ISSN: 1693-6 930                                                    ¢    83     OPTIM A LISASI DESAI N  KENDALI KECEPATAN PUTAR  MOTOR INDUKSI TIGA FASA BERBASIS FPGA      Tole Sutikno   Program Studi Tekni k  Ele k tro  Universit a s Ahma d Da hlan  Kampus III Jln. Prof. Dr. Soepom o, Jant uran,  Yogyakarta 55161,  T e lp. (0274) 379148  Fax. (0274 ) 3 8152 3, e-mail : tholes20 00 @yaho o.co m       Abs t rak  Perm asala ha n yang  m uncul  pad a im plem entasi  sistem  pem ba ngkit P W M  berb asi s  FPGA adala h  solu si tran sf orm asi ke ra n ah logi ka ge rbang di gital. Tahap an ini d ilaku ka n m elalui  tahapa n pen cupli k a n, kua ntasa si da n pen yan dian. Sem akin ting gi resolu si p encupli k an d an  freku en s i pe m bawa, m aka sin y al PWM yang di ha silkan akan  sem akin b ai k , nam un akan   m em erlukan  jum l ah g erba ng digit al yang le bih ban ya k. Penelitian  ini bertujuan   m engoptim alisa s ikan de sa in ke ndali  ke cep atan puta r  m otor indu ksi tig a fasa  berb asi s FP GA   ACEX1K da ri penelitia n  seb elumny a  deng an ca ra   m eningkatkan  resolu si pen cupli k an  dan   freku en s i pe m bawa, sert a m e m i nim alkan pem a k ai an gerban g digital m elalui penye de r ha naan   deng an m eto de Qui ne M c  Cl uske y.  Hasil p enelitia n ini m engin dika s i k an  ba hwa  ra ncang an  pem bang kit sinyal  SPWM   yan g di optim alisa s i k an  da pat di reali s a s ikan  dal am  b entuk ha rd wa red  logic p ada  si stem  FPGA ACEX1K, dan dapat di g u nakan untu k  m en-drive inve rter  seb a gai  peng endali  kece patan  pu tar m o tor in duksi 3  fasa , denga n m e m e rlukan 1 629 lo gic ce ll.  Pengatu r an  ke cep atan m otor ind uksi  3 fasa  yan g  diran c a ng d a pat dilakukan  m elalui setting   inde ks m odul asi d an fre k u ensi. Pad a pe nelitian ini, si stem  telah di uji pada  setti ng fre k ue nsi  3-5 0   Hz d enga n varia s i inde ks m odulasi, da n dapat  m engatur kecepat an m otor induksi 3 fasa p ada   rentan g 117 -1468 rpm .     Kat a Ku nci : MAX+ Plus  B a s e line, FPGA, Inv e rter, SPWM, Motor Induk s i .      A b st r a ct   FPGA based  the probl e m  of  im plementation of PWM si g nal  generating  system  is   solutio n  of transfo rm ation  to digital ga te logi c sp ace.  The s e sta ges are   don e  with sam pling,  quanti z ing a n d codi ng. Be st re solution  of sam p ling  and carrier freque ncy, so  result of PWM  gene rating i s  better, but it required m o st digital gate.  Aim  of this resea r ch is opti m ization of last  resea r ch adj ustabl e spee d dri v e  of three - ph ase in ductio n m otor; with im pro v e  re solution  of   sam pling a nd  carrie r freq u ency, an d m i nim alizati on  of digital gate  use d with Q uine M c  Cl uske y  m e thod. Result of this research indi cat e  t hat the design of optim alize d SPWM  generating si gnal   can  be  reali z ed in h ardwa red - logi c in A C EXIK FPGA to dri v e in ve rter a s   spe ed  cont rolle r turn   arou nd th e th ree  pha se  in ductio n  m o tor, with requi rin g  16 29 lo gic  cell. Adju stab le m o tor  spe ed  desi gne d ca n be don e b y  throu gh se tting m ake a m odulation inde x and fre quen cy. At this  research, system  have  been tested at  setting frequen cy 3-50 Hz  wit h  the  variation of m odulati on  inde x, and ca n adju s table t hree p ha s e in ductio n m otor spee d in  ran ge  117-146 8  rpm .     Key words :  MAX+Plus B a seli ne, FPG A , Inve rter, SPWM, Inducti on Motor.      1. PEN DA HU LU AN   Motor ind u ksi  termasuk je nis moto r AC yang  bekerj a akib at ada nya aru s  stat or yang   terindu ksi  se bagai  aki bat  adanya  pe rb edaa n relatif antara  puta r a n roto r d eng an me dan  pu tar  yang dih asil k an arus  stat or, sehing ga  meme rl ukan  peng atura n  catu d aya A C  de nga n be sar  tegang an/fre k uen si tertentu  untuk men ge ndali k an  puta r annya. Ham p ir 90% apli k asi moto r pad a   indu stri men g guna ka n jeni s motor in du ksi  seb agai  p engg era k  uta m a, kar ena: stru kturnya  yang   ko koh,  kea nd alan yan g tin ggi, pe ra wata n yang  muda h, dimen s i ya ng lebi h  ke cil  diban ding ka n  motor  DC p ada d a ya yang  sama  d an ha rga ya ng rel a tif murah, tetapi  memiliki te knik  Optim a lisasi Desain  Kenda li Kec e patan Putar Motor  I ndu ksi ……( T ole S ut i kno )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
