Rancang Bangun Inverter 1 Fasa Dengan Teknik Modulasi Third Harmonic Injection Pulse Width Modulation Untuk Panel Surya 1 KWP

Abstract

Kebutuhan akan energi kian hari kian meningkat seiring dengan bertambahnya populasi manusia di bumi. Namun hal ini berbanding terbalik dengan ketersediaan sumber daya alam yang kian menipis. Penggunaan energi fosil tidak dapat menjamin kebutuhan energi manusia lebih lama lagi. Energi baru terbarukan merupakan salah satu solusi. Terdapat berbagai macam energi baru terbarukan yang telah ditemukan, salah satunya adalah panel surya. Panel surya bekerja dengan cara mengubah energi matahari menjadi energi listrik dengan keluaran berupa listrik DC. Listrik DC dapat langsung digunakan dengan beban DC, namun untuk beban AC di butuhkan sebuah alat yang mengubah listrik DC menjadi AC yang dinamakan inverter. Inverter bekerja dengan cara membentuk sisi positif gelombang dan sisi negatifnya dengan proses switching yang sangat cepat yang dilakukan oleh transistor. Pada penelitian ini, penulis melakukan penelitian inverter dengan teknik pwm. Teknik pwm untuk inverter ada berbagai macam seperti SPWM, THIPWM dan SVPWM. Pada penelitian ini, penulis menggunakan metode THIPWM karena metode ini dapat mereduksi THD lebih baik dari metode sebelumnya. PWM sendiri akan dibangkitkan oleh mikrokontroler Arduino. Inverter menggunakan topologi H-Bridge dengan 4 buah saklar. Masing-masing saklar menggunakan 2 buah MOSFET untuk meningkatkan kemampuannya. MOSFET yang digunakan adalah tipe IRFP450 karena MOSFET tipe ini mudah di paralel dan juga kuat untuk tegangan tinggi. MOSFET di lekatkan pada heatsink untuk memudahkan dalam membuang panas ketika digunakan dalam waktu yang cukup lama. MOSFET atau saklar dapat bekerja dengan dipicu oleh PWM yang berasal dari Arduino. Pin 9 dan 10 digunakan untuk membangkitkan PWM metode THIPWM. Metode THIPWM (Third Harmonic Injection Pulse Width Modulation) sesuai dengan namanya, berasal dari penjumlahan gelombang fundamental dengan gelombang harmonik ketiga. Gelombang hasil penjumlahan tadi disebut gelombang referensi. Gelombang referensi selanjutnya akan di modulasi dengan gelombang pencacah/gelombang segitiga sehingga menghasilkan gelombang kotak atau gelombang PWM. Sesuai dengan teori inverter dimana saklar akan nyala bergantian, maka keluaran gelombang PWM kemudian dipecah menjadi dua dengan menggunakan logika NOT untuk masing-masing saklar 1,3 dan 2,4. Pengujian dilakukan dengan 3 jenis beban, yaitu beban resistif, beban induktif dan beban campuran (induktif dan resistif). Pada beban resistif digunakan beban lampu pijar mulai dari 20 Watt hingga 240 Watt. Pada beban induktif digunakan beban 2 buah bor listrik dan 1 buah gerinda, dengan masing-masing berdaya 135 Watt, 220 Watt dan 450 Watt. Pada beban campuran, kedua jenis beban akan menyala bersama-sama sehingga total beban untuk beban campuran adalah 1045 Watt. Pada pengujian beban resistif, didapatkan hasil efisiensi diatas 80% dengan efisiensi minimal 82,6% dan maksimal 99,65%. Selain itu didapat nilai THD dibawah 15%. Pada pengujian beban induktif, didapatkan hasil efisiensi diatas 98% dengan efisiensi minimal 98,10% dan maksimal 99,94%. Selain itu didapat nilai THD dibawah 22%. Pada pengujian beban campuran, didapatkan hasil efisiensi sebesar 97,71% dan nilai THD sebesar 19%. Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan, maka dapat ditarik kesimpulan bahwa efisiensi tertinggi didapat ketika inverter diberi beban induktif yaitu sebesar 99%. Selain itu dapat disimpulkan juga bahwa metode THIPWM dapat mereduksi THD hingga menjadi 15%.