KOMBINASI FEED BACK DAN FEED FORWARD KONTROLLER PI SEBAGAI KENDALI DYNAMIC VOLTAGE RESTORER (DVR) UNTUK MEMULIHKAN VOLTAGE SAG DAN INTERRUPTION

dokumen-dokumen yang mirip
KOMBINASI FEED BACK DAN FEED FORWARD KONTROLLER PI SEBAGAI KENDALI DYNAMIC VOLTAGE RESTORER (DVR) UNTUK MEMULIHKAN VOLTAGE SAG DAN INTERRUPTION

SIMULASI PEMULIHAN KEDIP TEGANGAN AKIBAT GANGGUAN ARUS HUBUNG SINGKAT MENGGUNAKAN DYNAMIC VOLTAGE RESTORER (DVR)

BAB 1 PENDAHULUAN. Sistem Distribusi daya listrik idealnya harus dapat memberikan kepada

ANALISIS KEDIP TEGANGAN AKIBAT GANGGUAN HUBUNG SINGKAT PADA PENYULANG ABANG DI KARANGASEM

ANALISIS KEDIP TEGANGAN AKIBAT GANGGUAN HUBUNG SINGKAT PADA PENYULANG ABANG DI KARANGASEM

Implementasi Dynamic Voltage Restorer (DVR) Multifungsi untuk perbaikan kualitas daya

Margo P, M Heri P, M Ashari, Zaenal P A

Voltage sag atau yang sering juga disebut. threshold-nya. Sedangkan berdasarkan IEEE Standard Voltage Sag

Kata kunci : Hubung Singkat 3 Fasa, Kedip Tegangan, Dynamic Voltage Restorer, Simulink Matlab.

Analisa dan Pemodelan PWM AC-AC Konverter Satu Fasa Simetri

Penggunaan Filter Daya Aktif Paralel untuk Kompensasi Harmonisa Akibat Beban Non Linier Menggunakan Metode Cascaded Multilevel Inverter

PENGATURAN TEGANGAN DAN FREKUENSI GENERATOR INDUKSI MENGGUNAKAN VSI UNTUK SISTEM TIGA FASA EMPAT KAWAT

Politeknik Elektronika Negeri Surabaya ITS Kampus ITS Sukolilo Surabaya

ANALISIS PEMANFAATAN DYNAMIC VOLTAGE RESTORER SEBAGAI KOREKTOR FAKTOR DAYA MENGGUNAKAN KONTROL LOGIKA FUZZY POLAR

BAB III METODE PENELITIAN

Desain DSTATCOM pada Distribusi 3 Phasa 4 Kawat Berbasis Synchronous Reference Frame Teori.

OLEH : FRANS JOYOKO SIANTURI / MTE

RESTORER SEBAGAI KOREKTOR FAKTOR DAYA MENGGUNAKAN KONTROL LOGIKA FUZZY POLAR. Pugoh K. Arifin

BAB III METODE PENELITIAN

PENGATURAN DAYA AKTIF PADA UNIFIED POWER FLOW CONTROLLER (UPFC) BERBASIS DUA KONVERTER SHUNT DAN SEBUAH KAPASITOR SERI

BAB 1 PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang. rendah banyak dibahas dalam forum-forum kelistrikan. Permasalahan kualitas daya

PERANCANGAN SISTEM UPS SPS DENGAN METODE INVERTER SPWM BERBASIS L8038CCPD

Perancangan dan Analisis Back to Back Thyristor Untuk Regulasi Tegangan AC Satu Fasa

Pengaruh Bentuk Gelombang Pembawa Terhadap Harmonisa pada Inverter Satu Fasa

ek SIPIL MESIN ARSITEKTUR ELEKTRO

DC-DC Step-Up Converter Rasio Tinggi Kombinasi Charge Pump dan Boost Converter untuk Catu Daya Motor Induksi pada Mobil Listrik

Analisis Pengaruh Pemasangan Dynamic Voltage Restorer (DVR) terhadap Kedip Tegangan akibat Gangguan Hubung Singkat 3 Fasa pada Penyulang Kampus

RANCANG BANGUN DYNAMIC VOLTAGE RESTORER (DVR) GUNA MENGURANGI TEGANGAN SAG DENGAN KENDALI LOGIKA FUZZY BERBASIS MIKROKONTROLER

LAMPIRAN A RANGKAIAN CATU DAYA BEBAN TAK LINIER. Berikut adalah gambar rangkaian catu daya pada lampu hemat energi :

Click to edit Master text styles

Oleh : ARI YUANTI Nrp

Studi Perencanaan Filter Hybrid Untuk Mengurangi Harmonisa Pada Proyek Pakistan Deep Water Container Port

Sistem Perbaikan Faktor Daya Pada Penyearah Diode Tiga Phasa Menggunakan Hysteresis Current Control

PENGENDALI MOTOR INDUKSI SATU FASA DENGAN INVERTER UPWM BERBASIS FPGA

PENGATURAN KECEPATAN DAN POSISI MOTOR AC 3 PHASA MENGGUNAKAN DT AVR LOW COST MICRO SYSTEM

RANCANG BANGUN PENYEARAH AC TO DC RESONANSI SERI DENGAN ISOLASI TERHADAP FREKUENSI TINGGI

PEMANFAATAN ENERGI MATAHARI MENGGUNAKAN SOLAR CELL SEBAGAI ENERGI ALTERNATIF UNTUK MENGGERAKKAN KONVEYOR

SINKRONISASI DAN PENGAMANAN MODUL GENERATOR LAB-TST BERBASIS PLC (HARDWARE) ABSTRAK

TESIS PENGURANGAN HARMONISA PADA KONVERTER 12 PULSA TIGA FASA MENGGUNAKAN DIAGONAL RECURRENT NEURAL NETWORK (DRNN)

