MULTILEVEL DC-DC KONVERTER TIPE BOOST DENGAN MENGGUNAKAN KENDALI PROPORSIONAL INTEGRAL - Unika Repository

  MULTILEVEL DC-DC KONVERTER TIPE BOOST DENGAN MENGGUNAKAN KENDALI PROPORSIONAL INTEGRAL TUGAS AKHIR Oleh : APRILLIA INDAH P 03.50.0002 PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA SEMARANG 2009

  PENGESAHAN

  Laporan Tugas Akhir dengan judul : “MULTILEVEL DC-DC KONVERTER

TIPE BOOST DENGAN MENGGUNAKAN KENDALI PROPORSIONAL

  INTEGRAL“ diajukan untuk memenuhi sebagian dari persyaratan dalam

  memperoleh gelar sarjana Teknik Elektro pada program studi Teknik Elektro di Fakultas Teknologi Industri Universitas Katolik Soegijapranata Semarang.

  Laporan Tugas Akhir ini disetujui pada tanggal …. Februari 2009.

  Semarang, …. Juni 2009 Menyetujui,

  Pembimbing I (Leonardus Heru Pratomo, ST., MT.)

  NPP : 058.1.2000.234 Mengetahui,

  DEKAN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI (Leonardus Heru Pratomo, ST., MT.)

  NPP : 058.1.2000.234

  ABSTRAK DC-DC konverter seringkali digunakan untuk mendapatkan tegangan keluaran DC variabel dari suatu sumber tegangan DC konstan. Pada tugas akhir ini akan dibahas

  DC-DC konverter yang di dalamnya menggunakan topologi multilevel. Teknik modulasi yang dipakai adalah PWM dengan mengkomparasikan Sinyal carrier (segitiga) dengan keluaran dari rangkaian kontrol, sehingga didapatkan pulsa yang mampu mengkonduksi saklar MOSFET. Dengan sinyal pembawa segitiga yang frekuensinya sama dan saling berkebalikan tersebut, kemudian dibandingkan dengan keluaran dari kendali PI. Sehingga tidak diperlukan kembali untuk mengendalikan tegangan kapasitor secara keseluruhan. Pada dasarnya pembuatan tugas akhir ini bertujuan untuk mendapatkan catu daya yang maksimal adalah dengan menggunakan multilevel dc-dc konverter tipe boost, sehingga tegangan keluaran DC-nya stabil dan mudah dikontrol dari multilevel DC- DC konverter dengan tipe boost tersebut .

  Kata kunci : chopper, PWM.

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas berkat dan rahmat-Nya sehingga penyusunan laporan Tugas Akhir dengan judul

  “MULTILEVEL DC-DC KONVERTER TIPE BOOST DENGAN MENGGUNAKAN KENDALI PROPORSIONAL

  INTEGRAL“

  dapat terselesaikan dengan baik.

  Dalam pelaksanaan Tugas Akhir sampai tersusunnya laporan ini, penulis telah mendapat banyak bantuan dan dukungan baik moril maupun materiil dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan sebesar – besarnya kepada :

  1. Mama ku yang tersayang, Papa yang senantiasa mengiringiku di alam sana, mbak dhani, mas fendy, jasmine, calon adiknya jasmine yang telah mendukungku selama proses kuliah yang saya jalani hingga saya dapat menyelesaikan kuliah..

  2. Bapak Leonardus Heru P. ST.MT.yang telah memberikan saya ijin untuk melaksanakan Tugas Akhir, baik dalam pengerjaan alat yang selalu memberikan saran, kritik, dan semangat hingga selama proses penyusunan laporan akhir.

  3. T. Brenda Ch., ST, MT selaku dosen wali yang telah membimbing, memberi saran dan kritik kepada saya selama saya kuliah.