             ¢                       ISSN: 16 93-6 930     84 peng endali an  yang le bih  rumit diba ndin gka n de nga n  motor   DC [ 1-5]. Seb agia n be sa r mot or  indu ksi ini ad alah moto r ke cil di ba wah 5 0 HP atau 30  kW  (12 ) .  Tekni k   pen g endali an d e ngan  metod e ko nverte r AC-A C ha nya dap at mengatu r   tegang an, tet api ta k d apat  men gatur freku e n s i, sehi ngga  a k an   mengh asil ka n tega nga n  catu  yang tidak  si nusoida yan g  menga ndu n g  banya k  ha rmonisa [6-1 3 ]. Teknik ya n g  dike mba n g k an   untuk m eng atasi ma sal ah i n i adala h  de n gan me ngg u nakan meto d e  inverte r  DC-AC [4, 6-8, 1 0 - 19]. Metode ini efektif untuk meng end ali k an moto r in duksi daya kecil hing ga m edium (di b a wah  10 M W ) [8,  12, 18]. Met ode i n verte r  yang  banya k  di kem ban g k an  ad alah i n verter de ng an   modula s i le b ar pul sa  ( Pul s e Width  Mo dulation,  PWM),  karena memiliki efisi ensi daya  yang  tinggi, dap at meredu ksi rugi-rugi  ha rmonisa, ma mpu m engg e r akka n m o tor indu ksi  de n gan  putara n yan g  halu s  d an  rentang  ope ra si  ke cepat an  yang le ba r.  Proses pem b ang kitan  siny a l   PWM me njad i sala h  satu f aktor pe nent u unju k   ke rj a  sistem  secara keseluruha n. Pemban gkitan   se cara digital  dapat meng hasil ka n siny al PWM lebih  baik ka re na tidak terp eng aruh ol eh de rau  tetapi mempu n yai tingkat kerumita n lebi h tinggi diba n d ing cara a n a log [4, 11, 14, 17].   Seiring  den gan p erkem bang an bi da ng ele k troni ka, yakni d enga n ditem uka nnya   pro s e s o r  digi tal dan FPG A   (Field Pro g ram m able Gate Array)   yaitu sebu ah  ASIC  (Aplication  Specific Inte grated  Circui t)  yang dap a t  diprog ram  se suai  keh en dak p eng gun a. Peran c an gan   pembu atan p enge ndalia n motor ind uksi  denga n meli batka n pen gg unaa n ran gka ian penya k la ran   elektroni s se mikon du k tor  deng an peny akla ran m elal ui sala h satu  ken dali mikro elektroni ka d apat  dilakukan d e ngan  muda h.  Implementa s i ope ra si-o pe rasi  digital  da lam be ntuk  p eran gkat keras   dapat dila ku kan den gan  F P GA. FPGA memuat ri bu an ge rba ng l ogika yang d apat dip r og ra m  untuk  memb entuk  su atu l ogika. FPGA  dapat di gun aka n untu k   mene rap akan  ran c an gan  d i gital  pera ng k at kera s apa pun . FPGA dapat diguna kan untu k  mengimpl emen t asikan si ste m   kombi n a s ion a l da n  se kue n sial  be rkece patan tin ggi  deng an l eba r bit data  tida k te rbata s .  Hal ini  membu a t FPGA mampu  melakukan o pera s i de nga n tingkat kep a ralel an tingg i yang tak mu ngki n   dilakukan ole h  mikrokontro ler dan  DSP [4, 11, 17, 20-25].  Pemban gkita n sinyal PWM se ca ra   digital dengan FPGA  mempunyai  banyak  keu ntung an ji ka di bandi ng kan  deng an p emban gkita n  sinyal PWM d enga n DSP  maupu n de ng an   mikrokontrol e r. Pemb ang ki tan de nga n d enga n mi krokontrole r mem punyai kete rb atasa n  d alam   hal jumlah  dan waktu  pemrosesan,  karena  se m ua proses dilaku ka n o l eh mikro k on troler  sehi ngg a re spon  siste m   menjadi l amb at. Operasi y ang dil akuka n pad a FPG A  adalah  op era s i  dalam logi ka  peran gkat keras, sehin gga mem pu nyai ke cepat an yang le bih tinggi jika   diban ding kan  den gan  mi kroko ntrole r  ya ng m ela kuka n op erasi  dal am lo gika  p erang kat lu na k  [4,  11, 17, 20-2 5 ].  Sejauh ini p enelitian m en genai  siste m  pemba ng kit sinyal PWM berb asi s FP GA atau   penelitian te n t ang si stem p engg era k  mo tor indu ksi tiga fasa m eng guna ka n inve rter PWM telah   dilakukan, La zic da n Sken der [26], mer ancang pe mb ang kit sinyal  PWM tiga fasa.  Dut y  cy cl es   sinyal PWM  diran c a ng pa da 0,5 % - 99,5 % dan re solu si 8 bit. Sistem diba ng un deng an 3 blok  dasar: o s ilator terken dali,  modulato r  a m plitudo da n  pewa k tu P W M. Sistem  diran c a ng un tuk   stand -alo ne   deng an 2 ch ip utama, yaitu FPGA dan A/ D konve r ter. La zic d an Sken de r [26]  memanfa a tka n  sinyal PWM  untuk mem b ang kitka n  sin y al PPM ( Pulse Positio n  M odulatio n ).  