Reduksi Harmonisa dan Ketidakseimbangan Tegangan menggunakan Hybrid Active Power Filter Tiga Fasa berbasis ADALINE-Fuzzy

UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY MENGGUNAKAN DOUBLE SWITCH SEBAGAI PENYEARAH DAN PERBAIKAN FAKTOR DAYA

SIMULASI SISTEM KONTROL OPERASI ON GRID SERTA ISLANDING PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA DI JURUSAN TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS UDAYANA

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA. Jaringan transmisi dan jaringan distribusi pada sistem daya listrik berfungsi

Perencanaan dan Pembuatan Modul Inverter 3 Phase Sebagai Suplai Motor Induksi Pada Pengembangan Modul Praktikum Pengemudi Listrik (Sub Judul Hardware)

Analisis Tegangan Sags Akibat Pengasutan Motor Induksi Menggunakan Dynamic Voltage Restorer (DVR)

SINKRONISASI INVERTER SATU FASA DENGAN JARINGAN DISTRIBUSI MENGGUNAKAN METODE KONTROL ARUS HYSTERISIS CURRENT CONTROL

KONTROL MOTOR INDUKSI BERBASIS INDIRECT FIELD- ORIENTED CONTROL DAN OPTIMASI FAKTOR DAYA UNTUK SISTEM POMPA TENAGA SURYA

Alexander et al., Perancangan Simulasi Unjuk Kerja Motor Induksi Tiga Fase... 1

Oleh : Kikin Khoirur Roziqin Dosen Pembimbing : Prof. Dr. Ir. Mochammad Ashari, M.Eng. Ir. Sjamsjul Anam, M.T.

ABSTRAK. Kata kunci: harmonisa, Ramptime Current Controlled, Active Power Filter, Hybrid Active Power Filter, MATLAB, jala-jala satu fasa.

SIMULASI TEGANGAN DIP PADA JARINGAN TEGANGAN MENENGAH MENGGUNAKAN MODEL EMTP

Faisyal Rahman et al., Pengendalian Tegangan Inverter 3 Fasa... 12

Rancang Bangun Inverter Tiga Phasa Back to Back Converter Pada Sistem Konversi Energi Angin

ANALISIS HARMONISA YANG DIHASILKAN CYCLOCONVERTER DENGAN BERBAGAI PARAMETER

ANALISIS FILTER HARMONISA PASIF UNTUK MENGURANGI HARMONISA PADA PENYEARAH TERKENDALI SATU FASA

BAB I PENDAHULUAN. Inverter adalah alat yang banyak digunakan dalam aplikasi elektronis. Alat ini

50 Frekuensi Fundamental 100 Harmonik Pertama 150 Harmonik Kedua 200 Harmonik Ketiga

peralatan-peralatan industri maupun rumah tangga seperti pada fan, blower, pumps,

Desain dan Simulasi Konverter Buck Sebagai Pengontrol Tegangan AC Satu Tingkat dengan Perbaikan Faktor Daya

I Wayan Rinas. Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Udayana Kampus Bukit Jimbaran, Bali, *

Desain dan Simulasi Single Stage Boost-Inverter Terhubung Jaringan Satu Fasa Menggunakan Sel Bahan Bakar

PENGGUNAAN FUZZY LOGIC CONTROLLER SEBAGAI KENDALI DYNAMIC VOLTAGE RESTORER UNTUK PEMULIHAN KEDIP TEGANGAN. Bambang Prio Hartono

PERBAIKAN FAKTOR KERJA PADA PENYEARAH SCR PWM (PULSEWIDTH MODULATION) TIGA FASA MENGGUNAKAN METODE PEMADAMAN AKTIF

Simulasi dan Analisis Fenomena Resonansi Akibat Harmonisa Orde Genap dengan Menggunakan Software ETAP

RANCANG BANGUN INVERTER PENGENDALI KECEPATAN MOTOR AC PADA KONVEYOR MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER AT89S51

FILTER AKTIF SHUNT 3 PHASE BERBASIS ARTIFICIAL NEURAL NETWORK (ANN) UNTUK MENGKOMPENSASI HARMONISA PADA SISTEM DISTRIBUSI 220/380 VOLT

Desain Sistem Kontrol Sudut Penyalaan Thyristor Komutasi Jaringan Berbasis Mikrokontroler PIC 16F877

BAB III CARA KERJA INVERTER

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN. 4.1 Harmonisa Arus Di Gedung Direktorat TIK UPI Sebelum Dipasang Filter

RANCANG BANGUN WHIRLPOOL DENGAN MENGGUNAKAN MIKROKONTROLLER

BAB IV ANALISA DAN PENGUJIAN ALAT

I. Voltage Source Inverter (VSI) II. Metode PWM. A. Six-Step VSI B. Pulse-Width Modulated VSI. A. Sinusoidal PWM

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA. induk agar keandalan sistem daya terpenuhi untuk pengoperasian alat-alat.

