## DESAIN PEMBANGKIT PULSA PENYALAAN INVERTER 3 FASA MENGGUNAKAN SPACE VECTOR PULSE WIDTH MODULATION ( SVPWM )

## Setiyono
Fakultas Teknologi Industri Universitas Gunadarma Jl. Margonda Raya No. 100, Depok 16424, Jawa Barat setiyono@staff.gunadarma.ac.id

## Abstrak
Pada  paper  ini  disajikan  algoritma  pembangkit  pulsa  kendali    untuk  mengatur  kinerja  saklar inverter  sebagai  driver  motor  induksi  3  fasa  dengan  metode  Space  Vector  Pulse  Width Modulation (SVPWM) melalui simulasi pemodelan menggunakan tools matlab Simulink. Metode SVPWM  memiliki  bentuk  tegangan  keluaran  dengan indeks  Total  Harmonik  Distortion  (THD) lebih rendah dibandingkan dengan metode Sinusoida Pulse Width Modulation (SPWM). Deretan pulsa penyalaan dihasilkan melalui kalkulasi beberapa persamaan matematik yaitu perhitungan sinyal referensi, transformasi tegangan 3 fasa abc ke system dua dimensi dq, sektor, pola waktu penyalaan saklar inverter, dan pembanding sinyal pembawa segitiga dengan sinyal modulator. Kinerja  saklar  inverter  membentuk  8  kombinasi  keadaan  dan  diilustrasikan  memiliki  6  buah sektor yang terpisah  60 0 antar sektor.  Inverter  dua level  yang  dibangun  menggunakan 3  buah pasang  saklar  semikonduktor  MOSFET.  Desain  simulasi  diharapkan  dapat  dijadikan  bahan acuan para peneliti untuk di implementasikan menjadi peralatan pengendalian mesin. Pemodelan ini  juga  digunakan  untuk  mengetahui  dan  menganalisis  kendali  penyalaan  saklar  inverter, pengaruh  indeks  modulasi  terhadap  kinerja  saklar,  dan  pola  waktu  penyalaan  pulsa  tiap  tiap pasangan saklar inverter. Hasil simulasi menjelaskan bentuk gelombang pulsa penyalaan yang dibangun  menghasilkan  deretan  pulsa  terkendali  yang  dapat  menjalankan  performa  saklar inverter tiga fasa.
Kata Kunci : Inverter, Space Vector Pulse Width Modulation SVPWM, Motor Induksi Tiga Fasa

## Abstract
This paper presents an algorithm for generating control pulses to control the performance of the inverter  switch  as  a  3-phase  induction  motor  driver  using  the  Space  Vector  Pulse  Width Modulation (SVPWM) method through modeling simulations using the Simulink matlab tools. The SVPWM method has an output voltage form with a lower Total Harmonic Distortion (THD) index compared to the Sinusoidal Pulse Width Modulation (SPWM) method. A series of ignition pulses is generated through the calculation of several mathematical equations, namely the calculation of the reference signal, the transformation of the 3-phase abc voltage to a two-dimensional dq system,  the  angle  sektor,  the  timing  pattern  of  the  inverter  switch,  and  the  comparison  of  the triangular carrier signal with the modulator signal. The performance of the inverter switch forms 8 combinations of states and is illustrated as having 6 sectors separated by 60 0 between sectors. The two-level inverter is built using 3 pairs of MOSFET semiconductor switches. The simulation design  is  expected  to  be  used  as  a  reference  for  researchers  to  be  implemented  into  machine control equipment. This modeling is also used to determine and analyze the ignition control of the inverter switch, the effect of the modulation index on the performance of the switch, and the pulse ignition timing pattern for each pair of inverter switches. The simulation results describe the  pulse  waveform  that  is  built  to  produce  a  series  of  controlled  pulses  that  can  run  the performance of a three-phase inverter switch .
