## IMPLEMENTASI SISTEM KENDALI VARIABLE SPEED DRIVE PADA INVERTER 3 FASA MENGGUNAKAN MIKROKONTROL AT89S52

## Emmanuel Agung Nugroho
Program Studi Teknik Mekatronika Politeknik Enjinering Indorama Email: lekagung@yahoo.com

## ABSTRAK
Penelitian ini mengimplementasikan perancangan sistem kendali Variable Speed Drive (VSD) pada Inverter  3  fasa  yang  dilakukan  dengan  software Power  Simulator   kedalam  IC terprogram  mikrokontrol tipe  AT89S52.  IC  mikrokontrol  AT89S52  akan  dibangkitkan  sinyal  sinusoidal  3  fasa  sebagai  sinyal referensi pada inverter 3 fasa yang digunakan untuk mengendalikan motor induksi 3 fasa dengan metode Sinusoidal Pulse  Width  Modulation (SPWM).  Metode  pembangkitan  sinyal  3  fasa  didalam mikrokontroler AT89S52 ini dilakukan dengan cara look up table yaitu pengambilan data sampling dikrit 256  data  dari  software  power  simulator  kedalam  port input .  Pada  setiap  port  keluaran  mikrokontroler membentuk  satu  pola  quantisasi  sinyal  gelombang  satu  fasa,  untuk  membangkitkan  gelombang  3  fasa dilakukan dengan mengalamatkan data keluaran pada ketiga port keluaran. Dengan menggunakan Digital to Analog Converter (DAC) maka pola quantisasi yang dihasilkan oleh setiap port mikrokontroler diubah menjadi  sinyal  analog  berbentuk  sinusoidal.  Rangkaian  multiplier  pada  sistem  ini  digunakan  untuk menghasilkan sinyal sinusoidal yang dapat diatur frekuensi dan amplitudonya secara bersama-sama.  Data pengujian  menunjukkan  perubahan  tegangan  dan  frekuensi  dengan  rasio  1  :  5,2  dan  perbandingan tegangan fasa netral dengan tegangan keluaran antar fasa menunjukkan nilai perbandingan 1 : 1,733 atau 1: .
Kata  kunci: variable  speed  drive,  sinusoidal  pulse  width  modulation, look  up  table,  digital  to  analog converter, multiplier.

## ABSTRACT
This research implements the design of Variable Speed Driver (VSD) control system in  three phase inverter which is done by using Power Simulator software and implement to microcontrol AT89S52. The microcontrol  AT89S52  will  generate  three  phase  sinusoidal  signal  as  reference  signal  for  three  phase inverter  which  is  used  to  control  three  phase  induction  motor  with  Sinusoidal  Pulse  Width  Modulation (SPWM)  method.  To  generate  the  three  phase  sinusoidal  signal  from  microcontrol  AT89S52  is  done  by look up table methode that is taking 256 discrit data  sampling  into microcontroler AT89S52 port  input. On the output side for each port can form a single phase waveform with quantization pattern, so there are need three ports to  produce  the three  phase signals.  By using  Digital to Analog Converter  will  change the three phase quantizier signal to smooth sinusidal signal. The multiplier circuit in this system is used to  generate sinusoidal signals that can be regulated frequency and amplitude together.  The result data shows  voltages  and frequencys  with  a  ratio  of  1 :  5,2  and  also  showing  a  neutral-phase  output  voltage ratio with a phase to phase output voltagewith a ratio 1 : 1,733 atau 1 : .
Keywords: variable  speed  drive,  sinusoidal  pulse  width  modulation, look  up  table,  digital  to  analog converter, multiplier.

