19
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Pada saat ini banyak konsumen tenaga listrik menggunakan beban tidak linier, baik konsumen rumah tangga, perkantoran maupun industri yang disebabkan
pemakaian peralatan elektronik dan penyearah AC ke DC. Dari peralatan penyearah yang digunakan masyarakat kebanyakan adalah penyearah satu fasa gelombang
penuh dibandingkan penyearah tiga fasa yang biasanya dipakai oleh industri. Salah satu jenis penyearah yang banyak digunakan adalah modulasi lebar
pulsa atau Pulse Width Modulation PWM hal ini dilakukan untuk mengatasi kelemahan-kelemahan penyearah dioda dan SCR yang ada sebelumnya seperti
tegangan keluaran tidak dapat dikendalikan sehingga besar nilai tegangan keluaran sangat tergantung pada besar tegangan masukan. Sedangkan penyearah SCR
menimbulkan distorsi harmonisa yang besar pada jala-jala dan mempunyai faktor daya masukan yang rendah[1,2].
Khusus penyearah PWM yang menggunakan Insulated Gate Bipolar Transistor IGBT, pengaturan tegangan output penyearah dilakukan dengan
mengatur lebar pulsa konduksi IGBT sesuai keperluan nilai output beban. Pengaturan lebar pulsa gate IGBT dilakukan dengan bantuan modulasi gelombang segitiga
dengan gelombang tegangan yang sinusoidal dan frekuensinya sama dengan frekuensi input. PWM yang menggunakan gelombang sinusoidal sebagai gelombang referensi
Universitas Sumatera Utara
20
pulsa gate disebut Sinusoidal Pulse Width Modulation SPWM. Gelombang tegangan input penyearah SPWM mendekati gelombang sinusoidal murni, akan tetapi
gelombang arus input bukan merupakan gelombang sinusoidal murni tetapi mengandung distorsi harmonisa ke jaringan, seperti ditunjukkan hasil simulasi
terhadap gelombang arus dan tegangan input penyearah SPWM satu fasa pada Gambar 1.1.
Gambar 1.1. Bentuk gelombang tegangan dan arus input penyearah SPWM gelombang penuh [2]
Pada Gambar 1.1 memperlihatkan gelombang tegangan v
x
sinusoidal dan gelombang arus i
x
yang sudah terdistorsi oleh arus harmonisa yang dihasilkan oleh penyearah jenis SPWM.
Kadar harmonisa dalam sistem tidak dikehendaki yang dinyatakan dengan Total Harmonic Distortion THD,
karena dapat menimbulkan beberapa kerugian, seperti: penurunan kualitas sistem tenaga listrik yang mengakibatkan pemanasan pada
peralatan, penurunan faktor daya, naiknya distorsi terhadap input, kegagalan fungsi
Universitas Sumatera Utara
21
dari peralatan elektronik yang sensitif, menurunkan efisiensi. Oleh karena itu, harmonisa yang ditimbulkan oleh penyearah perlu dikurangi agar tidak mengganggu
kerja peralatan lain yang tersambung pada sumber yang sama. Untuk menurunkan harmonisa dapat dilakukan dengan menggunakan filter pasif seperti filter single tune
[3,4]. Selain filter single tune dapat digunakan filter double tune yang mempunyai fungsi yang sama seperti single tune yang mana meredeuksi beberapa frekuensi
harmonisa pada frekuensi tertentu yang dipilih. Pemasangan filter double tune ini juga dapat digunakan untuk tingkat daya kecil sampai daya besar [3]. Filterisasi ini
dilakukan sampai diperoleh nilai harmonisa sesuai standar IEC 61000-3-2. Penggunaan filter pasif harus dilakukan dengan perhitungan yang tepat,
karena tanpa melakukan perhitungan yang tepat akan semakin mendistorsi gelombang input penyearah SPWM dan tidak mereduksi harmonisa yang dihasilkan [5].
Filterisasi terhadap harmonisa yang dihasilkan penyearah SPWM dapat dilakukan dengan filter pasif jenis LCL sehingga diperoleh harga yang sesuai standar IEC
61000-3-2 [6]. Penelitian ini bermaksud menganalisa perbandingan penggunaan filter
harmonisa jenis single tune dengan double tune yang akan mereduksi atau mengurangi harmonisa pada input penyearah SPWM. Banyak metode yang telah
dilakukan oleh peneliti sebelumnya dalam hal meredam harmonisa dan sekaligus memperbaiki faktor daya. Penelitian yang sudah dilakukan sebelumnya berkaitan
mengenai filter untuk meredam harmonisa dengan berbagai teknologi seperti pada Tabel 1.1.
Universitas Sumatera Utara
22
Tabel 1.1. Penelitian mengenai model filter harmonisa yang telah dilakukan
No Nama
Judul Penelitian Metode Identifikasi
Harmonisa Filter yang
Dirancang Hasil yang
Diperoleh 1.
Ferdinant Visser,
Master thesis
project, 2011[2]
Design and implementation of
a bi-directional 3 phase converter
for a 30kW range extender
application Metode kontrol SPWM
Merancang alat kontrol
PWM Penurunan THD
2. Darwin
Rivas, et al,
IEEE, 2000[3]
Improving Passive Filter
Compenstion Performance with
Active Techniques
Simulasi menggunakan Program MATLAB
Simulink. Filter Pasif
dan Filter Aktif
Sebelum filterisasi THDv = 7,51.
setelah dipasang filter pasif dan filter
akif THDv= 4,7.
3. F. Jafari,
A.Dastfan [4]
Optimization of Single-phase
PWM Rectifier Performance by
Using the Genetic Algorithm
Menggunakan metode genetic algoritm untuk
optimasi parameter penyearah seperti C, fs,
k
p
dan T -
Diperoleh THDi akhir 3,26
4. Zargari,
Navid R., et al.
IEEE 1994[5]
Input Filter Design for PWM
Current-Source Rectifiers
Perhitungan parameter filter sampai diperoleh
THD yang diizinkan. Filter pasif LC THDi 5
5. Lastya,
Hari Anna, 2012[6]
Analisa Perbandingan
Perancangan Filter LCL Pada
Penyearah terkendali satu
Fasa Full Converter Dengan
Penyearah PWM Satu Fasa Full
Bridge Simulasi mengguna-
kan Program MATLAB
Simulink Filter LCL
Menurunkan arus harmonisa pada
penyearah PWM menjadi di bawah
standar IEC 61000- 3-2
Universitas Sumatera Utara
23
1.2. Permasalahan
Kategori