Keywords : Inverter, Space Vector Pulse Width Modulation SVPWM, Three Phase Induction Motor

## PENDAHULUAN
Motor induksi 3 fasa adalah jenis motor listrik  yang  telah  banyak  digunakan  pada sektor  industri  maupun  rumah  tangga. Keunggulan  motor  ini  antara  lain  memiliki konstruksi sederhana, harga murah, dan mudah didapatkan dipasaran. Namun disisi lain motor ini  dalam  pengendalian  kecepatan  putarnya tidak mudah. Ada dua cara pengendalian atau pengasutan  motor  induksi  yaitu  pengasutan secara langsung dan tak langsung. Pengasutan secara  langsung  dilakukan  menghubungkan motor  dengan  tegangan  jala  jala.  Metode  ini memiliki kelemahan yakni menimbulkan rugi rugi  daya  pada  saat  awal motor  dihubungkan dengan  sumber  daya,  karena  pada  saat  itu motor  menarik  arus  start  yang  sangat  besar. Metode  pengasutan  secara  tak  langsung dengan  cara  mengatur  tegangan  suplai,  arus masukan,  fluks  medan  stator,  dan  frekuensi menggunakan  perangkat  elektronik  yang dikenal  dengan  nama Variable  Speed  Drive ( VSD ).  Peralatan  elektronik  yang  biasa  di- gunakan sebagai VSD adalah Inverter. Dewasa ini  teknik  modulasi  masih  digunakan  dalam perancangan VSD untuk saklar inverter, antara lain Sinusoida Pulse Width Modulation ( SPWM ) dan Space  Vektor  Pulse  Width  Modulation ( SVPWM ). Metoda SPWM merupakan  teknik yang digunakan untuk menentukan   penyalaan dengan  cara  membandingkan  gelombang pembawa  segitiga  dengan 3  gelombang  sinus (phasa R, phasa S, dan phasa T) yang masing- masing  berbeda  phasa  120°[1] . Metode
SPWM dapat meningkatkan kualitas keluaran inverter  dengan  nilai  indek  THD  rendah.  [2], [3].  Disisi  lain  metode  ini  masih  memiliki kelemahan  dimana magnitude  tegangan keluaaran  masih  rendah  seingga  diperlukan cara  lain  agar  tegangan  keluaran  yang dihasilkan  meningkat.  Solusi  yang  dipilih adalah dengan menggunakan metode SVPWM. Metode  SVPWM  adalah  teknik  pembangkit pulsa  menggunakan  prinsip  keseimbangan tegangan-waktu ( volt-second balance ) dimana analisisnya  menggunakan  pendekatan  vector. Penyalaan  gerbang  saklar  inverter  meng- gunakan  metode  SVPWM  diperlukan  untuk mengurangi distorsi harmonik dan meningkat- kan tegangan keluaran pada rangkain inverter sehingga  diperoleh  bentuk  aliran  tegangan yang  mendekati  sinusoida[4].  Untuk  men- sintesa tegangan referensi tiga tegangan vector terdekat dengan tegangan referensi dioperasikan dalam  kurun  waktu  tertentu.    Yassine Zahraoui , mengatakan  modulasi vektor ruang adalah  solusi  yang  sangat  tepat  untuk mengurangi  tingkat  riak  yang  tinggi  terlepas dari kerumitannya[5]. Mihoub Youcef , mengimplementasikan  RST  dan  kontroler fuzzy  adaptif  (AFC)  untuk  meningkatkan kecepatan  variable  Sistem  kontrol  penggerak motor  induksi  [6].  Arkan  A.  Kadum menyajikan pendekatan kontrol pita histeresis adaptif  baru  yang  digunakan  dalam  kontrol torsi  langsung  (DTC)  dari  penggerak  motor induksi  (IM)  dengan  pola    switching  untuk pembangkit  sinyal  PWM,  hasilnya  simulasi pada  kondisi  operasi  yang  berbeda  pada
rentang  kecepatan  yang  lebar  menunjukkan validitas,  efektivitas,  dan  kelayakan  dari desain  yang  diusulkan[7].  Beberapa  peneliti lain mengembangkan penggerak motor induksi  dengan  kendali  vector  ruang  untuk memperoleh  riak  torsi  yang  lebih  rendah  dan pengaturan kecepatan yang lebih lebar [8-11].
Pengendalian  dengan  VSD  umumnya  di- lakukan  dengan  pengaturan  pola  penyalaan saklar  inverter  menggunakan  kendali  saklar ataupun kendali vector. Pengaturan penyalaan saklar  dengan  kendali space  vector memiliki keunggulan  antara  lain  energy  yang  di- gunakan lebih efisien [12], dan menghasilkan rugi  rugi  pensaklaran  ( lose  switching )  [13]. Cara  ini  juga  memiliki  riak  torsi  dan error steady pada  sisi  keluaran  yang  kecil dibandingkan dengan metode lainnya [14,15]. Pada penelitian ini dipaparkan teknik
pembangkit sinyal penyalaan saklar Inverter 3 fasa dengan metode Space Vector Pulse Width Modulation melalui  simulasi  pemodelan menggunakan tools matlab Simulink.

## METODE PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan dengan mendesain  system  melalui  dua  tahap  yakni mendesain  system  secara  elektronik  dan merancang  pemodelan  system  menggunakan Matlab  Simulink.  Desain  system  secara elektronik  tampak  pada  gambar  1  sedangkan desain pemodelan tampak pada gambar 7 dan dambar 8.  Beberapa parameter yang dianalisis dalam  artikel  ini  antara  lain  pembangkit tegangan referensi, pola waktu penyalaan saklar inverter  tiap  tiap  sektor,  dan  format  pulsa penggerbangan enam buah saklar gerbang.