Sutikno, dkk (4) telah men e liti tentang kenda li kecep a tan motor in duksi den gan  inverter  PWM tiga  fasa be rba s i s  F P GA ACEX1 K50TC144 -3.  Pada  ran c a n gan te rsebut,  dalam  1  peri oda  sinyal sinu s (sinyal referen s i)  te rda pat  1 2  siny al  segit i ga (sinyal  pe mbawa), p e n d igitalan  siny al  referen s i dan  pemba wa di cupli k  tiap 2 0 . Penelitian ini bertuju an  mengo ptimali s a s ikan de sa in   ken dali ke ce patan puta r  motor indu ksi tiga fasa berb asi s FP GA ACEX1K dari peneliti an  seb elumnya  deng an ca ra   menin gkatkan  resolu si pen cupli k an  (se belu m nya   tiap  2 0 , pa da   penelitian  ini  tiap 1 0 ) dan  frekuen si p e m bawa (se b elumnya  12  kali frekuen si  refe ren s i, p ada  penelitian  ini  15  kali  fre k uen si  referen s i) untu k  m e redu ksi  harm onisa, serta   meminimal k a n   pema k aia n g erba ng digital  melalui peny ederhan aan  deng an meto de  Quin e Mc  Clu s key .       2. METODE  PENELITIAN  Diag ram  kota k da ri pen ge ndali kecepat an motor in d uksi den gan  inverter P W M dapat  dilihat pa da  Gamba r  1.  G a mba r  2  merupa kan  diag ram kotak pe mbang kit  siny al SPWM tig a  fasa  berb asi s FP GA lebih  det ail da ri Ga m bar  1. Memo ri si nyal ref e ren s i I pa da  SPWM ad al ah   memori tem p at menyimpa n sinyal referensi I (sin  ω t) yang telah d i digitalkan. Sinyal referen s i   II  adala h sinyal  sin ( ω t+120 0 0 ) dan  sinyal referensi III adalah  sinyal  sin ( ω t-120 ). Sinyal-sinyal  ini  TELKOM NIKA   Vol. 6, No. 2,  Agustus 2 008 :  83 - 92   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOMNI KA   ISSN:  1693-6930  ■   85   Optim a lisasi Desain  Kenda li Kec e patan Putar Motor  I ndu ksi ……( T ole S ut i kno )   kemu dian  di digitalkan da n disim pan  pada m e mo ri sinyal refe ren s i II dan  memori  sin y al  referens i III.          Gamba r  1. Di agra m  kota k  sistem  peng e ndali moto r in duksi      `    Gamba r  2. Di agra m  kota k  pemba ng kit sinyal SPWM tiga fasa        Gamba r  3. Di agra m blo k  u n it pembagi freku e n s i    2.1.  Unit Pembag i Frekuensi  Frek uens i  s inyal PWM akan ditentuk an oleh  frek uens i  s i nyal referens i. Karena pada  penelitian i n i sinyal refere n s i digital dip e r oleh  dar i m e ncu plik  sinyal  refere nsi  an alog seba nya k   360  cupli k an  tiap peri oda n y a, maka mi sal aga r fre k u ensi  kel uaran  sinyal PWM  menjadi  50  Hz   (20 m s ) p e n c aca han h a ru s diu s ah akan  sebe sa r 20 ms/360  = 55, 5us  (=18 KHz). Karena F P GA  yang dig una kan pa da  pen elitian ini m e nggu na kan  o s ilator e kste r nal sebe sa r 1 6,257 M H z,  maka  perlu adanya   pemba gian freku en s i.  Cl oc k  kel ua r an  ini diguna ka n seb agai le bar  wa ktu sa tu   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
             ¢                       ISSN: 16 93-6 930     86 cupli k a n dal a m  pen gambil an mem ori  si nyal re fe ren s i dan m emo ri sinyal p em bawa. Dia gra m  blok u n it pem bagi fre k ue nsi ditunjukka n pada G a mba r  3.     2.2.  Unit Penc ac ah Alamat  Unit ini  be rfu ngsi  seba gai  peng ha sil  ca cah an  untu k   menga mbil  d ata si nu s d an  se gitiga  deng an  clo c k  pen ca cah  b era sal d ari  u nit pemba gi f r ekuen si. Data sin us  dan  segitig a di at as  membutu hka n 360  kali cu plika n untu k   setiap  pe riod e se hing ga  dibutuh kan  pul a pen ca ca h y ang  aka n meng hitung seba nya k  360  ca cah a n.    2.3.  Unit Memori  Sin y al Refer e nsi dan Pe mba w a   Unit memo ri  dan pem ba wa me rup akan bagi an yang me ngha silkan mem o ri sinyal   referen s i dan  pemba wa ya ng akan dica cah ol eh pen ca cah  sin k ro n modulo - 36 0. Pembang kitan  sinyal  refe ren s i d an  pemb a w a  digital, did apatkan  den g an me ncupli k  tiap 1 o  setia p  peri ode  si nyal  referen s i dan  pemba wa a nalog nya. Kuantisa s i  si nyal diran c a ng  mempunyai  nilai maksi m um  127  dan  mi nimum  –12 7 ,  sela njutnya  nilai - nilai  h asil  ku antisa s i di ko de kan .  