pengendalian motor induksi tiga fasa dengan metode svpwm two level

Seminar Nasional Inovasi Dan Aplikasi Teknologi Di Industri 2017
ITN Malang, 4 Pebruari 2017
ISSN 2085-4218
PENGENDALIAN MOTOR INDUKSI TIGA FASA
DENGAN METODE SVPWM TWO LEVEL
PENGARUH EFISIENSI MOTOR INDUKSI DENGAN PENERAPAN INNER DAN
OUTER CIRCLE PADA SVPWM TWO LEVEL INVERTER
Andhika Giyantara 1),Mochammad Rameli 2)
1)
1),2))
Teknik Elektro, Institut Teknologi Kalimantan Balikpapan
Teknik Elektro, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya
Jl. Raya ITS, Surabaya
Email : [email protected]
Abstrak . Pengendalian motor induksi diperlukan dalam penggunaan motor induksi dalam dunia industri.
Penerapan metode inner circle pada hexagon yang dapat mempengaruhi efisiensi dari motor induksi tiga fasa.
Selain dengan menggunakan metode inner circle, pada diterapkan juga metode outer circle yang dapat
mempengaruhi kinerja dari inverter. Metode outer circle ini berbeda dengan metode inner circle dimana metode
outer circle mempunyai area kerja yang berada diluar hexagon. Dengan penerapan metode outer circle pada
hexagon maka nilai tegangan maksimum yang digunakan sebesar 2Vdc 3 . Dengan penerapan dua metode yang
ada yaitu inner dan outer circle dapat diketahui pengaruh perbedaan nilai tegangan maksimum yang digunakan
terhadap tegangan dan arus yang dihasilkan oleh motor induksi tiga fasa.
Kata kunci: SVPWM, Inverter, Inner Circle, Outer Circle, Efisiensi..
1.
Pendahuluan
Penggunaan motor induksi tiga fase banyak digunakan dalam dunia industri. Salah satu cara
mengendalikan keluaran AC pada converter, sebelum menjadi masukan motor induksi yaitu
menggunakan metode PWM (Pulse Width Modulation). Dalam variasi duty cycle, saklar inverter akan
aktif saat frekuensi tinggi untuk memperoleh keluaran tegangan atau arus pada tingkat frekuensi
rendah.
q
A’
ics
ibs
C
B
d
B’
C’
A
ias
(a)
(b)
Gambar 1. (a) Pole Stator pada motor induksi dan (b) Sinyal arus pada stator
Dalam pengembangan metode PWM, diperkenalkan metode SVPWM (Space Vector Pulse Width
Modulation). Metode SVPWM yang paling sederhana adalah SVPWM Two Level dimana metode ini
akan mengatur bukaan saklar di inverter. Inverter yang digunakan metode SVPWM Two Level
menggunakan inverter yang memiliki 6 buah saklar dimana setiap fasa motor dipengaruhi oleh 2 buah
B7.1
Seminar Nasional Inovasi Dan Aplikasi Teknologi Di Industri 2017
ITN Malang, 4 Pebruari 2017
ISSN 2085-4218
saklar. Dengan melakukan pengaturan saklar pada inverter maka dapat dikendalikan juga nilai
tegangan fase-fase atau fase-netral yang dihasilkan oleh motor induksi. Hal tersebut akan
mempengaruhi nilai efisiensi dari motor induksi tiga fasa. Nilai efisiensi ini diperoleh dengan
melakukan perbandingan terhadap daya masukan yang diperoleh motor dengan daya keluaran motor
dengan adanya penerapan SVPWM pada inverter [1].
V3
(010)
V2 (110)
II
III
I
Vout
V4
(011)
θ
V7
V0
IV
V1
(100)
VI
V
V6 (101)
V5 (001)
(a)
T2V2/Tz
T1V1/Tz
(b)
Gambar 2. (a) Rangkaian two level inverter dan (b) Hexagon inverter[2]
Dengan melakukan kombinasi vektor pada rangkaian two level inverter maka dapat diperoleh 8
kombinasi saklar. Kombinasi saklar tersebut dibagi menjadi dua yaitu 2 vektor kosong dan 6 vektor
tegangan. Jika ada tegangan referensi yang berada di salah satu sektor pada hexagon maka dapat
diketahui respon tegangan keluaran yang dipengaruhi sumbu d dan sumbu q.
2. Pembahasan
Pengendalian motor dengan menggunakan metode SVPWM Two Level Inverter dapat digambarkan
dalam bentuk diagram alir, seperti pada Gambar 3.
