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