PERANCANGAN DAN REALISASI INVERTER MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA168

SIMULASI TEGANGAN DIP PADA SISTEM DISTRIBUSI TEGANGAN RENDAH MENGGUNAKAN MODEL EMTP

BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA. Pada bab ini akan dibahas hasil pengujian dan analisa dari system buck chopper

JURNAL TEKNIK ITS Vol. 1, No. 1 (Sept. 2012) ISSN: B-136

JURNAL TEKNIK ITS Vol. 1, No. 1 (Sept. 2012) ISSN: B-91

STUDI PENGGUNAAN PENYEARAH 18 PULSA DENGAN TRANSFORMATOR 3 FASA KE 9 FASA HUBUNGAN SEGIENAM

INTEGRASI SISTEM HYBRID FUEL CELL-BATERAI KEJARINGAN DISTRIBUSI MENGGUNAKAN LOGIKA FUZZY

Desain Penggunaan Filter Aktif Seri Berbasis Fuzzy Polar Untuk Mengurangi Harmonisa Pada PT Tabang Coal. Oleh : I Wayan Adi Harimbawa

SISTEM PENGENDALIAN MOTOR SINKRON SATU FASA BERBASIS MIKROKONTROLER

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA. Beban non linier pada peralatan rumah tangga umumnya merupakan peralatan

Desain Sistem Photovoltaic (PV) Terhubung Dengan Grid Sebagai Filter Aktif

Pemodelan Dinamik dan Simulasi dari Motor Induksi Tiga Fasa Berdaya Kecil

KENDALI KECEPATAN MOTOR INDUKSI SATU FASA PADA V/F KONSTAN DENGAN INVERTER SPWM BERBASIS FPGA ALTERA ACEX1K

SISTEM PERBAIKAN FAKTOR DAYA PADA PENYEARAH DIODE TIGA PHASA MENGGUNAKAN HYSTERESIS CURRENT CONTROL

Analisis Kinerja Motor Arus Searah Dengan Menggunakan Sistem Kendali Modulasi Lebar Pulsa. Sudirman S.*

ANALISA HARMONISA DAN PENGARUHNYA TERHADAP TORSI ELEKTROMAGNETIK PADA MOTOR INDUKSI JENIS ROTOR BELIT PADA SISTEM PEMAKAIAN SENDIRI PT PJB GRESIK

Rancang Bangun Rangkaian AC to DC Full Converter Tiga Fasa dengan Harmonisa Rendah

Desain dan Simulasi Filter Aktif Shunt Multilevel Inverter untuk Kompensasi Harmonisa Akibat Penggunaan Beban Non Linear

BAB III PERANCANGAN SISTEM

Perbaikan Performa Tegangan Motor Induksi Kapasitas Besar Berbasis Hybrid Converter System.

Analisis Mitigasi Voltage Sag Akibat Graound Fault Menggunakan Dynamic Voltage Restorer di PT. PLN (Persero) Gardu Induk Kayutangi Kalimantan Selatan

Perancangan Dan Realisasi Converter Satu Fasa untuk Baterai Menjalankan Motor AC 1 Fasa 125 Watt

Desain Konverter DC/DC Zero Voltage Switching dengan Perbaikan Faktor Daya sebagai Charger Baterai untuk Kendaraan Listrik

Desain Boosting MPPT Tiga Level untuk Distributed Generation Tiga Fasa Presented by: Hafizh Hardika Kurniawan

1 BAB I PENDAHULUAN. terbarukan hanya sebesar 5.03% dari total penggunaan sumber energi nasional.

BAB II LANDASAN TEORI ANALISA HUBUNG SINGKAT DAN MOTOR STARTING

SISTEM KONVERTER DC. Desain Rangkaian Elektronika Daya. Mochamad Ashari. Profesor, Ir., M.Eng., PhD. Edisi I : cetakan I tahun 2012

Transkripsi:

