5. Membentuk gelombang komponen harmonisa, gelombang hasil sintesis serta
spektrum harmonisa arus keluaran 6.
Menampilkan nilai rms arus keluaran dan komponen fundamental arus keluaran serta besar gangguan harmonisa THD
Besar gangguan harmonisaTHD dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.28
9:; =
∋
=
∋ 7
?
Atau ≅
Α
7. Menampilkan bentuk gelombang arus keluaran, serta komponen harmonisa
dari hasil sintesis deret Fourier.
IV.4 Simulasi Analisis Harmonisa Inverter Satu Phasa dengan Modulasi Lebar Pulsa
Untuk menganalisa gangguan harmonisa Inverter dengan Kontrol Modulasi lebar pulsa digunakan program inverter_pwmbanyak.m Lampiran 1. Sama halnya
dengan struktur program sebelumnya, agar mudah untuk dibaca dan dimengerti, struktur program dipilah menjadi beberapa bagian sesuai dengan fungsi dan tahapan
prosesnya.
Budiman Saragih : Perbaikan Unjuk Kerja Inverter Satu Phasa Dengan Menggunakan Kontrol Sinyal Modulasi Lebar Pulsa, 2008 USU e-Repository © 2008
Tahapan proses itu antara lain adalah sebagai berikut: 1.
Memasukkan data-data yang diperlukan Data-data yang diperlukan untuk proses analisis antara lain adalah:
- Besar tegangan sumber dc, dalam satuan volt
- Frekuensi tegangan keluaran, dalam satuan hertz
- Pemilihan jenis data beban yang akan dianalisis, dapat berupa tahanan
dan induktansi beban ataupun berupa impedansi dan sudut phasa beban. Dengan catatan bahwa program ini tidak dapat digunakan untuk beban
resistif murni dan beban induktif murni. -
Frekuensi sinyal carrier, dalam Hertz. Besar frekuensi sebaiknya merupakan kelipatan dari frekuensi tegangan keluaran
- Besar indeks modulasi amplitudo, merupakan perbandingan amplitudo
sinyal carrier dengan amplitudo sinyal referensi. Besar indeks modulasi yang diizinkan adalah antara 0.1 sampai 0.9 dengan kenaikan 0.1
Β
+
Χ
3
Χ D
- Besar indeks modulasi frekuensi yang merupakan perbandingan frekuensi
sinyal carrier dengan dua kali sinyal tegangan keluaran. Β
Ε
Ε
3
7Ε D
- Jumlah pulsa per setengah siklus, dimana
Φ Β
Ε
7 D
2. Membentuk gelombang awal sebagai referensi, yang meliputi pembentukan
tegangan sumber V
in
, tegangan referensi awalV
ref
dan V
out
, dan juga fungsi waktu t
Budiman Saragih : Perbaikan Unjuk Kerja Inverter Satu Phasa Dengan Menggunakan Kontrol Sinyal Modulasi Lebar Pulsa, 2008 USU e-Repository © 2008
Fungsi V
ref
merupakan fungsi logika. Nilai logika 1 menyatakan bahwa rangkaian terhubung dengan sumber tegangan, sedangkan nilai logika 0
menyatakan bahwa rangkaian tidak terhubung dengan sumber tegangan. Jika frekuensi sinyal carrier adalah f
c
, maka jumlah sinyal carrier dalam satu periode gelombang adalah:
Γ
Φ
Ε
3
Ε
4
D .
Dari persamaan 3.15a diketahui bahwa Ε
3
Ε
4
D Β
Ε
. Dengan demikian jumlah
data dalam satu periode gelombang adalah: Γ
Φ
Β
Ε
Ε
3
Ε
4
D .
Sinyal carrier yang digunakan adalah sinyal segitiga, yang terdiri dari dua buah fungsi. Jika setiap fungsi terdiri dari j buah data, maka dari gambar
diperoleh: V
c
= j untuk k = 1,3,5,... dan 1 j 50
V
c
= 50 – j untuk k = 2,4,6,... dan 1 j 50
Dengan demikian, jumlah data dalam satu perioda gelombang adalah: i=2M
f
50 = 100 M
f
. Fungsi waktu t dan tegangan sumber adalah:
t
i
= i M
f
50 untuk 1 j 100M
f
V
ini
= V
dci
Jika V
c
50Ma, maka rangkaian akan terhubung dengan sumber tegangan dan sumber tegangan keluaran akan sama dengan tegangan sumber.