## 1. PENDAHULUAN
Penggunaan  motor  induksi  di  industri  semakin  banyak  mengingat  kesederhanaan  konstruksi, keamanan  terhadap  lingkungan  dan  kemudahan  perawatannya  jika  dibandingkan  dengan  motor  DC. Kelebihan  motor  DC  adalah  kemudahan  metode  pengendalaiannya  yang  memungkinkan  pengaturan kecepatan  dan  juga  torsi  secara  bersamaan  dimana  hal  tersebut  selama  ini  belum  bisa  dilakukan  bila menggunakan  motor  induksi.    Berkembangnya  teknologi  semikonduktor  maka  dewasa  ini  mendorong berkembangnya  peralatan  pengatur  kecepatan  motor  induksi  dengan  menggunakan  inverter  yang  biasa disebut Variable Speed Drive (VSD) tetapi karena metode pengendaliannya dilakukan dengan  mengatur tegangan  dan  frekuensi  secara  bersamaan  maka  devais  semacam  ini  disebut Variable  Voltage  Variable Frequency (VVVF) atau Volt/Hertz Inverter . Metode ini bertujuan untuk mengendalikan kecepatan motor
induksi  dan  torsi  motor  yang  bisa  dikendalikan  secara  bersamaan.    Berkembangnya  peralatan  ini memberikan  tambahan  keuntungan  penggunaan  motor  induksi  yaitu  penggunaan  motor  menjadi  lebih efisien,  peningkatan  fleksibilitas  produksi  dan  peningkatan  usia  pemakaian  motor  induksi  karena  tidak selalu digunakan pada kecepatan nominalnya[1].

## 1.1 Motor Induksi 3 Fasa
Motor induksi adalah motor yang bekerja berdasarkan prinsip induksi medan magnet dari kumparan stator  yang  menggerakkan  rotor  sehingga  berputar  sesuai  hukum  lorentz.    Motor  induksi  disebut  juga dengan  motor  asinkron  karena  kecepatan  putar rotor tidak  pernah  sama  dengan  kecepatan  sinkron  yang dihasilkan oleh medan stator yang disebut dengan slip. Persamaan 1 menyatakan kecepatan sikron medan stator yang dimiliki oleh motor induksi 3 fasa yaitu:
P f Ns 120  (rpm) ..................................................................................................................... (1)
Dengan Ns adalah kecepatan sinkron; f adalah frekuensi sumber dan P adalah jumlah kutub. Setiap motor induksi dipersiapkan untuk memiliki kemampuan mengangkat beban yang disebut dengan torka. Torka elektromagnetik motor induksi didefinisikan dengan persamaan 2.
  2 1 1 2 1 2 2 3 r s r s r e L R R E P T                   ............................................................................................ (2)
dengan Te adalah torka elektromagnetik motor; P adalah jumlah kutub, E adalah gaya gerak elektrik pada rotor; r s      1 adalah frekuensi slip rotor, dengan ω dan ω r masing-masing adalah frekuensi sudut  stator  dan  frekuensi  sudut  rotor,  Rr  adalah  resistansi  rotor  dan  Lr  adalah  induktansi  bocor  rotor [2][3][4].
Memperhatikan persamaan (2), karakteristik torka terhadap putaran dan hubungan tegangan sumber (Va)  dengan  gaya  gerak  elektrik  E  pada  rangkaian  pengganti  motor  induksi  pada  Gambar  1,  maka pengendalian motor induksi dapat dilakukan dengan cara mengubah tegangan sumber Va.
j  sLts Ia Rs j  sL’tr
Ima
R’r s
j  sLms Ic Rc I’a Ema Va Gambar 1. Rangkaian Ekivalen Satu Fase Motor Induksi Tiga Fase[2][3][4] Berdasar Gambar 1 dapat dihitung daya mekanis motor menggunakan persamaan 3. 2 ) ' ( ' ) 1 ( 3 a r mek I R s s P   (watt) ................................................................................................ (3)
Torsi yang dihasilkan dinyatakan dengan persamaan 4.
m mek P T   (Nm) ............................................................................................................................. (4)
s : slip motor,   ω m :  kecepatan sudut mekanis rotor sebesar :

