RANCANG BANGUN INVERTER SVM BERBASIS …

9
Vol: 2 No.1 Maret 2013 ISSN : 2302-2949 Jurnal Nasional Teknik Elektro 56 RANCANG BANGUN INVERTER SVM BERBASIS MIKROKONTROLER PIC 18F4431 UNTUK SISTEM VSD Tarmizi 1) dan Muyassar 2) 1) Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala 2) Magister M.Tech Power Electronics and Drives VIT University, India Email: [email protected] ABSTRAK Sebuah sistem pengaturan kecepatan motor disebut dengan sistem Variable Speed Drives (VSD). Sistem VSD motor induksi menggunakan inverter untuk mengatur frekuensi suplai motor. Untuk mendapatkan frekuensi suplai motor yang mendekati sinusoidal, inveter perlu di switching dengan metode tertentu. Pada penelitian ini, switching inverter 3 fasa menggunakan metode SVM (Space Vector Modulation) yang dikontrol oleh Mikrokontroler PIC18F4431. Sebelum dilakukan ekperimen, inverter SVM ini lakukan simulasi terlebih dahulu dengan software PSIM. Keluaran inverter dari hasil simulasi diperoleh gelombang sinusoidal dengan THDi 4,8%, sedangkan hasil ekperimen diperoleh keluaran inverter mendekati sinusoidal dengan THDi 9,2 %. Kecepatan motor dapat diatur baik pada simulasi maupun pada eksperimen dari kecepatan 300 – 1500 RPM. Kata Kunci : Inverter VSM, Motor Induksi driver IR21362 I. PENDAHULUAN Selama beberapa tahun terakhir ini bidang kontrol electric motor drive atau variable-speed drive telah mengalami perluasan yang sangat cepat terutama disebabkan oleh perangkat power semikonduktor seperti MOSFET dan IGBT dan perangkat mikro- elektronika sinyal seperti mikrokontroler, mikroprosesor dan digital signal processors. Inverter digunakan pada VSD untuk merubah frekuensi yang masuk ke motor. Frekuensi dirubah dengan cara switching pada saklar MOSFET inverter. Bentuk gelombang output inverter sangat dipengaruhi oleh metode switching inverter. Untuk menghasilkan gelombang 3-fasa yang mendekati sinusoidal dan kandungan THD yang rendah digunakan metode switching Space Vector Modulation (SVM) [1] . SVM merupakan sebuah metode switching untuk inverter 3-fasa yang analisisnya menggunakan representasi vektor. SVM banyak dipakai untuk pengontrolan motor induksi sebagai AC motor drive seperti kontrol VVVF (Variable Voltage Variable Frequency). Metode sinusoidal PWM memiliki beberapa kekurangan yang dapat dilengkapi oleh metode SVM [2] . Analisis dari SVM menggunakan sebuah vektor yang disebut V ref yang berputar pada sebuah bidang kompleks d-q untuk menghasilkan sistem tiga fasa. Ada 8 keadaan kombinasi saklar yang mungkin bagi inverter yang disebut dengan vektor switching. Dengan SVM perhitungan duty cycle untuk ketiga fasa dilakukan secara bersamaan tanpa harus memisahkan setiap fasanya [1] . Dengan berkembangnya teknologi mikrokontroler dan berbagai macam fitur hardware seperti PWM Module pada PIC18F4431 penerapan metode SVM secara digital menjadi sangat mudah untuk dilakukan. Kecepatan eksekusi program sebuah mikrokontroler juga merupakan faktor yang sangat penting dalam melakukan kalkulasi SVM. Dalam PIC18F4431 telah ditambahkan sebuah perangkat Hardware Multiplier yang dapat mempercepat proses perhitungan duty cycle bagi SVM [4] . II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1Pengaturan kecepatan motor induksi Gambar 2.1 memperlihatkan sebuah sistem dari variable speed drives. Keenam saklar inverter merupakan perangkat solid-state yang berupa BJT, IGBT, GTO, atau MOSFET.

