laporan dc-dc chopper.docx

LAPORAN HASIL PRATIKUMTEKNIK PENGGERAK

Judul : DC-DC CHOPPERNama : PaisalNIM: 2013304122Semester/Kelas: III\ II MC IIDosen : Rachmad Ikhsan, S. ST Tanggal : 18-22 Mei 2015

POLITEKNIK ACEHTeknik Mekatronika

DAFTAR ISII. Dasar TeoriI.1. DefinisiII. Alat Dan BahanIII. Langkah KerjaIV. Judul RangkaianIV.1. Gambar RangkaianIV.2. Hasil RangkainIV.3. Hasil PengukuranIV.4. AnalisaIV.5. KesimpulanDaftar Pustaka 1. Lander, Cyril W, Power Electronics third edition.London, Mc GRAW HILL 2. Rashid, Muhammad H, Power Electronics Handbook. Canada. ACADEMIC PRESS, 20013. Ayub Windarko, Novie,Aplikasi Flyback Konverteruntuk Alat Bantu Sistem Penyimpan Energi pada SistemPembangkit Listrik Hibrid.presentedatthe7ndIES

I.. DASAR TEORI

I.1. Definisi

Konverter DC-DC berlaku seperti halnya trafo/transformeryang mengubah tegangan AC tertentu ke tegangan AC yang lebih tinggi atau lebih rendah. Tidak ada peningkatan ataupun pengurangan daya masukan selama pengkonversian bentuk energi listriknya, sehingga secara ideal persamaan dayanya dapat dituliskan dengan persamaan sebagai berikut :

Konverter DC-DC dapat dibagi menjadi 2 kategori besar, yaitu yang terisolasi dan yang tak terisolasi. Kata isolasi disini secara sederhana bermakna adanya penggunaan trafo(isolasi galvanis) antara tegangan masukan dan tegangan keluaran konverter DC-DC. Beberapa sumber menyebutkan bahwa konverter DC-DC yang tak terisolasi dengan istilahdirect converter,dan konverter yang terisolasi dengan istilahindirect converter.

Power supplyatau dalam Bahasa Indonesia lebih dikenal dengan istrilah catu daya berfungsi untuk menkonversikan satu bentuk sumber listrik ke beberapa beberapa bentuk tegangan dan arus yang dibutuhkan oleh satu atau lebih beban listrik. Sistem catu-daya modern saat ini bekerja dalammode pensaklaran,switching, dan mempunyai efisiensi yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan sistem catu-daya linier. Salah satu komponen utama dari sistem catu daya mode pensaklaran adalah konverter DC-DC yang akan penulis bahas pada artikel berikut ini.

Gambar 1Catu Daya Linier SederhanaSecara umum,konverter DC-DCberfungsi untuk mengkonversikan daya listrik searah (DC) ke bentuk daya listrik DC lainnya yang terkontrol arus, atau tegangan, atau dua-duanya. Ada lima rangkaian dasar dari konverter DC-DC non-isolasi, yaitu buck, boost, buck-boost, cuk, dan sepic.

Pada artikel ini akan dibahas paparan dasar mengenai kelima topologi rangkaian konverter DC-DC ini. Ada banyak perkembangan pesat topologi baru konverter DC-DC dan juga di bidang teknologi saklar semikonduktor, teknik untuk mengurangi rugi-rugi penyaklaran, penentuan tapis, dan rangkaian kendalinya.TOPOLOGI PENURUN TEGANGAN (BUCK CONVERTER)Konverter jenisbuckmerupakan konverter penurun tegangan yang mengkonversikan tegangan masukan DC menjadi tegangan DC lainnya yang lebih rendah. Seperti terlihat pada gambar 2, rangkaian ini terdiri terdiri atas satu saklar aktif (MOSFET), satu saklar pasif (diode), kapasitor dan induktor sebagai tapis keluarannya.

Gambar 2Rangkaian konverter DC-DC tipebuckUntuk tegangan kerja yang rendah, saklar pasif (dioda) sering diganti dengan saklar aktif (MOSFET) sehingga susut daya pada saklar bisa dikurangi. Apabila menggunakan 2 saklar aktif, kedua saklar ini akan bekerja secarabergantian, dan hanya ada satu saklar yang menutup setiap saat.Nilai rata-rata tegangan keluaran konverter sebanding dengan rasio antara waktu penutupan saklar (saklar konduksi/ON) terhadap periode penyaklarannya. Tegangan rata-ratabuck converter

Persamaan teganganbuck converter

Analisis riak arus keluaran diperlukan untuk bisa mendesain tapis atau filter keluaran konverter DC-DC.Dari persamaan di bawah ini, terlihat bahwa untuk mendapatkan riak arus keluran konverterbuckyang kecil,diperlukan tapis induktor (L) yang nilainya akansemakin kecil dengan meningkatkan frekuensi penyaklaran. Riak arus keluaran konverter DC-DC akan bernilai maksimum apabila konverter bekerja padaduty cycle (d)= 0,5.

