PENGATURAN KECEPATAN MOTOR AC TIGA PHASA YANG
DIGUNAKAN PADA MOBIL LISTRIK BERBASIS FUZZY LOGIC
CONTROLLER
Hari Santoso 1,.Renny Rakhmawati, ST, MT 2 Ir. Era Purwanto, M.eng1.
1 Mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Industri, 2 Dosen PENS-ITS Politeknik Elektronika Negeri Surabaya
Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Kampus ITS Sukolilo Surabaya 60111 Telp (+62) 031-59447280 .Fax (+62) 031-5946114
e-mail:hari@student.eepis-its.edu
Abstrak
Mobil listrik yang dimaksud adalah kendaraan penumpang untuk pribadi, yang beroperasi pada jalan raya, dan untuk kenyamanan umumnya menggunakan roda empat dan digerakkan secara elektrik. Mobil listrik merupakan disiplin ilmu pengemudian elektrik (electric drives), yang dapat didefinisikan sebagai konversi energi listrik ke energi mekanik, dengan sistem pengaturannya. Motor dc adalah motor yang ideal untuk digunakan pada sistem pengemudian elektrik, disebabkan karena sistem pengaturan kecepatannya sangat mudah, motor dc mempunyai kelemahan harganya relatif mahal, dan membutuhkan perawatan yang rutin karena adanya sikat-sikat yang selalu menggeser pada komutator.
Pada saat ini motor DC sudah mulai tergeser pemakaiannya oleh motor AC. Salah satu motor AC yang banyak digunakan adalah motor induksi tiga-fasa, kelebihan motor AC dibandingkan dengan motor DC adalah harganya relatif lebih murah, kokoh, dan bebas perawatan. Namun motor AC adalah motor yang tidak linier, sehingga sistem pengaturannya tidak semudah motor DC.
Pengaturan kecepatan menggunakan motor tiga phasa yang di kombinasikan dengan rotary encoder secara otomatis pada mobil listrik didasari pada pengondisian jalan dan penumpang secara manual pada umumnya yang digunakan untuk mengatur seberapa cepatnya putaran motor tersebut ketika pada saat jalan mendaki dan menurun maupun jumlah orang yang menaiki mobil tersebut. Dengan mengandalkan kecepatan dari motor induksi tiga fasa, mobil listrik ini dapat bekerja sesuai dengan input tegangan yang diberikan. Semakin berkembangnya zaman, maka kecepatan motor induksi dapat dikontrol dengan berbagai metode, salah satunya adalah menggunakan logika fuzzy.
Kata kunci : electric drive, logika fuzzy
1.Pendahuluan
Mobil listrik adalah kendaraan penumpang untuk pribadi, yang beroperasi pada jalan raya, dan untuk kenyamanan umumnya menggunakan roda empat dan yang digerakkan secara elektrik. Mobil listrik termasuk salah satu bagian dari disiplin ilmu pengemudian elektrik (electric drives), yang dapat didefinisikan sebagai konversi energi listrik ke energi mekanik, serta cara-cara pengaturannya. Komponen utama mobil listrik adalah motor listrik sebagai penggerak, baterei sebagai sumber energi, sistem kontrol sebagai pusat kendali, dan konverter daya sebagai peralatan elektrik atau rangkaian elektrik yang mengubah kebutuhan variabel sumber energi dengan kebutuhan variabel mobil listrik melalui switching devices.
Isu penghematan penggunaan Bahan Bakar Minyak (BBM) pada sektor transportasi merupakan isu yang sangat penting bagi perusahaan otomotif untuk memasarkan produksinya kepada masyarakat sebagai konsumennya. Perusahaan otomotif Jepang seperti Toyota dan Honda saat ini menduduki posisi penjualan teratas di Amerika Serikat (US EPA, 2006). Hal ini disebabkan oleh
keberhasilan industri otomotif Jepang menciptakan teknologi efisiensi energi dan rendah emisi dalam produk otomotif.
