Regulasi Tegangan Keluaran Buck Converter Menggunakan Kendali Backstepping dan SMC

Yusuf, Ardi Moh. (2020) Regulasi Tegangan Keluaran Buck Converter Menggunakan Kendali Backstepping dan SMC. Sarjana thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Penggunaan sistem daya DC semakin luas digunakan, mulai dari sistem elektronika yang bertegangan rendah hingga sistem kelistrikan bertegangan tinggi. Banyak beban disekitar kita yang membutuhkan sumber masukan DC. Beberapa contoh beban yang menggunakan sumber DC antara lain, motor listrik DC, penjejak daya maksimum (MPPT), pengisian baterai, dan lain sebagainya. Dengan meningkatnya kebutuhan akan sumber DC maka diperlukan sistem untuk mengkonversi sistem daya DC, dimana sistem konversi tersebut mampu merubah tingkat besaran DC ke dalam tingkat besaran DC yang lain. Salah satu jenis dari konverter DC yang banyak kita temui adalah buck converter. Buck converter merupakan konverter DC yang mampu merubah tegangan DC dari tegangan tinggi ke tegangan yang lebih rendah. Sistem buck converter sangat cocok digunakan pada sistem pengisian daya seperti, pengisian aki, pengisian baterai, sistem solar charge (SSC) dan lain sebagainya. Rangkaian buck converter terdiri dari MOSFET sebagai saklar elektronik, lalu terdapat dioda yang berfungsi untuk menyalurkan atau memutus tegangan saat saklar dalam keadaan on maupun off, kemudian terdapat dua komponen pasif yaitu kapasitor dan induktor. Pada sistem buck converter terdapat kelemahan yaitu kurang mampu menghasilkan tegangan keluaran yang bersih dari osilasi dan overshoot. Osilasi dan overshot terjadi pada setiap sistem konverter dikarenakan pada konverter terdapat dua komponen pasif yang saling menerima dan melepas muatan, dua komponen tersebut ialah induktor dan kapasitor. Hal ini tentu tidak kita inginkan karena dapat merusak atau mempersingkat umur dari komponen. Oleh sebab itu buck converter memerlukan suatu sistem pengendali agar tegangan keluaran yang dihasilkan sesuai dengan yang kita inginkan tanpa ada gangguan saat buck beroperasi. Pada penelitian ini kendali yang digunakan adalah bacstepping dan SMC. Pada penelitian sebelumnya backstepping dan SMC terbukti mampu meredam hingga menghilangkan osilasi dan overshoot pada sistem konverter. Untuk membuat penelitian berupa simulasi sistem buck converter beserta kendali backstepping dan SMC diperlukan perhitungan matematis dari buck converter agar didapatkan persamaan persamaan state space average (SSA). Untuk membuat persamaan SSA kita dapat menggunakan hukum Kirchoff’s Voltage Law (KVL) dan Kirchoff Current law (KCL) pada rangkaian buck converter saat saklar dalam keadaan on maupun keadaan off. Dimana nilai dari persamaan SSA ini nantinya akan kita gunakan sebagai program dalam MATLAB Simulink. Pengendali backstepping dan SMC terbilang mampu mempertahankan kestabilan saat keadaan normal dimana hal tersebut dapat ditunjukan dengan melihat nilai tegangan keluaran dari buck converter. Saat diberi kendali backstepping dan SMC sistem buck converter mampu mengeluarkan tegangan yang bersih dari osilasi dan overshoot. Hasil perbandingan simulasi pengendali backstepping dan SMC saat diberi simulasi gangguan berupa perubahan tegangan masukan memperlihatkan bahwa buck converter dengan kendali SMC memiliki lonjakan tegangan lebih rendah dari backstepping, sedangkan saat diberi kendali backstepping, terjadi lonjakan tegangan dengan nilai lonjakan yang relative kecil. Hal ini menunjukan bahwa backstepping dan SMC mampu meredam lonjakan tegangan saatdiberi simulasi gangguan tegangan masukan. Dari perbandingan waktu pemulihan terlihat bahwa pada besar gangguan tertentu backstepping mampu pulih dan kembali pada refrensi lebih cepat daripada SMC. Secara keseluruhan kendali backstepping dan SMC mampu meredam lonjakan gangguan dan kembali pada nilai refrensi dalam waktu yang singkat. Hal ini dapat membuktikan bahwa ketika buck converter diberi dua pengendali tersebut mampu menghasilkan tegangan keluaran yang baik.

