69
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Pelaksanaan Penelitian
Pada penelitian ini akan digunakan metode simulasi dengan menggunakan program komputer MatlabSimulink versi 7.7 R2008b untuk menganalisis
penggunaan dua buah filter untuk meminimalisir harmonisa pada sisi input suatu penyearah SPWM satu fasa. Dalam hal ini ada empat rangkaian kerja yang
diperlukan, yaitu rangkaian penyearah SPWM satu fasa sebelum pemasangan filter single tune dengan beban R dan beban RL. Setelah diperoleh data simulasinya, maka
pada rangkaian tersebut dipasang filter single tune dan dipasang filter double tune. Berikut ini adalah uraian rancangan model simulasi yang dilakukan pada penelitian
ini:
a. Rancangan model simulasi MatlabSimulink pada penyearah SPWM satu fasa sebelum pemasangan filter single tune dan double tune pada beban R.
b. Rancangan model simulasi MatlabSimulink pada penyearah SPWM satu fasa sebelum pemasangan filter single tune dan double tune pada beban RL.
c. Rancangan model simulasi MatlabSimulink pada penyearah SPWM satu fasa setelah pemasangan filter single tune pada beban R.
d. Rancangan model simulasi MatlabSimulink pada penyearah SPWM satu fasa setelah pemasangan filter single tune pada beban RL.
Universitas Sumatera Utara
70
e. Rancangan model simulasi MatlabSimulink pada penyearah SPWM satu fasa setelah pemasangan filter double tune pada beban R.
f. Rancangan model simulasi MatlabSimulink pada penyearah SPWM satu fasa setelah pemasangan filter double tune pada beban RL.
Langkah-langkah dalam melaksanakan penelitian dapat diuraikan sebagai berikut:
a. Pembuatan rangkaian penyearah SPWM satu fasa full bridge dengan menggunakan IGBT. Adapun perancangan penyearah SPWM IGBT
menggunakan perhitungan Persamaan 2.9 pada sub Bab 2.3 dan perhitungan dari sumber literatur Power Electronic karangan Muhammad Rasyid.
Halaman 80 sampai 105 tentang penyearah gelombang penuh dan PWM. Serta getting started pada program Simulink diantaranya untuk menentukan
frekuensi carier pulsa gate IGBT, index modulasi, tahanan input R
in
, induktansi sumber L
in
, hubungan besar beban R dengan perancangan penyearah serta karakteristik IGBT.
b. Parameter-parameter dimasukkan
dalam pemodelan
menggunakan MatlabSimulink Gambar 3.5, 3.8, 3.11 dan 3.14.
c. Selanjutnya program dijalankan untuk melihat bentuk gelombang arus dan tegangan pada sisi input maupun output, THDi dan THDv, spektrum
harmonisa yang dihasilkan, tegangan dan arus dc keluaran, tegangan dan arus rms hasil ini akan memperlihatkan bentuk gelombang tegangan input, arus
Universitas Sumatera Utara
71
input, tegangan dc dan arus dc serta THD sebelum pemasangan filter seperti contoh Gambar 3.1:
Gambar 3.1. Contoh hasil simulasi SPWM satu fasa yang ditampikan MatlabSimulink
d. Arus yang dihasilkan dari simulasi yaitu nilai arus fundamental dan arus
harmonisa untuk orde ke-3, 5, 7, 9, 11 dan 13 yang ditunjukkan dalam sumulasi dicatat. Hasil yang diperoleh dalam simulasi ini adalah besaran
maksimum sehingga untuk membandingkan dengan standar IEC61000-3-2
Universitas Sumatera Utara
72
kelas D dalam besaran rms, maka hasil pembacaan dalam simulasi harus dibagi
atau 1,414. Nilai Arus harmonisa pada orde ke-3, 5, 7 ,9, 11 dan 13 dari rangkaian simulasi tersebut dibandingkan dengan standar IEC61000-3-2
pada Tabel 2.4 Batasan arus harmonisa untuk peralatan kelas D. e. Apabila harga THDi, THDv berada di atas standar, maka dilakukan langkah
berikutnya yaitu perancangan filter pasif single tune.
f. Filter single tune dirancang dengan mengacu pada perhitungan pada sub Bab 2.6.4, Persamaan 2.38 sampai 2.44 dapat dihitung harga R
f
, L
f
, dan C
f
, kemudian dipasang pada sisi input penyearah SPWM satu fasa atau setelah
induktansi input L
in
.
g. Program Simulink dijalankan lagi, untuk melihat bentuk gelombang arus dan tegangan pada sisi input serta THDi dan THDv yang dihasilkan hasil
memperlihatkan bentuk gelombang arus, tegangan, THDi dan THDv setelah pemasangan filter single tune yang dihubungkan ke beban resistif murni.
