ISSN: 1693-6 930                                           79       Peran c a nga n  Sistem  UPS….(Wi dodo )  PERANCANGAN SISTEM UPS SPS DENGAN METODE  INVERTER SPWM BERBASIS L8038CCPD      Widodo 1 , Tole Sutikno 2 , Sis w anto 3   1 Program Studi Fis i ka, FMIPA, Univers i t a s  Ahmad Dahlan Yogyak arta, Kampus  III,   Jln. Prof Soe pomo, Ja nturan, Telp. (02 74) 37 941 8, email:  pr1 @ u ad.ac.id   2,3 Program St udi Teknik  Elek tro, FTI, Univers i tas  Ahmad Dahlan  Yogyak arta, Kampus  III J l n.  Prof Soepom o, Jantu r an,  Telp. (02 74)  3794 18 Fax. (027 4) 3 815 2 3 ,  email:  tholes2000 @yah oo .com ,  si sw4a nto05 @yaho o.com       A b st r a k  Gang gua n total loss off line  atau listrik p adam  dapat m enyeba bka n  kerusakan peral atan  listrik, kerusa kan d a ta pad a sistem  kom puter  da n ke rugian waktu  serta bi aya. Guna m engat asi  hal terse but  dipe rlu k an  UPS untu k   m enggantik a n  sum b e r  te naga li stri k  sem entara. Pada  penelitian i n i diran c a ng  sistem  UPS SPS denga n m e tode in ve rte r  SPWM. Ha sil pe rban din gan  antara  gelom bang  sinu soi da sebag ai sinyal  refe ren s i da n gelom bang  segitig a  seb agai  sin y al   pem bawa  ya ng diba ng kitkan da ri L80 38 CCP D dig una kan u n tuk m e m i cu jem batan inve rter  pad a  sistem  UPS.  Sebag ai pe naik te gan ga n digu na kan   tran sform a tor step-up d an  sum ber DC  dise dia k an  ol eh b a tere  de ngan  kapa sitas  4,2 Ah.   Hasil penelitia n  m enunju kkan sistem   UPS  yan g  di ran c a ngan  da pat d i guna ka n u n tuk m e n gata s i  gan ggu an li stri k p adam .  Kapasita s  da ya   dari tra n sfo r m a tor m e m penga ruhi  kap a sita s da ya yang dib e ri kan  oleh si stem .    Kata kunci :  UPS, SPWM, IC 8038.       1. PEN DA HU LU AN  Suplai listri k  yang meng al ami gang gua n dapat men y ebab kan kerusa ka n peral atan listri k   kon s um en,  maupu n keru sa kan d a ta-d ata dalam d eparte men y ang mem but uhkan data  cepat  dan akurat, yang pad a akh i rnya akan m enimbul ka n kerugi an wakt u dan biaya. Gang gua n listrik   terse but dap a t  dikatego rika n dalam be be rapa g o lon g a n , yaitu [1]:  a.  Total loss off line , gang gua n ini terjadi karen a  terp utu s nya saluran    distribu si list r ik.   b. Ke k ura nga n atau kelebih a n  tegang an li stri k,  gang gu an ini da pat  menyeba bka n  peralatan  yang di gun a k an d apat me ngalami  ke ru sa kan.   c. Tegan gan  spik e  atau t egan gan  tr an s i en t,  pada  dasa r nya gang guan in i adalah  terdap atnya tegan gan p u n c a k  yang san gat tinggi tetapi san gat sin g kat.     Guna me nga tasi hal terse but, seba gai  solu sinya dip e rlu k an  UPS ( Uni n terruptible Power  Supply ) u n tu k me ngga ntikan sumbe r  t enag a listri k   seme ntara. UPS merupa kan  si stem y ang  berdi ri sendi ri terha dap  sistem  su pla i  tenaga  li strik yan g  dih a rap k a n  ma mpu melin du ngi   peral atan list r ik yang kritis t e rha dap g a n ggua n.    Pada da sa rn ya sistem  UPS terbagi me njadi du a, yaitu [1],  [2]:  a.  Rotary po we r source  ( RPS )    Sistem UPS  RPS ini men ggun akan m e sin  die s el  sebag ai pem b ang kit tenag a  listriknya.  Apabila te rja d i  gan ggu an li stri k ma ka  se cara  otomatis akan  men ghi dup kan  die s e l  ki ra-kira  15 detik  setel ah terjadi g a n ggua n.  b.  Static powe r   sou r ce  (SPS).   Sistem UPS  SPS dikembangk an menggunakan tegan gan DC sebagai  su mber pengganti  seme ntara melalui se bu ah  inve rter yang  b e rfun gsi  meruba h  tegan gan   DC me njadi  tegang an AC.      