i
LEMBAR JUDUL
PERENCANAAN DAN PEMBUATAN RUMAH DC :
MULTIPLE INPUT SINGLE OUTPUT (MISO) DC-DC
CONVERTER (CONVERTER DAN FILTER DC)
TUGAS AKHIR
Disusun Oleh : M. Nizar Tamimi 201010130311176JURUSAN ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
TAHUN 2015
ii
LEMBAR PERSETUJUAN
PERENCANAAN DAN PEMBUATAN RUMAH DC :
MULTIPLE INPUT SINGLE OUTPUT (MISO) DC-DC
CONVERTER (CONVERTER DAN FILTER DC)
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh :
M. Nizar Tamimi 201010130311176
Diperiksa dan disetujui Oleh
Pembimbing I Pembimbing II
Machmud Effendi,ST,M.Eng NIP: 10802030363
Ilham Pakaya, ST. NIDN : 0717018801
iii
LEMBAR PENGESAHAN
PERENCANAAN DAN PEMBUATAN RUMAH DC :
MULTIPLE INPUT SINGLE OUTPUT (MISO) DC-DC
CONVERTER (CONVERTER DAN FILTER DC)
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh :
M. Nizar Tamimi 201010130311176
Tanggal Ujian : 08 Agustus 2015 Periode Wisuda : 17 Oktober 2015 Disetujui Oleh :
1. Machmud Effendi, ST, M.Eng ( Pembimbing I )
NIP: 10802030363
2. Ilham Pakaya, ST (Pembimbing II)
NIDN : 0717018801
3. Nur Alif Mardiyah, Ir, MT (Penguji I)
NIP: 10892030257
4. Drs. Budhi Priyanto, Msi (Penguji II)
NIP : 132093471
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Elektro
Nur Alif Mardiyah, Ir, MT NIP: 10892030257
iv
LEMBAR PERNYATAAN
Yang bertanda tangan dibawah ini :
NAMA : M. NIZAR TAMIMI Tempat/Tgl Lahir : Kediri/05 Juni 1991 NIM : 201010130311176 FAK./JUR. : TEKNIK/ELEKTRO
Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir kami dengan judul “
PERENCANAAN DAN PEMBUATAN RUMAH DC : MULTIPLE INPUT
SINGLE OUTPUT (MISO) DC-DC CONVERTER (CONVERTER DAN FILTER DC)” beserta seluruh isinya adalah karya saya sendiri dan bukan merupakan karya tulis orang lain, baik sebagian maupun seluruhnya, kecuali dalam bentuk kutipan yang telah disebutkan sumbernya.
Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya. Apabila kemudian ditemukan adanya pelanggaran terhadap etika keilmuan dalam karya saya ini, atau ada klaim dari pihak lain terhadap keaslian karya saya ini maka saya siap menanggung segala bentuk resiko/sanksi yang berlaku.
Malang, 21 Agustus 2015 Yang Membuat Pernyataan
(M. Nizar Tamimi)
Mengetahui,
Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
Machmud Effendi, ST, M.Eng Ilham Pakaya, ST NIP: 10802030363 NIDN : 0717018801
vii
LEMBAR PERSEMBAHAN
Puji syukur kepada Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulis menyampaikan ucapan terima kasih sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Machmud Effendi, ST, M.Eng dan bapak Ilham Pakaya, ST selaku pembimbing tugas akhir.
2. Bapak/Ibu dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang. 3. Ibu Nur Alif Mardiyah, Ir, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro
Universitas Muhammadiyah Malang
4. Kedua orang tua, M. Zaenudin (alm) dan Nur Salamah yang telah mendukung semua mimpi dan cita-cita penulis secara materi dan moral. Untuk semua ilmu yang telah dilimpahkan sehingga penulis mampu melangkah sejauh ini.