Peng kod ea n   dilakukan d e ngan  8  bit (7 bit  seb agai  magnitu do  dan  1 bit M SB-nya seba gai bit  pena n da).   Pemetaan  terseb ut a k an   mengh asil ka n tabel  kebe nara n  kom bi nasi  9 i nput  dan  8 o utput, dan   penyele s aia n  penyede rha n aannya di ke rj aka n den gan  pera ng k at lun ak  Qui ne Mc  Clu s key 3.1 0 .         Gamba r  4. Prinsip  kerj a ind eks modul asi     2.4.  Unit Indek s  Modulasi  Bagian ini me rupa ka n pen g ali dari  sinyal  referen s i yan g diban gkit ka n, sehin gga d enga n  bagia n  ini a k an di dap at sinyal refe rensi  d eng an  amplituda  yang be rbe d a-be da mel a lui  peng ubah an  i nde ks mo dul asi. Pa da  pe nelitian  pen g aturan  am plituda  dira ncan g de nga n va riasi  5 bit (Gamb a r 4). Rumu s u n tuk men dap atkan nil a i ind e ks modul asi  adala h  se bag ai beri k ut:    M =   denga n  0<M < 1  ∑ = + − 4 0 1 4 2 / i i i m   2.5. Unit  Pemban ding/Pemodulasi  Unit ini  be ke rj a seba gai  uni t pemb andi ng  memo ri  siny al refere nsi  d an p emb awa.  Bagia n  ini memp uny ai tiga p em bandi ng d an  enam  kel u aran  yaitu  G 1 , G 2 , G 3 , G 4 , G 5  dan G 6 .  Pemban ding  yang pe rta m a memb an ding kan m e mori  sinyal referen s i I d an mem o ri  sinyal  pemba wa  I  untuk men gh asil k an  kelua r an  pad a G 1 . Keluaran G 1  aka n ting gi  (be r lo gika  “1”)  ketika memo ri sinyal refe rensi le bih be sar d ari pad a memori  sinya l  pemba wa, dan a k an 0  bila  lainnya. G 6  diperol eh d eng an mem balik  sinyal da ri G 1 . Pembandi n g ke dua m en gha silkan si n y al  TELKOM NIKA   Vol. 6, No. 2,  Agustus 2 008 :  83 - 92   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOMNI KA   ISSN:  1693-6930  ■   87   Optim a lisasi Desain  Kenda li Kec e patan Putar Motor  I ndu ksi ……( T ole S ut i kno )   G 3  dan G 2 , dan pem bandi ng III menghasil kan G 5  dan G 4  denga n kon s e p yang dijela skan  di  atas.    2.6. Unit  Dead -ti me   Unit ini b erfu ngsi  untu k  m enun da  sinya l  yang dih asil k an  dari  unit  pemba ndin g  untuk  menda patkan  sinyal P W M  G 1 , G 2 , G 3 , G 4 , G 5  dan  G 6 . Penund a an tra nsi si ini  dilakukan u n t uk  menghi nda ri terjadi nya ko n disi tran si stor y ang berp asanga n menya l a se cara be rsama an.  Ran gkaian p enun da dila kuka n de ngan  pen ca cah 2  dan 7  bit. C lock  extern al  seb e sar  16,257   MHz digun akan sebag ai clock  pen ca ca h.   Penca c a h ya ng di buat  akan me ngh asi l kan   ca cah an ma sing-m asi ng  sebe sar 2 2  = 4 ca ca han  d an 2 7  = 25 6  ca cah an. Pe nca c a h terse but  ak an menunda mas i ng-mas ing  s e bes a r    4 x  61,51 ns  =   0,246  us   dan 127 x 61,51 ns   =  7,812  us. Pe nun da  yang  kecil   digun akan  u ntuk  men und a tra nsi si tu run  sed ang  yang  be sa r u ntuk  menun da tra nsi si nai k.       3.  HASIL D A N  PEMBA HAS AN  Be r d as ar ka n   repo rt p r oje c t inform ation , tidak dite mukan ad anya  kesal aha n de sain da n   optimalisasi   desain  pemb ang kit si nyal  SPWM tig a   fasa  dip erki r akan  dap at  diko nfigurasi k an   se cara pe ran gkat  keras  p ada FPGA A C EX1K50T C144-3 de nga n ke butuh an  total utilized  56%  (162 9 L C  d a ri 2880  LC ya ng terse d ia).  Ha sil kompila si ini b u kan  meru pa kan  h a sil u n ju k kerja  sistem  pe mb ang kit sinyal   SPWM tiga f a sa, teta pi m e rup a kan  pe meri ksaan fo rmat, hirarki  dan  keb utuha n re sou r ce de sai n (kebutu han  LC). Hasil  ki nerja  de sain  yang telah ra nca ng, apa ka h  se suai d eng an yang dih arap k a n ata u tidak, ba ru dapat dilih at pada ba g i an simul asi  dan  konfig ura s i.             120 de rajat   120 de rajat  Gamba r  5. Hasil sim u la si kelu ara n  akhi r pemb ang kit sinyal SPWM  tiga fasa  deng an inde ks modul asi  = 0,4375.    Setelah tiap-tiap unit pada unit pen yusun p e mb ang kit SPWM tiga fasa  dibuat,  dikom p ila si,  diverifika si, d an di simul a si , maka taha p  sel anjutnya   adala h  integ r asi tia p -tiap   unit  penyu s un  m enjadi  si stem  pemb ang kit  SPWM d an t i ga fa sa. G a mbar 5  dan   6, menu nju k kan   hasil  simul asi  dari  siste m  p emban gkit S P WM tiga fa sa pad a inde ks mod ula si 0, 4375  dan 0,7 5.  Berda s a r kan  Gamba r  5 da n 6 terse but, optimalisasi d e sai n  pemb a ngkit si nyal SPWM tiga fasa   yang dira nca ng se ca ra p r i nsip tela h be kerj a se ca ra  bena r.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