V
outi
= V
ini
= V
dci
Budiman Saragih : Perbaikan Unjuk Kerja Inverter Satu Phasa Dengan Menggunakan Kontrol Sinyal Modulasi Lebar Pulsa, 2008 USU e-Repository © 2008
Sebaliknya jika sumber dan tegan
3. Membentuk gelo
4. Menganalisis gel
rangkaian dalam 5.
Membentuk gelo spektrum harmon
Gambar 4.2 6.
Menampilkan ni keluaran serta bes
Besar gangguan persamaan 2.28
9:; =
∋
=
∋ 7
?
Atau a V
c
50Ma, maka rangkaian akan terputus d gangan keluaran akan sama dengan nol.
elombang tegangan keluaran yang sebenarnya gelombang arus keluaran. Dengan mengambil a
m keadaan steady state. elombang komponen harmonisa, gelombang hasil
monisa arus keluaran
.2 Pembentukan sinyal carrier dan pulsa switching nilai rms arus keluaran dan komponen funda
besar gangguan harmonisa THD an harmonisaTHD dapat dihitung dengan m
28 ?
s dari tegangan
l asumsi bahwa
sil sintesis serta
ing ndamental arus
menggunakan
Budiman Saragih : Perbaikan Unjuk Kerja Inverter Satu Phasa Dengan Menggunakan Kontrol Sinyal Modulasi Lebar Pulsa, 2008 USU e-Repository © 2008
≅ Α
7. Menampilkan bentuk gelombang tegangan keluaran, arus keluaran, serta
komponen harmonisa dari hasil sintesis deret Fourier.
IV.5 Perbandingan Gangguan Harmonisa Inverter Tanpa Kontrol Modulasi Lebar Pulsa dan Inverter dengan Kontrol Modulasi Lebar Pulsa Banyak
Untuk mendapatkan perbandingan besar gangguan harmonisa antara inverter tanpa kontrol modulasi lebar pulsa dan inverter dengan kontrol modulasi lebar pulsa
banyak, diambil contoh dengan kondisi sebagai berikut: Tegangan sumber DC = 220 Volt
Frekuensi keluaran = 50 Hz
Tahanan beban = 2.5 Ohm
Induktansi beban = 31.5 mH
Impedansi beban = 10.2069 Ohm
Sudut phasa beban = 75.8222 Deg
Budiman Saragih : Perbaikan Unjuk Kerja Inverter Satu Phasa Dengan Menggunakan Kontrol Sinyal Modulasi Lebar Pulsa, 2008 USU e-Repository © 2008
Untuk mendapatkan performansi dari Inverter dengan Kontrol Modulasi Lebar Pulsa banyak dijalankan program inverter_pwmbanyak.m pada Lampiran 1. Dengan
menggunakan pulsa sebanyak 5, 6, dan 7 per setengah siklus, diperoleh hasil analisis seperti yang ditunjukkan pada Tabel 4.1 - 4.3.