## 1.2 Variable Speed Drive
Kecenderungan  yang  terjadi  pada  peralatan  pengaturan  kecepatan  motor  induksi  mengakibatkan turunnya  torsi  motor  induksi  tersebut  pada  saat  kecepatan  rendah. Variable  Speed  Drive (VSD)  adalah suatu peralatan pengendali motor induksi 3 fasa dengan prinsip mengatur besaran frekuensi dan tegangan
yang  diterima  oleh  motor  induksi.  Pengaturan  frekuensi  dan  tegangan  secara  bersamaan  ini mengakibatkan kecepatan berubah dengan tetap menjaga torsi pada nilai konstan.
C o n tr o l L o g ic R S T Motor Induksi Rectifier Inverter
Gambar 2. Diagram Variable Speed Drivers [5]
Gambar  2  menunjukkan  bagian-bagian  dari Variable  Speed  Drive  Inverter yang  memiliki  prinsip kerja sebagai berikut:
a. Tegangan listrik 3 fasa dari sumber disearahkan dengan rangkaian peenyearah 3 fasa three Phase rectifier sehingga menghasilkan tegangan DC murni setelah melalui DC bus kapasitor.
b. Tegangan DC tersebut digunakan sebagai sumber yang dialirkan menuju inverter melalui saklar- saklar daya 3 lengan yang sudah dikendalikan dengan control logic sehingga pada setiap saklar yang  berada  dalam  satu  lengan  bekerja  secara  bergantian  dan  dengan  saklar  pada  lengan  yang lain saling bergeser 120 0 .
c. Saklar  daya  berupa Insulated  Gate  Bipolar  Transistor (IGBT)  yaitu  suatu  devais  saklar semikonduktor  yang  mampu  bekerja  pada  frekuensi  relatif  tinggi  dengan  kemampuan melewatkan arus yang relatif besar jika dibandingkan dengan mosfet dan transistor biasa.

## 1.3 Sinusoidal Pulse Width Modulation (SPWM)
Sinusoidal Pulse  Width  Modulation (SPWM)  atau  modulasi  lebar  pulsa  adalah  satu  teknik pembangkitan  pulsa  digital  melalui  proses  pembandingan  sinyal  referensi  dengan  sinyal  carrier.  Pulsa yang dihasilkan melalui teknik modulasi lebar pulsa digunakan untuk memicu saklar daya IGBT sehingga mampu  melakukan  pencacahan  secara  terstruktur  terhadap  tegangan  DC  masukan  pada  inverter  3  fasa tersebut.  Prinsip  kerja  sinyal  SPWM  adalah  berdasar  perbandingan  sinyal  referensi  dan  sinyal  carrier sehingga menghasilkan pulsa dengan metode seperti ditunjukkan pada Gambar 3 berikut:
Sinyal Carrier Sinyal Referensi 1 PWM 1 PWM 2 Sinyal Referensi 2

## Gambar 3. Teknik Modulasi Lebar Pulsa Dengan Referensi Gelombang Sinus[5]
Dari Gambar 3 dapat dijelaskan mekanisme pembangkitan pulsa PWM sebagai berikut:
a. Sinyal  PWM  1  diperoleh  dengan  membandingkan  sinyal  referensi  1  sinus  dan  sinyal  pembawa segitiga dinyatakan dengan persamaan 5 dan 6.
PWM 1 =     1,  jika A r .sin(  t)  A c . sgt(  t) ............................................................................. (5)
0, lainnya
atau
PWM 1 = 1, jika M.sin(  t)  sgt(  t) .................................................................................... (6) 0, lainnya
b. Sinyal  PWM2  diperoleh  dengan  membandingkan  sinyal  referensi  -sin(  t)  dan  sinyal  pembawa segitiga ( sgt(  t) ) dinyatakan pada persamaan 7 dan 8.
PWM 2 = 1,  jika A r . -sin(  t)  A c . sgt(  t) ........................................................................... (7)
0,  lainnya atau
PWM 2 = 1,  jika M. -sin(  t)  sgt(  t) ................................................................................. (8) 0,  lainnya

## 2. METODE PENELITIAN
Garis  besar  perancangan  sistem  pengendalian  variable  speed  drive  dengan  menggunakan mikrokontrol AT89S52 ditunjukkan seperti pada gambar 4 berikut:
Sumber AC 3 fasa Rectifier
Inverter 3 fasa
V to F Converter Referensi 3 fasa Multiplier SPWM
Inverter Sinyal Carrier Motor Induksi 3 fasa V ref DC VARIABLE SPEED DRIVE /VARIABLE VOLTAGE VARIABLE FREQUENCY
Gambar 4. Diagram Blok Perancangan Sistem Kendali Variable Speed Drive
Pada Gambar 4 menunjukkan diagram blok perancangan sistem pengendalian Variable Speed Drive secara lengkap.