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                  ISSN: 1 693-693 0                TELKOM NIKA   Vol. 3, No. 2,  Agustus 2 006 :  79 - 84   80     Gelo m b an g   acuan ,   V r 1  f c Vo fudam e ntal  ( V o1 ) V o fudam e ntal  ( V o1 ) t =   0 V r <  V c V r > V c T A -:o n , T A +:of f  T A +:on , T A -:o f f V o = V AB 2x 2x 2x A c - A r e  V o = V AB V d - -V d   2  2  V d - -V d ( a ) ( b ) ( c ) Prinsi p dasa r  dari op era s i inverter  PWM adala h  melakuka n penyamb u ngan da n  pemutu s an ( on  dan  off ) tegan gan  cat u  daya berul ang-ulan g se lama setia p  seten gah p e rioda  s e tiap fas a  [1], [4] ,  [5],  [6].     Id Vd Tb- Id 0 A 0Vdc Ta- - 0 (a ) 0V dc B Vd 0V dc (b) A Ta+ Tb+ + + Ta - Ta + 0Vdc -   Gamba r  1. Inverter satu fasa (a ) seteng ah Jem batan  (b) jem batan  penu h [1], [3].    Penyambu ng an dan pe m u tusa n sa kla r  T A+  dan T A-  (Gamb a r 1 a ), diatur be rda s a r kan  perb andi nga n  Vr dan Vc se bagai b e ri kut:     J i ka Vr >  Vc  ,  T A+  :  on  dan T A-   :  off , V A0 =V d  / 2   (1)  atau     J i ka Vr <  Vc  ,  T A-  :  on  dan T A+   :  off , V A0 = -V d  / 2    Perba nding a n  gelomb ang  Vr dan Vc deng an tekni k  penya k la ra n teganga n dua arah   (bipol ar), dipe rlihatkan pa d a  Gamba r  2a.                                                           Gamba r  2.   PWM si nu soid a (SPWM )  sa tu fasa den ga n penya k lara n tegang an d ua ara h  [5].    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA  ISSN:  1693-6 930                       Peran c a nga n  Sistem  UPS….(Wi dodo )  81 Tegan gan  ke luara n   efekti f inverter set enga h jemba t an, yaitu teganga n efektif  kelua r an  fasa A d an titik 0  catu  daya ,  dinyataka n   deng an V o  =  V A0 . Bentuk g e lomba ng teg anga n kelua r an  diperli hatkan  pada G a mba r  2b.  Pengatu r an  sakla r  u n tuk i n verter jemb atan p enuh   adala h  pe nyakla ran  seca ra di ago nal  (T A+ ,T B- ) dan  (T A- ,T B+ ) dua  cab ang  sa kla r  pa da G a mb ar 1 b . Misal k an T A+  : on,  kelu ara n  V A0  =  V d /2, dan T B-    : on, keluaran  V B0  = -V d/ /2, sehi ngg a:   V b0 (t) = -V A0 (t)  (2)   dan      V 0 (t) = M.V d  untuk M  ≤  1  ( 3 )    bentu k  gelo mbangnya  diperli hatkan  pada G a mba r  2 c.  Tegan gan   maksimum   kelu ara n  fun damental  da pat dinyata k an de nga n  mengi kuti  persam aan 4  adala h      V m  = M. V d  untuk M   ≤  1  ( 4 )    dan tega nga n  efektif (rm s) fundam ental a dalah:      V rms   =  2 MVd   = 0,7071 M.V d  untuk M  ≤  1   (5)      2. PER AN CANGAN   SISTEM  Diagram kotak  ranca ngan sistem  UPS SPS yang diteliti  pada penelitian ini ditunjukkan  pada G a mba r  3.     ba ter e Sum be r A C Pe nye ar ah/ Sak la r Tr af o Pe mb.  P W M s tep  u p B ate re ali h Je mb ata n ch arg er in ve rte r Jal a- jal a Be ba n   Gambar 3. Diagram k o ta k  rancangan s i stem UPS SPS    Ran g kaian  p e mban gkit P W M  (Ga m ba r 3 )  te rdiri  da ri rang kai an  pemba ng kit  gelomb a n g   sinu soi da da n segitig a , ko mparator, serta rang kai an  driver. Di ag ra m kota k ra ncanga n ra ngka i an  pemba ng kit sinyal SPWM ditunju k kan p ada Gam b a r  4.      