Rancang Bangun Buck Converter untuk Battery Charger pada Battery TRAM di PT INKA Madiun

LATAR BELAKANG
Meninjaju semakin banyaknya penggunaan baterai untuk kehidupan sehari-hari, maka diperlukan
suatu sistem untuk mengisi baterai (baterry charger) tersebut agar baterai tidak cepat rusak dan mampu
mempertahankan performanya. Setiap baterai memiliki karakteristik yang berbeda dalam setiap
pengisiannya sehingga diperlukan perangkat yang dapat mengatur tegangan dan masukan arus ke dalam
baterai. Baterry charger memiliki 2 mode operasi yang umum digunakan yakni konstan voltase dan konstan
arus. Tujuannya yaitu agar kondisi baterai tetap terjaga dari berbagai macam hal yang tidak diinginkan
seperti overcharge yang nantinya dapat mengurangi kemampuan discharge baterai dan menurunkan
lifetime. Simulasi telah banyak dilakukan dalam pembuatan Battery Charger ini, oleh karena itu diharapkan
penulis dapat membuat rancang bangun Battery Charger serta proteksinya dan mampu menerapkannya
pada sistem pembangkit (PLTB) dan sistem transportasi (Battery TRAM).
RUMUSAN MASALAH
1. Bagaimana cara kerja Battery Charger dengan metode CCCV ?
2. Bagaimana cara merancang Battery Charger dengan metode CCCV ?
3. Bagaimana sistem proteksi Battery Charger ?
TUJUAN
1. Mampu menjelaskan bagaimana cara kerja Batteray Charger dengan menggunakan metode
CCCV.
2. Mampu merancang Battery Charger CCCV dengan total daya 15 kW.
3. Mampu merancang sistem proteksi pada Battery Charger.
DESAIN BATTERY CHARGER
PENDAHULUAN
DC to DC Converter adalah suatu alat yang digunakan untuk mengubah suatu tegangan searah ke
tegangan searah yang lain dengan meningkatkan (Boost) ataupun menurunkan (Buck). Menurut Dr. F. L.
Luo and Dr. H.Ye DC converter terdiri dari 6 generasi yang memiliki banyak topologi rangkaian dan teori,
diantaranya:
1. Klasik converter, yaitu Buck Converter, Boost Converter, Buck Boost Converter.
2. Multi kuadran converter, yaitu converter kelas A, B, C, D, dan E.
3. Switched komponen converter, yaitu switched capacitor converter dan switch induktor converter.
4. Soft switched converter, yaitu Resonant-switch converters, Load-resonant converters, ResonantDC-link converters, High-frequency-link integral-half-cycle converters.
5. Synchronous rectifier converter, digunakan untuk pengembangan teknologi computing.
6. multiple energi-storage elements resonant converter.
Cara pengolahan daya memiliki 2 tipe pengolahan yaitu linier dan peralihan (switching). Metode
linier dapat memberikan tegangan dengan tingkat ripple dan noise output yang rendah, dan sangat cocok
untuk rangkaian analog noise-sensitif berdaya rendah dan rangkaian frekuensi radio. Metode linier
sangatlah tidak efisien ketika digunakan untuk daya yang besar karena saat drop tegangan besar dan arus
tinggi akan mengeluarkan panas yang sebanding arus yang keluar dan penurunan tegangan. Metode
switching mengkonversi tegangan DC dengan menyimpan energi input sementara dan kemudian
melepaskan energi ke output pada tegangan yang berbeda. Penyimpanan energi tersebut bisa berada dalam
komponen penyimpanan medan magnet (induktor, transformator) atau komponen penyimpan medan listrik
(kapasitor). Metode konversi daya yang lebih efisien (sering 75% sampai 98%) daripada pengaturan
tegangan linier (yang menghilang daya yang tidak diinginkan sebagai panas). Efisiensi ini bermanfaat untuk
meningkatkan waktu pengopersian baterai.
Kelebihan metode Buck Converter sebagai berikut
:
1. Efisiensi yang tinggi
2. Rangkaian sederhana
3. Tidak memerlukan transformer
4. Ripple pada tegangan output rendah
5. Filter yang dibutuhkan kecil
kekurangan
:
1. Tidak terisolasi antara input dan output
2. Tingkat ripple yang tinggi pada arus masukan
3. Hanya menghasilkan 1 output
Tidak ada peningkatan ataupun pengurangan daya masukan selama pengkonversian bentuk energi
listriknya, sehingga secara ideal persamaan dayanya dapat dituliskan dengan persamaan sebagai berikut :
Pin = Pout + Plosses
Dimana,
P = Daya (watt)
Nilai rata-rata tegangan keluaran konverter sebanding dengan rasio antara waktu penutupan saklar (saklar
konduksi ON/OFF) terhadap periode penyaklarannya.
Gambar Nilai Tegangan output rata-rata rangkaian Buck Converter
Gambar Persamaan Tegangan Buck Converter
SIMULASI MENGGUNAKAN SOFTWARE PSIM ( Power Simulator )
Gambar Rangkaian Buck Coonverter pada Software Power Simulator
CC
CV
Gambar Keluaran Arus (CC) dan Tegangan (CV) pada Software Power Simulator
KOMPONEN YANG DIBUTUHKAN
Kurs
No
22-Mar-19
Barang
1
Current Tranducer
LES 50-NP
2
$
1 Rp
Gambar
14,362.55
Deskripsi
Manufacturer Number
Digikey Part Number
Current Sensor 50A 1
Channel Hall Effect,
Closed Loop
Bidirectional Module
AMC1200BDWVR
LES 50-NP
$
15.0000
3
$
45.0000
https://www.digikey.com/s
hort/p8dhc1
IC OP AMP
ISOLATION 8DIPGW
Isolation IC
Automotive, Inverters,
Power Supplies, UPS 8DIP Gull Wing
SI8920BC-IP
336-3329-5-ND
$
2.9300
5
$
14.6500
https://www.digikey.com/s
hort/p8dhj8
3
TRANSDUCR
VOLTAG CLOSE
LOOP 10MA
Voltage, Closed Loop
Sensor Voltage Output
LV 25-P
398-1019-ND
$
64.6000
2
$
129.2000
https://www.digikey.com/s
hort/p8dh4h
4
DC DC
CONVERTER +/15V 30W
Isolated Module DC DC
Converter 2 Output 15V
-15V 1A, 1A 18V-36V
Input
DKA30B-15
1866-1314-ND
$
28.7900
2
$
57.5800
https://www.digikey.com/s
hort/p8dhhh
5
DC DC
CONVERTER +/15V 2W
Isolated Module DC DC
Converter 2 Output 15V
-15V 66mA, 66mA
21.6V - 26.4V Input
IH2415S
1470-1462-5-ND
$
6.2500
3
$
18.7500
https://www.digikey.com/s
hort/p8dh1m
6
DC DC
CONVERTER 5V
5W
Isolated Module DC DC
Converter 1 Output 5V
1A 18V - 36V Input
SPB05B-05
1866-4795-ND
$
11.2200
2
$
22.4400
https://www.digikey.com/s
hort/p8d9cf
Total Dollar
Total Rupiah
Total dengan Pajak
Harga Satuan
Qty
Total Harga
$
Rp
Rp
287.6200
4,130,956.63
5,163,695.79
Link