## 2.1 V To F Convereter
V  to  F  konverter  merupakan  IC  LM  331  yang  mengubah  tegangan  DC  referensi  menjadi  pulsa digital dengan frekuensi yang berubah secara linier mengikuti perubahan tegangan referensi. Pulsa digital yang  dihasilkan  oleh  LM  331  dimasukkan  kedalam  IC  counter  8  bit  4520,  dan  digunakan  sebagai  data informasi pada port input mikrokontroler AT89S52.

## Gambar 5. Rangkaian Volt/ Hertz Dengan IC LM 331 Dan IC 4520 [6]
Pada  Gambar  5  menunjukkan  IC  LM  331  sebagai  converter  V to  Hertz  yang  disambung  langsung dengan  IC  conter  4520  sehingga  menghasilkan  8  karakteristik  pulsa  sebagai  informasi  port  input  pada mikrokontroller AT89S52. Frekuensi yang dihasilkan oleh LM 331 dinyatakan dengan persamaan 9.
  C R x Rl Rs x V f in out . 1
09 . 2  ......................................................................................................... (9)

## 2.2 Pembentukan Sinyal Referensi 3 Fasa
Sinyal  referensi  berupa  sinyal  sinusoidal  3  fasa  yang  masing-masing  tergeser  120 0 .  Proses pembentukan  gelombang  ini  dilakukan  dengan  memasukkan  data  secara look  up  table dari  suatu rangkaian  simulasi  dengan Power  Simulator yang  menghasilkan  gelombang  sinusoida  3  fasa.    Metode look  up  table adalah  suatu  metode  pemrograman  dengan  mengambil  data-data  sampling  dan memasukkannya  kedalam  mikrokontroler  untuk  membentuk  suatu  gelombang  keluaran.  Metode penyambungan  sinyal  informasi  dan  pengalamatan  data  keluaran  mikrokontroler  AT89S52  ditunjukkan pada Gambar 6:
103 R VCC P1.0 P1.1 P1.2
P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6
P3.7
P0.0 P0.1
P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 P2.0 P2.1
P2.2
P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 13 14 15 16 28 27 26 25 24 23 22 21 39 38 37 36 35 34 33 32 18 19 20 17 VCC 31 30 29 RST Psen 40 Ale Prog EA Vpp In p u t D a ri K o u n te r O u tp u t k e D A C F a sa A O u tp u t k e D A C F a sa B O u tp u t k e D A C F a sa C Ke Vcc 5 Volt Ground

## Gambar 6. Mikrokontrol AT89S52 Sebagai Pembangkit Sinyal Referensi [7]
Pada  Gambar  6  menjelaskan  setiap  port  mikrokontroller  jenis  AT89S52  memiliki  8  bit  data  maka jumlah  bit  maksimal  dalam  satu  kelompok  port  adalah  2 8 (256)  data,    untuk  itu  data  sampling  yang diambil  dalam  proses  pengisian  data  secara look  up  table untuk  dimasukkan  kedalam  mikrokontroller maksimal 256 data.  Sedangkan untuk menghasilkan sinyal 3 fasa dilakukan pemrograman arimatik yang bertujuan menciptakan dua buah sinyal lainya yang saling tergeser 120 0 dari sinyal pertama.
Sinyal  Sinyal  3  fasa  yang  dihasilkan  oleh  mikrokontroller  juga  masih  berbentuk  nilai-nilai  diskret yang harus diubah kembali menjadi sinyal analog.  Untuk itu diperlukan konverter Digital to Analog yang menterjemahkan  sinyal  diskret  tersebut  menjadi  sinyal  analog.  Untuk  realisasi  ini  keluaran mikrokontroller  terkoneksi  dengan  rangkaian  DAC  0808  yang  terkombinasi  dengan  beberapa  rangkaian penguat seperti pada Gambar 7.
Ke multiplier
Gambar 7. Sistem Konversi Digital To Analog Dengan DAC 0808[8]
Dengan  menggunakan  rangkaian  seperti  pada  Gambar  7  maka  pada  terminal  outputnya menghasilkan gelombang sinus murni. Sistem ini adalah sistem 3 fasa sehingga dibuat 3 buah rangkaian DAC seperti gambar 7 untuk mengolah 3 buah gelombang sinus bergeser 120 0 .
Sistem  Variable  Speed  Drive  adalah  sistem  pengaturan  tegangan  dan  frekuensi  keluaran  inverter secara  bersamaan  sehingga  diperlukan multiplying  methode sebagai  rangkaian  pengolah  dengan memanfaatkan sinyal  inputan berupa gelombang  sinusoidal  yang dihasilkan oleh DAC dengan tegangan DC  yang  dihasilkan  dari  resistor  variable  pada  input  DC.  Rangkaian multiplying  methode ditunjukkan pada Gambar 8 :
Sin ref DC ref VCC Vee Opamp Opamp

