oleh : kikin khoirur roziqin 2206 100 129 - prinsip kerja filter aktif shunt tiga tingkat....

Download Oleh : Kikin Khoirur Roziqin 2206 100 129 - prinsip kerja filter aktif shunt tiga tingkat. Mendesain…

Post on 27-Jul-2019

212 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • Oleh :

    Kikin Khoirur Roziqin

    2206 100 129

    Dosen Pembimbing :

    Prof. Dr. Ir. Mochammad Ashari, M.Eng.

    Ir. Sjamsjul Anam, M.T.

  • BebanNon Linier

    Harmonisa

    Usaha Penyelesaian

    Permasalahanpada Sistem

    Tenaga ListrikFilter

    Latar Belakang

  • Permasalahan yang dibahas dalam tugas akhir ini adalahapakah Fuzzy Logic Controller (FLC) layak untukdiimplementasikan pada filter aktif shunt tiga tingkatdalam meredam harmonisa pada sistem tenaga listrik.

    Permasalahan

  • Mengetahui prinsip kerja filter aktif shunt tiga tingkat.Mendesain filter aktif shunt tiga tingkat berbasis

    FLC untuk meredam harmonisa.Mengetahui total harmonics distortion (THD) yang

    terbangkit sebelum dan sesudah pemasangan filter aktif shunt tiga tingkat berbasis FLC.Membandingkan kinerja dari FLC dengan

    Proportional Integral (PI) Controller sebagai kontrol kendali Filter Aktif Shunt Tiga Tingkat.

    Tujuan

  • Gelombang Fundamental

    Hasil Penjumlahan Gelombang Fundamental & Harmonisa Ketiga

    Gelombang Harmonisa Ketiga

    HARMONISA

  • Filter aktif shunt tiga tingkat merupakan suatu filter aktif shunt yang menggunakan inverter tiga tingkat dalam pembentukan arus kompensasi untuk meredam harmonisa.

    Filter Aktif Shunt Tiga Tingkat

  • Diagram Blok Filter Aktif Shunt Tiga Tingkat

    Inverter

    Tiga Tingkat

    Control Block

    FLCeIAeIBeIC Iref

    Filtering

    +

    IsA IsB IsC

    IhB IhC+ +

    - --

    IhA

    IcA IcB IcC

  • Inverter Tiga Tingkat

    Inverter merupakan suatu peralatan elektronika yang mengkonversikan listrik arus searah (DC) menjadi listrik arus bolak-balik (AC).

    Inverter ini bisa terdiri dari satu tingkat maupun banyak tingkat atau yang biasa disebut dengan multilevel inverter.

  • Inverter Tiga Tingkat

  • Konfigurasi SistemBEBAN

    NON LINIER

    FILTERING

    FLCINVERTER

    TIGA TINGKAT

    BEBAN LINIER

    Sumber

    Filter Aktif Shunt Tiga

    Tingkat

    DESAIN DAN PEMODELAN INVERTER TIGA TINGKAT BERBASIS FUZZY LOGIC

    CONTROLLER (FLC) SEBAGAI FILTER AKTIF

  • Komponen Filter Aktif Shunt Tiga Tingkat Berbasis FLC

    Filtering

    Aplikasi Fuzzy Logic Controller

    Prosedur Penyalaan Inverter Tiga Tingkat

  • Filtering merupakan suatu proses untuk mendapatkan sinyal arus harmonisa dengan cara memfilter sinyal arus dan tegangan pada sistem.

    Arus referensi atau harmonisa arus diidentifikasi dengan transformasi - untuk mendapatkan daya real dan imajiner.