K omp ar ato r Dri ver P emb ang ki t s egi tig a dan S inu s     Gamba r  4. Di agra m  kota k  pemba ng kit PWM     Sebagai  ra n g kai an p e mb ang kit gelom bang  sin u soi da da n segiti ga dipili h L8 038 CCP D  (Gam bar 5 ) , ka re na I C   terse but  dap at memb ang kitka n   sinyal  sin u s da n  segitig a  d e n gan   freku e n s i ya ng d apat  di atur  deng an  ko mpo nen   luar yang  m i nimal. G e lo mbang   sinu soida   diperoleh  da ri pin - 2  L80 38CCPD,  se dang ka n  gel omban g  seg i tiga dip e rol eh d a ri  pin-3 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                  ISSN: 1 693-693 0                TELKOM NIKA   Vol. 3, No. 2,  Agustus 2 006 :  79 - 84   82 Fre k ue nsi  sin y al sin u s ya n g  dih a sil k an   L803 8CCP D  adala h  be rkisar a n tara 20   Hz sampai  5 0   Hz,  sed ang kan untu k  frekuen si gel omb ang  segiti g a   yang dih a sil k an ad alah  be rki s a r  anta r a  100   Hz  samp ai 10 00 Hz.           (a)   (b)     Gamba r  5. (a ) Diag ram  ran g kai an pem b ang kit si nyal  sinu s, (b ) Dia g ram rang kai an pemb ang kit  sinyal segitig a     Sinyal SPWM dapat di p e role h de ng an mem ban ding kan  amp litudo si nyal  sinu soi da  seb agai   si nyal  refere nsi  deng an siny al segi tiga  sebag ai sinya l  pemba wa melalui sebu ah  komp arator. Komparator pada   pen elitian  in i, m e n ggun akan o p - amp  LM  31 1 (G amb a r  6).  Keluaran da ri  kompa r ato r  ini meru pa kan  sinyal PWM.      U9 LM 311 7 2 3 1 8 4 6 5 OU T + -G V+ V- B/ S B 1 2 1 2 + V C C PWM 2 SINUS SEGI TIGA R6 1k - V C C 1 2 PWM 1 0 1 2 3K3   Gamba r  6. Di agra m  ran g kaian Komp arator  Sepasang  si nyal PWM i n i digun akan  untuk  men g g e ra kan   pa sa ngan t r an si stor d a ya  pada  rang kai an je mbatan   inverter.  Na m un  ka rena  transi s tor d a ya  meme rlu k an  tegan gan  pi cu  dan a r u s  yan g  lebih  be sar, maka  dibut uhkan rang kaian d r iver.  Seca ra d e tail  ran g kai an  driv e r   terse but ditun j ukkan p ada  Gamba r  7.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA  ISSN:  1693-6 930                       Peran c a nga n  Sistem  UPS….(Wi dodo )  83 C1 1u f Q2 BD  4 3 9 Q1 BC 337 R1 47 PWM Ou t R4 120 U1 A4N 2 7 R3 470 5k 7 R2 R6 67/ 1w + 6V R5 10 / 5 w 0 PWM In   Gamba r  7. Rang kaia n  dri v er  sinyal SP WM       3.  HASIL D A N  PEMBA HAS AN   Gamba r  8 be rikut me nunj u k an b entu k  si nyal kelu ara n  pemban gkit  SPWM.         Gamba r  8. Bentuk g e lomb ang kelua r an  rang kai an pe mbang kit PWM    Sinyal SPWM terseb ut adal ah sinyal yan g   digun akan  untuk mel a ku kan p enya k la ran on - off pada ran g k aia n  jembat an inverte r .  Ha sil peng a m atan disaat  transfo rmat or difung si ka n seb agai  st ep-u p  untu k  berb agai  variasi  pem b eban an (beb an lamp u pija r) p ada  step  0-22 0 V, yan g  ditunju k kan  pada  Tab e l 1  dan   Tabel 2. Penuru nan teg anga n outpu t pada kon d i si berbeb an  diseba bkan  kare na ada nya  harm oni sa. Hal ini menunj ukkan p e rlu n y a tapis yang  lebih bai k di sisi b eba n.    Tabel 1. Ha sil  pengam atan  tegang an kel uara n  trafo  st ep-u p  pad a kondi si tanpa  beba n   Kapa sita s Ar us  Trafo (A)  Tegang an  Input/  Prim er (V)  Tegang an  Outpu t /  Sekunde r(V)  Primer Sekunde r 5   0,3  12   205   11  0,6  12   215     Tabel 2. Ha sil  pengam atan  tegang an kel uara n  trafo  st ep-u p  pad a kondi si  berb e ban   Kapa sita s Ar us  Trafo (A)  Tegang an  Input/  Prim er (V)  Tegang an  Outpu t /  Sekunde r(V)  Kapa sita s  Beba n (W)  Primer Sekunde r   5 0,3  12   200   15      12   186   25   11  0,6  12   209   15      12   195   25     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                  ISSN: 1 693-693 0                TELKOM NIKA   Vol. 3, No. 2,  Agustus 2 006 :  79 - 84   84 Pada p eneliti an ini yan g  digun akan  seb agai  sum ber te gang a n  DC ad ala h  bate r e  deng an  kap a s itas 2 x 6  V; 4,2 Ah ya ng  dipa san g   se ri untu k   men dapat kan  teg anga n 12  V  dan  transi s to r da ya yang di gu nakan d a lam  jembata n   in verter m e mp unyai daya  1 15  W. Berd a s ar  Tabel 1 dan  Tabel 2 di ata s , kap a sita s tran sform a tor  dan bate r e a k an me mpen garu h i ke stab ilan  tegang an kel uara n  si stem disa at  me nga lami  p e mbe b anan. Gun a  menda patkan   ka pa sitas  da ya  yang maksim al, perlu digu nakan bate r e  yang me mp unyai kap a sit a s sesu ai de ngan kapa sit a s  transfo rmato r  yang digun a k an.   