 Abstrak -  Motor  induksi  banyak  dipergunakan  dalam  dunia  industri karena  memiliki  banyak  kelebihan,  diantaranya  konstruksi  yang sangat  sederhana  dan  kuat,  harganya  murah,  mempunyai  effisiensi yang  tinggi, power  factor cukup  baik,  dan  perawatannya  lebih mudah.  Disamping  kelebihan  motor  induksi  juga  memiliki kelemahan,  salah  satu  kelemahan  dari  motor  induksi  adalah  tidak mampu  mempertahankan  kecepatannya  dengan  konstan  bila  terjadi perubahan  beban.  Apabila  terjadi  perubahan  beban  maka  kecepatan motor  induksi  akan  menurun.  Salah  satu  metode  pengaturan kecepatan  motor  induksi  yang  dikembangkan  selain  kontrol  vektor adalah  metode Direct  Torque  Control (DTC).  Teknik  kontrol  DTC memungkinkan  pengaturan  fluks  dan  torsi  secara  langsung  dan terpisah serta dapat dilakukan tanpa menggunakan sensor kecepatan. Estimasi  putaran  rotor,  torsi  dan  fluks  dilakukan  oleh  DTC  yang diberi  masukan tegangan dan arus stator. Untuk  mencapai fluks  dan torsi yang dikehendaki digunakan estimasi sebagai umpan balik pada sistem  kontrol.  Pada  tugas  akhir  ini  akan  disimulasikan  pengaturan kecepatan motor induksi dengan metode DTC menggunakan Matlab.
Hasil  yang  diperoleh  melalui  simulasi  menunjukan  lama  waktu untuk  mencapai  kecepatan  referensi  untuk  kecepatan  500rpm  dan 1000 rpm adalah berkisar 0,5 detik.
Kata kunci : Motor Induksi, Direct Torque Control , Matlab.
Abstract  - Induction  motors  are  widely  used  in  the  industrial  world because  they  have  many  advantages,  including  construction  that  is very simple and strong, cheap, has high efficiency, quite good power factor, and maintenance is easier. Besides the advantages of induction motors  also  have  weaknesses,  one  of  the  disadvantages  of  an induction  motor  is not being able to  maintain  its speed constantly if there is a change in load. If there is a change in load, the speed of the induction motor will decrease. One method of regulating the speed of an  induction  motor  developed  in  addition  to  vector  control  is  the Direct  Torque  Control  (DTC)  method.  The  DTC  control  technique allows  direct  and  separate  flux  and  torque  settings  and  can  be  done without using a speed sensor. The estimated rotor rotation, torque and flux is  carried out by the  DTC  which  is inputted  with  stator voltage and current. To achieve the desired flux and torque estimation is used as feedback on the control system. In this final assignment, the speed regulation  of  the  induction  motor  will  be  simulated  using  the  DTC method using Matlab.
The results obtained through the simulation show the length  of time to  reach  the  reference  speed  for  speeds  of  500rpm  and  1000  rpm  is around 0.5 seconds.
Keywords : Induction motor, Direct Torque Control , Matlab.

## I. PENDAHULUAN
Saat  ini  kebutuhan  akan  alat  produksi  yang  tepat  sangat diperlukan  untuk  dapat  meningkatkan  efisiensi  waktu,  dan biaya.  Motor  induksi  adalah  motor  yang  paling  banyak digunakan.  Salah  satu  keuntungan  utamanya  adalah  motor induksi  tidak  membutuhkan  hubungan  elektrik  antara  stator dengan  rotor  motor,  oleh  karena  itu  motor  induksi  tidak membutuhkan brush dan komutator, sehingga tidak membutuhkan  perawatan  yang  rutin.  Motor  induksi  memiliki konstruksi  yang  sangat  sederhana  dan  kuat,  harganya  murah, mempunyai  effisiensi  yang  tinggi, power  factor cukup  baik, dan  perawatannya  lebih  mudah.  Salah  satu  kelemahan  dari motor  induksi  adalah  tidak  mampu  mempertahankan kecepatannya  dengan  konstan  bila  terjadi  perubahan  beban. Apabila  terjadi  perubahan  beban  maka  kecepatan  motor induksi  akan  menurun.  Salah  satu  metode  yang  digunakan untuk  kontrol  motor  induksi  adalah  metode Direct  Torque Control (DTC) .

