BAB 3 ANALISIS DAN MINIMISASI RIAK ARUS SISI AC

Transkripsi

1 BAB 3 ANALISIS DAN MINIMISASI RIAK ARUS SISI AC 3.1 Pendahuluan Pada penelitian sebelumnya[7] telah dibuktikan bahwa sinyal efeensi optimum yang dapat menghasilkan iak aus keluaan yang minimum pada invete PWM lima-fasa pada pengauh ggl sinusoidal adalah sinyal sinusoidal muni. Pada kondisi tesebut, injeksi hamonisa tidak dapat digunakan untuk meeduksi iak aus keluaan. Pada banyak moto lima-fasa, moto diancang aga mengandung hamonisa ketiga pada ggl-nya. Oleh sebab itu, aus keluaan invete diancang untuk mengandung hamonisa ketiga sehingga hamonisa tesebut bisa dimanfaatkan untuk menaikkan apat daya dan meningkatkan toka yang dapat meningkatkan pefomansi moto. Sampai saat ini belum ada penelitian yang membahas tentang pengauh dai ggl non-sinusoidal pada kandungan iak aus keluaan invete PWM lima-fasa. Bab ini akan membahas tentang analisis dan minimisasi iak aus keluaan invete PWM lima-fasa pada pengauh ggl non-sinusoidal. Minimisasi dilakukan dengan mencai sinyal injeksi optimum yang dapat digunakan untuk meeduksi iak aus keluaan pada pengauh ggl non-sinusoidal bedasakan pesamaan pada bab II. 3. Minimisasi Riak Aus keluan Invete Dengan GGL non-sinusoidal Skematik dai invete PWM lima-fasa ditunjukkan oleh gamba 3.1. Pada analisis yang dilakukan, invete diasumsikan mendapat masukan sumbe tegangan dc E d yang bebas iak melalui filte L d - C d. Beban invete pada masing-masing fasa dimodelkan dengan beban R L, L L, dan sebuah ggl non-sinusoidal yang dipasang sei. 14

2 v d i L i d L d i c S1 S S3 S4 S5 E d C d i 1 i i 3 i 4 i 5 S1 S S3 S4 S5 i 3 i 34 i 1 i 45 i 51 e L L R L Gamba 3.1 Skema invete PWM Lima-fasa Sinyal efeensi yang digunakan pada analisis dengan mengasumsikan amplitudo dai sinyal caie segitiga 1 adalah : 1 v m sin bsin 3 s (3.1) v msin bsin 3 s 5 5 (3.) 4 4 v3 msin bsin 3 s 5 5 (3.3) 6 6 v4 msin bsin 3 s 5 5 (3.4) 8 8 v5 msin bsin 3 s 5 5 (3.5) Dengan ft, f meupakan fekuensi dai sinyal modulasi atau fekuensi fundamental dai invete, m adalah indeks modulasi. Sinyal efeensi yang digunakan meupakan kombinasi dai komponen fundamental dengan 15

3 komponen hamonisa ketiga dan sinyal injeksi lain. Pada sinyal efeensi diatas, s adalah bentuk sinyal sembaang (mencakup bebagai jenis sinyal) yang diinjeksikan kedalam masing-masing sinyal efeensi dan beguna untuk meminimisasi iak aus keluaan. Batasan untuk sinyal injeks s hanya mengenai fekuensinya yang haus jauh lebih kecil jika dibandingkan dengan fekuensi sinyal caie. Dengan mengacu pada pesamaan nilai ata-ata kuadat iak aus keluaan invete fasa banyak[7] pada bab II didapatkan bahwa total iak aus keluaan pada satu peiode penyaklaan didefinisikan sebagai : I ET v v v v v K d s total k( k1) 1 k( k1) k( k1) 3 k ( k1) k 1 19L K ET d s v v v 3v v v 19L k k( k1) k( k1) k( k1) k ( k1) k( k1) (3.6) Sinyal injeksi optimum didapatkan dengan menuunkan pesamaan (3.6) tehadap s, yaitu : di ds n total ET d s d 3 4 vk( k1) vk( k1) vk( k1) vkv( k1) vk( k1) 19L k 1 ds 3 4 Pada pesamaan di atas Vk( k1), Vk( k1), Vk( k 1) 3 (3.7) tidak mengandung komponen s sehingga penuunannya tehadap s adalah dan pesamaan (3.7) menjadi : di ds n total d vv k ( k1) vk( k1) k 1 ds (3.8) Hasilnya adalah : s K k 1 sin 3 1 sin 3 sin ( k 1) sin k k 1 k 1 m Acos Bbcos3 b k k K k 1 k 1 Acos Bbcos3 k 1 dengan A= 1 cos dan B 1 cos3 dimana K (3.9) 16

