simulasi dan analisis konverter kaskade buck-boost dua...
TRANSCRIPT
![Page 1: Simulasi dan Analisis Konverter Kaskade Buck-Boost Dua ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-32141-2210106047-Presentation.pdfSimulasi dan Analisis Konverter ... S1 Vout S2 S3 S4 Vin](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020100/5cc89e8d88c993103f8db8e4/html5/thumbnails/1.jpg)
Simulasi dan Analisis Konverter Kaskade Buck-Boost Dua Arah
sebagai Pencatu Tegangan Inverter Motor Induksi pada Mobil Listrik
Ahsin Hariri
2210 106 047
Falkutas Tekhnologi Industri
Program Studi Teknik Sistem Tenaga
Insitut Tekhnologi Sepuluh November Surabaya
2013
![Page 2: Simulasi dan Analisis Konverter Kaskade Buck-Boost Dua ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-32141-2210106047-Presentation.pdfSimulasi dan Analisis Konverter ... S1 Vout S2 S3 S4 Vin](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020100/5cc89e8d88c993103f8db8e4/html5/thumbnails/2.jpg)
Latar Belakang
Krisis energi Produksi Mobil Listrik Nasional
Konversi Tegangan Konverter Kaskade untuk memperkecil duty cycle
DC
DC
DC
DC
![Page 3: Simulasi dan Analisis Konverter Kaskade Buck-Boost Dua ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-32141-2210106047-Presentation.pdfSimulasi dan Analisis Konverter ... S1 Vout S2 S3 S4 Vin](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020100/5cc89e8d88c993103f8db8e4/html5/thumbnails/3.jpg)
Tujuan mampu memberikan catu pada motor dan
mengisi baterai dari motor
![Page 4: Simulasi dan Analisis Konverter Kaskade Buck-Boost Dua ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-32141-2210106047-Presentation.pdfSimulasi dan Analisis Konverter ... S1 Vout S2 S3 S4 Vin](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020100/5cc89e8d88c993103f8db8e4/html5/thumbnails/4.jpg)
Mobil listrikBagian-bagian mobil listrik
Sumber tegangan
• Baterai• Plug in
charger
konverter• DC-DC• AC-DC
penggerak• Motor• Generator
![Page 5: Simulasi dan Analisis Konverter Kaskade Buck-Boost Dua ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-32141-2210106047-Presentation.pdfSimulasi dan Analisis Konverter ... S1 Vout S2 S3 S4 Vin](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020100/5cc89e8d88c993103f8db8e4/html5/thumbnails/5.jpg)
Perancangan sistem
![Page 6: Simulasi dan Analisis Konverter Kaskade Buck-Boost Dua ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-32141-2210106047-Presentation.pdfSimulasi dan Analisis Konverter ... S1 Vout S2 S3 S4 Vin](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020100/5cc89e8d88c993103f8db8e4/html5/thumbnails/6.jpg)
Baterai
0 50 100 150 200 250 300 350
100
120
140
Nominal Current Discharge Characteristic at 0.2C (50A)
Ampere-hour (Ah)
Volta
ge
Discharge curveNominal areaExponential area
0 50 100 150 200 250 300 350100
120
140
E0 = 124.4922, R = 0.012, K = 0.29221, A = 15.6, B = 0.014118
Ampere-hour (Ah)
Volta
ge
![Page 7: Simulasi dan Analisis Konverter Kaskade Buck-Boost Dua ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-32141-2210106047-Presentation.pdfSimulasi dan Analisis Konverter ... S1 Vout S2 S3 S4 Vin](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020100/5cc89e8d88c993103f8db8e4/html5/thumbnails/7.jpg)
Konverter kaskade buck-boost dua arah
terdiri dari dua buah rangkaian SNIBB yang dirangkai seri
A B
