Filter Aktif TINJAUAN PUSTAKA

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Filter Aktif

Filter Aktif adalah suatu perangkat elektronik yang dapat memperbaiki kwalitas daya yang dikirimkan dari sumber ke beban. Filter sistem tenaga listrik biasanya terdiri dari Filter Aktif dan Filter Pasif. Menurut Izhar et al, pemakaian Filter Aktif pada sistem tenaga listrik lebih fleksibel daripada Filter Pasif karena dari segi penggunaan dan unjuk kerja performance Filter Aktif lebih ekonomis [9]. Untuk mengurangi permasalahan yang ditimbulkan oleh kwalitas daya pada sistem tenaga tergantung pada koneksi Filter Aktif yang diperlihatkan pada Tabel 2.1. Tabel 2.1 Aplikasi filter aktif tergantung pada permasalahan kwalitas daya [1] Koneksi Filter Aktif Sumber Permasalahan Efek Beban terhadap Suplai Arus Bolak Balik Efek Suplai Arus Bolak-Balik terhadap Beban Shunt - Memfilter Arus Harmonisa - Kompensasi Arus Reaktif - Arus Tak Seimbang - Flicker Tegangan - Seri - Memfilter Arus Harmonisa - Kompensasi Arus Reaktif - Arus Tak Seimbang - Tegangan Flicker - Tegangan tak seimbang - Tegangan SagSwell - Tegangan Tak Seimbang - Distorsi Tegangan - Tegangan Notching - Tegangan Flicker Seri – Shunt - Filter Arus Harmonisa - Kompensasi Arus Reaktif - Arus Tak Seimbang - Tegangan Flicker - Tegangan tak seimbang - Tegangan SagSwell - Tegangan Tak Seimbang - Distorsi Tegangan - Notching Tegangan - Tegangan Flicker 8 Universitas Sumatera Utara Filter Aktif biasanya menggunakan perangkat switching berupa pengatur modulasi lebar pulsa tegangan atau arus yang disebut Pulse Witdh Modulation Voltage Source Inverter PWM VSI atau Current Source Inverter PWM CSI yang dihubungkan ke level sistem tegangan rendah dan juga tegangan tinggi tergantung pada permasalahan kwalitas daya [10]. Menurut Akagi pada dasarnya Filter Aktif dalam sistem tenaga dibagi dalam 2 topologi yaitu topologi secara paralel disebut Shunt Active Filter dan secara seri disebut Series Active Filter [11]. 2.1.1 Filter Aktif Paralel Shunt Active Filter Prinsip dasar Filter Aktif Paralel adalah memfilter arus harmonisa dengan menghasilkan arus filter kompensasi i filter yang berbanding secara terbalik arus harmonisa beban i beban . Saat fasa arus Filter Aktif Shunt dan fasa arus beban mempunyai fasa yang sama ataupun fasanya berlawanan pada frekwensi harmonisa maka kedua fasa akan saling meniadakan sehingga jumlah vektor arus menjadi nol pada suplai arus i suplai 9 di Point of Common Coupling PCC sehingga arus suplai mendekati sinusoidal [1],[12], seperti diperlihatkan pada Gambar 2.1 [13] dan Gambar 2.2 [1] merupakan topologi Filter Aktif Paralel Shunt dan bentuk gelombangnya. Universitas Sumatera Utara Suplai Beban Non Linear Filter Aktif i suplai i beban i filter PCC Lf Gambar 2.1 Topologi filter aktif paralel Shunt [13] Filter Aktif Paralel terdiri dari inverter, output inverter dihubung dengan L ataupun LC dipasang secara paralel dengan beban yang mengandung arus harmonisa sehingga terjadi kompensasi arus. Gambar 2.2 Bentuk gelombang setelah dipasang filter aktif paralel, arus sumber, arus beban non linear dan arus kompensasi [1] 10 Universitas Sumatera Utara 2.1.2 Filter Aktif Seri Series Active Filter Filter Aktif Seri banyak digunakan untuk memfilter harmonisa dan memkompensasi distorsi tegangan seperti tegangan kedip, fliker tegangan dan tegangan tidak seimbang pada level sistem tegangan tinggi dan tegangan rendah. Filter aktif seri terdiri dari inverter dan keluaran output inverter dihubungkan dengan filter L atau LC kemudian dikopling dengan transformator. Filter Aktif Seri dihubungkan secara seri diantara suplai dengan beban seperti diperlihatkan pada Gambar 2.3 [13]. Suplai Beban Non Linear Filter Aktif i suplai Vload V2 Vsuplai Vfilter Gambar 2.3 Topologi filter aktif seri Series [13] Dalam memfilter arus harmonisa, inverter menghasilkan tegangan keluaran v filter yang sebanding terhadap arus harmonisa sumber i suplai . Pada tegangan keluaran v 2 11 kopling transformator sisi sekunder sebanding terhadap rasio transformator kopling. Pada dasarnya bentuk gelombang tegangan dan arus listrik dalam sistem tenaga merupakan gelombang sinusoidal murni. Dengan perkembangan Universitas Sumatera Utara beban listrik semakin kompleks terutama penggunaan beban listrik tak linear sehingga menimbulkan terjadi perubahan distorsi bentuk gelombang tegangan dan arus. Tegangan sisi sekunder v 2 Unjuk kerja Filter Aktif Seri sangat efektif mengurangi harmonisa pada impedansi beban rendah dibandingkan dengan impedansi beban tinggi [14]. transformator kopling adalah sebanding terhadap arus mengalir melalui transformator kopling atau disebut tahanan aktif pada frekwensi harmonisa. Arus harmonisa pada sumber akan berkurang dengan naiknya impedansi frekwensi harmonisa sumber yang disebabkan oleh tahanan aktif. Seperti telah disebutkan di atas, menurut Tung et al [15], Filter Aktif Seri juga digunakan untuk memfilter harmonisa tegangan dan kompensasi kedip tegangan. Bentuk suplai gelombang tegangan setelah pemasangan filter aktif seri diperlihatkan pada Gambar 2.4, di mana tegangan suplai mendekati tegangan gelombang sinusoidal dan tegangan beban non linear mendekati bentuk gelombang square wave. Sedangkan tegangan filter aktif seri mempunyai bentuk gelombang output kompensasinya terdistorsi. 12 Universitas Sumatera Utara Gambar 2.4 Bentuk gelombang setelah dipasang filter aktif seri, tegangan suplai, tegangan beban non linear dan tegangan kompensasi [16] 2.1.3 Topologi Filter Aktif Seri Pada penelitian merancang model Filter Aktif Seri dengan memakai inverter VSI tiga fasa seperti diperlihatkan pada Gambar 2.5 di bawah ini . Rangkaian Kontrol Z F Vs IGBT Power Elektronik Zs PCC I NL I S IF I NL Gambar 2.5 Topologi filter aktif seri satu garis 13 Universitas Sumatera Utara

2.2 Prinsip Inverter VSI 6 Pulsa