Download - SKRIPSI RANCANG BANGUN INVERTER PURE SINE ...repository.um-palembang.ac.id/id/eprint/10860/1/...Untuk membedakan jenis-jenis inverter dapat dilihat dari keluaran gelombang pada inverter.

Transcript
Page 1: SKRIPSI RANCANG BANGUN INVERTER PURE SINE ...repository.um-palembang.ac.id/id/eprint/10860/1/...Untuk membedakan jenis-jenis inverter dapat dilihat dari keluaran gelombang pada inverter.

SKRIPSI

RANCANG BANGUN INVERTER PURE SINE WAVE SATU FASA

BERKAPASITAS 500 WATT BERBASIS ARDUINO NANO

Merupakan syarat untuk memperoleh gelar sarjana

Telah dipertahankan di depan dewan

13 Agustus 2020

Dipersiapkan dan Disusun Oleh :

ADANG GARNIDA

13 2016 118

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PALEMBANG

2020

Page 2: SKRIPSI RANCANG BANGUN INVERTER PURE SINE ...repository.um-palembang.ac.id/id/eprint/10860/1/...Untuk membedakan jenis-jenis inverter dapat dilihat dari keluaran gelombang pada inverter.

i

Page 3: SKRIPSI RANCANG BANGUN INVERTER PURE SINE ...repository.um-palembang.ac.id/id/eprint/10860/1/...Untuk membedakan jenis-jenis inverter dapat dilihat dari keluaran gelombang pada inverter.

ii

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya yang

pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi,

sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah

ditulis dan diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis di-acu dalam

naskah ini dan disebutkan dalam daftar putaka.

Palembang, 16 Juli 2020

Yang membuat pernyataan

Adang Garnida

Page 4: SKRIPSI RANCANG BANGUN INVERTER PURE SINE ...repository.um-palembang.ac.id/id/eprint/10860/1/...Untuk membedakan jenis-jenis inverter dapat dilihat dari keluaran gelombang pada inverter.

iii

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh

Puji dan syukur kita atas kehadirat Allah Subhannallahu Waa Ta’ala yang telah

memberikan kita segala nikmat, karunia dan rahmat-Nya. Yang mana pada

kesempatan kali ini penulis dapat menyelesaikan proposal skripsi dengan baik dan

sesuai dengan waktu yang telah ditentukan.

Adapun maksud dan tujuan dari penyusunan proposal skripsi ini adalah untuk

memenuhi salah satu prasyarat dari kurikulum yang telah ditemntukan pada

Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah

Palembang. Dalam pennulisan proposal skripsi ini penulis menyadari masih

banyak terdapat kekurangsan dan kelemahan serta jauh dari kata sempurna, karena

keterbatasan kemampuan yang kami miliki. Maka dari itu penulis mengharapkan

kriktik dan saran yang sifatnya membangun dari berbagai pihak terutama untuk

pembaca.

Penulis dapat menyelesaikan proposal skripsi ini berkat bimbingan,

pengarahan dan nasehat yang tidak ternilai harganya. Untuk itu pada kesempatan

ini penulis mengucapkan terimakasih kepada :

1. Taufik Barlian,S.T., M.Eng. selaku Dosen Pembimbing 1

2. Ir. Muhar Danus, M.T. selaku Dosen Pembimbing 2

Ucapan terimakasih juga penulis sampaikan kepada pihak yang berperan dalam

membantu penyelesaian skripsi ini, yaitu :

1. Bapak Dr. Abid Djazuli, S.E., M.M. selaku Rektor Universitas

Muhammadiyah Palembang.

2. Bapak Dr. Ir. Kgs. Ahmad Roni, M.T. selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Palembang.

3. Bapak Taufik Barlian, S.T., M.Eng. selaku Ketua Program Studi Teknik

Elektro Universitas Muhammadiyah Palembang.

4. Bapak Feby Ardianto, S.T., M.Sc selaku seketaris jurusan Teknik Elektro

Page 5: SKRIPSI RANCANG BANGUN INVERTER PURE SINE ...repository.um-palembang.ac.id/id/eprint/10860/1/...Untuk membedakan jenis-jenis inverter dapat dilihat dari keluaran gelombang pada inverter.

iv

5. Bapak dan Ibu Dosen pada Program Studi Teknik Elektro Universitas

Muhammadiyah Palembang.

6. Bapak dan Ibu Staf dan Tata Usaha Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Palembang.

7. Ayahanda dan Ibunda tercinta yang tak kenal lelah memberikan dorongan,

motivasi dan doa untuk keberhasilanku dalam penyelesaian skripsi ini.