Gambar 1.  Alur Penelitian  Pembangkit Pulsa Penyalaan Menggunakan SVPWM Inverter
Pada  Gambar  1  dijelaskan  langkah langkah pembangkit pulsa penyalaan gerbang inverter keseluruhan.  Bagian awal merupakan sumber listrik   tiga fasa merupakan generator tiga  gelombang  sinus  pada  frekuensi  50  Hz, amplitudo variabel dengan beda fasa tiap tiap kawat sebesar 120 0 .  Tahap kedua menentukan transformasi  koordinat  abc  ke  koordinat  dq untuk  mentukan  tegangan  referensi.  Langkah berikutnya  adalah  menetukan  sektor  mana yang  akan  dilakukan  penyalaan  dengan  lebar pusa  terkendali.  Tahap  berikutnya  adalah menghitung waktu penyalaan referensi T1, T2, T0  dan  Ts  yang  telah  ditentukan  pada persamaan  10,  11  dan  12.  Sebagaimana diketahui  bahwa  pembangkit  pulsa  ini dibangun  untuk  menggerakan  enam  buah saklar  MOSFET  inverter.  Inverter  Mosfet  ini memiliki      8  kondisi switching yang  dapat
dibentuk  dalam  delapan  komposisi  biner  dari 000 sampai dengan 111. Pada tiap komposisi dinotasikan dengan V 0 , V 1 ,V 2 ,V 3 ,V 4 ,V 5 ,V 6 dan V 7 selanjutnya  disebut  vector  switching. V 1 ,V 2 ,V 3 ,V 4 ,V 5 dan V 6 disebut non zero vector karena  menghasilkan  tegangan output tidak sama dengan nol, sedangkan V 0 dan V 7 disebut dengan zero  vector dimana  vector  ini menghasilkan  tegangan output sama  dengan nol.  Kinerja  saklar  inverter  tiga  fasa  dapat  di kelompokkan  dalam  delapan  keadaan.  Saklar a,b,c mempunyai pasangan saklar
komplementer a’, b’ ,c’ dimana apabila saklar a dalam  keadaan  tersambung  atau  ON  maka pasangan  saklar  komplementernya a’ dalam keadaan  terbuka  atau  OFF  .  Demikian  juga dengan  saklar b dan  saklar c bekerja  secara kebalikan keadaan dengan saklar komplementernya b’ dan c’.
Gambar 2. Delapan Kombinasi Kondisi Saklar Inverter
Gambar 2 Menjelaskan sebuah inverter tiga fase memiliki   8 kondisi switching yang dapat dibentuk dalam delapan komposisi biner dari  000  sampai  dengan  111.  Pada  tiap komposisi dinotasikan dengan V0,
V 1 ,V 2 ,V 3 ,V 4 ,V 5 ,V 6 dan V 7 selanjutnya disebut vector  switching.  V 1 ,V 2 ,V 3 ,V 4 ,V 5 dan  V 6 disebut  non  zero  vector  karena  menghasilkan tegangan  output  tidak  sama  dengan  nol, sedangkan  V 0 dan  V 7 disebut  dengan  zero vector  dimana  vector  ini  menghasilkan tegangan output sama dengan nol.
Gambar  3  terlihat  6  vektor  dipetakan pada  enam  bagian  sektor  (sektor  1  sampai  6) pada  posisi  mengelilingi  titik  pusat  mem- bentuk  sebuah  bangun  hexagonal  sedangkan dua vector terpetakan pada titik pusat (origin). Tiap tiap sektor mempunyai jarak sudut vector sebesar  60 0 .    Dalam  satu  kali  putaran  pada bidang  koordinat  komplek  dq  Vref  akan melalui  keenam  non  zero  vector  dan  zero vector.  Tabel  1  memperlihatkan  keadaan tegangan output (V0  –  V7)  pada  berbagai kondisi saklar tiap tiap sektor.
V 1 (100) V 2 (110) V 3 (010) V 4 (011) V 5 (001) V 6 (101) V 0 (000) V 7 (111) V Ref V Ref max Im Real d q 1 2 3 4 5 6
Gambar 3  Posisi Tiap Vektor pada Bidang Koordinat Ruang 2 Dimensi d q
Tabel 1.  Tegangan Keluaran Inverter pada Tiap Saklar Bekerja
Tegangan Vektor Sektor Sambungan Saklar Tegangan Saluran ke Netral Tegangan Saluran ke saluran a b c V an V bn V cn V ab V bc V ac V 0 0 (titik pusat) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 V 1 1 1 0 0 2/3 -1/3 -1/3 1 0 -1 V 2 2 1 1 0 1/3 1/3 -2/3 0 1 -1 V 3 3 0 1 0 -1/3 2/3 -1/3 -1 1 0 V 4 4 0 1 1 -2/3 1/3 1/3 -1 0 1 V 5 5 0 0 1 -1/3 -1/3 2/3 0 -1 1 V 6 6 1 0 1 1/3 -2/3 1/3 1 -1 0 V 7 0 (titik pusat) 1 1 1 0 0 0 0 0 0
Keterangan   0 = Saklar  Terbuka , 1 = Saklar Tertutp/Tersambung
Enam  sektor  tersebut  dipetakan  dalam sumbu  koordinat  dq  masing  masing  sektor berjarak  60 0 .  Langkah  selanjutnya  adalah menentukan  nilai  Tz,  T1,T2  dan  T0  untuk mendapatkan pola pola waktu pulsa penyalaan inverter.  Pembangkit  pulsa  inverter  diperoleh dengan  membandingkan  signal  modulator space vector dengan signal pembawa segitiga frekuensi 4 kHz. Inverter tersusun oleh 3 buah Leg  pasangan  saklar  IGBT  sebagai  VSD (Variable Speed Driver) di aktifkan oleh pulsa penyalaan. Motor induksi 3 fasa sebagai beban di  simulasikan  dengan  parameter  54  HP  (4 kW), 400 V, 50 Hz, 1430 rpm. Nilai tegangan DC  link  pada  inverter  sebesar  400  V.  Ketika vector posisi pada V0 dan V7 maka tidak ada arus yang  mengalir pada beban atau Iinverter =  0  A.  Semua  tegangan  pada  setiap  sektor dikalikan  dengan  Vdc.  Untuk  mengubah besaran  abc  – 𝛼𝛽 atau  yang  lebih  terkenal dengan  tranformasi  park  tegangan  sumber  3
fasa diturunkan ke level  1 Vol , 50 Hz dengan beda susd fasa 0 0 , 120 0 , dan 120 0 .
