desain dstatcom pada distribusi 3 phasa 4 kawat berbasis...

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

Dosen Pembimbing I : Prof. Dr. Ir. Mochamad Ashari, M.Eng Dosen Pembimbing II : Heri Suryoatmojo, ST, MT, Ph.D

Defi Hendra Setiyono 2209 106 028

Pendahuluan

Semakin berkembangnya jenis beban pada sistem distribusi 3 phasa 4 kawat mempeburuk kualitas daya sistem. Penggunaan DSTATCOM 3 phasa 4

kawat dapat dimanfaatkan untuk menaggulangi masalah kualitas daya.

Permasalahan

Bagaimana memodelkan DSTATCOM 3 phasa 4 kawat. Bagaimana mendapatkan supply arus

referensi untuk kontrol DSTATCOM. Bagaimana pengaruh pembebanan

yang beragam terhadap peforma DSTATCOM.

Batasan Masalah

Permodelan DSTATCOM tiga phasa empat kawat. Analisis DSTATCOM dengan variasi

beban.

Tujuan

Memodelkan, mensimulasikan, dan menganalisis DSTATCOM tiga phasa empat kawat.

Mendapatkan supplay arus referensi DSTATCOM.

Mengetahui peforma DSTATCOM dengan variasi kondisi beban.

Gambaran Umum DSTATCOM 3 phasa 4 kawat

Prinsip Kerja DSTATCOM

(Vs< 00 = V0 < 00) tidak ada pertukaran daya reaktif (Vs < V0) Dstatcom membangkitkan VAR,beroprasi seperti

kapasitor (Vs > V0) Dstatcom meyerap VAR, beroprasi seperti induktor

Prinsip Kerja DSTATCOM

sumber tegangan tiga fasa Vs digambarkan sebagai tegangan sekunder step-down trafo.

Zs = impedasi jaringan distribusi. Lr = induktor statcom

Rf ,Lf dan Cf = rankaian filter untuk menyaring

frekuensi tinggi sinyal tegangan di PCC (point of common coupling).

DSTATCOM dihubungkan secara paralel di akhir jaringan distribusi.

Pemodelan DSTATCOM

Dstatcom pada tugas akhir ini dioperasikan dengan dua mode yaitu UPF (unity power factor) dan ZVR (Zero volatage regulation)

Diagram Kontrol DSTATCOM

Kontrol PWM DSTATCOM

Simulasi

1. Kompensasi unbalance dan kompensasi arus pada kawat netral dengan dua mode operasi yaitu :

1a. Unity Power factor 1b. Zero Voltage Regulation 2. Kompensasi daya reaktif 3. Pengaruh perubahan beban mendadak terhadap

peforma DSTATCOM

Rankaian Simulasi DSTATCOM

Parameter Simulasi

• Tegangan sistem tiga fasa (Vs) = 220 V L-N (380 V L-L) , frekuensi sumber = 50 Hz • Zs => Rs = 0,01 Ώ , Ls = 0,01 mH • Filter Lf­ = 2 mH, Cf = 5 μF, Rf = 5 Ώ • Induktansi dstatcom => Lr = 2mH • Inverter dengan kapasitor C = 240 mF

• Vdc = 680 volt • Frekuensi switching PWM = 10 kHz

1.) Kompensasi unbalance dan kawat netral

Arus beban

Arus pada kawat netral

Data beban

Parameter

Sebelum kompensasi Ia 260,4 A Ib 321 A Ic 352,3 A In 83,42 A % ketidakseimbangan 29,52 % Va 216,1 V Vb 215,6 V Vc 215,7 V % ketidakseimbangan 0,23 % P 168400 W Q 110600 var Cos θ 0,83

1.a) Hasil kompensasi dengan mode ZVR

Arus sumber setelah kompensasi

Arus pada kawat netral dan compensator netral

Iload n Icn

Hasil kompensasi dengan mode ZVR

Parameter Sebelum kompensasi

Kompensasi unbalance

(unity power factor)

Ia 260,4 A 290 A Ib 321 A 335 A Ic 352,3 A 330 A In 83,42 A 2,06 A ketidakseimbangan 29,52 % 14,13% Va 216,1 V 216,1 V Vb 215,6 V 215,6 V Vc 215,7 V 215,7 V ketidakseimbangan 0,23 % 0,23 % P 168400 W 192600 W