5. Kakak Nur Lailatul Azizah, M Agus Salim Bustomi, Nur Aini Fajarwati sebagai saudara, dan juga teman diskusi penulis.
6. Rekan satu kelompok Fajar Husein Primadani, untuk kerjasamanya dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
7. Sahabat penulis, Fajar HP, Luthfan AY, Muh Tasyar F, M Ali B, Rachmat Putra P, Ahmad J, Ardy, Melyza M, Samudi, Rosmala R, Tian R, Khaerul H, dan sahabat Elektro Kelas D yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
viii
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT. Atas limpahan rahmat dan hidayat-Nya sehingga peneliti dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul :
“PERENCANAAN DAN PEMBUATAN RUMAH DC : MULTIPLE INPUT
SINGLE OUTPUT (MISO) DC-DC CONVERTER (CONVERTER DAN FILTER DC)”
Di dalam tulisan ini disajikan pokok-pokok bahasan yang meliputi konsep pemanfaatan energi listrik terbaharukan yang di implementasikan dalam bentuk rumah dc. Rumah dc yang kelistrikannya menggunakan tegangan dc dari sumber-sumber energi yang terbaharukan. Sumber energi tersebut meliputi PLTS, PLTA, PLTAg, dll. Dalam pemanfaatan sumber energi tersebut peneliti membuat konsep agar dapat memanfaatkan lebih dari satu sumber energi. Sehingga diperlukan sebuah perangkat untuk dapat menggabungkan PLTS dan PLTA agar dapat digunakan secara bersamaan ataupun bergantian.
MISO DC-DC Converter inilah yang kemudian penulis teliti agar dapat
dirancang dan diimplementasikan. Topologi converter yang penulis gunakan adalah topologi two-switch forward (forward converter). Topologi ini peneliti pilih dikarenakan memiliki efisiensi yang lebih bagus jika dibandingkan dengan topologi yang lain.
Peneliti menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih banyak kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu peneliti mengharapkan saran yang membangun agar tulisan ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan pada masa depan.
Malang, 24 Agustus 2015
ix
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ... i
LEMBAR PERSETUJUAN... ii
LEMBAR PENGESAHAN ... ii
LEMBAR PERNYATAAN ... iii
ABSTRAK ... v
LEMBAR PERSEMBAHAN ... vii
KATA PENGANTAR ... viii
DAFTAR ISI ... ix
DAFTAR GAMBAR ... xi
DAFTAR TABEL ... xiii
BAB I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Perumusan Masalah ... 3 1.3 Batasan Masalah ... 3 1.4 Tujuan Penelitian ... 3 1.5 Metodologi ... 3 1.6 Sistematika Pembahasan ... 5
BAB II. LANDASAN TEORI 2.1 Rumah DC ... 6
a. Proyek Rumah DC ... 6
b. Diagram Blok ... 8
c. Properti Industri dan Intelektual yang dibutuhkan untuk membangun rumah DC ... 8
x
2.2 Konverter DC-DC ... 9
a. Konverter Forward ... 9
b. Single Switch Forward Converter ... 10
c. Two Switch Forward Converter ... 13
d. Prinsip Kerja Rangkaian Two-Switch Forward Converter ... 15
BAB III. PERANCANGAN SISTEM 3.1 Perancangan LC Output Filter ... 22
3.3 Perhitungan Two Switch Forward Converter ... 25
3.3.1 Perhitungan Komponen Daya (MOSFET) ... 25
3.3.2 Perhitungan Komponen Daya (Diode) ... 29
3.4 Pembuatan Simulasi MISO DC-DC Converter Menggunakan MATLAB R2010a ... 30
BAB IV. IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN 4.1 Pengujian MISO DC-DC Converter Dengan Software MATLAB R2010a 33 4.2 Hasil Uji Laboratorium Perangkat MISO DC-DC Converter ... 35