Analisis riak arusbuck

Gambar dibawah ini adalah kondisi arus yang mengalir di tapis induktor pada saat konverter DC-DC bekerja pada kondisi kritis. Yang dimaksud dengan kondisi kritis disini adalah kondisi dimana arus di induktor mengalir ke beban sampai tepat bernilai nol pada saat saklar OFF, atau induktor bekerja sebagai sumber arus. Dari gambar terlihat bahwa arus yang mengalir di induktor sebanding dengan nilai dari riak arus keluaran. Pada kondisi ini, dari gambar terlihat bahwa nilai riak arus keluran rata-rata sebanding dengan 1/2 riak arus puncak ke puncakyang dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut:Penyaklaran pada kondisi kritis

Ben

Bentuk gelombang dan diskontiniu

TOPOLOGI PENAIK TEGANGAN (BOOST CONVERTER)

Konverterboostberfungsi untuk menghasilkan tegangan keluaran yang lebih tinggi dibanding tegangan masukannya, atau biasa disebut dengan konverter penaik tegangan. Konverter ini banyak dimanfaatkan untuk aplikasi pembangkit listriktenaga suryadanturbin angin.

Skema konverter jenis ini dapat dilihat pada gambar 3 dan gambar 4, dimana komponen utamanya terdiri atas MOSFET, dioda, induktor, dan kapasitor. Jika saklar MOSFET pada kondisi tertutup, arus akan mengalir ke induktor sehingga menyebabkan energi yang tersimpan di induktor naik. Saat saklar MOSFET terbuka, arus induktor ini akan mengalir menuju beban melewati dioda sehingga energi yang tersimpan di induktor akan turun. Rasio antara tegangan keluaran dan tegangan masukan konverter sebanding dengan rasio antaraperiode penyaklarandanwaktu pembukaan saklar. Keunggulan dari konverterboostadalah mampu menghasilkan arus masukan yangkontiniu.

Gambar 3Rangkaian konverter DC-DC tipe boost

Karena arus masukan konverter dapat dijaga kontinu, pada saatkonverter ini diserikan dengan penyearah dioda,konverter ini tidak menimbulkan harmonisa pada arus sumber penyearah dioda. Atau dengan kata lain, arus sumber mempunyai bentuk gelombang mendekati sinusoidal dengan faktor daya sama dengan satu.

Gambar 4 Rangkaian konverter DC-DC tipe boost + penyearah dioda (faktor daya satu)

Persamaan umumboost

Persamaan riak arusboost

Efek Parasitik Komponen

TOPOLOGI PENURUN-PENAIK TEGANGAN (BUCK-BOOST CONVERTER)

Konverterbuck-boostdapat menghasilkan tegangan keluaran yang lebih rendah atau lebih tinggi daripada sumbernya. Skema konverter ini dapat dilihat pada gambar 4.Rangkaian kontrol daya penyaklaranakan memberikan sinyal kepada MOSFET. Jika MOSFET OFF maka arus akan mengalir ke induktor, energi yang tersimpan di induktor akan naik. Saat saklar MOSFET ON energi di induktor akan turun dan arus mengalir menuju beban. Dengan cara seperti ini, nilai rata-rata tegangan keluaran akan sesuai dengan rasio antarawaktu pembukaandanwaktu penutupan saklar.Hal inilahyang membuat topologi ini bisa menghasilkan nilai rata-rata tegangan keluaran/bebn bisa lebih tinggi maupun lebih rendah daripada tegangan sumbernya.