             ¢                       ISSN: 16 93-6 930     88     120 de rajat   120 de rajat    Gamba r  6. Hasil sim u la si kelu ara n  akhi r pemb ang kit sinyal SPWM  tiga fasa  deng an inde ks modul asi  = 0,75.    Leba r p u lsa  PWM tela h d apat dib uat b e rvari a si  den gan m eng atu r  nilai  inde ks  modula s i.  Leba r p ulsa ti ap-tiap   sinyal  pad a  ketiga   fasa tel ah  me miliki p ola  sin usoi da.  Den g an nil ai in de ks   modula s i yan g sem aki n tinggi, leba r pul sa yang  ditun j ukkan p ada  ketiga g amb a r  tersebut ju g a   sema kin  leb a r. Begitu  p u la fre k u e n s i  fundam ental  PWM yan g  diha silkan j uga d apat  di atur   melalui p eng ubah an set frekuen si, me ski pun  pada  laporan ini  hanya ditunj ukkan  pada  se t   freku en s i 50  Hz. Anta r ket i ga fasa j uga  telah be rge s er 12 0 de raja t. Berdasarka n hal terseb u t ,  dan h asil  ko mpilasi ya ng  telah lebi h  dulu d ijel a skan pa da b a g i an sebelu m nya, desain  yang   dibuat da pat dilanjut kan p ada proses  konfigurasi ke pera n g k at  ke ras.  Ha sil kel uara n pada p eng gera k  inve rte r  harus  diuji  apa kah o ptimalisa s i de sain sinyal  SPWM berba sis FP GA yang diran c ang  berh asil  me rambat da n m e mpunyai tun da yang  cukup   aman  untu k  d i umpan ka n  ke inverte r . Si nyal da ri  FP GA ha ru s b e nar-be nar me ramb at da n  keluar  melalui  kel ua r an  ran gkaian  ini sesuai ya ng dih arap k a n. Keru sa kan  dapat te rjadi   pada  ra ng kai an  inverter yan g  dicatu ol eh sumbe r  tegan gan DC tinggi  bila kelu ara n  pengg era k  cacat.           Gamba r  8. T angg apan  sin y al tunda pad a  rang kai an pe ngge ra k.  Gamba r  7. Keluaran pa da  tiap rang kai a n  peng gerak    Gamba r  7 da n 8 mempe r li hatka n kelu aran pada tiap  rang kai an pe ngge ra k   dan   tunda  pulsa tinggi  yang terjadi  pada si nyal  PWM yang  saling b erp asa nga n. Input sinyal p ada  TELKOM NIKA   Vol. 6, No. 2,  Agustus 2 008 :  83 - 92   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOMNI KA   ISSN:  1693-6930  ■   89   Optim a lisasi Desain  Kenda li Kec e patan Putar Motor  I ndu ksi ……( T ole S ut i kno )   peng ukura n ini juga men ggun akan ko nfigura s i de sain SPWM satu fasa. Tu nda pul sa tin ggi  yang terja d i  antara  siny al-si n yal tersebut te rb aca  oleh o s ilo skop  seb esar 9us. Dari  hasil  peng ukura n  yang ditunj u k kan p ada  Gamba r  7  d an 8, da pat  disimp ulkan  bah wa  se mua   rang kai an p e ngge ra k tela h dap at be kerja  sep erti  yang dih ara p k an  untu k  m enai kkan lev e l  tegang an hi n gga di  atas  9  volt dan da p a t bekerja  se bagai  dea d-ti me untu k  me nyesu aikan  si fa t  s i fat  turn-on  d an  turn -off  da ri power mo sf et yang digun aka n .  Ha sil kel uara n pada inve rt er telah di uji deng an be be rapa M OSFE T  antara l ain  IRF 830,  IRF 640 da n SK 727. Tetapi diantara ke tiganya  dala m  penelitian i n i mengg una kan MOSFET  SK  727 yang me miliki V se be sar 800 V da n I  sebe sar 2,5  A.  ds ds Pengu ku ran  pada  moto r i ndu ksi  tiga fa sa  dila kukan  pada  tiga  kel uara n inve rte r  yaitu  R,  S dan  T. Ga mbar 9  meru pakan  ha sil p engam atan  d a ri kelu aran  i n verter  untu k  tegang an RS dan   ST deng an m engg una kan f r ekuen si  seb esa r 50  Hz serta ind eks m odula s i 0,78 1 25. Gamb ar  10   meru pa kan h asil pen gama t an dari kel u aran inve rter  untuk a r u s  fasa R de nga n  menggu na kan   freku en s i se b esa r 50 Hz serta inde ks m odula s i 0,78 1 25.              Gamba r  9. Sinyal Keluaran  Tegang an In verter  RS dan ST   Gamba r  10.  Sinyal Keluaran Aru s  Inverter  Pada Fa sa R      Berda s a r kan pada ha sil  p engam atan Gamba r   9,  t erlihat  bah wa  terda pat pe rgesera n  fase  antara  tegan gan  RS da n ST.  