Di Indonesia, sektor transportasi mengkonsumsi lebih dari 50% BBM Nasional dimana 60% merupakan mobil pribadi dan angkutan barang (Bappenas, 2006). Sebagai pemakai terbesar BBM, sektor transpotasi berpotensi besar menjadi sumber strategi penghematan energi. Strategi konservasi energi di sektor ini bisa dilakukan dengan berbagai macam cara mulai dari pengembangan angkutan massal, pengurangan jumlah kendaraan pribadi sampai penerapan pajak karbon. Secara sektoral untuk jangka panjang pangsa penggunaan energi yang terbanyak telah berubah dari sektor industri besar ke sektor transportasi. Sektor transportasi mempunyai pangsa sebesar 34 %, diikuti oleh sektor industri sedang/kecil (27 %) dan sektor industri besar (23 %).
Berkaitan dengan permasalahan tersebut serta untuk mengurangi ketergantungan yang sangat tinggi pada penggunaan BBM pada sektor transportasi, banyak hal yang dapat dilakukan, antara lain dengan mengembangkan transpotasi massal, mengembangkan sumber
energy lain, salah satu yang bisa dilakukan di sektor transpotasi adalah mengembangkan mobil listrik dengan menggunakan motor – engine (ICE) yang banyak menghasilkan polusi udara seperti dikeluarkan oleh Environmental Protection Agency (EPA), konvensional mobil ICE menghasilkan polusi udara 40% - 50% ozon, 80% - 90% karbon monosida dan setelah terjadinya krisis energi pada tahun 1970.
Untuk mengatasi hal tersebut maka ataupun Motor DC. Motor listrik akan berfungsi sebagai interface antara power supply dengan vehicle wheels, pada bagian ini akan terjadi perpindahan energy yang memerlukan efficiency yang tinggi, dan proses kontrol pada driver terus menerus.
Mobil listrik yang dimaksud adalah kendaraan penumpang untuk pribadi, yang beroperasi pada jalan raya, dan untuk kenyamanan umumnya menggunakan roda empat dan digerakkan secara elektrik. Mobil listrik merupakan disiplin ilmu pengemudian elektrik (electric drives), yang dapat didefinisikan sebagai konversi energi listrik ke energi mekanik, dengan sistem pengaturannya. Motor dc adalah motor yang ideal untuk digunakan pada sistem pengemudian elektrik, disebabkan karena sistem pengaturan kecepatannya sangat mudah, motor dc mempunyai kelemahan harganya relatif mahal, dan membutuhkan perawatan yang rutin karena adanya sikat-sikat yang selalu menggeser pada komutator.
Pada saat ini motor DC sudah mulai tergeser pemakaiannya oleh motor ac. Salah satu motor AC yang banyak digunakan adalah motor induksi tiga-fasa, kele bihan motor AC dibandingkan dengan motor DC adalah harganya relatif lebih murah, kokoh, dan bebas perawatan. Namun motor AC adalah motor yang tidak linier, sehingga sistem pengaturannya tidak semudah motor DC. Metoda vektor kontrol dan field oriented control pada saat ini sedang dikembangkan untuk pengaturan kecepatan motor AC, dengan metoda ini, maka motor AC akan dapat diatur seperti motor DC.
Penelitian tentang penggunaan sumber energi alternatif pada sektor transpotasi hingga saat ini masih banyak dilakukan dan dibahas
dan menjadi topik utama dalam penyelesaian pengembangan sistem transportasi agar tidak tergantung pada energi bahan bakar minyak, salah satu bidang ilmu yang dapat dikembangkan untuk mendukung pengembangan mobil listrik adalah pengemudian elektris. Pengemudian Elektris adalah bagian dari industrial sistem yang berhubungan dengan konversi energi elektrik ke energi mekanik (motoring) atau sebalikannya untuk melakukan suatu proses kerja untuk menggerakkan production plants, transportasi barang atau orang, peralatan rumah tangga, motor listrik tersebut layak seperti motor bakar, motor listrik yang dapat digunakan sebagai penggerak antara lain motor AC ataupun Motor DC. Motor listrik akan berfungsi sebagai interface antara power supply dengan vehicle wheels, pada bagian ini akan terjadi perpindahan energy yang memerlukan efficiency yang tinggi, dan proses kontrol pada driver terus menerus.