8. Keluarga, sahabat, dan orang - orang yang sangat saya sayangi yang telah

memberikan bantuan dan dukungan serta motivasi.

9. Tim Laboratorium Teknik Elektro yang telah memberikan bantuan dan

dukungan baik moril maupun materil.

10. Rekan-rekan Mahasiswa Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik

Universitas Muhammdiyah Palembang dan semua pihak yang banyak

membantu penyusunan skripsi ini.

Semoga Allah SWT. Membalas budi baik kalian yang telah diberikan dalam

penyelesaian skripsi ini, semoga amal ibdahnya diterima dan mendapat balasan

dari-Nya. Semoga bimbingan, saran. Partisipasi dan bahan yang telah diberikan

akan bermanfaat bagi penulis dan pembaca.

Palembang, 16 Juli 2020

Penulis

Adang Garnida

Page 6: SKRIPSI RANCANG BANGUN INVERTER PURE SINE ...repository.um-palembang.ac.id/id/eprint/10860/1/...Untuk membedakan jenis-jenis inverter dapat dilihat dari keluaran gelombang pada inverter.

v

ABSTRAK

Inverter merupakan alat elektronik yang dapat mengubah sumber listrik DC

(Direct Current) menjadi sumber listrik AC (Alternating Current) dimana

pemanfaatannya sangat berguna untuk digunakan pada panel solar cell atau

sebagai energi cadangan jika terjadi pemadaman listrik. Bahkan penggunaan

inverter sudah digunakan pada mobil-mobil listrik sebagai pengubah suplai

tegangan DC ke AC untuk menggerakan Motor induksi AC sebagai penggerak

utama pada mobil listrik. Inverter ini akan mengubah sumber DC 12 Volt menjadi

keluaran sumber AC 220 Volt dengan gelombang pure sine wave dengan diuji

beban resistif dan induktif. Pada metode digunakan topologi push-pull dengan

men paralel kan 8 buah mosfet dan pembangkit sinyal PWM menggunakan

arduino. Pada beban resistif efisiensi tertinggi terdapat pada beban lampu LED 3

Watt dan beban terendah terdapat pada beban lampu Pijar 60 Watt. Ketika

terhubung dengan beban gelombang pure sine wave pada inverter akan sedikit

berubah dari pada gelombang dengan tanpa beban, pada beban induktif inverter

tidak dapat berkerja.

Kata kunci : Inverter,MOSFET,Pure Sine Wave

Page 7: SKRIPSI RANCANG BANGUN INVERTER PURE SINE ...repository.um-palembang.ac.id/id/eprint/10860/1/...Untuk membedakan jenis-jenis inverter dapat dilihat dari keluaran gelombang pada inverter.

vi

DAFTAR ISI

Halaman

LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................. ii

PERNYATAAN ..................................................................................................... ii

KATA PENGANTAR .......................................................................................... iii

ABSTRAK ............................................................................................................. v

DAFTAR ISI ......................................................................................................... vi

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... viii

DAFTAR TABEL ................................................................................................. x

BAB 1 PENDAHULUAN ..................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ............................................................................................ 1

1.2 Tujuan .......................................................................................................... 2

1.3 Batasan Masalah .......................................................................................... 2

1.4 Sistematika Penulisan .................................................................................. 2

BAB 2 LANDASAN TEORI ................................................................................ 4

2.1 Inverter ........................................................................................................ 4

2.2 Pusle Modulation ........................................................................................ 8

2.3 Pulse Width Modulation (PWM) ............................................................... 10

2.4 Arduino ...................................................................................................... 11

2.4.1 Arduino nano ........................................................................................ 11

2.5 Gate Drive ................................................................................................. 12

2.5.1 Module driver L298N ........................................................................... 13

2.6 MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) ............. 13

2.6.1 MOSFET P-Channel ............................................................................ 14

2.6.2 N-Channel MOSFET ............................................................................ 15

Page 8: SKRIPSI RANCANG BANGUN INVERTER PURE SINE ...repository.um-palembang.ac.id/id/eprint/10860/1/...Untuk membedakan jenis-jenis inverter dapat dilihat dari keluaran gelombang pada inverter.