Transcript of RANCANG BANGUN INVERTER SVM BERBASIS …

Page 1: RANCANG BANGUN INVERTER SVM BERBASIS …

Vol: 2 No.1 Maret 2013 ISSN : 2302-2949

Jurnal Nasional Teknik Elektro 56

RANCANG BANGUN INVERTER SVM BERBASISMIKROKONTROLER PIC 18F4431 UNTUK SISTEM VSD

Tarmizi 1) dan Muyassar 2)

1)Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala2)Magister M.Tech Power Electronics and Drives VIT University, India

Email: [email protected]

ABSTRAK

Sebuah sistem pengaturan kecepatan motor disebut dengan sistem Variable Speed Drives (VSD). SistemVSD motor induksi menggunakan inverter untuk mengatur frekuensi suplai motor. Untuk mendapatkanfrekuensi suplai motor yang mendekati sinusoidal, inveter perlu di switching dengan metode tertentu.Pada penelitian ini, switching inverter 3 fasa menggunakan metode SVM (Space Vector Modulation)yang dikontrol oleh Mikrokontroler PIC18F4431. Sebelum dilakukan ekperimen, inverter SVM inilakukan simulasi terlebih dahulu dengan software PSIM. Keluaran inverter dari hasil simulasi diperolehgelombang sinusoidal dengan THDi 4,8%, sedangkan hasil ekperimen diperoleh keluaran invertermendekati sinusoidal dengan THDi 9,2 %. Kecepatan motor dapat diatur baik pada simulasi maupunpada eksperimen dari kecepatan 300 – 1500 RPM.

Kata Kunci : Inverter VSM, Motor Induksi driver IR21362

I. PENDAHULUAN

Selama beberapa tahun terakhir inibidang kontrol electric motor drive atauvariable-speed drive telah mengalami perluasanyang sangat cepat terutama disebabkan olehperangkat power semikonduktor sepertiMOSFET dan IGBT dan perangkat mikro-elektronika sinyal seperti mikrokontroler,mikroprosesor dan digital signal processors.Inverter digunakan pada VSD untuk merubahfrekuensi yang masuk ke motor. Frekuensidirubah dengan cara switching pada saklarMOSFET inverter. Bentuk gelombang outputinverter sangat dipengaruhi oleh metodeswitching inverter. Untuk menghasilkangelombang 3-fasa yang mendekati sinusoidaldan kandungan THD yang rendah digunakanmetode switching Space Vector Modulation(SVM)[1].

SVM merupakan sebuah metodeswitching untuk inverter 3-fasa yanganalisisnya menggunakan representasi vektor.SVM banyak dipakai untuk pengontrolan motorinduksi sebagai AC motor drive seperti kontrolVVVF (Variable Voltage Variable Frequency).Metode sinusoidal PWM memiliki beberapakekurangan yang dapat dilengkapi oleh metodeSVM [2].

Analisis dari SVM menggunakan sebuahvektor yang disebut Vref yang berputar padasebuah bidang kompleks d-q untukmenghasilkan sistem tiga fasa. Ada 8 keadaankombinasi saklar yang mungkin bagi inverteryang disebut dengan vektor switching. DenganSVM perhitungan duty cycle untuk ketiga fasadilakukan secara bersamaan tanpa harusmemisahkan setiap fasanya [1].

Dengan berkembangnya teknologimikrokontroler dan berbagai macam fiturhardware seperti PWM Module padaPIC18F4431 penerapan metode SVM secaradigital menjadi sangat mudah untuk dilakukan.Kecepatan eksekusi program sebuahmikrokontroler juga merupakan faktor yangsangat penting dalam melakukan kalkulasiSVM. Dalam PIC18F4431 telah ditambahkansebuah perangkat Hardware Multiplier yangdapat mempercepat proses perhitungan dutycycle bagi SVM [4].