Dengan latar belakang yang telah dipaparkan di atas, maka perumusan masalah yang diangkat dalam penelitian adalah pengembangan pemodelan motor induksi dengan metoda fuzzy logic untuk digunakan sebagai kontrol penggerak mobil listrik untuk mendapatkan informasi karakteristik yang akan dapat digunakan sebagai acuan dalam pengembangan sistem secara keseluruhan.
Dengan perkembangan teknologi dan tuntutan yang lain pengemudian elektrik telah berkembang, sehingga disiplin ilmu yang terkait telah bertambah. Teknologi dari electric motor drives menjangkau berbagai macam disiplin seperti: electric machines, power semiconductor devices, converter circuits, control theory, signal processing, dan microprocessor. Technology multidisiplin ini telah mengalami kemajuan yang pesat selama dua dekade terakhir ini, dan telah membuat kemajuan yang meyakinkan, dan tentunya akan terus berlangsung hingga saat ini. Evolusi dalam tiap disiplin telah memberikan kontribusi kepada perbaikan secara menyeluruh dalam teknologi pengemudian elektrik. Karena itu pada penelitian yang diusulkan dalam ini akan secara komprehensif menyelesaikan permasalahan dan target yang dilakukan dalam kerangka seperti terlihat pada Gambar 1.1 yang merupakan roadmap total dari kegiatan penelitian yang telah dilakukan dan yang akan dicapai.
Penelitian yang dilakukan adalah mengembangkan teknologi fuzzy logic yang akan digunakan sebagai metoda penggunaan motor induksi sebagai penggerak mobil listrik, penelitian ini mengembangkan permodelan
motor induksi dengan menggunakan metoda fuzzy logic untuk mendapatkan informasi karakteristik motor induksi yang akan dapat digunakan sebagai acuan dalam pengembangan sistem secara keseluruhan.
2. KONFIGURASI SISTIM
Secara umum konfigurasi dari sistim yang dibuat terdiri dari sensor tegangan dan sensor arus yang akan dimasukkan ke dalam ADC dan akan dibandingkan dengan nilai setting point yang telah diinputkan dari keypad. Selanjutnya LCD akn menamoilkan jenis gangguan yang trjadi jika melebihi setting pointnya. Serta akn mengaktifkan lampu indikator dan alarm juga akan memutuskan dari sumber jala-jala 3 phasa. Sensor tegangan yang digunakan pada sistem ini menggunakan sensor pembagi tegangan, sedangkan sensor arus menggunakan Current Transformer. Untuk lebih jelasnya, lihat gambar blok diagram
3. Pengujian Dan Analisa
Hasil dari pembacaan yang masuk dan keluar
pada inverter tertera pada table 4.1 di bawah ini
Vdc contro l
Vac Iout Vdc input
frekwens i
RPM
1.07 50 6 360 5 702
2.12 80 6 360 10 790
3.03 130 6 360 15 883
4.06 145 6 360 20 1196
5.09 160 6 360 25 1400
Hasil dari pembacaan yang keluar pada layar
LCD tertera pada table 4.2 di bawah ini
Vdc
contro
l
Erro
r
Derro
r
kecepata
n
RPM SP
1.07
-56
32
109
128
64
2.12
77
13
205
144
83
3.03
66
0
193
161
89
4.06
131
20
225
218
97
5.09
163
6
255
255
98
4. KESIMPULAN
Setelah melalui beberapa proses perencanaan, pembuatan dan pengujian alat serta dari beberapa data yang didapat dari pengujian dan pembuatan Tugas Akhir ini, maka dapat diberikan kesimpulan sebagai berikut:
1. Besar tegangan 1 volt dapat
membangkitkaan frekwensi 8,7 Hz
dengan output tegangan pada motor
sebesar 36 volt dan kecepatan motor
sebesar 263 rpm.
2. Berdasarkan pengujian control
kecepatan motor tersebut secara
otomatis sehingga di dapatkan output
kecepatan motor yang stabil sesuai
dengan error dan Derror yang di
gunakan dalam controller fuzzy .
5. DAFTAR PUSTAKA.