vii

2.7 Transformator ............................................................................................ 15

2.7.1 Prinsip kerja transformator ................................................................... 16

2.7.2 Jenis Transformator .............................................................................. 17

BAB 3 METODE PENELITIAN ....................................................................... 19

3.1 Tempat dan Waktu .................................................................................... 19

3.2 Flowchart Penelitian .................................................................................. 19

3.3 Diagram Flowchart Inverter ...................................................................... 21

3.4 Diagram Blok Rangkaian Inverter ............................................................ 21

3.5 Rangkaian Skema Inverter ........................................................................ 22

3.6 Prinsip Kerja Inverter ................................................................................ 22

3.7 Alat dan Bahan .......................................................................................... 22

3.8 Coding Arduino ......................................................................................... 24

BAB 4 PEMBAHASAN ALAT DAN ANALISA ............................................. 26

4.1 Langkah Pengujian .................................................................................... 26

4.2 Hasil Penelitian ......................................................................................... 26

4.2.1 Mengukur tegangan dan gelombang arduino ....................................... 27

4.2.2 Mengukur tegangan dan gelombang pada keluaran transformator. ..... 27

4.2.3 Pengukuran tegangan dan arus ............................................................. 30

4.3 Perhitungan dan Analisa ............................................................................ 31

4.3.1 Daya tanpa beban inverter .................................................................... 31

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................... 34

5.1 Kesimpulan ................................................................................................ 34

5.2 Saran .......................................................................................................... 34

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 35

LAMPIRAN ......................................................................................................... 37

Page 9: SKRIPSI RANCANG BANGUN INVERTER PURE SINE ...repository.um-palembang.ac.id/id/eprint/10860/1/...Untuk membedakan jenis-jenis inverter dapat dilihat dari keluaran gelombang pada inverter.

viii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Raingkaian inverter setengah jembatan ......................................... 6

Gambar 2.2 Rangkaian inverter jembatan ......................................................... 6

Gambar 2.3 Keluaran gelombang inverter 50 Hz .............................................. 7

Gambar 2.4 Bentuk gelombang inverter modified sinewave ............................. 7

Gambar 2.5 Bentuk gelombang keluaran inverter ............................................. 8

Gambar 2.6 Gelombang PAM ........................................................................... 9

Gambar 2.7 Gelombang PWM .......................................................................... 9

Gambar 2.8 Gelombang PPM .......................................................................... 10

Gambar 2.9 Inverter PWM .............................................................................. 10

Gambar 2.10 Sinyal Pulse Width Modulation ................................................... 11

Gambar 2.11 Arduino nano ............................................................................... 11

Gambar 2.12 Drive gate L298N ........................................................................ 13

Gambar 2.13 MOSFET ...................................................................................... 14

Gambar 2.14 Rangkaian P-Channel .................................................................. 15

Gambar 2.15 Rangkaian N-Channel .................................................................. 15

Gambar 2.16 Transformator Ideal ..................................................................... 16

Gambar 2. 17 Transformator .............................................................................. 17

Gambar 3.1 Diagram Flowchart Rancang Bangun Inveter Pure Sine Wave Satu

Fasa Berkapasitas 500 Watt Berbasis Arduino Nano ................. 19

Gambar 3.2 Diagram Flowchart Inverter ......................................................... 20

Gambar 3.3 Diagram Blok Rangkaian Inverter ............................................... 20

Gambar 3.4 Rangkaian inverter ....................................................................... 21

Gambar 3.5 Deklarasi seting ............................................................................ 23

Gambar 3.6 Pengaturan lebar pulsa ................................................................. 24

Gambar 3.7 Pengaturan Timer PWM .............................................................. 24

Gambar 3.8 Pengaturan besar frekuensi switching .......................................... 24

Gambar 4.1 Alat Inverter ................................................................................. 25

Gambar 4.2 Gelombang PWM keluaran pada arduino .................................... 26

Page 10: SKRIPSI RANCANG BANGUN INVERTER PURE SINE ...repository.um-palembang.ac.id/id/eprint/10860/1/...Untuk membedakan jenis-jenis inverter dapat dilihat dari keluaran gelombang pada inverter.

ix

Gambar 4.3 Gelombang keluaran transformator ............................................. 27

Gambar 4.4 Grafik efisiensi inverter 32

Page 11: SKRIPSI RANCANG BANGUN INVERTER PURE SINE ...repository.um-palembang.ac.id/id/eprint/10860/1/...Untuk membedakan jenis-jenis inverter dapat dilihat dari keluaran gelombang pada inverter.

x

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Alat Kerja .............................................................................................. 22

Tabel 3.2 Bahan Pembuatan Inverter .................................................................... 22

Tabel 4.1 Bentuk gelombang keluaran inverter .................................................... 28

Tabel 4.2 Pengukuran tegangan dan arus inverter ............................................... 29

Tabel 4.3 Daya inverter terhubung ke beban ........................................................ 31

Tabel 4.4 Efisiensi inverter ................................................................................... 32

Page 12: SKRIPSI RANCANG BANGUN INVERTER PURE SINE ...repository.um-palembang.ac.id/id/eprint/10860/1/...Untuk membedakan jenis-jenis inverter dapat dilihat dari keluaran gelombang pada inverter.

