pengaturan kecepatan motor sinkron …mmt.its.ac.id/download/semnas/semnas vii/mi/12. prosiding...

14
Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi VII Program Studi MMT-ITS, Surabaya 2 Pebruari 2008 PENGATURAN KECEPATAN MOTOR SINKRON DENGAN METODE SENSOR CURRENT MENGGUNAKAN PI CONTROLLER Linda Sartika Jurusan Teknik Elektro Universitas Borneo Tarakan. Email : linda_krs@ yahoo.com ABSTRAK Kebanyakan motor listrik berputar dengan kecepatan konstan dan hanya 20% dengan kecepatan variabel, ini merupakan trend yang berkembang dengan pesat. Dari hasil survei ternyata bila motor dioperasikan dengan kecepatan variabel, maka daya yang dikonsumsi menjadi lebih kecil serta dapat memperbaiki kualitas dan kuantitas produk, disamping itu umur mesin bisa lebih panjang. Motor sinkron adalah motor ac yang memiliki kecepatan konstan, namun kecepatan dapat diatur karena kecepatannya berbanding lurus dengan frekuensi. Motor sinkron secara khusus sangat baik digunakan untuk kecepatan rendah. Kelebihan dari motor sinkron ini antara lain, dapat dioperasikan pada faktor daya lagging maupun leading, tidak ada slip yang dapat mengakibatkan adanya rugi-rugi daya sehingga motor ini memiliki efisiensi tinggi. Sedangkan kelemahan dari motor sinkron adalah tidak mempunyai torka mula, sehingga untuk starting diperlukan cara-cara tertentu. Bila metode starting telah dapat dikembangkan kemudian hari, maka motor ini akan lebih unggul dibandingkan motor listrik yang lain. Makalah ini membahas kinerja dan respons dari pengaturan kecepatan motor sinkron yang dioperasikan dengan dengan metode sensor current menggunakan kontroler PI. Dengan metoda ini, motor sinkron dapat menghasilkan performansi arus yang baik. Kata kunci : Motor sinkron, PI Controller dan Sensor Current PENDAHULUAN Motor sinkron adalah motor ac yang memiliki kecepatan konstan, namun kecepatan dapat diatur karena kecepatannya berbanding lurus dengan frekuensi. Motor sinkron secara khusus sangat baik digunakan untuk kecepatan rendah [1]. Kelebihan dari motor sinkron ini antara lain, dapat dioperasikan pada faktor daya lagging maupun leading, tidak ada slip yang dapat mengakibatkan adanya rugi-rugi daya sehingga motor ini memiliki efisiensi tinggi. Sedangkan kelemahan dari motor sinkron adalah tidak mempunyai torka mula, sehingga untuk starting diperlukan cara-cara tertentu. Bila metode starting telah dapat dikembangkan kemudian hari, maka motor ini akan lebih unggul dibandingkan motor listrik yang lain. Motor sinkron adalah motor ac yang memiliki kecepatan konstan, namun kecepatan dapat diatur karena kecepatannya berbanding lurus dengan frekuensi. Motor sinkron secara khusus sangat baik digunakan untuk kecepatan rendah [1]. Kelebihan dari motor sinkron ini antara lain, dapat dioperasikan pada faktor daya lagging maupun leading, tidak ada slip yang dapat mengakibatkan adanya rugi-rugi daya sehingga motor ini memiliki efisiensi tinggi. Sedangkan kelemahan dari motor sinkron adalah tidak mempunyai torka mula, sehingga untuk starting diperlukan cara-cara tertentu. Bila

Upload: hoangxuyen

Post on 30-Jan-2018

231 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: PENGATURAN KECEPATAN MOTOR SINKRON …mmt.its.ac.id/download/SEMNAS/SEMNAS VII/MI/12. Prosiding Linda... · Makalah ini membahas kinerja dan respons dari ... Dalam sistem closed-loop

Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi VIIProgram Studi MMT-ITS, Surabaya 2 Pebruari 2008

PENGATURAN KECEPATAN MOTOR SINKRONDENGAN METODE SENSOR CURRENT MENGGUNAKAN PI

CONTROLLER

Linda SartikaJurusan Teknik Elektro Universitas Borneo Tarakan.

