desain pengunaan filter aktif shunt berbasis · pdf filedesain pengunaan filter aktif shunt...

DESAIN PENGUNAAN FILTER AKTIF SHUNT BERBASIS

FUZZY LOGIC CONTROLLER UNTUK MENGURANGI

HARMONISA PADA SISTEM KELISTRIKAN UNIVERSITAS

MUHAMMADIYAH MALANG (KAMPUS 3 GKB 1)

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata I Teknik Elektro

Universitas Muhammadiyah Malang

Disusun Oleh :

AULIYAA ROSITASARI

201010130311152

JURUSANELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2015





SKRIPSI



Disusun Oleh :

AULIYAA ROSITASARI

201010130311152

JURUSANELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK


2015





SKRIPSI



Disusun Oleh :

AULIYAA ROSITASARI

201010130311152

JURUSANELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK


2015

Malang, 05 Mei 2015Penulis

Auliyaa Rositasari

KATA PENGANTAR

Dengan mengucapkan puji syukur kehadirat Allah SWT , Atas limpahan

rahmat dan hidayah-NYA sehingga penulis mampu menyelesaikan Tugas Akhir

ini. Shalawat serta samalm tak lupa penulis panjatkan kepada junjungan kita Nabi

Muhammad SAW yang telah membimbing kita. Tugas Akhir ini merupakan

salalh satu syarat untuk menyelesaikan studi S1 Jurusan Teknik Elektro

Universitas Muhammadiyah Malang. Tugas Akhir yang disusun oleh penulis

berjudul “DESAIN PENGGUNAAN FILTER AKTIF SHUNT BERBASIS

FUZZY LOGIC CONTROLLER UNTUK MENGURANGI HARMONISA

PADA SISTEM KELISTRIKAN UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH

MALANG(KAMPUS 3 GKB-1)”.

Peneliti menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan tugas akhir ini

masih banyak kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu peneliti

mengharapkan saran yang membangun agar tulisan ini bermanfaaat bagi

perkembangan ilmu pengetahuan kedepan.

DAFTAR ISI

LEMBAR PERSETUJUAN.................................................................................... ii

LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................... iii

LEMBAR PERNYATAAN................................................................................... iv

ABSTRAK .............................................................................................................. v

ABSTRACT ............................................................................................................. vi

LEMBAR PERSEMBAHAN ............................................................................... vii

KATA PENGANTAR ............................................................................................ x

DAFTAR ISI.......................................................................................................... xi

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiv

DAFTAR TABEL................................................................................................. xv

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ..........................................................................................1

1.2 Rumusan Masalah .....................................................................................2

1.3 Tujuan........................................................................................................2

1.4 Batasan Masalah........................................................................................2

1.5 Metode Pemecahan Masalah .....................................................................3

1.6 Sistematika Penulisan Tugas Akhir...........................................................4

BAB II DASAR TEORI

2.1 Harmonisa

2.1.1 Pengertian Harmonisa............................................................................... 5

2.1.2 Sumber Harmonisa.................................................................................... 6

2.1.3 Istilah-istilah yang Terdapat dalam Harmonisa ....................................... 9

2.1.4 Standar Distorsi Harmonisa ................................................................... 13

2.1.5 Akibat yang Ditimbulkan Harmonisa ..................................................... 14

2.1.6 Dasar Pengontrolan Harmonisa .............................................................. 17

2.1.7 Memfilter Harmonisa.............................................................................. 17

2.2 Filter Harmonisa

2.2.1 Filter Aktif .............................................................................................. 17

2.2.2 Filter Aktif Paralel (Shunt Active Filter) ................................................ 20

2.3 Voltage Source Inverter (VSI) ................................................................. .22

2.4 Fuzzy Logic 24

2.5 Kontrol PID................................................................................................28

BABIII RANCANGAN DAN PENELITIAN

3.1 Pemodelan Sistem

.................................................................................33

