Mengecek Kondisi IBGT dalam Kondisi Baik atau Rusak

Ø  Cara Pertama

Cara pengetesan IGBT dalam keadaan baik dicek menggunakan alat ukur  multitester mesti kita gunakan range 10K nantinya akan terukur seperti kita mengukur Dioda. Pin IGBT adalah:

1.                  Gate dari kiri

2.                  Collector tengah

3.                  Emitter sebelah kanan

Mengbungkan probe hitam di kaki Emitter dan prob merah di kaki Collector nantinya akan kita lihat hasil pengukuran seperti kita mengukur Dioda, untuk kaki Gate sama sekali tidak terukur. Apabila Transistor ini rusak maka akan terukur bolak-balik.

Ø  Cara Kedua

Untuk pengecekannya IGBT, kita bisa menggunakan multimeter analog. Sedikit berbeda dengan mengecek transistor, pada IGBT antara gate terhadap drain dan source terdapat penyekat atau insulated. Meskipun demikian, ketika IGBT diukur menggunakan multimeter tetap terdapat arah diodanya, hal ini dikarenakan antara source dan drain ada dioda pengaman, sedangkan apabila drain terhadap source dibalik maka rangkaian akan mengalami short, dimana hal ini menandakan bahwa IGBT rusak (broken condition).

Untuk mengecek kemampuan pensaklaran pada IGBT :

1. Menggunakan multimeter analog dengan posisi ohmmeter x10K. Setelah mengetahui arah dioda     antara drain dan source(forward), kita balik posisi probe (jika sebelumnya drain tersambung probe merah dan source tersambung probe hitam, maka posisi tersebut dibalik sehingga drain tersambung probe hitam, source tersambung probe merah).

2. Jika jarum pada multimeter tidak menyimpang (menunjukkan nilai tak terhingga) berarti IGBT dalam kondisi yang baik (good condition), sedangkan jika kondisinya masih menyimpang berarti IGBT bocor (broken condition).

3. Untuk tes gate, posisikan sebentar posisi probe hitam pada drain ke gate lalu dikembalikan lagi ke drain dimana probe merah masih menempel pada source, apabila jarum menyimpang mengarah ke 0 ohm berarti IGBT masih baik (good condition).

4. Untuk mengembalikan ke posisi tak terhingga (mengkosongkan) dengan cara memindah sebentar probe merah pada source ke gate, maka akan kita dapatkan jarum menunjuk ke nilai tak terhingga lagi.

IC 555 dan Aplikasinya

IC timer 555 adalah sirkuit terpadu (chip) yang digunakan dalam berbagai pembangkit timer, pulsa dan aplikasi osilator. Desain IC diusulkan pada tahun 1970 oleh Hans R. Camenzind dan Jim Ball. Signetics (kemudian diakuisisi oleh Philips) merilis ic 555 pertama kali di tahun 1971. Komponen ini masih digunakan secara luas, berkat kemudahan dalam penggunaan, harga rendah dan stabilitas yang baik.Rangkaian paling umum dari 555 adalah sebagai pembangkit clock/frekuensi atau jika outputnya dihungkan ke LED akan menghasilkan LED yg berkedip / Flash seperti pada rangkaian sederhana berikut :

Aplikasi dari IC timer 555 ini sangat beragam, salah satunya rangkaian Timer 10 Menit dengan IC 555. Rangkaian Timer 10 Menit ini menggunakan IC NE555 yang di set menjadi monostabil multivibrator. Pengaturan waktu dari Rangkaian Timer 10 menit dengan IC 555 ini diatur oleh konfigurasi C2, R4 dan R5. Semakin besar nilai C2 pada Rangkaian Timer 10 menit dengan IC 555 ini maka waktu aktif timer akan semakin lama. Nilai hambatan total antara R4 dan R5 juga menentukan aktifnya Rangkaian Timer 10 menit dengan IC 555 ini, dimana semakin besar nilainya maka semakin lama juga waktu aktifnya.

Inti pengaturan aktifnya timer di tentukan dari waktu pengisian C2 pada Rangkaian Timer 10 menit dengan IC 555. Sehingga dengan nilai C2 tetap maka dengan waktu timing pada Rangkaian Timer 10 menit dengan IC 555 ini dapat di atur dengan mengubah nilai resistansi R4+R5. Indikator aktifnya timer pada Rangkaian Timer 10 menit dengan IC 555 ini menggunakan LED D2 dan D3 yang hanya akan menyala salah satu saja untuk mengidentifikasikan timer aktif dan timer belum terpenuhi.