## Gambar 8. Rangkaian Multiplyer AD 633[8]
Dengan  rangkaian  seperti  pada  Gambar  8  maka  Frekuensi  gelombang  sinusoidal  menjadi  berubah jika tegangan refrensi pada rangkaian V to F tersebut juga berubah.  Sehingga sinyal keluaran rangkaian pengali AD 633 mengalami dua bentuk perubahan seiring berubahnya tegangan DC referensi rangkaian V to  F  konverter,  yaitu  perubahan  amplitudo  sekaligus  perubahan  frekuensinya.    Jadi  pada  multiplier  ini menghasilkan sebuah sinyal sinusoidal yang frekuensi dan amplitudonya terkendali oleh perubahan kedua sinyal masukannya.

## 2.3 Pembentukan Sinyal Carrier
Sinyal  carrier  yang  dibutuhkan  adalah  gelombang  segitiga  dengan  frekuensi  5000  Hertz  yang dibentuk dari rangkaian XR 2206. IC XR-2206 merupakan sebuah IC generator monolitik yang didesain untuk  membangkitkan  gelombang  segitiga.  Gelombang  keluaran  dari IC ini  dapat  diubah  antara amplituda  dan  frekuensinya  tergantung  dari  tegangan  dan  pengaturan  komponen  pembangkit  frekuensi pendukung  sistem  monolitik  ini.  Frekuensi  yang  dapat  dihasilkan  dapat  dipilih  antara  0,01Hz  sampai lebih  dari  1MHz,  disesuaikan  dengan range yang  ada.    Gambar  9  merupakan  bentuk  rangkaian  dari pembangkit gelombang segitiga dengan menggunakan IC XR-2206.
XR- 2206 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Out sinus/ segitiga VR1 5k1 5k1 1uF 10uF VCC 100nF 1k VR2 200W Switch 10uF 1/ TL 084 - + VR3 +Vcc -Vee 10k 10k 2/TL 084 - + 10k 10k 10k B XR-2206 VR4

## Gambar 9. Rangkaian XR-2206 Sebagai Pembangkit Gelombang Segitiga [9]
Dari rangkaian pada Gambar 9 dijelaskan bahwa  pembentukan gelombang segitiga ditentukan oleh switch  pada  pin  13  yang  terhubung  dengan  resistor  200Ω  pada  pin  14,  jika  saklar  dalam  kondisi  open maka gelombang yang dihasilkan berupa gelombang segitiga.  Terjadinya frekuensi ditentukan oleh nilai kapasitor  pada  pin  5  dan  6  yang  dikombinasi  dengan  pengaturan  resistor  VR2  pada  pin  7.    Sedangkan VR1  berfungsi  untuk  mengatur  amplitudo  gelombang  yang  dihasilkan. Rangkaian  Op-Amp  dengan kombinasi penguat inverting diperlukan untuk  menghasilkan gelombang segitiga  yang  bisa diatur posisi dan amplitudonya secara lebih maksimal.

## 2.4 Rangkaian Driver
Rangkaian  driver  adalah  rangkaian  penghubung  antara  rangkaian  kontrol  dengan  rangkaian  daya, rangkaian driver pada sistem inverter 3 fasa ini berfungsi memindahkan sinyal PWM yang dihasilkan dari modulasi  gelombang  sinus  3  fasa  50  Hz,  dengan  sebuah  sinyal  carrier  gelombang  segitiga  5000  Hz kedalam  rangkaian  daya  inverter  yang  terdiri  dari  6  buah  saklar  elektronik.  Rangkaian  driver  pada perancangan inverter ini ditunjukkan pada Gambar 10.
1 k 5 +15 5 0 18 V TLP 250 Buffer CD 4050 Inverting CD 4049 VR 100k 200pF Dari PWM Ground Ground To Gate To Source Power Mosfet
Gambar 10. Rangkaian Driver Dengan Deadtime [8]
Pada  Gambar  10  menunjukkan  sebuah  rangkaian  driver  dari  sebuah  input  PWM  yang  pada  sisi outputnya  memicu  Gate  IGBT.  Pada  perancangan  ini  driver  yang  digunakan  adalah  TLP  250  yang compatible dengan frekeunsi kerja IGBT yang digunakan. Pada output TLP 250 yang terhubung dengan gate  IGBT  dipasang  dioda  zener  1Watt  /18  Volt  yang  berfungsi  sebagai  blocking  apabila  terjadi kebocoran tegangan pada rangkaian daya inverter sehingga rangkaian driver tetap terlindungi [9].