Email : linda_krs@ yahoo.com

ABSTRAK

Kebanyakan motor listrik berputar dengan kecepatan konstan dan hanya 20%dengan kecepatan variabel, ini merupakan trend yang berkembang dengan pesat. Darihasil survei ternyata bila motor dioperasikan dengan kecepatan variabel, maka dayayang dikonsumsi menjadi lebih kecil serta dapat memperbaiki kualitas dan kuantitasproduk, disamping itu umur mesin bisa lebih panjang.

Motor sinkron adalah motor ac yang memiliki kecepatan konstan, namunkecepatan dapat diatur karena kecepatannya berbanding lurus dengan frekuensi. Motorsinkron secara khusus sangat baik digunakan untuk kecepatan rendah. Kelebihan darimotor sinkron ini antara lain, dapat dioperasikan pada faktor daya lagging maupunleading, tidak ada slip yang dapat mengakibatkan adanya rugi-rugi daya sehingga motorini memiliki efisiensi tinggi. Sedangkan kelemahan dari motor sinkron adalah tidakmempunyai torka mula, sehingga untuk starting diperlukan cara-cara tertentu. Bilametode starting telah dapat dikembangkan kemudian hari, maka motor ini akan lebihunggul dibandingkan motor listrik yang lain.

Makalah ini membahas kinerja dan respons dari pengaturan kecepatan motorsinkron yang dioperasikan dengan dengan metode sensor current menggunakankontroler PI. Dengan metoda ini, motor sinkron dapat menghasilkan performansi arusyang baik.

Kata kunci : Motor sinkron, PI Controller dan Sensor Current

PENDAHULUAN

Motor sinkron adalah motor ac yang memiliki kecepatan konstan, namunkecepatan dapat diatur karena kecepatannya berbanding lurus dengan frekuensi. Motorsinkron secara khusus sangat baik digunakan untuk kecepatan rendah [1]. Kelebihandari motor sinkron ini antara lain, dapat dioperasikan pada faktor daya lagging maupunleading, tidak ada slip yang dapat mengakibatkan adanya rugi-rugi daya sehingga motorini memiliki efisiensi tinggi. Sedangkan kelemahan dari motor sinkron adalah tidakmempunyai torka mula, sehingga untuk starting diperlukan cara-cara tertentu. Bilametode starting telah dapat dikembangkan kemudian hari, maka motor ini akan lebihunggul dibandingkan motor listrik yang lain.

Motor sinkron adalah motor ac yang memiliki kecepatan konstan, namunkecepatan dapat diatur karena kecepatannya berbanding lurus dengan frekuensi. Motorsinkron secara khusus sangat baik digunakan untuk kecepatan rendah [1]. Kelebihandari motor sinkron ini antara lain, dapat dioperasikan pada faktor daya lagging maupunleading, tidak ada slip yang dapat mengakibatkan adanya rugi-rugi daya sehingga motorini memiliki efisiensi tinggi. Sedangkan kelemahan dari motor sinkron adalah tidakmempunyai torka mula, sehingga untuk starting diperlukan cara-cara tertentu. Bila

Page 2: PENGATURAN KECEPATAN MOTOR SINKRON …mmt.its.ac.id/download/SEMNAS/SEMNAS VII/MI/12. Prosiding Linda... · Makalah ini membahas kinerja dan respons dari ... Dalam sistem closed-loop

Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi VIIProgram Studi MMT-ITS, Surabaya 2 Pebruari 2008

ISBN : 978-979-99735-4-2A-12-2

metode starting telah dapat dikembangkan kemudian hari, maka motor ini akan lebihunggul dibandingkan motor listrik yang lain.

Kecepatan pada motor sinkron dapat diatur dengan merubah frekuensi daripower suplay. Bagaimanapun frekuensi ditetapkan, kecepatan selalu tetap. Oleh karenaitu motor sinkron kecepatannya dapat dikendalikan secara akurat. Ada dua metodepengaturan kecepatan dari motor sinkron yaitu pertama kecepatan diatur secaralangsung dengan mengubah tegangan keluaran dan frekuensi pada inverter ataucycloconverter yang dikenal dengan metode volt/herzt. Metode volt/herzt inimempunyai performansi arus yang jelek karena tidak ada sensor arus yang dipasang danperformansi starting juga jelek, maka untuk meningkatkan performansi arus dan startingdigunakan kombinasi sensor arus (hybrid volt/herzt-current control) [1]. Metode yanglain, frekuensi secara otomatis diatur oleh sensor kecepatan motor dan ini disebut ”self-controlled” motor sinkron [6].

