UPS (UNINTERRUPTABLE POWER SUPPLY) DENGAN METODE
INVERTER GELOMBANG PENUH
LAPORAN TUGAS AKHIR
OLEH :
WISNU PRASETYO NUGROHO
03.50.0037
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA
SEMARANG
ii
PENGESAHAN
Laporan Tugas Akhir dengan judul
“UPS (
Uninterruptable Power Supply)
DENGAN METODE INVERTER GELOMBANG PENUH
”
disetujui dan
disahkan pada tanggal . . . Juni 2011 dan siap untuk diajukan ke ujian tugas akhir.
Semarang, Juli 2011
Menyetujui,
Pembimbing I
(Dr. Ir. Ign. Slamet Riyadi, MT)
058.1.1992.110
Pembimbing II
(Leonardus Heru Pratomo, ST. MT)
058.1.2000.234
Mengetahui,
Dekan Fakultas Teknologi Industri
iii
ABSTRAK
UPS merupakan singkatan dari Uninterruptable Power Sistem atau sering
juga disebut dengan Uninterruptable Power Supply, jika diterjemahkan ke dalam
bahasa Indonesia akan berarti Sistem Daya Kebal Gangguan. UPS berfungsi
sebagai penyangga antara power supply dengan peralatan elektronik yang kita
gunakan seperti komputer, printer, monitor, dan sebagainya. Bila ada gangguan,
atau dengan kata lain supply daya terputus, maka UPS akan segera bekerja
dalam waktu sesingkat mungkin sehingga peralatan elektronik yang kita miliki
tidak mengalami kerusakan. Dalam hal ini UPS berfungsi sebagai supply daya
baru (backup dari supply daya utama).
Pada Tugas Akhir ini penulis menggunakan metode yang dipakai desain
perangkat keras maupun lunak yang disertai dengan pengujian sistem. Yang
memiliki tujuan akhir dari tugas akhir ini adalah untuk merancang UPS dengan
metode inverter gelombang penuh, serta permasalahan-permasalahan apa yang
menjadi kendala utama dalam desain UPS dengan metode inverter gelombang
iv
KATA PENGANTAR
Puji dan Syukur penulis haturkan kepada Tuhan Yang Maha Esa
yang
masih memberikan kesehatan kepada penulis untuk menyelesaikan laporan tugas
akhir ini. Penulis juga berterimakasih kepada orang-orang yang telah berjasa
dalam membantu penulis secara moral, pengetahuan dan juga materiil dalam
menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Secara khusus penulis berterimakasih
kepada :
1.
Kedua orang tua penulis
yang telah membesarkan penulis, memberikan
kasih sayang yang tulus, serta memberikan kepercayaan yang besar,
memberikan dorongan moril dan materil.
2.
Bapak Dr. Florentinus Budi Setiawan, MT
selaku Dekan Fakultas
4.
Semua dosen Fakultas Teknologi Industri yang telah membimbing penulis
selama masa perkuliahan dan telah banyak memberikan ilmu kepada
penulis.
5.
Mas
E. Agung Nugroho, ST
yang telah membantu penulis dalam proses
pengerjaan tugas akhir.
v
7.
Semua teman - teman elektro, terutama yang biasa kumpul di lab.
8.
Mas
Aswin Budi Hartawan
dan Sdr
Vincentius Andhika PR
yang telah
meminjamkan printernya serta membantu pembuatan video untuk
presentasi.
9.
Buat semua angkatan 2003 semoga cepat lulus semua.
Serta semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu
–
persatu yang
telah membantu dalam pelaksanaan Tugas Akhir dan penulisan laporan ini.
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna, maka penulis
sangat mengharapkan saran maupun kritik dari berbagai pihak untuk perbaikan
dimasa yang akan datang. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan
permohonan maaf apabila terdapat hal
–
hal yang kurang berkenan dalam
penulisan laporan ini.
Akhirnya besar harapan penulis bahwa laporan ini dapat memberikan
sumbangan yang berarti bagi kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi di
lingkungan Fakultas Teknologi Industri Program Studi Teknik Elektro Universitas
Katolik Soegijapranata Semarang.
Semarang, Juli 2011
vi
1.2 PERUMUSAN MASALAH... 3
1.3 PEMBATASAN MASALAH ... 3
1.4 TUJUAN DAN MANFAAT ... 3
1.5 SISTEMATIKA PENULISAN ... 3
BAB II ...5
LANDASAN TEORI...5
2.1 PENDAHULUAN ... 5
2.1.1 On-Line UPS ... 5
2.1.2 Off-Line UPS ... 7
2.1.3
Rotary Power Source ... 9
2.1.4
Static Power Source ... 10
2.2 TIPE INVERTER ... 12
2.2.1. Quasi Square Wave Inverter ... 12
2.2.2 Pulse Width Modulation Inverter ... 13
2.2.3.