3.1.1 Pemodelan Sistem Kelistrikan UMM Kampus 3 GKB

1..........................33

3.1.2 Data Sistem Kelistrikan UMM Kampus 3 GKB 1 ..................................34

3.1.3 Pemodelan Sistem Global .......................................................................36

3.1.4 Pemodelan Sistem Grup ..........................................................................38

3.1.5 Pemodelan Sistem Individu.....................................................................39

3.2 Pemodelan Sistem Kontrol........................................................................40

3.2.1 Pemodelan Kontrol Fuzzy Logic Controller ...........................................40

3.2.2 Pemodelan Inverter .................................................................................44

3.2.3 Penambahan Filter Aktif Shunt ...............................................................46

BAB IV SIMULASI DAN ANALISIS

4.1 Simulasi Tanpa Filter

4.1.1 Simulasi Sistem Bus Global Tanpa Filter ...............................................49

4.1.2 Simulasi Sistem Bus Grup Tanpa FIlter .................................................50

4.1.2.1 Simulasi Sistem Bus Grup GKB 1 Tanpa Filter .............................51

4.1.2.2 Simulasi Sistem Bus Grup ICT Tanpa Filter ..................................52

4.1.3 Simulasi Sistem Bus Individu Tanpa Filter.............................................53

4.1.3.1 Simulasi Sistem Bus Individu GKB 1 Tanpa FIlter ........................53

4.1.3.1a Arus Beban R ...........................................................................53

4.1.3.1b Arus Beban S ...........................................................................54

4.1.3.1c Arus Beban T ...........................................................................55

4.1.3.2 Simulasi Sistem Bus Individu ICT Tanpa FIlter .............................56

4.1.3.2a Arus Beban R ...........................................................................56

4.1.3.2b Arus Beban S ...........................................................................57

4.1.3.2c Arus Beban T ...........................................................................58

4.2Simulasi Sistem dengan Filter Kontrol Proportional Integral(PI)

4.2.1 Simulasi Sistem Bus Global dengan Filter PI ...........................................59

4.2.2 Simulasi Sistem Bus Grup dengan Filter PI...............................................61

4.2.2.1 Simulasi Sistem Bus Grup GKB 1 dengan Filter PI ......................63

4.2.2.1 Simulasi Sistem Bus Grup ICT dengan Filter PI ...........................63

4.2.3 Simulasi Sistem Bus Individu dengan Filter PI......................................64

4.2.3.1 Simulasi Sistem Bus Individu GKB 1 dengan FIlter PI .................66

4.2.3.1a Arus Beban R ..........................................................................66

4.2.3.1b Arus Beban S ..........................................................................67

4.2.3.1c Arus Beban T ..........................................................................68

4.2.3.2 Simulasi Sistem Bus Individu ICT dengan FIlter PI ......................69

4.2.3.2a Arus Beban R ..........................................................................69

4.2.3.2b Arus Beban S ..........................................................................70

4.2.3.2c Arus Beban T ..........................................................................71

4.3Simulasi Sistem dengan Filter Fuzzy Logic Controller (FLC)

4.3.1 Simulasi Sistem Bus Global dengan Filter FLC ...................................72

4.3.2Simulasi Sistem Bus Grup dengan Filter FLC .........................................72

4.3.2.1 Simulasi Sistem Bus Grup GKB 1 dengan Filter FLC ..................73

4.3.2.2 Simulasi Sistem Bus Grup ICT dengan Filter FLC .......................74

4.3.3 Simulasi Sistem Bus Individu dengan Filter FLC..................................75

4.3.3.1 Simulasi Sistem Bus Individu GKB 1 dengan FIlter FLC .............75

4.3.3.1a Arus Beban R ..........................................................................75

4.3.3.1b Arus Beban S ..........................................................................76

4.3.3.1c Arus Beban T ..........................................................................77