Kebanyakan motor listrik berputar dengan kecepatan konstan dan hanya 20%dengan kecepatan variabel, ini merupakan trend yang berkembang dengan pesat. Darihasil survei ternyata bila motor dioperasikan dengan kecepatan variabel, maka dayayang dikonsumsi menjadi lebih kecil serta dapat memperbaiki kualitas dan kuantitasproduk, disamping itu umur mesin bisa lebih panjang [11].

Pengoperasian dengan kecepatan variabel dapat dilakukan dengan mengontroltegangan dan frekuensi yang masuk ke motor sinkron. Untuk pengaturan otomatikdibutuhkan sistem closed-loop. Dalam sistem closed-loop kecepatan motordibandingkan dengan kecepatan referens yang diberikan dan error diumpankan padacontroller, sehingga kecepatan motor bisa mendekati kecepatan referens.

Seringkali bahwa motor harus bisa dikontrol secara otomatis, karena itudibutuhkan rangkaian closed loop. Untuk pengoperasian dengan kecepatan rendah, droptegangan pada kumparan jangkar sangat besar, sehingga tegangan motor menjadirendah, dan arus mula torka menjadi kecil. Karena itu dalam pengaturan kecepatanmotor dilengkapi dengan sensor arus.

Sasaran dari penelitian ini adalah untuk mengembangkan pengaturan kecepatanmotor sinkron yang menggunakan sensor arus dengan menggunakan kontroler PI.

Untuk memperbaiki respon kecepatan dari sistem, maka dibutuhkan suatukontroler. Kontroler yang digunakan dalam sistem ini adalah kontrol PI.

TEORI DASAR

Persamaan Motor Sinkron dalam Sistem Koordinat Bebas

Dengan mengetahui persamaan-persamaan pada motor sinkron, maka kita akandengan mudah meninjau sistem agar bisa bekerja dengan baik.

Suatu rangkaian tiga phasa identik dinyatakan oleh persamaan :asassas iLsirV .. (1)

bsbssbs iLsirV .. (2)

cscssac iLsirV .. (3)

Tegangan dan arus merupakan fungsi waktu dalam keadaan stasioner, yangdalam keadaan simetris dinyatakan oleh persamaan :

tVv esas cos (4)

)cos( 32 tVv esbs

(5)

)cos( 32 tVv esbs

(6)

)cos( tIi esas(7)

Page 3: PENGATURAN KECEPATAN MOTOR SINKRON …mmt.its.ac.id/download/SEMNAS/SEMNAS VII/MI/12. Prosiding Linda... · Makalah ini membahas kinerja dan respons dari ... Dalam sistem closed-loop

Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi VIIProgram Studi MMT-ITS, Surabaya 2 Pebruari 2008

ISBN : 978-979-99735-4-2A-12-3

)cos( 32 tIi esbs

(8)

)cos( 32 tIi escs

(9)

notasi :s

ss Z

VI (10)

22 )(( LsRsZ es (11)

)(tan 1

Rs

Lse (12)

r

Gambar 1. Sumbu stator dan rotor motor sinkron

Model d-q dari Motor Sinkron

Model rangkaian ekivalen d-q dari motor sinkron diperlihatkan pada Gambar 2.Persamaan tegangannya dinyatakan sebagai berikut [10] :

qsqsqssqs irV ... (13)

dsdsdssds irV ... (14)

nsnssns irV .. (15)

dsb

r

dsb

r

Gambar 2 Rangkain Ekivalen dq Motor Sinkron Kotub Menonjol

Persamaan tegangan sistem motor sinkron tiga phasa kutub dua dinyatakansebagai berikut :

abcsabcssabcs irV (16)

qdrqdrrqdr irV (17)

notasi ρ adalah operator d/dt, subskrip s menyatakan belitan stator, r menyatakan belitanrotor, d dan q berturut-turut menyatakan kuantitas pada sumbu d (derect axis) dansumbu q (quadratur axis). Rangkaian diasumsikan dalam keadaan seimbang, arus dantegangan rotor sumbu netral selalu berharga nol, maka komponen netralnya diabaikan.

