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
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
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 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.
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...
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
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 MULTILEVELDC-DC KONVERTERTIPE BOOSTDENGAN 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
3.4.1 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 kendaliClose Loop... 34
3.7.1 RangkaianError 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 SinyalCarrier ... 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
Gambar 2.1 Topologi Buck...7
Gambar 2.2 Topologi Boost ...8
Gambar 2.3 Topologi Buck-Boost ...8
Gambar 2.4 Rangkaian DC-DCBoost Type Konverter...10
Gambar 2.5 Operasi Kerja normal RangkaianBoostKonverter...11
Gambar 2.6 Diagram Kontroler Proporsional...13
Gambar 2.7 Rangkaian Kontrol Proporsional...13
Gambar 2.8 Diagram Blok Kontroler Integral ...15
Gambar 2.9 Rangkaian Kontrol Integral...15
Gambar 2.10 Diagram Blok Proporsional Integral ...17
Gambar 2.11 Rangkaian Kontrol Proporsional Integral ...18
Gambar 3.1 Rangkaian DayaBoost type PWMKonverter ...21
Gambar 3.2 Prinsip KerjaBoost type PWMKonverter ...22
Gambar 3.3 Rangkaian Kondisi 1...23
Gambar 3.4 Rangkaian Kondisi 2...23
Gambar 3.5 Rangkaian Kondisi 3...24
Gambar 3.6 Rangkaian Kondisi 4...25
Gambar 3.7 Blok Diagram rangkaian Daya dan Sistem Kendali ...26
Gambar 38 KendaliBoost-type PWMKonverter...26
Gambar 3.9 Rangkaian XR-2206 sebagai Pembangkit Gelombang Segitiga...28
Gambar 3.13 Pulse Width Modulation ...32
Gambar 3.14 RangkaianDriver MOSFET...33
Gambar 3.15 Diagram BlokError...35
Gambar 3.16 Diagram Blok Kendali PI...36
Gambar 3.17 Rangkaian Kendali Proporsional Integral ...37
Gambar 4.1 Sinyal Keluaran Penguat Segitiga... 39
Gambar 4.2 Sinyal Penguatan Segitiga yang berkebalikan ...40
Gambar 4.3 Hasil Keluaran sinyal aktual ...41
Gambar 4.4 Hasil Keluaran sinyal referensi ...41
Gambar 4.5 Sinyal Keluaran Kendali PI dan SegitigaCarrier ...42
Gambar 4.6 Sinyal Pulsa Pewaktuan ...43
Gambar 4.7 Sinyal Keluaran Tegangan Kapasitor atas ...44
Gambar 4.8 Sinyal Keluaran Tegangan Kapasitor Bawah ...45
