SIMULATOR SISTEM PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN DI GEDUNG KONVERSI ENERGI ELEKTRIK ITB MENGGUNAKAN POWER SIMULATOR (PSIM 9.03)

Transkripsi

1 SIMULATOR SISTEM PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN DI GEDUNG KONVERSI ENERGI ELEKTRIK ITB MENGGUNAKAN POWER SIMULATOR (PSIM 9.03) WIND POWER SIMULATOR AT ELECTRICAL ENERGY CONVERSION ITB USING POWER SIMULATOR (PSIM 9.03) PROYEK AKHIR Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Diploma Tiga Program Studi Teknik Listrik Jurusan Teknik Elektro Oleh : Saeful Mikdar POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012

2

3 RIWAYAT HIDUP PERSONAL DATA Nama : Saeful Mikdar Tempat tanggal Lahir : Bandung, 14 Januari 1991 Jenis Kelamin : Laki-laki Kewarganegaraan : Indonesia Status : Belum Menikah Agama : Islam Berat Badan : 50 Kg Tinggi Badan : 159 Cm Alamat Rumah : Kp. Gumuruh Rt. 05 Rw 04 Ds. Nagrak Kec. Cangkuang Kab. Bandung Alamat sekarang : Asrama POLBAN Jl. Gegerkalong Hilir Ds. Ciwaruga Kotak Pos 1234-Bandung Hp : fulz@gmail.com LATAR BELAKANG PENDIDIKAN : Politeknik Negeri Bandung, Program Studi Teknik Listrik, Jurusan Teknik Elektro : SMAN 1 Soreang : SMPN 1 Banjaran : SDN Gunung Sari PENGALAMAN ORGANISASI 1. Anggota Himpunan Mahasiswa Lisrik (HML) Polban Anggota Forum Komunikasi Himpunan Mahasiswa Elektro Bandung (FKHMEB)

4 Sesungguhnya Allah tidak merubah nasib suatu kaum sehingga mereka merubah nasibnya sendiri Surat Ar Ra du Ayat 11 Satu-satunya cara untuk melakukan pekerjaan besar adalah mencintaii apa yang Anda lakukan. Jika Anda memiliki belum menemukannya, teruslah mencari. Jangan menetap. Seperti dengan semua masalah hati, Anda akan tahu bila Anda telah menemukannya. Steve Jobs Kesuksesan adalah terus melaju dari kegagalan satu ke kegagalan lain tanpa kehilangan antusiasme." Winston C Keberhasilan adalah mendapatkan apa yang anda inginkan, kebahagiaan adalah menginginkan apa yang anda dapatkan Dale Carnagie Apabila di dalam dirii seseorang masih ada rasa malu dan takut untuk berbuat suatu kebaikan, makaa jaminan bagi orang tersebut tidak akan bertemunya ia dengan kemajuan selangkah pun Bung Karno Hati yang penuh syukur, bukan saja merupakan kebijakan yang terbesar, melainkan merupakan pola induk segala kebijakan yang lain Cicero

5 ABSTARK Pembangkit listrik tenaga angin sebagai salah satu penghasil energi yang ramah lingkungan dan bebas polusi merupakan sumber energi terbarukan yang sedang populer saat ini. akan tetapi pembangkit listrik tenaga angin masih memiliki banyak kelemahan seperti pada saat kondisi kecepatan angin yang tidak maksimal, cuaca yang berubah-ubah mengakibatkan daya yang dihasilkan tidak maksimal. Dengan penggunaan generator AC sehingga dibutuhkan penyearah. Dan dengan tegangan keluaran yang lebih besar dibandingkan bateai sehingga untuk penyimpanan energi listrik perlu menggunakan buck konverter yang disesuaikan dengan tegangan baterai. Sementara itu untuk pemakain beban DC dengan tegangan yg lebih besar digunakan boost chopper dan untuk pemakain beban AC dengan tegangan 220 volt digunakan sebuah inverter. oleh karena itu dengan perancangan simulasi sistem pembangkit listrik tenaga angin pada power simulator 9.03 untuk mengetahui arus dan tegangan yang dihasilkan berdasarkan simulasi. Keyword : PLTA (Angin), daya keluaran,