Hal te rs eb ut menu nju k an ba hwa p emban gkit y ang  diumpa nkan  ke inve rter d apat be ke rja  deng an  bai k.  Sehingg a da pat lang sun g  dicatu ka n p ada  motor i ndu ksi tiga fa sa.  Pengujia n u n juk kerj a  si stem  dila ku kan d eng an t i ga  ca ra, yai t u   peng ujian  pa da fre k u en s i  tetap, pe ng ujian p ada  frekuen si  berubah  dan  p enguji an p ad a  ke cep atan re ndah.      K ur v a   Te ga ng a n Ter h a da p T i ngk at  I ndek s   0 0 25 32 32 33 40 42 54 54 60 75 75 84 84 90 10 5 10 5 11 0 111 11 9 12 5 12 5 12 5 13 4 13 4 14 0 14 7 16 0 18 1 18 2 18 2 0 20 40 60 80 10 0 12 0 14 0 16 0 18 0 20 0 01 2345 678 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 3 1 T i n g ka t  In d e ks  k e Vr m s T ega ngan      Gamba r  11.  Kurva tegan g an terha dap ti ngkat inde ks  modula s i  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
             ¢                       ISSN: 16 93-6 930     90 4.1.  Pengujian p a da fre k uen s i teta p dan indeks modu lasi berubah   Ada tiga titik tegan gan yan g  diukur p ada  motor  indu ksi 3 fasa yaitu R, S, T. Gambar 1 1   meru pa kan kurva tegan ga n terhad ap   tingkat indeks  yang men c at u motor den g an frekuen si  50   Hz. Pad a ga mbar te rsebu t diperlih atka n ke naik an ti ngkat inde ks  yang diikuti n a iknya te gan gan   motor. Ha sil  peng ukura n tersebut me n unju k kan ba h w a de nga n  inde ks mo dul asi yang di - se t   beru bah   d a n fre k ue nsi  tetap  ke cep atan moto r i nd uksi 3  fasa i ni da pat di atur  ke cep atan nya,  tetapi ke cep a t an  terse but  tidak be rub ah  secara  signifi kan.    4.2.  Pengujian p a da fre k uen s i berubah d a n indeks m odulasi te ta p  Nilai ind eks  modula s i yan g digun akan  pada p eng a m atan ini ad alah 31 ata u  0,96875   yang me rupa kan  nilai ind e ks m odul asi t ertinggi,  sed a ngkan nilai freku e n s i yang  di-set berub ah  mulai da ri 10 –50 Hz. Kecepatan p u taran motor  dap at  beru bah seca ra signifi kan,  namu n  u ntuk  ken aikan teg anga n tidak t erlalu  signifi kan (Ga m ba r 12).    K u r va K e c e pa t a n Te r h a d ap   T i n g kat   I n d eks 0 0 0 42 134 137 221 60 1 1 088 1 247 1251 133 7 13 89 13 89 1404 1 408 1427 1439 1439 1444 1448 1453 1453 1453 1455 1455 1457 1459 1459 1464 1465 1465 0 20 0 40 0 60 0 80 0 10 00 12 00 14 00 16 00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 12 13 14 1 5 1 6 17 18 1 9 2 0 21 22 23 24 2 5 6 27 28 2 9 3 0 31 Ti ngk a t  I nd e k s  k e rp m Ke c e p a t a n     Gamba r  12.  Kurva ke ce pa tan terhad ap  variasi in de ks modula s i   dan fre k ue nsi  tetap    Tabel 1. Ha sil  penguji an ke cep atan moto r pada frekue nsi re nda h  I N PUT  OUTPUT  Fr ekuensi  (Hz )   I ndeks M odul asi   Tegangan  (Vr m s)  Kecepatan  (r pm)  10  18  119  20  39  120  3  30  55  120  10  22  120  20  45  121  4  30  58  121  10  23  143  20  46  145  5  30  60  145  10  23  180  20  48  180  6  30  65  181  10  24  206  20  51  209  7  30  72  210  10  24  231  20  55  236  8  30  76  236  10  26  256  20  56  266  9  30  75  267  10  25  290  20  55  296  10   30  82  297    4.3.  Pengujian p a da kec epa t an renda h  Tabel 1 me mperli hatkan  data ke cep a tan motor  pada frekue nsi renda h  deng an  bebe rap a variasi ind eks m odula s i. Berd asa r kan  pe ng amatan ini, kece patan mot or dap at diat ur  TELKOM NIKA   Vol. 6, No. 2,  Agustus 2 008 :  83 - 92   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOMNI KA   ISSN:  1693-6930  ■   91   Optim a lisasi Desain  Kenda li Kec e patan Putar Motor  I ndu ksi ……( T ole S ut i kno )   pada   ra nge  freku en s i 3 - 10   Hz da n me ng hasil ka n tega ngan  11– 82  V deng an  ke cep atan te ru kur  pada  rang e  1 17-2 97 rpm.  Berda s a r kan  hasil -ha s il p e ngujia n ini, d apat di kata ka n bah wa  pa d a pen elitian i ni telah  berh asil  dila kuka n optim ali s a s i d esai n  kendali  ke ce p atan p utar m otor in du ksi  tiga fa sa b erb asi s   FPGA ACE X 1K peneliti an sebel um nya, den g a n menin gka tkan  re solu si pe ncupli k a n   (se belu m nya tiap  2 0 , pada penelitia n ini  tiap 1 0 ) dan  freku en s i pe mbawa (se be l umnya 12  kali  freku e n s i refe ren s i, pad a p eneliti an ini  1 5 kali frekuen si refe re nsi )   untuk m ered uksi ha rmo ni s a,  serta m emini malka n pema k aia n gerban g digital mela lui penyede rh anaa n deng a n metode  Qui ne   Mc Cluskey .  