Proseding Seminar Tugas Akhir Teknik Elektro FTI-ITS, Juni 2014 1 Abstrak— Konverter DC – DC merupakan peralatan yang menghasilkan tegangan atau arus DC yang berasal dari suatu sumber DC lain. Peralatan ini berfungsi untuk menaikkan dan menurunkan tegangan atau arus DC. Salah satu jenis konverter DC – DC adalah konverter boost. Konverter ini mampu menyediakan tegangan output yang lebih tinggi dibandingkan dengan tegangan sumber atau inputnya. Pada tugas akhir ini dilakukan perancangan dan implementasi konverter DC-DC single- input multiple-output berbasis coupled inductor. Input-nya memiliki satu masukan dengan level tegangan yang rendah. Sedangkan output-nya memiliki jumlah lebih dari satu. Untuk tugas akhir ini, output-nya telah ditentukan berjumlah dua. Level tegangan keluaran merupakan tegangan menengah dan tegangan tinggi. Topologi menggunakan satu saklar sehingga lebih sederhana dibandingkan dengan yang pernah dibuat. Coupled inductor di sini dapat membantu dalam meningkatkan level tegangan dengan rasio konversi yang tinggi. Kata Kunci- konverter boost, coupled inductor, konverter DC-DC single-input multiple-output, rasio konversi I. PENDAHULUAN nergi fosil merupakan energi yang tidak terbarukan. Semakin lama energi ini akan habis karena dibutuhkan proses yang lama untuk terbentuknya kembali energi fosil tersebut. Selain itu, hasil pembakaran energi ini dapat mencemari udara di lingkungan sekitar kita. Maka dari itu, para ilmuan telah berlomba-lomba untuk menciptakan suatu sumber energi yang terbarukan atau clean energy. Seiring dengan berkembangnya pembangkit yang menggunakan energi terbarukan maka hal tersebut juga berdampak kepada perkembangan konverter. Konverter biasa digunakan pada pembangkit dengan energi terbarukan untuk menaikan atau menurunkan tegangan seperti yang diinginkan. Banyak sekali penelitian yang telah dilakukan pada konverter ini. Salah satu tujuannya adalah untuk meningkatkan efisiensi baik dari segi biaya pembuatan dan daya yang dihasilkan. Konverter DC-DC merupakan peralatan yang menghasilkan tegangan atau arus DC yang berasal dari sumber DC [1]. Peralatan ini bisa berfungsi untuk menaikkan atau menurunkan tegangan dan arus DC. Pada umumnya, variasi single-input single-output DC- DC converter dengan peningkatan tegangan sebelumnya telah ada yang membuat. Alat ini menggunakan sistem kontrol yang lebih rumit dan harga yang mahal. Konverter dc-dc yang pernah dibuat oleh Patra memiliki lebih dari 3 saklar untuk satu keluaran [2]. Topologi ini mampu mentranfer daya dengan tegangan rendah dan beroperasi secara hard-switching. Nami juga membuat dc-dc multi-output boost converter yang dapat membagi total keluaran daya tiap level tegangannya [3]. Tetapi alat ini menggunakan lebih dari dua saklar untuk satu keluaran dan skema kontrol yang sangat rumit. Chen membuat multiple- output dc-dc converter dengan pembagian ZCS (zero-current- switcing) [4]. Konverter ini menggukan soft-switching yang dapat mengurangi rugi-rugi dari saklar. Topologi yang digunakan adalah three full-bridge converter. Topologi ini sangatlah rumit sehingga untuk mendapatkan efisiensi yang tinggi sangat sulit dan biaya pembuatan yang dibutuhkan juga mahal. Dari itu semua, konverter DC-DC SIMO diharapkan dapat meningkatkan variasi tegangan sesuai kebutuhan, efisiensi tinggi dan mengurangi biaya pembuatan konverter tersebut dikarenakan konverter ini memiliki topologi yang