ANALISA SINGLE TUNE FILTER PADA POWER SUPPLY DC (STUDI KASUS MULTIPLIER DC 20 kv) TESIS. Oleh: SALAHUDDIN /TE

Transkripsi

1 1 ANALISA SINGLE TUNE FILTER PADA POWER SUPPLY DC (STUDI KASUS MULTIPLIER DC 20 kv) TESIS Oleh: SALAHUDDIN /TE FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

2 2 ANALISA SINGLE TUNE FILTER PADA POWER SUPPLY DC (STUDI KASUS MULTIPLIER DC 20 kv) TESIS Untuk Memperoleh Gelar Magister Teknik Dalam Program Studi Magister Teknik Elektro Pada Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara Oleh: SALAHUDDIN /TE FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

3 3 Judul Tesis : ANALISA SINGLE TUNE FILTER PADA POWER SUPPLY DC (STUDI KASUS MULTIPLIER DC 20 kv) Nama Mahasiswa : SALAHUDDIN Nomor Induk : Program Studi : Magister Teknik Elektro Menyetujui Komisi Pembimbing: (Prof. Dr. Ir. Usman Baafai) Ketua (Dr.Marwan Ramli, M.Si) Anggota Sekretaris Program Studi, Dekan, (Drs. Hasdari Helmi, MT) (Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME) Telah lulus : 28 Maret 2013

4 4 Telah diuji Pada Tanggal: 28 Maret 2013 PANITIA PENGUJI TESIS Ketua : Prof. Dr. Ir. Usman Baafai Anggota : 1. Dr. Marwan Ramli, M.Si 2. Ir. Refdinal Nazir, M.S. Ph.D 3. Prof. Drs. Tulus, M.Si.Ph

5 5 ABSTRAK Tesis ini mendeskripsikan desain dan implementasi tegangan tinggi power supply DC pada tegangan ouput DC 20 kv dengan menggunaan Matlab/Simulink. Untuk mempresentasikan simulasi, desain, pengembangan dan penerapan simulasi software untuk tegangan tinggi power supply DC secara detail. Teknik konvensional digunakan karena desain power supply DC di aplikasikan, selain untuk unit pembangkit muatan impulse atau eksitasi laser. Komponen pokok dari sebuah power supply DC adalah rectifier dioda dan kapasitor. Output dari power supply adalah tegangan DC. Penekanan pada penelitian ini adalah pada simulasi,perancangan single tuned filter dan disain multiplier dengan menggunakan software Matlab/Simuling. Atas dasar ini perlu dilakukan konservasi terhadap kualitas energi listrik yang berkaitan dengan harmonisa dan faktor daya yang ditimbulkan pada sistem tersebut. Hasil pemodelan menggunakan filter single tuned dengan memanfaatkan program matlab/simulink diperlihatkan bahwa untuk Total Harmonic Distortion (THD) tegangan dari 1.67% telah dikurangi menjadi 0.00% dan THD arus dari 41.09% mampu dikurangi menjadi 5.23%. Filter single tuned di tuning pada harmonisa ke 9 tapi mampu meredam harmonisa ke 5 dan 7 yang juga merupakan amplitudo arus atau tegangan terbesar menjadi lebih rendah. Filter single tuned juga mampu memperbaiki faktor daya dari 0,7004 menjadi 0,9994. Kata kunci: Power Supply, Multiplier, Single Tuned Filter.

6 6 ABSTRACT This thesis describes design and implementation of high-voltage DC power supply at a voltage of 20 kv DC ouput by using Matlab / Simulink. To objective is to simulation, design, development and application of simulation software for high voltage DC power supply in detail. Conventional technique is used to design DC power supply for impulse generator (220 V/20 kv) or laser excitation. The main component of a DC power supply is DC voltage which causes harmonics. The result of modeling, using single tuned filter by utilizing matlab/simulink software program, shows that Total Harmonic Distortion (THD) voltage is reduced from 1.67% to 0.00% and THD current is reduced from 41.09% to 5.23%. Single tuned filter is tuned in the 9 th harmonics, but it was able to reduce the 5 th and the7 th harmonics which also lowers the largest current amplitude or voltage. Single tuned filter can also improve factor power from to Keywords: Power Supply, Multiplier, Single Tuned Filter.