Ha sil pe neliti an ini j uga l e bih bai k  dari   yang dila ku ka n oleh  La zi c  dan S k en der  [11],  yang me merl uka n 2  chi p  FPGA untu k  d esain p e m bang kit SP WM d eng an  re solu si  8  bit,  sed ang ka n pada pen elitia n ini hanya memerl ukan  1 chip FPGA  dengan resolusi yang le bih  tinggi (9 bit).      4. SIMPULAN  Berda s a r kan  hasil d an pe mbaha sa n, maka d apat dia m bil simp ulan  seba gai be ri kut:  1.  Telah  berha si l dilakukan o p t imalisa s i d e sain kend ali ke cep a tan p u tar motor i ndu ksi tiga fasa   berb asi s FP GA ACEX1K  da ri h asil  pe nelitian  se bel umnya, d eng an m ening kat k an  resolu si  pen cupli k an  (se belu m nya  tiap 2 0 0 , pada pen elitian  ini tiap 1 ) dan frekue nsi pem ba wa   (se belu m nya  12 kali f r e k ue nsi refere nsi,  pada p eneliti an ini 15  kali  freku en s i refe ren s i) g una   mening kat k a n  red u ksi h a rmonisa, se rta  meminimal k an pem akaia n  gerban g di gital melalui  penyed erh an aan de nga n metode  Qui n e Mc Clu s ke y .  2.  Den gan m en ggun akan me tode  Quin e M c  Clu s ke y  se bagai te kni k   minimali sa si peng guna an  gerb ang  digital, desai n ke ndali kecepat an puta r  mot o r ind u ksi tig a  fasa yan g  diran c a ng  dapat direalia sikan pa da p eran gkat ke ra s FPGA den g an ke butuh an  1629  logi c cell  (LC).  3.  Optimalisasi   desain  ken da li ke cep atan  putar  motor i ndu ksi tig a fa sa yan g di re alisa s i k an  ke  dalam pe ran g kat kera s  FPGA ACEX1K dapat digun akan u n tuk men - dr iv e  inverter  peng endali  kece patan p utar moto r indu ksi tiga fa sa.  4.  Sistem pe ng aturan  ke ce p atan puta r  m otor ind uksi 3  fasa tela h di uji dan  dapat  bekerja  bai k  pada  setting frekuen si 3 - 50  Hz de nga n varia s i inde ks modula s i.      DAF TA R PU STAK A  [1].  Bak e r,  M.S.,  Applic ation  Criteria Fo r Th e Selection o f  Electroni c Variabl e Spe ed Drive,  Proceedi ng Confe r en ce  on  Ind ust rial   Drive,   Uni v ersita s of Central Que ensl and,  Ro ckhampto n , 1991.  [2].  Guna wa n, R.  dan Dwijat m iko, T., Kendali Ke cep a t an Putar M otor Indu ksi  Tiga Fa sa  Berba s i s  L ogi ka  Fu zzy  dan  Mikro k ont rol e r AT 89 C52,   Indu strial  Ele c troni cs Se mi nar (IES  2004 ), PENS-ITS, Suraba ya, 2004.  [3].  Irwin, J. D., Industrial  Electroni cs Handbook, CRC  Press  and IEEE Press, Boca  Raton,   Florid a, 1997.   [4].  Sutikno, T., dkk., Peran c anga n Siste m  Kendali K e ce patan Put a r Moto r Ind u ksi De nga n  Tekni k   UP WM, SPWM d a n  MSPWM  Berba s i s  FPG A  ACEX1K, L aporan P H B  Ditjen  Di kti  Dep d ikna s, Yogyakarta, 20 06.  [5].  Sutopo, B.,  Wijaya, F. D., dan  Sup a ri,  Pe rb aikan  Fakto r   Daya  Motor Indu ksi 3  Fa sa   Mengg una ka n Mikro k ontro ler 68 HC11, I ndu strial Ele c tronics Semi n a r (IES 20 01), PENS- ITS, Surabaya, 2001.  [6].  Bashi. S.M., Aris, I.  and  Hama d, S.H.,  Developm e n t of Single Phase In du ction Motor  Adjustabl e Speed  Cont ro l Usin g M6 8HC11E -9   Microcontroll er, Asia n Network fo r  Scientific Inf o rmatio n, Jo urnal  of Appli ed Scien c e s  5 (2 ): 249 -252, ISSN  1812 -56 54,   2005.  [7].  Grant, D.A., and Seidn e r,  R., Ratio Ch angin g  in Pulse-width - Mo d u lated Invert ers, IEER  Proc. B., Vol.128, No.5, 19 81.  [8].  Hen d ria w a n ,  A., dkk., Impl ementa s i FP GA Sebag ai  Pemban gkit  Pulsa Pa da I n verter 3  Fasa  1 8-Step  den gan  To p ologi  Tripl e  Chope r T r iple   Bridge  Invert er, Ind ustri al  Electro nics  Seminar  (IES 2004), PENS - ITS, Suraba ya, 2004.  [9].  Hilde b ra nd, E.N., and Ro e h rda n z,  H., Losse s in Th re e Phase Indu ction Ma chi n es Fe d by  PWM Converter, IEEE Tranc. On ener gy Convertion,  Vol.16, No.3, 2001.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