Gambar 5Rangkaian konverter DC-DC tipebuck-boostPersamaan umum dan persamaan riak arus keluaranbuck boost

Masalah utama dari konverter buck-boost adalah membutuhkan tapis induktor dan kapasitor yang besar di kedua sisi masukan dan keluaran konverter, karena konverter dengan topologi seperti ini menghasilkan riak arus yang sangat tinggi. Adapun yang perlu diperhatikan juga disini adalah tegangan keluaran konverter buck-boost bernilai negatif atau berkebalikan dengan sumber tegangan masukan.TOPOLOGICUK

Seperti halnya tipebuck-boost, konverter DC-DC topologi ini juga dapat menghasilkan tegangan keluaran yang lebih kecil ataupun lebih besar daripada sumber tegangan. Dengan tambahan induktor dan kapasitor pada sisi masukan, membuat topologi ini menghasilkan riak arus yang lebih kecil daripada topologibuck-boost.

Gambar 6Konverter DC-DC tipecuk

II. Alat Dan Bahan

1. Komputer / Laptop2. Software PSIM

III. Langkah Kerja

1. Nyalakan Komputer, kemudian pilih start, all programs lalu pilih aplikasi PSIM. Atau pilih langsung dari desktop jika aplikasi sudah di send ke desktop.2. Buka apikasi PSIM pilih lembaran kerja baru dan masukkan komponen seperti tarfo,diode,resistor,voltage probe,current probe,dll.3.Rangkailah komponen-komponen sehingga saling berhubungan dan tidak ada yang trouble.4. Run rangkaian dengan cara pilih run PSIM, jika setelah di run masih ada kesalahan atau eror. Periksa rangkaian mungkin ada yang trouble. Dan pastikan sampai benar-benar tidak ada trouble lagi.5. Pilih run SIMVIEW untuk melihat grafik dari input dan output yang masuk, atau input dan output yang keluar. 6. buat grafik dengan memilih salah satu input atau output kemudian pilih add dan klik ok.7. Setelah grafik langkah selanjutnya membuat keterangan dari grafik dalam bentuk table pada word.8. Analisa rangkaian yang sudah dibuat.9. Kemudian simpulkan hasil kesalahan pada saat analisa dan buat semuanya pada lembaran laporan.

1V. RANGKAIAN BUCK KONVERTER DENGAN MASUKAN SEMI KONVERTER 1 PHASA1V.1. Gambar rangkaian

1V.2. Gelombang hasil rangkaian

1V.3. Tabel hasil pengukuran NoHasilAverage ValueRMS value

1Vin Dc219.095e+2 Voult221.063e+2 Voult

2Vout Dc77.1676e+1 Voult92.4229e+1 Voult

1V. RANGKAIAN BUCK KONVERTER DENGAN MASUKAN FULL KONVERTER 1 PHASA TAK TERKONTROL1V.1. Gambar rangkaian


1V.3. Tabel hasil pengukuranNoHasilAverage ValueRMS value


2Vout Dc101.471e+2 Voult

14. RANGKAIAN BUCK KONVERTER DENGAN MASUKAN SEMI KONVERTER 3 PHASA1V.1. Gambar rangkaian





1V. RANGKAIAN BUCK KONVERTER DENGAN MASUKAN FULL KONVERTER 3 PHASA TAK TERKONTROL1V.1. Gambar rangkaian

1V.2. Gelombang hasil pengukuran



2Vout Dc94.9623e+1 Voult104.649e+2 voult

1V. RANGKAIAN BUCK KONVERTER DENGAN MASUKAN FULL KONVERTER 1 PHASA TERKONTROL1V.1. Gambar rangkain





1V. RANGKAIAN BUCK KONVERTER DENGAN MASUKAN FULL KONVERTER 3 PHASA TERKONTROL1V.1. Ganbar rangkaian


1V.3. Tabel hasil pengukuranNoNamaAverage ValueRMS value



1V. RANGKAIAN BUCK KONVERTER DENGAN MASUKAN DC KONVERTER MURNI1V.1. Gambar rangkaian



1Vin Dc100.000e+2 Voult 100.000e+2 Voult

2Vout Dc33.9626e+1 Voult 41.4481e+1 Voult

1V.4. Analisa Dari hasil pratikum rangkaian BUCK converter di atas,dapat di analisa kan bahwa Vout yang di hasil kan hrus turun di banding kan dengan nilai Vin nya,dan penurunan nilai Vout a harus mencapai 50% atau lebih dari nilai Vin nya, jika pada saat rangkaian nya di running hasil Vout nya lebih besar di banding kan dengan nilai Vin nya, maka untuk melakukan penurunan pada Vout nya bisa di lakukan dengan menurun kan nilai Resitansi dan di besar kan nilai lilitan nya.1V.5. Kesimpulan Dari hasil analisa di atas dapat di simpul kan baahwa Rangkaian Buck konveter ini di gunakan untuk melakukan penurunan tegangan,dan nilai nilai yang di beri kan pada komponen-komponen pada rangkaian ini juga berpengaruh.