## II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. DIRECT TORQUE CONTROL (DTC)
Direct Torque Control pertama kali dikembangkan oleh Takashi dan Noguchi tahun  1986.  Dasar  dari  metode  DTC adalah  perubahan  torsi  sebanding  dengan  slip  antara  fluks stator  dan  fluks  rotor  pada  kondisi  fluks  bocor  stator  tetap. Oleh  karena  itu,  pada  keadaan  perubahan  yang  cepat  fluks rotor  cenderung  tidak  berubah.  Perubahan  cepat  dari  torsi elektromagnetik  dapat  dihasilkan  dari  putaran  fluks  stator, sebagai arah torsi. Dengan kata lain fluks stator dapat seketika mempercepat  atau  memperlambat  dengan  menggunakan vektor  tegangan  stator  yang  sesuai.  Torsi  dan  fluks  dikontrol bersama-sama  dengan  pengaturan  langsung  dari  tegangan stator,  dari error respon  torsi  dan  fluks.  Untuk  menentukan putaran motor dapat digunakan persamaan rangkaian dan arus motor  diukur  pada reference  frame ,  sehingga  persamaan tegangan stator dalam kerangka stator referensi adalah :
𝑣̅ s = R s 𝐼̅ s + 𝑑𝜆𝑠 ̅̅̅ 𝑑𝑡 (1) 𝜆̅ s = ∫(𝑣𝑠 ̅̅̅ - R s 𝐼̅ s )dt                              (2) Dengan  demikian  fluks linkages dalam  koordinat stator reference frames dihitung berdasarkan λ qs = ∫(𝑉𝑞𝑠 − 𝑅𝑠𝐼𝑞𝑠)𝑑𝑡 (3) λ ds = ∫(𝑉𝑑𝑠 − 𝑅𝑠𝐼𝑑𝑠)𝑑𝑡 (4) Sehingga besarnya fluks stator adalah

## SIMULASI PENGATURAN KECEPATAN MOTOR INDUKSI 3 PHASA DENGAN DIRECT TORQUE CONTROL MENGGUNAKAN MATLAB
Ulfatun Khasanah [1] , Supari, [2] , Sri Heranurweni [3] .
1,2, 3 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Semarang email : Vaa_ryo@yahoo.com , supari@usm.ac.id , heranur@usm.ac.id
Ulfatun Khasanah, Supari, Sri Heranurweni
Simulasi Pengaturan Kecepatan Motor Induksi 3 phasa Dengan Direct Torque Control Menggunakan Matlab
λ s = √(𝜆𝑞𝑠) 2 +   (𝜆𝑞𝑠)² < Фfs                        (5)
Фf s = tan -1 [ 𝜆𝑞𝑠 𝜆𝑑𝑠 ] (6) Persamaan torsi elektromagnetik adalah :
Te = 3 2 𝑃 2 (i qs 𝜆 ds – i ds λ qs )                              (7)
Frekuensi  listrik  dihitung  dengan  mendifferensialkan  sudut vektor fluks rotor yaitu :
 e = 𝜆𝑞𝑠𝜆𝑑𝑠 − 𝜆𝑑𝑠𝜆𝑞𝑠 𝜆²𝑠 (8)
Persamaan kecepatan rotor adalah :
 r = P (  e – Rr 𝑇𝑒 𝜆𝑟² )                          (9)
Dengan ∶ 𝑣̅ s = vektor tegangan stator 𝐼̅ s = vektor arus stator R s = tahanan stator 𝜆̅ s = vektor fluks stator
Skema DTC dapat dilihat pada gambar  1.
Gambar 1 . Skema DTC
2.2 Komparator Histerisis
Pada  metode  DTC, controller yang  digunakan  untuk mengatur  kesalahan  fluks  dan  torsi  pada  daerah  histerisisnya agar  sesuai  dengan  fluks  referensi  dan  torsi  referensi menggunakan  komparator  hysteresis.  Pada  kesalahan  fluks dihasilkan  dua  nilai  histerisis  yaitu  -1  atau  1  dan  pada kesalahan torsi dihasilkan tiga nilai histerisis yaitu -1,0 dan 1.
Nilai  kesalahan  fluks  dan  torsi  didapatkan  dari persamaan :
Δ te = T ref =T est ( 10 ) Δψ s = ψ s ref - ψ s est ( 11 )