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1Pengaturan kecepatan motor induksiGambar 2.1 memperlihatkan sebuah

sistem dari variable speed drives. Keenamsaklar inverter merupakan perangkat solid-stateyang berupa BJT, IGBT, GTO, atau MOSFET.

Page 2: RANCANG BANGUN INVERTER SVM BERBASIS …

Vol: 2 No.1 Maret 2013 ISSN : 2302-2949

Jurnal Nasional Teknik Elektro 57

0)()()( tututu cba

][32 )3/2()3/2( j

cj

ba eueuu Frekuensi dari tegangan yang masuk kedalammotor diatur oleh blok kontrol PWM yangdapat mengubah frekuensi output inverter untuksuplai motor[4].

Gambar 2.1. Sistem Variable-Speed Drivesmenggunakan inverter.

2.2 Space Vector Modulation2.2.1 Konsep ruang vektor

Setiap tiga fungsi waktu yang memenuhipersamaan (1)

(1)

Persamaan (1) diatas dapatmerepresentasikan suatu sistem 3-fasaseimbang apabila )(),(),( tututu cba merupakanarus atau tegangan pada masing-masing fasaa,b,c. Koordinatnya sama dengan sistemtegangan 3-fasa sedemikian hingga vektor [ au 00]T ditempatkan sepanjang sumbu-d, vektor [0

bu 0]T digeser fasanya sebesar 120o, dan vektor[0 0 cu ]T digeser fasanya sebesar 240o.Penempatan vektor-vektor ini pada bidangkompleks d-q ditunjukkan dalam gambar 2.2.Sebuah vektor u(t) yang ditempatkan padabidang tersebut dapat dinyatakan dalam notasikompleks seperti pada persamaan (2) apabila

cba uuu ,, diambil sebagai basis[1].

Gambar 2.2 Vektor koordinat 3-fasa dan ruangvektor u(t).

u(t) = (2)

Dimana 2/3 adalah faktor skala (scalingfactor). Vektor u(t) tersebut dapatditransformasikan dari ruang 3 dimensi(berbasis a-b-c) ke ruang 2 dimensi (berbasis d-q). Vektor u(t) ini dalam ruang 2 dimensi terdiriatas penjumlahan komponen ril dan komponenimajiner seperti pada persamaan (3)[2].

u(t) = qd juu (3)

d

q

uu

t 1-tan (4)

Dimana t adalah sudut dari u(t)terhadap sumbu-d sebagai referensi nol derajat.Dengan menggunakan persamaan 2 dan 3,diperoleh transformasi koordinat dari ruang tigadimensi (sumbu a-b-c) ke ruang 2 dimensi(sumbu d-q) yang diberikan oleh persamaanmatriks berikut ini:

c

b

a

q

d

u

u

u

u

u

23

230

2/12/11

32 (5)

Yang apabila diuraikan dapat dituliskandalam komponen d-q sebagai berikut ini:

)(33;)(5,0

32

cbqcbad uuuuuuu (6)

Transformasi dari ruang 2 dimensi d-qkeruang 2 dimensi yang berotasi dengankecepatan diberikan oleh persamaan (7)dalam bentuk matriks berikut ini:

q

d

q

d

u

u

tt

tt

u

u

tt

tt

u

u

)cos()sin(

)sin()cos(

)2/sin()sin(

)2/cos()cos(

(7)

Jika cba uuu ,, adalah sistem tegangantiga fasa seimbang dengan nilai puncak adalahVm, maka :

)3/2sin(V);3/2sin(V);sin(V mmm tututu cba(8)

Vektor u(t) dapat dituliskan sebagai :

u(t) = tjmV e (9)

Page 3: RANCANG BANGUN INVERTER SVM BERBASIS …

Vol: 2 No.1 Maret 2013 ISSN : 2302-2949

Jurnal Nasional Teknik Elektro 58

Yang merupakan sebuah vektor denganmagnitudo Vm yang berotasi pada kecepatansudut konstan dalam rad/detik [2].

