Desain Filter Aktif Shunt menggunakan kontroler Hysterisis Untuk Mengkompensasi Harmonisa dengan Sumber Tegangan Yang Tidak Ideal.

Transkripsi

1 Desain Filter Aktif Shunt menggunakan kontroler Hysterisis Untuk Mengkompensasi Harmonisa dengan Sumber Tegangan Yang Tidak Ideal. RESKY OKTANTYA

2 LATAR BELAKANG Semakin meluas dan banyaknya penggunaan beban-beban non linear. Beban-beban non linear dapat menyebabkan distrorsi bentuk gelombang arus dan tegangan disebut dengan harmonisa. Rendahnya faktor daya pada suatu sistem kelistrikan adalah suatu kerugian. Sumber Tegangan Yang tidak Ideal.

3 TUJUAN Memberikan gambaran tentang penggunaan filter aktif menggunakan metode theory p-q dan dq frame dengan teknik kontrol hysteresis band dalam mengatasi permasalahan harmonisa yang timbul pada sistem tenaga listrik. Melakukan desain,simulasi dan analisa kinerja filter aktif tiga fasa menggunakan metode theory p-q dan dq frame dengan teknik kontrol hysteresis band dengan sistem konfigurasi sistem yang sederhana.

4 HARMONISA

5 HARMONISA I f a s a g e l o m b a n g t e r d i s t o r s i h a r m o n i s a Distorsi gelombang arus dan tegangan ini disebabkan adanya pembentukan gelombang-gelombang dengan frekuensi kelipatan bulat dari frekuensi fundamentalnya.

6 HARMONISA THD V h 2 V V 1 2 h atau THD I h I 2 1 I 2 h V h, I h = Komponen Harmonisa V 1, I 1 = Komponen Fundamental h = orde harmonisa

7 DESAIN FILTER AKTIF

8 SISTEM SEDERHANA

9 BLOK KONTROL Rangkaian Kontrol dibagi menjadi 2 blok utama yaitu : Blok Harmonic Detection. 1.Transformasi dq dan LPF 2. Theory p-q Blok Hysteresis Band Control.

10 BLOK Tranformasi dq dan LPF Hasil dari Transformasi dq dan low pass filter yaitu berupa sumber tegangan yang ideal.

11 Theory p-q Theory p-q (Instanteneous Theory) adalah suatu perhitungan Tegangan dan arus dalam kordinat α-β yang menghasilkan komponen-komponen p dan q.theory ini digunakan untuk mendapatkan arus referensi untuk kompensasi harmonisa.

12 TRANSFORMASI CLARKE V V I I / 0 3/ Va Vb Vc Ia Transformasi Clarke (Clarke Transformation) adalah sebuah transformasi aljabar dari tegangan dan arus tiga-fasa dalam kordinat abc ke αβ koordinat / 3/ 1/ 2 3/ Ib Ic

13 Theory p-q Perhitungan komponen p-q : p V V I q V V I Real power : P P P ~ Imaginary power : q q q~

14 Theory p-q Jika diinginkan arus dalam koordinat α-β : I V V 1 p I V V q

15 Theory p-q Kompensasi harmonisa arus I cα dan I cβ dihitung dengan menggunakan komponen P ~ dan q ~ seperti yang diberikan di bawah ini : Ic V V 1 ~ p Ic V V q~

16 Theory p-q Ica Icb Icc / 1/ / 2 3/ 2 Ic Ic Sehingga didapatkan arus referensi yaitu Ica,Icb,Icc

17 BLOK HYSTERESIS KONTROL Arus referensi I c * abc dibandingkan dengan referensi arus fedback dari inverter I c.abc yang dihasilkan oleh algoritma kontrol

18 BLOK HYSTERESIS KONTROL Arus kontrol Hyteresis Band menentukan pola switch dari filter aktif.dengan pola switch yang memiliki fungsi sebagai berikut : If I ca < (I ca* HB) upper switch is OFF and lower switch is ON for leg a (SA = 1). If I ca > (I ca * + HB) upper switch is ON and lower switch is OFF for leg a (SA = 0).

19 BLOK HYSTERESIS KONTROL Sinyal Pulse

20 BLOK HYSTERESIS KONTROL Sinyal Referensi,Sinyal Sebenarnya dan Hysteresis Band

21 SIMULASI DAN ANALISA

22 Simulasi Tanpa Filter Arus Sumber (I sabc ) Sistem Tanpa Filter THD 10.42% Spektrum frekuensi Arus Sumber(I sabc ) Sistrem Tanpa Filter.

23 Simulasi Tanpa Filter Tegangan Sumber (V sabc ) Sistem Tanpa Filter THD 1.77% Spekrum frekuensi Tegangan Sumber (V sabc ) Sistem Tanpa Filter.

24 Simulasi Tanpa Filter Bentuk gelombang Arus dan sumber tanpa filter terdistorsi oleh harmonisa sehingga menyebabkan gelombang menjadi cacat. THD I sebesar % pada sistem melebihi batas maksimum yang diijinkan oleh standart IEEE Dengan presentase tertinggi terhadap arus fundemental terjadi pada harmonisa kelima yaitu sebesar 7.61 %.

25 Simulasi Tanpa Filter Hasil Pengukuran Sistem Tanpa Filter Faktor Daya 0.7 Tegangan Fundemental (peak) Arus Fundemental (peak) V rms I rms V A 218 V A THD Tegangan Sumber 1.53 % THD Arus Sumber %

26 Simulasi Filter Theory p-q Arus Sumber(I sabc ) Sistem dengan theory p-q THD 5.95 %. Spektrum frekuensi Arus Sumber(I sabc ) Sistem metode theory p-q.

