30
FI adalah rasio perbaikan flicker Flicker Improvement ratio, merupakan rasio antara flicker yang terjadi dengan batas nilai flicker yang diizinkan
scf EAF
rated
S x
d s
S 65
. 55
. =
, adalah daya nominal EAF
scf
S
adalah kapasitas hubung singkat dari EAF
2.5 Komponen DSTATCOM
Gambar 2.18 Rangkaian dasar VSC Voltage Source Converter Gambar 2.18 [21] adalah rangkaian dasar DSTATCOM yang merupakan suatu
VSC yang terdiri dari satu atau lebih unit konverter, kapasitor dc, reaktor, transformator, ac filter, kontrol modul, monitoring, proteksi dan peralatan pendukung
lainnya.
2.6 VSC 6 Pulsa
Konfigurasi dasar VSC 6 pulsa terhubung ke sumber tegangan ac melalui transformator kopling diperlihatkan pada Gambar 2.19 [21] di mana saklar GTO
Universitas Sumatera Utara
31
diganti dengan transistor IGBT. Saklar transistor IGBT berfungsi sebagai inverter dan dioda antiparalel diperlukan sebagai jalur transfer energi dari sisi ac ke dc untuk
mengisi kapasitor. Ada perioda penyearah dan inversi pada setiap perioda. Proses penyaklaran yang tepat pada inverter akan menghasilkan gelombang tegangan ac 3
fasa pada terminal tegangan keluaran konverter. Penyaklaran inverter dapat dilakukan pada konduksi 120
o
atau 180
o
. Untuk konduksi 180
o
ada tiga buah saklar yang nyala pada setiap waktu, memiliki utilisasi saklar yang lebih baik dan lebih disukai dibandingkan dengan metode konduksi 120
o
. Pada konduksi 180
o
ada 6 mode operasi dalam satu siklus dengan durasi setiap mode adalah 60
o
dan saklar dinomori dengan urutan penyaklarannya yaitu 123, 234, 345, 456, 561 dan 612 [22]. Pada peralihan cepat di mana saat saklar bekerja, praktisnya
tegangan dc pada kapasitor harus dijaga konstan. Gambar 2.20 [22] dan Gambar 2.21 [22] memperlihatkan metode konduksi 180
o
pada inverter 6 pulsa dan bentuk gelombang tegangan keluarannya.
Gambar 2.19 Rangkaian VSC 6 pulsa
Universitas Sumatera Utara
32
Gambar 2.20 Inverter 6 pulsa konduksi 180
o
Gambar 2.21 Bentuk gelombang tegangan fasa keluaran inverter 6 pulsa konduksi 180
o
Universitas Sumatera Utara
33
2.7 Teknik Modulasi Lebar Pulsa PWM
Pengaturan tegangan keluaran yang sangat fleksibel dari VSC adalah memanfaatkan penyaklaran frekuensi tinggi dengan teknik modulasi lebar pulsa
PWM pada sumber tegangan dc konstan, kemudian diambil rata-rata dari bentuk gelombang tegangan keluaran untuk mendapatkan komponen fundamental tegangan
yang dapat diatur magnitudonya. Teknik PWM memberikan keuntungan di mana harmonisa orde rendah berkurang sehingga akan mengurangi jumlah harmonisa dan
filter harmonik. Semakin tinggi rasio frekuensi penyaklaran terhadap frekuensi fundamental maka semakin sedikit harmonisa orde rendah yang muncul. Tetapi hal
ini juga menyebabkan rugi-rugi penyaklaran bertambah. Beberapa teknik PWM adalah sebagai berikut [22]:
1 Single-pulse-width modulation
2 Multiple-pulse-width modulation
3 Sinusoidal-pulse-width modulation SPWM
4 Modified SPWM
5 Phase-displacement control
2.7.1 Single-pulse-width modulation
Untuk metode single-pulse-width modulation hanya ada satu pulsa diberikan pada setiap setengah siklus dan lebar pulsa divariasi untuk mengatur tegangan keluaran
inverter. Sinyal gating dibangkitkan dengan membandingkan sinyal referensi segi-
Universitas Sumatera Utara
34
empat rectangular beramplitudo A
r
terhadap sinyal segi-tiga pembawa triangular carrier beramplitudo A
c
. Frekuensi sinyal referensi menentukan frekuensi fundamental tegangan keluaran V
o
. Rasio A
r
terhadap A
c
adalah merupakan variabel pengaturan dan disebut indeks modulasi M, menentukan tegangan keluaran V
o
.
c r
A A
M =
2.30
Dengan merubah nilai A
r
dari nol hingga A
c
, lebar pulsa
δ
dapat berubah dari 0
o
hingga 180
o
dan tegangan rms keluaran V
o
bervariasi dari nol hingga V
s
yaitu:
π δ
ω π
δ π
δ π
s s
o
V t
d V
V =
⎥⎦ ⎤
⎢⎣ ⎡
=
∫
+ −
2 1
2 2
2
2 2
2.31 Gambar 2.22 [22] adalah inverter satu fasa jembatan penuh yang terdiri dari 4
buah transistor dengan sumber tegangan V
s
, dan Gambar 2.23 [22] adalah sinyal gating dan tegangan keluaran V
o
. Urutan penyaklaran transistor adalah 12, 23, 34 dan 41. Harmonina yang dominan muncul pada tegangan keluaran adalah harmonisa
ketiga.