2.2.2 Vektor-vektor switching pada inverter

Gambar 2.3 memperlihatkan 8 kombinasisaklar (switching state) yang mungkin bagisebuah inverter 3-fasa. ada 8 buah kombinasibiner yang bisa dibentuk dari 000 sampai 111.Masing-masing kombinasi diberi simbol V1sampai V8 yang disebut dengan vektor-vektorswitching (Switching Vectors). Enam daridelapan vektor tersebut yaitu vektor V1, V2, V3,V4, V5, V6 yang akan menghasilkan teganganoutput tidak sama dengan nol disebut vektortidaknol (non-zero vectors) atau disebut jugavektor aktif (active vectors), dua vektor V7 danV8 yang akan menghasilkan tegangan outputsama dengan nol disebut dengan vektor nol(zero vectors) atau disebut juga vektor tidakaktif (non-active vectors)[5].

Gambar 2.3 Vektor switching pada inverter.

Gambar 2.4. Penempatan vektor switchingpada bidang kompleks d-q.

Analisis SVM didasarkan pada gambar2.4. Modulasi ruang vektor dihasilkan denganmenggerakkan sebuah vektor Vref sebagai sinyalreferensi untuk menempuh satu putaran penuhdari bidang kompleks d-q yang akan menyapukeenam vektor aktif dan kedua vektor tidakaktif tersebut. Apabila magnitudo |Van|, |Vbn|,|Vcn| adalah Vm, besar atau magnitudo dari Vrefdiberikan oleh persamaan 10.

|Vref| = Vm = 2q

2d VV (10)

Periode dan frekuensi dari teganganoutput fundamental inverter adalah samadengan periode dan frekuensi dari Vref untukmenempuh satu putaran penuh. Vref digerakkansecara diskrit setiap satu periode sampling,periode sampling atau Ts akan menentukanfrekuensi switching dari SVM [2].

2.2.3 Kalkulasi interval waktu vektor switching

Gambar 2.5 Kalkulasi interval waktu vektorswitching.

Pada gambar 2.5, dengan cara perataanyang disebut “time weighting/time averaging”dari dua vektor yang mengapit sisi sektor Vrefdapat di ekspresikan sebagai:

Vref = VA + VB (11)

Dengan VA dan VB adalah panjang vektor-vektor aktif. Untuk Vref di sektor 1 VA = V1 danVB = V2, Vref di sektor 2 VA = V2 dan VB = V3dan begitu pula untuk sektor yang lainnya. Vrefselalu digeser searah atau berlawanan arahjarum jam secara diskrit dengan interval waktuTs. Dengan mendefinisikan TA sebagai intervalwaktu untuk VA, TB sebagai interval waktuuntuk VB dan Tz sebagai interval waktu untukVz yaitu vektor V7 atau V8, maka :

Page 4: RANCANG BANGUN INVERTER SVM BERBASIS …

Vol: 2 No.1 Maret 2013 ISSN : 2302-2949

Jurnal Nasional Teknik Elektro 59

Ts = TA + TB +Tz (12)

Dengan metode averaging, Vref dapat didekatidengan persamaan berikut untuk Vref di sektor1:

Vref =ZV

TT

VTT

VTT

S

Z2

S

B1

S

A (13)

TA =S

1

A TxVV (14)

TB =S

1

B TxVV (15)

Tz = Ts – T1 – T2 (16)

Pada gambar 2.5, dapat diturunkan persamaan:

Vref · sin ( )3/ = VA · sin( )3/

)-/3sin(V3

2V refA (17)

Vref · sin = VB · sin( )3/

sinV3

2V refB (18)

Interval waktu TA, TB, dan Tz sebagaifungsi dari sudut dan indeks modulasi M =

dc

ref

VV

adalah:

TA = )-/3sin(MT3

2S 3/0 (19)

TB = sinMT3

2S 3/0 (20)

Tz = Ts – TA – TB (21)

Untuk setiap sektor sudut selalu3/0 , untuk Vref berada pada pada

sektor 1 sudut = 0o sejajar dengan V1 dansudut = /3 sejajar dengan V2. Untuk Vref

berada pada sektor 2 sudut = 0o sejajardengan V2 dan sudut = /3 sejajar denganV3, begitu pula seterusnya untuk sektor-sektoryang lain.

