TUGAS AKHIR PENGATURAN PEMBEBANAN PLTMH DENGAN MENGGUNAKAN ELECTRONIC LOAD CONTROLLER BERBASIS KENDALI LOGIKA FUZZY

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR PENGATURAN PEMBEBANAN PLTMH DENGAN MENGGUNAKAN ELECTRONIC LOAD CONTROLLER BERBASIS KENDALI LOGIKA FUZZY Diajukan untuk memenuhi persyaratan Menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik Oleh Rizky Wira Handalan NIM: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016 i

2 ii

3 iii

4 ABSTRAK Pengendalian daya pada PLTMH dapat dilakukan dengan beberapa cara, salah satunya adalah menggunakan Electronic Load Controller (ELC). ELC berfungsi menjaga arus, frekuensi, dan tegangan pada PLTMH tetap konstan walaupun beban konsumen berubah. Pada tugas akhir ini akan digunakan metode pengaturan bukaan sakelar IGBT (Insulated Gate Bipolar Junction Transistor) pada ELC dengan menggunakan kendali logika fuzzy. Data PLTMH yang digunakan adalah data PLTMH Desa Sikeben, Kecamatan Sibolangit yang menghasilkan daya sebesar 25 kw. Simulasi dilakukan dengan menggunakan 5 beban, masing masing beban memiliki kapasitas 5 kw yang diaktifkan secara bertahap untuk melihat kenaikan beban konsumen. Dari hasil perhitungan dan simulasi, diperoleh perbandingan daya pada saat beban konsumen sebesar 20 kw dan 25 kw. Hasil yang diperoleh tanpa menggunakan kendali logika fuzzy, daya konsumen hanya tersalurkan sebesar 15,897 kw dan 15,997 kw. Sedangkan menggunakan kendali logika fuzzy, daya yang tersalurkan dapat mencapai 23,546 kw dan 24,789 kw. Kata kunci : Electronic Load Controller, PLTMH, Kendali Logika Fuzzy i

5 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik. Tidak lupa juga shalawat beriring salam penulis haturkan kepada junjungan Nabi Besar Muhammad SAW. Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang baru diselesaikan untuk memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik,. Adapun judul Tugas akhir ini adalah: PENGATURAN PEMBEBANAN PLTMH DENGAN MENGGUNAKAN ELECTRONIC LOAD CONTROLLER BERBASIS KENDALI LOGIKA FUZZY Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu ayahanda (Yudi Saptono) beserta Ibunda (Sri Junita) dan adik adik tersayang (Fattih Diwa Handalan dan Ilafi Cahya Handalan) yang selalu memberikan semangat dan mendoakan penulis selama studi hingga menyelesaikan Tugas Akhir ini. Selama masa kuliah hingga penyelesaian Tugas Akhir ini penulis juga banyak mendapatkan dukungan maupun bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin menyampaikan rasa terimakasih yang mendalam kepada: 1. Ibu Syiska Yana, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing Tugas Akhir yang telah banyak meluangkan waktu dan pikirannya untuk ii

6 selalu memberikan bantuan bimbingan dan pengarahan kepada penulis hingga penyusunan Tugas Akhir ini selesai. 2. Bapak Ir. Zulkarnain Pane, M.T. dan Bapak Ir. Syamsul Amin, M.Si. selaku Penguji Tugas Akhir yang telah banyak memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini dan telah memberikan pengarahan kepada penulis selama perkuliahan hingga penyusunan Tugas Akhir ini. 3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si., selaku Ketua Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, yang telah banyak memberikan banyak bimbingan selama masa perkuliahan. 4. Bapak Soeharwinto, S.T., M.T., selaku dosen Wali yang selalu memberikan arahan, bimbingan dan nasihat selama penulis menjalani perkuliahan di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik,. 5. Seluruh Bapak dan Ibu dosen yang telah mendidik serta memberikan pengalaman hidup yang berharga selama masa perkuliahan kepada penulis. 6. Bang Marthin, Kak Ester, Kak Umi, Pak Ponijan dan Bang Dipo, selaku staf pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, yang telah membantu penulis dalam pengurusan administrasi. iii

7 7. Frans Matthew Silaban, Emir Lutfi Pahlevi, dan Josiah J. Suatan yang telah meluangkan banyak waktunya untuk memberi banyak masukan kepada penulis tentang tugas akhir ini. 8. Rekan kerja praktek penulis, Ann Alberth Sitorus, Riko Jogi Petrus Pasaribu dan Andreas V.H. Simanjuntak, yang telah memberikan motivasi, pengalaman yang tak tergantikan semangat selama perkuliahan dan masa kerja praktek hingga menyelesaikan Tugas Akhir ini. 9. Teman-teman seperjuangan TA yang sering menemani penulis, Yoshua Bangun, Ferro Hudson, Tidauccy S.H., Risjen Sianturi, Sandro Levi, Yosef Tarigan, Marco Simamora, Bill Imanuel, Canboy R. Doloksaribu, Frederik Silaban, Syahlan Hutagaol, M. Fikry Indra, Sakinah, dan kawan-kawan teman nongkrong di kantin dulu, M. Ferry Pratama, Wasfi Muhammadiy, Fadhli Pratama, Mirza Rumansa, Heri Mukhlis, dan Jhonson Fidelis Simamora yang telah memberikan pengalaman yang tidak terlupakan selama 5 tahun masa perkuliahan, terima kasih banyak. 10. Kawan-kawan angkatan 2011 yang tidak dapat diucapkan disini, terima kasih banyak buat kalian semua. 11. Terakhir untuk abang-abang senior dan adik-adik junior teknik elektro USU yang selalu memberikan semangat untuk pengerjaan tugas akhir ini, terima kasih banyak. iv

