Pengaruh Sinkronisasi Switching dan Pengaturan Duty Cycle pada Dua Inverter terhadap Motor BLDC dengan Sumber Tegangan Jamak

Rahman, Afiyah Mahirah and Waru Djuriatno, ST., MT. and Dr. Ir. Muhammad Aswin, M.T. (2023) Pengaruh Sinkronisasi Switching dan Pengaturan Duty Cycle pada Dua Inverter terhadap Motor BLDC dengan Sumber Tegangan Jamak. Sarjana thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Motor BLDC adalah jenis motor sinkron, dimana medan magnet yang ditimbulkan oleh stator dan rotor berputar pada frekuensi yang konstan atau sama. Motor BLDC pada umumnya tidak mengalami slip saat berputar, hal itu dikarenakan motor BLDC menggunakan magnet permanen yang terletak pada bagian rotor dan elektromagnet yang letaknya pada bagian stator. Brushless DC motor ini juga dikenal sebagai motor elektronik commutated yang sumber tegangannya berupa sumber listrik DC (Direct Current) yang nantinya akan diubah menjadi tegangan AC (Alternating Current). Dikarenakan sumber listrik pada motor BLDC untuk pengoperasiannya membutuhkan sumber listrik DC, maka motor listrik BLDC ini membutuhkan energi yang berasal dari baterai. Hal tersebut dikarenakan baterai memiliki kemampuan dapat diisi ulang (rechargeable battery). Namun, penggunaan baterai sebagai sumber tegangan untuk Brushless DC motor ini juga memiliki beberapa kekurangan yang ditemukan. Permasalahan pertama yaitu ditemukan bahwa terdapat pengaruh keadaan baterai yang ditandai dengan tingkat tegangan baterai berdampak terhadap tingkat efisiensi pada motor. Kedua, baterai yang digunakan pada kendaraan listrik umumnya memiliki kapasitas yang cukup besar sehingga mengakibatkan pengisian ulang daya yang terlalu lama. Hal tersebut mengakibatkan pengguna kendaraan listrik lebih sering melakukan pengisian daya meskipun kapasitas tegangan yang ditandai dengan State of Charge (SoC) pada baterai masih terbilang cukup untuk digunakan dan mengakibatkan usia baterai berkurang dengan cepat. Maka dari itu, penggunaan sumber tegangan jamak digunakan sebagai cadangan daya yang memiliki tujuan untuk mengatasi permasalahan pada sistem motor BLDC tersebut. Pada penilitian ini, sumber tegangan yang akan digunakan merupakan baterai Lithium-Ion. Baterai Li-Ion merupakan salah satu jenis baterai sekunder yang dapat diisi ulang (rechargeable battery) dan dapat dilepas-pasang atau dapat digantikan. Baterai ini memiliki beberapa keungulan dibandingkan baterai sekunder jenis lain, yaitu memiliki energi yang tinggi, stabilitas kekuatan baterai yang tinggi karena baterai lithium-ion ini hanya kehilangan 5% isinya pada setiap bulan dari pemakaian baterai tersebut, juga memiliki penyimpanan energi yang sangat baik (daya tahan hingga 10 tahun atau lebih), serta lebih ramah lingkungan. Sumber tegangan jamak ini menggunakan 2 sumber tegangan berupa baterai Li-Ion. Agar motor BLDC dapat bekerja, keluaran dari baterai harus disearahkan terlebih dahulu menggunakan rangkaian inverter 3 fasa. Pada sistem ini digunakan dua half bridge inverter 3 fasa guna mengatur pengoperasian serta peralihan daya dari dua baterai yang akan disalurkan menuju ke motor BLDC. Peralihan dan penggunaan dua sumber tegangan menggunakan diatur menggunakan pembagian nilai duty cycle dari kedua inverter. Pada proses switching dan pembagian nilai duty cycle dari kedua inverter akan disinkrokan terhadap komutasi dari motor BLDC agar motor dapat bekerja. Untuk gambaran umum dari sistem ini yaitu, sumber tegangan jamak berupa 2 baterai Li-Ion nantinya akan dihubungkan dengan 2 half bridge inverter 3 fasa terkontrol yang dihubungkan dengan sebuah gate driver guna diatur proses switching dan pembagian nilai duty cycle, kemudian keluaran dari dua half bridge inverter 3 fasa diteruskan dengan cara diparalelkan sebelum menuju ke motor. Penelitian ini bertujuan untuk merancang sistem simulasi peralihan daya secara bertahap pada sumber tegangan jamak saat sistem motor BLDC dalam keadaan masih beroperasi. Hal tersebut juga bertujuan agar sistem nantinya dapat diterapkan pada kehidupan nyata guna mengatasi permasalahan yang ada. Pengujian pada penelitian ini akan dilakukan pengujian dengan beberapa variasi nilai duty cycle pada kedua inverter dengan menggunakan pengaruh nilai State of Charge (SoC) pada baterai 1. Dari hasil pengujian didapatkan hasil yaitu, pengaturan nilai duty cycle pada dua inverter berhasil mengatur pengoperasian dan peralihan daya pada sumber tegangan jamak menuju ke motor BLDC.