4.3.3.2 Simulasi Sistem Bus Individu ICT dengan FIlter FLC ..................78

4.3.3.2a Arus Beban R ..........................................................................78

4.3.3.2b Arus Beban S ..........................................................................79

4.3.3.2c Arus Beban T ..........................................................................80

4.4 Perbandingan Kondisi Sistem Tanpa Filter dengan Kondisi Sistem yang

Menggunakan Filter PI dan FIlter FLC.....................................................81

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan................................................................................................82

5.2 Saran..........................................................................................................83

DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. i

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1Bentuk Gelombang yang Terdistorsi Akibat Harmonisa Ganjil ........6Gambar 2.2Gelombang Fundamental, Harmonik Ketiga & Hasil

Penjumlahannya ............................................................................8Gambar 2.3Bentuk Spektrum Harmonik ..............................................................10Gambar 2.4 Topologi Filter Aktif Paralel (Shunt) ................................................20Gambar 2.5 Bentuk Gelombang Setelah dipasang Filter Aktif Paralel,

Arus Sumber, Arus Beban, Arus Beban Non-Linier dan ArusKompensasi......................................................................................21

Gambar 2.6 Filter Aktif dengan Menggunakan Inverter Sumber Tegangan ........21Gambar 2.7Inverter Tiga Fasa ..............................................................................22Gambar 2.8 Bentuk Gelombang Arus Fasa dengan Tegangan Garis pada Inverter

Tiga Fasa Persegi .............................................................................23Gambar 2.9 Bentuk Gelombang Keluaran Sinusoidal pada Inverter 3 Fasa

Konduksi 120o..................................................................................23Gambar 2.10 Representasi Fungsi Keanggotaan Linear .......................................26Gambar 2.11 Representasi Fungsi Keanggotaan Segitiga ....................................26Gambar 2.12 Representasi Fungsi Keanggotaan Trapesium ................................27Gambar 2.13 Diagram Blok Sistem Kontrol Berumpan Balik .............................29Gambar 2.14 Step respon Kontrol P .....................................................................31Gambar 2.15 Step Respon kontrol I dan PI ..........................................................31Gambar 2.16 Step Respon kontrol D dan PD .......................................................32Gambar 3.1 Jaringan Listrik UMM Kampus 3 GKB 1 dan ICT.........................33Gambar 3.2 Hioki Power Analyzer .....................................................................34Gambar 3.3 Penempatan Alat Ukur ...................................................................34Gambar 3.4 Sistem Bus Global Gardu 3 Jaringan Listrik UMM Kampus 3

(GKB 1, ICT dan Lift GKB 1 ........................................................36Gambar 3.5 Penyearah Tiga Fasa yang Digunakan Sebagai Pemodelan Beban

Non-linier dari Sistem Bus Global Gardu 3 (GKB 1 dan ICT ) ......37Gambar 3.6 Model Beban yang Digunakan Pada Sistem Bus Global Gardu 3

(GKB 1 dan ICT) ............................................................................37Gambar 3.7 Sistem Bus Grup Jaringan Listrik UMM Kampus 3 (GKB 1,

ICT dan Lift GKB 1 ........................................................................38Gambar 3.8 Sistem Bus Individu Jaringan Listrik UMM Kampus 3 (GKB 1,

ICT dan Lift GKB 1 ........................................................................39Gambar 3.9 Pemodelan Beban Non-Linier Pada Sistem Bus Individu ...............39Gambar 3.10Fungsi Keanggotaan Variabel error.................................................41Gambar 3.11 Fungsi Keanggotaan Variabel delta_error......................................41Gambar 3.12 Fungsi Keanggotaan Variabel sinyal_kompensasi .........................42Gambar 3.13 Pemodelan Fuzzy Logic Controller.................................................44Gambar 3.14 Pemodelan Inverter untuk Sistem Bus Global dan Bus Grup.........45Gambar 3.15 Pemodelan Inverter untuk Sistem Bus Individu ............................45Gambar 3.16 Blok Penempatan Filter Aktif Shunt Pada Sistem Bus Global .......46Gambar 3.17 Blok Penempatan Filter Aktif Shunt Pada Sistem Bus Grup .........47Gambar 3.17 Blok Penempatan Filter Aktif Shunt Pada Sistem Bus Individu ....48Gambar 4.1 Arus Sumber (Iabc) Sistem Bus Global Tanpa Filter .......................50

