Desain dan Implementasi Modul Bipolar Third Harmonic Injection Pulse Width Modulation (THPWM) untuk Inverter Tiga Fasa
Fani Prasetya Wahyudin 1 , Nanang Mulyono 2 , Dwi Septiyanto 3
1,2,3 Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Bandung Email: prasetyafani3@gmail.com
Received  29 Agustus 2023 | Revised  10 September 2023 | Accepted  15 September 2023

## ABSTRAK
Pemanfaatan  sumber  energi  terbarukan  sedang  dimaksimalkan  penggunaannya  dalam  rangka  menjaga ketersediaan energi listrik. Berdasarkan bentuk gelombangnya energi yang dihasilkan salah satunya berupa tegangan arus searah (DC). Sedangkan penggunaan energi listrik baik skala rumah tangga maupun industri menggunakan  tegangan  DC  atau  arus  bulak-balik  (AC).  Tegangan  DC  tersebut  dapat  dikonversi  menjadi tegangan AC menggunakan inverter. Penggunan inverter menyebabkan nilai harmonisa tegangan yang tinggi pada jaringan listrik. Teknik switching yang tepat dapat mengurangi nilai harmonisa tersebut. Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan modul yang dapat mengeluarkan sinyal untukmemicu inverter tiga fasa. Metode switching  yang  digunakan  yaitu  THPWM.  Pembuatan  desain  hingga  pengimplementasian  modul  THPWM dilakuakan dengan cara pengolahan sinyal analog.  THPWM tersebut bekerja dengan cara membandingkan sinyal carrier dan referensi. Sinyal referensi dibentuk seperti sinyal fundamental dan memiliki frekuensi lebih besar tiga kali dari sinyal fundamentalnya.  Pada penelitian ini dihasilkan modul THPWM untuk inverter 3 fasa, memiliki output 6 sinyal THPWM, dengan frekuensi sinyal referensi dan carrier yang dapat divariasikan dengan eror < 5%, sinyal THPWM yang dihasilkan dapat diatur dari 50-1500 Hz dengan tegangan kerja 12 Volt DC.
Kata kunci: Frekuensi, Inverter, Polaritas, THPWM,

## ABSTRACT
Utilization  of  renewable  energy  sources  is  being  maximized  in  order  to  maintain  the  availability  of  electrical energy. Based on the waveform, the energy produced is one of them in the form of direct current (DC) voltage. While the use of electrical energy both on a household and industrial scale uses DC voltage or alternating current (AC). This DC voltage can be converted to AC voltage using an inverter. The use of inverters causes high voltage harmonic values in the power grid. Appropriate switching techniques can reduce the value of these harmonics. This study aims to produce a module that can output a signal to trigger a three-phase inverter. The switching method used is THPWM. Making the design to implementing the THPWM module is done by means of analog signal processing. The THPWM works by comparing carrier and reference signals. The reference signal is formed like a fundamental signal and has a frequency three times greater than the fundamental signal. In this study, a THPWM module was produced for a 3-phase inverter, which has an output of 6 THPWM signals, with a reference and carrier signal frequency that can be varied with an error < 5%, the resulting THPWM signal can be adjusted from 50-1500 Hz with a working voltage of 12 Volt DC.
Keywords: Frequency, Inverter, Polarity, THIPWM

