Upload
others
View
3
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
26
BAB III
DESAIN DAN IMPLEMENTASI
3.1 Pendahuluan
Tugas akhir ini merancang suatu topologi inverter satu fasa 11-tingkat yang
diimplementasikan oleh konverter DC-DC tipe buck dan inverter H-Bridge.
Inverter 11-tingkat akan dikendalikan oleh mikrokontroler PIC18F4550 yang telah
diberi program lookup table untuk pengendalian 9 saklar elektrik. Pembangkitan 5
tingkat tegangan positif akan dilakukan oleh konverter DC-DC tipe buck yang dapat
mengkonversi masukan tegangan DC menjadi keluaran tegangan DC variabel[15].
Untuk membangkitkan 5 tingkat tegangan negatif akan digunakan inverter H-
Bridge sebagai pembalik polaritas.
Mikrokontroler
PIC18F4550
Rangkaian
Driver
Inverter 11-
tingkat
Tegangan DC
Beban
Catu
Daya
Gambar 3.1 Blok diagram perancangan inverter
Berdasarkan Gambar 3.1, sistem keseluruhan inverter adalah sistem open
loop. Mikrokontroler dan rangkaian driver dicatu oleh catu daya DC terpisah
sebesar +5 Volt untuk mikrokontroler dan +12 Volt untuk rangkaian driver. Sinyal
pensaklaran yang dikeluarkan oleh mikrokontroler berupa MLPS diteruskan ke
rangkaian driver yang nantinya akan digunakan untuk mengatur pensaklaran
MOSFET IRFP250 pada inverter untuk menghasilkan 11 tingkat tegangan.
27
3.2 Konsep Kendali Pensaklaran Inverter 11-Tingkat
Software Power Simulator dapat dignakan untuk membentuk skema kendali
saklar pada Gambar 3.2. Pengendalian saklar akan dilakukan secara digital oleh
PIC18F4550. Bentuk gelombang MLPS oleh PSIM akan ditampilkan melalui
PsimView yang kemudian dikonversi di file excel untuk menghasilkan data lookup
table dalam bentuk file .txt. Kumpulan data biner MLPS dalam file .txt akan
disimpan dalam memori PIC18F4550 dengan bahasa C melalui software MikroC
for PIC.
D1
D2
D3D4
D5
AC
ABSOLUTE +
-
+
-
+
-
+
-
+
-
S1
S2
S3
S4
S5
+
-
S7S9
+
-
S6 S8
-1
Gambar 3.2 Rangkaian kontrol analog
28
Komparasi antara sinyal referensi sinusoidal absolute dengan sinyal carrier
segitiga bertingkat akan menghasilkan 5 gelombang MLPS sebagai pembangkit
tingkat tegangan dan komparasi zero cross detector akan menghasilkan 4
gelombang kotak 50 Hz sebagai pembalik polaritas.
3.3 Rangkaian Catu Daya
Rangkaian catu daya dengan sumber tegangan battery (12 Volt) berfungsi
untuk memberikan suplai tegangan pada rangkaian driver dan mikrokontroller.
Pada blok rangkaian catu daya ini menggunakan rangkaian power supply switching
yaitu rangkaian konverter DC-DC isolated B1212S – 1W untuk menghasilkan 7
tegangan 12 Volt DC terpisah untuk driver dan B1205S – 2W untuk menghasilkan
tegangan 5 Volt DC untuk mikrokontroler dan buffer.
+12
B1212S – 1W+12
0
B1212S – 1W+12
0
B1212S – 1W+12
0
B1212S – 1W+12
0
B1212S – 1W+12
0
B1205S – 2W+5
0
Gambar 3.3 Skema rangkaian catu daya
29
3.4 Rangkaian Driver
Rangkaian driver dimanfaatkan sebagai perantara sinyal MLPS yang
dihasilkan mikrokontroler yang beroperasi pada tegangan rendah (+5V) dengan
rangkaian daya inverter pada tegangan tinggi (+60V). Driver bertujuan untuk
mengirimkan sinyal MLPS sebesar +5 Volt ke MOSFET yang beroperasi pada
tegangan +12 Volt. Driver juga mampu beroperasi sebagai isolator antara sistem
kontrol dan sistem daya. Jenis driver yang dimanfaatkan adalah optocoupler
TLP250 dan IR2111 yang bekerja pada tegangan DC 12 Volt. Rangkaian driver
memuat dua bagian yaitu TLP250 untuk keperluan pensaklaran konverter DC-DC
tipe buck sebagai penghasil tingkat tegangan yang dilakukan oleh saklar S1 – S5 dan
TLP250 – IR2111 untuk penghasil polaritas yang dilakukan oleh saklar S6 -S9.
Sinyal MLPS yang diterima oleh rangkaian driver sebesar +5V akan
dikuatkan menjadi +12V agar dapat mengatur konduktivitas saklar MOSFET.
Driver TLP250 hanya berfungsi sebagai penguat dan isolator sedangkan driver
IR2111 memiliki keunggulan lain dalam hal penghasil polaritas. Sinyal input
polaritas sebanyak satu buah yang diterima IR2111 akan dikuatkan menjadi dua
gelombang polaritas yang saling komplemen sebesar +12V.
30
TLP250
Input
Ground
Vcc
Gate
MOSFET
Ground
MOSFET
TLP250
Input
Ground
Data
Vcc
Ground
IR2111
Ground
Gate
MOSFET
Gate
MOSFET
Ground
MOSFET
Ground
MOSFET
Ground
MOSFET
Gambar 3.4 Skema rangkaian driver