sederhana [5]. Dari jenis-jenis konverter yang telah disebutkan diatas, sebagian besar konverter tersebut menggunakan lebih dari satu saklar. Tetapi untuk konverter DC-DC SIMO hanya menggunakan satu saklar. Topologi yang digunakan pada konverter ini berbasis coupled inductor. Coupled inductor ini membantu dalam meningkatkan tegangan ke rasio konversi yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan konverter yang pernah dibuat sebelumnnya. II. DESAIN DAN ANALISIS KONVERTER A. Konfigurasi Sistem Pada gambar 1 menunjukkan blok diagram keseluruhan dari Konverter DC-DC Single-Input Multiple-Output berbasis Coupled Inductor. Block diagram tersebut terdiri dari sumber DC 12 volt, Konverter DC-DC Single-Input Multiple-Output, beban DC tegangan tinggi (66 volt), beban DC tegangan menengah (32 volt), driver mosfet dan PWM. Konverter ini bekerja pada frekuensi 50 kHz dengan duty cycle 0,64. Blok diagram ini bekerja sama sesuai dengan fungsinya masing- masing supaya konverter ini dapat berkerja dengan baik dan memiliki tegangan keluaran yang diinginkan. Keluaran dari konverter ini dapat dimanfaatkan untuk mensuplai beban DC pada umunya. Salah satu contohnya keluaran tegangan tinggi digunakan untuk menyuplai DC-AC inverter. Keluaran PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI KONVERTER DC-DC SINGLE-INPUT MULTIPLE- OUTPUT BERBASIS COUPLED INDUCTOR Sugma Wily Supala, Dedet Candra Riawan, ST., M.Eng., Ph.D dan Prof. Ir. Mochamad Ashari, M.Eng.,Ph.D Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 E-mail: [email protected]; [email protected]E
7
Embed
PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI KONVERTER DC-DC …digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-38809-2210100002-Paper.pdf · inverter tersebut atau untuk pengisian muatan pada baterai. mp. ...
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Proseding Seminar Tugas Akhir Teknik Elektro FTI-ITS, Juni 2014
1
Abstrak— Konverter DC – DC merupakan
peralatan yang menghasilkan tegangan atau arus DC yang
berasal dari suatu sumber DC lain. Peralatan ini berfungsi
untuk menaikkan dan menurunkan tegangan atau arus
DC. Salah satu jenis konverter DC – DC adalah konverter
boost. Konverter ini mampu menyediakan tegangan
output yang lebih tinggi dibandingkan dengan tegangan
sumber atau inputnya. Pada tugas akhir ini dilakukan
perancangan dan implementasi konverter DC-DC single-
input multiple-output berbasis coupled inductor. Input-nya
memiliki satu masukan dengan level tegangan yang
rendah. Sedangkan output-nya memiliki jumlah lebih dari
satu. Untuk tugas akhir ini, output-nya telah ditentukan
berjumlah dua. Level tegangan keluaran merupakan
tegangan menengah dan tegangan tinggi. Topologi
menggunakan satu saklar sehingga lebih sederhana
dibandingkan dengan yang pernah dibuat. Coupled
inductor di sini dapat membantu dalam meningkatkan
level tegangan dengan rasio konversi yang tinggi.
Kata Kunci- konverter boost, coupled inductor, konverter
DC-DC single-input multiple-output, rasio
konversi
I. PENDAHULUAN
nergi fosil merupakan energi yang tidak terbarukan.
Semakin lama energi ini akan habis karena dibutuhkan
proses yang lama untuk terbentuknya kembali energi
fosil tersebut. Selain itu, hasil pembakaran energi ini dapat
mencemari udara di lingkungan sekitar kita. Maka dari itu,
para ilmuan telah berlomba-lomba untuk menciptakan suatu
sumber energi yang terbarukan atau clean energy.