English Abstract

The DC power systems is increasingly being used, ranging from low voltage electronic systems to high voltage electrical systems. Many loads also require a DC input source. Some examples of loads that use DC sources include, DC electric motors, maximum power tracking (MPPT), battery charging, and so forth. With the increasing need for DC sources, we need a system to convert DC power systems, where the conversion system is able to change the DC magnitude level into another DC magnitude level. One type of DC converter that we encounter is a buck converter. Buck converter is a DC converter that is able to change the DC voltage from high voltage to lower voltage. The buck converter system is very suitable for use in charging systems such as battery charging, battery charging, solar charge (SSC) systems and many else. The buck converter circuit consists of a MOSFET as an electronic switch, then there is a diode that functions to channel or break the voltage when the switch is on or off, then there are two passive components namely capacitors and inductors. In the buck converter system there is a disadvantage that is not able to produce a clean output voltage from oscillation and overshoot. Oscillation and overshot occur in each converter system because in the converter there are two passive components that accept and discharge each other, the two components are inductors and capacitors. This is certainly not what we want because it can damage or shorten the life of the components. Therefore the buck converter requires a control system so that the output voltage generated is what we want without any interference when the buck operates. In this study the controls used are bacstepping and SMC. In previous studies backstepping and SMC were proven to be able to reduce to eliminate oscillation and overshoot in the converter system. To make a research in the form of a buck converter system simulation with backstepping and SMC control, a mathematical calculation of the buck converter is needed to obtain the state space average (SSA) equation. To make the SSA equation we can use Kirchoff’s Voltage Law (KVL) and Kirchoff Current law (KCL) in the buck converter circuit when the switch is on or off. Where the value of this SSA equation will be used as a program in MATLAB Simulink. Backstepping and SMC controllers are able to maintain stability during normal conditions where it can be demonstrated by looking at the output voltage value of the buck converter. When given backstepping control and the SMC buck converter system is able to remove a clean voltage from oscillation and overshoot. The comparison results of backstepping and SMC controller simulation when given a disturbance simulation in the form of changes in input voltage shows that the buck converter with SMC control has a lower voltage surge than backstepping, whereas when given backstepping control, voltage surges occur with relatively small surge values. This shows that backstepping and SMC are able to reduce voltage surges when given simulated input voltage disturbances. From the comparison of recovery time, it can be seen that in certain major disorders backstepping can recover and return to reference faster than SMC. Overall backstepping and SMCcontrols are able to reduce the interference surge and return to reference values in a short time. This can prove that when the buck converter is given two controllers are able to produce a good output voltage.

Other obstract

-

Item Type:	Thesis (Sarjana)
Identification Number:	'0520070063
Uncontrolled Keywords:	buck, backstepping, SMC, osilasi, overshoot. , buck, backstepping, SMC, oscillation, overshoot.
Subjects:	500 Natural sciences and mathematics > 537 Electricity and electronics > 537.6 Electrodynamics (Electric currents) and thermoelectricity
Divisions:	Fakultas Teknik > Teknik Elektro
Depositing User:	Users 31 not found.
Date Deposited:	03 Feb 2021 07:21
Last Modified:	04 Oct 2024 07:28
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/182266

Text Ardi Moh. Yusuf_unlocked.pdf Download (3MB)

Actions (login required)

View Item