Gambar Rangkaian Timer 10 Menit dengan IC 555

Keterangan :

1.      S1 digunakan untuk set/reset timer

2.    R5 digunakan untuk mengatur waktu timer yang di inginkan

Dua aplikasi lainnnya yang paling populer adalah rangkaian pewaktu monostable dan osilator astable. Didalam rangkaian ini utamanya adalah komponen komparator dan flip-flop yang direalisasikan dengan banyak transistor.

Rangkaian pewaktu monostable

Pada keadaan tanpa input, keluaran pin 3 adalah 0 (ground atau normally low). Transistor Q1 yang ada di dalam IC ini selalu ON dan mencegah kapasitor eksternal C dari proses pengisisian (charging). Ketika ada sinyal trigger dari 1 ke 0 (VCC to GND) yang diumpankan ke pin 2 dan lebih kecil dari 1/3 VCC, maka serta merta komparator B men-set keluaran flip-flop. Ini pada gilirannya memicu transistor Q1 menjadi OFF. Jika transistor Q1 OFF akan membuka jalan bagi resistor eksternal R untuk mulai mengisi kapasitor C (charging). Pada saat yang sama output dari pin 3 menjadi high (VCC), dan terus highsampai satu saat tertentu yang diinginkan. Sebut saja lamanya adalah t detik, yaitu waktu yang diperlukan untuk mengisi kapasitor C mencapai tegangan 2/3 VCC. Tegangan C ini disambungkan ke pin 6 yang tidak lain merupakan input positif comp A. Maka jika tegangan 2/3 VCC ini tercapai, komparator A akan men-reset flip-flop dan serta merta transistor internal Q1 menjadi ON kembali. Pada saat yang sama keluaran pin 3 dari IC 555 tersebut kembali menjadi 0 (GND).

Rangkaian osilator astable

Rangkaian astable dibuat dengan mengubah susunan resitor dan kapasitor luar pada IC 555 seperti gambar berikut. Ada dua buah resistor R_a dan R_b serta satu kapasitor eksternal C yang diperlukan. Prinsipnya rangkaian astable dibuat agar memicu dirinya sendiri berulang-ulang sehingga rangkaian ini dapat menghasilkan sinyal osilasi pada keluarannya. Pada saat power supply rangkaian ini di hidupkan, kapasitor C mulai terisi melalui resistor Ra dan Rb sampai mencapai tegangan 2/3 VCC. Pada saat tegangan ini tercapai, dapat dimengerti komparator A dari IC 555 mulai bekerja mereset flip-flop dan seterusnya membuat transistor Q1 ON. Ketika transisor ON, resitor Rb seolah dihubung singkat ke ground sehingga kapasitor C membuang muatannya (discharging) melalui resistor Rb. Pada saat ini keluaran pin 3 menjadi 0 (GND). Ketika discharging, tegangan pada pin 2 terus turun sampai mencapai 1/3 VCC. Ketika tegangan ini tercapai, bisa dipahami giliran komparator B yang bekerja dan kembali memicu transistor Q1 menjadi OFF. Ini menyebabkan keluaran pin 3 kembali menjadi high (VCC). Demikian seterusnya berulang-ulang sehingga terbentuk sinyal osilasi pada keluaran pin3. Terlihat di sini sinyal pemicu (trigger) kedua komparator tersebut bekerja bergantian pada tegangan antara 1/3 VCC dan 2/3 VCC. Inilah batasan untuk mengetahui lebar pulsa dan periode osilasi yang dihasilkan. Misal diasumsikan t1 adalah waktu proses pengisian kapasitor yang di isi melalui resistor Ra dan Rb dari 1/3 VCC sampai 2/3 VCC. 

Static Var Compensator ( SVC )

SVC merupakan peralatan yang mampu bekerja dengan menyerap atau menghasilkan arus reaktif yang terkontrol dengan cara menyerap daya reaktif dari sistem atau menghasilkan daya reaktif untuk sistem. Ketika tegangan sistem rendah SVC menghasilkan daya reaktif (SVC kapasitif) namun ketika tegangan sistem tinggi SVC menyerap daya reaktif (SVC induktif).