[ 𝑣 𝑑 𝑣 𝑞 ] = 2 3 [ 1 −1 2 −1 2 0 √3 2 −√3 2 ] [ 𝑣 𝑎 𝑣 𝑏 𝑣 𝑐 ] (1)
Tegangan referensi dan sudut pemilihan sektor  digunakan  untuk  menentukan  sektor bidang pada sumbu koordinat dq (alpha-beta) dimana tegangan vector  dipilih.

## Perhitungan  Waktu  dan  Pola  Penyalaan Gerbang
Penyalaan  gerbang  saklar  inverter dengan  metode  SVPWM  menjadi  bagian paling  penting  pada  penelitian  ini.  Gambar  4 menjelaskan  dasar  perhitungan  pewaktuan penyalaan saklar gerbang inverter berdasarkan analisis  vector  pada  sektor  1. V ref merupakan resultan dari panjang vector V A dan vector V B , dapat direpresentasikan dengan persamaan 𝑉 𝑟𝑒𝑓 = 𝑉 𝐴 + 𝑉 𝐵 (2)
Im
Re V 1 (000) V 2 (110) V 0 ,V 7 V DC
Gambar 4. Kalkulasi Vref, T1 dan T2 Sektor 1
Pada tiap sektor nilai 𝛼 selalu berada pada  interval 0 ≤ 𝛼 ≤ 𝜋 3 .  Tegangan Vref di sektor  1  sudut  60 0 ,  nilai V A =  V 1 ,  V B =  V 2 , kemudian tegangan Vref pada sektor 2 V A = V 2 dan V B = V 3 . Dengan cara yang sama untuk tiap tiap  sektor  yang  lain,  Vref  bergeser  atau
bergerak kekiri berlawanan dengan arah jarum jam dengan selang waktu Tz. T 1 adalah selang waktu  untuk  V A ,  T 2 adalah  jeda  waktu  untuk V B dan T 0 adalah jarak waktu untuk V 0 dan V 7 . Pada  sektor  1  analisis  matematik  durasi  tiap tiap T waktu ditentukan persamaan [16]:
𝑇 1 = 𝑇 𝑧 . 𝑎. sin( 𝜋 3 −𝛼) sin⁡( 𝜋 3 ) (3)
𝑇 2 = 𝑇 𝑧 . 𝑎. sin(𝛼) sin⁡( 𝜋 3 ) (4)
∫ 𝑉̅ 𝑟𝑒𝑓 = ∫ 𝑉̅ 1 𝑑𝑡 + ∫ 𝑉̅ 2 𝑇 1 +𝑇 2 𝑇 1 𝑑𝑡 + ∫ 𝑉̅ 0 𝑇 𝑧 𝑇 1 +𝑇 2 𝑇 1 0 𝑇 𝑧 0 (5) 𝑇 𝑧 𝑉̅ 𝑟𝑒𝑓 = (𝑇 1 . 𝑉̅ 1 + 𝑇 2 . 𝑉̅ 2 ) (6)
𝑇 𝑧 . |𝑉̅ 𝑟𝑒𝑓 |. [ cos(𝛼) sin⁡(𝛼) ] = 𝑇 1 . 2 3 . 𝑉 𝑑𝑐 . [ 1 0 ] + 𝑇 2 2 3 . 𝑉 𝑑𝑐 [ cos⁡( 𝜋 3 ) sin⁡( 𝜋 3 ) ] (7)
𝑇 𝑧 = 𝑇 1 + 𝑇 2 + 𝑇 0 , sehingga
𝑇 0 = 𝑇 𝑧 − (𝑇 1 + 𝑇 2 ) (8)
Dimana, 0 ≤ 𝛼 ≤ 60 0 , 𝑇 𝑧 = 1 𝑓 𝑧 dan 𝑎 = |𝑉 ̅ 𝑟𝑒𝑓 | 2 3 𝑉 𝑑𝑐 (9)
Pada  tiap  sektor  nilai 𝛼 selalu  berada  pada interval 0 ≤ 𝛼 ≤ 𝜋 3 ,  Pada  sektor  1 Vref  sudut 𝛼 = 0 0 arahnya sama dengan V 1 , untuk sudut 𝛼 = 𝜋 3 sejajar  dengan  V 2 .  Pada  sektor  2  Vref
sudut 𝛼 = 0 0 arahnya sama dengan V 2 , untuk sudut 𝛼 = 𝜋 3 sejajar dengan V 3 . Demikian seterus untuk  perhitungan  pada  sektor  yang  lain. Durasi waktu pada sektor ke n
𝑇 1 = √3𝑇 𝑧 |𝑉 ̅ 𝑟𝑒𝑓 | 𝑉 𝑑𝑐 (𝑠𝑖𝑛 ( 𝜋 3 − 𝛼 + 𝑛−1 3 𝜋)) (10)
𝑇 2 = √3𝑇 2 |𝑉 ̅ 𝑟𝑒𝑓 | 𝑉 𝑑𝑐 (𝑠𝑖𝑛 (𝛼 − 𝑛−1 3 𝜋)) (11)
𝑇 0 = 𝑇 𝑧 − 𝑇 1 − 𝑇 2 (12)
Dimana, 𝑛 = 1, 1⁡𝑡ℎ𝑟𝑜𝑢𝑔ℎ⁡6⁡(𝑡ℎ𝑎𝑡⁡𝑖𝑠⁡, 𝑠𝑒𝑐𝑡𝑜𝑟⁡1⁡𝑡𝑜⁡6, 0 ≤ 𝛼 ≤ 60 0