4.2.1 Hasil Uji 2-switch Forward Converter ... 35
4.2.2 Hasil Uji Filter DC ... 39
4.2.3 Hasil Uji Pengujian MISO DC-DC Converter ... 41
BAB V. PENUTUP 5.1 Kesimpulan ... 46
5.2 Saran ... 46
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1 Rumah DC Dengan Sistem Individual ... 6
Gambar 2. 2 Rumah DC dengan Multiple Sistem ... 7
Gambar 2. 3 Rumah DC Dengan Sistem Tersentral ... 7
Gambar 2. 4 Diagram Blok dari Rumah DC ... 8
Gambar 2. 5 Topologi Dasar dari sebuah forward converter ... 10
Gambar 2. 6 Conventional Forward Converter ... 11
Gambar 2. 7 Gelombang Forward Converter Konvensional ... 12
Gambar 2. 8 Topologi Two-Switch Forward Converter ... 14
Gambar 2. 9 Gelombang Arus & Tegangan Two-Switch Forward Converter ... 14
Gambar 2. 10 Rangkaian Two-Switch Forward Converter ... 16
Gambar 2. 11 Aliran arus saat MOSFET di nyalakan. ... 17
Gambar 2. 12 Aliran arus saat MOSFET di matikan ... 17
Gambar 2. 13 Diagram blok high-side gate driver circuit ... 19
Gambar 3. 1 Two-Switch Forward MISO DC-DC Converter ... 22
Gambar 3. 2 Bentuk Fisik Kapasitor 330µF 50V ... 23
Gambar 3. 3 Bentuk Fisik Power Induktor 33 µH ... 24
Gambar 3. 4 Bentuk Fisik MOSFET IRF540N dan IRF9530 ... 28
Gambar 3. 5 Bentuk Fisik Dioda Schottky 1N5401 ... 29
Gambar 3. 6 Perancangan MISO DC-DC Converter Pada MATLAB R2010a .... 31
Gambar 4. 1 Blok Pengujian Bagian-Bagian MISO DC-DC Converter ... 32
Gambar 4. 2 Diagram Blok Pengujian MISO DC-DC Converter ... 34
Gambar 4. 3 Blok Diagram Pengujian Converter ... 36
Gambar 4. 4 Gelombang keluaran Rangkaian Switch A antara sumber PLTA dan rangkaian switch. ... 37
Gambar 4. 5 Gelombang Keluaran Rangkaian switch B ... 38
Gambar 4. 6 Diagram Blok Pengujian Filter ... 39
Gambar 4. 7 Hasil Pengujian Filter ... 40
Gambar 4. 8 Gelombang Tegangan Keluaran Converter (hasil uji ke-3) ... 42
xii Gambar 4. 10 Pengujian PWM Terpisah (Uji ke-4) ... 44
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 3. 1 Spesifikasi MISO DC-DC Converter ... 21
Tabel 4. 1 Hasil pengujian converter dengan avometer ... 38
Tabel 4. 2 Tegangan Keluaran Transformator Pada Miso Tanpa Filter DC ... 34
47
DAFTAR PUSTAKA
[1]. U.S. Energy Information Administration, “World Energy Demand and Economic Outlook” http://www.eia.doe.gov/oiaf/ieo/world.html.
[2]. Katti Pradeep K; Khedkar Mohan K, “Towards Sustainable Energy Systems Integrating Renewable Energy Sources is the Key for Rural Area Power Supply”, Power Engineering Conference, 2005. IPEC 2005. The 7th International,pp.1-104,2005.
[3]. Xi, Youhao. Bell, Bob. Electrical Engineering Times. 2008. Two-switch topology boost forward, flyback design [Online]. Available at : http://eetimes.com/document.asp?doc_id=1273232 [accesed 17 Februari 2015].
[4]. Bell, Bob. EDN Network. 2000. Two-switch Topology Benefits Forward and Flyback Power Converters.
[5]. Jong, Owen. 2012. Multiple Input Single Output (MISO) Converter For the
DC House Project. Electrical Engineering Department. California
Polytechnic University.
[6]. Kharagpur. DC-DC Converter. Version 2 EEIIT.
[7]. Wong, Chi Kin Taffy. 2011. A Multiple Input Single Output DC-DC [5]Converter For The DC House Project. Master of Science Dissertation. California Polytechnic State University.
[8]. Zuk, Phillip. Havanur, Sanjay. 2014. Two-switch Forward Converter:
