Konverter tegangan searah 60-75 volt ke 12 volt dengan penyakelar ganda komplementer

SUNOMO, Dr.Ir. Thomas Sri Widodo, DEA

2006 | Tesis | S2 Teknik Elektro

Penelitian ini bertujuan merancangbangun konverter tegangan searah 60-75 volt ke 12 volt 3 ampere dengan penyakelar ganda komplementer sebagai catu daya bagi sistem isyarat elektronis atau sistem sensor yang bekerja pada tegangan 12 volt di lokomotif kereta api tipe CC 201 dan 203. Konverter ini dirancang bekerja pada tegangan masukan 60 volt dan 75 volt, yang bekerja pada frekuensi penyakelaran 50 kHz, dengan regulasi tegangan masukan dan regulasi beban di bawah 5%, serta efisiensi sekitar 80% dan tegangan riak 100mVpp. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah eksperimen laboratorium melalui untai fisik yang dirakit sendiri. Pengujian dilakukan dengan memberikan tegangan masukan dari 55 volt sampai 78 volt pada kondisi tanpa beban, 50% beban penuh (1,5 ampere) dan beban penuh (3 ampere). Tegangan masukan, tegangan keluaran maupun arus serta bentuk gelombangnya diukur. Arus masukan konverter diukur dengan metode tidak langsung menggunakan osiloskop dengan menyisipkan resistor deret 1,263 ohm. Konversi nilai arus rata-ratanya dilakukan dengan integral numerik yang diselesaikan dengan metode Simpson melalui program MATLAB. Penghitungan regulasi tegangan masukan dan regulasi beban menggunakan formula dari Rantec Power System Inc. Hasil penelitian menunjukkan: (1) Persentase regulasi tegangan masukan adalah 0,00%, baik pada tegangan masukan 60 volt maupun 75 volt, dengan tegangan keluaran 12,10 volt. (2) Persentase regulasi beban adalah 1,88% pada tegangan masukan 60 volt, 1,98% pada tegangan masukan 75 volt, dengan tegangan keluaran konstan pada 12,10 volt. (3) Efisiensi daya 70,59% pada tegangan masukan 60 volt, 71,92% pada tegangan masukan 75 volt. (4) Frekuensi operasi penyakelaran 55 kHz (5) tegangan riak keluaran 200mVpp.

The aim of the research is to design 60-75 to12V DC 3A converter using complementary-double ended switching system which can be used in both locomotive CC201 and CC203 types as a 12V supply system for signal processing and sensor system apparatus. This converter designed in 60V and 75V input voltage ranges, 50kHz switching operation, with line regulation and load regulation less than 5%, and approximately 80% efficiency, with 100mVpp in ripple voltage . The proposed method in this research is build an experimental converter with 55- 78V DC applied in no load, 50% full load an full load condition. Input and output voltage, current and waveforms are measured. Input current waveforms measured by osiloscope using indirect method with 1.263 ohm series resistor. Conversion to average values of current was done by numerical integration using Simpson’s rule in MATLAB programming. Rantec Power Systems Inc’s formulas are used for line and load regulation analysis. The experiment shows: (1) Line regulation is 0.00% with 12.10V output voltage both at 60V and 75V input voltages.(2) Load regulations are 1.88% at 60 V input voltage, and 1.98% at 75 V input voltage, output voltage constant at 12.10V (3) Power efficiencies are 70.59% at 60 V input voltage and 71.92% at 75 V input voltage.(4) Switching frequency is 55 kHz.(5) output voltage ripple is 200mVpp.

Kata Kunci : Konverter Tegangan Searah, Penyakelar Ganda Komplementer, DC converter, complementary-double ended, line regulation, load regulation, efficiency, output voltage ripple.