Pelaksanaan Pengujian Simulasi Model DSTATCOM dan EAF Simulasi Respons Dinamis DSTATCOM

74

5.3 Pelaksanaan Pengujian Simulasi Model DSTATCOM dan EAF

Model yang ditampilkan adalah representasi dari konverter elektronika daya IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor dengan frekuensi penyaklaran IGBT ditetapkan pada 28x50=1.4kHz. Model didiskritasi pada rentang waktu yang relatif kecil yaitu 5 mikrodetik sehingga sesuai untuk mengamati performansi dinamis DSTATCOM. DSTATCOM dipergunakan untuk meregulasi tegangan pada jaringan distribusi 20kV. Dua buah feeder L1=800m dan L2=360m menyalurkan daya ke EAF no.1 dengan transformator tanur T2, 18MVA, 20kV384V yang terhubung pada bus B3 steelwork busbar. EAF direpresentasikan sebagai beban yang secara kontinu berubah dan menimbulkan fluktuasi tegangan yang bermodulasi pada frekuensi flicker 5Hz. Pada simulasi ini magnitudo arus beban sebesar 18kA dimodulasi pada frekuensi 5Hz dengan arus beban dasar 32kA dan faktor daya dipertahankan 0.85. Daya reaktif Q akan bervariasi antara 5MVAR hingga 20MVAR. Variasi beban ini menyebabkan fluktuasi tegangan dan akan diperlihatkan kemampuan DSTATCOM mengurangi fluktuasi tegangan dan flicker. DSTATCOM meregulasi tegangan pada bus B3 steelwork busbar dengan menyerap ataupun membangkitkan daya reaktif. Transfer daya reaktif terjadi melalui reaktansi kopling dengan tegangan sekunder yang sefasa dengan tegangan sistem. Tegangan ini dibangkitkan oleh sebuah VSC Voltage Source Converter dengan inverter PWM Pulse Wave Modulation. Bila tegangan sekunder lebih rendah dari tegangan sistem, DSTATCOM akan bertindak sebagai sebuah induktor dan menyerap Universitas Sumatera Utara 75 daya reaktif. Bila tegangan sekunder lebih tinggi dari tegangan sistem, DSTATCOM akan bertindak sebagai sebuah kapasitor dan membangkitkan daya reaktif.

5.4 Simulasi Respons Dinamis DSTATCOM

Gambar 5.8a,b,c memperlihatkan hasil simulasi respons dinamis DSTATCOM di mana beban EAF tidak dimodulasi dan dijaga konstan. Respons dinamis DSTATCOM untuk beberapa tahap perubahan tegangan sumber diamati. DSTATCOM mengalami kondisi peralihan dari induktif ke kapasitif dengan waktu kurang dari 1 siklus. Beban EAF tidak dimodulasi di mana setting waktu modulasi beban dibuat menjadi [Ton , Toff] = [0.15 , 1] detik 100 sehingga waktu modulasi ini lebih besar dari waktu berhenti simulasi yaitu 0.5 detik. Blok sumber tegangan yang dapat diprogram dipergunakan untuk memodulasi tegangan internal sistem 20kV. Untuk tahap pertama, tegangan sumber diprogram pada nilai tegangan awal 1.034pu dengan maksud untuk menjadikan tegangan awal steelwork busbar B3=1pu hingga waktu t=0.2 detik seperti pada Gambar 5.8c trace2. Pada kondisi awal ini DSTATCOM tidak beroperasi mengambang yaitu arus I a =0 setelah peralihan hingga waktu t=0.2 detik seperti pada Gambar 5.8a. Tiga tahap tegangan diprogram secara berurutan pada waktu t=0.2, 0.3 dan 0.4 detik yaitu dengan menambah nilai tegangan awal sumber sebesar 3, mengurangi 3 dan menormalkan kembali pada nilai tegangan awal 1.034pu. Universitas Sumatera Utara 76 Saat simulasi dimulai, kapasitor DC mulai diisi di mana ini memerlukan komponen arus I d yang berhubungan dengan daya aktif yang akan diserap oleh kapasitor DC. Saat tegangan DC mencapai nilai referensi 2400V dc Gambar 5.8b trace3 komponen arus I d kembali ke nilai yang sangat dekat dengan 0pu. Komponen arus I q adalah 0pu sebab tidak diperlukan adanya penyerapan ataupun pembangkitan daya reaktif. Pada Gambar 5.8a untuk fasa a, kondisi tunak arus DSTSTCOM I a mulai tercapai setelah waktu t=0.12 detik dan tidak berubah hingga waktu t=0.2 detik. Tabel 5.6 Setting untuk simulasi respons dinamis DSTATCOM Waktu pengamatan simulasi 0.5 detik Blok Programmable Voltage Source Tegangan Ph-ph Frekuensi 1.034x20kV 50Hz Yang bervariasi terhadap waktu adalah Amplitudo tegangan Nilai amplitudo tegangan pu [1.00 1.03 0.97 1.00] Waktu perubahan pada detik ke... [0.00 0.20 0.30 0.40] Blok Variabel Load Arus nominal Faktor daya 32000A 0.85 Modulasi Arus beban Frekuensi 18000A 5Hz Waktu modulasi detik [Ton , Toff] = [0.15 , 1]100 Dikali 100 agar modulasi beban tidak mempengaruhi waktu pengamatan 0.5 detik pada pengujian respons dinamis Nominal tegangan 384V Blok DSTATCOM Controller Mode operasi Regulasi tegangan Setpoint tegangan ac V ref pu 1.0 Kemudian waktu t=0.2 detik, tegangan sumber ditambah 3 dari tegangan awal. Komponen arus I qref berubah ke -1pu. Indeks modulasi M berubah dari 0.735pu ke Universitas Sumatera Utara 77 0.58pu dan memaksa tegangan keluaran inverter untuk lebih rendah dari tegangan sistem sehingga menimbulkan aliran daya reaktif. DSTATCOM mengkompensasi kenaikan tegangan sumber ini dengan menyerap daya reaktif bersifat induktif dari sistem sebesar +12MVAR Gambar 5.8b trace2. Tegangan bus B3 steelwork busbar tetap dipertahankan sebesar 1pu Gambar 5.8c trace2. Pada waktu t=0.3 detik, tegangan sumber dikurangi 3 dari nilai tegangan awal. Komponen arus I qref berubah dari -1pu ke 1pu. Indeks modulasi M berubah dari 0.58pu ke 0.89pu Gambar 5.8b trace4 dan memaksa tegangan keluaran inverter untuk lebih tinggi dari tegangan sistem sehingga menimbulkan aliran daya reaktif. DSTATCOM mengkompensasi penurunan tegangan sumber ini dengan membangkitkan daya reaktif bersifat kapasitif sebesar -12MVAR Gambar 5.8b trace2. Pada saat DSTATCOM berubah sifat dari induktif +12MVAR menjadi kapasitif -12MVAR, dapat diamati bahwa arus DSTATCOM I a mengalami pergeseran fasa sebesar 180 o terhadap tegangan V a Gambar 5.8a. Tegangan bus B3 steelwork busbar tetap dipertahankan sebesar 1pu Gambar 5.8c trace2. Gambar 5.8a Hasil simulasi respons dinamis DSTATCOM +-12MVARScope1 Universitas Sumatera Utara 78 Gambar 5.8b Hasil simulasi respons dinamis DSTATCOM +-12MVAR Scope2 Universitas Sumatera Utara 79 Gambar 5.8c Hasil simulasi respons dinamis DSTATCOM +-12MVAR Scope3

5.5 Simulasi Mengurangi Fluktuasi Tegangan dan Flicker