## 1. PENDAHULUAN
Berdasarkan  data  yang  dikeluarkan  oleh  badan  pusat  statistik  (BPS),  penggunaan  energi  listrik  satu dekade  kebelakang  terus  mengalami  peningkatan.  Data  terakhir  yang  dikeluarkan  pada  tahun  2020, konsumsi  listrik  mencapai  1,09  MWH/Kapita  [1].  Peningkatan  jumlah  penggunaan  energi  ini, mengakibatkan banyak pihak yang mulai membangun sumber energi listrik terbarukan. Sumber energi listrik terbarukan diantaranya bersumber dari  tenaga surya, biomassa, panas bumi, tenaga air, tenaga angin,  ombak,  dan  pasang  surut  air  laut.  Berdasarkan  dari  bentuk  gelombang  yang  dihasilkan diantaranya tegangan arus searah (DC) atau arus bolak-balik (AC). Tegangan tersebut banyak digunakan di  industri  dan  rumah  tangga.  Tegangan  DC  dapat  dikonversi  menjadi  teganagn  AC  menggunakan inverter. Penggunan inverter dapat menyebabkan nilai harmonisa tegangan yang tinggi pada jaringan listrik.  Penggunaan teknik switching yang tepat  dapat mengurangi nilai harmonisa tersebut.
Merujuk  pada  beberapa  penelitian  sebelumnya  terkait  dengan  perancangan  inverter  dengan  teknik S witching  Sinusoidal  Pulse  Width  Modulatian (SPWM)  [2,  3,  4,  5,  6],  dan Tapezium  Pulse    Width Modulation (TPWM)  [7,  8].  Kedua  teknik  tersebut  memiliki  nilai  harmonik  yang  lebih  rendah dibandingkan  dengan  teknik switching yang  lainnya.  Teknik switching dengan  metode  SPWM  dan TPWM  diperoleh  dengan  cara  membandingkan  sinyal  referensi  dan carrier .  Pada  penelitian perancangan  inverter  dengan  teknik  SPWM telah  berhasil  menghasilkan  inverter  1  fasa  dengan  nilai frekuensi yang dapat divariasikan. Namun pada penelitian tersebut masih menghasilkan nilai THD yang tinggi sehingga masih diperlukan filter untuk mereduksi THD tersebut [3]. Pada penelitian lain berhasil merancang sebuah inverter berbasis SPWM menggunakan zero crossing detector . Penelitian tersebut berhasil  menurunkan  nilai  THD  yang  sebelumnya  32%  tanpa  menggunakan filter menjadi  3,8-4,1% setelah menggunakan filter. Namun nilai tegangan pada bus DC inverter masih terbilang kecil jika ingin digunakan pada beban rumah tinggal [6]. Pada penelitian lain telah berhasil menghasilkan inverter satu fasa dengan teknik TPWM, namun nilai harmonisa yang dihasilkan masih terlampau tinggi, sehingga diperlukan  adanya  filter  aktif  atau  pasif  [7].  Merujuk  sebuah  penelitian  yang  dilakukan  dengan  cara menambah  sinyal  referensi  harmonisa  ketiga  dan  kesembilan  pada  SPWM  dengan  menggunakan simulasi MATLAB. Tujuan menambahkan harmonisa ketiga dan harmonisa kesembilan pada penelitian tersebut adalah untuk  meningkatkan pemanfaatan tegangan bus DC inverter. Dalam bus DC inverter memiliki nilai tegangan maksimum yang bisa digunakan. Pada sebuah kasus inverter SPWM memiliki nilai harmonisa tegangan sebesar 1,27 kali tegangan sumber. Setelah menambahkan harmonisa ketiga dan kesembilan diperoleh harmonisa tegangan 1,15 kali dari tegangan sumber [9].
Berdasarkan uraian diatas penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan modul yang dapat mengeluarkan sinyal untuk mentriger mosfet pada inverter 3 fasa. Untuk menghasilkan output tersebut teknik modulasi lebar  pulsa  yang  digunakan  yaitu Third  Harmonic Injection  Pulse  Width  Modulation (THPWM). THPWM tersebut bekerja dengan cara membandingkan dua sinyal, yaitu sinyal carrier dan referensi. Sinyal referensi dibentuk seperti sinyal fundamental dan memiliki frekuensi lebih besar tiga kali dari sinyal fundamentalnya. Proses tersebut dilakukan dengan cara pengolahan sinyal analog.