Tcsbsasabcs VVVV (18)

Tfrdrqrqdr VVVV (19)

csbsasT

abcs ffff )( (20)

frdrqrT

qdr ffff )( (21)

Page 4: PENGATURAN KECEPATAN MOTOR SINKRON …mmt.its.ac.id/download/SEMNAS/SEMNAS VII/MI/12. Prosiding Linda... · Makalah ini membahas kinerja dan respons dari ... Dalam sistem closed-loop

Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi VIIProgram Studi MMT-ITS, Surabaya 2 Pebruari 2008

ISBN : 978-979-99735-4-2A-12-4

dri

fri

qri

dsi

qsi

LmddrLrfrLmdLmd

LmdLmdfrLrdrLmd

LmqqrLrqrLmq

LmdLmdLmqrLmdsLrsLmqsLr

LmdrLmdrLmqLmdsLLmqsLrs

Vfr

Vdr

Vqr

Vds

Vqs

'

'

'

'

'

)1(00

)1(00

00)1(0

.1)1.(

..11

idr

ifr

iqr

ids

iqs

x

Xfrb

rfrXmdb

Xmdb

Xmdb

Xdrb

rdrXmdb

Xqsb

rsqXmqb

Xmdb

Xmdb

Xmqb

rXds

brsXqs

b

r

Xmdb

rXmq

b

rXmq

bXds

b

rXqs

brs

udr

uds

uqs

00

00

000

0

0

Persamaan Park’s motor sinkron tiga phasa dalam sumbu d-q-n pada kerangka acuanrotor adalah sebagai berikut :

(22)

(23)

Torka Elektromagnetik

Ditinjau dari rangkain ekivalen motor sinkron kutub menonjol “cross product”yang dimaksud adalah antara arus-arus stator dan fluks bersama strator dan celah udara.Secara vektoris persamaan torka elektromagnetik dapat ditulis sebagai berikut :

dsdsqsqse iiP

T ..22

3

(24)

Sedangkan persamaan fluks linkage adalah :

qrmqqsqsqsbqs iXiX '... (25)

frmddrmqdsdsdsbds iXiXiX '.'... (26)

qrqrdsmqqrbqr iXiX '.'.'.' (27)

frmddrdrdsmqdrbdr iXiXiX '.'.'.'.' (28)

frfrdrmddsmdfrbfr iXiXiX '.'..'. (29)

Dengan mengsubstitusikan hubungan fluks dalam term arus, maka didapat :

qsdsqsdsdsqrmqdsdrfrmdb

e iiXXiiXiiiXP

T )(')''(1

22

3

(30)

yang menempatkan bukti dari tiga komponen torka1.

dsdrfrmd iiiX )''( - torka medan tambahan – torka d – peredam (damper)

2. dsqrmq iiX ' - torka q – peredam

3. dsqsds iXX )( - torka reluktansi

Voltage Source Inverter

Invereter adalah konveter yang mengubah tegangan dc menjadi ac. Prosesswitching untuk mendapatkan tegangan ac diperlihatkan pada Gambar 3.

Gambar 3. Konfigurasi Rangkaian VSI

Agar tegangan dapat diubah dari dc ke ac, maka setiap IGBT dinyalakan untuksetiap setengah periode, dengan awal penyalaan masing-masing IGBT yang berbeda.Dalam Gambar 3 terlihat tiap IGBT dihubungkan secara anti paralel dengan sebuah

Page 5: PENGATURAN KECEPATAN MOTOR SINKRON …mmt.its.ac.id/download/SEMNAS/SEMNAS VII/MI/12. Prosiding Linda... · Makalah ini membahas kinerja dan respons dari ... Dalam sistem closed-loop

Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi VIIProgram Studi MMT-ITS, Surabaya 2 Pebruari 2008

ISBN : 978-979-99735-4-2A-12-5

dioda. Fungsi dari dioda adalah “Free Wheeling Dioda” yaitu untuk melepas energiyang tersimpan dalam induktasi dari beban saat terjadi switcing.Dari Gambar 3 rangkaian terhubung dengan beban hubung bintang maka ada tigaperiode yang terjadi yaitu :

a. Periode 1 dimana tegangan line ditulis dalam persamaan:VAN = Vdc/3 (31)VBN = -2Vdc/3 (32)VCN = Vdc/3 (33)

b. Periode 2 dimana tegangan line ditulis dalam persamaan:VAN = 2Vdc/3 (34)VBN = -Vdc/3 (35)VCN = -Vdc/3 (36)

c. Periode 3 dimana tegangan line ditulis dalam persamaan:VAN = Vdc/3 (37)VBN = Vdc/3 (38)VCN = -2Vdc/3 (39)

Bentuk gelombang dari invereter bisa dilihat pada Gambar 4.