Tabel 2. Durasi Pensaklaran Untuk Tiap Sektor Sektor Saklar Atas  (S1, S2, S3) Saklar Bawah  (S4,S6,S2) 1 S1 = T1 + T2 + T0/2 S3 = T2 + T0/2 S5 = T0/2 S4 = T0/2 S6 = T2 + T0/2 S2 = T1 + T2 + T0/2 2 S1 = T0/2 S3 = T1 + T2 + T0/2 S5 = T0/2 S4 = T2 + T0/2 S6 = T0/2 S2 = T1 + T2 + T0/2 3 S1 = T1 + T0/2 S3 = T1 + T2 + T0/2 S5 = T2 + T0/2 S4 = T1 + T2 + T0/2 S6 = T0/2 S2 = T1 + T0/2 4 S1 = T0/2 S3 = T1 + T0/2 S5 = T1 + T2 + T0/2 S4 = T1 + T2 + T0/2 S6 = T2 + T0/2 S2 = T0/2 5 S1 = T2 + T0/2 S3 = T0/2 S5 = T1 + T2 + T0/2 S4 = T1 + T0/2 S6 = T1 + T2 + T0/2 S2 = T0/2 6 S1 = T1 + T2 + T0/2 S3 = T0/2 S5 = T1 + T0/2 S4 = T0/2 S6 = T1 + T2 + T0/2 S2 = T2 + T0/2
Keterangan , T1 = Waktu V A maksimum , T2 = Waktu V B maksimum, T0 = Waktu T1+T2 kembali ke titik pusat
Tabel  2  menjelaskan  durasi  waktu kinerja  saklar  pasangan  saklar  (S1,S3,  S5) dengan saklar komplementernya pada  inverter 3 fasa  di semua sektor.
Pada  gambar  5  ditunjukkan  Timing Diagram Pulsa Penyalaan Saklar inverter Atas dan Bawah tiap Sektor. Semua Pola waktu ON dan  OFF  kinerja  saklar  tiap  saklar  atas  dan bawah akan melalui laju L1,L2 dan L3 sejauh:
L1 = T1 + T2 + T0/2, L2 = T2 + T0/2, L3 = T0/2 (13)
Pergerakan  laju  kinerja  saklar  ini menghasilkan gelombang non sinusoida yaitu sinusoida  dengan  dua  punuk  gelombang  baik pada  siklus  positif  maupun  pada  siklus negative.  Enam  sektor  tersebut  dipetakan dalam  sumbu  koordinat  dq  masing  masing sektor  berjarak  60 0 .  Langkah  selanjutnya adalah  menentukan  nilai  Tz,  T1,T2  dan  T0
untuk  mendapatkan  pola  pola  waktu  pulsa penyalaan inverter. Pembangkit pulsa inverter diperoleh  dengan  membandingkan  signal modulator  space  vector  dengan  signal pembawa  segitiga  frekuensi  4  kHz.  Inverter tersusun  oleh  3  buah  Leg  pasangan  saklar IGBT sebagai VSD ( Variable Speed Driver ) di aktifkan oleh pulsa penyalaan. Motor induksi 3  fasa  sebagai  beban  di  simulasikan  dengan parameter 54 HP (4 kW), 400 V, 50 Hz, 1430 rpm.  Nilai  tegangan  DC  link  pada  inverter sebesar  400 V.  Ketika  vektor  posisi  pada  V0 dan  V7  maka  tidak  ada  arus  yang  mengalir pada  beban  atau  Iinverter  =  0  A.  Semua tegangan pada setiap sektor dikalikan dengan Vdc. Untuk mengubah besaran abc – 𝛼𝛽 atau yang  lebih  terkenal  dengan  tranformasi park tegangan sumber 3 fasa diturunkan ke level 1 Vol  ,  50  Hz  dengan  beda  susd  fasa  0 0 ,  120 0 , dan 120 0 .
Gambar 5.  Diagram Waktu Swithing Saklar Bagian Atas dan Bagian Bawah Inverter .