  4. Mas E. Agung N dan Mas Achmad R.; selaku pendamping laboratorium, yang telah memberikan informasi mengenai segala hal yang diperlukan selama pengerjaan Tugas Akhir dan selama proses penyusunan laporan Tugas Akhir ini.

  5. Seluruh Dosen dan Karyawan, yang telah banyak membantu memberikan fasilitas sehingga pengerjaan Tugas Akhir ini dapat berjalan lancar dan cepat selesai.

  6. A_Bee (Always Be My Beib) yang selalu memberikan dukungan moril dan mendampingiku, thanks 4 ur support n 4 ur careness, Luv U Much...

  7. Prast, Nanik, Hendra, Ms Hendy, Nando, Anton 2003 “Antz’, Anton 2002 “Baonk” yang senantiasa mengajariku. Terima kasih atas bantuannya dalam proses pengerjaan alat dan dukungannya pada saat saya mengalami kesusahan.

  8. Mbak Wiwien, Bu Trisni selaku SSCC Unika yang telah membantu menyemangatiku dalam menyelesaikan TA ini. Mbak Ellok, Mbak Sendy, dek Angie Psiko’05, Ocha Sastra’08, Bima, Pascalis, Pram, Trimey, Mitha, Wowo, Ms Yusuf’97 mereka semua yang membantu menyemangatiku jugaa...

  9. Mas Mario’02, Mas Yudhi ’02, Mas Panggah ’02, Supermen, Totok, Bram, , Agus “Cengoh”, Christian’03, Yudi’03, Ericka ’03, Orlin teman seperjuangan dalam menggarap Tugas Akhir. Semangaaaaatttt....!!!!! \^_^/

  10. Teman-teman Kost yang selalu menemaniku Dewi A. Psiko’03, Ira Manejemen’03, Feraningrum Psiko’03, Yunita Sastra’03, Sisca Psiko’05, Wendy Manejemen’06, Arie Manejemen’05, Mbak Minarti Maturtenkgyuuu... ^_*

  11. Abri, Krisna “Don”, Avid, Baskoro, Wisnu “Paman”, Mahardian, Ibnu “Adiyem”, Erid’05, Itok’05, Rino’05, Nicko”Cumi”, yang juga telah dan sedang berjuang menyelesaikan tugas akhirnya. Tetep semangat Broo..

  Cayo.. Cayo..

  12. Bayu “Jajaank”, Panji, Arie, Wiwin, Windy, Dedy”Pedet”, Yoko”Koko”, Audy’03, Jempol’03, Tommy’03, Mbah Tanto’08, Galang’05, yang juga sedang memulai perjuangannya menyelesaikan tugas akhir. Wis pokoke kabehlah . . . (“.)

  Laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun. Akhir kata, penulis berharap semoga Laporan Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat bagi rekan – rekan mahasiwa dan semua orang.

  Semarang, Juni 2009 Penulis

  DAFTAR ISI

  HALAMAN JUDUL............................................................................................................ i HALAMAN PENGESAHAN............................................................................................. ii ABSTRAK ........................................................................................................................ iii KATA PENGANTAR ....................................................................................................... iv DAFTAR ISI..................................................................................................................... vii DAFTAR GAMBAR ......................................................................................................... ix

