Desain dan Simulasi Average Model Voltage Source Inverter pada Generator Induksi

Transkripsi

1 Desain dan Simulasi Average Model Voltage Source Inverter pada Generator Induksi Siti Aisyah Dosen Pembimbing Dedet Candra Riawan ST,M.Eng, PhD Ir. Arif Musthofa MT.

2 Latar Belakang Proses ON/OF dari komponen elektronik (switching) Model detail dari sebuah rangkaian elektronik Rangkaian yang kompleks Waktu simulasi lama 1 Average Model

3 Tujuan Mempelajari rangkaian average model dari VSI tiga fasa Menyajikan simulasi dan analisis pada pengoperasian generator induksi dengan rangkaian average model voltage source inverter. 2

4 Batasan Masalah Pengaturan tegangan dan frekuensi output generator induksi oleh VSI. Komponen VSI diasumsikan ideal. Kontrol yang digunakan adalah closed loop sederhana 3

5 Pemodelan Sistem Konfigurasi sistem secara umum Prime Mover Parameter Mesin Induksi Desain Average Model VSI Pengaturan tegangan dan Frekuensi Generator Induksi Pengaturan Load Dump 4

6 Konfigurasi Sistem Secara Umum 5

7 Prime mover Prime mover dalam simulasi ini menggunakan beban mekanis dengan kecepatan konstan sebesar 1580 rpm 6

8 Parameter Mesin Induksi Parameter Nilai Type EM802-4 Kw/HP 0,75/1 V 220/380 A 3,6/2,1 Seri No IP 55 Hz 50 Parameter Definisi Nilai Rs Resistansi stator 10.8 Ω Ls Induktansi stator mh Rr Resistansi rotor Ω Rpm 1380 Rating mesin induksi Lr Induktansi rotor mh Lm Induktansi Magnetisasi 0.61 H P Kutub 4 7 Parameter mesin induksi

9 Average Model VSI Membagi rangkaian Voltage source inverter menjadi beberapa bagian sesuai fungsinya Membuat pemodelan matematis dari tiap bagian Model matematis diubah menjadi sebuah average model 8

10 Average Model VSI GENERATOR INDUKSI 9

11 Average Model VSI Sisi Sumber DC dan Switching 10

12 Average Model VSI Pengaruh switching pada sisi induktor Pengaruh switching pada sisi beban 11

13 Pengaturan Tegangan dan 12 frekuensi generator induksi Outer loop Inner loop Keterangan : V err = Sinyal tegangan error V ref = Tegangan referensi V act = Tegangan actual output generator I ref = Sinyal output PI K pact = konstanta proporsional PI V act K iact = konstanta integral PI V act t = waktu atau waktu sesaat Keterangan : I err = Sinyal arus error I ref = Sinyal arus referensi I L = Sinyal arus yang terukur di output VSI K pcc = Konstanta proporsional pengaturan tegangan inner loop K icc = Konstanta integral pengaturan tegangan inner loop I switch = Sinyal pensaklaran dari hasil modulasi output PI t = Waktu atau waktu sesaat

14 Desain Rangkaian Load Dump Keterangan : V dcerr = Sinyal tegangan DC error V dcreff = Sinyal tegangan DC referensi V dcact = Sinyal DC yang terukur di beban K pdc = Konstanta proporsional pengaturan tegangan DC K idc = Konstanta integral pengaturan tegangan DC V dc = Sinyal tegangan DC hasil pengaturan tegangan dengan PI t = Waktu atau waktu sesaat 13

15 14 Desain Rangkaian Keseluruhan

16 Simulasi dan Analisis Parameter Simulasi Perbandingan dengan model detail Beban Konstan Beban bertambah Beban Berkurang 15

17 Parameter Simulasi Outer Loop Current Control Inner Loop Current Control Parameter Nilai K pact K iact 0.01 V reff 380 V K pcc 4 K icc I reff 1.44 Frekuensi sinyal sinusoidal 50 Hz V L-L Sinyal Sinusoidal 1 volt Parameter Pengaturan Load Dump Parameter Nilai K pdc 1 K idc 0.05 V dcreff

18 Beban Konstan Generator dibebani dengan beban resistif sebesar 500Ω 17

19 Pengurangan Beban 18 Perubahan beban dilakukan dengan cara menambahkan beban berupa beban resisitif yang dipasang seri sebesar 300Ω pada saat 1.5 detik. Sehingga beban total menjadi 800Ω.

20 Pengurangan Beban Tegangan kapasitor = 450 Volt 19

21 Penambahan Beban 20 Pada kondisi ini penambahan beban dilakukan dengan menambahkan beban ketika generator sedang dalam keadaan operasi. Beban ditambahkan dari 800Ω kemudian pada saat 1.5 detik beban ditambahkan menjadi 500Ω..

22 21 Penambahan Beban

23 Perbandingan Model Average Model dan Model Detail Arus output dari Average Model VSI 22 Arus output dari VSI dengan permodelan detail

24 Perbandingan Model Average Model dan Model Detail BEBAN WAKTU SIMULASI Average Model Pemodelan Detail Selisih waktu Beban Konstan (R = 500Ω) 12 detik 1 menit 7 detik 55 detik Beban Berkurang (R 1 = 500Ω;R 2 = 800Ω) 36 detik 1 menit 17 detik 41 detik Beban Bertambah (R 1 = 800Ω;R 2 = 500Ω) 26 detik 1 menit 15 detik 49 detik Perbandingan waktu simulasi penggunaan Average Model VSI dengan permodelan detail dengan waktu total 4.5 detik 23

25 Kesimpulan Dengan menggunakan average model dari VSI, respon dinamika dari sistem dapat diamati, tetapi respon transien dalam sistem tidak dapat diamati karena average model menghilangkan respon transien dari sistem. Simulasi dengan rangkaian average model membutuhkan waktu yang lebih singkat. Selisih waktu antara simulasi average model dengan pemodelan detail adalah sebesar 47 detik. 24

26 Saran Rangkaian average model ini digunakan untuk rangkaian beban seimbang saja. Untuk analisis selanjutnya dapat dilakukan simulasi untuk dinamika sistem yang lebih kompleks dan dalam waktu yang lebih panjang. Untuk kedepannya rangkaian dengan average model dapat pula diuji untuk beban non-linear. Sistem ini dapat digunakan untuk sistem yang lebih kompleks seperti DFIG. 25

27 26

28 Apa bedanya Average Model dengan permodelan detail?? Perbedaannya ada pada switching. Karena switching pada average model digantikan dengan persamaan matematis dari hubungan arus dan tegangan yang telah dimodelkan menjadi persamaan average model. Dikarenakan persamaan average model ini maka bentuk dari sinyal tegangan dan arus yang sebenarnya (ripple) tidak dapat diamati.

29 Apakah bisa beban pada L diganti dengan beban resistif?? Tidak bisa. Karena L yang diseri dalam rangkaian VSI ini bukan berperan sebagai beban, melainkan sebagai filter induktansi. Pemasangan beban dilakukan dengan meletakkan beban secara paralel dengan VSI

30 Pembangkitan Tegangan SEIG 27 Kurva terbangkitnya tegangan pada SEIG Syarat utama adalah adanya fluks sisa pada rotor Dengan memutar rotor akan terbangkit tegangan induksi yang kecil Arus akan mengalir pada kumparan medan. Arus ini akan memperkuat fluks yang telah ada sebelumnya Hal ini akan berlanjut hingga tercapai tegangan

31 28 Rangkaian Ekivalen Generator Induksi

32 29 Average Model VSI

33 30 Average Model VSI

34 31 Average Model VSI