Gambar 4. Bentuk Gelombang Kotak (Square-Wave) Invertera) Tegangan searah, b) Lama konduksi dari masing-masing komponen, c) Bentuk

gelombang tegangan tiga fasa, d) Bentuk gelombang tegangan line.

Kontroler Proporsional Integral (PI)

Aksi kontroler PI didefinisikan dengan persamaan sebagai berikut :

t

dtteTi

KpteKptu

0

)()()( (40)

Page 6: PENGATURAN KECEPATAN MOTOR SINKRON …mmt.its.ac.id/download/SEMNAS/SEMNAS VII/MI/12. Prosiding Linda... · Makalah ini membahas kinerja dan respons dari ... Dalam sistem closed-loop

Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi VIIProgram Studi MMT-ITS, Surabaya 2 Pebruari 2008

ISBN : 978-979-99735-4-2A-12-6

Blok diagramnya dapat dilihat pada Gambar 5.

Gambar 5. Blok Diagram Kontroler Proporsional-Integral

Setiap kekurangan dan kelebihan dari masing-masing kontroler P dan I dapatsaling menutupi dengan menggabungkan keduanya secara paralel menjadi kontroler PI.

Prinsip utama dari PI controller adalah P contoller berfungsi mempercepatovershoot pada sistem sedangkan I controller berfungsi menghilangkan kesalahankeaadaan tunak atau mempercepat keadaan mantap dari sistem. Secara sederhana blokdiagram untuk PI controller dapat dilihat pada Gambar 6.

Motor-

PI+

id

ref

Gambar 6. Blok Diagram PI Controller untuk Pengaturan Kecepatan Motor

Model Sensor Arus

Untuk mengurangi arus strarting yang sangat besar kira-kira 5 sampai 8 kali dariarus rated dapat dilakukan dengan model kontrol sensor arus, ini dapat dilihat padaGambar 7

Gambar 7. Model Sensor Arus Kontroler

Model sensor arus membangkitkan tegangan melalui regulator arus(digambarkan dengan garis putus-putus). Sensor arus dibutuhkan pada model ini danpemilihan level arus Is

* secara empiris tergantung pada beban dan enersia dari sistem,10% dari arus rated akan mampu untuk pick-off dan percepatan berikutnya. Denganpengaturan kontrol PI yang benar nampaknya akan dapat cukup mengatur arus.

Dibandingkan dengan model V/f, model sensor arus selalu stabil danperformansi arusnya lebih baik meskipun motor sinkron dalam kondisi kehilangansinkronisasi.

PENGATURAN KECEPATAN MOTOR SINKRON METODE SENSORCURRENT

Desain Sistem

Blok diagram dari pengaturan kecepatan motor sinkron metode sensor currentdapat dilihat pada Gambar 8.

sTi

sTiKp )1(

p

E(s) E(s)

Page 7: PENGATURAN KECEPATAN MOTOR SINKRON …mmt.its.ac.id/download/SEMNAS/SEMNAS VII/MI/12. Prosiding Linda... · Makalah ini membahas kinerja dan respons dari ... Dalam sistem closed-loop

Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi VIIProgram Studi MMT-ITS, Surabaya 2 Pebruari 2008

ISBN : 978-979-99735-4-2A-12-7

Gambar 8. Blok Diagram Dari Pengaturan Kecepatan Motor Sinkron Metode SensorCurrent

Langkah-langkah yang dilakukan dalam perencanaan simulasi secara garis besarsebagai berikut :

1. Membuat skema dari sistem.2. Membuat model simulasi berdasarkan model matematik dan parameter-

parameter motor sinkron.3. Mendapatkan respon close loop dari plant pada beban tetap dan kecepatan

berubah-ubah.