4 Dengan mensubstitusikan pesamaan (3.1) (3.5) ke pesamaan (3.9) untuk K = 5 didapatkan sinyal injeksi s adalah : s mcsin 5 (3.1) Dengan nilai c adalah sebagai beikut : sin sin cos bsin cos sin c b 3 sin b sin 5 5 (3.11) Sinyal injeksi optimum yang didapatkan pada invete PWM lima-fasa pada pengauh ggl non-sinusoidal adalah hamonisa kelima yang amplitudo optimumnya ditentukan oleh amplitudo dai aus keluaan hamonisa ketiganya Nilai RMS Riak Aus Keluan Pada Pengauh GGL non-sinusoidal Nilai ms dai iak aus keluaan fasa 1 invete PWM lima-fasa pada satu peiode keluaan fundamental didapatkan dengan pesamaan : ms I I d (3.1) Sinyal-sinyal efeensi yang digunakan pada analisis iak aus keluaan ini mempunyai bentuk yang sama sehingga pola penyaklaan invete pada setiap fasa juga akan sama. Dengan demikian nilai RMS tegangan fasa-fasa akan sama dan iak aus keluaan yang dihasilkan juga akan sama pada setiap fasanya Modulasi Sinusoidal Muni dan Injeksi Hamonisa Ketiga Modulasi sinusoidal muni dan injeksi hamonisa ketiga didapatkan dengan membeikan nilai s pada pesamaan (3.1) (3.5). Dengan mensubstitusikan pesamaan (3.1) dan (3.) ke pesamaan (.18) dengan nilai s, maka didapatkan nilai ata-ata kuadat iak aus keluaannya adalah : 17

5 sin bsin sin sin b sin 5 5 m b sin sin b sin sin sin sin T E L bsin 8sin sin 3sin 3sin sin m b 4sin sin sin sin sin sin b sin 5 (3.13) S d 1ms m I Dengan menggunakan nilai numeiknya, maka pesamaan nilai ata-ata kuadat iak aus sisi AC dengan injeksi hamonisa ketiga adalah : b TS Ed 3 3 I 1ms m m b.41b.956b 19L (3.14) 4 m b 3.75b.975b Untuk b = 1, maka pesamaan (3.13) menjadi : 6 TS Edm.8788 I 1ms.741 m.4617m 19L (3.15) Dan nilai iak aus keluaan fasa1 dengan modulasi sinusoidal muni dan injeksi 1 6 hamonisa ketiga adalah : ET d S.8788 I 1ms m.741 m.4617m 8 3L 1 (3.16) Gamba 3.a dan 3.b menunjukkan gamba sinyal efeensi sinusoidal muni dan injeksi hamonisa ketiga untuk fasa 1 dan sinyal sinusoidal lima-fasa ditambah hamonisa ketiga. 18

6 v1 v v 1 13 v5 v1 v v3 v4 v13 Gamba 3.a Gamba 3.b Gamba 3. (a) sinyal efeensi sinusoidal muni dan injeksi hamonisa ketiga untuk fasa 1 (b) sinyal sinusoidal lima-fasa ditambah hamonisa ketiga. Gamba 3.(a) dan (b) menunjukkan bahwa sinyal efeensi setiap fasa sama sehingga pesamaan (3.15) belaku untuk semua fasa. Dai gamba di atas jelas telihat bahwa injeksi sepeenam hamonisa ketiga membuat indeks modulasi linie dai invete meningkat sehingga nilai maksimum dai tegangan keluaan fundamental meningkat tanpa haus masuk ke dalam daeah ove-modulation. Dai penelitian sebelumnya[6] didapatkan bahwa indeks modulasi maksimum pada kondisi dengan injeksi hamonisa ketiga dengan amplitudo 16,67 pesen dai amplitudo komponen fundamental adalah Oleh kaena itu, tegangan keluaan maksimum yang dihasilkan adalah 15 pesen lebih tinggi dibandingkan dengan hasil yang didapatkan dengan menggunakan sinyal modulasi sinusoidal muni Modulasi Sinusoidal Muni dan Injeksi Hamonisa Ketiga dan Injeksi s Gamba 3.3(a) dan 3.3(b) menunjukkan gamba sinyal efeensi sinusoidal muni dan injeksi hamonisa ketiga dan hamonisa kelima untuk fasa 1 dan sinyal sinusoidal lima-fasa ditambah hamonisa ketiga dan hamonisa kelima. 19