Tabel 4.1 Inverter Kontrol Modulasi Lebar Pulsa dengan menggunakan 5 pulsa per
setengah siklus P = 5;
f
c
= 500 Hz Ma
arus keluaran Amp arus fundamental Amp
THD 0.1
5.6954 5.5736
21.0207 0.2
11.2747 11.1087
17.3512 0.3
16.7356 16.5673
14.2915 0.4
22.0762 21.9117
12.2778 0.5
27.2626 27.1055
10.782 0.6
32.2587 32.1136
9.5179 0.7
37.0297 36.9023
8.3175 0.8
41.5452 41.4398
7.1358 0.9
45.7768 45.6966
5.9239 THD dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:
Jika diambil contoh data diatas pada saat Ma = 0,6; 7 7∗ΗΙ
7 8
ϑ
Budiman Saragih : Perbaikan Unjuk Kerja Inverter Satu Phasa Dengan Menggunakan Kontrol Sinyal Modulasi Lebar Pulsa, 2008 USU e-Repository © 2008
Tabel 4.2 Inverter Kontrol Modulasi Lebar Pulsa dengan menggunakan 6 pulsa per
setengah siklus P = 6;
f
c
= 600 Hz Ma
arus keluaran Amp arus fundamental Amp
THD 0.1
5.6419 5.5474
18.531 0.2
11.2101 11.0683
16.0591 0.3
16.6922 16.5361
13.7714 0.4
22.0898 21.9248
12.2909 0.5
27.3798 27.2086
11.2348 0.6
32.5325 32.3627
10.2585 0.7
37.5249 37.3626
9.3299 0.8
42.3325 42.1852
8.3665 0.9
46.9332 46.808
7.3178
Tabel 4.3 Inverter Kontrol Modulasi Lebar Pulsa dengan menggunakan 7 pulsa per
setengah siklus P = 7;
f
c
=700 Hz Ma
arus keluaran Amp arus fundamental Amp
THD 0.1
5.6123 5.5318
17.1251 0.2
11.171 11.044
15.2078 0.3
16.666 16.5174
13.4435 0.4
22.0988 21.9327
12.3286 0.5
27.4514 27.2709
11.5258 0.6
32.701 32.5133
10.7619 0.7
37.83 37.6417
10.015 0.8
42.8196 42.6385
9.2263 0.9
47.6517 47.4865
8.3494
Dari tabel 4.1, 4.2, dan 4.3 diperoleh pengaruh jumlah pulsa per setengah siklus terhadap besar arus keluaran Inverter satu phasa dengan menggunakan kontrol
Modulasi Lebar Pulsa seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.3 berikut ini.
Budiman Saragih : Perbaikan Unjuk Kerja Inverter Satu Phasa Dengan Menggunakan Kontrol Sinyal Modulasi Lebar Pulsa, 2008 USU e-Repository © 2008
Gambar 4.3 Pengaruh jumlah pulsa terhadap arus keluaran
Gambar 4.4 Hubungan besar arus keluaran dan gangguan harmonisa pada Inverter kontrol Modulasi Lebar Pulsa
Budiman Saragih : Perbaikan Unjuk Kerja Inverter Satu Phasa Dengan Menggunakan Kontrol Sinyal Modulasi Lebar Pulsa, 2008 USU e-Repository © 2008
Dari gambar 4.3 dan gambar 4.4 dapat diambil kesimpulan bahwa semakin besar indeks modulasi amplitudo, maka arus keluaran akan semakin besar. Contoh
tampilan hasil keluaran dari program inverter_pwmbanyak.m ditunjukkan pada lampiran 1.
Dengan menggunakan data-data sumber tegangan dan beban yang sama dengan data-data tersebut diatas, dijalankan program inverter_tanpakontrolpwm.m
pada lampiran 2 untuk mendapatkan performansi inverter satu phasa tanpa kontrol Modulasi Lebar Pulsa, diperoleh data-data sebagai berikut list program dan contoh
tampilan keluaran ditunjukkan pada lampiran 2: arus keluaran Amp
arus fundamental Amp THD
27.6532 27.4434
12.3868 Tabel 4.4 Hasil keluaran Inverter satu phasa tanpa kontrol Modulasi Lebar Pulsa
Dari kurva yang ditunjukkan pada gambar 4.3 dan tabel 4.4 dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut:
- Semakin kecil arus keluaran, maka gangguan harmonisa yang dihasilkan
akan semakin besar -
Gangguan harmonisa yang dihasilkan oleh inverter satu phasa kontrol modulasi Lebar pulsa dengan indeks modulasi amplitudo lebih besar dari
0,4 akan lebih kecil dibandingkan dengan gangguan harmonisa inverter tanpa kontrol modulasi lebar pulsa.
Budiman Saragih : Perbaikan Unjuk Kerja Inverter Satu Phasa Dengan Menggunakan Kontrol Sinyal Modulasi Lebar Pulsa, 2008 USU e-Repository © 2008
- Semakin besar indeks modulasi amplitudo yang digunakan, maka
gangguan harmonisa yang dihasilkan akan semakin kecil. -
Semakin banyak jumlah pulsa yang digunakan maka arus keluaran yang dihasilkan akan semakin besar
- Pada jumlah pulsa per setengah siklus yang berbeda, perbedaan arus
keluaran yang dihasilkan inverter kontrol Modulasi Lebar Pulsa untuk Indeks Modulasi Amplitudo yang sama tidak terlalu signifikan dan
cenderung konstan.
IV.6 Pengaruh Sudut Beban Terhadap Besar Gangguan Harmonisa pada Inverter