## 2.5 Inverter 3 Fasa
Rangkaian daya  inverter tiga  fasa tiga  lengan ( three-leg inverter) yang  memiliki enam  buah saklar dan sumber tegangan DC . Suatu converter DC to AC jenis sumber tegangan ( voltage-type inverter) harus memenuhi dua syarat, yaitu saklar yang terletak pada satu lengan tidak boleh konduksi secara bersamaan hingga menimbulkan arus hubung singkat, dan arus sisi AC harus selalu dijaga kontinuitasnya.  Mengacu pada kedua syarat tersebut maka akan terdapat 2 3 kondisi (delapan kondisi saklar) seperti ditunjukan pada Gambar 11 berikut.
A A” B B” C C” Va Vb Vc
Gambar 11. Konfigurasi Inverter 3 Fasa 3 Lengan[5][8]
Gambar  11  menunjukkan  konfigurasi  inverter  3  fasa  3  lengan  dibentuk  oleh  6  buah  saklar  daya dengan  masing-masing  dua  saklar  berpasangan  untuk  menghasilkan  setiap  fasa  untuk  setiap  lengannya. Lengan “a” dibentuk oleh saklar A pada sisi positif dan saklar A’ pada sisi  negatif  yang bekerja secara bergantian demikian pula dengan saklar  “b” dan “c”.  Dengan teknik kendali SPWM  maka konfigurasi saklar daya inverter diatas dapat menghasilkan beberapa kemungkinan pensaklaran seperti pada Gambar 12 berikut.
000 001 010 011 100 101 110 111
Gambar 12. Konfigurasi Saklar Daya Inverter 3 Fasa 3 Lengan[8]
Dari  konfigurasi  pensaklaran  pada  Gambar  12  maka  dapat  diturunkan  suatu  persamaan  tegangan antar fasa sebagaimana pada persamaan 10.

## 
                                 c b a V V V V dc ca bc ab 1 0 1 1 1 0 0 1 1
........................................................................................................ (10)
Sedangkan tegangan fasa yang dihasilkan oleh inverter diatas dinyatakan pada persamaan 11.
                                     c b a V V V V dc c b a 1 1 1 1 2 1 1 1 2 3 1
................................................................................................ ( 11)
Sehingga  dari  kedua  persamaan  diatas  dapat  dibuat  suatu  tabel  nilai  tegangan  keluaran  inverter sebagai berikut :
Tabel 1. Nilai tegangan keluaran inverter 3 fasa Sa Sb Sc V a-n V b-n V c-n V a-b V b-c V c-a 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 1 -V dc/3 -V dc/3
2V dc/3 0 -V dc V dc 0 1 0 -V dc/3 2V dc/3
-V dc/3 -V dc V dc 0 0 1 1 -2V dc/3 V dc/3 V dc/3 -V dc 0 V dc 1 0 0 2 dc/3 -V dc/3 -V dc/3 V dc 0 -V dc 1 0 1 V dc/3 -2V dc/3 V dc/3 V dc -V dc 0 1 1 0 V dc/3 V dc/3 -2V dc/3 0 V dc -V dc 1 1 1 0 0
0 0 0 0
Tabel  1.  Menjelaskan  metode  penyaklaran  saklar  daya  Inverter  3  fasa  dan tegangan  keluaran  yang dihasilkan inverter 3 fasa 3 lengan.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Pengujian Rangkaian Kontrol
Jenis Variable Speed Drive dalam penelitian ini adalah model Variable Voltage Variable Frequensi (VVVF)  sehingga  setiap  tegangan  kerja  inverter  berubah,  maka  frekuensi  kerja  inverter  juga  berubah. Data  pengujian  perubahan  tegangan  dan  frekuensi  pada  rangkaian  V  to  F  dalam  bentuk  grafik  konversi ditunjukkan pada gambar 13.
Grafik Volt/Hertz kontrol 0 10 20 30 40 50 60 0.49 1.49 2.5 3.57 4.5 5.51 6.49 7.5 8.5 Volt H e rt z Frekuensi