    Tegangan sumber (VS1, VS2, VS3) dan arus sumber (IS1, IS2, IS3) ditransformasikan menjadi sistem bi-phasemenurut persamaan berikut :

    Filtering

  • Daya aktif dan daya reaktif sesaat pada sistem dihitung berdasarkan persamaan di bawah ini :

    Filtering

    Setelah itu, untuk mendapatkan arus referensi harmonisa dilakukan transformasi sesuai dengan persamaan berikut :

  • Untuk mendapatkan arus referensi harmonisa yang sesungguhnya, maka arus harmonisa dalam sistem bi-phase harus ditransformasikan dengan invers daritransformasi -, dimana ditunjukkan padapersamaan berikut :

    Filtering

  • Pemodelan Filtering

    I_Ref

    1

    q

    p

    Vsb^2

    u2

    Vsa^2

    u2

    Vref_Transf

    Scope 7

    Scope

    Iref _Transf

    Iref betha

    Iref alpha

    Gain 7

    K*u

    Gain 6

    K*u

    Gain 3

    K*u

    Gain 2

    K*u

    Gain 1

    K*u

    Gain

    K*u

    Fcn

    1/u

    Constant

    -1

    Fo=50Hz

    Fo=50Hz

    Ic

    6 Ib

    5

    Ia

    4

    Vc

    3 Vb

    2

    Va

    1

  • Menentukan Rule Base FLC

    Prosedur Pengontrolan MenggunakanFLC

    d_errorError

    LN N ZE P LP

    ln BN N P P BP

    n BN N P P BP

    ze BN N ZE P BP

    p BN N N P BP

    lp BN N N P BP

    Tabel 1 Rule Base Fuzzy Logic Controller

  • Menentukan Membership Function

    Prosedur Pengontrolan MenggunakanFLC

    Fungsi keanggotaan atau Membership Function (MF) menyatakan fungsi secara keseluruhan yang menyatakan derajat keanggotaan (Membership Function) dari masing-masing variabel. Sedangkan yang dimaksud variabel disini adalah error, delta error, dan sinyal kontrol keluaran.

  • Membership FunctionVariabel Masukan Error dan Delta Error

  • Membership Function Variabel Masukan Output

  • Out

    1

    error C

    error B

    error A

    d_error C

    d_error B

    d_error A

    z

    1

    z

    1

    z

    1

    Out C

    Out B

    Out A

    Fuzzy Logic

    Controller 2

    Fuzzy Logic

    Controller 1

    Fuzzy Logic

    Controller

    In

    1

    Simulasi Fuzzy Logic Controller

  • Aplikasi Fuzzy Logic Controller

  • Prosedur Penyalaan Inverter Tiga Tingkat

    Ki Ti1 Ti2 Ti3 Ti4 Vio

    1 1 1 0 0 Vdc/2

    0 0 1 1 0 0

    -1 0 0 1 1 - Vdc/2

    Tabel 2 Sinyal Kontrol Ideal Switch pada Inverter Tiga Tingkat

  • Port C

    3

    Port B

    2

    Port A

    1

    v+-

    ABC

    ABC

    Ideal Switch 9

    g m

    1 2

    Ideal Switch 8

    g m

    1 2

    Ideal Switch 7

    g m

    1 2

    Ideal Switch 6

    g m

    1 2

    Ideal Switch 5

    g m

    1 2

    Ideal Switch 4

    g m

    1 2

    Ideal Switch 3

    g m

    1 2

    Ideal Switch 2

    g m

    1 2

    Ideal Switch 11

    g m

    1 2

    Ideal Switch 10

    g m

    1 2

    Ideal Switch 1

    g m

    1 2

    Ideal Switch

    g m

    1 2

    Diode5

    Diode4

    Diode3

    Diode2

    Diode1

    Diode

    In34

    12

    In33

    11

    In32

    10

    In31

    9

    In24

    8

    In23

    7

    In22

    6

    In21

    5

    In14

    4

    In13

    3

    In12

    2

    In11

    1

    Inverter Tiga Tingkat

  • Pemodelan Sistem Tanpa Filter Aktif Shunt 3 Tingkat

    Discrete,

    Ts = 0.0001 s.

    pf

    v+ -

    v+ -

    v+-

    v+-

    v+-

    v+-

    v+-

    v+-

    v+ -

    v+-

    V_normal

    Three-Phase Source

    A

    B

    C

    Three-PhaseV-I Measurement

    VabcIabc

    A

    B

    C

    a

    b

    c

    Vabc

    Iabc

    P

    Q

    S

    pf

    S

    Q

    P

    I_arus_normal

    [Ic ][Ib ][Ia ]

