DESAIN DAN IMPLEMENTASI PENINGKATAN EFISIENSI ...eprints.umm.ac.id/44585/1/PENDAHULUAN.pdfBUCK BOOST...
Transcript of DESAIN DAN IMPLEMENTASI PENINGKATAN EFISIENSI ...eprints.umm.ac.id/44585/1/PENDAHULUAN.pdfBUCK BOOST...
i
DESAIN DAN IMPLEMENTASI PENINGKATAN EFISIENSI BUCK
BOOST CONVERTER MENGGUNAKAN SOFT SWITCHING
DENGAN METODE CLOSE LOOP CONTROL SYSTEM SEBAGAI
SWITCH MODE POWER SUPPLY (SMPS)
TUGAS AKHIR
Disusun oleh:
Muhamad Nur Hadi Pranoto
201210130311119
JURUSAN ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2017
ii
LEMBAR PENGESAHAN
DESAIN DAN IMPLEMENTASI PENINGKATAN EFISIENSI BUCK
BOOST CONVERTER MENGGUNAKAN SOFT SWITCHING DENGAN
METODE CLOSE LOOP CONTROL SYSTEM SEBAGAI SWITCH
MODE POWER SUPPLY (SMPS)
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar sarjana (S1)
Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun oleh:
Muhamad Nur Hadi Pranoto
201210130311119
Diperiksa dan disetujui oleh
Pembimbing I Pembimbing II
Machmud Effendy, ST. M.Eng Ir. Diding Suhardy, MT
NIP.10802030363 NIP.10890090183
iii
LEMBAR PENGESAHAN
DESAIN DAN IMPLEMENTASI PENINGKATAN EFISIENSI BUCK
BOOST CONVERTER MENGGUNAKAN SOFT SWITCHING DENGAN
METODE CLOSE LOOP CONTROL SYSTEM SEBAGAI SWITCH
MODE POWER SUPPLY (SMPS)
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar sarjana (S1)
Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun oleh:
Muhamad Nur Hadi Pranoto
201210130311119
Tangal Ujian :
Periode Wisuda :
Disetujui oleh:
1. Machmud Effendy, ST. M.Eng (Pembimbing I)
2. Ir. Diding Suhardi, MT (Pembimbing II)
3. Penguji I
4. Penguji II
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik
Elektro
Ir. Nur Alif Mardiyah, MT
NIP.10892030257
LEMBAR PENGESAHAN
DESAIN DAN IMPLEMENTASI PENINGKATAN EFISIENSI BUCK
BOOST CONVERTER MENGGUNAKAN SOFT-SWITCHING DENGAN
METODE CLOSE LOOP CONTROL SYSTEM SEBAGAI SWITCH MODE
POWER SUPPLY (SMPS)
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana (S1)
Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun oleh:
Muhamad Nur Hadi Pranoto
201210130311119
Tangal Ujian : 21 Januari 2017
Periode Wisuda : Februari
Disetujui oleh:
1. Machmud Effendy, ST. M.Eng (Pembimbing I)
NIDN : 0715067402
2. Ir. Diding Suhardi, MT (Pembimbing II)
NIDN : 0706066501
3. Ir. Nurhadi, MT (Penguji I)
NIDN : 0731126202
4. Widianto, ST., MT (Penguji II)
NIDN : 0722048202
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Elektro
Ir. Nur Alif Mardiyah, MT
NIP : 0718036502
viii
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT. Atas limpahan
rahmat dan hidayah-NYA sehingga peneliti dapat menyelesaikan tugas akhir yang
berjudul :
” DESAIN DAN IMPLEMENTASI PENINGKATAN EFISIENSI
BUCK BOOST CONVERTER MENGGUNAKAN SOFT SWITCHING
DENGAN METODE CLOSE LOOP CONTROL SYSTEM SEBAGAI
SWITCH MODE POWER SUPPLY (SMPS)”
Di dalam tulisan ini disajikan pokok-pokok bahasan yang meliputi : aki, dc
converter, buck boost converter, switching, soft-switching, mosfet, induktor,
dioda, kapasitor, arduino, PWM, duty cycle, sensor tegangan.
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 kedepan.
Malang,...........................................