Gambar 4.2 Spektrum Frekuensi Arus Sumber (Iabc) Sistem Bus Global TanpaFilter ...............................................................................................50

Gambar 4.3 Arus Sumber (Iabc) Sistem Bus Grup GKB 1 Tanpa Filter ............51Gambar 4.4 Spektrum Frekuensi Arus Sumber (Iabc) Sistem Bus Grup GKB 1

Tanpa Filter ....................................................................................51Gambar 4.5 Arus Sumber (Iabc) Sistem Bus Grup ICT Tanpa Filter .................52Gambar 4.6 Spektrum Frekuensi Arus Sumber (Iabc) Sistem Bus Grup ICT

Tanpa Filter ....................................................................................52Gambar 4.7 Arus Beban R Sistem Bus Individu Pada GKB 1 Tanpa Filter ......53Gambar 4.8 Spektrum Frekuensi Arus Beban R Sistem Bus Grup Individu

Pada GKB 1 Tanpa Filter ...............................................................53Gambar 4.9 Arus Beban S Sistem Bus Individu Pada GKB 1 Tanpa Filter ......54Gambar 4.10 Spektrum Frekuensi Arus Beban S Sistem Bus Grup Individu

Pada GKB 1 Tanpa Filter ...............................................................54Gambar 4.11 Arus Beban T Sistem Bus Individu Pada GKB 1 Tanpa Filter ......55Gambar 4.12 Spektrum Frekuensi Arus Beban S Sistem Bus Grup Individu

Pada GKB 1 Tanpa Filter ...............................................................55Gambar 4.13 Arus Beban R Sistem Bus Individu Pada ICT Tanpa Filter ...........56Gambar 4.14 Spektrum Frekuensi Arus Beban R Sistem Bus Grup Individu

Pada ICT Tanpa Filter ....................................................................56Gambar 4.15 Arus Beban S Sistem Bus Individu Pada ICT Tanpa Filter ...........57Gambar 4.16 Spektrum Frekuensi Arus Beban S Sistem Bus Grup Individu

Pada ICT Tanpa Filter ....................................................................57Gambar 4.17 Arus Beban T Sistem Bus Individu Pada ICT Tanpa Filter ...........58Gambar 4.18 Spektrum Frekuensi Arus Beban T Sistem Bus Grup Individu

Pada ICT Tanpa Filter ....................................................................58Gambar 4.19 Model Sistem Bus Global dengan Filter Aktif Shunt

menggunakan Kontrol PI ................................................................60Gambar 4.20 Model Kontrol PI yang digunakan Sistem Bus Global .................60Gambar 4.21 Arus Sumber (Iabc) Sistem Bus Global dengan Filter PI ................61Gambar 4.22 Spektrum Frekuensi Arus Sumber (Iabc) Sistem Bus Global

dengan Filter PI .............................................................................61Gambar 4.23 Model Sistem Bus Grup dengan Filter Aktif Shunt PI ...................62Gambar 4.24 Model Kontrol PI yang digunakan Sistem Bus Grup ....................62Gambar 4.25 Arus Sumber (Iabc) Sistem Bus Grup GKB 1dengan Filter PI .......63Gambar 4.26 Spektrum Frekuensi Arus Sumber (Iabc) Sistem Bus Grup GKB 1

dengan Filter PI ..............................................................................63Gambar 4.27 Arus Sumber (Iabc) Sistem Bus Grup ICT dengan Filter PI ...........64Gambar 4.28 Spektrum Frekuensi Arus Sumber (Iabc) Sistem Bus Grup ICT

dengan Filter PI ..............................................................................64Gambar 4.29 Model Sistem Bus Individu dengan Filter Aktif Shunt PI .............65Gambar 4.30 Model Kontrol PI yang Digunakan pada Setiap Fasa

