TUGAS II

BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Di dunia saat ini terdapat dua bentuk transmisi listrik, Direct Current (DC)
dan Alternating Current (AC), dimana masing-masing memiliki kelebihan dan
kekurangan tersendiri. Daya DC adalah sebuah penerapan dari rangkaian tegangan
tetap yang akan menghasilkan arus yang tetap, battery paling umum digunakan
sebagai sumber transmisi DC sebagai pengalir arus listrik dari satu rangkaian ke
rangkaian lainnya. Sebagian besar rangkaian digital saat ini menggunakan sumber
DC karena kemampuannya untuk memberikan tegangan yang tetap baik tinggi
maupun rendah dan memungkinkan untuk mengeksekusi kode-kode logika
digital. Dalam sejarah awal perkembangannya, listrik yang pertama kali
ditransmisikan secara komersial oleh Thomas Alfa Edison adalah saluran DC.
Namun, listrik ini bertegangan rendah karena pada saat itu belum adanya
kemampuan untuk meningkatkan tegangan dan transmisi daya jarak jauh.
(Charpentier).
V = IR
P = IV = I(2)R
Seperti dapat dilihat pada persamaan diatas, rugi daya dapat berasal dari arus
listrik kuadrat dan tahanan dari saluran transmisi. Ketika tegangan meningkat,
arus berkurang dan daya yang hilang akan menurun secara eksponensial; oleh
karena itu transmisi tegangan tinggi akan mengurangi kerugian daya. Untuk
alasan ini, listrik yang dibangkitkan oleh pusat pembangkit dan dialirkan ke
rumah-rumah dan industri adalah melalui daya AC. Alternating Current tidak
seperti DC, bergerak diantara dua nilai tegangan pada frekuensi tertentu, selalu
berubah arus dan tegangan sehingga memudahkan untuk menaikkan atau
menurunkannya. Untuk tegangan tinggi dan transmisi jarak jauh yang dibutuhkan
1
2
untuk
menaikkan
atau
menurunkan
tegangan
adalah
Transformator.
Dikembangkan pada tahun 1886 oleh William Stanley Jr., sebuah transformator
dibuat untuk memungkinkan transmisi listrik jarak jauh menggunakan daya AC
(Bellis).
Transmisi listrik dengan menggunakan daya AC kini telah memasok
rumah-rumah dan industri di seluruh dunia dengan besar tegangan yang berbedabeda sesuai ketentuan dan kebutuhan disetiap negara. Namun, perlu dicatat pula
bahwa sejak tahun 1954 telah banyak diterapkan transmisi listrik tegangan tinggi
melalui sistem transmisi daya DC yaitu dengan munculnya sistem DC/DC
converter yang memungkinkan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan DC
(Charpentier).
Seperti daya DC, terdapat banyak perangkat seperti alat-alat listrik, radio
dan televisi yang menggunakan daya AC. Oleh karena itu kedua bentuk transmisi
listrik tersebut dapat dikatakan penting keberadaannya saat ini; sehingga
dibutuhkan cara yang mudah untuk mengubah daya DC ke AC atau sebaliknya
secara efisien. Perangkat elektronika yang digunakan tergantung pada sumber
listrik yang tersedia. AC/DC converter dan DC/AC inverter memungkinkan orang
untuk dapat mengalirkan daya listrik diantara kedua sistem transmisi tersebut.
1.2
Perumusan Masalah
Dalam tugas akhir ini masalah yang dirumuskan berfokus pada DC-AC
inverter yang bertujuan untuk mengubah sumber DC ke sumber AC secara
efisien. Inverter digunakan untuk banyak aplikasi, seperti dalam situasi dimana
sumber-sumber tegangan rendah DC seperti battery, solar panel atau fuel cell
harus dikonversi sehingga peralatan-peralatan listrik atau elektronik dapat
dioperasikan dengan sumber AC. Salah satu contoh situasi seperti ini ketika harus
mengkonversikan sumber listrik dari accu mobil untuk mengoperasikan komputer
(laptop), TV atau telepon selular.
Metode inverter tegangan rendah sumber DC, akan dapat diselesaikan
dalam dua langkah. Pertama konversi sumber DC tegangan rendah menjadi
sumber DC tegangan tinggi, dan langkah kedua konversi sumber DC tegangan
3
rendah menjadi sebuah gelombang AC menggunakan modulasi pulsa. Metode lain
untuk melengkapi hasil yang diinginkan akan terlebih dahulu mengubah ke
sumber AC tegangan rendah, dan kemudian dengan menggunakan transformator
akan dinaikkan tegangannya sampai dengan nilai yang diinginkan (120V atau
220V). Pada tugas akhir ini fokus masalah yang dikemukakan adalah metode
pertama yang akan menjelaskan khususnya proses transformasi dari tegangan
tinggi sumber DC menjadi output AC.
Perbedaan dari inverter DC-AC yang ada di pasaran saat ini pada dasarnya
ada dua bentuk berbeda dari output AC yang dihasilkan yaitu modifikasi
gelombang sinus dan gelombang sinus murni (ABS Alaskan).
Inverter gelombang sinus murni menghasilkan output gelombang sinus
yang identik dengan daya yang dihasilkan oleh stop kontak listrik pada umumnya.
Perangkat ini dapat menjalankan lebih banyak peralatan yang bersifat sensitif
terhadap kerusakan yang disebabkan oleh modifikasi gelombang sinus seperti:
laser printer, laptop komputer, peralatan listrik, jam digital dan peralatan medis.
1.3
Pembatasan Masalah
Di pasaran inverter daya saat ini terdapat banyak pilihan mulai dari yang
termahal hingga yang termurah, dengan berbagai tingkat kualitas, efisiensi dan
kemampuan output daya yang dihasilkan. Kualitas tinggi yang dikombinasikan
dengan efisiensi tinggi, secara tidak langsung akan meningkatkan nilai harga yang
cukup tinggi pula. Misalnya, Samlex America memproduksi inverter 600 W
dengan output gelombang sinus murni dihargai $ 289 (600 Watt Pure Sine Wave
Inverter. Donrowe.com), sementara itu GoPower memproduksi inverter 600 W
dengan output modifikasi gelombang sinus hanya dihargai $ 69 (GoPower 600
Watt Modified Wave Inverter). Kemampuan yang ditawarkan dari Inverter dengan
output gelombang sinus murni cenderung mengabungkan antara biaya produksi
yang tinggi, kemampuan daya tinggi serta kemampuan dalam pengolahan
komponen-komponen digital. Sedangkan untuk inverter dengan output gelombang
modifikasi sinus bisa sangat murah atau efisien karena tidak ada pengolahan yang
dilakukan pada gelombang output, tetapi hasil yang diperoleh dari gelombang
4
modifikasi tersebut berupa jumlah harmonisa tinggi yang dapat mempengaruhi
peralatan yang bersifat sensitif.
1.4
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian tentang perancangan dengan menggunakan simulasi
ini adalah untuk mempelajari dan menganalisa sebuah sistem inverter 3 phasa
DC-AC sehingga diharapkan akan diperoleh sebuah rancangan inverter yang
cukup murah dan efisien dalam aplikasi hardware. Memanfaatkan komponen
digital dan metode Pulse Width Modulation (PWM), output akan berupa
gelombang sinus yang baik dengan jumlah spektrum phasa kecil dan dapat
diaplikasikan dengan biaya produksi yang murah.
1.5
Metodologi Penelitian
Dalam penelitian tugas akhir ini penulis menggunakan beberapa
metodologi yaitu berupa studi perencanaan :
1.
Studi pustaka

