Wendi Alven Pradana

2208100094

DOSEN PEMBIMBING :

Prof. Dr. Ir. Mochamad Ashari, M.Eng.

Heri Suryoatmojo, ST., MT., Ph.D.

1

pompa

air+Motor DC

Motor Induksi

Panel Surya

Pompa +Motor

Induksi

Isolated Island

+

Stand Alone

Generation

Motor DC:

Mahal

Perawatan rumit

2

Desain Kontrol Kecepatan Motor Induksi dengan Metode

IFOC dan Opt. Faktor Daya.

Debit air dan volume air keluaran yang optimum.

Pemodelan PV tidak dibahas pada tugas akhir ini.

3

Mengetahui Prinsip Kerja dan Pemodelan Kontrol IFOC dan

Opt. Faktor Daya

Penyelarasan Titik Kerja Motor Induksi dan Pompa

Sentrifugal

Mendapatkan Debit dan Volume Keluaran pompa yang

optimum

4

IFOC adalah metode pengembangan dari Direct FOC (menggunakan sensor fluks) mahal dan sensitifitas rendah

IFOC Tanpa menggunakan Sensor Fluks

menggunakan sensor kecepatan

IFOC relatif lebih murah, sensitifitas sensor kecepatan

lebih baik

Kontrol torsi motor induksi didapat dari 𝑖𝑒𝑠𝑞

Kontrol fluks rotor dikontrol melalui 𝑖𝑒𝑠𝑑

Kecepatan shaft (𝜔𝑟)didapat dari sensor kecepatan

5

Skema dasar rancangan sistem dengan IFOC + Opt faktor

Daya

6

7

Perhitungan Arus Stator Sumbu-q (𝑖𝑒𝑠𝑞)

o Penghitungan arus stator sumbu-q (𝑖𝑒𝑠𝑞) dari torsi referensi ( 𝑇𝑒)

dan fluk rotor (𝜑𝑟) adalah

𝑖𝑒𝑞𝑠 =

4. 𝑇𝑒 . 𝐿𝑟 . 𝑃3𝐿𝑚𝜑𝑟

𝑖𝑒𝑑𝑠 =𝜑𝑟𝐿𝑚

Perhitungan Arus Stator Sumbu-d (𝑖𝑒𝑠𝑑)

o Penghitungan arus stator sumbu-d (𝑖𝑒𝑠𝑑) dari fluk rotor (𝜑𝑟) adalah

8

Perhitungan Teta (θ) o Perhitungan teta (𝜃) dapat dihasilkan dari kecepatan rotor (ωr) dan

kecepatan slip (ωsl) sebagai berikut

𝜃 = 𝑖𝑒𝑞𝑠𝑖𝑒𝑑𝑠

𝑟𝑟𝐿𝑟+ 𝑤𝑟

Pemodelan

9

Kontrol Kecepatan

o Masukan adalah kecepatan referensi dan kecepatan aktual dari

motor.

o Kedua masukan tersebut akan dihitung selisih untuk mendapatkan

sinyal error. Kemudian sinyal error dimasukkan ke blok PID, sinyal

keluaran dari PID akan menjadi sinyal torsi referensi pada blok

IFOC.

10

Transformasi sumbu-dq0 ke sumbu-abc

o Transformasi Park

Dengan mengacu pada transformasi Park untuk mengubah arus referensi dari sumbu-dq ke sumbu- orthogonal dua fasa (α,β), digunakan persamaan

𝐼∝𝐼𝛽=cos (𝜃) sin(𝜃)−sin(𝜃) cos(𝜃)

×𝐼𝑑𝐼𝑞

o Transformasi Clark

Sedangkan transformasi Clarke digunakan untuk mentransformasikan arus stator orthogonal (α,β) menjadi arus stator 3 fasa sumbu-abc, dengan persamaan sebagai berikut

𝐼𝑎𝐼𝑏𝐼𝑐

=

1 0

−1/2 3/2

−1/2 3/2

×𝐼∝𝐼𝛽

11

Rugi-rugi total dari mesin dapat dikurangi dengan

mengurangi arus magnetisasi dan dan memperbesar arus

rotor.

Mengontrol Arus magnetisasi Mengontrol Fluks

Pemodelan sederhana

12

1

•Menyelaraskan titik kerja antara motor induksi dan pompa sentrifugal.

2

•Motor induksi dan pompa sentrifugal dihubungkan dengan sistem kontrol Indirect Field Oriented Control dengan variasi kecepatan.

3

•Motor induksi dan pompa sentrifugal dihubungkan dengan sistem kontrol Indirect Field Oriented Control dan optimasi faktor daya dengan variasi kecepatan.