Seiring dengan berkembangnya pembangkit yang
menggunakan energi terbarukan maka hal tersebut juga
berdampak kepada perkembangan konverter. Konverter biasa
digunakan pada pembangkit dengan energi terbarukan untuk
menaikan atau menurunkan tegangan seperti yang diinginkan.
Banyak sekali penelitian yang telah dilakukan pada konverter
ini. Salah satu tujuannya adalah untuk meningkatkan efisiensi
baik dari segi biaya pembuatan dan daya yang dihasilkan.
Konverter DC-DC merupakan peralatan yang
menghasilkan tegangan atau arus DC yang berasal dari sumber
DC [1]. Peralatan ini bisa berfungsi untuk menaikkan atau
menurunkan tegangan dan arus DC.
Pada umumnya, variasi single-input single-output DC-
DC converter dengan peningkatan tegangan sebelumnya telah
ada yang membuat. Alat ini menggunakan sistem kontrol yang
lebih rumit dan harga yang mahal.
Konverter dc-dc yang pernah dibuat oleh Patra memiliki
lebih dari 3 saklar untuk satu keluaran [2]. Topologi ini
mampu mentranfer daya dengan tegangan rendah dan
beroperasi secara hard-switching. Nami juga membuat dc-dc
multi-output boost converter yang dapat membagi total
keluaran daya tiap level tegangannya [3]. Tetapi alat ini
menggunakan lebih dari dua saklar untuk satu keluaran dan
skema kontrol yang sangat rumit. Chen membuat multiple-
output dc-dc converter dengan pembagian ZCS (zero-current-
switcing) [4]. Konverter ini menggukan soft-switching yang
dapat mengurangi rugi-rugi dari saklar. Topologi yang
digunakan adalah three full-bridge converter. Topologi ini
sangatlah rumit sehingga untuk mendapatkan efisiensi yang
tinggi sangat sulit dan biaya pembuatan yang dibutuhkan juga
mahal.
Dari itu semua, konverter DC-DC SIMO diharapkan
dapat meningkatkan variasi tegangan sesuai kebutuhan,
efisiensi tinggi dan mengurangi biaya pembuatan konverter
tersebut dikarenakan konverter ini memiliki topologi yang
sederhana [5]. Dari jenis-jenis konverter yang telah disebutkan
diatas, sebagian besar konverter tersebut menggunakan lebih
dari satu saklar. Tetapi untuk konverter DC-DC SIMO hanya
menggunakan satu saklar. Topologi yang digunakan pada
konverter ini berbasis coupled inductor. Coupled inductor ini
membantu dalam meningkatkan tegangan ke rasio konversi
yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan konverter yang
pernah dibuat sebelumnnya.
II. DESAIN DAN ANALISIS KONVERTER
A. Konfigurasi Sistem
Pada gambar 1 menunjukkan blok diagram keseluruhan
dari Konverter DC-DC Single-Input Multiple-Output berbasis
Coupled Inductor. Block diagram tersebut terdiri dari sumber
DC 12 volt, Konverter DC-DC Single-Input Multiple-Output,
beban DC tegangan tinggi (66 volt), beban DC tegangan
menengah (32 volt), driver mosfet dan PWM. Konverter ini
bekerja pada frekuensi 50 kHz dengan duty cycle 0,64. Blok
diagram ini bekerja sama sesuai dengan fungsinya masing-
masing supaya konverter ini dapat berkerja dengan baik dan
memiliki tegangan keluaran yang diinginkan. Keluaran dari
konverter ini dapat dimanfaatkan untuk mensuplai beban DC
pada umunya. Salah satu contohnya keluaran tegangan tinggi
digunakan untuk menyuplai DC-AC inverter. Keluaran
PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI
KONVERTER DC-DC SINGLE-INPUT MULTIPLE-
OUTPUT BERBASIS COUPLED INDUCTOR Sugma Wily Supala, Dedet Candra Riawan, ST., M.Eng., Ph.D dan Prof. Ir. Mochamad Ashari, M.Eng.,Ph.D
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)