SVC ini berfungsi untuk menyuntikkan atau menyerap daya reaktif statis yang terkendali dan dihubungkan paralel yang mempunyai keluaran (output) yang bervariasi untuk mempertahankan atau mengontrol variabel tertentu pada sistem tenaga listrik, terutama tegangan bus. SVC terdiri dari TCR (Thyristor Controlled Reactor), TCS (Thyristor Capasitor Switched) dan filter. Filter berfungsi untuk mengatasi besarnya harmonisa yang dihasilkan oleh TCR.

Peralatan Static VAR Compensator (SVC) digunakan untuk mengkompensasi daya reaktif. SVC juga terdiri dari kapasitor, reaktor dan thyristor. Prinsip kerja Static VAR Compensator (SVC) yaitu dengan cara mengatur sudut penyalaan thyristor, sehingga dapat mengatur keluaran daya reaktif dari SVC dan besarnya arus reaktor. Arus yang diterima oleh kompensator daya reaktif statis ( SVC ) merupakan penjumlahan dari arus kapasitor dan arus reactor. Besarnya arus kapasitor tetap, yang dirubah adalah besarnya nilai reactor yang tepat arus yang diterima oleh kompensator daya reaktif statis dapat divariasikan dari kapasitif hingga induktif. Nilai tegangan sistem merupakan input bagi pengendali, yang kemudian akan mengatur sudut penyalaan thyristor. Dengan demikian Static VAR Compensator (SVC) akan memberikan kompensasi daya reaktif maupun mengambil daya reaktif yang sesuai dengan kebutuhan sistem.Gambar dibawah ini menunjukan Static VAR Compensator Sistem.

Gambar  Sistem Static VAR Compensator.

Dari sudut pandang operasional SVC bekerja seperti reaktansi variabel shunt, yang bisa menghasilkan atau menyerap daya reaktif untuk menyeimbangkan sistem distribusi dan mengurangi presentasi ketidakseimbangan yang timbul pada sistem distribusi. Kontrol sudut penyalaan thyristor memungkinkan SVC untuk memiliki kecepatan respon yang hampir seketika. Hal ini digunakan secara luas untuk menyalurkan daya reaktif dan menyediakan support regulasi tegangan dengan cepat. Selain itu SVC juga dipakai untuk meningkatkan batas stabilitas sistem dan mengurangi osilasi daya.

a. Thyristor Controller Reactor (TCR)

Filter circuit merupakan penghasil daya reaktif kapasitif, selain itu Filter ini digunakan untuk mengurangi harmonik yang disebabkan karena adanya TCR

Arus pada TCR selalu bersifat induktif ( menyerap daya reaktif ). Umumnya TCR di asosiasikan dengan baterai – baterai yang dapat menyerap daya reaktif supply.

b. Thyristor Switched Capacitor (TSC)

TSC ( Thyristor switched capacitor ) adalah rangkaian yang digunakan untuk mengkompensasi daya reaktif pada sistem elektronika daya.

c. Filter Circuit

Filter circuit merupakan penghasil daya reaktif kapasitif, selain itu Filter ini digunakan untuk mengurangi harmonik yang disebabkan karena adanya TCR

RESUME

ELEKTRONIKA DAYA DAN APLIKASINYA

Elektronika daya dapat didefinisikan sebagai penerapan elektronika solid-state untuk pengendalian dan konversi tenaga listrik. Elektronika daya berstandar terutama pada proses pensaklaran pada peralatan – peralatan semi kondunduktor. Dengan pengembangan tenologi semikonduktor daya, batas daya yang dapat ditangani dan kecepatan pensaklaran dari peralatan daya meningkat pesat. Beberapa alasan mengapa energi (daya) elektrik perlu dikonversikan karena hampir semua peralatan listrik bekerja kurang efisien atau tidak bisa bekerja pada sumber energi (daya) elektrik yang tersedia dan banyaknya pembangkit energi (daya) elektrik nonkonvensional mempunyai bentuk yang tidak kompatibel dengan sumber energi (daya) elektrik lainnya. Berikut bagan converter daya

Konverter adalah suatu alat untuk mengkonversikan daya listrik dari satu bentuk daya listrik lainnya. Konverter terbagi menjadi 5 jenis :

1.      Konverter AC-DC ( Rectifier )

2.      Konverter AC-AC ( Cycloconverter)

3.      Konverter DC-DC ( DC Chopper)

4.      Konverter DC-AC ( Inverter )

Prinsip kerja dari konverter DC ke DC dikenal sebagai DC chopper atau pensaklaran dari sutu rangkaian transistor chopper. Tegangfan keluaran rata-rata dikendalikan dengan mengubah-ubah conduction time t dan transistor Q1. Jika T adalah periode chopping, maka

                                  dikenal sebagai duty cycle dari choppernya.