Q 110600 var 70830 var Cos θ 0,83 0,93

1.b) Hasil kompensasi dengan mode UPF

Arus sumber setelah kompensasi

Arus pada kawat netral dan compensator netral

Iload n Icn

Hasil kompensasi dengan mode UPF

Parameter

Sebelum kompensasi

Kompensasi unbalance

(unity power factor)

Ia 260,4 A 289 A Ib 321 A 334 A Ic 352,3 A 329,2 A In 83,42 A 2,06 A ketidakseimbangan 29,52 % 14,17 % Va 216,1 V 216,4 V Vb 215,6 V 215,9 V Vc 215,7 V 216 V ketidakseimbangan 0,23 % 0,23 % P 168400 W 192600 W

Q 110600 var 70830 var Cos θ 0,83 0,93

Perb

andi

ngan

kes

elur

uhan

Parameter

Sebelum kompensasi

Setelah kompensasi Unity power

factor Zero voltage regulation

Ia 260,4 A 289 A 290 A Ib 321 A 334 A 335 A Ic 352,3 A 329,2 A 330 A In 83,42 A 2,06 A 2,06 A ketidakseimbangan

29,52 % 14,17 % 14,13%

Va 216,1 V 216,4 V 216,1 V Vb 215,6 V 215,9 V 215,6 V Vc 215,7 V 216 V 215,7 V Vdc - 650 Vdc 650 Vdc ketidakseimbangan

0,23 % 0,23 % 0,23 %

P 168400 W 192600 W 193400 W Q 110600 var 70830 var 71110 var Pf 0,83 0,93 0,93

2. Kompensasi Daya reaktif

Arus beban

Isa

Vsa

Parameter Sebelum kompensasi Cos θ 0,7 Ia rms 190,6 A Pa 29350 W Qa 29320 Var Sa 41486 VA

Hasil Kompensasi Daya reaktif

Arus Sumber Parameter Sebelum

kompensasi Setelah

kompensasi Cos θ 0,7 0,9 Ia rms 190,6 A 189,5 A Pa 29350 W 37580 W Qa 29320 Var 16890 Var Sa 41486 VA 41201 VA

Isa

Vsa

3.) Peforma DSTATCOM Terhadap Perubahan Beban Mendadak

Arus beban

Isa

Vsa

Arus sumber

Peforma DSTATCOM Terhadap Perubahan Beban Mendadak

Arus beban

Arus kompensator netral dan arus kawat netral

Iload n Icn

Kesimpulan DSTATCOM pada tugas akhir ini dapat digunakan dengan dua mode operasi UPF dan ZVR. DSTATCOM pada tugas akhir ini memiliki kemampuan untuk mengkompensasi unbalance. Dimana nilai

ketidakseimbangan yang semula 29,52% dikompensasi

hingga 14,17%. DSTATCOM juga mampu mengeliminasi arus yang

mengalir pada kawat netral akibat unbalance, dari 84,63 A

menjadi 2,06 A Kompensator dapat dipergunakan sebagai kompensator daya reaktif, karena dari hasil simulasi nilai faktor

daya berhasil diperbaiki dari 0,707 menjadi 0,91 DSTATCOM cukup handal untuk mengikuti perubahan beban yang cepat

Lampiran

ANSI/IEEE Std 241-1990. Dalam standar ini, ketidakseimbangan tegangan didefinisikan sebagai berikut :

%100)(3×

++−

=VcVbVaVminVmaksxUnbalance

Pake plesdis

Dis

kusi

Parameter

Sebelum kompensasi

Setelah kompensasi Unity power

factor Zero voltage regulation

Ia 260,4 A 289 A 290 A Ib 321 A 334 A 335 A Ic 352,3 A 329,2 A 330 A In 83,42 A 2,06 A 2,06 A ketidakseimbangan

29,52 % 14,17 % 14,13%

Va 216,1 V 216,4 V 216,1 V Vb 215,6 V 215,9 V 215,6 V Vc 215,7 V 216 V 215,7 V Vdc - 650 Vdc 650 Vdc ketidakseimbangan

0,23 % 0,23 % 0,23 %

P 168400 W 192600 W 193400 W Q 110600 var 70830 var 71110 var Pf 0,83 0,93 0,93

1. Cek P loss saluran grid. Hasil : dari hasil sebelumnya di dapatkan total pambahan P yang terjadi

adalah tidak sebanding dengan penambahan tegangan. 2. Pengecekan ulang tegangan sebelum dan sesudah kompensasi

Sebelum kompensasi

Setelah Kompensasi(UPF)

Setelah Kompensasi(ZVR)

2949,15W 2034,94W 3052,25W

Sebelum kompensasi

Setelah Kompensasi(UPF)

Setelah Kompensasi(ZVR)

216,1 V 216,4 V 216,1 V 215,6 V 215,9 V 215,6 V 215,7 V 216 V 215,7 V

Kesimpulan : sistem kacau. Pada satu sisi mampu menginjeksi Q pada sisi lain terjadi penambahan P.

Solu

si :

sim

ulas

i ula

ng..

Parameter

Sebelum kompensasi

Setelah kompensasi Unity power

factor Zero voltage regulation

Ia 260,4 A 252.6 A 254A Ib 321 A 311,9 A 313,9 A Ic 352,3 A 284,9 A 287,3 A In 83,42 A 34,17 A 33,82 A ketidakseimbangan

29,52 % 20,94 21,01 %

Va 216,1 V 217,4 217 ,1 V Vb 215,6 V 216,6 216,6 V Vc 215,7 V 216,8 216,7 V Vdc - 670 670 Vdc ketidakseimbangan

0,23 % 0,32% 0,32 %

P 168400 W 175200 W 178800 W Q 110600 var 55820 var 47940 var Pf 0,83 0,95 0,96

Bent

uk g

elom

bang

Arus sumber

Vdc

arus kompensator netral dan arsu kawat netral

Skema kontrol Zero Voltage Regulation

Skema kontrol Unity Power Factor

Dasar Teori Transformasi d-q dan srf

Pake plesdis Mantab.. susah

Transformasi frame abc ke dq digunakan untuk mengubah arus beban yang tidak simetri ke dalam komponen simetrinya.

PLL digunakan untuk memastikan bahwa vo inverter sinkron dengan grid. Meskipun grid mengalami distorsi vo inverter tetap sinkron baik fasa frekunsinya.

Fungsi - fungsi

SRF secara adalah pensinkronan komponen daya grid yang mengalami distorsi (dalam tugas akhir ini adalah arus) ke frame referensiya. Untuk itu digunakan Transformasi Park.Komponen arus injeksi Park sebuah sistem tiga fasa dapat ditemukan melalui penerapan Clark Transform yang menyebabkan arus ia ,ib ,ic direpresentasikan kedalam dua koordinat iα dan iβ kemudian dengan rotasi referensi sistem sudud θ dimasukan kedalam koordinat id dan iq .

Fungsi - fungsi

Tegangan output inverter

Dat

a de

ngan

m o

ver m

odul

atio

n

Parameter

Sebelum kompensasi

Setelah kompensasi Unity power

factor Zero voltage regulation

Ia 315,3 A 332,4 A 332,4 A Ib 377,7 A 360,7 A 360,5 A Ic 393,8 A 365,1 A 365,1 A In 84,63 A 1,74 A 1,74 A ketidakseimbangan

21,66 % 9,2 % 9,2 %

Va 216,5 V 216 V 216 V Vb 215,9 V 215,7 V 215,7 V Vc 215,7 V 215,7 V 215,7 V Vdc - 650 Vdc 650 Vdc ketidakseimbangan

0,37 % 0,13 % 0,13 %

P 168000 W 192600 W 192500 W Q 163200 W 125300 W 124600 W Pf 0,71 0,83 0,83

Sistem kontrol teganagn output pada tugas akhir ini menggunakan overmodulation sehingga tegangan keluaran tidak linier terhadap m(modulation index). Hal ini mempengaruhi kemampuan DSTATCOM dalam menyerap var apabila arus grid dalam kondisi leading. Akibatnya jumlah var yang diserap DSTATCOM berlibihan hingga menyebabkan power factor sistem jelek.