4

•Pengujian sistem keseluruhan dengan variasi keadaan intensitas cahaya matahari 1000 W/m2, 900 W/m2, 800 W/m2 , 700 W/m2 dan 600 W/m2.

13

1

Kurva torsi Motor Induksi

Kurva Torsi Pompa Sentrifugal

Kecepatan (rpm)

1432 rpm

7.05 Nm

Kurva torsi Motor Induksi dan Pompa Sentrifugal

14

2

Fluks_ref : 0,465 Wb

W_ref : 1432 rpm, 700 rpm dan 1200 rpm

15

2

W_ref Respon

Kecepatan

0,47 detik

Osilasi ± 0,7 rpm

Osilasi ±100 rpm

1,5 detik

1,6 detik

Osilasi ± 1rpm

• Metode IFOC mampu mengontrol Kecepatan Motor sesuai kecepatan referensi

• Memiliki akurasi baik untuk kecepatan tinggi, osilasi yang tinggi untuk

kecepatan rendah

Kurva Respon Kecepatan Motor Induksi

16

2

Kurva Respon Faktor Daya Motor Induksi

Pf 0,78

Pf 0,63

Pf osilasi 0,45-0,9

Faktor daya saat kecepatan rendah tidak stabil

17

3 Skema Pengujian

W_ref : 1432 rpm, 700 rpm dan 1200 rpm

18

3

Kurva Respon Kecepatan Motor Induksi

W_ref

Respon

kecepatan

0,75 detik

Osilasi ± 0,7 rpm

2,1 detik

Osilasi ± 4 rpm

2,1 detik

Osilasi ±1 rpm

• Kontrol Opt.Faktor Daya mampu memperbaiki respon sistem saat kecepatan

rendah

• Respon kecepatan dengan IFOC + Opt.faktor daya memiliki respon waktu sedikit

lebih lama 19

3

Kurva Respon Kecepatan Motor Induksi

Nilai Faktor daya lebih stabil

20

Kondisi simulasi :

• Motor Induksi 3 fasa 1,5 HP

• Panel Surya 2063 Watt

• Temperatur Panel Surya konstan 25ºC

• Profil Intensitas cahaya matahari

21

Sistem Konvensional 2

Sistem IFOC dan Opt. Faktor Daya 1

22

1 Pemodelan sistem

23

1 900W/m2 800W/m2 700W/m2 600W/m2 1000W/m2

1432 rpm

1073 rpm

414,8 l/m

314 l/m

314 l/m

Respon Kecepatan

160,8 liter

Respon Debit

Respon Torsi

Respon Volume

24

Pemodelan sistem Konvensional

Tanpa Loop

tertutup

IM=0,9

Frekuensi 50Hz

2

25

2 900W/m2 800W/m2 700W/m2 600W/m2 1000W/m2

1320rpm

1313rpm

1305rpm

1293rpm

1275rpm

382,3l/m 378,1/m

380,5/m 374,9/m

369,6/m

152,1 liter

Respon Kecepatan

Respon Debit

Respon Torsi

Respon Volume

26

Keterangan Sistem Konvensional Sistem dengan IFOC dan

Opt. Faktor Daya

Kecepatan

maksimum*

1320 rpm 1433 rpm

Waktu starting

motor*

2,35 detik 1,7 detik

Debit air

maksimum*

382,3 liter/menit 414,8 liter/menit

Volume air** 152,1 liter 160,8 liter

* pada kondisi intensitas cahaya 1000 W/m2

** selama selang waktu simulasi 25 detik

27

1. Penyelarasan titik kerja antara motor induksi dan pompa sentrifugal

didapatkan titik kerja berada pada kecepatan 1432 rpm.

2. Penggunaan metode IFOC pada motor induksi dapat mengatur kinerja

motor untuk beroperasi pada kecepatan referensi yang diinginkan

dengan daerah ripple. Penambahan metode optimasi faktor daya untuk

pengaturan fluk pada metode IFOC dapat mengurang daerah ripple

pada nilai faktor daya motor dan kecepatan ketika motor bekerja pada

kecepatan referensi rendah.

3. Dengan menggunakan metode IFOC dan optimasi faktor daya pada

sistem pompa air tenaga surya yang disimulasikan didapat kecepatan

1433 rpm dengan waktu starting 1,7 detik, debit air sebesar 414

liter/menit dan volume air yang dipompa 160,8 liter. Sedangkan sistem

tanpa metode IFOC dan optimasi faktor daya didapat kecepatan 1320

rpm dengan waktu starting 2,35 detik, debit air sebesar 382,3

liter/menit dan volume air yang dipompa 152,1 liter.

28

Sekian

29