BAB III DESAIN DAN IMPLEMENTASI - 13.50.0016 STEFANUS KRISTIAN ANDREANTO (6.88%).BAB III

(1)

19

BAB III

DESAIN DAN IMPLEMENTASI

3.1 Pendahuluan

Pada bab ini dibahas tentang bagaimana implementasi yang dilakukan untuk membentuk inverter 9-tingkat. Berikut adalah gambar diagram blok perancangan inverter.

Mikrokontroler Atmega 8535

Rangkaian Driver

Inverter 99-tingkat Tegangan DC

Beban

Catu Daya

Gambar 3.1 Diagram blok perancangan inverter

Berdasarkan gambar diatas sistem yang digunakan untuk pengendalian multilevel inverter adalah menggunkan sistem open loop. Untuk catu daya yang digunakan merupakan tegangan DC untuk menyuplai tegangan pada mikrokontroller dan rangkaian driver. Rangkaian driver disini berfungsi untuk penghubung dan mengatur pensaklaran MOSFET pada rangkaian daya.

3.2 Implementasi Inverter 9-Tingkat Tipe Diode Clamp

(2)

20

Gambar 3.2 Rangkaian daya inverter 9 tingkat

Berdasarkan rangkaian daya pada Gambar 3.2 dapat dibuat mode operasi seperti Tabel 3.1

Tabel 3.1 Mode Operasi Inverter 9 tingkat

(3)

21

Pada mode operasi 1, arus mengalir dari sumber menuju ke saklar S1, S2, S3, dan S4 kemudian menuju kebeban dan kembali lagi ke sumber melewati saklar S10 seperti terlihat pada Gambar 3.3.

S1

S2

S3

S4

S8

S7

S6

S5

V/4

Gambar 3.3 Mode Operasi 1

Dari Gambar 3.3 memiliki tegangan keluaran sebesar:

V0 = V 3.1

(4)

22

V/4

V0 = ¾ V 3.2

(5)

23

V/4

V0 = ½ V 3.3

(6)

24

V/4

V0 = ¼ V 3.4

(7)

25

V/4

V0 = 0 3.5

(8)

26

V/4

V0 = 0 3.6

(9)

27

V/4

Dari gambar 3.9 memiliki tegangan keluaran sebesar:

V0 = - ¼ V 3.7

(10)

28

V/4

V0 = - ½ V 3.8

(11)

29

V/4

V0 = - ¾ V 3.9

(12)

30

V/4

V0 = - V 3.10

3.3 Strategi Kendali Inverter 9-Tingkat Diode Clamp

(13)

31 V sinusoidal

V carrier V carrier V carrier V carrier ``

Gambar 3.13 Rangkaian Kontrol

(14)

32

komparasi kedua sinyal tersebut akan menghasilkan pola pensaklaran yang terlihat pada Gambar 3.14.

Sinyal carrier 1 Sinyal carrier 2 Sinyal carrier 3

Sinyal carrier 4

Sinyal referensi 1 Sinyal referensi 2

S1 & S5

S2 & S6

S3 & S7

S4 & S8

S9

S10

Gambar 3.14 Pola Pensaklaran

(15)

33

carrier, sinyal hasil komparasi inilah yang mengaktifkan saklar S5,S6,S7, dan S8 melalui driver. Saklar S9 dan S10 digunakan untuk deteksi fasa pada saat perpindahan antara sumbu positif dan negatif. Berdasarkan pola pensaklaran yang ada maka dihasilkan sinyal keluaran 9 tingkat seperti Gambar 3.15.

Output

Gambar 3.15 Sinyal Keluaran Inverter 9 Tingkat

3.4 Rangkaian Catu Daya

Pada implementasi inverter 9-tingkat diode clamp menggunakan rangkaian catu daya dengan sumber tegangan battery (13 Volt) yang berfungsi untuk memberikan suplai tegangan pada rangkaian driver dan mikrokontroller. Rangkaian catu daya ini menggunakan rangkaian power supply switching yaitu rangkaian power supply push pull dan rangkaian voltage regulator.

(16)

34

Gambar 3.16 Skema rangkaian catu daya

3.5 Rangkaian Driver

(17)

35

tegangan dan arus yang rendah sedangkan rangkaian daya bekerja pada rating tegangan dan arus tinggi. Pada rangkaian driver memiliki komponen utama yaitu optocoupler TLP250 yang membutuhkan suplai tegangan 12V. Dimana sinyal output dari rangkaian driver digunakan untuk memicu gate dari IRFZ44N.

Skema rangkaian driver dignakan untuk pensaklaran S1 sampai dengan S10 pada IRFZ44N, masing-masing MOSFET dikontrol oleh satu buah komponen optocoupler TLP250, sinyal dari mikrokontroller yang berupa sinyal MLPDS digunakan sebagai sinyal input pada optocoupler, setelah itu sinyal output dari TLP250 akan menghasilkan sinyal MLPDS yang sama seperti dihasilkan oleh ATmega 8535 tetapi tegangannya +12V. Berikut ini pada Gambar 3.17 adalah skema rangkaian driver yang digunakan.

TLP

Gambar 3.17 Skema rangkaian driver

3.6 Pemrograman Mikrokontroller ATmega 8535

(18)

36

Pada simulasi akan didapatkan hasil berupa format file.txt yang kemudian di konversi melalui software Microsoft excel agar mendapatkan data digital dalam bilangan biner. Data biner yang sudah diperoleh kemudian diisikan kedalam memori look up table pada mikrokontroller ATmega 8535 agar mendapatkan sinyal modulasi lebar pulsa sinusoidal dari mikrokontroller. Blok diagram untuk mendapatkan look up table dapat dilihat pada Gambar 3.18..

Simulasi Power Simulator

File.cct

File.txt

File.sch

Ms. Excel

(File.xls) Data Biner CVAVR

Gambar 3.18 Blok Diagram Pengolahan Data

Untuk pemrograman mikrokontrol ATmega 8535 digunakan Bahasa C dengan software Code Vision AVR. Program code vision AVR yang digunkan yaitu:

/***************************************************** This program was produced by the

CodeWizardAVR V2.05.0 Professional Automatic Program Generator

Chip type : ATmega8535

Program type : Application AVR Core Clock frequency : 11.059200 MHz Memory model : Small

External RAM size : 0 Data Stack size : 128

*****************************************************/ #include <mega8535.h>

unsigned int a; //data 1

(19)

37

flash unsigned char data2[]= {

(20)

38

(21)

39

void main(void) {

// Input/Output Ports initialization

// Port A initialization PORTA=0x00; DDRA=0xFF;

// Port B initialization PORTB=0x00; DDRB=0xFF;

// Port C initialization PORTC=0x00; DDRC=0xFF;

(22)

40 {

PORTA.0 = data1[a]; PORTA.1 = data2[a]; PORTA.2 = data3[a]; PORTA.3 = data4[a]; PORTA.5 = data5[a]; PORTA.6 = data6[a]; PORTC.7 = data7[a]; PORTC.6 = data8[a]; PORTC.5 = data9[a]; PORTC.4 = data10[a]; delay_us(21);