  Jika setiap alat elektronik mempunyai charger yang berbeda-beda, maka itu dapat merepotkan dalam beraktifitas. Sering dijumpai masyarakat yang hendak bepergian dengan membawa banyak charger untuk setiap alat-alat elektronik yang dibawanya. Bahkan barang bawaan mereka kian berat dan terkesan sangat banyak. Hal ini tentu sangat melelahkan dan membuat orang bosan. Untuk itu adanya Universal Baterai Charger dengan basic control DC-DC converter. Diharapkan dengan menggunakan sebuah charger dapat digunakan untuk masukan charger pada semua baterai HP dan Laptop serta output tegangan dan arusnya dapat disesuaikan dengan tiap-tiap jenis baterai. Beberapa komponen yang digunakan adalah

1.      Buck converter

Adalah suatu converter daya yang digunakan untuk merubah tegangan DC,tepatnya yaitu digunakan sebagai penurun tegangan. Dalam penggunaanya rangkaian ini terdiri dari switch (solid state electronic switch) seperti Thyristor, MOSFET, IGBT, GTO.

2.      Sensor Arus

Cara kerja sensor ini adalah arus yang dibaca mengalir melalui kabel tembaga yang terdapat didalamnya yang menghasilkan medan magnet yang di tangkap oleh integrated Hall IC dan diubah menjadi tegangan proporsional.

3.      Sensor Tegangan

Sensor tegangan digunakan untuk mendeteksi besarnya tegangan pada suatu sistem. Pada alat  ini tegangan yang akan disensor adalah tegangan baterai, sensor tegangan yang digunakan adalah voltage divider yang tersusun dari dua buah resistor yang disusun secara seri.

4.      Mikrokontroler ATMega 16

Paper

“PENGARUH NILAI GAIN TERHADAP TIME RISE

PADA SISTEM CLOSE LOOP ”

Oleh :

Nur Vidia Laksmi B (7311040016)

Departemen Teknik Elektro

Program Studi Teknik Elektro Industri

Politeknik Elektronika Negeri Surabaya

Kampus Its Keputih Sukolilo Surabaya 60111

email : nurvidia46@gmail.com

ABSTRAK

Pada suatu pengaturan alat yang dilakukan dengan proses otomatis menggunakan sistem kontrol  close loop,  semua parameter yang dihasilkan menunjukkan unjuk kerja alat tersebut yang dipengaruhi       dengan variasi nilai gain pada fungsi alihnya. Dan parameter unjuk kerja yang sangat berbeda nantinya adalah  waktu bangkit gelombang saat kondisi gelombang transient.

1.    PENDAHULUAN

Suatu alat elektronik pada dunia industri sebenarnya harus memenuhi beberapa kriteria yakni : mempunyai torsi besar, tidak memiliki kerugian daya reaktif, tidak  menimbulkan harmonisa pada sistem tenaga listrik yang mensuplainya, memiliki akurasi kontrol yang tinggi dll. Salah satu cara untuk mencapai hal diatas adalah dengan cara pengaturan. Dewasa ini pengaturan pada sistem industri tidak melulu mengandalkan SDM yang banyak, namun dengan SDM yang minimal namun hasil yang maksimal yakni dengan otomatisasi yang berbasis mikrokontroller. Unjuk kerja menggunakan kontroler ini dinyatakan dengan beberapa parameter yakni maximum point, steady point, waktu tunda (delay time), waktu bangkit (rise time), lonjakan (overshoot), waktu keadaan tunak (settling time) dan kesalahan (error). Maximum point merupakan kedudukan maksimal suatu fungsi alih saat kondisi transient yang dapat dilihat pada grafik output yang dibentuk sedangkan steady point merupakan kedudukan saat fungsi tersebut sudah benar-benar dalam kondisi steady state. Dan kedua parameter tersebut dinyatakan dalam satuan volt.  Pada sistem kontrol ini menggunakan sistem close loop dan mencoba dengan variasi nilai gain yang dikemas dengan variable k terhadap pengaruh waktu bangkitnya ( time rise ). Selain melihat hasil semua parameter unjuk kerja kontroller, kita juga melihat kedudukan pole zero setiap fungsinya. Karena nantinya kedudukan pole zero juga dapat merujuk kondisi sistem tersebut dalam keadaan stabil atau tidak.