  BAB I PENDAHULUAN ............................................................................................ 1

  1.1 Latar Belakang ......................................................................................... 1

  1.2 Perumusan Masalah ................................................................................. 2

  1.3 Pembatasan Masalah ................................................................................ 3

  1.4 Tujuan Dan Manfaat ................................................................................ 3

  1.5 Metodologi Penelitian .............................................................................. 3

  1.6 Sistematika Penulisan .............................................................................. 4

  BAB II DASAR TEORI ................................................................................................ 6

  2.1 Pendahuluan .............................................................................................. 6

  2.1.1 Topologi Buck................................................................................ 7

  2.1.2 Topologi Boost............................................................................... 7

  2.1.3 Topologi Buck-Boost ..................................................................... 8

  2.2 Boost-type PWM Converter .................................................................... 10

  2.3 Kontroller ................................................................................................ 12

  2.3.1 Kontroller Proporsional (P).......................................................... 13

  2.3.2 Komtroller Integral (I) ................................................................. 14

  2.3.3 Kontroller PI (Proporsional Integral) ............................................ 16

  BAB III PERANCANGAN MULTILEVEL DC-DC KONVERTER TIPE BOOST DENGAN KENDALI PROPORSIONAL INTEGRAL....................20

  3.1 Pendahuluan ............................................................................................ 20

  3.2 Rangkaian Daya ...................................................................................... 21

  3.2.1 Kondisi 1 ...................................................................................... 23

  3.2.2 Kondisi 2 ...................................................................................... 23

  3.2.3 Kondisi 3 ...................................................................................... 24

  3.2.4 Kondisi 4 ...................................................................................... 24

  3.3 Strategi Kendali....................................................................................... 26

  3.4 Pembentukan Sinyal Carrier ................................................................... 27

  3.4.1 XR-2206 sebagai pembangkit gelombang segitiga...................... 27

  3.4.2 Rangkaian Penguat segitiga ......................................................... 29

  3.5 PWM (Pulse Width Modulation) ............................................................ 31

  3.6 Rangkaian Driver .................................................................................... 33

  3.7 Sistem kendali Close Loop...................................................................... 34

  3.7.1 Rangkaian Error Ampliflier ......................................................... 35

  3.7.2 Kontrol Proporsional Integral ...................................................... 35

  BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA MULTILEVEL DC-DC KONVERTER TIPE BOOST DENGAN MENGGUNAKAN KENDALI PROPORSIONAL INTEGRAL................................................... 38

  4.1 Pendahuluan ............................................................................................ 38

  4.2 Pengujian Rangkaian Sinyal Carrier ..................................................... 38

  4.3 Pengujian Vref dan Vact ......................................................................... 40

  4.4 Pengujian Sistem Proporsional Integral .................................................. 42

  4.5 Pengujian Komparator dan Driver ......................................................... 43

  4.6 Pengujian Tegangan Kapasitor ............................................................... 44

  4.7 Simulasi Sistem Multilevel DC-DC Konverter....................................... 45

  BAB V PENUTUP........................................................................................................47

  5.1 Kesimpulan ............................................................................................. 48

  5.2 Saran........................................................................................................ 44 DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................................... 49

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Topologi Buck...............................................................................................7Gambar 2.2 Topologi Boost .............................................................................................8Gambar 2.3 Topologi Buck-Boost ...................................................................................8 ......................................................Gambar 2.4 Rangkaian DC-DC Boost Type Konverter

  10 Gambar 2.5 Operasi Kerja normal Rangkaian Boost Konverter.....................................11

Gambar 2.6 Diagram Kontroler Proporsional.................................................................13Gambar 2.7 Rangkaian Kontrol Proporsional.................................................................13Gambar 2.8 Diagram Blok Kontroler Integral ................................................................15Gambar 2.9 Rangkaian Kontrol Integral.........................................................................15Gambar 2.10 Diagram Blok Proporsional Integral ...........................................................17Gambar 2.11 Rangkaian Kontrol Proporsional Integral ...................................................18Gambar 3.1 Rangkaian Daya Boost type PWM Konverter ..............................................21Gambar 3.2 Prinsip Kerja Boost type PWM Konverter ..................................................22Gambar 3.3 Rangkaian Kondisi 1...................................................................................23Gambar 3.4 Rangkaian Kondisi 2....................................................................................23Gambar 3.5 Rangkaian Kondisi 3....................................................................................24Gambar 3.6 Rangkaian Kondisi 4....................................................................................25Gambar 3.7 Blok Diagram rangkaian Daya dan Sistem Kendali ....................................26

  Gambar 38 Kendali Boost-type PWM Konverter............................................................26