Perancangan boost converter menggunakan kontrol proporsional integral (PI) sebagai suplai tegangan input inverter satu fasa untuk sistem uninterruptible power supply

Teguh Tri Arvianto, Endro Wahjono, Irianto Irianto

Abstract


Energi listrik merupakan salah satu kebutuhan pokok dalam menunjang berbagai sektor kegiatan manusia. Namun,  dalam  realisasinya,  PT.  PLN  menemui  kendala  seperti  terputusnya  jalur  distribusi  listrik  ke pelanggan.  Untuk  mengantisipasi  terjadinya  pemadaman  listrik,  maka  dibutuhkan  peralatan  seperti uninterruptible power supply (UPS) sebagai sistem back up supply. Pada penelitian ini, rancangan sistem UPS terdiri dari baterai,  boost converter,  full-bridge inverter  satu fasa, serta filter LC yang digunakan sebagai suplai energi listrik untuk beban induktif dengan kriteria regulasi tegangan dan regulasi harmonisa sesuai standar yang berlaku. Agar sistem dapat dioperasikan secara terintegrasi, maka terdapat kontrol PI dengan nilai Kp yaitu 5 dan Ki yaitu 40 sebagai pengatur tegangan output boost converter sebesar 311 VDC yang diperoleh melalui perhitungan analitik. Adapun rancangan boost converter memiliki kapasitas daya sebesar 720 Watt. Hasil simulasi menunjukkan nilai drop tegangan output maksimum UPS sebesar 3,5 VAC terhadap standar tegangan nominal 220 VAC, serta menghasilkan bentuk gelombang tegangan dan arus output sinusoidal dengan suplai energi listrik maksimum menuju beban sebesar ±463 VA.  

 

Electrical energy is one of the basic needs in supporting various sectors of human activity. However, in its realization, PT. PLN encountered problems such as disconnection of electricity distribution lines to customers. To anticipate a power outage, equipment such as an uninterruptible power supply (UPS) is needed as a back up supply system. In this research, the UPS system design consists of a batteries, boost converter, single-phase full-bridge inverter, and an LC filter which is used as an electrical energy supply for inductive loads with the criteria of voltage regulation and harmonic regulation according to applicable standards. In order for the system to be operated in an integrated manner, there is a PI control with a value of Kp is 5 and Ki is 40 as a boost converter output voltage regulator of 311 VDC which is obtained through analytic calculations. The design of boost converter has a power capacity of 720 Watt. The simulation results  show  the  maximum  UPS  output  voltage  drop  value  of  3.5  VAC  against  the  nominal  voltage standard of 220 VAC, and produce a sinusoidal output voltage and current waveform with a maximum supply of electrical energy to the load of ± 463 VA. 


Keywords


Boost converter; kontrol proporsional integral; uninterruptible power supply;

Full Text:

PDF (Indonesian)

References


Bawotong, V. K., Mamahit, D. J., & Sompie, S. R. U. A. (2015). Rancang bangun uninterruptible power supply menggunakan tampilan LCD berbasis mikrokontroler. E-journal Teknik Elektro dan Komputer, vol. 4, no. 2, pp. 1-7.

Najoan, V. K., Wuwung, J. O., & Manembu, P. L. (2017). Rancang bangun multiple-UPS switching system berdasarkan variasi beban menggunakan microcontroller. Jurnal Teknik Elektro dan Komputer, vol. 6, no. 3, pp. 133-140.

Nagaraja, N. R., & Jayapal, R. (2012). Design of online ups system with over voltage, under voltage and phase out protection. International Journal of Modern Engineering Research, vol. 2, no. 5, pp. 3684-3688.

Aamir, M., & Mekhilef, S. (2016). Online transformerless uninterruptible power supply (ups) system with a smaller battery bank for low power applications. IEEE Transaction on Power Electronics, vol 32, no. 1.

Irkham, Setiawan, I., & Nugroho, A. (2018). Perancangan boost converter sebagai suplai inverter menggunakan DSPIC30F4011 dengan metode kontrol proportional integral. TRANSIENT, vol 7, no. 3, pp. 737-744.

Vaniya, V. M, & Gajipara, J. G. (2013). Single phase PWM inverter with close loop DC-DC boost converter for solar application. International Journal of Engineering Research & Technology, vol. 2, no. 5, pp. 289-293.

Patel, P., & Bhuria, V. (2018). Closed loop control of solar powered boost converter with PI controller. International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology, vol. 7, no. 7, pp. 8012-8017.

Rashid, M. H. (1998). Power Electronics: Ciruit, Device and Application. New Jersey: Prentice-Hall, Inc.

Kkadhim, R. A. (2019). Design and simulation of closed loop proportional integral (PI) controlled boost converter and 3-phase inverter for photovoltaic (PV) applications. Al-Khwarizmi Engineering Journal, vol. 15, no. 1, pp. 10-22.

Febrianto, R., Soedjarwanto, N., & Zebua, O. (2018). Rancang bangun boost converter untuk proses discharging baterai pada penerangan jalan umum tenaga surya. Prosiding Seminar Nasional Teknologi Elektro Terapan, vol 2, no. 1, pp. 159-163.

Rahardja, L. P. S., Eviningsih, R. P., Ferdiansyah, I., & Yanaratri, D. S. (2019). Perancangan dan implementasi DC-DC bidirectional converter dengan sumber energi listrik dari panel surya dan baterai untuk pemenuhan kebutuhan daya listrik beban. Jurnal Teknologi Terpadu, vol 7, no. 2, pp. 111-118.

Warjono, S., & Suryono. (2015). Rancang bangun uninterruptible power supply (UPS) 1300 VA. Orbith, vol. 11, no. 3, pp. 209-213.

Hamid, N. F. A., Jalil, M. A. A., & Mohamed, N. S. S. (2019). Design and simulation of single phase inverter using SPWM unipolar technique. Journal of Physics: Conference Series, First International Conference on Emerging Electrical Energy, Electronics and Computing Technologies 2019 30–31 October 2019, Melaka, Malaysia, vol. 1432, pp. 1-9.

Samman, F. A., Ahmad, R., & Mustafa, M. (2015). Perancangan, simulasi dan analisis harmonisa rangkaian inverter satu fasa. JNTETI: Jurnal Nasional Teknik Elektro dan Teknologi Informasi, vol. 4, no. 1, pp. 62-71.

Jamlay, M., & Faizal, W. M. (2014). Dual feedback control DC-DC boost converter menggunakan PI controller. Inovtek, vol. 4, no. 2, pp. 91-97.

Husnaini, I., & Krismadinata. (2017). Komparasi pengendali PI dan PID untuk tegangan keluaran konverter buck. Jurnal Nasional Teknik Elektro, vol 6, no. 3, pp. 143-151.

Marpaung, N. L., & Ervianto, E. (2018). Analisi pengendalian ATS untuk beban kategori 2E pada puskesmas rawat inap berbasis ATMEGA16. Jurnal INAJEEE, vol, 1, no. 1, pp. 30-37.




DOI: http://dx.doi.org/10.36055/tjst.v16i2.8511

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


Copyright (c) 2020 Teknika: Jurnal Sains dan Teknologi

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.

Creative Commons License

Teknika: Jurnal Sains dan Teknologi is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.