Muhamad Nur Hadi Pranoto
x
DAFTAR ISI
Halaman
LEMBAR JUDUL ................................................................................................... i
LEMBAR PERSETUJUAN.................................................................................... ii
LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................... iii
SURAT PERNYATAAN....................................................................................... iv
ABSTRAKSI .......................................................................................................... v
LEMBAR PERSEMBAHAN ............................................................................... vii
KATA PENGANTAR ........................................................................................... ix
DAFTAR ISI ........................................................................................................... x
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiii
DAFTAR TABEL ................................................................................................. xv
BAB I. PENDAHULUAN ...................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ...................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ................................................................................. 1
1.3 Batasa Masalah...................................................................................... 2
1.4 Tujuan ................................................................................................... 2
1.5 Sistematika Penulisan Tugas Akhir ...................................................... 2
BAB II. DASAR TEORI ........................................................................................ 4
2.1 Aki ......................................................................................................... 4
2.1.1 Jenis-jenis Aki .............................................................................. 4
2.2 DC to DC Converter ............................................................................. 6
2.2.1 Converter Buck Boost .................................................................. 6
2.3 Tipe Pengolahan Daya .......................................................................... 8
2.3.1 Metode ........................................................................................ 9
2.4 Mosfet ................................................................................................. 10
xi
2.4.1 Kurva karakteristik mosfet ......................................................... 11
2.5 Microcontroller ................................................................................... 13
2.5.1 Devinisi Microcontroller ........................................................... 13
2.5.2 Arduino ...................................................................................... 13
2.6 Pulse Width Modulation ...................................................................... 15
2.6.1 Prinsip-prinsip PWM ................................................................. 15
BAB III. ANALISA DAN PERANCANGAN ..................................................... 18
3.1 Diagram Blog Prinsip Kerja System ................................................... 18
3.2 Perancangan simulasi Buck Boost Converter ...................................... 20
3.3 Perancangan Hardware Konverter Buck Boost................................... 21
3.4 Perancangan Sensor Tegangan ............................................................ 24
3.5 Microcontroller ................................................................................... 25
3.5.1 Perancangan Control PWM ....................................................... 26
BAB IV. HASIL PENGUJIAN ALAT ................................................................. 28
4.1 Pengujian Buck Boost Converter dengan Software Proteus 8
Profesional .......................................................................................... 28
4.1.1 Hasil Pengujian Buck Boost Converter tanpa Soft-switchhing
menggunakan Software Proteus 8 Profesional .......................... 29
4.1.2 Hasil pengujian Buck Boost Converter dengan Soft-switching
menggunakan Software Proteus 8 Profesional .......................... 32
4.2 Pengujian Hardware buck boost converter ......................................... 36
4.2.1 Hasil pengujian Hardware Buck Boost Converter tanpa
beban .......................................................................................... 36
xii
4.2.2 Hasil pengujian Hardware Buck Boost Converter dengan
menggunakan beban ................................................................... 37
4.3 Data Hasil Pengujian Kontrol PWM ............................................. 38
BAB V. PENUTUP ............................................................................................... 39
5.1 Kesimpulan ......................................................................................... 39
5.2 Saran .................................................................................................... 39
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 41
LAMPIRAN
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Rangkaian Buck Boost Converter ....................................................... 7