6 ABSRACT Wind power stations as one of environmental friendly energy supply and free pollution is renewable energy source is popular now. But wind power stations still has many weaknesses as when the wind speeds are not yet fickle weather resulting in southwestern resulting not yet. With the use of a generator so wasrequired ac rectifier. And with an output voltage is greater than battre so for energy storage needs to use buck electrical converter are adapted to voltage battre. Meanwhile for pemakain ioads dc to voltage are larger and used to boost chopper pemakain ioads ac to voltage 220 used a volt inverter. Hence design by simulation system wind power stations on psim 9.03 to know the current and voltage is produced by simulation. Keyword : Wind power stations,output power

7 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan ke khadirat Allah S.W.T, atas segala rahmat dan karunia Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Proyek Akhir ini. Laporan Proyek Akhir ini. Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III Program Studi D3 Teknik Listrik, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Bandung. Penyusun membuat laporan ini dengan judul SIMULATOR SISTEM PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN MENGGUNAKAN POWER SIMULATOR (PSIM 9.03). Setelah menempuh berbagai rintangan dan halangan, akhirnya penulis dapat berhasil menyelesaikan laporan ini. Penulis berharap dengan diselesaikannya laporan ini, hasilnya dapat bermanfaat bagi penulis khususnya dan bagi setiap orang pada umumnya. Dalam penulisan laporan ini, penulis banyak mendapat bantuan moral dan bantuan lainnya. Maka dari itu ucapan terimakasih penulis sampaikan kepada : 1. Ayah dan ibu tercinta, serta adik yang telah memberikan dukungan beserta doa kepada penulis. 2. Bapak Hari Purnama,Ir.,M.Eng., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro. 3. Bapak Sunarto,ST.,M.Eng, selaku Ketua Program Studi Teknik Listrik. 4. Bapak Yoseph Santosa.ST.,M.Eng selaku pembimbing utama yang telah memberikan bimbingan, pengarahan dan semangat kepada penulis dalam pelaksanaan Proyek Akhir Ini. 5. Bapak Abdullah Asegaf.,Ir.,MT selaku pembimbing yang telah memberikan bimbingan, pengarahan dan semangat kepada penulis dalam pelaksanaan Proyek Akhir Ini. 6. Seluruh Dosen di Program Studi Teknik Listrik ini yang telah membantu penulis dalam penelesaian Proyek Akhir Ini.

8 7. Seluruh staf dan karyawan Politeknik Negeri Bandung. 8. Seluruh rekan HML dan seluruh teman teman Listrik dan Warga Asrama. 9. Untuk semua pihak yang tidak tersebutkan. Semoga Allah SWT membalas semua amal kebaikannya dengan pahala yang berlipat ganda, amin. Penulis sadar bahwa laporan proyek akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu beberapa kritik dan saran sangat penulis harapkan. Akhir kata semoga laporan ini bermanfaat. Bandung, Juli 2012 Penulis

9 DAFTAR ISI COVER... i LEMBAR PENGESAHAN... ii RIWAYAT HIDUP... iii KATA MUTIARA... iv ABSTRAK... v ABSTRACT... vi KATA PENGANTAR... vii DAFTAR ISI... ix DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR TABEL... xiv DAFTAR LAMPIRAN... xv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Tujuan Rumusan Masalah Batasan Masalah Metodologi Penelitian Sistematika Penulisan... 3 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Energi Angin Asal Energi Angin Definisi Turbin Angin Jenis Turbin Angin Turbin Angin Sumbu Horizontal (TASH) Turbin Angin Sumbu Vertikal Sistem Konversi Energi Angin Pemilihan Sistem Transmisi Daya... 12

10 2.2.4 Komponen-komponen Turbin Angin Generator Prinsip Kerja Generator Penyearah (Rectifier) Penyearah 3 Fasa Gelombang Penuh Tidak Terkendali DC Chopper Buck Konverter Boost Konverter Baterai Inverter Topologi Rangkaian Inverter Satu Fasa Full Bridge Inverter Pengendalian Tegangan Inverter Modulasi Lebar Pulsa Sinusoidal Transformator (trafo) Power Simulator (PSIM 9.03) BAB III PERANCANGAN 3.1 Pendahuluan Kapasitas Pembangkit Listrik Tenaga Angin Perancangan Turbin angin beserta generator dengan beban resistor 1 Ω Perancangan Rangkaian Kontrol MPPT Buck Konverter Perancangan Rangkaian Simulasi Persamaan Baterai Perancangan Rangkaian Simulasi Persamaan Boost Chopper Perancangan Rangkaian Simulasi Inverter BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA 4.1 Pengujian Turbin angin dan generator dengan beban resistor 1 ohm Pengujian Turbin angin dan generator berbeban Pengujian MPPT buck konverter... 46