Step Wave Inverter ... 14
vii
2.3.1
Rectifier-Charger ... 16
2.3.2
Inverter ... 17
2.3.3
Transfer Switches ... 19
2.4 INVERTER ... 21
2.4.1
Inverter Satu Fasa Setengah Jembatan... 22
2.4.2
Inverter Satu Fasa Jembatan Penuh ... 23
2.5 PULSE WIDTH MODULATION (PWM) ... 24
2.6 INVERTER PWM SEBAGAI SUMBER TEGANGAN ... 27
2.7
DC
C
HOPPER TIPE PERALIHAN ... 282.7.1
Prinsip Dasar DC Chopper Tipe Peralihan ... 28
2.7.2
Pengubah Boost ... 30
BAB III ...31
PERANCANGAN UPS DENGAN INVERTER ...31
GELOMBANG PENUH ...31
3.1 PENDAHULUAN ... 31
3.2 RANGKAIAN CHARGER... 35
3.3 RANGKAIAN KENDALI HYSTERESIS ... 37
3.4 RANGKAIAN DRIVER ... 38
3.5 PERANCANGAN INVERTER GELOMBANG PENUH ... 39
3.6 PEMBANGKITAN SINYAL PWM SINUSOIDA SATU FASA SECARA ANALOG 42
3.7 PEMBENTUKAN SINYAL CARRIER ... 45
BAB IV ...49
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ...49
4.1 PENDAHULUAN ... 49
4.2 PENGUJIAN RANGKAIAN CHARGER ... 49
4.3 PENGUJIAN INVERTER GELOMBANG PENUH ... 54
4.3.1
Pengujian Rangkaian SPWM ... 54
4.3.2
Pengujian Inverter Gelombang Penuh ... 56
viii
BAB V...61
PENUTUP ...61
5.1 KESIMPULAN ... 61
5.2 SARAN... 61
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1 Diagram Blok On-Line UPS ... 6
Gambar 2. 2 Diagram Blok Off-Line UPS ... 8
Gambar 2. 3 Rangkaian Eddy Current-Loop ... 10
Gambar 2. 4 Sistem UPS Statis Pertama ... 11
Gambar 2. 5 Inverter dengan tipe Quasi-Square Wave ... 13
Gambar 2. 6 Rangkaian Pulse Width Modulation Inverter ... 14
Gambar 2. 7 Rangkaian Step Wave Inverter ... 15
Gambar 2. 8 Rangkaian Inverter dengan tipe Quasi-Square Wave ... 17
Gambar 2. 9 Rangkaian Pulse Width Modulation Inverter ... 18
Gambar 2. 10 Rangkaian Step Wave Inverter ... 19
Gambar 2. 11 Rangkaian Saklar Elektromekanikal ... 20
Gambar 2. 12 Rangkaian Saklar Statis ... 20
Gambar 2. 13 Bagan Sistem Umum Inverter Mode Saklar ... 21
Gambar 2. 14 Inverter satu fasa setengah jembatan ... 22
Gambar 2. 15 Tegangan keluaran inverter satu fasa setengah jembatan ... 23
Gambar 2. 16 Inverter satu fasa jembatan penuh ... 23
Gambar 2. 17 Teknik PWM ... 27
Gambar 2. 18 Pengubah tipe peralihan ... 28
Gambar 2. 19 Tegangan keluaran ... 29
Gambar 2. 20 Pengubah boost ... 30
Gambar 2. 21 Bentuk gelombang arus dan tegangan induktor topologi boost ... 30
Gambar 3. 1 Blok diagram single line system UPS ... 31
Gambar 3. 2 Mode 1 PLN ON batere membutuhkan pengisian ... 33
Gambar 3. 3 Mode 2 PLN ON batere tidak membutuhkan pengisian ... 34
Gambar 3. 4 Mode 3 PLN OFF beban mendapat supply daya inverter ... 35
Gambar 3. 5 PWM boost rectifier (a) skema rangkaian (b) rangkaian ekuivalen... 36
Gambar 3. 6 Rangkaian kontroller hysterisis ... 38
Gambar 3. 7 Rangkaian driver dengan deadtime ... 39
Gambar 3. 8 Implementasi inverter satu fasa jembatan penuh kendali arus ... 40
x
Gambar 3. 10 Aliran Arus Mode 2 Inverter Gelombang Penuh ... 41
Gambar 3. 11 Pola Aliran Arus Nol Pada Inverter Hysterisis Ganda ... 41
Gambar 3. 12 Pembangkitan PWM Sinusoida Satu Fasa Secara Analog... 43
Gambar 3. 13 Rangkaian XR-2206 sebagai pembangkit gelombang segitiga ... 45
Gambar 3. 14 Gelombang segitiga dari XR-2206 ... 46
Gambar 3. 15 Pembentuk Gelombang Segitiga Simetris Terhadap Sumbu Nol ... 47
Gambar 4. 1 Skematik rangkaian DC-DC converter ... 50
Gambar 4. 2 Rangkaian Boost ketika saklar menutup ... 51
Gambar 4. 3 Rangkaian boost ketika saklar membuka ... 52
Gambar 4. 4 Arus kontinyu pada rangkaian boost converter ... 52
Gambar 4. 5 Pengukuran V referensi dan V sensor keluaran boost converter ... 54
Gambar 4. 6 Sinyal masukan SPWM ... 55
Gambar 4. 7 Pengukuran sinyal masukan SPWM ... 56
Gambar 4. 8 Tegangan keluaran inverter berbeban ... 57
Gambar 4. 9 Tegangan dan Arus keluaran inverter berbeban ... 57
Gambar 4. 10 Tinjauan daya keluaran inverter ... 58
Gambar 4. 11 Tegangan keluaran inverter ... 58