## Gambar 13. Grafik Konversi V To F
Nilai  tegangan  merupakan  nilai  input  yang  diperoleh  dari  pengaturan  tegangan  dengan  potensio meter,  sedangkan  pengukuran  frekuensi    diperoleh  dari    pengukuran  sinyal  keluaran  DAC.  Gambar  13 menunjukkan  grafik  pengujian  tegangan  masulkan  dan  frekuensi  keluaran  DAC.    Rangkaian  Volt/Hertz yang  terdiri  dari  IC  LM  331  dan  IC4520  menghasilkan  8  data  pulsa  persegi  sebagai  masukan mikrokontrol ditunjukkan pada Gambar 14.

## Gambar 14. Pengujian Pulsa Input Pembangkit Referensi 3 Fasa
Gambar 14 menunjukkan pulsa yang dihasilkan oleh IC 4520.  IC 4520 menghasilkan 8 data pulsa input  yang  frekuensinya  diatur  menggunakan  IC  LM  331  sebagai  data  input  mikrokontrol  AT89S52. Dengan  memasukkan  data  program  pada  IC  AT89S52  kesalah  satu  PORT  sebagi  input  maka  akan menghasilkan  output  pada  tiga  PORT  lainnya.  PORT  keluaran  IC  ini  menghasilkan  sinyal  diskrit sejumlah  256  data  yang  diperbaiki  melalui  DAC  0800  sehingga  membentuk  gelombang  sinus  yang frekuensi dan amplitudonya dapat dikendalikan seperti pada gambar 15.
Gambar  15  menunjukkan  hasil  pengukuran  gelombang  referensi  yang  dihasilkan  melalui pemrograman  pada  mikrokontrol  AT89S52  yang  sudah  di  lewatkan  pada  DAC  0800.  Keluaran  DAC 0800  menghasilkan  gelombang  sinus  murni  sebagai  sinyal  referensi  rangkaian  kontrol Variable  Speed Variable Voltage (VVVF) yang dirancang ini.  Titik titik pengukuran pada rangkaian kontrol yaitu :
a. Tegangan DC pada input rangkaian V to F
b. Frekuensi sinusoidal pada output DAC dan
c. Tegangan sinusoidal pada output DAC.
Adapun data pengujian rangkaian kontrol ditunjukkan pada Tabel 2:
Tabel 2  Pengujian rangkaian kontrol VVVF
Input Y Sinyal Keluaran Volt DC Freq (Hz) Sinusoidal (Vp) 0,49 8,02 0,3 1 8,65 0,745 1,49 9,84 1,16 2,06 11,24 1,62 2,5 13,64 1,91 3 16,34 2,21 3,57 19,4 2,73 4,01 21,75 3,1 4,5 24,46 3,41 5,06 27,03 3,9 5,51 29,93 4,18 6,07 32,94 4,59 6,49 35,21 4,93 7,08 38,35 5,25 7,5 40,75 5,67 8 43,54 6,18 8,5 46,39 6,41 9,06 50,45 6,86
Tabel 2  menunjukkan perubahan tegangan DC  input  diikuti oleh perubahan tegangan keluaran dan frekuensi yang dihasilkan pada rangkaian kontrol VVVF.