## 2.3 Switching Table
Switching  table berisi  dua  tabel  yang  memilih  vektor tegangan  tertentu  sesuai  dengan output dari flux dan torque hysterisis pembanding. Algoritma  pemilihan  vektor  tegangan inverter  pada  DTC  untuk  diterapkan  pada  motor  induksi didasarkan pada nilai dari  fluks dan torsi  histerisis, serta nilai dari  sektor  fluks  stator.  Adapun  aturan  pemilihan  tegangan pada switching table seperti ditunjukan pada tabel 1.
Adapun nilai sektor fluks stator didapat dari : α  = <  s = tan -1  𝑞𝑠  𝑑𝑠 ( 12 )
Gambar 2 . Vektor Tegangan Inverter dan Sektor Fluks

## III. PERANCANGAN SISTEM
3.1 Flowchart Perancangan Simulasi Flowchart dibuat agar apa yang dilakukan sesuai dengan tahapan perancangan simulasi. Flowchart simulasi pengaturan kecepatan motor induksi 3 phasa dengan direct torque control menggunakan matlab dapat dilihat pada gambar 3.
Gambar 3 . Flowchart Simulasi
Tabel 2 . Tabel Spesifikasi Motor Induksi
Motor  induksi  yang  digunakan  dalam  tugas  akhir ini adalah  motor  induksi  jenis  rotor  sangkar  ( squirrel-cage ) hubungan  bintang  (Y),  dimana  dari  motor  induksi  ini  dapat diketahui  besar  tegangan  atau  arus  tiap  phasanya.  Keluaran yang  dihasilkan  dari  motor  induksi  tiga  phasa  ini  terdiri  dari sistem  elektrik  yaitu  nilai  fluks  stator,  torsi  elektromagnetis
dan  sistem  mekanis  yaitu  kecepatan  putaran  rotor. Perancangan  simulasi  DTC  ini  menggunakan  motor  induksi tenaga 3 HP dengan spesifikasi yang ditunjukan pada tabel 2.
Berdasarkan  parameter  motor  induksi  yang  ada  diatas, maka dapat ditentukan nilai kecepatan stator sebagai berikut
N s = 60.𝑓 𝑝 N s = 600.50 2 N s = 1500 rpm

## 3.2 PERANCANGAN DTC pada PROGRAM MATLAB
Model simulasi Direct Torque Control (DTC)  dikembangkan menggunakan  program  simulasi  Matlab,  masukan  yang digunakan  adalah  fluks  dan  torsi  acuan.  Cara  kerja  DTC adalah  dengan  mempertahankan  keluaran  fluks  dan  torsi  agar sesuai  dengan  referensi  yang  diberikan.  Adapun  bagian  - bagian  yang  dirancang  pada  metode  DTC  ini  adalah komparator, estimator, sektor sudut fluks stator, dan switching table dengan  menggunakan  persamaan-persamaan  dan algoritma. Rangkaian simulasi DTC dapat dilihat di gambar 4.
Gambar 4. Rangkaian Simulasi DTC

