidak membandingkan tanggapan transien kontron on-off

dan

kontrol

hibrida.

(a)

Kontrol

diimplementasikan ke dalam prosessor sinyal digital TMS28335 dengan frekuensi cuplik


95

Ketenagalistrikan dan Energi Terbarukan Ketenagalistrikan dan Energi Terbarukan Vol. 13 No. 2 Desember 2014 : 89 – 100 Vol. 13 No. 2 Desember 2014 : 89 – 100

(b) Gambar 10. Perbandingan arus induktor. (a) Kontrol hibrida dan (b) Kontrol On-Off

Gambar 12. Perangkat keras inverter boost dan prosessor sinyal digital.

(a)

Gambar 13. Pengujian dengan referensi tetap.

(b) Gambar 11. Perbandingan tegangan keluaran. (a) Kontrol hibrida dan (b) Kontrol OnOff


96

Kontrol Konverter Dc-Dc Boost dan Inverter Boost Ketenagalistrikan danOn-Off Energi Pada Terbarukan Dengan Menggunakan Model Hibrida Vol. 13 No. 2 Desember 2014 : 89 – 100 Dari hasil percobaan, harmonisa kedua masih terlihat pada keluaran inverter boost. Gambar 17 menunjukkan arus induktor masing-masing konverter dc-dc boost. Kedua arus

tidak

perbedaan

berbentuk keduanya

sinusoidal berbentuk

namun

sinusoidal

(gambar 18).

Gambar 14. Pengujian dengan referensi sinusoidal.

Eksperimen kontrol pada inverter boost menggunakan spesifikasi yang sama dengan eksperimen konverter dc-dc boost. Referensi yang digunakan adalah 8sin(100πt). Referensi tidak begitu jauh dari inputan karena inverter boost hanya dapat beroperasi kurang dari dua kali tegangan masukan

Gambar 15. Tegangan keluaran masing-masing

[18]

. Hasil pengujian

konverter dc-dc boost.

ditunjukkan oleh gambar 15 sampai dengan 17.

Va - Vb 10

Gambar 15 menunjukkan tegangan keluaran

8

masing-masing konverter dc-dc boost. Kedua

6

tegangan

tidak

begitu

sinusoidal

karena

4 2

keluaran masing-masing konverter dc-dc boost tidak digunakan sebagai umpan balik sistem kontrol. Hasil ini sama dengan

[5]

. Sedangkan

tegangan keluaran inverter boost berbentu

0 -2 -4 -6 -8

sinusoidal seperti ditunjukkan oleh gambar 16. Gambar

tersebut

merupakan

-10

0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0.04

0.045

perbedaan

tegangan pada masing-masing konverter dc-dc

Gambar 16. Tegangan keluaran inverter boost.

boost. Tegangan ini tidak diukur langsung karena osiloskop yang digunakan hanya dapat untuk mengukur tegangan terhadap ground.


97

0.05

Ketenagalistrikan dan Energi Terbarukan Ketenagalistrikan dan Energi Terbarukan Vol. 13 No. 2 Desember 2014 : 89 – 100 Vol. 13 No. 2 Desember 2014 : 89 – 100 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Dalam tulisan ini telah dilakukan analisa kontrol on-off menggunakan model hibrida. Pada konverter dc-dc boost, pada keadaan tunak, kontrol hibrida dapat direduksi menjadi kontrol on-off. Sedangkan pada inverter boost, baik pada keadaan tunak maupun transien, kontrol hibrida dapat direduksi menjadi kontrol on-off.

Simulasi

telah

dilakukan

untuk

membandingkan unjuk kerja kontrol on-off dan Gambar 17. Arus induktor masing-masing

kontrol hibrida pada konverter dc-dc boost.

konverter dc-dc boost.

Hasil simulasi menunjukkan kontrol hibrida mempunyai tanggapan yang lebih baik dalam

Ia - Ib 1.5

kondisi transien dan kedua kontrol mempunyai 1

tanggapan yang sama pada keadaan tunak. 0.5

Hasil eksperimen menunjukkan kontrol

0

on-off dapat bekerja baik pada konverter dc-dc boost dan inverter boost.

-0.5

-1

Saran -1.5

0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0.04

0.045

Perlu

0.05

Gambar 18. Perbedaan arus induktor kedua konverter dc-dc boost.

dilakukan

pengukuran

untuk

membandingkan kontrol hibrida dan kontrol on-off dalam kondisi transien.

DAFTAR PUSTAKA

Artikel Ulasan

[1].

Hasil simulasi konverter dc-dc boost

Chang, G., Espinosa-Pérez, G., Mendes, E., Ortega, R., 2000. Tuning rules for the

telah membuktikan penyederhanaan kontrol

PI gains of field-oriented controllers of

hibrida

induction motors. IEEE Transactions on

menjadi

kontrol

on-off

pada

keadaan tunak. Sedangkan hasil simulasi dan

eksperimen

menunjukkan

analisa

Industrial Electronics. 47(3): 592-602. [2].