## 3.2 Pengujian Rangkaian Daya
Indeks  modulasi  merupakan  perbandingan  amplitudo  sinyal  referensi  dengan  sinyal  carrier  berupa segitiga    5000  Hz.  Indeks  modulasi  menentukan  tegangan  keluaran  inverter,  yang  digunakan  untuk mengatur kecepatan motor induksi yang dikendalikan dengan inverter ini. Data pengujian inverter 3 fasa sebagai pengendali motor induksi 3 fasa dengan metode VVVF ditunjukkan pada tabel 3.
Tabel 3. Pengujian inverter 3 fasa tanpa beban Indeks Modulasi Frekuensi (Hz) Tegangan F- F (Volt) Tegangan F- N (Volt) 0,04 8,02 0 0 0,08 8,65 17 9 0,17 9,84 29 17,6 0,21 13,64 60 34,2 0,32 16,34 72 40,8 0,44 21,75 95 55,3 0,50 24,46 105 60,7 0,55 27,03 113 64,9 0,61 29,93 121,5 69,4 0,67 32,94 131 76,1 0,72 35,21 137 78,8 0,77 38,35 145 83,2 0,83 40,75 155 87,2 0,90 43,54 163 90,7 0,93 46,39 166 94,2 1,00 50,45 167 95,9
Tabel 3 menunjukkan data pengukuran inverter 3 fasa tanpa beban.  Pengujian pada rangkaian daya inverter ini  menggunakan tegangan sumber AC 220 volt yang disearahkan  menjadi tegangan DC 1 fasa dan diubah kembali menjadi tegangan AC 3 fasa seperti pada data pengukuran.

## 4. KESIMPULAN
a. Variable  speed  Drive  dapat  diimplementasikan  dengan  menggunakan  IC  LM  331  maka  dapat dirancang  rangkaian  Voltage  to  Frekuensi  yang  sangat  linier,  hal  ini  menjadi  terobosan  dalam perancangan  Variable  Speed  Drive  (VSD)  inverter  yang  memerlukan  perubahan  frekuensi  dan tegangan secara bersamaan
b. Sinyal  referensi  3  fasa  selama  ini  didapatkan  dengan  menggunakan  gelombang  jala-jala  3  fasa yang di  step down, dengan  menggunakan algoritma pemrograman  yang tepat pada mikrokntrol dapat diciptakan gelombang 3 fasa sesuai dengan jala-jala PLN.
c. Variable  Speed  Drive  dengan  mengunakan  Volt/Hertz  control  menghasilkan  tegangan  keluaran sinus 3 fasa yang frekuensi dan tegangannya berubah secara bersamaan. Berdasar data pengujian perubahan tegangan dan frekuensi terjadi secara linier dengan dengan rasio 1 : 5,2.
d. Perubahan  indexs  modulasi  menghasilkan  perubahan  tegangan  keluaran  inverter  yaitu  pada pengujian  tegangan  fasa-netral  dan  tegangan  antar  fasa.  Perbandingan  tegangan  fasa  netral  dan tegangan antar fasa menunjukkan nilai perbandingan 1 : 1,733 atau 1: .

## DAFTAR PUSTAKA
[1] SZABÓ  C,  Maria  IMECS,  Ioan  Iov,  2006, INCZE,  VOLT-HERTZ  CONTROL  OF  THE SYNCHRONOUS  MOTOR  WITH  RAMP  EXCITING  VOLTAGE, Annals  of  the  University  of Craiova, Electrical Engineering series, No. 30.
[2] Trzynadlowsky  Andrzej  M,  2001,  “ Control  of  Induction  Motors”, department  of  electrical engineering university of Nevada.
[3] Akhmad  Musafa,  2007, Simulasi  Pengendalian  Kecepatan  Motor  Induksi  tiga  Fasa  tanpa  Sensor Kecepatan , Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik-Universitas Budi Luhur.
[4] Supari,  2001,  Kendali Tegangan  Motor  Induksi  untuk  Penghematan  Energi  Berbasis Mikrokontroler , T E-UGM, Yogyakarta.
[5] Kelvin  Lye  kwong  Loong.,  Nik  ramzi  bin  Idris,  2008, Microcontroller  Based  Space  Vector Modulation (SVM) Signal Generator, Faculty of Electrical Engineering UTM.
[6] Texas  Instruments  Incorporated,  2015,    LMx31x Precision  Voltage-to-Frequency  Converters , SNOSBI2C, Dallas, Texas, United States.
[7] Atmel Corporation, , 2001, AT89S52 8-bit Microcontroller with 4K Bytes In-System Programmable Flash, San Jose, California, United States.
[8] Riyadi,  Slamet,  2010,  “ Penggerak  Kecepatan  Variable  Pada  Motor  Induksi  Tiga  Fasa  Berbasis V/Hz dan Direct Torque Control “, Unika Soegijapranata.
[9] EXAR  Corporation,  2008,  XR  2206 Monolithic  Function  Generator ,  48720  Kato  Road,  Fremont, United States