             ¢                       ISSN: 16 93-6 930     92 [10].  Irwin, J. D., Industrial Electroni cs Han dbook, CRC  Press and IEEE  Press, Boca  Raton,   Florid a, 1997.   [11].  Lazi c , M., an d Ske nde r, M ., Generating  Drivin g  si gnal  for T hre e Ph ase s  Inve rter  by Digita l   Timing Fun c ti ons, Fa cta Universitati s (NIS) Se rie s : Electro n ics a nd Energetics, Vol. 13,  No. 3, Hal: 35 3-36 4, De s 2 000.  [12].  Mohan, N.,  Undel and, T.M., and Rob b in s,  W.P.. Power Electro n ics, Conve r ters,   Applicatio ns,  and Desi gn, Secon d  Editi on, Joh n  Wile y & Sons, Singapo re, 199 5 .   [13].  Ra shid, M.H. , Power Ele c tronics  Circui ts , Devices,  and Appli c ati ons, Se con d  Edition,  Prentice-Hall  Internation a l, Inc., Londo n, 1993.  [14].  Sutikno, T.,  dkk, Pro s e s   Pemban gkit an MSPWM Tiga Fasa Berbas is   FPGA  ACEX1K,  Seminar  Nasional Technosim II,  Jurusan Tekni k  M e sin dan  Industri (JTMI ) , FT-UGM,  Yogyaka r ta., 2006.  [15].  Tamrak ar, I., and Malik ,   O.P., Power  Fac t or  Corection of Induc t ion Motor  Using PWM  Inverter Fed  Auxiliary Stator  Winding, IEEE  Transc.  on Energy Conv ertion, Vol.14, No.3,   1999.  [16].  Lazi c , M., an d Ske nde r, M ., Generating  Drivin g  si gnal  for T hre e Ph ase s  Inve rter  by Digita l   Timing Fun c ti ons, Fa cta Universitati s (NIS) Se rie s : Electro n ics a nd Energetics, Vol. 13,  No. 3, Hal: 35 3-36 4, De s 2 000.  [17].  Baronti, F.,  etc ., DC/DC  Switc h ing Powe r Conve r ter with Ra di ation Ha rden ed Digita l   Control ba se d on SRAM  FPGAs, Di se rtation,  De pa rtment of Informatio n En ginee ring ,   University of Pisa, Pisa, 20 03.  [18].  Guilbe r to, J.,  et.al., An Autonomou s  Ro bot  with  Re configurable  Hard wa re a nd  RT Li nux   For Fire-Fi g hting, Intelligent Systems and  Ro boti cs G r o up, Electri c al En ginee ring   Dep a rtme nt, Ne w Mexico I n stitute of Mi ning an d Technolo g y, New Meksiko, 20 02.  [19].  Li , H. and Jiang, Q., Design of a FPGA  Controlle r for Full Bridg e  Phase - Shif ted Zero   Voltage Swit ching  DC/ DC  Powe r Conve r ters,  Di se rta t ion, Scho ol o f  Commu nica tions a nd  Informatics, Victoria  Unive r sity, Melbourne City, 1999 .  [20].  Noo r fatch u rru d in, Kendali  Kecep a tan M o to r Indu ksi  Satu Fasa Denga n Invert er PWM   Sinusoi da  be rba s is FPGA  Altera A C E X 1K, Tuga s Akhi r, Te kn ik Ele k tro  Universita s  Ahmad Dahla n , Yogyaka r ta, 2005.  [21].  Ritter, G., Puiatti, J.M.,  and San c h e z , E., Leon ardo  and  Di sci pulu s  Sim p lex: An   Autonomo u s,  Evolvable Six-Legg ed Walkin g Rob o t, Logic Syste m Laboratory, Swiss  Fede ral Instit ute of Tech no logy, Lausan ne, 2003.  [22].  Taka ha shi, T ., New Digita l Hard wa re  Control Meth od for Hig h Perform an c e  AC Servo  Motor Drive–Accel eratorT M  Serv o Drive Development Platform for Military Appl ication,  A s   pre s ente d  at  Military Electronics  Confe r en ce,  Sept  24-2 5 , Intern ational Rectif ier (I R) ,  2002.  [23].  De wan, S.B., Slemon, G. R., and Stra ughe n, A., Powe r Semi co ndu ctor  Circuits, Jo hn  Wiley and So ns, Inc., Toro nto, 1984.  [24].  Leao, A.T.,  et.al., A Rob u st Fuzzy Speed control  Applied to a Thre e-Pha s e Inverte r   Feeding a T h ree-Phase I nduction Mot o r, I EEE Transc. on Power El ectronics, Vol.17,   No.3, 200 2.  [25].  Marco, A.,  Sanvido, A., a nd Schaufel b e rg e r ,  W., De sign  Of A F r a m ewo r k for Hard wa re- In-The -Lo op  Simulation s and Its Appli c ation to a  Model  Heli co pter, Automa tic Co ntro l   Labo rato ry, ETH, Zuri ch,  2 001.  [26].  Pas c ual, C.,  et.al., High-Fi delity PWM Inverter fo r A udio Amplifi c ation Based  On Real- Time  DSP, Di sertatio n,  De partme n t of E l ectri c al  and   Comp uter En ginee ring,  Un iversity of   Illinois, Urban a, Illinois, 200 2.  [27].  Purcell, A.,  and Paul, P.A., Enhanch ed Inve rter  Switchin g for Fast Re sp o nse  Dire ct  Torque Control, IEEE Transc. On Po wer Electroni cs, Vol.16, No.3, 2001.  [28].  Sutrisn o , B., Pengen dali  Kece patan  Putar Moto r Induksi Ti g a  Fa sa  Den gan P W M  Berba s i s  Mikroko n trole r  68  HC11, Tesi s  S2 , Universitas Ga djah M ada, Yogyaka r ta, 1999.  TELKOM NIKA   Vol. 6, No. 2,  Agustus 2 008 :  83 - 92   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.