![Page 8: Simulasi dan Analisis Konverter Kaskade Buck-Boost Dua ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-32141-2210106047-Presentation.pdfSimulasi dan Analisis Konverter ... S1 Vout S2 S3 S4 Vin](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020100/5cc89e8d88c993103f8db8e4/html5/thumbnails/8.jpg)
SNIBB arah maju
Vin
L C
R
S1
VoutS2 S3
S4
Vin
L C
R
S1
VoutS2 S3
S4
RANGKAIAN SNIBB
Analisa Saklar Tertutup Analisa Saklar Terbuka
![Page 9: Simulasi dan Analisis Konverter Kaskade Buck-Boost Dua ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-32141-2210106047-Presentation.pdfSimulasi dan Analisis Konverter ... S1 Vout S2 S3 S4 Vin](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020100/5cc89e8d88c993103f8db8e4/html5/thumbnails/9.jpg)
maka
![Page 10: Simulasi dan Analisis Konverter Kaskade Buck-Boost Dua ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-32141-2210106047-Presentation.pdfSimulasi dan Analisis Konverter ... S1 Vout S2 S3 S4 Vin](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020100/5cc89e8d88c993103f8db8e4/html5/thumbnails/10.jpg)
SNIBB arah mundur
Analisa Saklar Tertutup
RANGKAIAN SNIBB
Analisa Saklar Terbuka
![Page 11: Simulasi dan Analisis Konverter Kaskade Buck-Boost Dua ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-32141-2210106047-Presentation.pdfSimulasi dan Analisis Konverter ... S1 Vout S2 S3 S4 Vin](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020100/5cc89e8d88c993103f8db8e4/html5/thumbnails/11.jpg)
Maka
![Page 12: Simulasi dan Analisis Konverter Kaskade Buck-Boost Dua ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-32141-2210106047-Presentation.pdfSimulasi dan Analisis Konverter ... S1 Vout S2 S3 S4 Vin](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020100/5cc89e8d88c993103f8db8e4/html5/thumbnails/12.jpg)
Perhitungan tegangan output konverter
DDVV in
out −=
1.
A B
Vout A Vout B
![Page 13: Simulasi dan Analisis Konverter Kaskade Buck-Boost Dua ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-32141-2210106047-Presentation.pdfSimulasi dan Analisis Konverter ... S1 Vout S2 S3 S4 Vin](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020100/5cc89e8d88c993103f8db8e4/html5/thumbnails/13.jpg)
IGBT Inverter
Sinyal penyalaan
![Page 14: Simulasi dan Analisis Konverter Kaskade Buck-Boost Dua ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-32141-2210106047-Presentation.pdfSimulasi dan Analisis Konverter ... S1 Vout S2 S3 S4 Vin](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020100/5cc89e8d88c993103f8db8e4/html5/thumbnails/14.jpg)
Rectifier
reference speed (rad /s)
120
Vector Control
speedpulses
VDC
Induction Motor50 HP / 460 V
Tm
m
A
B
C
IGBT Inverter
g
A
B
C
+
-
![Page 15: Simulasi dan Analisis Konverter Kaskade Buck-Boost Dua ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-32141-2210106047-Presentation.pdfSimulasi dan Analisis Konverter ... S1 Vout S2 S3 S4 Vin](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020100/5cc89e8d88c993103f8db8e4/html5/thumbnails/15.jpg)
Rectifier 3 fasa
![Page 16: Simulasi dan Analisis Konverter Kaskade Buck-Boost Dua ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-32141-2210106047-Presentation.pdfSimulasi dan Analisis Konverter ... S1 Vout S2 S3 S4 Vin](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020100/5cc89e8d88c993103f8db8e4/html5/thumbnails/16.jpg)
Motor Induksi
Spesifikasi motor :Daya 50 HPTegangan 220/380 V, 50 HzKecepatan 1480 RPM
![Page 17: Simulasi dan Analisis Konverter Kaskade Buck-Boost Dua ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-32141-2210106047-Presentation.pdfSimulasi dan Analisis Konverter ... S1 Vout S2 S3 S4 Vin](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020100/5cc89e8d88c993103f8db8e4/html5/thumbnails/17.jpg)