Dari persamaan 21 ketika indeksmodulasi melebihi 2/3 , nilai dari Tz dapatmenjadi negatif untuk setiap sudut tertentu.Karena nilai waktu negatif tidak mempunyaiarti secara fisis, maka nilai maksimum dariindeks modulasi M yang akan menjamin kerjayang benar dari SVM dalam wilayah operasilinear adalah 2/3 . Apabila indeks modulasi

melebihi 2/3 SVM bekerja dalam operasiovermodulasi dan persamaan diatas tidak bisadipakai lagi untuk mencari interval waktuvektor-vektor switching. Secara grafis Vref akanberada diluar batas hexagon pada gambar 2.4apabila SVM bekerja dalam wilayahovermodulasi[3].

Gambar 2.6 memperlihatkan sebuah polaswitching SVM metode semetris.

Gambar 2.6 Pola SVM dengan metodesimetris.

Berdasarkan pola SVM seperti padagambar 2.6, diperoleh nilai duty cycle untukmasing-masing sektor (sesuai pergerakan Vref)dan masing-masing fasa a, b, dan c. Sepertipada tabel 2.1[4].

Tabel 2.1. Nilai duty cycle untuk ketiga fasainverter.

Nomorsektor

Dutycycle fasa

A

Dutycycle fasa

B

Dutycycle fasa

C1 T7/2 T7/2 + TA Ts - T7/22 T7/2 + TB T7/2 Ts - T7/23 Ts - T7/2 T7/2 T7/2 + TA

4 Ts - T7/2 T7/2 + TB T7/25 T7/2 + TA Ts - T7/2 T7/26 T7/2 Ts - T7/2 T7/2 + TB

III. METODE ANALISIS

3.1 Perancangan simulasiUntuk menghasilkan sinyal PWM dengan

metode space vector Modulation menggunakanPSIM 6.0, ada 5 tahapan pembetukan simulasiyang diperlukan.

3.1.1 Simulasi untuk membentuk vektor Vref

Page 5: RANCANG BANGUN INVERTER SVM BERBASIS …

Vol: 2 No.1 Maret 2013 ISSN : 2302-2949

Jurnal Nasional Teknik Elektro 60

Gambar 3.1. Simulasi untuk membentukvektor Vref .

Gambar 3.1 adalah simulasi yang di buatpada PSIM untuk menghasilkan vektorreferensi Vref. Sinyal Vref dihasilkan olehsumber tegangan 3-fasa Van, Vbn dan Vcn.

3.1.2 Simulasi untuk menentukan posisi sektorvektor Vref dan sudut αGambar 3.2 adalah simulasi yang

dilakukan untuk menentukan posisi sektor padasaat Vref terus berputar dalam satu periodesesuai dengan frekuensi sudut ω. Ada 6 buahsektor pada SVM masing-masing dengan lebarsudut 600.

Gambar 3.2. Simulasi menentukan posisisektor Vref dan sudut α.

3.1.3 Simulasi perhitungan interval waktu TA,TB, dan TzGambar 3.3 adalah simulasi yang

dilakukan untuk menghitung duty cycle TA, TB,dan Tz dalam setiap sector. Ts adalah periodesampling dari sinyal switching SVM.

Gambar 3.3. Simulasi perhitungan intervalwaktu TA, TB, dan Tz.