    [Vc]Goto 1

    [Vb][Va]

    i+-

    i+-

    i+-

    i+-

    i+-

    i+-

    i+-

    Beban Non Linier

    A

    B

    C

    Beban Linier

    A B C

    SIMULASI DAN ANALISIS

  • Pemodelan Beban Linier

    C

    3B

    2A

    1 A

    B

    C

    a

    b

    c

    Three-PhaseSeries RL Load

    A B C

    Beban linier berupa R dan L seri tiga fasa dengan daya terpasang 13 kVA

    Pemodelan Beban Non Linier Beban non linier yang terdiri dari sebuah penyearah tiga fasa

    serta beban R dan C dengan daya terpasang sebesar 2.8 kVA

    C

    3B

    2A

    1 A

    B

    C

    a

    b

    c

    Rectifier 3 Phasa

    A

    B

    C

    +

    -

    RC Load

  • Hasil Simulasi Tanpa Filter Aktif Shunt 3 Tingkat Berbasis FLC

    1. Simulasi ini menggunakan MATLAB SimulinkR2008a, dengan tegangan line-line pada sumbersebesar 381 Volt.

    2. Kondisi awal sistem disimulasikan pada saatsebelum adanya filter aktif shunt tiga tingkatdengan beban linier sebesar 13 kVA dan bebannonlinier sebesar 2.8 kVA.

    3. Pada simulasi awal tanpa filter, diperoleh nilaiTHD arus pada sistem sebesar 7.24 % dan nilaiTHD tegangan pada sistem sebesar 3.90 %.

  • Hasil Simulasi Tanpa Filter Aktif Shunt 3 Tingkat Berbasis FLC

    Gambar Gelombang Arus

    Gambar Gelombang Tegangan

    Gambar Spektrum Arus

    Gambar Spektrum Tegangan

  • Daya Aktif (P) 13.48 kW

    Daya Reaktif (Q) 4.871 kVAR

    Daya Total (S) 14.33 kVA

    Faktor Daya 0.94

    Arus Fundamental (peak) 30.52 A

    Arus Fundamental (rms) 21.58 A

    THD arus sumber 7.24 %

    Tegangan Fundamental (peak) 309.7 V

    Tegangan Fundamental (rms) 219 V

    THD tegangan sumber 3.90 %

    Hasil Simulasi Tanpa Filter Aktif Shunt 3 Tingkat Berbasis FLC

  • Pemodelan Sistem Dengan Filter Aktif Shunt 3 Tingkat Berbasis FLC

    Discrete,

    Ts = 0.0001 s.

    pf

    v+ -

    v+ -

    v+-

    v+-

    v+-

    v+-

    v+-

    v+-

    v+ -

    v+-

    V_normal

    Three-Phase Source

    A

    B

    C

    A B C

    a b c

    Three-PhaseV-I Measurement

    Vabc

    IabcA

    B

    C

    a

    b

    c

    Three-PhaseSeries RLC Load

    A B C

    Vabc

    Iabc

    P

    Q

    S

    pf

    S

    Rectifier

    A

    B

    C

    +

    -

    Q

    Proses + Inverter 3 Tingkat

    From _Out_Fuzzy

    Port_A

    Port_B

    Port_C

    P

    I_arus_normal

    I Compensation

    Ic_a

    Ic_b

    Ic_c

    I_Compns

    [Ic_c]

    [Ic_b]

    [Ic_a]

    [Ic ][Ib ][Ia ]

    [Vc]Goto 1

    [Vb][Va]

    [Ic_a]

    [Ic]

    [Ib ]

    [Ia ]

    [Vb ]

    [Ic_c]

    [Ic_b]

    [Vc] [Va]

    FLC

    In Out

    i+-

    i+

    - i+

    -i+

    -

    i+-

    i+-

    i+-

    i+-

    i+-

    i+-

    Alpha Betha Transf

    Va

    Vb

    Vc

    Ia

    Ib

    Ic

    I_Ref

  • Pada simulasi menggunakan filter aktif shunttiga tingkat berbasis FLC, diperoleh nilai THDarus pada sistem sebesar 4.98 % dan nilai THDtegangan pada sistem sebesar 0.71 %.

    Hasil Simulasi Setelah Pemasangan Filter Aktif Shunt