Simulasi Konverter kaskade buck-boost dua arah, arah maju
![Page 18: Simulasi dan Analisis Konverter Kaskade Buck-Boost Dua ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-32141-2210106047-Presentation.pdfSimulasi dan Analisis Konverter ... S1 Vout S2 S3 S4 Vin](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020100/5cc89e8d88c993103f8db8e4/html5/thumbnails/18.jpg)
Hasil Simulasi
![Page 19: Simulasi dan Analisis Konverter Kaskade Buck-Boost Dua ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-32141-2210106047-Presentation.pdfSimulasi dan Analisis Konverter ... S1 Vout S2 S3 S4 Vin](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020100/5cc89e8d88c993103f8db8e4/html5/thumbnails/19.jpg)
Simulasi arah mundur
powergui
Discrete ,s = 1e-006
RepeatingSequence
RelationalOperator 1
>=
NOT 3 NOT
NOT 2 NOT
NOT 1 NOT
NOT NOT
Mosfet8
gm
DS
Mosfet7
gm
DS
Mosfet6
gm
DS
Mosfet5
gm
DS
Mosfet4
gm
DS
Mosfet3
gm
DS
Mosfet2
gm
DS
Mosfet1
gm
DS
L2L1
Constant 2
0.5
C1
Battery KIRI
+
_m
Battery KANAN
+
_m
![Page 20: Simulasi dan Analisis Konverter Kaskade Buck-Boost Dua ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-32141-2210106047-Presentation.pdfSimulasi dan Analisis Konverter ... S1 Vout S2 S3 S4 Vin](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020100/5cc89e8d88c993103f8db8e4/html5/thumbnails/20.jpg)
Hasil simulasi
Baterai kanan
Baterai kiri
![Page 21: Simulasi dan Analisis Konverter Kaskade Buck-Boost Dua ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-32141-2210106047-Presentation.pdfSimulasi dan Analisis Konverter ... S1 Vout S2 S3 S4 Vin](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020100/5cc89e8d88c993103f8db8e4/html5/thumbnails/21.jpg)
Simulasi Motor Induksi dan IGBT Inverter
Torsi beban 100Nm
30rad/s 60rad/s 90rad/s
kecepatan
Tegangan MotorArus stator
![Page 22: Simulasi dan Analisis Konverter Kaskade Buck-Boost Dua ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-32141-2210106047-Presentation.pdfSimulasi dan Analisis Konverter ... S1 Vout S2 S3 S4 Vin](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020100/5cc89e8d88c993103f8db8e4/html5/thumbnails/22.jpg)
Simulasi dengan Torsi Beban Berubah-ubah
λ µ
100Nm
200Nm
50Nm
Torsi beban
45 rad/skecepatan
![Page 23: Simulasi dan Analisis Konverter Kaskade Buck-Boost Dua ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-32141-2210106047-Presentation.pdfSimulasi dan Analisis Konverter ... S1 Vout S2 S3 S4 Vin](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020100/5cc89e8d88c993103f8db8e4/html5/thumbnails/23.jpg)
Simulasi keseluruhan sistem
λ µ
torsi
u yfcn
time 2
time
switch
speed
uy fcn
powergui
Discrete ,s = 1e-006
Voltage OUT
v+-
Vector Control
speedpulses
Vab
v+-
z
1
Scope 14
Scope 1
Saturation 1
Saturation
RepeatingSequence 1
RepeatingSequence
RelationalOperator 2
>=
RelationalOperator 1
>=
PI MUNDUR
PID
PI MAJU
PID
NOT 3 NOT
NOT 2 NOT
NOT 1 NOT
NOTNOT
Mosfet8
gm
DS
Mosfet7
gm
DS
Mosfet6
gm
DS
Mosfet5
gm
DS
Mosfet4
gm
DS
Mosfet3
gm
DS
Mosfet2
gm
DS
Mosfet1
gm
DS
L2L1
Induction Motor50 HP / 460 V
Tm
m
A
B
C
IGBT Inverter
g
A
B
C
+
-
Goto3
[Vin ] Goto 2
[Vout ]
Iabc
Speed
From 1
[Vin ]
From
[Vout ]
Constant 2
460
Constant 1
150
C4C3
C2C1
C
Battery
+
_m
<Rotor speed (wm)>
Iabc (A)
<SOC (%)>
<Current (A)>
<Voltage (V)>
Vab (V)
<Electromagnetic torque Te (N*m)><Electromagnetic torque Te (N*m)>