## 2. METODOLOGI
Pada penelitian ini dibuat modul bipolar THPWM untuk inverter 3 fasa. Modul ini dirancang dalam satu printed circuit board (PCB).  PCB  tersebut  berisi  1  modul  pembangkit  sinyal  analog  dan  6  modul pengolah  sinyal  analog  menjadi  sinyal  bipolar  THPWM.  Pembuatan  modul  ini  terdiri  dari  proses perancangan dan pembuatan.  Modul ini dirancang dengan beberapa karakteristik yang ditetapkan pada Tabel 1.
Rancang Bangun Modul Bipolar Third Harmonic Injection Pulse Width Modulation (THPWM) untuk Inverter 3 Fasa
Tabel 1. Spesifikasi Karakteristik Modul THPWM
No Spesifikasi Nilai 1 Tegangan input 12-15 Volt DC 2 Frekuensi sinyal sinusoidal fundamental 40-100 Hz 3 Frekuensi sinyal sinusoidal harmonisa ketiga 53-314 Hz 4 Frekuensi sinyal segituga 50-1500 Hz 5 Tegangan output sinyal sinusoidal fundamental 3 Vpp 6 Tegangan output sinyal sinusoidal harmonisa ketiga 3 Vpp 7 Tegangan output sinyal segituga 4 Vpp 8 Frekuensi sinyal  THPWM 50-1500 Hz 9 Tegangan kerja + 12 Volt DC 10 Margin error < 5%
Gambar 1 merupakan diagram blok proses pengolahan sinyal modul bipolar THPWM untuk inverter 3 fasa.  Modul  tersebut  terdiri  dari  7  modul.  Setiap  modul  memiliki  fungsi  masing-masing.  Modul pembangkit memiliki fungsi sebagai penghasil sinyal sinusoidal dan sinyal segitiga. Sinyal sinusoidal yang dihasilkan berupa sinyal sinusoidal referensi fundamental dan sinyal sinusoidal harmonisa ketiga. Modul penyangga sinyal segitiga dan sinusoidal berfungsi untuk mempertahankan bentuk sinyal. Modul penggeser fasa berfungsi untuk  menghasilkan sinyal sinusoidal referensi fundamental dan harmonisa ketiga  yang  bergeser  fasa  120 0 dan  240 0 .  Modul  penjumlahan  berfungsi  untuk  menjumlahkan  sinyal sinusoidal fundamental dan sinyal sinusoidal harmonisa ketiga yang memiliki sudut fasa sama. Modul komparator  berfungsi  untuk  menghasilkan  sinyal  kotak  (Sinyal  THPWM).  Sinyal  tesebut  diperoleh dengan cara membandingkan sinyal referensi dan sinyal carrier . Modul pembeda polaritas berfungsi untuk  membeda  polaritaskan  sinyal  THPWM  menjadi  dua  sinyal  polaritas  positif.  Modul  isolalator berfungsi untuk mengisolasi sinyal THPWM. Pengolahan sinyal tersebut bersumber dari catu daya 12 volt DC dan sinyal keluaran merupakan output dari modul isolator (rangakaian optocoupler ).
Gambar 1. Diagram Blok Perancangan Modul Bipolar THPWM Untuk Inverter 3 Fasa Sumber: Dokumentasi 2023

## 2.1 Modul Pembangkit Sinyal Sinusoidal dan Segitiga
Modul ini diharapkan dapat menghasilnya sinyal sesuai dengan karakteristik yang ada pada Tabel 1 no 1-7.

## Gambar 2. Gambar Rangkaian Modul Pembangkit Sinyal Sinusoidal dan Segitiga Sumber: Dokumentasi 2023
Modul pembangkit sinyal yang dirancang menggunakan rangkain terintegrasi berupa IC 8038. Untuk menghasilkan  sinyal  menggunkan  IC  8038  dengan  frekuensi  yang  diharapkan  diperoleh  dari perbandingan nilai R dan C. Perbandingan tersebut dihitung berdasarkan persamaan 1.
𝐹 = 0,33 𝑅𝑥𝐶 …………………………………….(1)
Jika besar R A =R B =R, maka untuk menghasilkan sinyal  segitiga dipilih R sebesar 2,2 kΩ (R A dan R B ) trimpot  100  kΩ  (R 1 dan  R 2 ).  Sinyal  referensi  sinusoidal  dipilih  R  sebesar  33  kΩ  (R A1 dan  R B1 )  dan trimpot 50 kΩ (R 3 dan R 4 ). Untuk membangkitkan sinyal sinusoidal harmonisa ketiga dipilih R sebesar 10 kΩ (R A2 dan R B2 ) dan trimpot 50 kΩ (R 5 dan R 6 ). Nilai kapasitor (C, C 1 dan C 2 ) yang dipilih dalam rangkaian tersebut 100 nF.

## 2.2 Modul Penyangga Sinyal Sinusoidal dan Segitiga
Untuk  membuat  modul  penyangga  yang  digunakan  hanya  sebuah  Op-Amp  dan  sumber  sinyal  DC sebesar + 12 Volt. Maka dipilihlah IC LM324, dalam IC tersebut terdapat 4 buah Op-Amp sehingga IC yang dibutuhkan 1 buah.
Gambar 3. Rangkaian Modul Penyangga Sinyal Sinusoidal dan Segitiga Sumber: Dokumentasi 2023

## 2.3 Modul Penggeser Fasa
Modul  ini  diharapkan  mampu  menghasilkan  sinyal  referesi  fundamental  dan  harmonisa  ketiga  yang memiliki sudut fasa 0 0 (Output 2.1 dan Output 3.1), 120 0 (Output 2.2 dan Output 3.2) dan 240 0 (Output 2.3 dan Output 3.3).
Rancang Bangun Modul Bipolar Third Harmonic Injection Pulse Width Modulation (THPWM) untuk Inverter 3 Fasa
Gambar 4. Rangkaian Modul Penggeser Fasa Sumber: Dokumentasi 2023
Untuk  menggeser  sinyal  sejauh  120 0 listrik  dapat  dilakukan  dengan  mengatur  nilai  R  dan  C, menggunakan Persamaan 2.