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Inverter merupakan alat elektronik yang dapat mengubah sumber listrik DC

(Direct Current) menjadi sumber listrik AC (Alternating Current) dimana

pemanfaatannya sangat berguna untuk digunakan pada panel solar cell atau

sebagai energi cadangan jika terjadi pemadaman listrik. Bahkan penggunaan

inverter sudah digunakan pada mobil-mobil listrik sebagai pengubah suplai

tegangan DC ke AC untuk menggerakan Motor induksi AC sebagai penggerak

utama pada mobil listrik. Inverter yang baik kerjanya dimana hasil keluaran

tegangan dan frekuensinya sama dengan sumber listrik yang dari PLN (Perusahan

Listrik Negara) yang mana gelombang dihasilkan berupa siuns murni.

Untuk membedakan jenis-jenis inverter dapat dilihat dari keluaran gelombang

pada inverter. Inverter dibedakan menjadi 3 gelombang yaitu inverter gelombang

kotak (square wave), gelombang modifikasi (modified sine wave), dan gelombang

sinus murni (pure sine wave). Inverter gelombang sinus murni merupakan inverter

dengan kerja yang sangat baik dikarenakan inverter ini dapat menyerupai

gelombang keluaran pada PLN dan jika terhubung dibeban induktif berkerja

dengan baik (Pangabean, Setyawan Arianto, & Alam, 2017).

Menurut (Akinwole, 2018) Inverter Pure Sine Wave bisa menjalankan

perangakat elektronik dari beban resistif hingga beban induktif dengan contoh

berupa lampu pijar,komputer hingga motor-motor yang terdapat pada bidang

industri dan perumahan dengan kapasitas daya yang bermacam-macam.

Page 13: SKRIPSI RANCANG BANGUN INVERTER PURE SINE ...repository.um-palembang.ac.id/id/eprint/10860/1/...Untuk membedakan jenis-jenis inverter dapat dilihat dari keluaran gelombang pada inverter.

2

1.2 Tujuan

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Rancang bangun inverter pure sine wave satu fasa berkapasitas 500 Watt

berbasis arduino nano.

2. Menganalisa efisiensi inverter pure sine wave pada jenis beban resistif dan

induktif.

1.3 Batasan Masalah

Pembatasan masalah dalam hal ini memfokuskan pada rancang bangun

inverter adalah sebagai berikut :

1. Sumber masukan inverter menggunakan akumulator 12 Volt.

2. Arduino Nano digunakan sebagai pengontrolan PWM.

3. Daya yang dikeluarkan maksimal 500 Watt.

4. Inverter yang dapat mengeluarkan energi listrik bertegangan 220 Volt dengan

gelombang sinusoidal murni dan frekuensi 50 Hz.

1.4 Sistematika Penulisan

1. PENDAHULUAN

Pada bab ini dijelaskan mengenai latar belakang, tujuan, dan pembatasan

masalah.

2. LANDASAN TEORI

Pada bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk

pembahasan dan cara kerja dari rangkaian dan bahasa program yang digunakan,

serta karakteristik dari komponen-komponen pendukung.

3. METODA PENELITIAN

Pada bab ini akan menjelaskan tentang metode yang digunakan, alat dan

bahan yang digunakan, serta diagram yang menjelaskan tahap – tahap melakukan

penelitian dari awal sampai dengan selesai.

Page 14: SKRIPSI RANCANG BANGUN INVERTER PURE SINE ...repository.um-palembang.ac.id/id/eprint/10860/1/...Untuk membedakan jenis-jenis inverter dapat dilihat dari keluaran gelombang pada inverter.

3

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini akan membahas hasil penelitian yang sudah dilakukan yang

berupa pengukuran gelombang keluaran arduino dan transformator, efisiensi

keluaran inverter dan pengukuran lux pada lampu yang berbeda.

5. KESIMPULAN DAN SARAN

Dalam bab ini menjelaskan kesimpulan dan saran dari alat ataupun data yang

dihasilkan dari alat.