ISSN: 1693-6930 81 KOMBINASI FEED BACK DAN FEED FORWARD KONTROLLER PI SEBAGAI KENDALI DYNAMIC VOLTAGE RESTORER (DVR) UNTUK MEMULIHKAN VOLTAGE SAG DAN INTERRUPTION Dimas Anton A, Imron Rosyadi, Mochamad Ashari, Heri Suryoatmojo Jurusan Teknik Elektro-FTI, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Kampus ITS, Keputih-Sukolilo, Surabaya-60111 anton@ee.its.ac.id Abstract Dynamic voltage restorer (DVR) is one of equipments to protect sensitive load from voltage drop. DVR is installed series with line feeder by serial transformer which injecting voltage when under voltage occurs. This research is investigate the capability of DVR, which controlled by combination of feed back and feed forward PI, to handle voltage sag and interruption. DVR controls have been designed and implemented in DVR prototype. As a result, in simulation, DVR can maintain voltage in range 90% - 105% nominal voltage. Voltage at load side can be restored to 1 pu and 0.79 pu when voltage sag and interruption respectively. Furthermore, DVR prototype can restore 0.95 pu when voltage sag and 0.54 pu when interruption. Keyword : PI controller, Voltage sag, Interruption, DVR, Prototype Abstrak Dynamic voltage restorer (DVR) adalah salah satu peralatan untuk melindungi beban sensitif terhadap penurunan tegangan sesaat. DVR dipasang melalui trafo seri diantara penyulang dan beban sensitif untuk menyuntikkan tegangan pada saat gangguan. Penelitian ini membahas kemampuan DVR dengan menggunakan kombinasi feed back dan feed forward kontroller PI untuk mengatasi voltage sag dan interruption. Kontrol DVR yang direncanakan juga diimplementasikan ke prototype DVR. Hasil simulasi menunjukkan bahwa tegangan beban dapat dijaga pada range yang diijinkan yaitu 90% s.d 105% dari tegangan nominal. Pada saat voltage sag, tegangan beban dijaga pada nilai 1 pu dan saat terjadi interruption tegangan beban dapat dipulihkan hingga mencapai 0.97 pu. Sedangkan hasil pengujian prototype menunjukkan bahwa pada saat voltage sag terjadi, tegangan beban dapat dipulihkan hingga 0.95 pu. Sedangkan ketika terjadi interruption, prototype mampu memulihkan tegangan beban sebesar 0.54 pu. Kata Kunci : Cotroller PI, Voltage sag, Interruption, DVR, Prototype 1. PENDAHULUAN Kualitas daya listrik merupakan salah satu faktor penting dalam sistem kelistrikan di industri maupun konsumen lain. Hal ini dikarenakan semakin jelek kualitas daya listrik dari suatu sistem kelistrikan, biaya yang harus dikeluarkan untuk mengatasi permasalahanpermasalahan yang ditimbulkan juga semakin besar. Faktor utama dari kualitas suplai tegangan listrik adalah magnitudo, bentuk gelombang dan frekuensi tegangan. [1] Interruption dan voltage sag merupakan fenomena penurunan tegangan yang sangat berpengaruh pada proses operasional industri atau konsumen lainnya. Pihak konsumen dan industri sering merasa dirugikan akibat kualitas tenaga listrik yang tidak memenuhi persyaratan untuk menjalankan proses produksi. Interruption di ukur ketika magnitude tegangan kurang dari 10% dari tegangan nominal. Pada beberapa kasus, interruption bisa di dahului oleh voltage sag jika terjadi gangguan pada sumber. Voltage sag terjadi diantara waktu terjadinya gangguan

82 ISSN: 1693-6930 sampai peralatan proteksi bekerja. Sedangkan pada sisi beban akan mengalami voltage sag dan langsung diikuti interruption. Lamanya interruption pada beban tergantung pada kemampuan recloser bekerja [6]. Dari studi yang telah dilakukan, ditunjukan bahwa voltage sag dan interruption dapat disebabkan oleh berbagai macam kejadian di sistem tenaga seperti gangguan hubungan singkat, perubahan beban yang cukup besar secara tiba-tiba, energizing trafo dan karakteristik pembebanan kosumen. Voltage sag dan interruption bisa berpengaruh fatal pada mesin-mesin produksi. Ketika terjadi voltage sag dan interruption, mesin sinkron bisa kehilangan sinkronisasi, motor induksi bisa mengalami penurunan kecepatan dan programable logic control bisa mengalami shut off [1][2]. Untuk mengatasi permasalahan perubahan tegangan tersebut, dipasang suatu peralatan yang bisa menjaga kualitas mutu tegangan di beban. Dynamic Voltage Restorer (DVR) merupakan salah satu peralatan yang bisa mengkompensasi tegangan yang hilang sewaktu voltage sag dan interruption. DVR dipasang diantara sumber dan beban yang bertujuan memperbaiki mutu tegangan di beban dengan cara menginjeksi tegangan yang dibutuhkan ketika terjadi gangguan. DVR harus bisa mendeteksi terjadinya voltage sag dan interruption dengan tepat, jika tegangan beban berfluktuasi pada range yang diijinkan sistem yaitu -10% s.d +5% dari tegangan nominal, maka DVR akan tidak melakukan apa-apa. Hal ini sangat penting bagi energy storage yang digunakan DVR. [4][5]. 2. METODE PENELITIAN Pada penelitian ini telah dibuat prototype DVR dan untuk pertimbangan desain, simulasi DVR juga telah dibuat. Alur penelitian ini dapat dilihat pada Gambar -1. DVR dipasang diantara beban dan point of common coupling (PCC) secara seri melalui suatu trafo seri (booster transformer). DVR tersusun atas beberapa komponen yaitu inverter sumber tegangan, rangkaian kontrol, trafo seri dan energy storage. Gambar 2 adalah sketsa pemasangan DVR dalam suatu kelistrikan industri. Pengumpulan Data Dan Studi Literatur Pemodelan dan Simulasi Kontrol DVR Desain Prototype DVR sesuai dengan Simulasi Analisa Kinerja DVR (Simulasi dan Prototype) Gambar 1. Alur penelitian Gambar 2. Sistem Kelistrikan Dengan DVR TELKOMNIKA Vol. 7, No. 2, Agustus 2009 : xx - xx

