DC KONVERTER TERKENDALI ARUS DENGAN VIRTUAL

Perpustakaan Unika
DC – DC KONVERTER TERKENDALI ARUS DENGAN VIRTUAL LC
TUGAS AKHIR
Oleh :
ANTON SUBIAKTO
02.50.0012
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA
SEMARANG
2009
i
Perpustakaan Unika
PENGESAHAN
Laporan Tugas Akhir dengan judul : “DC – DC KONVERTER TERKENDALI
ARUS DENGAN VIRTUAL LC“ 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.
Laporan Tugas Akhir ini disetujui pada tanggal …. Juli 2009
Semarang,
Juli 2009
Menyetujui,
Pembimbing II
Pembimbing I
(Thecla Brenda Chandrawati, ST. MT)
(Leonardus Heru Pratomo, ST. MT)
NPP : 058.1.2000.234
NPP: 058.1.1997.206
Mengetahui,
Dekan Fakultas Teknologi Industri
(Leonardus Heru Pratomo, ST. MT)
NPP : 058.1.2000.234
ii
Perpustakaan Unika
ABSTRAK
Suatu sistem yang mampu mengubah tegangan DC konstan menjadi tegangan DC
yang nilai tegangan dan frekuensinya konstan maupun variable.
Dc-Dc konverter kendali arus dengan virtual LC digunakan sebagai aplikasi daya
dan untuk meningkatkan kinerja dari converter tersebut.
Pada dasarnya penambahan beban pada konverter ini akan dapat mengurangi
riak pada arus aktualnya. Pada tugas akhir ini akan dirancang suatu DC- DC untuk
kendali arus dengan menggunakan kontroller Proporsional Integral dan penggunaan
metode virtual LC. Sehingga diharapkan bisa mendapatkan arus keluaran yang stabil
dan mudah dikontrol dan riak dari arus akan lebih kecil dari Dc-Dc converter tanpa
virtual LC atau beban LC.Dengan semakin tingginya frekuensi pada referensi membuat
Dc-Dc konverter tanpa Virtual LC tidak dapat mengikuti respon waktu refrensi yang
akan menjadi masalah dalam pengendalian tegangan Dc keluaran rangkaian Dc-Dc
konverter ini,dengan menggunakan Virtual LC arus aktual masih dapat mengikuti respon
waktu referensi pada frekuensi tinggi.Untuk implementasi alat ini,seperti pada
kebanyakan konverter digunakan untuk mengendalikan motor listrik.
Kata kunci:Dc-Dc konverter dan metode virtual LC
iii
Perpustakaan Unika
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat
dan rahmat-Nya sehingga penyusunan laporan Tugas Akhir dengan judul “ DC-DC
KONVERTER TERKENDALI ARUS DENGAN VIRTUAL LC“ 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 materil dari berbagai pihak.
Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan sebesar – besarnya
kepada :
1. Tuhan yang selalu membimbing tiap langkahku dan atas semua anugerahnya.
2. Keluargaku yang tersayang yang telah mendukungku.
3. Bapak Leonardus Heru P., ST, MT, selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri
Universitas Katolik Soegijapranata Semarang, sekaligus Dosen Pembimbing I
mata kuliah Tugas Akhir.
4. Ibu Thecla Brenda Chandrawati., ST, MT, selaku Dosen Pembimbing II mata
kuliah Tugas Akhir.
5. Mas Agung yang selalu menemani dan mengarahkan dalam pembuatan Tugas
akhir
iv
Perpustakaan Unika
6. Pak Beng, Mas A.Rustanto, Kentung, Wiwin, Abri, Yuko-Kopet, Jajank, Nando,
semua teman2ku angkatan 2002 terimakasih atas semua bantuan dan
dukungannya.
7. Buat teman - teman yang seneng main di Lab, serta teman - teman dan semua
pihak yang tidak bisa disebutin satu persatu TERIMA KASIH semuanya.
Laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis
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
v
Juli 2009
Perpustakaan Unika
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL
i
HALAMAN PENGESAHAN
ii
ABSTRAK
iii
KATA PENGANTAR
iv
DAFTAR ISI
vi
DAFTAR GAMBAR dan TABEL
ix
BAB I
PENDAHULUAN
1
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
BAB II
DASAR TEORI
5
2.1
Buck Konverter
5
2.2
Kontroler
6
2.2.1 Kontrol Proporsional
7
2.2.2 Kontrol Integral
9
MOSFET
11
2.3
vi
Perpustakaan Unika
2.4
Pembentuk Gelombang Segitiga
13
2.5
Opto Coupler Tlp 250
14
2.6
Penguat Operasional
15
2.6.1 OP AMP Sebagai Penguat Inverting
16
2.6.2 OP AMP Sebagai Komparator
17
BAB III PERANCANGAN DC-DC KONVERTER TERKENDALI
ARUS DENGAN VIRTUAL LC
19
3.1
Rangkaian Daya
20
3.2
Diagram block rangkaian
22
3.3
Perancangan
23
3.4
PWM(Pulse width modulation)
28
3.5
Pembangkit gelombang segitiga
30
3.6
Rangkaian Dc offset
31
3.7
Penguat segitiga
31
3.8
Pembangkit gelombang kotak pewaktu 555
32
3.9
Rangkaian driver
33
3.10 Sistem kendali close loop
35
3.10.1 rangkaian error amplifier
35
3.10.2 rangkaian propotional integral
36
3.11 rangkaian Virtual LC
37
vii
Perpustakaan Unika
BAB IV
Hasil Pengujian dan Analisa
38
4.1
Simulasi DC – DC konverter
38
4.2
Pengujian sinyal carrier
40
4.3
Pengujian sinyal referensi
42
4.4
Pengujian arus aktual tanpa virtual LC dan dengan
Virtual LC
4.5
BAB V
43
Pengujian sinyal tegangan keluaran tanpa Virtual LC
Dan dengan Virtual LC
45
4.6
46
Perbandingan dengan Tugas Akhir Milik Denny
KESIMPULAN dan SARAN
48
5.1 Kesimpulan
48
5.2 Saran
48
DAFTAR PUSTAKA
49
viii
Perpustakaan Unika
DAFTAR GAMBAR dan TABEL
Gambar 2.1
Rangkaian Buck Konverter dan Time Operasinya
5
Gambar 2.2
Rangkaian kontrol Propotional dan Diagram Blocknya
7
Gambar 2.3
Rangkaian Kontrol Integral dan Diagram Blocknya
9
Gambar 2.4
Mosfet tipe Deplesi Kanal N dan P
12
Gambar 2.5
Mosfet Tipe Enchancement Kanal N dan P
13
Gambar 2.6
Rangkaian Pembangkit Gelombang Segitiga
14
Gambar 2.7
Konstruksi opto Coupler TLP 250
15
Gambar 2.8
Penguat Pembalik(Inverting)
16
Gambar 2.9
OP-Amp Sebagai Komparator
17
Gambar 3.1
Diagram block virtual LC pada perancangan milik Denny
19
Gambar 3.2
Rangkaian Daya Dc-Dc Konverter
20
Gambar 3.3
Rangkaian Ekivalen untuk Transfer Energi
21
Gambar 3.4
Block Diagram Rangkaian tanpa Virtual LC
22
Gambar 3.5
Block Diagram Rangkaian dengan Virtual LC
23
Gambar 3.6
Topologi Dc-Dc Konverter tanpa penambahan LC
23
Gambar 3.7
Diagram Block Dc-Dc Konverter tanpa Virtual LC
23
Gambar 3.8
Hasil Simulasi tanpa Virtual LC
24
Gambar 3.9
Topologi Dc-Dc Konverter dengan Beban LC real
25
Gambar 3.10 Diagran Block Dc-Dc Konverter dengan Beban Lc real
25
Gambar 3.11 Hasil Simulasi dengan Beban LC real
26
Gambar 3.12 Diagram Block Dc-Dc Konverter dengan Virtual LC
26
ix
Perpustakaan Unika
Gambar 3.13 Hasil simulasi dengan virtual LC
27
Gambar 3.14 Rangkaian Penghasil Pulsa PWM
28
Gambar 3.15 PWM(Pulse width Modulation)
29
Gambar 3.16 Pembangkit Gelombang Segitiga
30
Gambar 3.17 Gelombang segitiga dari XR-2206
31
Gambar 3.18 Rangkaian Dc offset
31
Gambar 3.19 Penguat Gelombang Segitiga
31
Gambar 3.20 Skematik rangkaian pembangkit Gelombang kotak
32
Gambar 3.21 Opto Coupler TLP 250
33
Gambar 3.22 Rangkaian Driver
34
Gambar 3.23 Sistem Kendali PI
35
Gambar 3.24 Rangkaian Kendali PI
36
Gambar 3.25 Virtual LC
37
Gambar 4.1
Simulasi Arus Aktual tanpa Penambahan LC
39
Gambar 4.2
Simulasi Arus Aktual dengan Penambahan LC
39
Gambar 4.3
Pengukuran Gelombang Segitiga XR-2206
40
Gambar 4.4
Dc Offset Gelombang Segitiga
41
Gambar 4.5
Penguatan Gelombang Segitiga
42
Gambar 4.6
Pengujian Sinyal Referensi Pada Frekuensi 147,9 Hz
Dan 248 Hz
Gambar 4.7
42
Pengujian Sinyal Aktual tanpa Virtual LC dan dengan
Virtual LC
43
x
Perpustakaan Unika
Gambar 4.8
Pengujian Sinyal Aktual pada frekuensi 598 Hz tanpa
Virtual LC dan dengan Virtual LC
Gambar 4.9
44
Pengujian pada sinyal Tegangan Keluaran tanpa
Virtual LC dan dengan Virtual LC
45
Gambar 4.10 Pengujian sinyal Tegangan Keluaran pada Frekuensi
598 Hz tanpa Virtual LC dan dengan Virtual LC
46
Gambar 4.11 Tanpa Iact tanpa Virtual LC (a)milik Denny[3] dan
(b)pada tugas akhir ini
46
Gambar 4.12 Dengan Virtual LC (a)milik Denny[3] dan (b)pd tugas akhir ini
47
Tabel 4.1
38
Pemakaian Komponen Pengujian
xi