## PERANCANGAN VARIABLE FREQUENCY DRIVE (VFD) SATU PHASA DENGAN MENGGUNAKAN METODE
SINUSOIDA PULSE WIDTH MODULATION

## BERBASIS MIKROKONTROLER
Indrawan Nugrahanto 1) , Galih Putra Riatma 2) , Anindya Dwi Risdhayanti 3) 1,2,3) Program Studi Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektro – Politeknik Negeri Malang Jl. Soekarno Hatta No.9 Kota Malang, Jawa Timur
1) indrawan.nugrahanto@polinema.ac.id

## ABSTRAK
Pada  jurnal  yang  kami  buat  saat  ini  memiliki  tujuan  untuk  mendesain  sebuah  rangkaian  Variable Frequency Drive (VFD)  satu phasa, yang mampu menghasilkan keluaran tegangan AC dan frekuensi yang  dapat  diubah-ubah  dengan  masukan  dari  sumber  tegangan  AC  220V  50Hz.  Rangkaian  VFD merupakan  implementasi  dari  sebuah  rangkaian  Inverter  satu  phasa,  diode  Full-bridge  rectifier digunakan untuk mengubah tegangan AC  menjadi tegangan DC yang selanjutnya tegangan DC akan dirubah kembali menjadi tegangan AC dengan frekuensi yang dapat diubah-ubah yaitu menggunakan rangkaian  Full-bridge  Inverter.  Metode  Unipolar  Sinusoida  Pulse  Width  Modulation  (SPWM) dipakai untuk mengontrol tegangan dan frekuensi keluaran dan juga menghasilkan tegangan keluaran yang  mendekati  gelombang    sinus.  Untuk  menghasilkan  SPWM  dipakai  mikrokontroler ATMega8535. Sebagai aplikasi rangakaian VFD ini akan diaplikasikan untuk mengatur kecepatan motor AC jenis Motor kapasitor. Pembangkit SPWM menggunakan frekuensi sinyal carrier 1Khz, dengan  index  modulasi  0,9  .  frekuensi  keluaran  yang  dapat  diatur  antara  rentang  frekuensi  8  Hz sampai 80 Hz.
Kata Kunci : Variable Frequency Drive, diode,  Full-bridge rectifier, Full-bridge Inverter, Unipolar, Sinusoida Pulse Width Modulation

## ABSTRACT
This paper presents the design a Single –Phase Variable Frequency Drive (VFD) , it can produce AC Voltage and frequency that can adjustable, this circuit get input from PLN line (220V 50Hz). VFD circuit is implementation of a single-phase Inverter, diode full-bridge rectifier is used to rectify the AC line voltage, and than DC voltage will be convert again to AC by DC to AC Converter (Inverter). Unipolar Sinusoida Pulse Width Modulation is employed to control the output voltage magnitude and frequency and also it can produce output pure sine-wave.  The Microcontroller ATMega 8535 is used for  SPWM  generate.  Finaly  VFD  circuit  is  used  to  control  the  AC  Motor  (Motor  Capasitor)  as application. SPWM generate by frequency carrier 1KHz, index modulation 0,9. Output frequency can be turn for frequency range 8Hz until 80 Hz.
Keywords : Variable Frequency Drive, diode, Full-bridge rectifier, Full-bridge Inverter, Unipolar, Sinusoida Pulse Width Modulation .

## 1. PENDAHULUAN
Pemakaian Variable Frequency Drive khususnya di dalam dunia industri cukup luas contohnya, untuk mengatur kecepatan motor AC  melalui  pengaturan  frekuensi  masukan, pemanasan secara induksi ( induction heating ), Standby Power supply dengan frekuensi dan tegangan  yang  dapat  diubah  sesuai  dengan yang dibutuhkan oleh beban. Alat ini banyak di  gunakan  untuk  penstabil  tegangan  pada industri  terutama  industri  yang  bergerak dibidang consumable goods dimana motor 1 phase  di  gunakan  sebagai  penggerak conveyor,  dengan  alat  ini  maka  glombang sinusoida  murni  dapat  dihasilkan  dengan controller  yang  bersumber  tegangan  DC. Blok  rangkaian  pengaturan  frekuensi  atau yang biasa disebut Variable Frequency Drive (VFD), pada  dasarnya  terdiri  dari  rangkaian penyearah  atau Rectifier  (AC  to  DC Converter), rangkaian Filter ,  rangkaian kontrol,  dan  rangkaian Inverter  (DC  to  AC Converter). Jika dilihat  dari fungsi  masing- masing blok rangkaian yang paling dominan atau berperan penting didalam sistem adalah rangkaian inverter ,  karena  pada  rangkaian inilah  proses  pengaturan  frekuensi  keluaran terjadi.
Karena  motor  starter  membutuhkan daya  dan  arus  yang  sangat  tinggi,  maka penggunaan  inverter  atau  VFD  dapat meminimalkan  penggunaan  daya  dan  arus yang  dapat  menghemat  penggunaan  energi listrik.  Selain  itu,  pada  beberapa  aplikasi motor yang tidak menggunakan inverter atau VFD, kecepatan motor  (RPM) selalu berada pada  kecepatan  maksimum,  dan  kebutuhan mesin  tidak  selalu  pada  kecepatan  penuh. Dengan  menggunakan  inverter  atau  VFD, Anda  dapat  mengatur  kecepatan  motor (RPM)  sesuai  dengan  kebutuhan  mesin  / proses, sehingga mencegah pemborosan daya putaran  dan  juga  hemat  daya.  Dengan berbagai  keunggulan  alat  ini  dan  mengingat pentingnya  alat  ini  dibidang  pengembangan power electronics untuk itu kami menjadikan laat ini sebagai landasan dalam perancangan VFD.
Jika  dilakukan  survei  dipasaran,  ada bermacam-macam jenis VFD yang dijual dan dengan  harga  produk  yang  berbeda-beda. Perbedaan  antara  produk  yang  “bagus”  dan “jelek”  itu  terletak  dari  sinyal  kontrol  yang digunakan  pada  proses  pensakelaran  saklar elektronik pada rangkaian Inverter .
Sebagai  contoh  pada  Gambar  1. terlihat  pemakaian  VFD  untuk  mengatur kecepatan  motor  AC. Output dengan gelombang sinus ( sine-waves ) dapat memperkecil electromagnetic  noise pada motor,  motor  akan  berputar  dengan  halus ( noise yang kecil, torsi yang lebih stabil), dan pemakaian  efisiensi  pada  motor  lebih  tinggi [1].  Sedangkan  jika  sakelar  elektronik dikontrol  dengan  sinyal  kotak  ( sequare- waves )  yang  dapat  menghasilkan output dengan  gelombang  kotak,  rugi-rugi  pada sakelar elektronik sangat kecil, tapi rugi-rugi akan terjadi pada beban, dan akan menghasilkan  torsi  motor  yang  memiliki getaran cuku tinggi.
Gambar 1. Gelombang sinus menyebabkan rugi-rugi pada sakelar elektronik, gelombang kotak menghasilkan rugi-rugi pada beban
Untuk  menghasilkan sinusoida  pulse width  modulation dilakukan  dengan  cara membandingkan sinyal referensi sinus dengan  sinyal  segitiga . secara  umum beberapa  teknik  modulasi  yang  sudah dikembangkan  dan  diaplikasikan  pada full- bridge  inverter diantaranya  teknik  PWM bipolar dan unipolar [2] . Dalam  paper  ini metode  yang  digunakan  adalah  S inusoida Pulse  Width  Modulation  (SPWM) dengan teknik unipolar. Dengan  teknik  modulasi unipolar dapat menghasilkan keluaran tegangan dan frekuensi yang mendekati sinus,
karena  pada  teknik  ini  menggunakan  dua buah  sinyal  sinus  dan  satu  buah  sinyal segitiga  yang  termodulasi.  Berbeda  dengan teknik bipolar yang hanya menggunakan satu sinyal  sinus  dan  satu  sinyal  segitiga  pada proses modulasai pembentukan SPWM.
SPWM  dibangkitkan menggunakan Mikrokontroler ATMega8535, yang memiliki 4 buah keluaran PWM. Pembangkitan  sinyal  SPWM  secara  digital dengan  mikrokontroler  dapat  memberikan unjuk  kerja  sistem  yang  baik  karena  lebih kebal  terhadap  gangguan,  jika  dibandingkan dengan  pembangkit  signal  SPWM  yang dihasilkan dengan menggunakan komponen- komponen pasif. Perancangan sebuah pembangkit  sinyal  SPWM  menggunakan mikrokontroler memiliki
beberapa keuntungan  yaitu  mudah  diprogram  dan rangkaian VFD menjadi lebih sederhana atau lebih  ringkas  karena  pada  rangkaian  kontrol hanya mengandalkan ragam chip tunggal.
Seperti  yang  dikatakan  sebelumnya bahwa  perubahan  frekuensi  keluaran  diatur pada blok rangkaian inverter. Fungsi sebuah Inverter adalah untuk mengkonversi tegangan input dc menjadi tegangan ac pada besar dan frekuensi yang dapat diatur. Prinsip kerja dari rangkaian Inverter Full-bridge adalah sebagai berikut:
Gambar 2. Full-bridge Inverter satu phasa
Tegangan  bolak-balik  pada  terminal A-B  (Gambar  2.)  dihasilkan  dari  kombinasi penyakelaran komponen daya yang bersilangan  sebagaimana  Tabel  1.  Dengan asumsi urutan penomoran komponen penyakelaran  daya  seperti  Gambar  2,  maka ketika  Q 1 dan  Q 2 “ON”,  arus  akan  mengalir dari  Q 1 ke  Q 2 melewati  beban  sehingga
tegangan antara terminal A dan B akan positif (V AB = +V DC ). Ketika Q 3 dan Q 4 “ON”, arus mengalir  dari  Q 3 ke  Q 4 melalui  beban sehingga V AB = -V DC..
Tabel 1. Kombinasi Penyakelaran komponen daya dan tegangan keluaran
Inverter Keadaan (state) Pasangan 1 Pasangan 2 Tegangan Keluaran Q 1 Q 4 Q 2 Q 3 V AB 1 ON OFF ON OFF + V DC 2 OFF ON OFF ON - V DC 3 OFF ON ON OFF 0 4 ON OFF OFF ON 0
Sinyal  pembangkit unipolar yang bersesuaian dengan Gambar 2. dan Gambar 3. diperoleh dengan cara sebagai berikut:
Gambar 3. Pembangkitan PWM Sinusoida
Satu Pasa a. Sinyal g 1 diperoleh dengan membandingkan  sinyal  referensi  sinus dan sinyal pembawa segitiga:
g 1 =   1, jika A r .sin(  t)  A c . sgt(  t) (1-1)
0, lainnya
atau g 1 =    1, jika M.sin(  t)  sgt(  t)      (1-2)
0, lainnya
b. Sinyal g 3
diperoleh dengan membandingkan sinyal referensi -sin(  t) dan sinyal pembawa segitiga ( sgt(  t) ):
g 3 =   1, jika A r . -sin(  t)  A c . sgt(  t)(1-3) 0, lainnya atau g 3 =   1, jika M. -sin(  t)  sgt(  t) (1-4)
0, lainnya
c. Sinyal g 2 = -g 3
d. Sinyal g 4 = -g 1
Sedangkan  tegangan  sesaat  keluaran Inverter  PWM Sinusoida satu  Phasa  adalah sebagai berikut:
a. Pada  setengah  periode  positif,  keluaran tegangan ditentukan oleh sinyal g 1 dan g 2 . V o =    V s , jika g 1 dan g 2 “ON” bersamaan
0, lainnya                              (1-5)
b. Pada  setengah  periode  negatif,  keluaran tegangan ditentukan oleh sinyal g 3 dan g 4 . V o =   -V s , jika g 3 dan g 4 “ON” bersamaan
0, lainnya (1-6)
Persamaan  (1-5)  dapat  dinyatakan sebagai berikut:
g 3 =    1, jika M.sin(  t)  -sgt(  t) 0, lainnya (1-7)
Dimana,      M = A r /A c (1-8)
dengan   M = Indeks modulasi
A r = Amplitudo maksimum sinus
A c =Amplitudo maskimum
Segitiga
Indeks modulasi adalah perbandingan antara  amplitudo  maksimum  sinus  (A r )  dan amplitudo maksimum segitiga (A c ). Berdasarkan  persamaan  (3)  dan  (5),  maka pembangkitan  sinyal  PWM sinusoida satu phasa dapat dilakukan dengan menggunakan 2 buah sinyal sinus (sin(  t) dan -sin(  t)) dan 1  sinyal  segitiga.  Sedangkan  berdasarkan bersamaan  (3)  dan  (8),  pembangkitan  sinyal PWM sinusoida satu  phasa  dapat  dilakukan dengan menggunakan 1 sinyal sinus (sin(  t)) dan  2  sinyal  segitiga  (sgt(  t)  dan  –sgt(  t). Indek modulasi yang nilainya antara 0 sampai
1  akan  menentukan  lebar  pulsa  yang  akan mengontrol  tegangan  efektif  keluaran.  Dan Frekuensi sinyal referensi menentukan.

## 2. DASAR TEORI
Pada gambar dibawah terlihat  bahwa rangkaian  dibagi  benjadi  2  bagian,  yaitu rangkain  kontrol  dan  rangkain  tenaga  atau daya.  Bagian  yang  diblok  pada  rangkaian kontrol adalah mikrokontroler ATMega8535 yang  difungsikan  sebagai  penghasil  signal SPMW  ( Sinusoida  Pulse  Wide  Modulation ) Unipolar. Pada penelitian ini, rangkaian VFD ini  akan  diaplikasikan  untuk  mengatur kecepatan motor AC satu phasa jenis Shaded Pole,  kecepatan  motor  akan  diatur  secara close-loop dengan feed-back berupa  sensor kecepatan.  Untuk Setting  Point kecepatan dapat  di-set  melalui  tombol  kontrol  dengan tampilan  berupa  LCD  16x2  ,  tombol  “ Inc ” dan “ Dec ” untuk menaikkan dan menurunkan Setting  Point kecepatan.  Pada  aplikasi  ini diharapkan  bahwa  kecepatan  dari  motor  AC satu  phasa  dapat  mengikuti  atau  sesuai dengan setting  point kecepatan yang diinginkan.  Jika  tombol  “ Start ”  ditekan diharapkan motor akan mulai berputar sampai mencapai  kecepatan  yang  telah  ditentukan, dan  jika  tombol  “ Stop ”ditekan  motor  akan berhenti berputar . Agar kecepatan motor AC sesuai  dengan setting  point keceptan  yang diinginkan  yang  atur-atur  adalah  frekuensi dan tegangan dari supply motor.
Pada  rangkaian  tenaga  atau  daya terdiri dari rangkaian penyearah atau rectifier ( AC To DC Converter ) satu phasa, rangkaian filter ,  dan  rangkain Inverter ( DC  To  AC Converter )  satu  phasa.  Rangkaian rectifier berfungsi  sebagai  rangkaian  penyearah, mengubah  tegangan  AC  menjadi  tegangan DC,  menggunakan  penyearah  gelombang penuh ( full-wave rectifier ). Setelah rangkaian penyearah terdapat rangkaian filter kapasitor ( C  filter )  yang  fungsinya  untuk  membatasi riak/ripel  pada  tegangan  keluaran  dari rangkaian penyearah gelombang penuh yang kemudian  akan  menjadi  inputan  dari rangkaian Inverter. Rangkaian inverter
berfungsi  untuk  mengubah  tegangan  DC menjadi  tegangan  AC  dengan  frekuensi  dan tegangan keluaran  yang  dapat  dirubah-ubah. Setelah  rangkaian inverter dipasang  sebuah rangkaian filter pasif,  yang  fungsinya  untuk meredam  frekuensi  harmonisa,  perlunya pemasangan filter pasif  ini  dikarenakan keluaran  AC  yang  diinginkan  adalah mendekati  sinusoida  murni,    dan  sinusoida murni  akan  menjadi  cacat  akibat  distorsi harmonisa.  Sebelum  masuk  ke  rangkaian penyearah  dipasang  sebuah  resistor  yang diparalel dengan kontak relay yang terkendali sebagai  fungsi  memperkecii  arus  start, merupakan pembatas arus pada saat pengoperasian  awal  jika    rangkaian  telah terhubung . dengan . beban.

## 3. HASIL DAN DISKUSI

## 3.1. Simulasi
Rangkaian akan disimulasikan dengan menggunakan Simulink dari software Mattlab,  untuk  melihat  sinyal  keluaran  dari masing- masing bagian dari rangkaian tenaga. Kondisi  pengujian  untuk  simulasi  dan percobaan adalah sbb:
V line = 220 Volt. C dc = 1000 uF. L filter = 2mH.
C filter = 6uF.
M = 0,9. F ref = 50 Hz. F carier = 1 Khz. R Beban = 220 Ohm L Beban = 2mH.
Hasil  simulasi  yang  akan  ditampilkan  mulai dari  rangkaian  PFD  tanpa  beban,  kemudian dengan  beban  resistif  dan  dengan  beban induktif.
a. Simulasi rangkaian PFD Tanpa beban
Gambar 5. Simulasi sistem tanpa beban.
Gambar 6. Keluaran pada Scope_1 (tanpa beban).
Gambar 7. Keluaran pada Scope_2 (tanpa beban).
b. Simulasi rangkaian PFD dengan beban Resistif
Gambar 8. Simulasi sistem dengan beban Resistif.
Gambar 4. Blok diagram sistem
Gambar 9. Sinyal keluaran pada scope 1 untuk beban Resistif.
Gambar 10. Sinyal keluaran pada scope 2 untuk beban Resistif.
c. Simulasi rangkaian PFD dengan beban Induktif
Gambar 11. Simulasi sistem dengan beban induktif.
Gambar 12. Sinyal keluaran pada scope 1 untuk beban induktif.
Beban  induktif  pada  gambar  di  atas akibat  penggunaan  rangkaian  inductor  pada beban.
Gambar 13. Sinyal keluaran pada scope 2 untuk beban induktif.
Dapat  dilihat  sinyal  keluaran  pada  tampilan osiloskop  scope  2  sinyal  sinusoidal  tampak sesuai dengan frekuensi yang diinginkan

## 3.2.Implementasi
Scematic Diagram diperlihatkan pada Gambar  14.  untuk  rangkaian  power,  dan Gambar  15.  untuk  rangkaian  kontrol  yang terdiri  dari  rangkaian  mikrokontroler  dan rangkaian  driver  MOSFET.  Pada  rangkaian power  terlihat  menggunakan Full-Bridge Rectifier , Filter Capasitor,  dan Full-Bridge Inverter. Untuk rangkaian kontrol, menggunakan mikrokontroler ATMega 8535 sebagai  pembangkit  PWM,  dan  untuk pengaman  rangkaian  digunakan optocoupler type  6N136  yang  merupakan  jenis  sensor high  speed  optocoupler. Untuk  driver MOSFET  digunakan  IC  IR2110 High  and Low Side MOSFET Driver.
Gambar 14. Skematik diagram rangkaian
Tenaga R Stand by
Gambar 15. Blok diagram rangkaian Driver Mosfet.
Foto  untuk  setiap  bagian  dari  rangkaian Variable Frequency Drive diperlihatkan pada gambar berikut ini :
Gambar 16. Foto rangkaian Tenaga
Gambar 17. Foto Rangkaian Kontrol
Pada  tahap  pertama  ini  dilakukan pengujian keluaran pada pin OC mikrokontroler,  yang  akan  mengeluarkan Sinusoida Pulse Width Modulation , merupakan hasil perbandingan antara
gelombang  segitiga  yang  dihasilkan  oleh timer Counter-up dan Counter-down ( Mode Phase  Correct )  dengan  frekuensi  osilator yang dipilih adalah 4 Mhz dengan prescale 8, yang  akan  menghasilkan  sfrekuensi  sinyal segitiga  ( carrier )  +  1  Khz,  gelombang segitiga ini dibandingkan dengan sinyal sinus (referensi) yang dihasilkan secara pemrograman dengan menggunakan Sinetable yang  sudah  dicari,  yaitu  dengan index modulasi M= 0,9. const int sinewave[]= {0x80, 0x83, 0x86, 0x89, 0x8C, 0x8E, 0x91, 0x94, 0x97, 0x9A, 0x9D, 0x9F, 0xA2, 0xA5, 0xA8,  0xAA,  0xAD,  0xB0,  0xB2,  0xB5,
0xB7,  0xBA,  0xBC,  0xBF,  0xC1,  0xC4, 0xC6,  0xC8,  0xCA,  0xCD,  0xCF,  0xD1, 0xD3,  0xD5,  0xD7,  0xD9,    0xDA,  0xDC, 0xDE, 0xE0, 0xE1, 0xE3, 0xE4, 0xE5, 0xE7, 0xE8,  0xE9,  0xEA,  0xEB,  0xEC,  0xED, 0xEE, 0xEF, 0xF0, 0xF0, 0xF1, 0xF1,  0xF2, 0xF2, 0xF3, 0xF3, 0xF3, 0xF3, 0xF3,  0xF3, 0xF3, 0xF3, 0xF3, 0xF3, 0xF3, 0xF2,  0xF2, 0xF1, 0xF1, 0xF0, 0xF0, 0xEF, 0xEE, 0xED,
…….0x7D }
Gambar 18. Foto sinyal keluaran pada pin OC0 (SPWM)
Gambar  18.  merupakan  hasil  dari  SPWM yang  telah  dibuat  dengan  frekuensi  sinyal referensi 50Hz.
Pada  pengujian  rangakain driver MOSFET,  dilakukan  pengukuran  pada tegangan keluaran Optocoupler 6N136 (Lihat pada  Gambar  15.)  yang  merupakan Logic Input (HIN  &  LIN)  untuk  MOSFET Driver IR2110,  dan  juga  dilakukan  pengukuran tegangan  keluaran  dari  MOSFET Driver IR2110 (HO & LO), dengan masukan berupa logic  Low (0  Volt)  dan High (+  5  Volt). Berikut hasil pengukurannya.
Tabel 2. Tegangan Keluaran Optocoupler dan keluaran IC Gate Driver IR2110
No Input (Volt) Output Optocoupler (Volt) Output IR210 (Volt) 1 0,12 11,78 11,94 2 4,95 0,13 0,12
Pengujian  di  lakukan  2  kali  seperti pada Tabel 2 dikarenakan utnuk mendapatkan nilai  pada  logic  low  dan  logic  high  dimana output optocoupler berbanding terbalik hal ini dilakukan untuk menguji kinerja pada sensor tersebut,  sedangkan  untuk  pengujian  pada rangkaian tenaga, dilakukan pengukuran pada masing-masing  blok  rangkaian.  Pengukuran dilakukan  secara  bertahap  mulai  dari pengukuran  rangkaian Rectifier ,  kemudian pengukuran keluaran rangkaian C filter , dan pengukuran terhadap keluaran dari rangkaian Inverter . Pada rangkaian FVD digunakan Full- Bridge  Rectifier ,  berikut  adalah  hasil pengukuran  dari  keluaran  blok  rangkaian rectifier .    Tegangan  keluaran  (Vdc)  yang diukur    berdasarkan  tegangan  masukan  (Vs) yang bervariasi ( Variable ). Tegangan keluaran  Vdc  yang  didapat  dari  hasil pengukuran  akan  dibandingkan  dengan tegangan  Vdc  berdasarkan  perhitungan secara teori.
Tabel 3. Tegangan keluaran (Vdc) rangkaian Rectifier .
No  Vs (Volt) VDC (Volt) VDC (Volt)  %Kesala han Pengu kuran Teori 1 0 0 0 0 2 20 17,2 17,98 4,53 3 40 35,5 35,96 1,30 4 60 53,8 53,94 0,26 5 80 71,8 71,92 0,17 6 100 89,7 89,9 0,22 7 120 107,7 107,88 0,17 8 140 125,6 125,86 0,21 9 160 143,5 143,84 0,24 10 180 161,5 161,82 0,20 11 200 181 179,8 0,66 12 220 199 197,78 0,61
Untuk  memperkecil  ripel    atau  riak pada  tegangan  DC  keluaran  dari  rangkaian Rectifier , dipasang sebuah rangkaian C filter . Dengan nilai Capasitor yaitu 990 uF dengan tegangan  kerja  sebesar  400  Volt.  Berikut adalah  tegangan  keluaran  Vdc  setelah melewati rangkaian C filter . Hasil pengukuran akan dibandingkan dengan hasil perhitungan.
Tabel 4. Tegangan keluaran (Vdc) setelah rangkaian C Filter .
No  Vs (Volt) VDC (Volt) VDC (Volt) %Kesala han Pengu kuran Teori 1 0 0 0 0 2 20 27,3 28,28 3,61 3 40 53,9 56,57 4,95 4 60 81,1 84,85 4,63 5 80 108,4 113,14 4,37 6 100 135,6 141,42 4,29 7 120 163,2 169,71 3,99 8 140 190,3 197,99 4,04 9 160 217 226,27 4,27 10 180 245 254,56 3,90 11 200 274 282,84 3,23 12 220 301 311,13 3,36
Untuk  pengujian  rangkaian  inverter Rangkaian VFD diinputkan dengan tegangan AC  220  Volt  Rms,  dengan  frekuensi  tetap yaitu  50  Hz,  dan  untuk  frekuensi  referensi yang telah ditetapkan dan dapat diatur mulai dari  8  Hz  sampai  80Hz,  dengan  mengatur frekuensi referensi dalam artian disini dengan merubah nilai OCR0 yang akan mempengaruhi timing dari vector  interrupt maka frekuensi keluaran dari rangkaian VFD yang  terukur  pada  keluaran  blok  rangkaian inverter juga akan berubah-ubah.