7 v1 v v v v5 v1 v v3 v4 v15 v13 Gamba 3.3a Gamba 3.3b Gamba 3.3 (a) sinyal efeensi sinusoidal muni dan injeksi hamonisa ketiga dan kelima untuk fasa 1 (b) sinyal sinusoidal lima-fasa dan injeksi hamonisa ketiga dan kelima. Nilai ms iak aus keluaan dengan sinyal modulasi ini didapatkan dengan mensubstitusikan kombinasi dai pesamaan (3.1)-(3.15) dan (3.1) ke dalam pesamaan (.18). Nilai ata-ata kuadat iak aus keluaan dengan modulasi sinusoidal muni dan injeksi hamonisa ketiga dan injeksi s adalah : sin b sin sin sin sin sin sin sin 5 5 m b b b sin b sin b 4sin sin sin sin sin sin TEm L m bsin 8sin sin 3 sin sin sin cb sin sin sin sin sin 3cbsin sin sin sin sin c sin b sin 5 5 S d I 1ms (3.17) Dengan menggunakan nilai numeiknya, maka pesamaan (3.16) menjadi : b m b.411b.956b TEm 4 19L b 3.75b.975b m 3.318cb.393cb b c (3.18) S d 1ms I

8 Untuk b = 1, maka pesamaan (3.17) menjadi : 6 TS Edm.8788 I 1ms.741 m.44m 19L (3.19) Dan nilai ms iak aus sisi AC invete PWM lima-fasa dengan modulasi sinusoidal muni dan injeksi 1 6 hamonisa ketiga dan injeksi s adalah : 1 ET d S.8788 I 1ms m.741 m.44m (3.) 8 3L Penambahan s yang meupakan hamonisa kelima pada sinyal modulasi dapat digunakan untuk menguangi iak aus keluaan. Dai gamba 3.3(b) telihat bahwa sinyal efeensi setiap fasa sama sehingga pesamaan (3.19) belaku untuk semua fasa. Indeks modulasi maksimum pada kondisi ini adalah Dai analisis yang dilakukan telihat bahwa walaupun indeks modulasi maksimumnya lebih endah dibandingkan dengan hanya injeksi sepeenam hamonisa ketiga, penambahan hamonisa kelima dengan amplitudo 13.9 pesen amplitudo komponen fundamental akan menghasilkan iak aus keluan yang paling minimum pada invete PWM lima-fasa pada pengauh ggl beban non-sinusoidal. 3.3 Penutup Sinyal injeksi optimum yang didapatkan pada invete PWM Lima-fasa pada pengauh ggl non-sinusoidal yang dapat menghasilkan iak aus keluaan yang paling minimum adalah hamonisa kelima yang amplitudo optimumnya ditentukan oleh amplitudo dai aus keluaan hamonisa ketiganya. Total iak aus keluan invete PWM lima-fasa yang dihasilkan pada pengauh ggl non-sinusoidal lebih endah dibandingkan pada pengauh ggl sinusoidal teutama pada daeah indeks modulasi yang tinggi. Simulasi dan gafik 1

9 iak aus keluaan sebagai fungsi indeks modulasinya untuk menunjukkan validitas dai analisis akan dibeikan pada bab V. Injeksi hamonisa pada kondisi ini dapat meningkatkan nilai maksimum dai tegangan keluaan fundamental tanpa haus memasuki daeah ovemodulation.