8 Akhir kata penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi penyempurnaan isi dan analisa yang disajikan. Semoga tulisan ini bermanfaat bagi penulis khususnya dan semua pihak yang membutuhkannya. Medan, 17 Mei 2016 Penulis, (Rizky Wira Handalan) NIM : v

9 DAFTAR ISI ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... vi DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR TABEL... xi BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan Batasan Masalah Manfaat Luaran Tugas Akhir... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Pembangkit Listrik Tenaga Mikro-Hidro (PLTMH) Sistem Kendali Daya pada PLTMH Pengendalian PLTMH dengan Electronic Load Controller Kendali Logika Fuzzy (Fuzzy Logic) BAB III METODE PENELITIAN Tempat dan Waktu Bahan dan Peralatan vi

10 3.3 Variabel yang Diamati Prosedur Penelitian Menentukan Kapasitas Daya pada Dummy Load Metode Kendali Logika Fuzzy pada ELC BAB VI HASIL DAN ANALISIS Perhitungan Spesifikasi Generator PLTMH Perhitungan Parameter pada ELC Perancangan Fuzzy Logic pada ELC Rangkaian ELC dengan menggunakan Fuzzy Logic Simulasi Simulasi tanpa Menggunakan Kendali Logika Fuzzy Simulasi dengan Menggunakan Kendali Logika Fuzzy BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN vii

11 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Bagan sebuah PLTMH... 4 Gambar 2.2 Alur kerja pembangkit listrik tenaga air secara umum... 6 Gambar 2.3 Diagram pengontrolan PLTA dengan governor Gambar 2.4 Skema komponen ELC Gambar 2.5 Diagram Alir ELC dengan fuzzy logic Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian Gambar 3.2 Contoh fungsi membership variabel input error Gambar 3.3 Contoh fungsi membership variabel input derror Gambar 3.4 Contoh fungsi membership variabel output control Gambar 3.5 Diagram alir kontrol ELC berbasis logika fuzzy Gambar 4.1 Fungsi membership input error Gambar 4.2 Fungsi membership input derror Gambar 4.3 Fungsi membership output Gambar 4.4 (a) Sampel fungsi membership error Gambar 4.4 (b) Sampel fungsi membership derror Gambar 4.5 Sampel fungsi membership output viii

12 Gambar 4.6 Rangkaian ELC dengan Fuzzy Logic Gambar 4.7 Rangkaian ELC tanpa Fuzzy Logic Gambar 4.8 Contoh kurva beban harian Gambar 4.9 Grafik penambahan daya konsumen tanpa fuzzy logic Gambar 4.10 Grafik pengurangan daya dummy load tanpa fuzzy logic Gambar 4.11 Grafik total daya tanpa fuzzy logic Gambar 4.12 Grafik daya konsumen berubah-ubah tanpa logika fuzzy Gambar 4.13 Grafik daya dummy berubah-ubah tanpa logika fuzzy Gambar 4.14 Grafik penambahan daya konsumen dengan fuzzy logic Gambar 4.15 Grafik pengurangan daya dummy load dengan fuzzy logic Gambar 4.16 Grafik total daya dengan fuzzy logic Gambar 4.17 Grafik daya konsumen berubah-ubah dengan logika fuzzy Gambar 4.18 Grafik daya dummy berubah-ubah dengan logika fuzzy Gambar 4.19 Grafik perbandingan daya konsumen tanpa fuzzy vs dengan Fuzzy Gambar 4.20 Grafik perbandingan daya dummy tanpa fuzzy vs dengan fuzzy Gambar 4.21 Grafik perbandingan daya berubah konsumen tanpa fuzzy vs dengan fuzzy ix

13 Gambar 4.22 Grafik perbandingan daya berubah dummy tanpa fuzzy vs dengan fuzzy x

14 DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Contoh peraturan dasar pada kontroller logika fuzzy...22 Tabel 4.1 Spesifikasi Generator Desa Sikeben...25 Tabel 4.2 Tabel Peraturan Fuzzy Logic...30 Tabel 4.3 Sampel Tabel Peraturan Fuzzy Logic...30 Tabel 4.4 Tabel kondisi daya tanpa Fuzzy Logic...43 Tabel 4.5 Tabel kondisi daya berubah tanpa Fuzzy Logic...44 Tabel 4.6 Tabel kondisi daya dengan Fuzzy Logic...49 Tabel 4.7 Tabel kondisi daya berubah dengan Fuzzy Logic...50 Tabel 4.8 Tabel Perbandingan Daya Konsumen...51 Tabel 4.9 Tabel Perbandingan Daya pada dummy load...52 Tabel 4.10 Tabel Perbandingan Daya Berubah pada Konsumen...53 Tabel 4.11 Tabel Perbandingan Daya Berubah pada dummy load...55 xi