ISSN: 1693-6930
TELKOMNIKA Vol. 5, No. 1, April 2007 : 17 - 26
18
1. PENDAHULUAN
Sistem pengendalian kecepatan motor induksi 3 fasa memerlukan catu daya AC dengan besar tegangan dan frekuensi tertentu. Motor induksi ini memang memiliki teknik
pengendalian yang lebih rumit dibandingkan dengan motor DC, namun karena faktor kesederhanaan dan murahnya biaya perawatan menyebabkan jenis motor induksi ini banyak
dipakai baik dilingkungan industri maupun dirumah tangga [1], [3], [6].
Metode paling efisien untuk mengatur teganganfrekuensi keluaran inverter adalah dengan memasukkan pengaturan modulasi lebar pulsa
Pulse Width Modulation, PWM ke dalam inverter. Teknik yang umum digunakan diantaranya dengan modulasi lebar pulsa
seragam seragam Uniform Pulse Width Modulation, UPWM. Inverter PWM ini dapat
menggerakkan motor induksi dengan putaran yang halus dan rentang yang lebar. Keuntungan operasi inverter PWM sebagai teknik konversi adalah rendahnya distorsi harmonik pada
tegangan keluaran. Selain itu teknik PWM sangat praktis dan ekonomis untuk diterapkan karena semakin tersedianya komponen daya yang mempunyai waktu penyaklaran sangat cepat
[5], [6], [9].
Proses pembangkitan sinyal PWM secara digital akan menghasilkan unjuk kerja sistem yang lebih bagus dibandingkan pembangkitan secara analog karena tidak terpengaruh oleh
derau, tetapi mempunyai tingkat kerumitan lebih tinggi. Selama ini pengendalian dan pembangkitan sinyal PWM dilakukan menggunakan mikrokontroler atau DSP
digital signal processing. Kekurangan pembangkitan dengan mikrokontroler adalah proses yang lama dan
respons sistem yang lambat, sementara jika dengan DSP kekurangannya adalah dalam hal fleksibilitas dan reabilitas. FPGA
Field Programmable Gate Array dapat menjadi solusi atas kekurangan mikrokontroler dan DSP [1], [2], [4], [7], [9].
2
t
t
2
2
t
2
t
t
2
m
2
2
2
t
t
fc 1
2
2
t
t
t
t
2
2
t
Gambar 1. Proses pembangkitan sinyal UPWM FPGA dapat digunakan untuk mengimplementasikan sistem kombinasional dan
sekuensial berkecepatan tinggi dengan lebar bit data tidak terbatas. Hal ini membuat FPGA
TELKOMNIKA ISSN: 1693-6930
■
Pengendali Kecepatan Motor Induksi 3 Fasa Dengan ……Tole Sutikno 19
mampu melakukan operasi dengan tingkat keparalelan tinggi yang tak mungkin dilakukan oleh mikrokontroler dan DSP [7], [8], [9], [10].
Prinsip kerja pembangkitan sinyal UPWM adalah mengatur lebar pulsa penggerak MOSFET pada inverter dalam satu periode mengikuti pola memori sinyal
referensi. Sinyal referensi dengan frekuensi f
m
dan amplitudo maksimum A
r
sebagai referensi digunakan untuk
memodulasi sinyal carrier pembawa, frekuensi memori sinyal carrier harus lebih tinggi dari
pada sinyal pemodulasi sinyal referensi. Jika sinyal referensi digunakan sebagai pemodulasi,
maka sinyal referensi penggerak MOSFET G
1
- G
6
pada inverter UPWM 3 fasa berturut-turut seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Proses pembangkitan sinyal UPWM dengan
menggunakan tiga buah sinyal referensi dan satu buah sinyal carrier dilakukan pembandingan
amplitudo antara sinyal carrier dengan sinyal referensi. Sinyal penggerak akan dibangkitkan
apabila amplitudo sinyal referensi lebih besar dari pada amplitudo sinyal carrier. Masing-
masing sinyal penggerak digunakan untuk penyaklaran sehingga diperoleh sinyal UPWM. Besar indeks modulasi ditentukan oleh perbandingan amplitudo maksimum sinyal
referensi A
r
dengan amplitudo maksimal sinyal carrier A
c
. Indeks modulasi dirumuskan sebagai berikut:
M =
c r
A A
1
dengan M = Indeks modulasi A
r
= Amplitudo sinyal referensi maksimum
A
c
= Amplitudo sinyal carrier maksimum
Indeks modulasi akan menentukan lebar pulsa tegangan keluaran rata-rata dalam satu periode. Semakin besar indeks modulasi, maka lebar pulsa tegangan rata-rata dalam satu
periode akan semakin besar. Lebar pulsa dalam satu periode tergantung dari besar indeks modulasi, sehingga besar tegangan efektif yang dihasilkan inverter juga ditentukan oleh besar
indeks modulasi. Besarnya V
rms
keluaran inverter diatur dengan mengubah nilai indeks modulasi M. Pola pulsa UPWM yang terbentuk juga tergantung pada perbandingan f
c
dan f
m
yang dinyatakan sebagai m
f
dengan rumus sebagai berikut: M
f
=
m c
f f
2 Pada UPWM sinkron, M
f
adalah bilangan bulat. UPWM sinkron ini mempunyai harmonik lebih kecil dari pada UPWM tak sinkron. Nilai M
f
menentukan kehalusan bentuk memori sinyal referensi yang akan dihasilkan. Pemilihan nilai M
f
disesuaikan dengan rentang frekuensi sinyal UPWM yang diinginkan dan kemampuan komponen saklar elektronik yang digunakan. Semakin
besar nilai M
f
akan semakin mengurangi frekuensi harmoniknya.
2. METODE PENELITIAN