3.1.4 Simulasi untuk menghasilkan vektorswitching dan pola SVM.Gambar 3.4 adalah simulasi yang

dilakukan untuk menghasilkan pola SVM. Flip-flop digunakan untuk menghasilkan logika yangakan mengambil isi dari lookup table yang telahdi atur dalam bentuk matriks biner. Hasilkeluaran dari lookup table berupa sinyal biner 0dan 1. Dimana 0 menyatakan posisi saklar offdan 0 menyatakan posisi saklar on.

Gambar 3.4. vektor switching

3.1.5 Simulasi Voltage Source Inverter danmotor induksi tiga fasa.

Gambar 3.5. Rangkaian Voltage SourceInverter dan motor induksi tiga fasa.

Gambar 3.5 adalah simulasi darirangkaian power inverter 3-fasa. Inverterterhubung dengan sebuah motor induksi 3-fasa.Output daya dari inverter akan disuplai kedalammotor tersebut dengan frekuensi yang telahdiatur oleh rangkaian kontrol SVM.

Page 6: RANCANG BANGUN INVERTER SVM BERBASIS …

Vol: 2 No.1 Maret 2013 ISSN : 2302-2949

Jurnal Nasional Teknik Elektro 61

3.2 Perancangan SistemPerancangan rangkaian Kontrol

(PIC18F4431)Gambar 3.6 adalah rangkaian simulasi

dengan software Proteus dari system controlmenggunakan mikrokontroler PIC18F4431.Mikrokontroler bertugas untuk membangkitkansinyal PWM dengan metode SVM. Ada 3 buahoutput PWM yaitu PWM1, PWM2, dan PWM3.Saklar SW1 berfungsi untuk mengatur hidupdan mati dari mikrokontroler. Saklar SW2berfungsi untuk mengatur arah putaran motorinduksi forward dan reverse. Potensio berfungsiuntuk mengatur kecepatan dari motor induksidari 0 sampai 1500 RPM.

RA0/AN02

RA1/AN13

RA2/AN2/VREF-/CAP1/INDX4

RA3/AN3/VREF+/CAP2/QEA5

RA4/AN4/CAP3/QEB6

RA5/AN5/LVDIN7

RA6/OSC2/CLKO14

RA7/OSC1/CLKI13

RB0/PWM033

RB1/PWM134

RB2/PWM235

RB3/PWM336

RB4/PWM5/KBI037

RB5/PWM4/KBI1/PGM38

RB6/KBI2/PGC39

RB7/KBI3/PGD40

RC0/T1OSO/T1CKI 15

RC1/T1OSI/CCP2/FLTA 16

RC2/CCP1/FLTB 17

RC3/T0CKI/T5CLKI 18

RC4/INT1/SDI/SDA 23

RC5/INT2/SCK/SCL 24

RC6/TX/CK/SS 25

RC7/RX/TD/SDO 26

RD0/T0CKI/T5CKI 19

RD1/SDO 20

RD2/SDI/SDA 21

RD3/SCK/SCL 22

RD4/FLTA 27

RD5/PWM4 28

RD6/PWM6 29

RD7/PWM7 30

RE0/AN6 8

RE1/AN7 9

RE2/AN8 10

RE3/MCLR/VPP 1AVDD11

AVSS12

U1

PIC18F4431

VI1 VO 3

GN

D2

U27805

POTENSIO

31 2

SW1

31 2

SW2

R15,6 K

5-12 V

R25K

R35K

R45K

D1

ON-OFF D2

FWD3

REV

+5V

+5V

+5V

+5V

+5V

X1

20MHzC1

22pF

C2

22pF

PWM1

PWM2

PWM3

Gambar 3.6. Rangkaian Kontrol(PIC18F4431).