## ϴ  =  2 arcrtan 2 π F RiCi … … … … … … … … … … … … . (2)
Dengan ϴ adalah besar sudut pergeseran, π tetapan besaran senilai 3,14, F adalah besar frekuensi jala-jala, R adalah resistansi, dan C adalah kapsitansi. Maka untuk menghasilkan modul dipilih nilai R 1 dan R 2 adalah 560 Ω dengan besar kapsitor C 10 μ F. Agar besar tegangan masuk sama dengan tegangan keluar, sesuai dengan Persamaan 3.
𝑉𝑜𝑢𝑡 = 𝑅𝑓 𝑅𝑖𝑛 𝑉𝑖𝑛 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … .. (3)
Untuk  menghasilkan  perbandingan  sama  dengan  satu  maka  nilai  R f =R in , sehingga  besar R A =R B =R A’ =R B’ =R A1 =R B1 =R A1’ = R B1’ dipilih sama besar yaitu100 kΩ.

## 2.4 Modul Penjumlah Non Inverting
Modul ini diharapkan menghasilkan sinyal penjumlahan yang sinyal outputnya tidak membalik.
Gambar 5. Rangkain Modul Penjumlah non Inverting
Sumber: Dokumentasi 2023
Untuk menghasilkan modul penjumlah non inverting yang memiliki besar penguatan sama dengan satu, sesuai dengan Persamaan 3 maka dipilih nilai R  yang sama besar yaitu10 kΩ.

## 2.5 Modul Komparator Sinyal Referensi dan Sinyal Carrier
Modul ini diharapkan mampu menghasilkan sinyal THPWM. Sinyal THPWM dihasilkan dengan cara membandingkan sinyal referensi dan carrier .
Gambar 6. Rangkaian Modul Komparator Sumber: Dokumentasi 2023
Untuk menghasilkan modul ini dipilih IC LM 324 sebanyak 1 buah.

## 2.6 Modul Pemisah Polaritas
Modul ini diharapkan mampu menghasilnyakan sinyal THPWM yang memiliki polaritas positif. Juga memiliki tegangan output 5-8 Volt.

## Gambar 7. Rangkaian Modul Pemisah Polaritas Sumber: Dokumentasi 2023
Untuk menghasilkan modul pemisah polaritas dengan penguatan sama dengan satu, sesuai  persamaan 3 maka dipilih nilai R  yang sama besar yaitu100 kΩ.  Nilai tegangan output yang  dihasilkan  masih terlalu tinggi yaitu sebesar 13 Volt, maka dibuatlah voltage divider dengan besar penurunan tegangan sama dengan 50%. Untuk memperoleh hasil tersebut dapat dihitung dengan Persamaan 4.
𝑉𝑜𝑢𝑡 = 𝑅2

## 𝑅1 + 𝑅2 × 𝑉𝑖𝑛 … … … … … … … … … … (4)
Sesuai persamaan 4 maka dipilih nilai R 1 dan R 2 yang sama besar yaitu100 kΩ.

## Rancang Bangun Modul Bipolar Third Harmonic Injection Pulse Width Modulation (THPWM) untuk Inverter 3 Fasa

## 2.7 Modul Isolator
Modul ini diharapkan mampu mengisolasi sinyal THPWM. Sinyal THPWM yang dihasilkan diharapkan sesuai dengan spesifikasi pada tabel 1 no 8-10. Untuk mengisolasi tegangan masukan pada modul ini dapat dilakukan dengan mengatur nilai R maka sesuai dengan Persamaan 5.
𝑅 = 𝑉𝑠−𝑉𝑓
𝐼𝑓 …………………………………..(5)
Dengan nilai V s (Reverse Voltage) adalah nilai tegangan maksimum yang dapat ditahan oleh dioda saat terjadi  reverse-bias.  V f (Forward  Voltage)  adalah  nilai  tegangan  maksimum  yang  dapat  ditahan  oleh dioda saat terjadi forward-bias. I f adalah kondisi besar arus maksimum yang dapat terjadi ketika terjadi forward-bias. Sesuai dengan persamaan 5, dipilihlah besar resistor untuk rangkaian optocoupler sebesar 220 Ω. Besar resistor untuk rangkaian isolasi cattudaya dipilih sebesar 100 kΩ, dengan besar capasitor 100 nF.
(a)
(b)
Gambar 8(a) Rangkaian Catu Daya T erisolasi 8(b) Rangkaian Optocoupler Sumber: Dokumentasi 2023
Setelah melakukan tahapan pembuatan sesuai dengan proses diatas maka implementasi dari sitem yang dibuat dapat dilihat sesuai dengan Gambar 9.