Gambar 2.22 Inverter 1 fasa jembatan penuh
Universitas Sumatera Utara
35
Gambar 2.23 Sinyal gating dan tegangan keluaran inverter single-pulse-width modulation 1 fasa
2.7.2 Multiple-pulse-width modulation
Kandungan harmonisa dapat dikurangi dengan memberikan beberapa pulsa pada setiap setengah siklus. Gambar 2.24 [22] memperlihatkan bahwa sinyal gating
dibangkitkan dengan membandingkan sinyal referensi segi-empat beramplitudo A
r
terhadap sinyal segi-tiga pembawa beramplitudo A
c
. Frekuensi dari sinyal referensi menentukan frekuensi keluaran f
o
, dan frekuensi pembawa f
c
menentukan jumlah pulsa p untuk setiap setengah siklus. Rasio A
r
terhadap A
c
merupakan variabel pengaturan dan disebut indeks modulasi M, menentukan tegangan keluaran V
o
. Tipe modulasi ini juga disebut uniform-PWM UPWM. Jumlah pulsa p untuk setiap siklus
adalah:
Universitas Sumatera Utara
36
2 2
f o
c
m f
f p
= =
2.32
di mana
o c
f
f f
m = adalah rasio frekuensi modulasi.
Gambar 2.24 Sinyal gating dan tegangan keluaran inverter multiple-pulse-width modulation UPWM 1 fasa
Universitas Sumatera Utara
37
Bila
δ
adalah lebar dari setiap pulsa maka tegangan rms keluaran V
o
adalah:
π δ
ω π
δ π
δ π
p V
t d
V p
V
s p
p s
o
= ⎥⎦
⎤ ⎢⎣
⎡ =
∫
+ −
2 1
2 2
2
2 2
2.33
2.7.3 Sinusoidal PWM SPWM
Berbeda dengan teknik UPWM, pada SPWM lebar pulsa sinyal gating dibangkitkan dengan membandingkan sinyal referensi sinusoidal terhadap sinyal
segitiga pembawa berfrekuensi f
c
yang diperlihatkan pada Gambar 2.25 [22]. Teknik SPWM sangat umum dipergunakan pada aplikasi industri. Frekuensi sinyal referensi
f
r
menentukan frekuensi keluaran inverter f
o
, dan amplitudo sinyal referensi A
r
menentukan indeks modulasi M yang mempengaruhi tegangan rms keluaran V
o
. Jumlah pulsa untuk setiap setengah siklus tergantung pada frekuensi pembawa.
Gambar 2.25d memperlihatkan sinyal gating yang dibangkitkan memanfaatkan gelombang segi-tiga pembawa yang unidirectional. Harmonisa pada tegangan
keluaran PWM berada di sekitar frekuensi penyaklaran inverter dan kelipatannya. Tegangan rms keluaran V
o
dapat divariasi mengan merubah indeks modulasi M. Bila
m
δ adalah lebar dari pulsa ke m, maka persamaan 2.33 dapat dikembangkan untuk mendapatkan tegangan rms keluaran V
o
yaitu:
2 1
2 1
⎟⎟⎠ ⎞
⎜⎜⎝ ⎛
=
∑
= p
m m
s o
V V
π δ
2.34
Universitas Sumatera Utara
38
Gambar 2.25 Sinyal gating dan tegangan keluaran inverter SPWM 1 fasa
Universitas Sumatera Utara
39
2.7.4 Modified SPWM MSPWM
Pada SPWM Gambar 2.25c, lebar pulsa pada puncak gelombang sinus tidak merubah variasi indeks modulasi secara signifikan karena karakteristik gelombang
sinus. Teknik SPWM dimodifikasi sehingga sinyal pembawa hanya diberikan pada
o
-60
o
dan 120
o
-180
o
untuk setiap setengah siklus menyebabkan komponen fundamental bertambah dan kandungan harmonisa menurun. Jumlah penyaklaran
berkurang sehingga rugi-rugi penyaklaran juga berkurang. Sinyal gating MSPWM diperlihatkan pada Gambar 2.26 [22].
Gambar 2.26 Sinyal gating inverter MSPWM 1 fasa
Universitas Sumatera Utara
40
2.8 Inverter SPWM 3 Fasa