3.2.2. Perancangan Rangkaian Driverdaninverter 3-fasa

Gambar 3.7 adalah rangkaian driverIR21362 dan rangkaian inverter tiga fasa.Rangkaian driver berfungsi untuk memperkuatsinyal output PWM dari mikrokontrolerPIC18F4431 sehingga mampu untukmenggerakkan MOSFET. Driver disuplaidengan tegangan catu 18 Volt. Ada 6 buahoutput dari driver, HO1, HO2, dan HO3 adalahHigh output untuk MOSFET yang berada padaposisi teratas dari rangkaian inverter.Sedangkan LO1, LO2, dan LO3 adalah Lowoutput untuk MOSFET yang berada pada posisiterbawah dari rangkaian inverter. Hasil keluarandari output driver berfungsi untukmenggerakkan 6 buah MOSFET IRFP460sebagai inverter untuk VSD.

Gambar 3.7. Rangkaian daya (inverter 3-fasa.)dan driver IR21362

3.2.3 Perancangan SoftwareSoftware atau Perangkat lunak adalah

seperangkat baris program yang dibuat dalambahasa assembly PIC18F4431 untukmengontrol keseluruhan sistem kerja dariinverter. Untuk menyederhanakan pembuatandan penyuntingan, program dibagi kedalam 5modul:1. SVM_MAIN : Modul ini berisi program

utama yang mengontrol keseluruhan kerjadari sistem inverter.

2. SVM_CONST : Modul ini berisi konstantayang diperlukan untuk perhitungan SVM.

3. SVM_VAR : Modul ini berisi variabel atauregister yang diperlukan untuk menyimpan

Page 7: RANCANG BANGUN INVERTER SVM BERBASIS …

Vol: 2 No.1 Maret 2013 ISSN : 2302-2949

Jurnal Nasional Teknik Elektro 62

data dalam RAM yang selalu berubahnilainya.

4. SVM_RUTIN : Modul ini berisi rutin-rutinyang akan dipanggil oleh program utama.

5. SVM_TABLE : Modul ini merupakansebuah lookup table yang berisi besar nilaiduty cycle TB.

Gambar 3.8. Diagram alir program utama

Perhitungan SVM dilakukan setiap kaliinterrupt pada PWM module PIC18F4431 dandi set prioritas tinggi.

Gambar 3.9. Rutin SVM pada high priorityinterrupt.

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Gelombang keluaran output sinyal PWMdari simulasi vektor switching (gambar 3.4)diperlihatkan pada gambar 4.1. Gelombangtersebut adalah pada Q1, Q3 dan Q5, sedangkanQ0, Q2 dan Q4 adalah sama.

Gambar 4.1. Gelombang output sinyal PWMpada simulasi menggunakan PSIM.

Gambar 4.2 memperlihatkan outputsinyal PWM vektor switching hasil eksperimenmikrokontroler PIC18F4431 (gambar 3.6), diukur pada port PWM1, PWM2 dan PWM2dengan alat ukur LeCroy WaveSurface 424 .

Gambar 4.2. Sinyal PWM vektor switchinghasil ekperimen

Sedangkan gelombang keluaranrangkaian driver IR21362 port HO1, HO2, danHO3 (gambar 3.7), sama bentuk dengankeluaran PWM vektor switching hasil

Page 8: RANCANG BANGUN INVERTER SVM BERBASIS …

Vol: 2 No.1 Maret 2013 ISSN : 2302-2949

Jurnal Nasional Teknik Elektro 63

eksperimen, yang beda hanya ampitudo lebihtinggi yaitu 18 volt, bentuk gelombang sepertipada gambar 4.3.

Gambar 4.3. Sinyal PWM vektor switchingkeluaran drive IR21362

Arus keluaran inverter untuk tiga fasa(suplai motor) dari hasil simulasi (gambar 3.5)pada frekuensi 20Hz diperlihatkan padaGambar 4.4. Sedangkan spektrum harmonikdari fasa a di tunjukkan pada gambar 4.5

Gambar 4.4. Arus motor keluaran invrter

Gambar 4.5. Spektrum harmonik arus ia

Arus keluaran inverter (suplai motor)hasil eksperimen diukur pada input motor fasa adengan Fluke 43B Power Quality Analizerpada frekuensi 19,8Hz seperti pada Gambar 4.6.Sedangkan spektrum harmonisa pada frekuensifudamental 46,9Hz seperti pada Gambar 4.7.