7 7 KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT atas rahmat dan hidayahnya sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini. Penulisan tesis ini dilakukan untuk memenuhi salah satu syarat kurikulum Program Studi Magister Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, Medan. Tesis ini berjudul ANALISA SINGLE TUNE FILTER PADA POWER SUPPLAY DC (STUDI KASUS MULTIPLIER DC 20 Kv) dimana penulis merasa tertarik dengan masalah filter harmonisa dan perbaikan faktor daya untuk meningkatkan kualitas daya listrik. Penulis terutama sekali mengucapkan terima kasih kepada orang tua tercinta, istri, dan anak tersayang atas doa dan dorongan batin yang tak ternilai harganya. Penulis juga mengucapkan terima kasih yang tak terhingga dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada Bapak Prof. Dr. Ir. Usman Baafai, Bapak Dr. Marwan Ramli, M.Si, Bapak Ir. Refdinal Nazir, M.S. Ph. D, Bapak Pof. Dr. Tulus, M. Si dan Drs. Hasdari Helmi, MT. sebagai pembimbing atas segala saran, bimbingan dan nasehatnya selama penulisan ini berlangsung dan selama penulisan tesis ini. Terima kasih juga penulis ucapakan kepada institusi Universitas Malikussaleh yang telah banyak membantu dalam menyelesaikan penulisan ini. Terima kasih juga disampaikan kepada Bapak Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM &H, M.Sc (CTM), Sp.A(K), selaku Rektor Universitas Sumatera Utara atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada kami untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan program Magister, dan kepada Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami

8 8 Syam, MSME selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang memberikan kesempatan menjadi mahasiswa Program Studi Magister Teknik Elektro Universitas Sumatera Utara. Terselesaikannya penulisan ini juga melibatkan berbagai pihak yaitu Bapak Prof. Dr. Ir. Usman Baafai selaku Ketua Program Studi atas upaya dan usahanya menyukseskan Program Studi Magister Teknik Elektro, serta seluruh staf pengajar Program Studi Magister Teknik Elektro. Untuk itu penulis mengucapkan terimah kasih atas konstribusi dan bantuannya. Mudah-mudahan tesis ini dapat bermanfaat bagi Institusi Universitas Malikussaleh dan kepada pembaca khususnya yang tertarik mengenai filter harmonisa dan perbaikan faktor daya. Kritik dan saran dari pembaca yang sifatnya membangun sangat penulis harapkan. Medan, Juli 2015 Penulis, Salahuddin

9 6 DAFTAR RIWAYAT HIDUP Saya yang bertanda tangan dibawah ini, Nama : Salahuddin Tempat/Tanggal Lahir : Lhokseumawe, 29 Oktober 1971 Jenis Kelamin Agama : Laki-laki : Islam Alamat : Jalan Cempaka Putih No. 103 Hgu Barat Laut Lhokseumawe PENDIDIKAN 1. Tamatan SD Negeri Impres Hagu Barat Laut Tahun Tamatan SMP Negeri 1 Lhokseumawe Tahun Tamatan SMA Negeri 2 Lhokseumawe Tahun Tamatan Politeknik Bukit Rata Tahun Tamatan Teknik Elektro Unimal, Lhokseumawe Tahun 2001 PEKERJAAN

10 7 1. Staf Pengajar pada Jurusan Teknik Elektro Universitas Malikussaleh sejak 28 Juni 1999 sampai sekarang. Demikian riwayat hidup ini saya buat dengan sebenarnya untuk dapat dipergunakan sebagaimana mestinya. Medan, Juli 2015 Salahuddin