Bahwa  ran g kaian yang di g una kan p ada  pengi si bate r e ad alah det ektor ta raf te gang an  deng an p eny etelan b eba s histe r e s is  d an tega ng a n  tengah. Pe n g isi a k a n  me lepa skan b a tere   disa at tegan gan bate r e  mencapai  13 ,10 V dan b a te re a k a n  terisi  kem bali  disaat teg a ngan  batere tu run  pada p o si si 1 0 ,05 V (diu ku r saat b a tere  mengal ami p e mbeb ana n).   Fung si da ri  detektor t a raf tegan g an pad a rang kaia n p engi si batere yaitu   memba nding kan  tega nga n ma su ka n  dari  bate r e   dan pen gisi  (penye a rah).  Disaat tega ngan   batere te risi  sampai b a tas t egan gan ata s  V UT  (13,5 V )  maka, teg ang an out put (V O ) dari d e tekt or  taraf tegang an tersebut  aka n  berada  pada +V sat , yang aka n  menghi dup ka n transi s to r da n   mengo pe ra sikan relai, se h i ngga konta k  NC terbu k a u n tuk mele pa skan b a tere d a ri pen gisi. Bila  E 1  turun di b a wa h bata s  tegan gan b a w ah V LT  (1 0,5 V), V O  aka n  pidah  ke  – V sat , yang akan   melepa skan  rile pada  ked u dukka n tertutup (kead aan  relai tida k be kerj a).   Sakla r  alih  yang dig una kan  dala m  rancang an  si stem  UPS adala h  be ru pa  relay   elektroma gne tis dan di saa t  pengalih an  beba n masi h  terjadi ke dip  teganga n yang diseba bka n   oleh ada nya ke cep a tan pe raliha n   d a ri   relai  el ekt r om agneti s   yan g  digun akan ha nya  mem pun yai  ke cep a tan 5 0 - 100  ms, d a n  sem a ki n cep a t peralihany a ma ka a k a n  sem a ki n bai k ki ne rja  sist em  terse but.       4. KESIMPULAN  Setelah dil a kuka n p enguji an  sistem  da n an alisi s  d a ta, maka d a p a t ditari k  ke si mpula n   seb agai b e ri kut:  1.  Sistem UPS  SPS dapat dirancang dengan me tode inverter  SPWM yang dibangkitkan   L803 8CCPD.   2.  Sistem UPS  SPS  hasil rancangan dapat  digunakan  untuk m engatasi gangguan  total loss   off  line  atau listri k  pad am, na mun ma sih p ada be ban re ndah.    3.  Tegan gan  ya ng di ha silkan  da ri je mbata n  inve rter ma upun  trafo   st ep-u p  adala h   amplitu do  tegang an yang berbentu k  gelomba ng kota k atau m engi kuti be ntuk sinyal p enyakl a ra nya   yaitu sinyal PWM.       DAF TA R PU STAK A   [ 1]  Susanto,  W. K.,  “ Jala-J a la Listrik  PL N: S e buah   Permasalah an dan  Pen yelesaian ya ”  http://alds.stts.edu/ , 200 0.  [  2]  Ferdi nan, P. , “ Peranc an gan da n P e mbuatan  Jembatan I n verter Sa tu Fasa ”  http://www.ge ocitie s.com/pf erdin a n , 2 0 03.  [  3]  De wan, S.B., Straug hen,  A.,   “Power Semiconduc tor Ciruits ”  Joh n  Wiley ,  Ne w  Yo rk,   1975.   [ 4]   Kus m antoro,  A.,  “ Inverter   Deng an Pen g atur P W M  Analog ” Skrips i S-1, Tek n ik  Elek tro,  Universita s Semarang, Se mara ng, 200 0.  [  5]   Ras h id, M.H. , “ Power Electronic s . Cicuits Device  and Applic ations ”   Prentice Hall,  Ne w Je rsey, 1993.   [  6]   Sutik no, T., “ Inver ter P W M  Dua Fa sa Berbasi s  FPGA ”  Te sis S-2, Te kn ik Elekt r o,  Universita s G adjah Ma da, 2004.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.