pemanfaatan inverter satu fasa sebagai

PEMANFAATAN INVERTER SATU FASA SEBAGAI
PENGINJEKSI DAYA BERBASIS MIKROKONTROLLER
ATMEGA8535
LAPORAN TUGAS AKHIR
Oleh :
PENDI CAHYONO
09.50.0017
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA
SEMARANG
2014
i
PENGESAHAN
Laporan Tugas Akhir dengan judul “Pemanfaatan Inverter Satu Fasa
Sebagai Penginjeksi Daya Berbasis Mikrokontroller Atmega8535 ” diajukan
untuk memenuhi sebagian dari persyaratan dalam memperoleh gelar Sarjana
Teknik Elektro pada Program Studi Teknik Elektro di Fakultas Teknik Universitas
Katolik Soegijapranata Semarang.
Laporan Tugas Akhir ini disetujui pada tanggal
Maret 2014
Semarang,
Menyetujui,
Pembimbing
Leonardus Heru P., ST. MT.
058.1.2000.234
Mengetahui,
Dekan Fakultas Teknik
Ir. Budi Setiadi, MT
058.I.1989.051
ii
Maret 2014
ABSTRAK
Inverter merupakan salah satu converter yang dapat mengubah tegangan DC
(searah) menjadi tegangan AC (bolak-balik). Pada Tugas Akhir ini, inverter
digunakan untuk menginjeksi sistem kelistrikan lain (Grid). Inverter dikendalikan
dengan metode SPWM (Sinusoidal Pulse Width Modulation). Yang perlu diperhatikan
dalam menghubungkan dua sumber tegangan yang berbeda adalah kedua sumber
tegangan harus mempunyai fasa yang sama. Dalam hal ini digunakanlah phase lock
loop (PLL) untuk mengunci tegangan grid . Hasil ujicoba dilaboratorium inverter satu
fasa sebagai injeksi grid telah berjalan dengan baik.
Kata kunci : Inverter satu fasa, SPWM, PLL.
iii
KATA PENGANTAR
Puja dan puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa,
karena dengan segala rahmat dan anugerahNya sehingga penulis dapat
menyelesaikan Tugas Akhir beserta laporan Tugas Akhir yang berjudul
“PEMANFAATAN INVERTER SATU FASA
SEBAGAI PENGINJEKSI
DAYA BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA8535”
dengan baik.
Pembuatan Tugas Akhir dan penulisan laporan Tugas Akhir ini merupakan salah
satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik jurusan teknik elektro fakultas
teknik universitas katolik soegijapranata.
Pembuatan Tugas Akhir dan penyusunan laporan Tugas Akhir ini tidak
terlepas dari bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin
menyampaikan ucapan terimakasih kepada :
1. Bapak Ir. Budi Setiadi, MT. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Katolik Soegijapranata Semarang.
2. Bapak Dr. Florentinus Budi Setiawan, ST.MT. selaku Ketua Progdi
Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Katolik Soegijapranata
Semarang, yang telah memfasilitasi laboratoruim dan perlengkapannya.
3. Bapak Leonardus Heru P., ST. MT. sebagai dosen pembimbing Tugas
Akhir, yang telah membimbing dan memberikan ide – ide kreatif dalam
penyelesaian Tugas Akhir ini, serta memberikan saran, kritik yang
membangun, dan semangat kepada penulis, sehingga penulis dapat
menyelesaikan Tugas Akhir dan Laporan Tugas Akhir dengan baik .
iv
4. Bapak Dr. Slamet Riyadi selaku Dosen wali angkatan 2009 yang telah
memberikan perwalian yang berguna bagi penulis.
5. Mas Vincent, yang telah memberikan banyak bantuan tempat, alat dan
dukungan dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.
6. Ayah, Ibu dan adik serta seluruh keluarga besar yang telah memberikan
dukungan baik moril maupun materiil.
7. Bhiksu Prajnavirya mahastavira dan Bhiksuni Tantravirya selaku pimpinan
yayasan Putra Gautama Vihara Mahavira Graha Semarang yang telah
memberikan bantuan moril maupun material selama masa pendidikan di
Universitas Katolik Soegijapranata.
8. Catur, Ram, Lukas, Rufina dan teman-teman angkatan 2009 serta seluruh
mahasiswa Teknik Elektro Universitas Katolik Soegijapranata Semarang
yang banyak memberikan saran serta dukungan semangat yang berguna
untuk pengerjaan Tugas Akhir ini.
9. Pihak-pihak lain yang telah banyak membantu dalam pengerjaan Tugas
Akhir dan penulisan laporan Tugas Akhir ini, yang pada kesempatan ini
tidak dapat disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih banyak kekurangan, maka
penulis sangat mengharapkan saran maupun kritik dari berbagai pihak untuk
perbaikan dimasa yang akan datang. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan
permohonan maaf apabila terdapat hal – hal yang kurang berkenan dalam
penulisan laporan ini.
v
Akhirnya besar harapan penulis bahwa laporan ini dapat memberikan
sumbangan yang berarti bagi kemajuan ilmu dan teknologi di lingkungan kampus
Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro Universitas Katolik Soegijapranata Semarang.