Sistem Bus Individu.........................................................................65Gambar 4.31 Arus Beban R Sistem Bus Individu Pada GKB 1dengan Filter PI .66Gambar 4.32 Spektrum Frekuensi Arus Beban R Sistem Bus Grup Individu

Pada GKB 1 dengan Filter PI ........................................................66Gambar 4.33 Arus Beban S Sistem Bus Individu Pada GKB 1dengan Filter PI ..67Gambar 4.34 Spektrum Frekuensi Arus Beban S Sistem Bus Grup Individu

Pada GKB 1 dengan Filter PI ........................................................67Gambar 4.35 Arus Beban T Sistem Bus Individu Pada GKB 1dengan Filter PI .68Gambar 4.36 Spektrum Frekuensi Arus Beban T Sistem Bus Grup Individu

Pada GKB 1 dengan Filter PI ........................................................68Gambar 4.37 Arus Beban R Sistem Bus Individu Pada ICT dengan Filter PI .....69Gambar 4.38 Spektrum Frekuensi Arus Beban R Sistem Bus Grup Individu

Pada ICT dengan Filter PI .............................................................69Gambar 4.39 Arus Beban S Sistem Bus Individu Pada ICT dengan Filter PI .....70Gambar 4.40 Spektrum Frekuensi Arus Beban S Sistem Bus Grup Individu

Pada ICT dengan Filter PI .............................................................70Gambar 4.41 Arus Beban T Sistem Bus Individu Pada ICT dengan Filter PI .....71Gambar 4.42 Spektrum Frekuensi Arus Beban T Sistem Bus Grup Individu

Pada ICT dengan Filter PI .............................................................71Gambar 4.43 Arus Sumber (Iabc) Sistem Bus Global dengan Filter FLC ............72Gambar 4.44 Spektrum Frekuensi Arus Sumber (Iabc) Sistem Bus Global

dengan Filter FLC .........................................................................72Gambar 4.45 Arus Sumber (Iabc) Sistem Bus Grup GKB 1 dengan Filter FLC ...73Gambar 4.46 Spektrum Frekuensi Arus Sumber (Iabc) Sistem Bus Grup GKB 1

dengan Filter FLC ..........................................................................73Gambar 4.47 Arus Sumber (Iabc) Sistem Bus Grup ICT dengan Filter FLC ........74Gambar 4.48 Spektrum Frekuensi Arus Sumber (Iabc) Sistem Bus Grup ICT

dengan Filter FLC ..........................................................................74Gambar 4.49 Arus Beban R Sistem Bus Individu Pada GKB 1 dengan

Filter FLC ......................................................................................75Gambar 4.50 Spektrum Frekuensi Arus Beban R Sistem Bus Grup Individu

Pada GKB 1 dengan Filter FLC.......................................................75Gambar 4.51 Arus Beban S Sistem Bus Individu Pada GKB 1

dengan Filter FLC............................................................................76Gambar 4.52 Spektrum Frekuensi Arus Beban S Sistem Bus Grup Individu

Pada GKB 1 dengan Filter FLC .....................................................76Gambar 4.53 Arus Beban T Sistem Bus Individu Pada GKB 1

dengan Filter FLC ...........................................................................77Gambar 4.54 Spektrum Frekuensi Arus Beban T Sistem Bus Grup Individu

Pada GKB 1 dengan Filter FLC .....................................................77Gambar 4.55 Arus Beban R Sistem Bus Individu Pada ICT dengan Filter FLC .78Gambar 4.56 Spektrum Frekuensi Arus Beban R Sistem Bus Grup Individu