Ortega, R., Galaz, M., Astolﬁ, A., Sun,

kestabilan kontrol hibrida dan on-off telah

Y., dan Shen, T., 2006. Transient

terbukti.

stabilization of multimachine power systems

with

nontrivial

Diterima : 6 Januari 2014, direvisi : 28 Oktober 2014, disetujui terbit : 18 Desember 2014 98

transfer

Kontrol On-Off Pada Konverter Dc-Dc Boost dan Inverter Boost Ketenagalistrikan dan Energi Terbarukan Dengan Model Hibrida Vol. 13 No. 2 Desember 2014 : 89 –Menggunakan 100

[3].

[4].

conductances, IEEE Transactions on

control techniques. International Journal

Automatic Control. 50(1): 60-75.

on Technical and Physical Problems of

Sira-Ramirez, H., Perez-Morino, R.A.,

Engineering. 3(2): 100-105.

Ortega, R., dan Garcia-Esteban, M.,

[10]. Sreekumar, C., Agarwal, V., 2008. A

1997. Passivity-based controllers for the

hybrid control algorithm for voltage

stabilzation of dc-dc power converters.

regulation in dc-dc boost converter.

Automatica. 33(4): 499-513.

IEEE

Bevrani, H., 2009. Robust power system

Electronics. 55(6): 2530-2538.

frequency control. Springer Science +

[5].

converter

Gallegos, J., 2009. Dynamical sliding-

International Conference on Information

mode control of the boost inverter. IEEE

Engineering

Transactions on Industrial Electronics,

(ICIECS). 2:1-3.

Switched

control

based

and

on

of

hybrid

Computer

dc/dc model.

Science

[12]. Sreekumar, C., Agarwal, V., 2006.

Tan, S.C., Lai, Y.M., Cheung M.K.H.,

Hybrid control of a boost converter

Tse, C.K. 2005. On the practical design

operating in discontinuous current mode.

of a sliding mode voltage controlled buck

Power

converter. IEEE Transactions on Power

Conference. 1:1-6.

Uddin,

M.N., M.A.,

controller-based switch

Radwan, 2006.

T.S.,

Specialists

dan

Naceur, H., Hassan, H., 2012. Hybrid

Fuzzy-logic-

modelling of energy management system

cost-effective

three-phase

Electronics

[13]. Fatah, B., Chokri, M., Hamed, Y.,

inverter-fed

fouripm

synchronous motor drive system. IEEE Transactions on Industry Applications.

in

electric

traction.

International

Conference on Control, Engineering & Information Technology. 1: 192-197. [14]. Senesky, M., Eirea, G., dan Koo, T.J.,

42(1): 21-30.

2003. Hybrid modeling and control of

Uddin, M.N. and Chy, Md.M.I., 2008.

power electronics,” Hybrid Systems:

Online

Computation

parameter-estimation-based

speed control of pmac motor drive in flux-weakening

[9].

[11]. Wang, X., Tang, Y., Zong, X., Wang, P.,

Cortes, D., Vázquez, N., dan Alvarez-

Rahman,

[8].

Industrial

2010.

Electronics. 20(2): 425-437. [7].

on

Business Media, LLC.

56(9): 3467-3476. [6].

Transactions

region.

&

Control.

Berlin:

Springer-Verlag.

IEEE

[15]. Lygeros J, Tomlin C, Sastry S. 2008.

Transactions on Industry Applications.

Hybrid systems: modeling, analysis and

44(5): 1486-1494.

control [online]. (Update 20 Januari

Karaarslan, A. dan Iskender, I., 2011.

2009)

The analysis of ac-dc pfc converter

http://www.inst.cs.berkeley.edu/~ee291e

Available

at

based on peak and hysteresis current


99

Ketenagalistrikan dan Energi Terbarukan dan Energi Terbarukan Ketenagalistrikan Vol. 13 No. 2 Desember 2014 : 89No. – 100 Vol. 13 2 Desember 2014 : 89 – 100 /sp09/handouts/book.pdf

[diakses

13

September 2013]. [16]. Caceres, R. O., Barbi, I., 1999. A boost dc-ac converter: analysis, design, and experimentation. IEEE Transactions on Power Electronics. 14(1): 134-141. [17]. Babazadeh, A., Maksimovic, D., 2009. Hybrid digital adaptive control for fast transient response in synchronous buck dc-dc converters. IEEE Transactions on Power Electronics. 24(11): 2625-2638. [18]. Atmopawiro,

L.

2011.

Pemodelan

hibrida pada boost inverter menggunakan matlab, simulink, dan psim. Skripsi S1


100

KONTROL ON-OFF PADA KONVERTER DC-DC BOOST DAN INVERTER BOOST DENGAN MENGGUNAKAN MODEL HIBRIDA

Recommend Documents