Page 15: SKRIPSI RANCANG BANGUN INVERTER PURE SINE ...repository.um-palembang.ac.id/id/eprint/10860/1/...Untuk membedakan jenis-jenis inverter dapat dilihat dari keluaran gelombang pada inverter.

35

DAFTAR PUSTAKA

Akinwole, O. (2018). Design and Simulation of a 1kVA Arduino Microcontroller

Based Modified. Electrical & Electronic Systems, 1.

Ashari, M. (2017). Desain Konverter Elektronika Daya. Bandung:

INFORMATIKA.

Aziz, A. (2019). Rancang Bangun Inverter Satu Fasa Berbasis Arduino.

Surakarta.

Barrett.F, S. (2013). Arduino Microcontroller Processing for Everyone. Texas:

Morgan & Claypool.

Batarseh, I., & Harb, A. (2018). Power Electronic: Circuit Analysis and Design.

Cham: Springer Nature.

Chapman, S. j. (2005). Electric Machinery Fundamental. NewYork: Higher

Education.

Dinata, C. (2019). Rancang Bangun Inverter Gelombang Sinus Murni Satu Fasa

Berbasis Arduino. Palembang.

Djatmiko.W, I. (2010). Elektronika Daya. Yogyakarta.

Eko Putra, A. (2004). PLC: Konsep Pemograman dan Aplikasi. Yogyakarta:

Gavamedia.

Elliott, R. (2014). Inverter AC Power Supplies. Iowa City: Elliott Sound Products.

Emidiana, & Saputra, F. (2018). PENGUJIAN EFFISIENSI

TRANSFORMATOR INTI FERRIT DI LABORATORIUM TEKNIK

ELEKTRO. Ampere, 3(2), 158.

Hartono BS, S. P. (2017). PENGEMBANGAN KONTROL PENINGKATAN

DAYA LISTRIK RUMAH TANGGA MENGGUNAKAN ON/OFF

GRID TIE INVERTER. Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu

Buana, 194.

Kadir, A. (2018). ARDUINO DAN SENSOR. YOGYAKARTA: ANDI.

Page 16: SKRIPSI RANCANG BANGUN INVERTER PURE SINE ...repository.um-palembang.ac.id/id/eprint/10860/1/...Untuk membedakan jenis-jenis inverter dapat dilihat dari keluaran gelombang pada inverter.

36

Khairul Azmi, I. D. (2017). Desain dan Analisis Inverter Satu Fasa dengan

Menggunakan Metode SPWM Berbasis Arduino. KITEKTRO: Jurnal

Online Teknik Elektro, 36.

Kumar.N, K., D.Vigneswari, & C.Rogith. (2019). An Effective Moisture Control

based Modern. International Conference on Advanced Computing &

Communication Systems (ICACCS), 2.

Maharmi, B. (2017). Perancangan inverter satu fasa lima level modifikasi pulse

with modulation. Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercubuana Vol.8

No.1, 24-31.

Noorly Evalina, A. A. (2018). Pengaturan Kecepatan Putaran Motor Induksi 3

Fasa Menggunakan Programmable logic controller. Journal of Electrical

Technology, Vol. 3, No. 2, 73.

Pangabean, Y., Setyawan Arianto, F., & Alam, S. (2017). Rancang bangun

Inverter Satu Fasa Menggunakan Teknik High Voltage PWM (Pulse

Widht Modulation). Rekayasa dan Teknologi Elektro, 73.

Park S.J., K. F. (2003). A New Single-Phase Five-Level PWM Inverter

Employing a Deadbeat Control Scheme. IEEE Transactions on power

electronics Vol. 18(3), 51-57.

Platt, C. (2012). Enclyclopedia of Electronic Components. Sebastopol: O`Reilly.

Pudi, H. (n.d.). ANALOG, DIGITAL AND PULSE MODULATION

TECHNIQUES: AN OVERVIEW.

Rao.D, S., Rani.MN, S., Syed, N., & Tummala, K. (2019). Gate Driver Circuit

Design, PWM signal generation using FEZ. E3S W eb of C onferences, 1.

STMicroelectronics. (2000). DUAL FULL-BRIDGE DRIVER. Italy: Electronic

Components Datasheet Search.

surjono, H. d. (2008). Elektronika Analog. Jember: Cerdas ulet kreatif.

Tamma, K. P. (2013). Selecting P-Channel MOSFETs for Switching

Applications. 4.

Theraja, B. (2002). Textbook Of Electrical Technology. Toronto.

Zuhal. (1991). Dasar Tenaga Listrik. Bandung: ITB Bandung.