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