TELKOMNIKA ISSN: 1693-6930 83. 1 3 5 DC A B C 2 4 6 Gambar 3. Rangkaian Voltage Source Inverter tiga fasa 2.1 Inverter Inverter yang digunakan pada DVR adalah jenis inverter sumber tegangan karena DVR membutuhkan injeksi tegangan. Inverter yang digunakan pada pemodelan adalah inverter PWM dengan alasan inverter PWM memiliki output arus sinusoidal, selain itu untuk mengatur frekuensi dan magnitudonya cukup mengontrol inverternya saja dengan tegangan sumber yang konstan. Dalam perancangan DVR ini, digunakan inverter sumber tegangan yang menggunakan enam buah MOSFET sebagai switch untuk tiap fasanya. Rangkaian inverter untuk tiap fasanya dapat dilihat pada Gambar 3. Besarnya tegangan output dari inverter PWM dinyatakan sebagai berikut: V LL 0.612m a V dc (1) Dimana m a adalah indek modulasi yang dihasilkan SPWM. 2.2 Sumber DC Sumber DC merupakan elemen yang sangat penting bagi DVR. Sumber DC ini nantinya akan diubah oleh inverter menjadi tegangan AC yang disuntikkan ke saluran. Besarnya sumber DC akan berpengaruh pada besarnya tegangan yang dihasilkan. Karena tegangan primer pada trafo seri adalah 110 V line to line, maka menurut persamaan (1) maka besarnya sumber DC yang diperlukan adalah V dc = 110 / (0.612*m a ) jika nilai m a maksimum adalah 1 maka V dc = 110 / 0.612 V dc = 180 V 2.3 Rangkaian Kontrol Pada saat sinyal analog yang disensor dibaca oleh rangkaian kontrol, maka sinyal tegangan akan ditransformasikan ke sistem dq0. Jika nilai tegangan Vd dan Vq melebihi batas yang diijinkan pada voltage sag detection, maka timbul perbedaan besaran sinyal Vd dan Vq yang disensing dengan tegangan referensi yang ditentukan sebelumnya.

84 ISSN: 1693-6930 Gambar 4. Blok diagram kontrol tegangan Perbedaan tegangan ini akan diteruskan ke kontroller untuk diolah sedemikian rupa sehingga tegangan output yang dihasilkan kontroller adalah referensi bagi Sinusoidal Pulse Width Modulation (SPWM) untuk menginjeksikan tegangan yang dibutuhkan agar tegangan beban menjadi normal kembali. Gambar 4 adalah blok rangkaian kontrol yang direncanakan. 2.3.1 Transformasi abc to dq Adapun tujuan dari transformasi abc ke referensi dq adalah untuk memudahkan pemrosesan sinyal dimana tegangan sistem 3 phasa diubah menjadi 2 komponen Vd dan Vq. Transformasi sistem abc ke sistem dq disajikan dalam dua tingkat matriks, yaitu transformasi Clarke dan dilanjutkan transformasi Park. Transformasi Clarke, 1 1 1 V o 2 2 2 V a 2 V 1 1 1 Vb (2) 3 2 2 V 3 3 Vc 0 2 2 Transformasi Park, V V d q cos sin sin V cos V (3) dimana sudut θ adalah sudut radian dengan frekunsi sistem jala-jala yang diperoleh dari phase locked loop (PLL). 2.3.2 Voltage sag detection Jika tegangan sumber bervariasi antara 0.9-1.05 pu, maka DVR akan tetap menginjeksikan tegangan untuk menuju kondisi seimbang sesuai tegangan referensi yaitu 1 pu. Oleh karena itu DVR menggunakan energy storage system untuk menyeimbangkan daya inputoutput. Jika tegangan sumber berada pada kondisi diatas dalam waktu cukup lama, maka akan muncul masalah pada energy storage system. Untuk mengatasi masalah ini, maka dilakukan penyempurnaan sistem kontrol dengan menggunakan voltage sag detection. Dengan adanya voltage sag detection, DVR tidak akan menyuntikkan tegangan ketika tegangan beban bervariasi pada range diatas. Methode yang digunakan berdasarkan error tegangan rms terhadap tegangan referensi yang mendeteksi adanya gangguan simetri maupun asimetri. Deteksi gangguan yang direncanakan menggunakan rumus berikut : U U error, dq threshold (4) TELKOMNIKA Vol. 7, No. 2, Agustus 2009 : xx - xx

TELKOMNIKA ISSN: 1693-6930 85 dengan U 2 U U U U 2 (5) error, dq ref, d sup ply, d ref, q sup ply, q Dimana U threshold adalah nilai referensi untuk menentukan apakah DVR menyuntikkan tegangan atau dalam keadaan standby. 2.4 Prinsip Kerja DVR Prinsip dasar DVR adalah menginjeksi tegangan dinamik terkontrol yang dihasilkan oleh inverter secara seri pada bus tegangan dengan suatu trafo seri (booster transformer). Pada saat terjadi penurunan tegangan pada bus akibat gangguan, secara otomatis DVR bekerja menginjeksikan tegangan dinamik terkontrol untuk mengurangi pengaruh bus yang mengalami penurunan tegangan. Mula-mula saat terjadi penurunan tegangan, sensor deteksi gangguan akan memonitoring level tegangan pada bus. Hasil monitoring tersebut akan dikirimkan sebagai sinyal input pada rangkaian kontrol DVR. Sinyal tersebut diolah sedemikian rupa pada rangkaian kontrol sehingga menjadi sinyal referensi bagi Sinusoidal Pulse Width Modulation (SPWM) untuk mengatur besarnya tegangan yang harus diinjeksikan oleh inverter. Prinsip injeksi tegangan adalah apabila sumber tegangan dengan frekuensi tertentu dihubungkan seri dengan sumber tegangan yang lain dengan frekuensi sama, maka akan dihasilkan tegangan yang besarnya sama dengan penjumlahan kedua sumber tegangan tersebut. Sebagai contoh diketahui amplitudo masing-masing tegangan Vs dan Vi dengan frekuensi (f) yang sama, yaitu Vs 200 V dengan frekuenai 50 Hz dan Vi adalah 100 V. Dari persamaan : V L V sin V sin ( 6) S i maka harga V L merupakan hasil dari penjumlahan antara gelombang sinusoidal Vs dan Vi yaitu 300 V. Karena Vs dan Vi memiliki sudut phasa yang sama, maka tidak ada beda phasa antara kedua tegangan tersebut 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Gambar 5. Prototype DVR Pada penelitian ini telah dibuat simulasi dan prototype DVR. Bagian prototype terdiri dari dua bagian yaitu komponen dasar DVR dan sistem kontrol. Komponen dasar terdiri dari inverter tiga fasa, trafo seri, sensing transformer, optokopler dan sumber DC. PC digunakan sebagai sistem kontrol Prototype dengan metode interfacing menggunakan interface DSP card Adventech PCI 1710HG dan sistem kontrolnya dibuat menggunakan software Simulink Matlab 7.0.