![Page 24: Simulasi dan Analisis Konverter Kaskade Buck-Boost Dua ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-32141-2210106047-Presentation.pdfSimulasi dan Analisis Konverter ... S1 Vout S2 S3 S4 Vin](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020100/5cc89e8d88c993103f8db8e4/html5/thumbnails/24.jpg)
Torsi tetap kecepatan berubah
Tegangan baterai
Arus baterai
State of charging baterai
![Page 25: Simulasi dan Analisis Konverter Kaskade Buck-Boost Dua ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-32141-2210106047-Presentation.pdfSimulasi dan Analisis Konverter ... S1 Vout S2 S3 S4 Vin](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020100/5cc89e8d88c993103f8db8e4/html5/thumbnails/25.jpg)
Kecepatan tetap torsi berubah
30Nm 50Nm 25Nm 30Nm
![Page 26: Simulasi dan Analisis Konverter Kaskade Buck-Boost Dua ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-32141-2210106047-Presentation.pdfSimulasi dan Analisis Konverter ... S1 Vout S2 S3 S4 Vin](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020100/5cc89e8d88c993103f8db8e4/html5/thumbnails/26.jpg)
Simulasi jalanan menurunKecepatan diberikan -100rad/s
![Page 27: Simulasi dan Analisis Konverter Kaskade Buck-Boost Dua ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-32141-2210106047-Presentation.pdfSimulasi dan Analisis Konverter ... S1 Vout S2 S3 S4 Vin](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020100/5cc89e8d88c993103f8db8e4/html5/thumbnails/27.jpg)
Parameter baterai
![Page 28: Simulasi dan Analisis Konverter Kaskade Buck-Boost Dua ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-32141-2210106047-Presentation.pdfSimulasi dan Analisis Konverter ... S1 Vout S2 S3 S4 Vin](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020100/5cc89e8d88c993103f8db8e4/html5/thumbnails/28.jpg)
Kesimpulan• Konverter kaskade buck-boost dua arah sangat cocok
digunakan pada mobil listrik, karena dapat menaikkan tegangan baterai pada saat memberikan catu tegangan pada motor induksi dan juga mengatur tegangan pada saat pengisian baterai.
• Untuk menaikkan tegangan baterai 120 V menjadi tegangan yang diperlukan IGBT inverter yaitu 540 V, diperlukan dua buah rangkaian buck-boost converter yang dirangkai seri (kaskade).
• IGBT inverter mempunyai beberapa fungsi yaitu sebagaipengubah tegangan DC menjadi AC, sebagai driver motorinduksi, dan juga sebagai rectifer.
• Motor induksi selain mempunyai beberapa keunggulan dari motor jenis lain, juga dapat digunakan sebagai generator dengan menambahkan sumber daya reaktif berupa kapsitor.
![Page 29: Simulasi dan Analisis Konverter Kaskade Buck-Boost Dua ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-32141-2210106047-Presentation.pdfSimulasi dan Analisis Konverter ... S1 Vout S2 S3 S4 Vin](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020100/5cc89e8d88c993103f8db8e4/html5/thumbnails/29.jpg)
Saran
• Perlu adanya kontroler loop tertutup yang tepat untuk mengatur konverter kaskade buck-boost dua arah agar didapat respon yang tercepat dalam mencapai tegangan output, sehingga motor cepat memperoleh catu tegangan dan dapat mencapai kecepatan putar sesuai dengan referensi kecepatan.
![Page 30: Simulasi dan Analisis Konverter Kaskade Buck-Boost Dua ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-32141-2210106047-Presentation.pdfSimulasi dan Analisis Konverter ... S1 Vout S2 S3 S4 Vin](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020100/5cc89e8d88c993103f8db8e4/html5/thumbnails/30.jpg)