Gambar 2.2 rangkaian resonant circuit seri LC .................................................... 10
Gambar 2.3 rangkian resonant ciruit L dengan C dan parallel ............................ 10
Gambar 2.4 rangkaian resonant circuit parallel LC ............................................. 10
Gambar 2.5 kurva karakteristik mosfet sebagai saklar ......................................... 11
Gambar 2.6 rangkaian MOSFET sebagai saklar pada kondisi cut-off .................. 11
Gambar 2.7 Rangkaian MOSFET sebagai saklar pada kondisi Saturasi .............. 12
Gambar 2.8 Spesifikasi Arduino Uno R3 ............................................................. 14
Gambar 2.9 Modulasi Lebar Pulsa (PWM)........................................................... 15
Gambar 2.10 Sinyal referensi (sinyal tegangan DC) ............................................. 16
Gambar 3.1 (a) Rangkaian Buck Boost Converter menggunakan software
Microsoft Visio (b) Rangkaian Buck Boost Converter dengan soft-
switching menggunakan software Microsoft Visio (c) Diagram blog
pembuatan Buck Boost Coverter dengan soft-switching ................... 19
Gambar 3.2 Model Buck Boost Converter ............................................................ 20
Gambar 3.3 Model Buck Boost Converter menggunakan soft-switching ............. 20
Gambar 3.4 Sensor Tegangan ............................................................................... 25
Gambar 3.5 Flowchart control PWM.................................................................... 26
Gambar 3.6 Pin Yang Akan Digunakan Pada Board Arduino Uno ...................... 27
Gambar 4.1 model Buck Boost Converter............................................................. 28
Gambar 4.2 model Buck Boost Converter menggunakan soft-switching .............. 29
Gambar 4.3 tegangan output 5v Buck Boost Converter tanpa soft-switching. ...... 30
Gambar 4.4 tegangan output 20 v Buck Boost Converter tanpa soft-switching .... 30
xiv
Gambar 4.5 arus output buck boost converter tanpa soft-switching. ................... 31
Gambar 4.6 Hasil output Ids dan Vds 5v Buck Boost Converter tanpa Soft-
Switching. .......................................................................................... 31
Gambar 4.7 Hasil output Ids dan Vds 20 v Buck Boost Converter tanpa Soft-
Switching. .......................................................................................... 32
Gambar 4.8 tegangan output 5v Buck Boost Converter dengan soft-switching ... 33
Gambar 4.9 tegangan output 20v Buck Boost Converter dengan
soft-switching. .................................................................................. 33
Gambar 4.10 arus output Buck Boost Converter dengan soft-switching ............... 34
Gambar 4.11 Hasil Ids dan Vds 5v Buck Boost Converter dengan
Soft-Switching. ............................................................................... 34
Gambar 4.12 Hasil Ids dan Vds 20v Buck Boost Converter dengan
Soft-Switching. ................................................................................ 35
Gambar 4.13 (a) Rangkaian buck boost tanpa soft-switching (b) Rangaian buck
boost dengan soft-switching............................................................ 36
Gambar 4.14 Gelombang PWM dengan frekuensi 20kHz dan duty cycle 50%. .. 38
xv
DAFTAR TABEL
Table 2.1 Spesifikasi Arduino UNO R3 ............................................................... 14
Table 3.1 Spesifikasi Buck Boost Konverter ........................................................ 21
Tabel 4.1 Hasil pengujian Buck Boost Converter tanpa Soft-Switching ............... 29
Tabel 4.2 Hasil penujian Buck Boost Converter dengan Soft-Switching .............. 32
Tabel 4.3 Data hasil pengujian hardware buck boost converter tanpa soft-
switching tanpa beban ........................................................................... 36
Tabel 4.4 Data hasil pengujian hardware buck boost converter dengan soft-
switching tanpa beban. .......................................................................... 37
Tabel 4.5 Data pengujian hardware buck boost tanpa soft-switching menggunakan
beban. .................................................................................................... 37
Tabel 4.6 Data pengujian hardware buck boost dengan soft-switching
menggunakan beban ............................................................................. 37
41
DAFTAR PUSTAKA
[1] Komarudin, ahmad, Oktober 2014,” DESAIN DAN APLIKASI PROOSIONAL KONTROL BUCK-BOOST CONVERTER PADA SISTEM PHOTOVOLTAIK”.
[2] Alvita, Musviratu, Syahrial, Siti Saodah, Februari 2013,” PERANCANGAN DAN SIMULASI CHOPPER BUCK BOOST PADA APLIKASI PEMBANGKIT LISTIK TENAGA ANGIN”.
[3] Indrajati, Surya, Ir.Moh.Zaenal Effendi, MT,”SWITCH MODE POWER SUPPLY MENGGUNAKAN BOOST CONVERTER SEBAGAI PFC CONVETER”.
[4] Setyawan Agus, Bambang Sumantri, ST.,M.Sc, Agus Indra Gunawan, ST.,M.Sc,”CHARGER PORTABLE SEBAGAI PENGISIAN BATERAI HANDPHONE DARI SU,BER DAYA DC MENGGUNAKAN METODE BUCK BOOST CONVERTER”.
[5] Hidayat Suryo Muhamad, Juni 2010,”RANCANG BANGUN BUCK BOOST KONVERTER.”
[6] Nugrahani Faradisyah, Dedet Candra Riawan, Mochamad Ashari, 2012,”PERBAIKAN KUALITAS ARUS OUTPUT PADA BUCK-BOOST INVERTER YANG TERHUBUNG D=GRID DENGAN MENGGUNAKAN FEED-FORWARD COMPENSATION (FFC)”.
[7] Jaber Fathi Shaban, May 2011,”DEVELOPMENT OF A DC-DC BUCK BOOST CONVERTER USING FUZZY LOGIC CONTROL