V1. RANGKAIAN BOOST KONVERTER DENGAN MASUKAN SEMI KONVERTER 1 PHASAV.1. Gambar rangkaian

V.2. Gelombang hasil rangkaian

V.3. Tabel hasil pengukuranNoHasilAverage ValueRMS value



V. RANGKAIAN BOOST KONVERTER DENGAN MASUKAN FULL KONVERTER 1 PHASA TAK TERKONTROLV.1. Gambar rangkaian





V. RANGKAIAN BOOST KONVERTER DENGAN MASUKAN SEMI KONVERTER 3 PHASAV.1. Gambar rangkaian





V. RANGKAIAN BOOST KONVERTER DENGAN MASUKAN FULL KONVERTER 3 PHASA TAK TERKONTROLV.1. Gambar rangkaian


V.3.Tabel hasil pengukuranNoHasilAverage ValueRMS value



V. RANGKAIN BOOST KONVERTER DENGAN MASUKAN FULL KONVERTER 1 PHASA TERKONTROLV.1. Gambar rangkaian





V. RANGKAIAN BOOST KONVERTER DENGAN MASUKAN FULL KONVERTER 3 PHASA TERKONTROLV.1. Gambar rangkaian





V. RANGKAIAN BOOST KONVERTER DENGAN MASUKAN KONVERTER DC MURNIV.1. Gambar rangkaian





V.4. Analisa Dapat di analisa kan hasil pratikum pada Rangkaian Boost di atas hasil yang di peroleh adalah kebalikan dari hasil rangkaian Buck, hasil Vout nya naik di banding kan dengan hasil Vin nya,untuk menaikan nilai Vout nya bisa dengan cara memperbesar nilai resitansi nya dan nilai lilitan nya di turun kan, dan nilai capacitor nya juga hrus lebih besar C in dari pada C out nya.

V.5. Kesimpulan Kesimpulan analisa di atas bahwa Rangkaian Boost adalah untuk menaikan kan tegangan,dan nilai Capacitor harus lebih besar yang di output nya, dari pada Capacitor input nya, karna nilai Capacitor juga bisa berpengaruh pada rangkaian nya.

V1. RANGKAIAN BUCK-BOOST KONVERTER DENGAN MASUKAN SEMI KONVERTER 1 PHASAV1.1. Gambar rangkaian

V1.2. Gelombang hasil rangkaian

V1.3. Tabel hasil pengukuranNoHasilAverage ValueRMS value


2Vout Dc-87.4650e+1 Voult111.147e+2 V0ult

V1. RANGKAIAN BUCK-BOOST KONVERTER DENGAN MASUKAN FULL KONVERTER 1 PHASA TAK TERKONTROLV1.1. Gambar rangkaian





V1. RANGKAIAN BUCK BOOST KONVERTER DENGAN MASUKAN SEMI KONVERTER 3 PHASAV1.1. Gambar rangkaian





V1. RANGKAIAN BUCK-BOOST KONVERTER DENGAN MASUKAN FULL KONVERTER 3 PHASA TAK TERKONTROLV1.1. Gambar rangkaian





V1. RANGKAIAN BUCK-BOOST KONVERTER DENGAN MASUKAN FULL KONVERTER 1 PHASA TERKONTROLV1.1. Gambar rangkaian





V1. RANGKAIAN BUCK-BOOST KONVERTER DENGAN MASUKAN FULL KONVERTE 3 PHASA TERKONTROLV1.1. Gambar rangkaian





V1. RANGKAIAN BUCK-BOOST KONVERTER DENGAN MASUKAN KONVERTER DC MURNIV1.1. Gambar rangkaian




2Vout Dc-2.59550e-1 Voult3.24894e-1 V0ult

V1.4. Analisa Rangkaian Buck-Boost converter di atas nilai Vout nya bisa lebih besar dan juga bisa lebih kecil 50% dari pada nilai Vin nya,dan tetapi nilai Vout yang di hasil kan harus minus (-).

V1.5. Kesimpulan Dapat di simpul kan bahwa Rangkaian Buck-Boost converter dapat berfungsi untuk menaikan dan menurun kan tegangan.

laporan dc-dc chopper.docx

Documents