TINJAUAN PUSTAKA
2.5. Dynamic Voltage Restorer (DVR)
2.5.1. Struktur Dasar Dynamic Voltage Restorer
Fungsi dasar DVR adalah mendeteksi terjadinya kedip tegangan yang terjadi
pada saluran sistem daya, kemudian menyuntikkan tegangan untuk mengkompensasi
kedip tegangan yang terjadi. Oleh karena itu DVR ditempatkan dekat dengan beban
sensitif yang dilindungi.
DVR mempunyai power circuit dan control circuit [17],[18]. Control circuit
atau rangkaian kendali berfungsi untuk mengatur parameter-parameter dari sinyal
kendali yang harus disuntikkan oleh DVR pada sistem antara lain : besar tegangan,
frekuensi, pergeseran fasa dan lain-lain. Berdasarkan sinyal kendali yang diperoleh
dari control circuit maka dihasilkan tegangan yang akan disuntikkan pada power
circuit.
DVR bekerja tergantung dari tipe gangguan atau suatu kejadian yang terjadi di
penyimpan energi DC dan kemudian dirubah menjadi tegangan AC oleh Voltage
Source Inverter (VSI). Pada kebanyakan waktu kerja DVR melakukan “nothing to
do” yang berarti DVR tidak menyuntikkan suatu tegangan apapun kecuali hanya
memonitoring tegangan bus.
DVR dirangkai seri dengan sistem distribusi. DVR umumnya mempunyai unit
penyimpan energi capacitor DC, inverter VSI, filter low pass dan transformator
penyuntik tegangan.
Pada Gambar 2.9 berikut ini ditunjukkan komponen-komponen dasar DVR:
Gambar 2.9. Struktur Dasar Sistem DVR[19]
Fungsi masing-masing komponen DVR adalah sebagai berikut:
a. Unit Penyimpanan Energi DC
Unit penyimpan energi dc berfungsi untuk menyediakan kebutuhan daya aktif
selama terjadi kompensasi oleh DVR. Perangkat penyimpan energi DC adalah
kapasitor DC, baterai, penyimpan magnetik super dan flywheels. Rating kapasitor DC
Ukuran kapasitor harus dipilih sedemikian rupa, sehingga selama kedip diharapkan
magnitude maksimum dan durasi, tegangan beban dijaga pada nilai ratingnya dan
tegangan DC tidak berkurang dibawah nilai minimum yang dipilih.
Besar energi yang tersimpan dalam kapasitor, dihitung dengan memakai
Persamaan (2.7) dan (2.8) dibawah ini:
Estorage = ½ CDCV2DC ... P (2.7) series = (1- Vpcc /Vrs) Pload ... Dimana: V (2.8) DC V
= tegangan kapasitor DC link
rs
V
= rating tegangan pasokan
pcc
C
= tegangan fasa selama kedip
DC
P
= kapasitansi kapasitor DC link
series
P
= daya suntik tiga fasa
load
b. Voltage Source Inverter (VSI)
= daya beban tiga fasa
Voltage Source Inverter (VSI) atau sederhananya inverter, adalah sistem
perangkat elektronika daya yang dan sekaligus membangkitkan tegangan kompensasi
yang akan disuntikkan DVR kedalam sistem untuk mengurangi kedip tegangan yang
terjadi dalam bentuk sinusoidal (AC) dengan besar, frekuensi dan sudut fasa yang
satu fasa yang dibangun dari jembatan penuh Insulated Gate Bipolar Transistor
(IGBT) satu fasa dan dimodulasi dengan metode Sinusoidal Pulse Width Modulation
(SPWM) yang dipakai sebagai strategi switching VSI. SPWM merupakan teknik
penyulutan gate switch IGBT pada inverter yang digunakan untuk mengendalikan
indeks modulasi, oleh sebab itu akan mengendalikan tegangan keluaran inverter.
Dalam generator SPWM, sinyal referensi sinusoidal yang frekuensinya sama
dengan frekuensi tegangan sumber (50 Hz) akan dibandingkan dengan sinyal
pembawa segitiga yang frekuensinya lebih tinggi. Bila besar (magnitude) sinyal
referensi sinusoidal lebih besar dari sinyal pembawa segitiga maka swicth S3 dan S4
akan ditrigger dan pada setengah siklus yang lain switch S1 dan S2 ditrigger.