## Gambar 9. Realisasi Modul THPWM
(1) Modul Pembangkit Sinyal (2) Modul Penyangga (3) Modul Penggeser Fasa (4) Modul Penjumlah
Non Inverting (5) Modul komparator (6) Modul Pemisah Polaritas (7) Modul Isolator.
Sumber: Dokumentasi 2023

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Modul  bipolar  THPWM  telah  direalisasikan  di  uji  secara  langsung  untuk  dilihat  karakteristik  serta seberapa  besar  tingkat  kesalahannya.  Pengujian  gelombang  dan  frekuensi  gelombang  keluaran dilakukan dengan menggunakan PC osiloskop. Pengujian tegangan keluaran menggunakan multimeter.

## 3.1 Modul Pembangkit Sinyal Sinusoidal dan Sinyal Segitiga
(a)                                                          (b) Gambar 10. Gelombang Hasil Modul Pembangkit Sinyal Sumber: Dokumentasi 2023
Berdasarkan  Gambar  10(a)  ditunjukan  bahwa  pada chanel satu  (berwarna  kuning)  merupakan gelombang  keluaran  modul  pembangkit  sinyal  sinusoidal  dengan  frekuensi  50  Hz  (Sinyal  referensi fundamental)  dan  tegangan  Vpp  2,8  Volt.  Gambar  pada chanel dua  (berwarna  biru)  merupakan gelombang  keluaran  modul  pembangkit  sinyal  sinusoidal  dengan  frekuensi  150  Hz  (Sinyal  referensi harmonisa ketiga) dan tegangan Vpp 2,9 Volt. Gambar 10(b) merupakan gelombang keluaran modul pembangkit sinyal segitiga dengan tegangan yang dihasilkan Vpp 4,8 Volt dan frekuensi 620 Hz. Ketiga sinyal tersebut memiliki frekuensi variabel sesuai dengan Tabel 2 hingga Tabel 4.
Tabel 2. Hasil Pengujian Modul Pembangkit Sinyal Sinusoidal Fundamental
Tabel 3. Hasil Pengujian Modul Pembangkit Sinyal Sinusoidal Harmonisa Ketiga
No R (kΩ) Kapasitor (nF) Frekuensi Error % Hasil Perhitungan (Hz) Hasil Pengukuran (Hz) 1 33,1 100 99,69 98,12 1,61 2 34,1 100 96,77 94,97 1,86 3 36,4 100 90,65 88,63 2,27 4 39,1 100 84,61 82,54 2,53 5 41,6 100 79,33 77,16 2,81 6 43,9 100 75,17 73,24 2,57 7 50,4 100 65,48 63,96 2,32 8 55,4 100 59,57 57,62 3,28 9 66,2 100 49,85 48,34 3,03 10 80,9 100 40,79 39,32 3,66 No Frekuensi Error %
Rancang Bangun Modul Bipolar Third Harmonic Injection Pulse Width Modulation (THPWM) untuk Inverter 3 Fasa
Tabel 4. Hasil Pengujian Modul Pembangkit Sinyal Segitiga
Berdasarkan  Tabel  2  nilai  frekuensi  yang  dihasilkan  berbanding  terbalik  dengan  nilai  resistor  yang digunakan. Semakin tinggi nilai resistor yang digunakan nilai frekuensi yang dihasilkan semakin kecil. Nilai frekuensi hasil pengukuran dan hasil perhitungan memiliki nilai selisih yang sangat kecil dengan eror kurang dari 5%. Perbandingan nilai frekuensi hasil perhitungan dan pengukuran dapat dilihat pada Gambar 11.

