Wendi Alven Pradana 1 2208100094 -...
Transcript of Wendi Alven Pradana 1 2208100094 -...
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