86 ISSN: 1693-6930 3.1. Simulasi DVR Dari Gambar 2, dibuat simulasi dengan Matlab 7.0 dengan nilai parameter seperti pada Tabel 1. Simulasi gangguan yang di lakukan terdiri dari voltage sag satu fasa, voltage sag dua fasa, voltage sag tiga fasa dan interruption. Voltage sag disebabkan adanya hubung singkat pada beban 1 dan interruption disebabkan oleh terputusnya sumber. Hal-hal yang dianalisa adalah bentuk gelombang tegangan beban, regulasi tegangan, tegangan referensi injeksi dan daya yang disuntikkan inverter. Parameter Tegangan sumber 3 fasa (Vs) Tegangan beban Frekuensi sistem Trafo distribusi Beban 1 Beban 2 Tegangan base Trafo seri Sumber DC Tabel 1. Parameter Simulasi Nilai 6.1 kv 380 V 50Hz 0.5MVA;6.1kV/380V 2000 W; 500 VAR 1500 W; 150 VAR 6.1 kv untuk tegangan menengah 380 V untuk tegangan rendah 3 kva ; 110 / 380 V 180 Volt. 3.2 Prototype DVR Selain komponen utama diatas prototype ini juga memerlukan komponen tambahan yaitu regulating transformer, beban tiga fasa dan osiloskop sebagai alat ukur. Pengujian voltage sag dan interruption yang dilakukan tidak berasal dari adanya gangguan pada sistem, melainkan didapatkan dengan cara mengatur nilai keluaran dari regulating transformer. Regulating transformer adalah transformator 1 x 3 fasa yang dihubungkan dengan sumber tegangan PLN 220 Volt pada sisi primer nya dan sisi sekundernya bisa menghasilkan tegangan yang bervariasi antar 0-430 Volt. Regulating transformer ini digunakan sebagai sumber bagi beban dan simulator terjadinya gangguan. Spesifikasi regulating transformer yang digunakan adalah 3 KVA; 50-60 Hz Input 380 V (line to line) ; Output 0-430 Volt; I = 4 A. Komponen dasar prototype DVR terdiri dari inverter tiga fasa, trafo seri, trafo sensing, optokopler dan sumber DC. Inverter disusun seperti pada Gambar 3 dengan menggunakan MOSFET tipe 6N60. Untuk dapat mengoperasikan MOSFET sebagai saklar pada inverter, tegangan gerbang atau arus basis harus diberikan untuk membuat MOSFET bekerja. Pada penerapannya, tegangan terminal penghasil pulsa tidak dapat langsung dihubungkan dengan tegangan gerbang, oleh karena itu diperlukan suatu rangkaian yang menghubungkan keduanya. Pada inverter, digunakan optokopler sebagai isolasi antara drive basis dan gerbang pada MOSFET. Sumber DC sebagai input inverter didapatkan dengan menggunakan alat Regulated DC Power Supply 6P-1503 DU dengan besar tegangan 11 Volt. Gambar 6. Komponen Dasar Prototype DVR TELKOMNIKA Vol. 7, No. 2, Agustus 2009 : xx - xx

TELKOMNIKA ISSN: 1693-6930 87 Simulasi dan Pengujian Dari hasil simulasi yang dilakukan, dapat dibuat tabel magnitudo tegangan beban seperti Tabel 2. Dari Tabel 2, dapat dilihat bahwa kemampuan DVR dengan kombinasi feed back dan feed forward kontroller PI mempunyai performa yang sama bagusnya dengan kontroller feed back PI dalam memulihkan tegangan beban menjadi 1 pu ketika terjadi voltage sag, tetapi ketika terjadi interruption DVR dengan kombinasi feed back dan feed forward kontroller PI mampu memulihkan tegangan beban sampai 0.97 pu dan DVR dengan kontroller feedback PI mampu memulihkan tegangan beban sebesar 0.88 pu. Tabel 2. Perbandingan Magnitudo Tegangan Beban Jenis Gangguan Tegangan PCC (%) Injeksi DVR Kontroller Kombinasi (%) Injeksi DVR Kontroller PI (%) A B C A B C A B C Voltage sag satu fasa 50% 55.2 99.8 99.8 100 100.1 99.9 100 99.8 100.1 Voltage sag satu fasa 70% 71.3 99.7 101 102 97.8 100.1 98.5 103 99.8 Voltage sag dua fasa 50% 76.2 53.8 99.9 97.6 98.7 100 98.9 98.1 99.9 Voltage sag dua fasa 70% 70.1 86.3 99.9 99.8 98.4 100.3 100 99.9 100 Voltage sag tiga fasa 50% 50.1 50.3 50.6 99.8 99.9 99.7 100 99.8 99.4 Voltage sag tiga fasa 70% 71.2 71.3 70.9 100 99.2 100.2 99.3 98.8 100.1 Interruption 0.1 0.1 0.2 97.5 97.2 97.6 87.5 88.1 87.7 Gambar 8. Regulasi Tegangan Ketika Voltage sag Satu Fasa 50%