Gambar 2.10. Rangkaian ekivalen inverter satu fasa [14]
Dalam tipe inverter SPWM ini, lebar pulsa divariasikan mengikuti pola
gelombang sinusoidal dan harmonik orde rendah dieliminasi. Inverter SPWM
mempunyai kecepatan switching yang cepat dan operasi yang kuat. Inverter SPWM
akan mengendalikan indeks modulasi, oleh sebab itu akan mengendalikan tegangan
Prinsip kerja pembangkitan sinyal keluaran SPWM satu fasa adalah mengatur
lebar pulsa mengikuti pola gelombang sinusoidal. Frekuensi sinyal referensi
menentukan frekuensi keluaran inverter. Untuk mengetahui rasio modulasi frekuensi
dari pembangkitan SPWM dapat dihitung dengan Persamaan:
Mf
Dimana : ���� = frekuensi sinyal referensi sinusoidal
= ���� ����
���� = frekuensi sinyal pembawa segitiga
Dan besar tegangan keluaran inverter SPWM adalah∶
... (2.9)
Gelombang Sinyal
Pembawa Segitiga Referensi Sinusoidal
Gambar 2.11 Pembangkitan tegangan keluaran sinusoidal inverter SPWM
satu fasa [19]
Besar sinyal referensi sinusoidal menentukan indeks modulasi sinyal
genarator PWM yang tergantung kepada sinyal error. Besar sinyal referensi
yang menyetel besar sesuai dengan besar sinyal error dan sebab itu mengenda likan
indeks modulasi.
Bentuk tegangan keluaran inverter SPWM satu fasa ditunjukkan pada
Gambar 2.12 berikut.
Gambar 2.12 Bentuk tegangan keluaran inverter SPWM satu fasa [19]
c. Inverter SPWM tiga fasa
DVR dapat juga menggunakan satu unit inverter tiga fasa yang dibangun dari
jembatan penuh IGBT tiga fasa dan dimodulasi SPWM untuk melindungi beban
sensitif terhadap kedip tegangan sebagai akibat gangguan hubung singkat, seperti
ditunjukkan Gambar 2.13 berikut.
Gambar 2.13 Rangkaian inverter tiga fasa [20]
AC tiga fasa pada terminal keluaran inverter. Switching inverter dapat dilakukan
pada konduksi 120o atau 180o. Konduksi 180o
Pada konduksi 180
mempunyai penggunaan switch yang
lebih baik dan metode ini yang diusulkan pada penelitian ini.
o
terdapat enam mode operasi per-siklus dengan durasi
setiap mode adalah 60o yang diidentifikasi dengan urutan switching 123, 234, 345,
456, 561 dan 612 [20]. Pada Gambar 2.14 dan 2.15 ditunjukkan mode konduksi 180o
dan bentuk gelombang keluaran inverter pada mode konduksi 180o.
Gambar 2.15 Bentuk gelombang keluaran inverter pada konduksi 180o [20]
d. Unit Filter Pasif Low Pass
Fiter low pass terdiri dari induktor dan kapasitor, yang dapat diletakkan pada
sisi tegangan rendah transformator penyuntik atau pada sisi tegangan tinggi
transformator penyuntik tegangan. Dengan menempatkan filter pada sisi inverter atau
sisi tegangan rendah transformator penyuntik, harmonisa yang terjadi dan yang
bersumber dari VSI dapat dicegah masuk kedalam transformator penyuntik.
e. Unit Transformator Penyuntik Tegangan
Fungsi dasarnya adalah untuk menaikkan pasokan tegangan AC yang dihasilkan
oleh VSI menjadi tegangan yang dibutuhkan beban. Kedalaman kedip tegangan
maksimum yang dapat dikompensasi menjadi suatu batasan untuk menentukan rating
Apabila arus pada jaringan lebih besar dari arus pada DVR, maka suatu switch
by pass akan aktif untuk mencegah arus dengan nilai yang lebih besar mengalir
melalui DVR. Switch by pass diletakkan diantara inverter dengan transformator
penyuntik tegangan seperti pada Gambar 2.16
Gambar 2.16. Switch by pass pada DVR [21]
Suatu DVR dapat bekerja pada beberapa kondisi yaitu :
a. Keadaan Normal.
Apabila unit penyimpanan energi DC terisi penuh, DVR akan bekerja pada
keadaan stand by. Pada kondisi stand by DVR tidak menyuntikkan tegangan
pada jaringan.
b. Keadaan terjadi kedip tegangan.
DVR akan memasok daya aktif dari penyimpan energi, dan daya reaktif yang
dibutuhkan untuk kompensasi tegangan.
c. Keadaan terjadi gangguan pada saluran distribusi.
mengalir pada rangkaian DVR, akibatnya dapat merusak komponen-komponen
DVR yang peka. Untuk melindungi peralatan yang sensitif tersebut dipasang
switch by pass pada DVR.