## Gambar 11. Grafik perbandingan nilai frekuensi fundamental hasil perhitungan dan pengukuran Sumber: Dokumentasi 2023
Berdasarkan  Tabel  3  nilai  frekuensi  yang  dihasilkan  berbanding  terbalik  dengan  nilai  resistor  yang digunakan. Semakin tinggi nilai resistor yang digunakan nilai frekuensi yang dihasilkan semakin kecil. Nilai frekuensi hasil pengukuran dan hasil perhitungan memiliki nilai selisih yang sangat kecil dengan
0 20 40 60 80 100 120 0 50000 100000 Fre ku en si (Hz ) Resistansi (Ohm) Hasil Perhitungan Hasil Pengukuran
R (kΩ) Kapasitor (nF) Hasil Perhitungan (Hz) Hasil Pengukuran (Hz) 1 10,2 100 323,53 313,84 3,01 2 11,1 100 298,91 295,82 1,04 3 12,8 100 257,81 256,73 0,43 4 16,1 100 205,86 200,81 2,46 5 22,1 100 149,32 146,32 2,02 6 33,2 100 99,39 96,74 2,71 7 36,6 100 90,16 88,43 1,95 8 41,3 100 79,90 77,52 3,01 9 47,6 100 69,33 66,34 4,37 10 60,4 100 54,64 52,13 4,64 No R (kΩ) Kapasitor (nF) Frekuensi Error % Hasil Perhitungan (Hz) Hasil Pengukuran (Hz) 1 2,2 100 1513,76 1510,12 0,24 2 2,7 100 1195,65 1190,03 0,47 3 3,1 100 1096,35 1069.06 2,49 4 3,4 100 964,91 918,71 4,78 5 4,3 100 771,03 735,83 4,56 6 4,7 100 706,63 695,04 1,64 7 6,1 100 549,54 525,41 4,37 8 10,1 100 327,71 317,08 3,26 9 30,1 100 109,56 105,03 4,13 10 41,7 100 79,16 77,18 2,49 11 58,8 100 56,16 53,72 4,38
eror kurang dari 5%. Perbandingan nilai frekuensi hasil perhitungan dan pengukuran dapat dilihat pada Gambar 12.

## Gambar 12. Grafik perbandingan nilai frekuensi harmonisa ke 3 hasil perhitungan dan pengukuran Sumber: Dokumentasi 2023
Berdasarkan  Tabel  4  nilai  frekuensi  yang  dihasilkan  berbanding  terbalik  dengan  nilai  resistor  yang digunakan. Semakin tinggi nilai resistor yang digunakan nilai frekuensi yang dihasilkan semakin kecil. Nilai frekuensi hasil pengukuran dan hasil perhitungan memiliki nilai selisih yang sangat kecil dengan eror kurang dari 5%. Perbandingan nilai frekuensi hasil perhitungan dan pengukuran dapat dilihat pada Gambar 14.

## Gambar 13. Grafik perbandingan nilai frekuensi sinyal segitiga hasil perhitungan dan pengukuran
Sumber: Dokumentasi 2023

## 3.2 Modul Penyangga Sinyal Sinusoidal dan Segitiga
Gambar 14 (a) merupakan sinyal Input dan Output Modul Penyangga . Sinyal input dtunjukan pada CH1 (berwarna kuning) dan sinyal output CH2 (berwarna biru). Sinyal diatas memiliki frekuensi yang sama yaitu 50 Hz dengan tegangan Vpp 2,8  Volt Gambar 14 (b) merupakan sinyal Input dan Output Modul Penyangga . Sinyal input dtunjukan pada CH1 (berwarna kuning) dan sinyal output CH2 (berwarna biru). Sinyal diatas memiliki frekuensi yang sama yaitu 149,8 Hz dengan tegangan Vpp 3,4 Volt.
(a)                                                       (b) Gambar 14. Sinyal  Input dan Output Modul Penyangga
Sumber: Dokumentasi 2023
0 50 100 150 200 250 300 350 0 20000 40000 60000 80000 Fre ku en si (Hz ) Resistansi (Ohm) Hasil Perhitungan Hasil Pengukuran 0 500 1000 1500 2000 0 20000 40000 60000 80000 Fre ku en si (Hz ) Resistansi (Ohm) Hasil Perhitungan Hasil Pengukuran