Model Motor Sinkron

Tegangan abc pada kumparan stator ditransformasikan ke dqn dengan acuanrotor. Meskipun sudut rotor )(tr bertambah dengan waktu, cos )(tr dan sin )(tr tetapdibatasi. Dalam simulasi, nilai cos )(tr dan sin )(tr dapat ditentukan dari variabelfrekuensi osilasi rangkaian yang mana syarat dari setting nilai awal )(tr harus tetap.Transformasi dari abc ke dq rotor boleh dibuat satu langkah atau terpisah dua langkah.Pada dua langkah, lanjutan keluaran dari langkah pertama tegangan rotor dalamkerangka dq referensi tetap, itu adalah :

vcvbvav sq 3

1

3

1

3

2 (41)

)(3

1vbvcv s

d (42)

)(3

1vcvbvavo (43)

Hasil langkah ke dua,)(sin)(cos tvtvv r

sdr

sqq (44)

)(cos)(sin tvtvv rsdr

sqd (45)

dengan,

t

rrr dtt0

)0()( (46)

Sebagai alternatif, transformasi dapat dibentuk dalam satu langkah :

)

3

4)(cos()

3

2)(cos()(cos

3

2

tvtvtvv rcrbraq

(47)

)

3

4)(sin()

3

2)(sin()(sin

3

2

tvtvtvv rcrbrad

(48)

)(3

1vcvbvavo (49)

Setelah diperoleh nilai fluks linkange pada kumparan maka arus pada sumbu ddan q dapat dicari menggunakan :

Page 8: PENGATURAN KECEPATAN MOTOR SINKRON …mmt.its.ac.id/download/SEMNAS/SEMNAS VII/MI/12. Prosiding Linda... · Makalah ini membahas kinerja dan respons dari ... Dalam sistem closed-loop

Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi VIIProgram Studi MMT-ITS, Surabaya 2 Pebruari 2008

ISBN : 978-979-99735-4-2A-12-8

ls

mqqq x

i

(50)

ls

mddd x

i

(51)

'

''

lkd

mdkdkd x

i

(52)

'

''

lkq

mqkqkq x

i

(53)

'

''

lf

mdff x

i

(54)

Arus dq kumparan stator ditransformasikan balik ke arus kumparan abcmenggunakan acuan rotor dan tranformasi dq0 ke abc, sebagai berikut :

)(sin)(cos titii rdrqsq (55)

)(cos)(sin titii rdrqsd (56)

0iii sqa (57)

03

1

2

1iiii s

dsqb (58)

03

1

2

1iiii s

dsqc (59)

Torka Elektromekanik

Torka elektromekanik yang dihasilkan oleh motor sinkron dengan p kutub dapatdilihat pada persamaan di bawah ini :

(60)

(61)Persamaan Putaran Rotor

Pada motor sinkron akselerasi torka, Tem + Tmec - Tdamp, adalah dalam keadaamrotor berputar,. Tem dihasilkan oleh motor sinkron adalah positif dan Tmec untuk motornegative. Persamaan torka enersia adalah :

dt

td

P

J

dt

tdJTTT rmrm

dampmecem

)(2)( (62)

Sudut rotor δ didefinisikan sebagai sudut pada sumbu-qr dari rotor dengan respeksumbu-qe pada putaran sinkron referensi acuan, itu adalah :

)()()( ttt er (63)

)0()0())(()(0

er

t

er dttt (64)

karena ωe adalah konstan,

dt

td

dt

td rer )())((

(65)

)(22

3

)(22

3

dqqdb

dqqdrm

emme

iiP

iiPP

T

Page 9: PENGATURAN KECEPATAN MOTOR SINKRON …mmt.its.ac.id/download/SEMNAS/SEMNAS VII/MI/12. Prosiding Linda... · Makalah ini membahas kinerja dan respons dari ... Dalam sistem closed-loop

Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi VIIProgram Studi MMT-ITS, Surabaya 2 Pebruari 2008

ISBN : 978-979-99735-4-2A-12-9

maka,

t

er J

Pt

0

)dtTdamp-TmecTem(2

)( (66)

Model Sensor ArusModel sensor arus membangkitkan tegangan melalui regulator arus. Sensor arus

dibutuhkan pada model ini dan pemilihan level arus Is* secara empiris tergantung pada

beban dan enersia dari sistem [1].Transformasi kedalam referensi dq dimaksudkan untuk mempermudah analisis

dimana dari sistem tiga fasa dirubah kedalam sistem dua fasa. Transformasi dari iabc

kedalam idq dengan menggunakan persamaan berikut :

3

2sin

3

2sinsin

3

2

tititii rcrbrad

(67)