27 Simulasi Filter Theory p-q Tegangan Sumber(V sabc ) Sistem dengan metode theory p-q THD 1.53%. Spektrum frekuensi Tegangan Sumber(V sabc ) Sistem dengan metode theory pq.

28 Simulasi Filter Theory p-q Didapatkan hasil reduksi THD arus dari % menjadi 5.95 % dan cacat gelombang pada arus berkurang dan faktor daya meningkat jika dibandingkan dengan sebelum dipasang filter.sehingga dari hasil simulasi diatas bahwa filter aktif metode Theory p-q dengan kontrol Hysteresis Band memiliki performance yang baik untuk mereduksi harmonisa arus.

29 Simulasi Filter Theory p-q Hasil Pengukuran Sistem dengan Filter aktif shunt metode theory p-q Faktor Daya 0.78 Tegangan Fundemental (peak) V Arus Fundemental (peak) A V rms 218 V I rms 118 A THD Tegangan Sumber 1.53 % THD Arus Sumber 5.95 %

30 Simulasi Filter Theory p-q dan dq Frame Arus Sumber(I sabc ) Sistem dengan theory p-q dan dq Frame THD 4.5 %. Spektrum frekuensi Arus Sumber(I sabc ) Sistem metode theory p-q dan dq Frame.

31 Simulasi Filter Theory p-q dan dq Frame Tegangan Sumber(V sabc ) Sistem dengan metode theory p-q dan dq Frame THD 1.03 % Spektrum frekuensi Tegangan Sumber(V sabc ) Sistem dengan metode theory p-q dan dq Frame.

32 Simulasi Filter Theory p-q dan dq Frame Didapatkan hasil reduksi THD arus dari % menjadi 4.50 % sedangkan THD tegangan dari 1.77 % menjadi 1.03 %.Cacat gelombang berkurang dan faktor daya meningkat jika dibandingkan dengan sebelum dipasang.

33 Simulasi Filter Theory p-q dan dq Frame Hasil Pengukuran Sistem dengan filter Aktif Shunt Menggunakan metode Theory p-q dan dq Frame Faktor Daya 0.83 Tegangan Fundemental (peak) V Arus Fundemental (peak) 160 A V rms V I rms A THD Tegangan Sumber 1.03 % THD Arus Sumber 4.50 %

34 Simulasi Filter Theory p-q dan dq Frame Dari hasil simulasi nampak bahwa kinerja filter aktif metode Theory p-q dan dq frame dengan kontrol Hysteresis Band memiliki performance yang lebih baik.kinerja filter tersebut megeliminasi harmonisa arus dan tegangan serta menigkatkan power faktor.

35 Perbandingan Hasil Simulasi Perbandingan Sistem Tanpa Filter dengan Sistem yang menggunakan metode theory p-q dan dengan dq farme. Besaran yang diukur Tanpa Filter (TF) Metode Theory p-q Metode Theory p-q dan dq frame THD I(%) % 5.95 % 4.50 % THD V(%) 1.77 % 1.53 % 1.03 % Power Faktor I rms A 118 A A V rms 218 V 218 V V

36 KESIMPULAN

37 KESIMPULAN Beberapa kesimpulan yang diperoleh adalah : Filter aktif shunt menggunakan metode Theory p-q dengan kontrol hysteresis band memiliki kemampuan untuk mengkompensasi komponen harmonisa arus.total Harmonic Distortion (THD) arus masukan sebelum terpasang filter aktif adalah sebesar % dan setelah terpasang flter aktif menjadi 5.95 %. Filter aktif shunt menggunakan metode Theory p-q dan dq frame dengan kontrol hysteresis band memiliki kemampuan untuk mengkompensasi komponen harmonisa arus dan tegangan.total Harmonic Distortion (THD) arus masukan sebelum terpasang filter aktif adalah sebesar % dan setelah terpasang flter aktif menjadi 4.50 % sedangkan pada tegangan dari 1.77 % menjadi 1.03%.

38 KESIMPULAN Filter aktif menggunakan metode Theory p-q dan dq frame memiliki performa yang lebih baik dibandingkan dengan metode Theory p-q saja bahkan dengan kondisi sumber tegangan yang tidak ideal.begitu juga terdapat kenaikan power faktor dari 0.70 menjadi 0.83.

39 DAFTAR PUSTAKA

40 DAFTAR PUSTAKA Murat Kale,E.Ozdemir,. Harmonic and reactive power compensation with shunt active power filter under non-ideal mains voltage IEEE Trans. Power Electron. 23 (Maret) (2005) J. Afonso, et al., Active filters with control based on the p q theory,ieee Ind. Electron. Soc. Newsletter 47 (3) (2000) F.Z. Peng, G.W. Ott, D.J. Adams, Harmonic and reactive powercompensation based on the generalized instantaneous reactive power theory for 3-phase 4-wire systems, IEEE Trans. Power Electron. 13 (November) (1998) Murat Kale,E.Ozdemir,. An Adaptive Hysteresis Band Current Contoller for Shunt Active Power Filter. 22 (September) (2004) J. Arrillaga, D. A. Bradley, P. S. Bodger, Power System Harmonics, John Wiley & Sons, 1985.

41 DAFTAR PUSTAKA R. C. Dugan, M. F. McGranaghan, H. W. Beaty, Electrical Power System Quality, New York : McGraw-Hill, W. Mack Grady dan Surya Santoso, Understanding Power System Harmonics, 28 Agustus 2006

42 Thanks For Your Attention