Nilai arus fundamental dan arus harmonisa untuk orde ke-3, 5, 7, 9, 11 dan 13 yang ditunjukkan dalam sumulasi dicatat. Hasil yang diperoleh dalam simulasi
ini adalah besaran maksimum sehingga untuk membandingkan dengan standar dalam besaran rms, hasil pembacaan dalam simulasi harus dibagi
atau 1,414. Jika THDi dan THDv sudah memenuhi standar pada Tabel 2.4. Batasan
arus harmonisa untuk peralatan kelas D, maka dilanjutkan ke poin h, jika
Universitas Sumatera Utara
73
belum memenuhi standar, maka dilakukan modifikasi ulang parameter- parameter filter dan mengulangi langkah point f.
h. Beban penyearah SPWM point b diganti dengan beban RL. i. Program Simulink dijalankan lagi, untuk melihat bentuk gelombang arus dan
tegangan pada sisi input serta THDi dan THDv yang dihasilkan hasil memperlihatkan bentuk gelombang arus, tegangan, THDi dan THDv setelah
pemasangan filter single tune yang dihubungkan ke beban RL. Nilai arus fundamental dan arus harmonisa untuk orde ke-1, 3, 5, 7, 9, 11 dan 13 yang
ditunjukkan dalam sumulasi dicatat. Hasil yang diperoleh dalam simulasi ini adalah besaran maksimum sehingga untuk membandingkan dengan standar
IEC61000-3-2 kelas D dalam besaran rms, hasil pembacaan dalam simulasi harus dibagi
atau 1,414. Hasil perhitungan tersebut dibandingkan dengan standar IEC61000-3-2 kelas D, jika belum memenuhi standar maka dilakukan
pengulangan rancangan filter sampai didapatkan harga yang sesuai standar. j. Hasil simulasi SPWM pada point c dan perancangan filter pada point f
dijadikan dasar untuk merancang filter double tune. Dengan menggunakan perhitungan dari sub Bab 2.6.5, Persamaan 2.45 sampai 2.50 akan
diperoleh parameter R
1
, L
1
, C
1
, R
2
, L
2
, C
2
dan R
3
filter double tune. k. Program Simulink dijalankan lagi, untuk melihat bentuk gelombang arus dan
tegangan pada sisi input serta THDi dan THDv yang dihasilkan hasil memperlihatkan bentuk gelombang arus, tegangan, THDi dan THDv setelah
Universitas Sumatera Utara
74
pemasangan filter double tune yang dihubungkan ke beban resistif murni. Nilai arus fundamental dan arus harmonisa untuk orde ke-3, 5, 7, 9, 11 dan 13
yang ditunjukkan dalam sumulasi dicatat. Hasil yang diperoleh dalam simulasi ini adalah besaran maksimum sehingga untuk membandingkan dengan standar
IEC61000-3-2 kelas D dalam besaran rms, hasil pembacaan dalam simulasi harus dibagi
atau 1,414. Hasil perhitungan tersebut dibandingkan dengan standar IEC61000-3-2 kelas D.
l. Rangkaian pada SPWM dibuat dengan beban RL seperti Gambar 3.14 dijalankan, untuk melihat bentuk gelombang arus dan tegangan pada sisi input
serta THDi dan THDv yang dihasilkan hasil memperlihatkan bentuk gelombang arus, tegangan, THDi dan THDv setelah pemasangan filter double
tune yang dihubungkan ke beban RL. hasil simulasi dibandingkan dengan standar IEC61000-3-2 kelas D. Jika sudah sesuai standar maka simulasi
dinyatakan selesai. m. Dari hasil a sampai l akan dianalisa untuk membandingkan penggunaan
filter single tune dan double tune untuk mengurangi harmonisa akibat penggunaan penyearah SPWM satu fasa.
Dari uraian di atas maka dapat dibuat diagram alir penelitian analisis filter perbandingan single tune dan double tune pada penyearah SPWM satu fasa seperti
Gambar 3.2.
Universitas Sumatera Utara
75
Ya Ya
Tidak Tidak
Membuat model Penyearah SPWM dengan MatlabSimulink
Tetapkan C
f
, mengacu pada kebutuhan daya reaktif rangkaian, menetapkan orde harmonisa yang akan difilter dan menghitung parameter filter L dan R
Nilai Arus harmonisa THDi ≤ THDi
Standar IEC 61000-3-2 kelas D
Gambarkan Filter Single Tune pada input penyearah SSPWM dengan Beban RRL
Melakukan simulasi model dengan MatlabSimulink dan mencatat komponen harmonisa arusTHDi dan cos
φ hasil simulasi
Mulai
Menenetapkan Permasalahan Mengumpulkan Literatur tentang Filter Harmonisa Pasif
single tune, double tune dan Penyearah SPWM
Nilai Arus harmonisa THDi ≤ THDi
Standar IEC 61000-3-2 kelas D Melakukan simulasi model dengan MatlabSimulink dan
mencatat harmonisa arusTHDi hasil simulasi
A
Gambar 3.2. Diagram alir pelaksanaan penelitian analisa perbandingan filter single tune dan double tune pada penyearah SPWM
Universitas Sumatera Utara
76
A
Selesai
Pengolahan data dan analisis hasil Menghitung parameter filter double tune dengan
menggunakan Persamaan
2.45 sampai 2.50. sehingga diperoleh R1, L1, C1, R2, L2, C2, R3
Melakukan simulasi model dengan MatlabSimulink dan mencatat harmonisa arusTHDi hasil simulasi
Nilai Arus harmonisa THDi ≤ THDi
Standar IEC 61000-3-2 kelas D
Ya Tidak
Gambar 3.2. sambungan
Universitas Sumatera Utara
77
3.2. Rangkaian Simulasi Penyearah SPWM Satu Fasa