Gambar 4.6. Arus keluaran inverter

Gambar 4.7. Spektrum harmonisa

Gambar 4.8 memperlihatkan grafik THDiterhadap frekuensi pada simulasi daneksperimen. Dari grafik tersebut terlihat bahwaTHDi berubah terhadap frekuensi,semakintinggi frekuensi (mendekati frekuensi nominal)THDi cendrung menurun. Antara hasil simulasi(1) dan ekperimen (2) terjadi perbedaan rata-rata 4%. THDi hasil simulasi rata-rata 4,8%,sedangkan hasil eksperimen rata-rata 9,2%.

Gambar 4.9 memperlihatkan grafikkecepatan motor terhadap frekuensi. Motoryang dipakai pada pengujian adalah motorinduksi 3-fasa ¾ HP. Dari grafik dapat dilihatbahwa kecepatan motor naik secara linearterhadap frekuensi dari 300 rpm pada frekuensi10 Hz sampai 1500 rpm pada frekuensi 50 Hz.Antara sumulasi dan eksperimen tidak adaperbedaan

Page 9: RANCANG BANGUN INVERTER SVM BERBASIS …

Vol: 2 No.1 Maret 2013 ISSN : 2302-2949

Jurnal Nasional Teknik Elektro 64

Gambar 4.8. Grafik tingkat THDi terhadapfrekuensi

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

10 15 20 25 30 35 40 45 50

Frekuensi (Hz)

Kec

epat

an (

RP

M)

simulasiEksperimen

Gambar 4.9. Grafik kecepatan motorterhadap frekuensi

Bentuk rangkaian inverter SVM hasilrancang bangun dan set up saat pengukuranpada gambar 4.10.

Gambar 4.10. Inverter SVM hasil rancangbangun

V. KESIMPULAN

Berdasarkan simulasi dan pengujian dapatdisimpulkan bahwa :

1. Dalam penelitian ini telah berhasil direkabentuk inverter SVM yang dapat digunakanuntuk mengatur kecepatan motor induksi 3/4HP dengan kecepatan dari 300-1500 RPM.

2. Arus keluaran inverter dari hasil simulasidiperoleh gelombang sinusoidal denganTHDi 4,8 %, sedangkan hasil ekperimendiperoleh arus keluaran inverter mendekatisinusoidal dengan THDi 9,2 %.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Rashid, Muhammad H, Power ElectronicsHandbook, ed.3, Academic press ( 2001)

[2] Dorin O. Neacsu, “Space VectorModulation-An Introduction”, Proc.IEEE IECON'01, pp. 1583-1592 (2001)

[3] AN2154,“Space Vector Modulation Using8-bit ST7MC Microcontroller andST7MC-KIT/BLDC Starter Kit”, (2007).available : www.st.com.

[4] AN955, “VF Control of 3-Phase InductionMotor Using Space Vector Modulation”,Microchip dTechnology Inc., ( 2005).

[5] Keliang Zhou and Danwei Wang,Relationship Between Space-VectorModulation and Three-Phase Carrier-Based PWM: A Comprehensive Analysis,IEEE Trans. Industrial Electronics, Vol.49, No. 1, pp.186-196 (2002).

Biodata PenulisTarmizi adalah dosen tetap program

studi Teknik Elektro Universitas Syiah Kuala.S1 Teknik Elektro diselesaikan tahun 2008 diUSU dan S2 bidang Power Electronic and Drivediselesaikan di USM Malaysia pada tahun2008. Bidang penelitian yang diminati adalahPenerapan Elektronika Daya pada motor drive,energi terbarukan dan kualitas daya listrik.

Muyasar adalah alumni program studiTeknik Elektro Universitas Syiah Kuala, tamatpada tahun 2009. Saat ini sedang melanjutkanstudi magister M.Tech Power Electronics andDrives di VIT University, India.