88 ISSN: 1693-6930 Gambar 9. Regulasi Tegangan Ketika Interruption Regulasi Tegangan Dari Gambar 7 dapat dilihat, studi kasus voltage sag 50% ditandai dengan adanya penurunan tegangan sumber (PCC) dari detik ke 0,05-0,1 dan dengan DVR, tegangan bus beban dapat dipulihkan mendekati 100%. Sedangkan pada Gambar 8 terlihat tegangan PCC mengalami penurunan sampai dengan 0%, ini mewakili gangguan interruption. Jika dilihat hasilnya, secara umum dapat disimpulkan bahwa regulasi yang dihasilkan DVR dengan kombinasi feed back dan feed forwad kontroller PI berfluktuasi pada range -10% s.d. +5% dari tegangan nominal. Tetapi hal ini dalam praktek masih diperbolehkan, karena biasanya beban sensitif di desain bisa mentolerir fluktuasi tegangan pada range tersebut. Adapun penyebab harga regulasi yang berfluktuatif adalah bentuk tegangan yang disuntikkan DVR ke sistem tidak berbentuk sinusoidal murni. Gambar 9. Referensi Tegangan Injeksi Ketika Voltage sag Satu Fasa 50% Referensi Tegangan Injeksi Kontroller Kombinasi Referensi Tegangan Injeksi Kontroller PI Gambar 10. Referensi Tegangan Injeksi Ketika Interruption TELKOMNIKA Vol. 7, No. 2, Agustus 2009 : xx - xx

TELKOMNIKA ISSN: 1693-6930 89 Referensi Tegangan Injeksi Dari Gambar 9-10, terlihat bahwa pada DVR dengan kombinasi feed back dan feed forward kontroller PI, DVR hanya akan menginjeksi tegangan ketika terjadi gangguan yaitu pada detik ke 0.05-0.1, sedangkan ketika tegangan sistem normal, DVR tidak akan menginjeksi tegangan karena pulsa yang dihasilkan SPWM tidak akan menyalakan gate inverter. Hal ini sangat penting dalam praktek karena sumber DC tidak digunakan terus menerus dan tidak akan cepat habis. Sedangkan pada kontroller feed back PI, SPWM akan selalu menghasilkan pulsa untuk menyalakan inverter meskipun sistem sudah normal kembali. Daya Aktif DVR Untuk mengkompensasi tegangan ketika terjadi gangguan maka inverter menyuntikkan daya aktif sebagai pengkompensasi daya yang hilang. Besarnya daya yang disuntikkan tergantung jenis gangguan dan juga faktor daya beban. Besarnya daya aktif yang disuntikkan DVR ketika terjadi gangguan adalah seperti berikut: cos( ) P 1 V (7) cos Dimana P adalah daya aktif yang disuntikkan tiap fasa, V adalah tegangan sag (pu), adalah sudut daya beban dan adalah sudut phase jump. Maka daya total yang disuntikkan ke saluran ketika terjadi gangguan sama dengan jumlah total daya yang disuntikkan ke saluran. P tot P P P (8) a b c Tabel berikut merupakan perhitungan daya injeksi DVR dengan mengabaikan sudut phase jump. Tabel 3. Daya Injeksi Inverter Daya Beban Gangguan tegangan Daya DVR (Watt) 1500 Watt 150 VAR per fasa Voltage sag 1 fasa (50%) 950 Voltage sag 2 fasa (50%) 1700 Voltage sag 3 fasa (50%) 2550 Interruption 4900 Dari Tabel 4.2 diatas, dapat kita lihat bahwa besarnya daya injeksi paling besar terjadi saat interruption. Hal ini wajar karena pada saat interruption, semua suplai daya beban disuplai oleh DVR. Sedangkan pada saat terjadi voltage sag, daya injeksi terbesar ketika terjadi voltage sag tiga fasa. 3.5 Hasil Pengujian Prototype Parameter selama pengujian prototype menggunakan tegangan suplai = 110 Volt, beban 5 Watt/220 Volt dan sumber DC11 Volt. Pengujian yang dilakukan pada prototype meliputi voltage sag tiga fasa 70%, voltage sag tiga fasa 50% dan interruption. Hasil yang didapatkan adalah tegangan pada fasa C dari sumber dan beban. Hasil pengukuran pada salah satu fasa sudah mewakili fasa yang lain karena gangguan yang diuji adalah gangguan seimbang. 1. Voltage sag tiga fasa 70% Gambar 11 adalah hasil pengujian prototype ketika voltage sag tiga fasa 70%. Dari Gambar 11 terlihat bahwa ketika tegangan sumber menjadi 83 Volt, tegangan beban dipulihkan hingga 95 Volt.