SUMBER DC
SINYAL
SINUSOIDAL
TRANSFORMASI
CLARKE
SVPWM
INVERTER
MOTOR
INDUKSI
Gambar 3. Diagram Alir Sistem Pengendalian Motor induksi
Hexagon inverter terdapat area batas tegangan referensi yang berada didalam hexagon dimana area
batas tersebut membentuk lintasan berbentuk lingkaran. Lingkaran kerja tegangan referensi yang
berada didalam hexagon dikenal dengan nama inner circle atau lingkaran dalam. Sedangkan untuk
memaksimalkan nilai dari tegangan referensi maka dapat diperoleh area batas yang lain yang berada
diluar hexagon dikenal dengan nama outer circle atau lingkaran. Hasil dari perbandingan antara
penggunaan inner circle dan outer circle dapat digunakan untuk mengetahui pengaruh dari magnitude
sistem.
B7.2
Seminar Nasional Inovasi Dan Aplikasi Teknologi Di Industri 2017
ITN Malang, 4 Pebruari 2017
ISSN 2085-4218
Daya Masukan pada Outer Circle
7000
6000
6000
5000
5000
Daya (W)
Daya (W)
Daya Masukan Inner Circle
7000
4000
3000
4000
3000
2000
2000
1000
1000
0
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
Waktu (detik)
0.7
0.8
0.9
0
0
1
0.1
0.2
0.3
0.4
(a)
0.5
0.6
Waktu (detik)
0.7
0.8
0.9
0.8
0.9
0.8
0.9
1
(b)
Gambar 4. Daya masukan motor pada (a) inner circle dan (b) outer circle
Daya Keluaran pada Outer Circle
3500
3000
3000
2500
2500
2000
Daya (W)
Daya (W)
Daya Keluaran pada Inner Circle
3500
1500
2000
1500
1000
1000
500
500
0
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
Waktu (detik)
0.7
0.8
0.9
0
0
1
0.1
0.2
0.3
0.4
(a)
0.5
0.6
Waktu (detik)
0.7
1
(b)
Gambar 5. Daya keluaran motor pada (a) inner circle dan (b) outer circle
Effisiensi pada Outer Circle
1.4
1.2
1.2
1
1
Effisiensi (%)
Effisiensi (%)
Effisiensi pada Inner Circle
1.4
0.8
0.6
0.8
0.6
0.4
0.4
0.2
0.2
0
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
Waktu (detik)
0.7
0.8
0.9
1
(a)
0
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
Waktu (detik)
0.7
1
(b)
Gambar 6. Effisiensi motor pada (a) inner circle dan (b) outer circle
Nilai effisiensi diperoleh dengan membandingkan nilai daya masukan motor induksi dengan daya
keluaran motor induksi. Daya masukan dengan menggunakan inner circle memiliki nilai daya
maksimum sebesar 6155 W sedangkan dengan menggunakan outer circle sebesar 6170 W. Untuk
kondisi stabil, nilai daya masukan pada inner circle sebesar 945 W sedangkan pada outer circle
sebesar 935 W. Jika dibandingkan dengan nilai daya keluaran, daya keluaran dengan menggunakan
inner circle memiliki nilai daya keluaran maksimum sebesar 3199 W sedangkan dengan menggunakan
outer circle memiliki nilai daya keluaran maksimum sebesar 3336 W. Untuk kondisi stabil, nilai daya
keluaran pada inner circle sebesar 600 W sedangkan pada outer circle sebesar 610 W. Effisiensi
dengan menggunakan inner circle memiliki nilai sebesar 63% sedangkan menerapkan outer circle
memiliki nilai sebesar 65%.
B7.3
Seminar Nasional Inovasi Dan Aplikasi Teknologi Di Industri 2017
ITN Malang, 4 Pebruari 2017
ISSN 2085-4218
3. Simpulan
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan maka diketahui dengan penerapan metode outer circle pada
hexagon inverter dapat menaikkan nilai effisiensi motor induksi sebesar 2% dibandingkan hanya
menggunakan metode inner circle yang sering digunakan. Daya keluaran dan masukan yang
dihasilkan dengan penerapan metode outer circle menghasilkan nilai daya lebih besar dibandingkan
dengan menggunakan metode inner circle
Daftar Pustaka
[1]. Andrezj M. Trzynadlowski, 2011. Control of Induction Motors, Academic Press.
[2]. Werner Leonhard, 2001, Control of Electrical Drive 3rd edition, Springer.
B7.4