Mempelajari buku-buku dan/ jurnal mengenai konsep dasar inverter.

Mempelajari hal-hal yang berhubungan dengan rangkaian switching,
program simulasi dan komponen yang lain untuk perancangan
simulasi dalam tugas akhir ini.
2.
Studi lapangan

Mencari data-data yang diperlukan untuk merencanakan alat yang
akan dirancang sehingga diharapkan alat tersebut dapat dimanfaatkan.

Mencari data-data tentang komponen-komponen yang ada pada sistem
(misalnya data sheet masing-masing komponen).
3.
Melakukan perancangan. Perancangan disini
dimaksudkan adalah
membuat simulasi melalui sebuah program komputer yang akan dipakai
sesuai materi atau topik yang hendak dibuat
4.
Melakukan simulasi dan pengujian. Simulasi dan pengujian sistem
dilakukan dengan menggunakan Simulasi Proteus.
5
1.6
Sistematika Penulisan
Untuk mengetahui gambaran ringkas mengenai isi laporan tugas akhir ini
dan mempermudah pemahamannya, maka penulisannya dibagi dalam beberapa
bab yang terdiri dari :
BAB I
: Pendahuluan
Menguraikan latar belakang, perumusan masalah, pembatasan masalah, tujuan
penelitian, metode penelitian dan sistematika penulisan.
BAB II
: Landasan Teori
Dalam bab ini akan dibahas mengenai pembahasan teori tentang inverter dan
aplikasi, Pulse Width Modulation (PWM), Rangkaian Hex-Bridge, Rangkaian
pengaman dan snubber, dan filter.
BAB III
: Metodologi Penelitian
Bagian ini membahas blok diagram , switching gelombang, rangkaian SPWM
Card, Hex-Bridge dan filter.
BAB IV
: Analisis Data dan Pembahasan
Berisi pembahasan mengenai penerapan rancangan simulasi dan hasil simulasi
yang diperoleh baik sebelum dan sesudah filter.
BAB V
: Kesimpulan dan Saran
Sebagai penutup berisi kesimpulan dan saran-saran untuk pengembangan lebih
lanjut.