2.    PEMBAHASAN

      Secara umum pada sistem pengaturan, sistem kontrol dibagi menjadi 2 yakni open loop dan close loop. Pada sistem open loop, keluarannya tidak mempengaruhi sinyal output karena tidak ada sinyal umpan balik (feedback), jadi akibatnya adalah ketetapan atau ketelitian  dari sistem ini tergantung pada proses kalibrasi. Dan juga tidak adanya feedback menyebabkan tidak adanya perbandingan apakah inputan yang diberikan sama dengan output nantinya.

Untuk sistem close loop adalah sistem control yang sinyal keluarannya mempunyai pengaruh langsung pada aksi pengontrolan, sistem control loop tertutup juga merupakan sistem control berumpan balik. Sinyal kesalahan penggerak, yang merupakan selisih antara sinyal keluaran atau suatu fungsi sinyal keluaran atau turunannya, diumpamakan ke kontroler untuk memperkecilk kesalahan dan membuat agar keluaran sistem mendekati harga yang diinginkan. 

     Bentuk transfer function yang digunakan pada sistem kali ini adalah

Sehingga contoh untuk close  loop dengan k=1

Dari persamaan transfer fungsi diatas maka dapat dicari pole dan zero-nya, dimana zero merupakan persamaan laplace pada sisi pembilang. Dan pole pada sisi penyebut. Pada fungsi tersebut untuk mencari nilai pole menggunakan rumus :

3. HASIL SIMULASI

Hasil simulasi saat close loop

4. ANALISA

Pengontrolan suatu alat dapat di lakukan apabila sistem yang di kontrol bekerja dengan stabil. Kita dapat mengetahui karakteristik antara masukan dan keluaran di transfer fungsi yang dipengaruhi nilai k yang di sisipkan sebagai gainnya. Saat sistem close loop dengan beberapa nilai k yang semakin besar  karakteristik yang paling terlihat adalah time risenya (tr) semakin singkat itu artinya semakin cepat saat starting motornya, namun untuk parameter lainnya saat nilai k yang semakin besar, maka parameter unjuk kerja seperti max point, steady point, MOV dan time settling semakin besar pula. Nilai zero diambil pada pembilang dan nilai pole diambil pada penyebut di setiap transfer fungsinya. Sehingga karena pembilangnya hanya sebuah konstanta ( 1) tanpa variable maka zeronya nol dan nilai polenya yang dapat dicari. Dan juga untuk transfer function yang digunakan, semua pole terletak di kuadran kiri sehingga kita dapat mengganggap bahwa sistem yang ada sudah agak stabil, dikatakan agak stabil karena zero-nya tidak ada,.bila pole dan zero berada pada kuadran kiri semua, maka kita bisa mengatakan bahwa sistem itu tersebut dalam keadaan stabil. Nilai time rise diambil dari waktu 90% maximum pointnya contohnya saat k=1,max. pointnya 0.101 volt. Maka 90% dari maximum pointnya adalah 0.0909 volt. Jadi waktu muncul tegangan 0.0909 volt itu adalah nilai time risenya (sekon). Sedangkan ts (time settling) merupakan waktu dimana saat kondisi gelombangnya sudah steady state. Kita juga dapat menghitung nilai MOV secara teori (Maximum Overshoot)  dengan cara :

Hal ini bertujuan untuk membandingkan hasil secara teori dan praktikum dan mendapatkan hasil seberapa besar % errornya.

5. KESIMPULAN

Berdasarkan analisa dan hasil simulasi diatas dapat disimpulkan bahwa

1.      Pada sistem  close loop, saat nilai k semakin besar maka nilai time risenya berbanding terbalik dengan k menjadi lebih singkat. Namun  untuk parameter lainnya semakin besar

2.   Untuk kedudukan pole pada sistem close loop, disaat nilai k-nya berubah semakin besar maka polenya berubah dibagian imaginernya yang  semakin besar pula, namun  untuk bagian riilnya tetap.

6. DAFTAR PUSTAKA

1.      http://jurnal.utm.ac.id/index.php/MID/article/view/71/69

2.      http://jawasipit.wordpress.com/2012/03/23/sistem-kontrol-loop-terbuka-open-loop/

3.      http://reehokstyle.blogspot.com/2010/04/sistem-kontrol-open-loop-dan-close-loop.html