90 ISSN: 1693-6930 2. Voltage sag tiga fasa 50% Gambar 12 adalah hasil pengujian prototype ketika voltage sag tiga fasa 50%. Dari Gambar terlihat bahwa ketika tegangan sumber menjadi 62 Volt, tegangan beban dipulihkan hingga 97 Volt. 3. Interruption Gambar 13 adalah hasil pengujian prototype ketika interruption. Dari Gambar 13 terlihat bahwa, tegangan beban dipulihkan hingga 54 Volt. Gambar 11. Bentuk Gelombang Tegangan Prototype Ketika Voltage sag tiga fasa 70% Gambar 12. Bentuk Gelombang Tegangan Prototype Ketika Voltage sag tiga fasa 50% Gambar 13. Bentuk Gelombang Tegangan Prototype Ketika Interruption 3.6 Analisa Perbandingan Simulasi dengan Prototype Setelah dilakukan pengujian pada prototype dan simulasi voltage sag tiga fasa dan interruption, dapat dibuat perbandingan nilai tegangan pada beban setelah ada injeksi tegangan dari DVR. Tabel 4.3 menunjukkan perbandingan tegangan beban hasil simulasi dengan TELKOMNIKA Vol. 7, No. 2, Agustus 2009 : xx - xx

TELKOMNIKA ISSN: 1693-6930 91 prototype DVR (dalam pu). Tegangan base prototype yang digunakan di beban adalah 100 Volt. Jenis Gangguan Tabel 4. Perbandingan Tegangan Prototype Dengan Simulasi Simulasi V Beban (pu) Prototype V Beban (pu) Error % Voltage sag 70% 0.99 0.95 4 Voltage sag 50% 0.99 0.97 2 Interruption 0.97 0,54 43 Dari data diatas, prototype dapat memulihkan tegangan mencapai 0.95 pu ketika terjadi voltage sag 70% dan 0.97 pu ketika terjadi voltage sag 50%. Tegangan beban pada prototype tidak bisa mencapai 1 pu dikarenakan adanya drop tegangan pada trafo seri. Sedangkan ketika terjadi interruption tegangan beban hanya mampu dipulihkan sebesar 0.54 pu. Dengan menggunakan persamaan (1), maka tegangan maksimal yang dihasilkan DVR dengan sumber DC 11 Volt adalah 6.71 Volt dan akan dinaikkan menjadi 54 Volt oleh trafo seri. Seharusnya untuk mendapatkan tegangan maksimal 110 Volt, maka sumber DC yang digunakan adalah 18 Volt. Tetapi hal ini tidak dilakukan karena adanya keterbatasan pada DSP card yang inputnya dibatasi maksimal 5 Volt. Pemasangan sumber DC 18 Volt akan merusak DSP card. Perbedaan lain yang terlihat dari simulasi dan prototype adalah bentuk gelombang tegangan pada beban. Pada simulasi, gelombang tegangan menghasilkan harmonisa yang kecil sedangkan pada prototype, bentuk gelombang tegangan yang dihasilkan mengandung harmonisa yang besar. 4. SIMPULAN DVR dengan menggunakan kontroller kombinasi feed back dan feed forward kontroller PI memiliki performansi yang sama bagusnya dengan kontroller feed back PI dalam mengembalikan bentuk gelombang tegangan pada beban menjadi 1 pu ketika terjadi voltage sag. Ketika terjadi interruption, kontroller kombinasi feed back dan feed forward kontroller PI mampu memulihkan tegangan beban sebesar 0.97 pu. Sedangkan DVR dengan kontroller feed back PI mampu memulihkan tegangan beban sebesar 0.88 pu. DVR dengan kontroller kombinasi feed back dan feed forward kontroller PI memiliki kelebihan dalam hal menghemat energy storage. DVR akan menyuntikkan daya paling besar ketika terjadi interruption jika dibandingkan dengan voltage sag. Prototype mampu memulihkan tegangan beban ketika terjadi voltage sag. Pada saat voltage sag 70% tegangan beban mampu dipulihkan hingga 0.95 pu dan pada saat voltage sag 50% tegangan beban mampu dipulihkan hingga 0.97 pu. Pada saat interruption, prototype mampu memulihkan tegangan beban mencapai 0.54 pu. DAFTAR PUSTAKA [1] Math H.J.Bollen, Understanding Power Quality Problem, New York: IEEE, 2000. [2] George Karady Effect of Voltage sags on Load in a Distribution System, Power System Engineering Research Centre, October 2005. [3] M.H Rashid, Power Electronics Circuit, Devices, And Applications, third edition, United States of America,2004 [4] J.G. Nielsen, Michael Newman, Control strategy for dynamic voltage restorer at medium voltage level, IEEE transaction on power electronics, Vol 19 no 13, Mei 2004. [5] M Ashari, H Suryoatmojo, M Pujiantara, Pemulih Tegangan Kedip (Dynamic Voltage Restorer) Menggunakan Tegangan Referensi Virtual Dalam Koordinat D-Q,Prosiding Seminar Nasional XIII - FTI-ITS 2007, 6-7 Maret 2007,Surabaya [6] IEEE Std 1159-1995, IEEE Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality.