DESAIN DAN SIMULASI PENGONTROLAN DAYA AKTIF DAN REAKTIF INVERTER Click 3 to FASA edit MENGGUNAKAN Master text PQ styles CONTROLLER PADA SISTEM PEMBANGKIT Second level TERSEBAR MULTIPLE PROTON EXCHANGE MEMBRANE FUEL CELL (PEMFC) Oleh Septian Eko Hari Wicaksono 2208100158 Pembimbing Prof. Dr. Ir. Mochammad Ashari, M.Eng. Ir. Arief Mustofa, MT
LATAR BELAKANG 3
BLOK DIAGRAM SISTEM Fuelcell 48 KW Boost Converter V in = 180 Volt V Third out = 690 level Volt Three Phase Inverter LC filter Three Phase Transformer Load Grid / 20 KV PQ Controller P and Q referensi 4
Proton Exchange Membrane Fuelcell 6 KW No Simbol Nilai Keterangan 1 P 6 W Kapasitas maksimum photovoltaic Karakteristik PEMFC 6 KW 2 V o 65 V Tegangan keluaran untuk I = 0A 3 Third V o level 63 V Tegangan keluaran untuk I = 1A 4 5 IFourth o level 225 A V o 37 V Arus keluaran untuk daya maksimum Tegangan keluaran untuk daya maksimum 6 I nom 133.3 A 7 V nom 45 V Saat beban 8 R 0.3375 Ω Tahanan modul fuelcell 9 Cell 65 banyaknya cell dalam satu modul fuelcell 10 η 55 % Model PEMFC yang digunakan pada simulasi 5
Proton Exchange Membrane Fuelcell 6 KW Tegangan (V) 70 60 50 40 30 20 10 0 Kurva Karakteristik Tegangan dan Arus Fuelcell 6 KW 0 50 100 150 200 250 300 Arus (A) MENGUBAH NILAI BEBAN Arus (A) Mengubah nilai R AKAN DIKETAHUI KURVA KARAKTERISTIK PEMFC 6 KW Daya (W) Kurva Karakteristik Daya dan Arus Fuelcell 6 KW 10000 8000 6000 4000 2000 0 0 50 100 150 200 250 300 6
PEMFC 48 KW Proton Exchange Membrane Fuelcell 48 KW Berasal dari Click Parameter to edit Dasar Master Pemikiran text styles PEMFC 6 KW No Penerapan dalam Sistem Kebutuhan 1 Daya Second 48 Kw kapasitas levelfc = 6 KW @ 6 KW x 8 fuelcell = 48 KW 2 Penyusunan Third - level Penyusunan paralel penentuan banyaknya fuelcell rangkaian fuelcell berakibat pada yang dipasang paralel adalah 4 fuelcell array Fourth penambahan level tegangan fuelcell @45V x 4 fueelcell =» Fifth dan daya level 180V. Dari kedua fuelcell yang - Penyusunan seri fuelcell masing-masing dipasang secara berakibat pada paralel, selanjutnya akan penambahan arus dan dihubungkan secara seri untuk daya tanpa menambah memenuhi kebutuhan daya nilai tegangan sebesar 48 KW 3 Beban fuelcell Nilai beban adalah tegangan fuelcell (kuadrat) dibagi daya sistem Maka nilai beban fuelcell yang didapatkan sebesar 0.675 Ω 7
Click Kurva Karakteristik to Tegangan edit dan Master Arus text styles Tegangan (V) Daya (W) 70 60 50 40 30 20 10 0 Fuelcell 6 KW 0 50 100 150 200 250 300 Arus (A) Kurva Karakteristik Daya dan Arus Fuelcell 6 KW 10000 8000 6000 4000 2000 0 0 50 100 150 200 250 300 Arus (A) Proton Exchange Membrane Fuelcell 48 KW MEMBANDINGKAN KURVA KARAKTERISTIK PEMFC 48 KW dan 6 KW Vs Tegangan (V) Daya (W) 300 250 200 150 100 50 0 Kurva Karakteristik Tegangan dan Arus Fuelcell 48 KW Kurva Karakteristik Daya dan Arus Fuelcell 48 KW 80000 60000 40000 20000 0 200 400 600 0 Arus (A) Mengubah nilai R 0 200 400 600 Arus (A) 8
Nilai Output Boost Converter Fuelcell 48 KW V boost = 690 Volt Boost Converter V in = 180 Volt V out = 690 Volt Three Phase Inverter LC filter Boost Converter Bergantung dari Three Phase Transformer Nilai Output Inverter V rms (line to line) = 380 Volt Load Grid / 20 KV PQ Controller C min 1 D DR L b 2 f DVo V Rf 2 r P and Q referensi didapatkan, C 3 min 6,95 10 Realisasi nilai C = 1,4. 10-3 F 5 didapatkan, L b 6,2 10 H Realisasi nilai L = 5.10-5 H F 7
DC LINK V Second in = 180 level Fuelcell 48 KW Boost Converter Volt V out = 690 Third Volt level Three Phase Inverter PQ Controller LC filter Three Phase Transformer P and Q referensi Load Grid / 20 KV Vdc 1 I dcdt C 1 690 dt C 266 C 1,16x10 3 F 7
THREE PHASE INVERTER Nilai amplitudo yang dibandingkan Jika dimisalkan nilai dari indeks modulasi adalah 0,9 (m = 0,9), maka V rms inv V mx 3 2 2 out boost 690 V xv out boost 12
THREE PHASE INVERTER Pembuktian Nilai Vrms Vmax 2 inv xv rms inv dengan, V rms 380V Vmax 537, 40V inv Pembuktian Nilai V max-inv dan V rms-inv yang ditunjukkan pada FFT Analysis 13
LC FILTER V Second in = 180 level Fuelcell 48 KW Boost Converter Volt V out = 690 Third Volt level Three Phase Inverter PQ Controller LC filter Three Phase Transformer P and Q referensi Load Grid / 20 KV 7
LC FILTER Titik pengambilan sampling Harmonisa terjadi Pada orde 2 C f 2 w 1 L dengan asumsi nilai L f = 15 mh, maka 6 C f 169.025x10 F f Titik tertinggi tanda terjadinya harmonisa 14
PQ CONTROLLER V Second in = 180 level Fuelcell 48 KW Boost Converter Volt V out = 690 Third Volt level Three Phase Inverter PQ Controller LC filter Three Phase Transformer P and Q referensi Load Grid / 20 KV 7
PQ CONTROLLER Memberikan nilai P ref dan Q ref Mengubah tegangan dan arus abc to dq0 Mendapatkan nilai I dqref Pengontrolan dan pengubahan sinyal dq0 to abc Sinyal masukan pada SPWM 15
PQ CONTROLLER P ref V d xi d Q ref V Fourth Vq xi d level Vd xi q xi q q V V dref qref P ref Q P ref ref I Memberikan nilai P ref dan Q ref V I d d V d q xi xi q q Q ref 16
PQ CONTROLLER Mengubah tegangan dan arus abc to dq0 17
PQ CONTROLLER Mendapatkan nilai I dqref 18
PQ CONTROLLER Pengontrolan dan pengubahan sinyal dq0 to abc 19
PQ CONTROLLER Sinyal masukan pada SPWM 20
Fuelcell 48 KW Boost Converter V Fourth in = 180 level Volt V out = 690» Volt Fifth level THREE PHASE TRANSFORMER DAN GRID Three Phase Inverter THREE PHASE TRANSFORMER (STEP UP) LC filter Three Phase Transformer GRID 20 KV Load Grid / 20 KV PQ Controller P and Q referensi 21
BOOST CONVERTER R (Ohm) V (Volt) I (Ampere) P (Watt) Waktu pencapaian steady state (s) 7,5 95,64 12,75 1220 no steady state 8,80 112,2 12,75 1431 no steady state 9,35 Third level 119,2 12,75 1520 no steady state 9,63 Fourth 690 level 80,97 63160 0,034 9,91 78,64 61340 0,036 10,20» Fifth 690level 76,41 59600 0,024 11,71 690 66,56 51920 0,05 12,67 690 61,54 48000 0,025 13,33 690 58,5 45630 0,022 15,05 690 51,82 40420 0,019 16,87 690 46,22 36050 0,016 18,80 690 41,48 32360 Mengubah 0,025 nilai R 22
HASIL PENGUJIAN MENGGUNAKAN PQ CONTROLLER P ref dan Q ref 23
ALIRAN DAYA SISTEM P dan Q bernilai positif 24
PERUBAHAN NILAI REFERENSI Mengubah Pref 36000 menjadi 30000 Mengubah Qref 12000 menjadi 18000 Terjadi Perubahan Kurva pada Titik 0.15 s 25
PEMBERIAN BEBAN PADA GRID 26
PEMBERIAN DUA BEBAN PADA GRID 27
KESIMPULAN Hasil pemodelan fuel cell 48 Kw yang dirangkai secara seriserta paralel diperoleh karakteristik V-I yang sama dengan karakteristik V-I fuel cell 6 KW. Tegangan output dari boost converter bernilai 690 volt dengan harapan dapat memberikan suplai daya yang sesuai dengan kebutuhan inverter. Daya aktif dan daya reaktif yang dikeluarkan oleh sistem pembangkitan tersebar dapat diatur menggunakan PQ controller, dimana dengan pengaturan Pref = 36000 W dan Qref = 12000 W maka nilai daya aktif dan reaktif keluaran dari sistem pembangkitan tersebar tersebut pada range daya aktif 33000 W hingga 42000 W dan daya reaktif meiliki nilai range 9000 VAR hingga 15000 VAR. Penambahan beban membuat nilai steady state daya aktif dan reaktif dari sistem semakin baik. Apabila nilai daya beban dibawah kapasitas daya pembangkit, maka beban akan mendapat suplai dari sistem pembangkit ini dan sisa daya akan disalurkan ke grid. 28
Nilai Output Boost Converter V boost = 690 Volt Boost Converter Bergantung dari Nilai Output Inverter V rms (line to line) = 380 Volt C min 1 D DR L b 2 f DVo V Rf 2 r didapatkan, C 3 min 6,95 10 Realisasi nilai C = 1,4. 10-3 F 5 didapatkan, L b 6,2 10 H Realisasi nilai L = 5.10-5 H F 9