Gambar 6. Alur Perhitungan Matematik Pembangkit 6 Pulsa Penyalaan Inverter SVPWM
Gambar  6  menjelaskan  tahapan  akhir urutan  perhitungan  matematik  pembangkit  6 pulsa  penyalaan  gerbang  saklar inverter  yang dibangun  pada  desain  system  gambar  1. Beberapa persamaan yang diterapkan digunakan untuk memperoleh parameter tegangan referensi (Vreff),  sudut  (angle)  pemilihan  sektor,  pola waktu  penyalaan  saklar  gerbang,  sinyal modulator, indeks modulasi dan pembangkit 6 pulsa  penyalaan.  Pada  rangkaian  inverter memiliki 3 buah pasang saklar Mosfet (S1 ber- pasangan dengan S4, S3 berpasangan dengan
S6,  dan  S5  berpasangan  dengan  S2)    yang bekerja  secara  komplementer  sehingga  di- butuhkan untai pembalik (gerbang NOT) yang bertujuan agar pola penyalaan saling bertolak belakang logika. Desain sistem pada gambar 1 kemudian  dimodelkan  ke  dalam  Matlab Simulink.  Hasil  pemodelan  seperti  tampak pada  gambar  7  dan  8.    Gambar  7  merupakan pemodelan  alur  pembangkit  pulsa  penyalaan saklar inverter menggunakan SVPWM. Gambar  8  merupakan  inverter  Mosfet  3  fasa dua level dengan beban motor induksi 3 fasa.

## Gambar 7. Pemodelan pembangkit pulsa penyalaan menggunakan metode SVPWM
Gambar 8.  Pemodelan MOSFET inverter  dua level sebagai penggerak motor induksi 3  fasa

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengamatan  dilakukan  dengan  men- jalankan  pemodelan  kemudian  dilakukan analisis  gelombang  gelombang  hasil  simulasi pada titik titik gambar pemodelan yang diamati.

## Analisia Tegangan Referensi
Gambar  9  merupakan  gelombang tegangan  referensi  tiga  fasa  dimana  tegangan
sumber  tiga  fasa  diturunkan  dari  220  V menjadi  1  V  dengan  frekuensi  50  Hz  dan berbeda  fasa  120 0 tiap  saluran.    Gelombang tegangan dengan warna merah, biru dan hijau masing  masing  mewakili  bentuk  gelombang fasa a, fasa b dan fasa c . Melalui transformasi park  tegangan  referensi  3  fasa  ini  digunakan untuk menentukan nilai Vd dan Vq dimana Vd = Valpha dan Vq = Vbetha  . Nilai Vd dan Vq dapat di tentukan dengan persamaan 1.
a b c
Gambar 9. Gelombang Tegangan Referensi 3 Fasa
Analisa Sudut Sektor ,  Tegangan Referensi dan Level Sektor
Tiap  tiap  sektor  memiliki  perbedaan sudut  sebesar  60 0 .  Besar  sudut  sektor ditentukan  dengan  persamaan  9,  sehingga sektor  1  berada  pada 0 < 𝛼 ≪ 60 0 ,  sektor  2
60 0 < 𝛼 ≪ 120 0 ,  sektor  3 120 0 < 𝛼 ≪
180 0 ,  sektor  4 −180 0 < 𝛼 ≪ −120 0 ,  sektor 5 −120 0 < 𝛼 ≪ −60 0 dan  sektor  6  berada pada −60 0 < 𝛼 ≪ 0 0 sedangkan    tegangan referensi di tentukan dengan persamaan 5
a
b c
Gambar 10. a. Kalkulasi Sudut alpa (degree), b.  Radian dan c. Tegangan alpha -betha
Gambar  10  menggunakan persamaan  2 dan  9  Sudut 𝛼⁡(𝐴𝑛𝑔𝑙𝑒) dapat  diperoleh  pada gambar 10.a  dalam besaran Derajat berbentuk gelombang gigi gergaji dengan aplitudo 3 Vp- p  .  Gambar  10  b  adalah  sudut  (angle)  dalam radian dengan amplitude 180 Vp-p. Sedangan gambar  10  c  adalah  nilai  Vbeta/Valpa berbentuk gelombang sinusoida amplitude 1
Vp-p dengan beda fasa 90 0 .
Gambar  11  adalah  perhitungan  dan penentuan  level  sektor,  tampak  berbentuk gelombang  step  tangga.  Urutan    level  sektor 1,2,3,4,5,6    dimulai  dari  step  tangga  paling bawah keatas dari aras  1 V naik menuju 6 V. Pola  gelombang  ini  diperoleh  menggunakan persamaan 9.
Gambar 11. Level Tiap sektor
Analisa Sinyal Modulator
a b c
Gambar 12. Tiga Buah Sinyal Modulator Fasa a, b, c
Gambar  12  merupakan  gelombang modulator  hasil  kalkulasi  persamaan  13  yang diimplementasikan pada kinerja saklar inverter a,b,c   dan saklar komplementernya a’, b’, c’ dengan  durasi  waktu  tiap  tiap  sektor.  Pada sikulus  positip  dan  sikulus  negative  tampak dua  buah  punuk  gelombang  menyerupai gelombang  penyearah  diode  gelobang  penuh tiap  tiap  siklusnya.  Hal  ini  dikarenakan terdapat dua buah pasangan saklar di tiap fasa inverter  yang  harus  dinyalakan  dalam  waktu
yang  berbeda  fasa  180 0 .  Sehingga  besarnya frekuensi modulator yang dibutuhkan adalah  2 kali frekuensi masukkannya.
Gambar  13  menjelaskan  gelombang segitiga pembawa (Vtri) (carrier) 4 kHz yang dibandingkan  dengan  sinyal  modulator  (Vm) menyerupai  gelombang  sinusoida  terdistorsi (terdapat dua punuk gelombang) pada puncak siklus  positip  dan  puncak  siklus  negative berfrekuensi  50  Hz  menggunakan  rangkaian komparator.
Analisa Pembanding (Komparator) Pembangkit Pulsa
V Tri Vm
Gambar 13. Gelombang Modulator (Vm) dan Sinyal Pembawa segitiga (Vtri)
Vm Vtri Vout Vout Gambar 14. Pembangkit Pulsa Penyalaan dengan Komparator
Gambar  14  sebuah  pembangkit  pulsa penyalaan  menggunakan  komparator  yang membandingkan  gelombang  modulator  (Vm) dengan  sinyal  segitiga  (Vtri)  menghasilkan deretan  pulsa  dengan  lebar  pulsa  terkendali. Prinsip dasar komparator diatas adalah sebagai berikut: Apabila Vtri > Vm maka output sama dengan  X  atau  –  V DD .  Pulsa  ini  digunakan untuk  penyalaan  saklar  inverter  bagian  atas. Demikian  sebaliknya  jika  Vtri  <  Vm  maka output  akan  sama  dengan +  V DD .    Rangkaian pembalik  (Gerbang  NOT)  digunakan  untuk penyalaan  pasangan  saklar  komplementernya atau saklar inverter bagian bawah. Untuk me- layani 6 buah saklar inverter maka dibutuhkan 3 buah komparator dan 3 buah untai pembalik.
Gambar  15  adalah  sebuah  gelombang pembawa  segitiga  dengan  frekuensi  4  kHz amplitude  10x10 -5 Volt.  Gelombang  ini  di gunakan  sebagai  pembanding  dengan  sinyal
modulator  Vm  frekuensi  50  Hz  untuk menghasilkan  6  buah  pulsa  penyalaan  yang digunakan  menyalakan  saklar inverter  bagian atas dan bagian bawah.
Gambar 16 adalah 6 buah deretan pulsa yang  dihasilkan  oleh  3  buah  rangkaian komparator  dari  gambar  14  dan  3  buah rangkaian pembalik . Pulsa tersebut memiliki amplitude  1  volt  ,  frekuensi  4  kHz  dengan lebar  pulsa  terkendali  oleh  frekuensi  sinyal pembawa  (carrier)  ,  sinyal  modulator  dan indeks  modulasi.  Saklar  inverter  bagian  atas (S1,S3,S5)  dan  pasangannya  yaitu  saklar bagian  bawah  (S4,S6  ,S2)  dikendalikan  oleh pulsa  pada  gambar  16  .  Pulsa  S1  adalah komplementer  pulsa  S4,  pulsa  S3  adalah negasi  dari  S6  dan  pulsa  S5  berkebalikan logika  dengan  pulsa  S2.    Watak  kinerja  dari inverter  tiga  fasa  sangat  dipengaruhi  oleh keenam pulsa tersebut.
Gambar 15 Gelombang pembawa segitiga

## Analisa Pulsa Penyalaan Gerbang Saklar
Gambar 16.  6 (enam) Deret Pulsa Penyalaan Yang Dihasilkan

## KESIMPULAN DAN SARAN
Pulsa penyalaan untuk saklar inverter tiga fasa telah selesai dibangun dengan metode Space  Vektor  Pulse  Witdh  Modulation (SVPWM) melalui simulasi pemodelan menggunakan  Tools  Matlab  Simulink.  Alur pembangkit pulsa penyalaan melalui beberapa perhitungan matematik yakni proses pembangkit  sinyal  referensi,  transformasi besaran abc to alpha betha, kalkulasi tegangan referensi,  kalkulasi  sudut  sektor,  kalkulasi waktu penyalaan saklar tiap tiap sektor .  Enam pulsa  yang  dihasilkan  digunakan  untuk mengatur  kinerja  pasangan  saklar  Mosfet inverter  tiga  fasa.  Lebar  pulsa  penyalaan
ditentukan oleh frekuensi gelombang segitiga pembawa  (carrier)  4  kHz  ,  gelombang modulator  (sinusoina  dengan  dua    punuk gelombang  pada  puncak  siklus  positif  dan siklus  negatif)  50  Hz  dan  nilai  indeks modulasi.  Kinerja  saklar  inverter  meng- hasilkan  8  buah  vektor  tegangan  (enam  buah non zero vektor dan  2 buah zero vector ) dan dibagi  dalam  6  buah  sektor  membentuk bangunan  hexagonal  dimana  tiap  tap  sektor terpaut 60 0 . Pemilihan sektor yang aktif  dapat ditentukan  oleh  besar  sudut  sektor  dan  pola kerja  saklar  inverter  bagian  atas  dan  saklar bagian  bawah.  Metode  SVPWM  ini  dapat menekan  nilai  indeks  THD  yang  lebih  kecil dan  mengurangi  riak  torsi  pada  penggunaan
beban  motor  serta  efisiensi  yang  tinggi. Tegangan  keluaran  dari  inverter  dua  level ini dekendalikan  oleh  pulsa  SVPWM  namun masih mengandung nilai harmonik yang cukup besar, sehingga ke depan dapat dikembangkan jenis  inverter  dengan  level  yang  lebih  tinggi untuk mereduksi indeks harmonisa tersebut.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Ratmiaji, I. N. S. Wahyu, and Supriono,
“Perbandingan Teknik Modulasi Inverter  3-Phasa  2-Tingkat  Untuk Menghasilkan Tegangan Keluaran Variabel,”  vol.  6,  no.  1,  hal.  67–74, 2019.
[2] A.  I.  T.  Fasa,  “Desain  dan  Analisis
Inverter  Tiga  Fasa  Menggunakan
Metode SPWM,” hal. 16–20.
[3] I.  D.  Sara  and  S.  Lubis,  “Jurnal Rekayasa  Elektrika,”  vol.  12,  no.  2, 2016, doi: 10.17529/jre.v12i2.3966.
[4] T. Elektro, F. Teknik, U. Mataram, and N. T. Barat, “UNTUK MENGHASILKAN TEGANGAN KELUARAN VARIABEL COMPARISON OF 2 LEVEL THREE PHASE  INVERTER  MODULATION TECHNIQUE,”  vol.  6,  no.  1,  hal.  67–
74, 2019.
[5] Y. Zahraoui, M. Akherraz, C. Fahassa, and  S.  Elbadaoui,  “Induction  motor harmonic  reduction  using  space  vector modulation  algorithm,” Bull.  Electr.
Eng. Informatics , vol. 9, no. 2, hal. 452–
465, 2020, doi: 10.11591/eei.v9i2.1682.
[6] M.  Youcef,  T.  Djilali,  S.  Moreau,  H. Said, and D. Bachir, “Dsp improvement of  a  vector  speed  induction  motor control  with  a  rst  and  adaptive  fuzzy controller,” Bull. Electr. Eng. Informatics ,  vol.  10,  no.  3,  hal.  1232– 1244, 2021, doi: 10.11591/eei.v10i3.1798. [7] A.  A.  Kadum,  “PWM  control techniques  for  three  phase  three  level inverter drives,” Telkomnika (Telecommunication Comput. Electron. Control. ,  vol.  18,  no.  1,  hal.  519–529, 2020, doi:
10.12928/TELKOMNIKA.V18I1.1244
0.
[8] J. Fang, G. Wang, R. Li, S. Liu, and S.
Wang,  “Improved  virtual  space  vector modulation  for  neutral  point  voltage oscillation  and  common-mode  voltage reduction  in  neutral  point  clamped three-level inverter,” Arch. Electr. Eng. , vol. 70, no. 1, hal. 203–218, 2021, doi: 10.24425/aee.2021.136062.
[9] O. A. Elkholi, M. A. Enany, A. F. Abdo, and M. Eid, “Novel approach for svpwm of  two-level  inverter  fed  induction motor  drive,” Int.  J.  Power  Electron.
Drive  Syst. ,  vol.  11,  no.  4,  hal.  1750– 1758, 2020, doi: 10.11591/ijpeds.v11.i4.pp1750-1758.
[10]  A. A. Kadum, “New adaptive hysteresis band  width  control  for  direct  torque control  of  induction  machine  drives,”
Int. J. Power Electron. Drive Syst. , vol.
11,  no.  4,  hal.  1908–1917,  2020,  doi: 10.11591/ijpeds.v11.i4.pp1908-1917.
[11]  M.  Hasoun,  A.  El  Afia,  M.  Khafallah, and K. Benkirane, “A pwm strategy for dual three-phase pmsm using 12-sector vector  space  decomposition  applied  on electric ship propulsion,” Int.  J.  Power Electron. Drive Syst. , vol. 11, no. 4, hal. 1701–1710, 2020, doi: 10.11591/ijpeds.v11.i4.pp1701-1710. [12]  E.  A.  Nugroho,  “IMPLEMENTASI INVERTER SEBAGAI PENGENDALI  MOTOR  INDUKSI TIGA  FASA  DENGAN  METODE
SPACE  VECTOR  PULSE  WIDTH MODULATION  (  SVPWM  ),”  vol.  7, no. 2, hal. 597–604, 2016.
[13]  N.  A.  W,  Z.  Efendi,  and  A.  Ulinnuha,
“Implementasi  Metode  SPWM  ,
THIPWM dan SVPWM Pada Rangkaian Inverter Tiga Fasa Menggunakan Mikrokontroler DSP.”
[14]  I.  N.  W.  Satiawan,  I.  Bagus,  and  F.
Citarsa,  “Perbandingan  Kinerja Teknik Modulasi  Inverter  Dua-Level  untuk Pengaturan  Kecepatan  Motor  Induksi Tiga-Fase,” hal. 35–41.
[15]  J. Ecotipe, M. Yusuf, V. Prasetia, S. D. Riyanto, A. A. Rafiq, and I. Pendahuluan,  “Desain  Simulasi  Sistem Pengaturan  Kecepatan  Motor  Induksi Tiga  Fasa  dengan  Switching  Space Vector  Pulse  Width  Modulation  II  . LANDASAN  TEORI  matematis  motor induksi  dalam  model  d-q  dan  tipe squirrel cage yang mempunyai beberapa menggunakan rangkaian ekivalen seperti pada induksi dari koordinat tiga fasa  (  koordinat  abc  )  koordinat  d-q selain  mempermudah  analisis  adalah,” vol. 6, no. 1, hal. 24–31, 2019.
[16]  A. Porwal, K. Baria, and A. Deshpande, “Modeling and Simulation of SVPWM Based  Application,”  vol.  3,  no.  2,  hal. 140–148, 2014.