Tabel 5. Perubahan Frekuensi keluaran rangkaian VFD terhadap perubahan nilai register OCR0 (referensi)
No Frekuensi Periode (s) OCR keluaran Desimal  Hexa 1 8 0,125 235 EB 2 9 0,111 205 CD 3 10 0,100 192 C0 4 11 0,091 170 AA 5 12 0,083 157 9D 6 13 0,077 149 95 7 14 0,071 131 83 8 15 0,067 127 7F 9 16 0,063 120 78 10 17 0,059 111 6F 11 18 0,056 107 6B 12 19 0,053 103 67 13 20 0,050 97 61 14 21 0,048 92 5C 15 22 0,045 87 57 16 23 0,043 83 53 17 24 0,042 80 50 18 25 0,040 77 4D 19 26 0,038 74 4A 20 27 0,037 70 46 21 28 0,036 68 44 22 29 0,034 65 41 23 30 0,033 63 3F 24 31 0,032 60 3C 25 32 0,031 58 3A 26 33 0,030 57 39 27 34 0,029 55 37 28 35 0,029 54 36 29 36 0,028 51 33 30 37 0,027 50 32
31 38 0,026 49 31 32 39 0,026 48 30 33 40 0,025 47 2F 34 41 0,024 46 2E 35 42 0,024 45 2D 36 43 0,023 44 2C 37 44 0,023 43 2B 38 45 0,022 42 2A 39 46 0,022 41 29 40 47 0,021 40 28 41 48 0,021 39 27 42 49 0,020 38 26 43 50 0,020 37 25 44 51 0,020 36 24 45 52 0,019 35 23 46 53 0,019 35 23 47 54 0,019 34 22 48 55 0,018 33 21 49 56 0,018 33 21 50 57 0,018 32 20 51 58 0,017 31 1F 52 59 0,017 31 1F 53 60 0,017 30 1E 54 61 0,016 30 1E 55 62 0,016 30 1E 56 63 0,016 29 1D 57 64 0,016 29 1D 58 65 0,015 29 1D 59 66 0,015 28 1C 60 67 0,015 28 1C 61 68 0,015 28 1C 62 69 0,014 27 1B 63 70 0,014 27 1B 64 71 0,014 27 1B 65 72 0,014 26 1A 66 73 0,014 26 1A 67 74 0,014 26 1A 68 75 0,013 25 19 69 76 0,013 25 19 70 77 0,013 24 18 71 78 0,013 24 18 72 79 0,013 24 18 73 80 0,013 23 17 Jadi dari hasil pengukuran yang telah dilakukan antara perubahan frekuensi keluaran Inverter terhadap  perubahan  nilai OCR, jika melakukan setting point frekuensi pada  harga  tertentu  yang  diinputkan  melalui
keypad, nilai setting point tersebut ditujukan pada settingan nilai Output Compare Register 0  (OCR0)  yang  sesuai  (lihat  pada  tabel  4.), dalam  artian  disini  data  yang  tertera  pada tabel 1.5 dimasukkan kedalam program.
berikut adalah contoh hasil pengukuran,  diukur  pada  keluaran  blok rangkaian inverter, pada frekuensi referensi + 33  Hz  dengan  tegangan  masukan  untuk  uji coba sebesar 9 Volt AC dengan frekuensi 50 Hz (tegangan jala-jala yang telah diturunkan amplitude -nya dengan menggunakan Voltage devider )  sinyal  keluarannya  adalah  sebagai berikut :
Gambar 19. Tegangan keluaran dari rangkaian VFD
Untuk pengujian rangkaian filter akan
dibandingkan nilai
Total Harmonic
Distortion Arus  dan  tegangan  sebelum  dan sesudah difilter.
Pada  hasil  perancangan low-pass filter dengan komponen pasif L dan C didapat besarnnya  nilai  induktor  yaitu  9.4  mH  dan besarnya  kapasitor  yaitu  6,6  uF,  rangkaian Low-pass  Filter ini  dipasang  pada  keluaran rangkaian  inverter,  sebagai  pengujian  akan dibandingkan besarnya nilai THD untuk arus dan tegangan keluaran inverter sebelum dan sesudah  dipasang filter, hasil  dapat  hasil pengukuran.  Pengukuran  dilakukan  pada kondisi setting point frekuensi keluaran VFD adalah  50Hz,  dihubungakan  dengan  beban berupa motor kapasitor dengan daya 125 W, dan  diukur  dengan  menggunakan  alat  ukur Power Harmonics Analyzer.
Berikut  adalah  data  hasil  pengukuran  pada keluaran inverter sebelum dipasang filter.
Gambar 20. Gelombang dan harmonisa tegangan keluaran inverter sebelum di- filter
Gambar 21. Gelombang dan harmonisa Arus keluaran inverter sebelum di- filter .
Gambar 22. Gelombang dan harmonisa daya keluaran inverter sebelum di- filter .
Tabel 6. Magnitude tegangan, arus dan daya pada harmonisa yang kurang dari 32 sebelum di pasang filter.
Har moni cs Freq. V Ma g %V RMS I Ma g %I RM S Po wer (K W) DC 0 0,58 0,68 0,004 1,02 0
1 51,58 74,98 88,46 0,301 68,43 0,22 2 103,17 0,79 0,93 0,01 2,2 0 3 154,75 14,79 17,45 0,253 57,54 0,04 4 206,33 0,68 0,8 0,012 2,66 0 5 257,92 8,68 10,24 0,124 28,26 0,01 6 309,5 0,76 0,89 0,009 2,05 0 7 361,08 6,14 7,24 0,064 14,67 0 8 412,67 0,7 0,83 0,006 1,48 0 9 464,25 4,82 5,69 0,04 9,08 0 10 515,84 0,81 0,96 0,006 1,36 0 11 567,42 3,84 4,53 0,026 6 0 12 619 0,77 0,9 0,005 1,07 0 13 670,59 3,27 3,86 0,019 4,36 0 14 722,17 0,79 0,93 0,004 0,95 0 15 773,75 3,13 3,7 0,016 3,65
0 16 825,34 1,27 1,5 0,006 1,41 0 17 876,92 10,84 12,78 0,048 11 0 18 928,5 2,89 3,41 0,012 2,76 0 19 980,09 25,84 30,48 0,102 23,14 0 20 1031,67 2,87 3,38 0,011 2,47 0 21 1083,25 11,25 13,27 0,041 9,34 0 22 1134,84 1,4 1,65 0,005 1,12 0 23 1186,42 2,36 2,78 0,008 1,85 0 24 1238 0,75 0,88 0,002 0,54 0 25 1289,59 1,59 1,88 0,005 1,14 0 26 1341,17 0,76 0,89 0,002 0,53 0 27 1392,75 1,42 1,68 0,004 0,99 0 28 1444,34 0,7 0,82 0,002 0,48 0 29 1495,92 1,39 1,64 0,004 0,91 0 30 1547,51 0,7 0,83 0,002 0,47 0 31 1599,09 1,15 1,35 0,003 0,74 0
Tabel 7. THD, frekuensi, tegangan dan arus keluaran inverter sebelum dipasang filter Frequency 51,58 KW 0,27 KVA 0,37 KVAR 0,06 Phase 15° lead Total PF 0,73 Voltage  Current RMS 84,76 0,44 Peak 119,31 0,982 THD Rms 43,9 7,276 THD Fund 48,86 10,606
Berikut  adalah  data  hasil  pengukuran  pada keluaran inverter setelah dipasang filter .
Gambar 23. Gelombang dan harmonisa tegangan keluaran inverter setelah di- filter .
Gambar 24. Gelombang dan harmonisa Arus keluaran inverter setelah di- filter .
Gambar 25. Gelombang dan harmonisa daya keluaran inverter setelah di- filter .
Tabel 8. magnitude tegangan, arus dan daya pada harmonisa yang kurang dari 32 setelah di pasang filter.
Harmo nics Freq. V Ma g %V RM S I Mag %I RM S Po wer (K W) DC 0 0,29 0,46 0,004 1,1 0 1 51,58 56,55 89,21 0,308 75,56 0,17
2 103,17 0,45 0,71 0,006 1,38 0
3 154,75 10,85 17,12 0,177 43,45 0,02 4 206,33 0,43 0,68 0,007 1,67
0 5 257,92 6,4 10,09 0,09 22,12
0 6 309,5 0,42 0,67 0,005 1,2
0 7 361,08 4,49 7,09 0,047 11,63 0 8 412,67 0,45 0,7 0,004 0,98 0 9 464,25 3,51 5,53 0,031 7,51 0
10 515,84 0,4 0,63 0,003 0,8 0
11 567,42 2,96 4,67 0,023 5,64 0
12 619 0,38 0,6 0,003 0,71
0 13
670,59 2,52 3,98 0,018 4,37 0
14 722,17 0,45 0,7 0,003 0,75 0 15 773,75 2,05 3,24 0,014 3,42 0 16 825,34 0,56 0,89 0,004 0,98 0 17 876,92 6,6 10,42 0,045 11,04 0 18 928,5 1,67 2,64 0,012 2,88 0 19 980,09 18,34 28,93 0,132 32,31 0 20 1031,67 1,89 2,98 0,014 3,53 0 21 1083,25 8,17 12,89 0,068 16,66 0 22 1134,84 0,98 1,54 0,009 2,21
0 23 1186,42 1,91 3,02 0,02 4,98
0 24 1238 0,48 0,76 0,006 1,53 0 25 1289,59 1,16 1,84 0,019 4,74 0 26 1341,17 0,34 0,54 0,008 1,96 0 27 1392,75 0,81 1,28 0,025 6,21 0 28 1444,34 0,32 0,51 0,007 1,82 0 29 1495,92 0,94 1,48 0,015 3,6 0
30 1547,51 0,41 0,64 0,004 1,03 0
31 1599,09 0,91 1,44 0,007 1,76 0
Tabel 9. THD, frekuensi, tegangan dan arus keluaran inverter setelah dipasang filter Frequency 51,58 KW 0,2 KVA 0,26 KVAR 0,02 Phase 8° lead Total PF 0,76 Voltage  Current RMS 63,38 0,408 Peak 88,09 0,962 THD Rms 41,72 6,52 THD Fund 45,9 8,6 Dari  data-data  hasil  pengukuran keluaran inverter tersebut harmonisa tegangan  sebelum  di-filter  THD-nya  adalah
43,9  dan  setelah  dipasang  filter  THD  turun menjadi  41,72.  Dan  untuk  harmonisa  pada arus, THD sebelum di-filter adalah 7,276 dan setelah  dipasang  filter  THD-nya  turun menjadi 6,52.