3

2cos

3

2coscos

3

2

tititii rcrbraq

(68)

Hasil transformasi ini dibandingkan dengan id* dan iq* referensi pada regulator arusuntuk mendapatkan vd* dan vq* sehingga vs* dapat ditentukan sebagai berikut :

)(2*2**

qds vvv (70)

SIMULASI DAN ANALISIS

SimulasiMelakukan simulasi berarti melakukan peniruan keadaan yang sebenarnya dari

suatu sistem. Kemiripan hasil simulasi dengan sistem yang sebenarnya sangattergantung pada model matematik. Dalam penelitian ini digunakan model matematikmotor sinkron, model ini diharapkan memiliki kemiripan dinamika dengan plant yangsesungguhnya.Prosedur pengujian simulasi dilakukan untuk mengetahui validitas dan keterandalanmodel melalui simulasi komputer, dengan melihat performansi kinerja motor sinkronyang meliputi Maksimum overshoot (Mov), Rise time (Rt), dan Settling time (St)

Simulasi ini untuk mengetahui kemampuan kontroller yang dirancang dalammengikuti input yang diberikan yaitu berupa kecepatan antara 100 rad/s – 400 rad/s, dandidapatkan respon hasil sebagai berikut :

1. Set point kecepatan 100 rad/s

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

50

100

150

200

250

300

350

400

Waktu(detik)

Kec

epat

an (r

ad/s

)

Respon Dinamik Kecepatan Motor

Gambar 9. Respon Dinamik Kecepatan pada Set Point 100 rad/s Model Sensor Current

Page 10: PENGATURAN KECEPATAN MOTOR SINKRON …mmt.its.ac.id/download/SEMNAS/SEMNAS VII/MI/12. Prosiding Linda... · Makalah ini membahas kinerja dan respons dari ... Dalam sistem closed-loop

Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi VIIProgram Studi MMT-ITS, Surabaya 2 Pebruari 2008

ISBN : 978-979-99735-4-2A-12-10

Performansi untuk kecepatan 100 rpm :

Settling time (St) = 0,14 detikRise time (Rt) = 0.066 detik

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

Waktu(detik)

Te (N

.m)

Respon Dinamik Torka Motor

Gambar 10. Respon Dinamik Torka pada Set Point 100 rad/s Model Sensor Current

Performansi untuk torka 100 rpm :

Settling time (St) = 0,124 detikRise time (Rt) = 0.097 detik

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

Waktu(detik)

Aru

s ia

bc(p

u)

Respon Dinamik Arus iabc

Gambar 11. Respon Dinamik Arus Iabc pada Set Point 100 rad/s Model Sensor Current

2. Set point kecepatan 200 rad/s

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

50

100

150

200

250

300

350

400

Waktu(detik)

Kec

epat

an (

rad/

s)

Respon Dinamik

Gambar 12. Respon Dinamik Pada Set Point 200 rad/s Model Sensor Current

Page 11: PENGATURAN KECEPATAN MOTOR SINKRON …mmt.its.ac.id/download/SEMNAS/SEMNAS VII/MI/12. Prosiding Linda... · Makalah ini membahas kinerja dan respons dari ... Dalam sistem closed-loop

Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi VIIProgram Studi MMT-ITS, Surabaya 2 Pebruari 2008

ISBN : 978-979-99735-4-2A-12-11

Performansi untuk kecepatan 200 rad/s :Settling time (St) = 0.15 detikRise time (Rt) = 0.115 detik

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

Waktu(detik)

Te (N

.m)

Respon Dinamik Torka Motor

Gambar 13. Respon Dinamik Torka pada Set Point 200 rad/s Model Sensor Current

Performansi untuk kecepatan 200 rad/s :Settling time (St) = 0.126 detikRise time (Rt) = 0.081 detik

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

Waktu(detik)

Arus

iabc

(pu)

Respon Dinamik Arus iabc

Gambar 14. Respon Dinamik Arus Iabc pada Set Point 200 rad/s Model Sensor Current

KESIMPULAN

1. Respon simulasi pengaturan kecepatan motor sinkron bermetode senssor currentmempunyai nilai rise time yang baik (untuk semua kondisi simulasi 100 rad/s-400rad/s) nilainya antara 0,012 – 0,04 detik.