11 8 DAFTAR PUSTAKA Halaman ABSTRAK ABSTRACT... KATA PENGANTAR. DAFTAR RIWAYAT HIDUP DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR.. BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian.... BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA Pembangkit Tegangan Tinggi DC Prinsip Tegangan Doubler Prinsip Tegangan Tripling Tegangan Multiplier Harmonis Sumber-Sumber Harmonisa Perhitungan Harmonisa Batasan Harmonisa Filter Harmonisa Filter pasif Filter aktif Merancang Single-Tuned Filter Faktor Daya Faktor daya pada kondisi tanpa harmonisa... i ii iii v vii ix x

12 Faktor daya pada kondisi harmonisa Single Tuned Filter.. BAB 3 METODELOGI PENELITIAN 3.1. Umum Diagram Alir Penelitian Teknik Perancangan Rangkaian Penyearah Satu Fasa 20 kv Hasil Simulasi Penyearah multiplier 20KV Sebelum Pemasangan Filter Single Tuned. BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Simulasi Perancangan Penyearah Multiplier Satu Fasa 20 kv Perhitungan Perancangan Filter Single Tuned Pembahasan Hasil Simulasi Rangkain Satu Phasa Multiplier 20 kv Tanpa Filter dan dengan Filter Single Tuned. BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA

13 10 DAFTAR TABEL Nomor Judul Halaman Batasan arus harmonisa untuk peralatan kelas A.. Batasan arus harmonisa untuk peralatan kelas B... Batasan arus harmonisa untuk peralatan kelas C... Batas arus harmonisa untuk peralatan kelas D. Batas arus harmonisa untuk kelas A dan kelas D... Klasifikasi arus harmonisa pengukuran berdasarkan Standar IEC kelas D Hasil simulasi THDi rangkaian penyearah satu phasa tegangan multiplier 20 kv.... Hasil simulasi THDi rangkaian penyearah satu phasa tegangan multiplier 20 kv... Data hasil simulasi rangkaian penyearah satu phasa tegangan multiplier Hasil simulasi THDi rangkaian penyearah satu phasa tegangan multiplier 20 kvsetelah pemasangan filter single tuned.. Hasil simulasi THDv rangkaian penyearah satu phasa tegangan multiplier 20 kvsetelah pemasangan filter single tuned Klasifikasi arus harmonisa pengukuran berdasarkan Standar IEC kelas D.... Data hasil simulasi rangkaian penyearah satu phasa

14 11 tegangan multiplier setelah difilter..... Perbandingan hasil simulasi dan perhitungan sebelum dan sesudah di filter DAFTAR GAMBAR Nomor Judul Halaman

15 Diagram koneksi setengah gelombang tegangan doubler.. Tegangan doubler pada siklus positif..... Tegangan doubler pada siklus negatif.... Diagram koneksi setengah gelombang tegangan triplier... Tegangan tripler pada siklus positif... Tegangan tripler pada siklus negatif.. Bentuk gelombang arus dan tegangan... Filter pasif single tuned.. Law pass filter harmonic Vektor segitiga daya dapat menentukan kebutuhan daya reaktif Q.... Sudut phasa gelombang tegangan, arus dan vektor segitiga daya Sudut phasa gelombang tegangan dan arus pada kondisi harmonik.... Single tuned filter.... Rangkaian tegangan doubler.. Rangkaian penyearah satu phasa tegangan triplier. Rangkaian penyearah satu phasa tegangan multiplier 20kV.. Diagram alir perancangan filter single tuned.. Rangkaian doubler dengan menggunakan matlab simulink. Hasil simulasi rangkaian doubler menggunakan matlab

16 simulink... Rangkaian penyearah multiplier dengan menggunakan matlab-simulink.. Hasil simulasi rangkaian tripler dengan menggunakan matlab-simulink.. Rangkaian penyearah quadopler. Hasil simulasi rangkaian penyearah quadupler.. Hasil simulasi THDi pada rangkaian tegangan multiplier 20kV Hasil simulasi THDv rangkaian penyearah satu phasa tegangan multiplier 20 kv.. Rangkaian penyearah multiplier 20 kv dengan filter single tuned... Hasil simulasi THDi rangkaian penyearah multiplier 20 kv setelah di filter single tuned Hasil simulasi THDv rangkaian penyearah satu phasa tegangan multiplier 20 kv setelah pemasangan filter single tuned