11 4.4 Pengujian rangkaian inverter Pengujian rangkaian boost chopper BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

12 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Turbin Angin Sumbu Horizontal... 7 Gambar 2.2 Varian Turbin Angin Sumbu Vertikal... 9 Gambar 2.3 Generator arus bolak-balik 3 fasa Gambar 2.4 Penyearah 3 fasa sistem jembatan Gambar 2.5 Rangkaian buck chopper Gambar 2.6 Rangkaian buck chopper ketika transistor on Gambar 2.7 Rangkaian buck chopper ketika transistor off Gambar 2.8 Rangkaian boost chopper Gambar 2.9 Rangkaian boost chopper ketika transistor on Gambar 2.10 Rangkaian boost chopper ketika transistor off Gambar 2.11 Prinsip pengosongan dan pengisian akumulator Gambar 2.12 Bentuk nyata dari akumulator Gambar 2.13 Blok diagram inverter satu fasa Gambar 2.14 Rangkaian daya full bridge inverter Gambar 2.15 Pemberian pulsa gate dan tegangan keluaran full bridge inverter Gambar 2.16 Modulasi lebar pulsa sinusoidal Gambar 3.1 Block diagram pembuatan simulator Gambar 3.2 Pembangkit listrik tenaga angin dengan beban resistor 1 ohm pada PSIM Gambar 3.2 Rangkaian MPPT Buck Konverter pada PSIM Gambar 3.3 Rangkaian persamaan baterai Gambar 3.4 Rangkaian Simulasi Persamaan Boost Chopper Gambar 3.5 Perancangan inverter dengan SPWM... 42

13 Gambar 4.1 Gelombang tegangan masukan buck konverter pada kecepatan angin 3 m/s Gambar 4.2 Gelombang tegangan keluaran buck konverter Gambar 4.3 Gelombang tegangan masukan dan tegangan keluaran inverter Gambar 4.4 Gelombang Arus keluaran (Iout) inverter sebelum melewati trafo Gambar 4.5 Gelombang Arus keluaran (Iout) inverter setelah melewati trafo Gambar 4.6 Gelombang tegangan keluaran inverter 220 Volt Gambar 4.7 Gelombang tegangan masukan keluaran pada boost chopper... 50

14 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Kondisi angin... 5 Tabel 3.2 Sfesifikasi Generator Tabel 3.3 Sfesifikasi Turbin Angin Tabel 3.4 Komponen Rangkaian Buck Regulator Tabel 3.5 Komponen Rangkaian Boost Chopper Tabel 3.6 Komponen Rangkaian Inverter Tabel 4.1 Hasil pengujian dengan beban resistor 1 ohm Tabel 4.2 Daya keluaran berdasarkan hasil pengujian dan perhitungan dengan kecepatan angin yang berbeda... 45

15 DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN A : Prosedur Pembuatan Simulator Pembangkit Listrik Tenaga Angin Pada Power Simulator (PSIM 9.03) LAMPIRAN B : Data Sheet MOSFET IRF640

16 DAFTAR PUSTAKA 1. Rashid H, Muhammad. Power Electronik HandBook. Academic Press: Mohan,N., Undeland, T. M., &Robbins,W.P.,Power ElectronicsConvertera, Application &Design, John Wiley & Sons,New York: Konverter AC DC 3 Fasa. pada april 2012] 4. M.Dali,J.Belhadj and X. Roboam, Design of a stand alone hybrid Photovoltaic Wind Generating System with battrey storage. 5. Heryana, Nana.DC-AC Coverter (Inverter) Electrical Energy Conversion Research Laboratory Institute of Technology Bandung: Membua tdan Mendesain Boost Chopper. [diakses pada juni 2012] 7. Patel R, Mukund. Wind and Solar Power System:U.S. Merchant Marine Academy Kings Point, New York, 2000.