## IV. SIMULASI DAN ANALISA
Simulasi pengaturan kecepatan putaran  motor induksi tiga phasa  di  lakukan  dengan  menggunakan    Matlab.  Rangkaian simulasi  ditunjukan  pada  gambar  4.  Motor  induksi  yang digunakan  adalah  motor  induksi  3phasa  dengan  daya  3HP. Masukan  kecepatan  referensi  yang  diberikan  adalah  500rpm, kemudian  dinaikkan  menjadi  1000rpm  pada  saat  t=1  detik. Simulasi  dilakukan    selama  3  detik  untuk  kondisi  tanpa  torsi beban  dan  kondisi  dengan  torsi  beban  sebesar  5  Nm  dan 10Nm.  Hasil  simulasi  untuk  kondisi  tanpa  torsi  beban ditunjukan pada gambar 5. Kondisi dengan torsi beban sebesar 5Nm  ditunjukan  pada  gambar  6,  dan  kondisi  dengan  torsi beban sebesar 10Nm ditunjukan pada gambar 7.
Gambar 5. Grafik Hasil Simulasi tanpa Torsi Beban
Simulasi Pengaturan Kecepatan Motor Induksi 3 phasa Dengan Direct Torque Control Menggunakan Matlab
Gambar 6. Grafik Hasil Simulasi dengan Torsi Beban Sebesar 5Nm
Gambar 7. Grafik Hasil Simulasi dengan Torsi beban sebesar 10Nm.
Dari  hasil  simulasi  pengaturan  kecepatan  motor  induksi dengan direct  torque  control untuk  kecepatan  referensi  500 rpm  dan  1000rpm  terlihat  bahwa  untuk  kondisi  torsi  tanpa beban  motor  mampu  mencapai  kecepatan  referensi  dalam waktu    0,25  detik.  Pada  saat torsi  beban  sebesar  5Nm,  motor mampu  mencapai  kecepatan  referensi  dalam  waktu  0,38,  dan pada saat torsi beban sebesar 10Nm,  motor mampu  mencapai kecepatan  referensi  dalam  waktu  0,64  detik  untuk  kecepatan referensi  500rpm  dan  0,65  detik  untuk  kecepatan  referensi 1000rpm.  Perbandingan  respon  kecepatan  dapat  dilihat  pada tabel 3.
Tabel 3 .  Respon Kecepatan

## V. KESIMPULAN
1. Pengaturan kecepatan motor induksi dengan metode Direct Torque  Control (DTC)  mempunyai  respon  dinamik  yang tinggi,  hal  ini  dapat  dilihat  dari  kecepatan  aktual  dalam mengikuti kecepatan referensi.
2. Respon  torsi  dari  hasil  simulasi  memperlihatkan  bahwa respon  torsi  yang  dihasilkan  dapat  mengikuti  torsi  acuan yang diberikan, ketika diberi torsi beban 5Nm, torsi beban 10Nm, maupun tanpa torsi.
3. Respon  kecepatan  aktual  motor  induksi  dipengaruhi  oleh beban.  Semakin  besar  beban  yang  diberikan  akan mengakibatkan  respon  kecepatan  aktual  untuk  mengikuti kecepatan referensi semakin lambat.

## DAFTAR PUSTAKA

## ABB  Technical  Guide  “Direct  Torque  Control”.  Rev  C
6.6.2001. D.Casadei,G.Serra,A.Tani,and  L.Zarri,” Assessment  of  Direct Torque Control for Induction Motor Drives” , Buletin of
the Polish Academy of Science Tech.Sciences,vol.54.No.3,2006. Dharmaprakash  R,  Joseph  Henry,  ” Switching  Table  Based  2 Level Inverter and 3 Level Diode Clamped
Inverter ”,University Hyedrabad,India,Vol.60 No.2.2014. Eugene  C.Lister,Ir.  Drs.Hanapi  Gunawan,  “ Mesin  dan Rangkaian Listrik” ,Penerbit Erlangga,1997. Inc.” ReferenceFrame Conversions ”. Analog Device 2002. Kadjoudj Mohamed, Noureddine Golea, Med Hachemi,” Voltage  Switching  Tables  for  Direct  Torque Control of PMSM Drive ”.U.P.B.Sci.Bull,Series C,vol.69,No.3.2007. M.N.Cirstea,A.Dinu,J.G.Khor,M.Mc  Cormick,” Neural  and Fuzzy Logic Control of Drives and Power
System ”.Newnes,2002.
Prasad  V.H,” 2  Space  Vektor  Modulation  for  Three  Leg Voltage Source Inverters ”,1997. R.J.  Lee,P.Pillay,R.G.  Harley,” DQ  Reference  Frames  for  the Simulation of Induction Motors ”.Elseiver Sequoia,1984. Toufouti  Riad,  Salima  Meziane,    Hocine  Benalla,” Direct Torque  Control  Strategy  of  Induction  Motors ”,  Acta Electrotechnica et Informatica No.1,Vol7,2007. Wahab  Abdul  H.F  dan  Sanusi  H,” Simulink  Model  of  Direct Torque  Control  of  Induction  Machine ”,  American Journal of Applied Science,2008.
Zuhal,Zhanggischan.” Prinsip  Dasar  Elektroteknik” ,  Penerbit Gramedia Pustaka Mas,2004.