Perancangan Motor DC Terkendali Torka Untuk Aplikasi Simulator Turbin Angin

Simulator turbin angin secara massif dikembangkan untuk meningkatkan fleksibilitas penelitian di bidang elektronika daya dan maximum power point tracker (MPPT). Simulator turbin angin berfungsi sebagai alat skala laboratorium yang mampu memimik karakteristik turbin angin menggunakan motor listrik dan konverter daya. Dengan demikian, simulator ini dapat mewakili kondisi turbin angin sesungguhnya. Adapun penelitian ini bertujuan untuk merancang motor dc terkendali torka dengan menggunakan buck chopper agar keluaran torka motor sesuai dengan referensi torka pemodelan turbin angin yang telah diskalakan (torka ekivalen). Pendekatan kendali proportional integral (PI) dipilih dan diimplementasikan menggunakan perangkat lunak Simulink dan PSIM. Pemilihan motor dc, buck chopper, dan PI didasarkan pada sistem pengoperasiannya yang sederhana namun tetap mampu menghasilkan keluaran yang akurat. Pengujian kendali torka dilakukan pada Motor DC 200 KW 48V 5A, yang terintegrasi dengan perangkat lunak LVDAC-EMS, MATLAB Simulink, dan Arduino UNO. Hasil pengujian menunjukkan bahwa motor dc dapat beroperasi dengan kendali arus 0-5 A dan mengikuti perintah referensi torka pada rentang 0-1.2 N.m dengan galat kurang dari 5%. Kemudian motor dc terkendali torka diintegrasikan dengan model matematika turbin angin dan dilakukan pengujian simulasi MATLAB dan perangkat keras. Hasilnya didapat bahwa simulator turbin angin mampu menghasilkan keluaran torka yang sesuai dengan referensi torka ekivalen pada kecepatan angin 5-10 m/s dengan hasil nilai relative root mean square error (RRMSE) masing masing 8,8% , 5% , 4%, 3%, 3%, 4%. Hasil RRMSE terkecil didapat pada kecepatan angin 8 dan 9 m/s sedangkan terbesar didapat pada kecepatan angin 5 m/s. Hal ini diasumsikan terjadi sebab pada kecepatan angin rendah, maka kecepatan rotor turbin pun akan rendah pula. Akibatnya torka yang dihasilkan pada kecepatan rotor rendah cenderung berosilasi karena efek getaran yang ada pada rotor. Oleh karena itu, respon STA sangat dipengaruhi oleh kecepatan angin yang diujikan.