## Rancang Bangun Modul Bipolar Third Harmonic Injection Pulse Width Modulation (THPWM) untuk Inverter 3 Fasa

## 3.3 Modul Penggeser Fasa
Gambar 15(a) CH 1 (berwarna kuning) merupakan sinyal untuk fasa sebelum digeser atau pada sudut 0 0 . Besar frekuensi dan tegangan yang terukur adalah 49,8 Hz dan tegangan Vpp 2,6 Volt. Pada CH 2 (berwarna biru) merupakan sinyal untuk fasa setelah digeser atau pada sudut 120 0 . Besar Frekuensi dan tegangan  yang  terukur  adalah  49,4  Hz  dan  tegangan  Vpp  2,7  Volt  Gambar  15(b)  sinyal  pada  CH  1 (berwarna kuning) merupakan sinyal untuk fasa setelah digeser atau pada sudut 120 0 . Besar frekuensi dan  tegangan  yang  terukur  adalah  49,3  Hz  dan  tegangan  Vpp  2,5  Volt.  Pada  CH  2  (berwarna  biru) merupakan sinyal untuk fasa setelah digeser atau pada sudut 240 0 . Besar Frekuensi dan tegangan yang terukur adalah 49,4 Hz dan tegangan Vpp 2,7 Volt.
(a)                                                          (b) Gambar 15. Sinyal keluaran 0 0 , 120 0 dan 240 0 Pada Sinyal Fundamental Sumber: Dokumentasi 2023
Gambar 16(a) CH 1 (berwarna kuning) merupakan sinyal untuk fasa sebelum digeser atau pada sudut 0 0 . Besar frekuensi dan tegangan yang terukur adalah 49,8 Hz dan tegangan Vpp 2,6 Volt. Pada CH 2 (berwarna biru) merupakan sinyal untuk fasa setelah digeser atau pada sudut 120 0 . Besar Frekuensi dan tegangan  yang  terukur  adalah  49,4  Hz  dan  tegangan  Vpp  2,7  Volt  Gambar  16(b)  sinyal  pada  CH  1 (berwarna kuning) merupakan sinyal untuk fasa setelah digeser atau pada sudut 120 0 . Besar frekuensi dan  tegangan  yang  terukur  adalah  49,3  Hz  dan  tegangan  Vpp  2,5  Volt.  Pada  CH  2  (berwarna  biru) merupakan sinyal untuk fasa setelah digeser atau pada sudut 240 0 . Besar Frekuensi dan tegangan yang terukur adalah 49,4 Hz dan tegangan Vpp 2,7 Volt.
(a)                                                          (b) Gambar 16 Sinyal keluaran 0 0 , 120 0 dan 240 0 Pada Sinyal Harmonisa Ke 3 Sumber: Dokumentasi 2023

## 3.4 Modul Penjumlah Non Inverting
Gambar 17 menunjukhan hasil keluaran modul penjumlahan. Sinyal tersebut memiliki frekuensi 49,7 Hz dan tegangan Vpp 2,7 volt.

## Gambar 17. Gelombang Hasil Penjumlahan Sumber: Dokumentasi 2023

## 3.5 Modul Komparator
Gambar 18 sinyal pada CH 1 (berwarna kuning) merupakan sinyal THPWM hasil keluaran dari modul komparator.  Pada  CH  2  (berwarna  biru)  merupakan  sinyal  sinyal  THPWM  hasil  keluran  modul komparator dengan nilai frekuensi dan tegangan yang terukur adalah 618,4 Hz, tegangan Vpp 31,2 Volt, dari sinyal input carrier sebesar 620 Hz.
Gambar 18. Sinyal Hasil Keluaran Modul Komparator Sumber: Dokumentasi 2023

## 3.6 Modul Pembeda Polaritas
Gambar  19(a) sinyal  pada CH  1  (berwarna  kuning) merupakan  sinyal output dari  modul  komparator yang belum dibedakan polaritasnya. Pada CH 2 (berwarna biru) merupakan sinyal keluaran polaritas positif dengan nilai frekuensi dan tegangan yang terukur adalah 618,7 Hz dan tegangan Vpp 5,6 Volt Gambar 19(b) sinyal pada CH 1 (berwarna kuning) merupakan sinyal polaritas pertama dengan besar tegagan  Vpp  7,1  Volt  dan  frekuensi  619,6  Hz.  Pada  CH2  (berwarna  biru)  merupakan  sinyal  sinyal polaritas kedua dengan besar tegagan Vpp 6,7 Volt dan frekuensi 618,2 Hz.
(a)                                                          (b) Gambar 19. Sinyal  Keluaran Modul Pemisah Polaritas Sumber: Dokumentasi 2023

## 3.7 Hasil Pengujian Modul Isolator
Modul Isolator terdiri dari catu daya terisolasi dan switching secara optik. Pengujian modul ini dilakukan dengan menggunakan multimeter digital, adapun tegangan yang dihasilkan dapat dilihat pada Tabel 5.
Rancang Bangun Modul Bipolar Third Harmonic Injection Pulse Width Modulation (THPWM)

## untuk Inverter 3 Fasa
Tabel 5. Hasil Pengujian Catu Daya terisolasi pada Modul Osilator No Rangkaian yang Diuji Vout (Volt) 1 Rangkaian isolasi catu daya 1 11,99 2 Rangkaian isolasi catu daya 2 11,95 3 Rangkaian isolasi catu daya 3 11,96 4 Rangkaian isolasi catu daya 4 11,95

## Gambar 20. Gambar Hasil Keluaran Optocoupler
Sumber: Dokumentasi 2023
Gambar 20 sinyal pada CH 1 (berwarna kuning) merupakan sinyal THPWM pertama dengan tegagan Vpp  10,8 Volt  dan  frekuensi  49,7  Hz.  Pada  CH2  (berwarna  biru)  merupakan  sinyal  THPWM  kedua dengan besar tegagan Vpp 11,3 Volt dan frekuensi 49,8 Hz.