Pada ICT dengan Filter FLC ..........................................................78Gambar 4.57 Arus Beban S Sistem Bus Individu Pada ICT dengan FilterFLC ..79Gambar 4.58 Spektrum Frekuensi Arus Beban S Sistem Bus Grup Individu

Pada ICT dengan Filter FLC ..........................................................79Gambar 4.59 Arus Beban T Sistem Bus Individu Pada ICT dengan Filter FLC..80Gambar 4.60 Spektrum Frekuensi Arus Beban T Sistem Bus Grup Individu

Pada ICT dengan Filter FLC ..........................................................80

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Frekuensi Fundamental dan Kelipatannya .............................................. 5Tabel 2.2Batas distorsi arus yang diakibatkan harmonisa

menurut IEEE 519-1992 ....................................................................... 14Tabel 2.3Batas distorsi tegangan yang diakibatkan harmonisa

menurut IEEE 519-1992....................................................................... 14Tabel 2.4 Dampak harmonisa pada berbagai peralatan sistem tenaga listrik .......16Tabel 2.5Aplikasi filter aktif tergantung pada permasalahan kualitas daya ........19Tabel 2.6Pensaklaran Inverter 3 fasa konduksi 1200 ............................................23Tabel 2.7Tanggapan Sistem Kontrol PID Terhadap Perubahan Parameter ..........29Tabel 3.1Data Beban RST Setiap Gedung............................................................35Tabel 3.2Nilai Harmonisa Arus Setiap Fasa Pada Setiap Gedung dalam % ........35Tabel 3.3 Aturan Dasar dalam Bentuk Tabel........................................................43Tabel 4.1Perbandingan Sistem Bus Global Tanpa Filter dengan Kondisi Sistem

Bus Global Menggunakan Filter PI dan Filter FLC .............................81Tabel 4.2Perbandingan Sistem Bus GrupTanpa Filter dengan Kondisi Sistem

Bus Global Menggunakan Filter PI dan Filter FLC .............................81Tabel 4.3Perbandingan Sistem Bus Individu Tanpa Filter dengan Kondisi

Sistem Bus Global Menggunakan Filter PI dan Filter FLC .................81

DAFTAR PUSTAKA

[1] Antaka, E. P. 2009. Analisis Penggunaan Filter Aktif Shunt untuk

Menanggulangi THD (Total Harmonic Distortion) di RSUP Sanglah.

Jimbaran : Jurusan Teknik Elektro Universitas Udayana.

[2] Kusumadewi, S. 2004. Aplikasi Logika Fuzzy Untuk Pendukung

Keputusan. Yogyakarta: Graha Ilmu.

[3] Naba, A. 2009. Belajar Cepat Fuzzy Logic Menggunakan MATLAB.

Yogyakarta: Andi.

[4] Pramnamto, Aris. 2008. Analisis Penggunaan Single Tuned Filter

Sebagai Salah Satu Solusi Masalah Harmonik Pada Beban Rumah

Tangga. Jurnal Teknik Elektro Vol. 2, No. 1, Maret 2002.

[5] Saad, S.: Zellouma, S. 2009. Fuzzy Logic Controller For Three-Level

Shunt Active Filter Compensating Harmonics And Reactive Power,

Electric Power Systems Research 79, Page(s): 13.

[6] Jawal, I, Muhammad., Muhammad, Waleed, K., Muhammad, Danish, S.,

Hafiz, Muhammad F., Farhan, Rajput. Design And Simulation Of Three

Phase Shunt Active Power Filter Using The p-q Theory. N.E.D University

of Engineering & Technology, Karachi – 75270.

[7] Robandi, Imam."Desain Sistem Tenaga Modern Optimasi, Logika Fuzzy,

dan Algoritma Genetika". Penerbit C.V ANDI OFFSET, Yogyakarta, 2006.

desain pengunaan filter aktif shunt berbasis · pdf filedesain pengunaan filter aktif shunt...

Documents