2. Dari hasil simulasi juga terlihat bahwa output respon dari pengaturan kecepatanmotor yang dihasilkan cukup bagus dengan nilai settling time dalam satuan detik(untuk semua kondisi simulasi nilainya antara 0,11 s sampai 0,26 s).

3. Untuk simulasi dengan nilai ωref variabel (ωref dinaikkan dari 200 rad/s ke 250 rad/sdan ωref diturunkan dari 200 rad/s ke 150 rad/s), menunjukkan bahwa respon outputmotor mampu mengikuti dengan cepat input referensi yang diberikan.

4. Performansi arus dari model senssor current menunjukan hasil output arus yangsinusoidal dan simetris.

DAFTAR PUSTAKA

1. Aongya Xu, “Implementation and Expremental Investigation Sensorless ControlScemes for PMSM in Super-High Variable Speed Operation”, IEEETransactions on Inc, 1998.

Page 12: PENGATURAN KECEPATAN MOTOR SINKRON …mmt.its.ac.id/download/SEMNAS/SEMNAS VII/MI/12. Prosiding Linda... · Makalah ini membahas kinerja dan respons dari ... Dalam sistem closed-loop

Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi VIIProgram Studi MMT-ITS, Surabaya 2 Pebruari 2008

ISBN : 978-979-99735-4-2A-12-12

2. Bimul K. Bose, “Adjustable Speed AC Drive System”, IEEE Transactions InducstryApplication, Vol IA-21 no. 14 July/Aug, 1985

3. Byong-Kuk Lee, Mehrdad Ehsani, “A Simplified Functional Simulation Model forThree-Phase Voltage-Source Inverter Using Switching Function Concept”,IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol 48, no. 2 April 2001.

4. Chee Mun Ong, T. A. Lipo, “Stability Behavior of Synchronous-RekuctanceMachine Supplied from A Current-Source Inverter”, Reprinted from IEEETrans. Ind. Appl. 1975

5. Chee Mun Ong, “Dynamic Simulation Electric Machinery”, Prentice-Hall, Inc,New Jersey, 1998

6. Didi Kurniawan, “Analisa State Space Self Controlled Motor Sinkron denganKontrol Margin Angle Konstan” Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro ITS,Surabaya, 2000

7. Gordon R. Slemon, Shashi B. Dewan, James W.A. Wilson, “Synchronous MotorDrive with Current-Source Inverter”, Reprinted from IEEE Trans. Ind. Appl.Vol 1A-10 May/Juli 1974

8. Ion Boldea, Syed A. Nasar, “Vector control of AC Drive”, CRC Press Inc, Florida,1992

9. Katsuhiko Ogata, “Modern Control Engineering-Four, th Edition”, Prentice-Hall,Inc, 2002

10. Paul C. Krause, “Analysis of Electric Machinary” Mc Graw Hill, New York 1998.

11. P.C. Sen, “Principles of Electric Machines and Power Electronics” John Wiley &Sons, Inc, 1989

12. R.S. Colby et.al, ”A State Space Analisis of Fed Synchronous Motor Drive inSteady State”, IEEE Transactions Inducstry Application, Vol IA-21 no. 4July/Aug, 1985

13. Soebagio, ”Peran Pengemudi Elektris Dalam Menghadapi Kompotisi Global”,Pidato Pengukuhan Guru Besar, ITS, Surabaya, 2003

12. Yilmas Sozer, David A. Torrey, “Adaptive Fluks Weakening Control of PermanendMagnet Syncrhonous Motor”, IEEE Transactions Inducstry Application, 1998

Page 13: PENGATURAN KECEPATAN MOTOR SINKRON …mmt.its.ac.id/download/SEMNAS/SEMNAS VII/MI/12. Prosiding Linda... · Makalah ini membahas kinerja dan respons dari ... Dalam sistem closed-loop

Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi VIIProgram Studi MMT-ITS, Surabaya 2 Pebruari 2008

ISBN : 978-979-99735-4-2A-12-13

Page 14: PENGATURAN KECEPATAN MOTOR SINKRON …mmt.its.ac.id/download/SEMNAS/SEMNAS VII/MI/12. Prosiding Linda... · Makalah ini membahas kinerja dan respons dari ... Dalam sistem closed-loop

Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi VIIProgram Studi MMT-ITS, Surabaya 2 Pebruari 2008

ISBN : 978-979-99735-4-2A-12-14