## 3.8 Diskusi hasil penelitian
Berdasarkan  hasil  pengujian  Tabel  2  diperoleh  tingkat  kesalahan  kurang  dari  5%,  pengujian Tabel 3 diperoleh tingkat kesalahan kurang dari 5%, dan pengujian Tabel 4 diperoleh tingkat kesalahan kurang dari 5%. Hal ini disebabkan oleh nilai toleransi pada resistor.Pada modul pembangkit sinyal nilai R pad kaki 4 dan 5 tidak seimbang hal ini mengakibatkan sinyal pengisian dan pengosongan tidak sama. Pada modul pembangkit sinyal dalam rentan waktu yang lama menimbulkan panas, hal ini disebabkan karena kualitas komponen yang tidak mampu dialiri arus yang cukup tinggi, sehingga diperlukan pergantian IC yang  mempunyai  kualitas  lebih  baik  daripada  IC  8038.  Pada  rangkaian  modul  penjumlahan  hasil penguatan  tidak  sama  dengan  1,  hal  ini  disebabkan  karena  nilai  R f dan  R in yang  terpasang  memiliki selisih. Output dari  modul  pemisah  polaritas  mengalami drop tegangan  hal  ini  dikarenakan  kualitas komponen yang digunakan kurang baik.

## 4. KESIMPULAN
Kesimpulan  hasil  penelitian  ini  yaiu  telah  dihasilkan  modulbipolar  THPWM  untuk  inverter  3  fasa. Modul  tersebut  memiliki  output    6  sinyal  THPWM.  Dengan  frekuensi  yang  dapat  divariasikan  baik frekuensi fundamental maupun carrier nya dengan eror kurang dari 5%. Frekuensi sinyal THPWM 50 - 1500 HZ, tegangan kerja +12 Volt DC.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Tim  peneliti  mengucapkan  terimakasih  kepada  Politeknik  Negeri  Bandung,  Melalui  keputusan direktur Politeknik Negeri Bandung atas bantuan pendanaan biaya penelitian tugas akhir mahasiswa program sarjana terapan dan diploma III nomor B/275/PL1/HK.02.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] (2020). Konsumsi Listrik per Kapita. Jakarta: Badan Pusat Statistik.
[2]  Murtadha  R.  Sadeq,  H.  A.,  (2022).  "FPGA-Based  Single-Phase  PV  Inverter  Using  Unipolar  and Bipolar SPWM Control Techniques", Engineering and Technology Journal , pp. 386-395.
[3] Laili Fadihilah, N. M., (2022). "Rancang Bangun Inverter Fasa Tunggal Variabel Frekuensi Berbasis Bipolar Sinusoidal Pulse Width Modulation", Prosiding The 13th Industrial Research Workshop and National Seminar , Bandung.
[4]  Mohammad  Luqman,  A.  K.,  (2021).  "Pembangkit  Sinusoida  Pulse  Width  Modulation  Berbasis Arduino untuk Inverter", Jurnal Teknik Ilmu dan Aplikasi , III, pp. 42-46.
[5]  Rendy  Muhammad,  D.  S.,  &  Mulyono,  N.,  (2022).  "Rancang  Bangun  Inverter  3  Fasa  Berbasis Bipolar Sinusoidal Pulse Width Modulation", Prosiding The 13th Industrial Research Workshop and National Seminar, Bandung.
[6] Ervin Mey Hermawan, S., (2021). "Implementasi Sinkronisasi Jaringan dengan  Inverter Berbasis SPWM Menggunakan Zero Crossing Detector", CYCLOTRON , IV, pp. 5-12.
[7]  Bela  Ulima  Ambarsani,  N.  M.,  &  Septiyanto,  D.,  (2022).  "Rancang  Bangun  Inverter  Satu  Fasa Berbasis  Bipolar  Trapezium  Pulse  Widht  Modulation  (TPWM)", Prosiding  SEMNASTERA (Seminar Nasional Teknologi dan Riset Terapan), Sukabumi.
[8] Indra Muhamad Faizal, D. S., & Mulyono, N., (2021). "Rancang Bangun Modul Trapesium Pulse Width  Modulation (TPWM)", Prosiding  SEMNASTERA  (Seminar  Nasional  Teknologi  dan  Riset Terapan), Sukabumi.
[9] AMRUTHA G Nair, A. K., Ismayil, I., Sukesh, & T, A. T., (2022). "Comparative Study of Third and  Ninth  Harmonics  Injected  Sinusoidal  Pulse  Width  Modulation  for  Induction  Motor Application", Proceedings of the International Conference on Systems , London.