BAB 3 METODE PENELITIAN
Metode penelitian dalam merancang model Filter Aktif Seri ini dengan menggunakan Software MATLABSimulink. Filter aktif seri dalam penelitian ini
dipasangkan pada tegangan 380 volt yaitu pada sisi sekunder transformator yang mengandung arus harmonisa dengan THD arus yang tinggi. Filter ini juga
mengurangi harmonisa yang masuk ke sisi tegangan catu 20 kV. Gambar 3.1 memperlihatkan suatu model sistem tegangan rendah tiga fasa
tegangan 380 volt, frekwensi 50 Hz, untuk memsimulasikan model tersebut menggunakan program PSB MatlabSimulink. Pada Gambar 3.1, sistem saluran
tegangan 380 V dianggap sebagai PCC tegangan rendah yang terganggu terdistorsi oleh beban non linear yang berupa dioda penyearah. Saluran bus tegangan rendah 380
V dapat diwakili dengan rangkaian impedansi saluran R dan L, di mana parameter
saluran tergantung pada panjang dan diameter saluran menurut Zemerov et al [5].
3.1 Pemodelan Filter Aktif Seri dan sistem saluran tegangan rendah
Pemodelan sistem saluran tegangan rendah dan Filter Aktif Seri yang diperlihatkan seperti Gambar 3.1 sebagai berikut:
43
Universitas Sumatera Utara
20 kV 380 V
DC
C
dc
Rangkaian Kontrol
V1
suplai
V2
inverter
Trafo Injeksi
IGBT Bridge V3
beban
V1
suplai
3
u v
w
Beban Penyearah
Sumber 3 Fasa
Gate drive
Lf
Cf R
S
T N
V
SAF
V
beban
Ic I
c
N
Beban Linear
Transformator
Gambar 3.1 Diagram sistem saluran tegangan rendah dan filter aktif seri Pemodelan sistem saluran tegangan rendah yang akan dilakukan seperti pada
Gambar 3.1 adalah sebagai berikut: a.
Model beban non linear menggunakan penyearah gelombang penuh fullwave rectifier yaitu beban dioda pada sisi tegangan 380 volt berdasarkan topologi
44
Universitas Sumatera Utara
penelitian yang dilakukan oleh Zemerov et al, Zadeh dan Farjah [5],[8]. Blok sistem beban terdiri dari jembatan dioda, kapasitor dan resistor sebagai
simulator untuk mangatur THD tegangan dan arus gelombang sinusoidal pada sistem.
b. Model beban linear terdiri elemen R dan L
c. Model impedansi jaringan terdiri elemen R dan L.
d. Model Transformator kopling injeksi tegangan kompensasi diserikan pada
transformator distribusi ke beban. e.
Model Transformasi abc ke dq f.
Pemodelan lain adalah inverter yang terdiri dari 6 unit IGBT dalam satu blok IGBT Simulink dan output inverter ditambahkan dengan Filter LC.
Untuk membentuk rangkaian kontrol pada Gambar 3.1 maka dibuat gambar blok diagram satu fasa seperti diperlihatkan pada Gambar 3.2.
Inverter
Rangkaian Kontrol
Zs
Cf Lf
Zt V
SAF
n 1 : n
V
SAF
I
c
Vc
V
i
DC
V
SAF
3 V
beban
V
1suplai
I
c
Beban Non Linear
Sumber
I
F
C
dc
nI
l
V1 V2
V3
Gambar 3.2 Diagram satu fasa sistem saluran tegangan rendah dan filter aktif seri 45
Universitas Sumatera Utara
Untuk tegangan output inverter V
i
berdasarkan Gambar 3.2 seperti yang diberikan pada Persamaan 2.12 pada Bab 2.
3.2 Rangkaian Kerja Filter Aktif
3.2.1 Prinsip Kontrol Filter Aktif Filter aktif terdiri dari dari 6 buah IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor
yang digerakkan oleh rangkaian kontrol. Tegangan beban yang mengandung harmonisa mula-mula dideteksi dan diolah oleh rangkaian kontrol. Rangkaian kontrol
akan membangkitkan gelombang PWM untuk mengkompensasi tegangan harmonisa yang ada di saluran bus 380 Volt. Proses pengontrolan sinyal ditransformasikan dari
abc ke dq Transformasi Park yang digabungkan dengan filter LC [24]. Rangkaian kontrol memberikan sinyal penggerak ke gate inverter IGBT
sehingga membangkitkan arus-arus harmonisa, selanjutnya arus harmonisa dari inverter filter aktif akan saling menghilangkan dengan arus harmonisa beban non
linear sehingga akan berkurang harmonisa pada arus suplai. 3.2.2 Kerja Rangkaian Kontrol
Rangkaian kontrol Filter Aktif yang terdapat dalam blok Rangkaian Kontrol mempunyai rangkaian seperti diperlihatkan pada Gambar 3.8. Prinsip kerja rangkaian
kontrol tersebut adalah jika tegangan pada sistem terdeteksi gangguan distorsi tegangan pada V
1abc
, maka sinyal tegangan gangguan diteruskan ke blok abcdq untuk ditransformasikan ke bentuk sinyal tegangan dq berupa tegangan dc. Pengurangan
tegangan V
2dq
dengan V
1dq
46
menghasilkan sinyal error yang akan dikontrol
Universitas Sumatera Utara
menggunakan PI kontroler dan ditambah dengan sinyal umpan balik tegangan V
2dq
dan arus I
c
Rangkaian kontrol filter aktif yang akan digunakan pada penelitian ini adalah seperti diperlihatkan Gambar 3.9
. Tegangan dari sistem tegangan rendah terdiri dari
dari sistem filter aktif diteruskan sebagai sinyal referensi ke blok Pulse Width Modulation PWM generator.
PCC
V sebagai tegangan rendah dari Point of Common Coupling PCC dari sisi
sekunder transformator, V
1abc
sebagai tegangan suplai sekunder transformator distribusi, V
3abc
sebagai tegangan sisi beban dan dari sistem filter yaitu tegangan injeksi V
SAF
atau V
2abc
. Di dalam penentuan pengurangan nilai THD arus dan tegangan pada PCC tegangan rendah dari sistem 3 fasa yang nantinya akan
menentukan tegangan injeksi filter aktif seri, maka digunakan metode space vector control yang merubah sistem tegangan 3
dimensi abc menjadi sistem 2 dimensi dq direct-quadrature. Ada beberapa alasan yang mendasari digunakannya sistem
tegangan dq, yaitu yang paling utama adalah mempermudah di dalam melakukan pengontrolan, transformasi abc ke dq merubah sistem 3 fasa menjadi dua fasa
sehingga variabel yang diatur hanya ada dua, pengaturan salah satu variabel memberikan perubahan yang sama pada arus 3 fasa. Untuk model transformasi V
abc
ke V
dq0
dan invers V
dq0
ke V
abc
47
dalam bentuk blok MatlabSimulink seperti diperlihatkan pada Gambar 3.3 dan Gambar 3.4.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.3 Model Matlab transformasi V
abc
ke V Model invers transformasi V
dq0 dq0
ke V
abc
sebagai berikut:
Gambar 3.4 Model Matlab invers transformasi V
dq0
ke V 48
abc
Universitas Sumatera Utara
3.3 Transformator Kopling
Kategori