Untuk  tegangan  keluaran  inverter pada  frekuensi  yang  berubah-ubah,  berikut adalah  tabel  hasil  pengukuran  tegangan keluaran inverter , yang diukur pada frekuensi keluaran  mulai  dari  frekuensi  terendah sampai frekuensi tertinggi.
Tabel 10. Tegangan keluaran Inverter
No Frekuensi (Hz) Tegangan Keluaran (Volt) 1 8 51.6 2 10 55.4 3 20 76.6 4 30 84.5 5 40 84.9 6 50 85.6
Jika  dilihat  dari  tegangan  keluaran (Vout  rms),  semakin  kecil  nilai  frekuensi maka  setting  point  tegangan  keluaran  akan rendah  dan  karena  nilainya  linear  terhadap kenaikan  nilai  frekuensi  maka  tegangan keluaran juga akan naik, atau dengan kata lain perubahan  nilai  tengan  keluaran  berbanding lurus  seiring  dengan  perubahan  nilai frekuensi (V/Hz).

## 4. KESIMPULAN
Kesimpulan  dari  isi  paper  adalah sebagai berikut:
1. Sinyal SPWM dibuat dengan
membandingkan  sinyal  referensi  sinus dengan  sinyal  carier  yang  sudah ditetapkan  yaitu  1Khz,  untuk  membuat sinyal segitiga dengan frekuensi + 1Khz adalah  dengan  menetapkan  frekuesi osilator  4  MHz,  dengan prescale 8  dan dengan mode PWM menggunakan phase Correct dan untuk  mendapatkan  sinyal sinus  (referensi)  adalah  dengan  meng- akses  256  data SineTable mulai  dari  0
sampai  255  dengan  waktu  t s ,  t s pada frekuensi 50Hz adalah 78 us.
2. Frekuensi  keluaran  yang  dapat  diatur antara  rentang  frekuensi  antara  8  Hz sampai  80  Hz,  dengan  error  mendekati 0% karena menggunakan sistem database, hasil  sesuai  dengan tabel  3.4.
Perubahan Frekuensi keluaran rangkaian VFD  terhadap  perubahan  nilai  register OCR0 (referensi)
3. harmonisa  tegangan  sebelum  di-filter THD-nya  adalah  43,9  dan  setelah dipasang filter THD turun menjadi 41,72. Dan  untuk  harmonisa  pada  arus,  THD sebelum  di-filter  adalah  7,276  dan setelah  dipasang  filter  THD-nya  turun menjadi 6,52.
4. Perubahan  nilai  frekuansi  keluaran inverter  diikuti  dengan  perubahan  nilai tegangan,  semakin  rendah  frekuesi, tegangan keluaran akan menurun, semakin tinggi nilai frekuensi, tegangan keluaran juga akan naik, V/Hz.

## 5. Daftar pustaka
[1] Lysbuen.Hjem,  (2001) Lysbuen  Projact Variable Frequency Drive.
[2] Muhamad  H.Rashid,  (2001) Power Electronis  Handbook .  University  Of
Florida. Florida
[3] Barnes.Malcolm, (2003). Variable Speed  Drive  and  Power  Electronics. MSEE. Australia
[4] Bejo.Agus, (2008) , Rahasia kemudahan bahasa C dalam mikrokontroler
ATMega 8535 . Graha ilmu
[5] Katupitiya.Dr.Jayantha, (2006)
Interfacing  with  C++  Programming Real-World  Applications. School  of Mechanical and Manufacturing Engineering  The  University  of  New South  Wales  Sydney  NSW  2052.
Australia
[6] Lingga Wardana (2006) “Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR seri ATMega 8535
Simulasi,  Hardware,  dan  Aplikasi”,
ANDI.
[7] Jos  Arrillaga,  Bruce  C  Smith,  (1997) Power  Sistem  Harmonic  Analysis ,  Wes Sussex PO19 LUD England.
[8] International  Rectifier  ®  (2007 )  HV Floating MOS-Gate Driver ICs
Application  Note  AN-978  rev.  D. International Rectifier Corporation.
[9] Doucet  Jim,  Engleston  Dan,  Shaw Jeremy (2007) DC / AC Pure Sine Wave Inverter . NECAMSID.
[10] Mc.  Graw  Hill  (2003) Prinsip-prinsip Elektronoka , Edisi satu, Selemba
Teknika. [11] Nihal Kularatna, (1998) Power
Electronics  Design  Handbook  Low- Power  Components  and  Applications , Ebook edition, Butterworth-Heinemann.