Semarang, 29 Januari 2014
Penulis
vi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL……………………………………………………………..…
i
HALAMAN PENGESAHAN …………………...………………………………… ii
ABSTRAK …………………...………………………………………………….… iii
KATA PENGANTAR ……………………...……………………………………… iv
DAFTAR ISI ……………...………………………………………………………. vii
DAFTAR GAMBAR ……………...………………………………………..………
x
DAFTAR TABEL …………………..………………………………………..……. xi
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang……...………………………...………………….. 1
1.2. Perumusan Masalah……………………………………………… 2
1.3. Pembatasan Masalah……………………………………………... 2
1.4. Tujuan dan Manfaat …………….……………………………..… 3
1.5. Metodologi Penelitian……………………………………………. 3
1.6. Sistematika Penulisan …………………………………………… 4
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1. Penjelasan Umum …………………………………………….…. 6
2.2. Inverter Satu Fasa ……………………………………..……….... 7
2.3. Pulse Width Modulation (PWM)………………………………… 8
2.4. Mikrokontroler ATMEGA 8535 ………………………………... 12
vii
BAB III
PERANCANGAN INVERTER SATU FASA SEBAGAI INJEKSI
ARUS GRID BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA 8535
3.1. Pendahuluan …….……………………………………………….. 17
3.2. Perancangan Hardware ………………………..………………… 18
3.2.1. Catu Daya ………………………………………….……… 19
3.2.2. Driver Inverter……………………………………………... 20
3.2.3. Phase Lock Loop (PLL)…………………………………… 22
3.2.4. Sistem Minimum ATMEGA 8535 …………………..……. 26
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1. Pengujian Simulasi Power Simulator…………………………..... 28
4.2. Analisa Program…………………………………………………. 31
4.3. Pengujian Laboratorium………….…………………………..….. 35
4.4. Pembahasan ……………………………………………………... 38
BAB V
PENUTUP
5.1. Kesimpulan…………………………………………………….... 39
5.2. Saran……………………………………………………………... 39
DAFTAR PUSTAKA………………………………………………………………. 40
LAMPIRAN………………………………………………………………………… 41
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Inverter Satu Fasa……………………………………………………...
7
Gambar 2.2 Teknik PWM…………………………………………………………..
8
Gambar 2.3 Penyaklaran Bipolar………………………………………………..….
9
Gambar 2.4 Penyaklaran Unipolar…………………………………………………. 10
Gambar 2.5 Pola Penyaklaran Unipolar……………………………………………. 11
Gambar 2.7 PIN Out ATmega 8535……………………………………………….. 14
Gambar 2.8 Memori Program ATmega8535………………………………………. 15
Gambar 2.9 Peta Memori Data ATmega 8535……………………………………... 16
Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem Inverter………………………………………… 17
Gambar 3.2 Blok diagram sistem yang diusulkan…………………………………. 18
Gambar 3.3 Catu Daya…………………………………………………………….. 19
Gambar 3.4 Optocoupler TLP250………………………………………………….. 20
Gambar 3.5 IR2111………………………………………………………………… 21
Gambar 3.6 Driver Inverter Satu Fasa……………………………………………... 22
Gambar 3.7 Diagram Blok PLL……………………………………………………. 22
Gambar 3.8 Prinsip Kerja Zero Crossing Detector………………………………… 23
Gambar 3.9 Rangkaian Internal HEF 4046………………………………………...
23
Gambar 3.10 Counter 8 Bit………………………………………………………… 25
Gambar 3.11 Rangkaian Phase Lock Loop………………………………………… 25
Gambar 3.12 Sistem Minimum ATmega8535……………………………………..
26
Gambar 3.13 Flowchart Pemrograman………………………………………..…… 27
ix
Gambar 4.1 Simulai Inverter Satu Fasa Dengan PSIM……………………………. 28
Gambar 4.2 Sinyal Sinus Dan Sinyal Segitiga……………………………………... 29
Gambar 4.3 Sinyal Penyaklaran…………………………………………………..... 29
Gambar 4.4 Tegangan Induktor Dan Tegangan Keluaran…………………………. 30
Gambar 4.5 Tegangan Masukan Dan Tegangan Keluaran………………………… 30
Gambar 4.6 Data Sampling Sinus 1………………………………………………... 32
Gambar 4.7 Data Sampling Sinus 2……….……………………………………….. 33
Gambar 4.8 Sinyal Penyaklaran Inverter Satu Fasa………………………………..
35
Gambar 4.9 Tegangan Keluaran Dan Tegangan Induktor…………………………. 36
Gambar 4.10 Mekanika Pengujian Alat…………………….……………………...
36
Gambar 4.11 Arus Injeksi, Arus Sumber Dan Arus Beban 47 Ohm………………. 37
Gambar 4.12 Arus Injeksi, Arus Sumber Dan Arus Beban 100 Ohm……………... 37
x
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Pola Penyaklaran Bipolar………………………………………………... 10
Tabel 2.2 Pola Penyaklaran Unipolar………………………………………………. 11
Tabel 4.1 Parameter Simulasi Power Simulator…………………………………… 28
Tabel 4.2 Parameter Pengujian Alat……………………………………………….. 37
xi