English Abstract

A BLDC motor is a type of synchronous motor, where the magnetic field generated by the stator and rotor rotates at a constant or equal frequency. BLDC motors generally do not slip when rotating, it is because BLDC motors use permanent magnets located on the rotor and electromagnets located on the stator. Brushless DC motor is also known as a commutated electronic motor whose voltage source is a DC (Direct Current) power source which will later be converted into AC voltage (Alternating Current). Because the power source in the BLDC motor for operation requires a DC power source, this BLDC electric motor requires energy from the battery. This is because the battery has the ability to be rechargeable (rechargeable battery). However, the use of batteries as a voltage source for these Brushless DC motors also has some drawbacks found. The first problem is that it is found that there is an influence on the state of the battery which is characterized by the level of battery voltage having an impact on the level of efficiency in the motor. Second, batteries used in electric vehicles generally have a large enough capacity to result in recharging for too long. This results in electric vehicle users charging more often even though the voltage capacity marked with the State of Charge (SoC) on the battery is still sufficient for use and results in rapidly reducing battery life. Therefore, the use of multiple voltage sources is used as a power reserve which has the aim of overcoming problems in the BLDC motor system. In this study, the voltage source to be used is a Lithium-Ion battery. Li-Ion battery is one type of secondary battery that can be recharged (rechargeable battery) and can be removed or replaced. This battery has some purplity compared to other types of secondary batteries, which have high energy, The stability of the battery life is high because this lithiumion battery loses only 5% of its charge each month from the use of the battery, also has excellent energy storage (endurance up to 10 years or more), and is more environmentally friendly. This multiple voltage source uses 2 voltage sources in the form of Li-Ion batteries. In order for the BLDC motor to work, the output from the battery must first be directed using a 3-phase inverter circuit. In this system, two 3-phase half bridge inverters are used to regulate the operation and transfer of power from two batteries that will be channeled to the BLDC motor. The switching and use of two voltage sources using is regulated using the division of the duty cycle values of the two inverters. In the switching process and the division of the duty cycle value of the two inverters will be insyndicated to the commutation of the BLDC motor so that the motor can work. For a general description of this system, the multiple voltage source in the form of 2 Li- Ion batteries will later be connected to 2 controlled 3-phase inverter half bridges connected to a gate driver to regulate the switching process and division of duty cycle values, then the output of the two 3-phase inverter half bridges is continued in a parallelized manner before heading to the motor. This study aims to design a system simulating gradual power switching at multiple voltage sources while the BLDC motor system is still operating. It also aims that the system can later be applied to real life to overcome existing problems. Testing in this study will be tested with several variations in duty cycle values on both inverters using the influence of State of Charge (SoC) values on battery 1. From the test results, the results were obtained, namely, setting the duty cycle value on two inverters successfully regulated the operation and switching of power at multiple voltage sources to the BLDC motor.

Item Type:	Thesis (Sarjana)
Identification Number:	052307
Uncontrolled Keywords:	motor BLDC, sumber tegangan jamak, half bridge inverter 3 fasa, duty cycle
Subjects:	600 Technology (Applied sciences) > 621 Applied physics > 621.3 Electrical, magnetic, optical, communications, computer engineering; electronics, lighting > 621.38 Electronics, communications engineering > 621.381 Electronics
Divisions:	Fakultas Teknik > Teknik Elektro
Depositing User:	Unnamed user with username tunjungsari
Date Deposited:	09 Jan 2024 06:58
Last Modified:	09 Jan 2024 06:58
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/206547

Text (DALAM MASA EMBARGO) AFIYAH MAHIRAH RAHMAN.pdf Restricted to Registered users only until 31 December 2025. Download (3MB)

Actions (login required)

View Item