PERBAIKAN FAKTOR DAYA PENYEARAH GELOMBANG
PENUH TIGA PHASA MENGGUNAKAN KONTROL ARUS
RAMP COMPARISON CURRENT CONTROL
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh : SUBAIDI 201110130311070
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT. Atas rahmat serta
hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul : “PERBAIKAN FAKTOR DAYA PENYEARAH GELOMBANG PENUH TIGA PHASA MENGGUNAKAN KONTROL ARUS RAMP COMPARISON
CURRENT CONTROL”.
Dalam mewujudkan semua yang lebih baik, kami selalu berhadapan
dengan segala macam hambatan. Tidak lain halnya dalam pembuatan laporan
tugas akhir ini, banyak hambatan yang harus penulis lewati, tetapi berkat bantuan
dari beberapa pihak akhirnya penulis dapat melampauinya dengan lancar.
Penulis menyadari bahwa di dalam penulisan laporan ini tidak terlepas dari
bimbingan dan pengarahan dari para dosen Universitas Muhammadiyah Malang
serta pihak–pihak yang telah tulus ikhlas memberikan bantuan baik secara moril
dan spiritual. Semoga amal kebaikan serta keikhlasan mereka mendapat balasan
setimpal dari Allah SWT.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan skripsi ini masih
banyak kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu penulis mengharapkan saran
yang membangun agar tulisan ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu
pengetahuan dan perkembangan teknologi kedepan.
Malang, 15 Juli 2016
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ...i
LEMBAR PERSETUJUAN ... ii
LEMBAR PENGESAHAN ... iii
LEMBAR PERNYATAAN ...iv
ABSTRAKSI ... v
ABSTRACT ...vi
LEMBAR PERSEMBAHAN ... vii
KATA PENGANTAR ... viii
DAFTAR ISI ...ix
DAFTAR GAMBAR ... xii
DAFTAR TABEL ...xiv
1.5 Sistematika Penulisan ... 3
BAB II
2.2.5 Faktor daya pada generator dan motor-motor listrik ... 6
2.2.6 Perbaikan faktor daya ... 8
2.2.7 Beban resitif ... 8
2.2.9 Beban kapasitif ... 8
2.2.10 Keuntungan-keuntungan perbaikan faktor daya ... 9
2.2.11 Kerugian-kerugian faktor daya rendah ... 10
2.3 Penyearah tiga phasa gelombang penuh ... 10
2.4 Harmonisa ... 13
2.4.1 Total harmonic distortion (THD) ... 15
2.4.2 Efek harmonisa... ... 16
2.5 Kontrol arus ramp comparison current control ... 16
2.6 Rangkaian logika ... 17
2.7 MATLAB( matrix laboratory) ... 22
BAB III PERANCANGAN SISTEM DAN PEMODELAN SISTEM ... 24
3.1 Perancangan simulasi ... 24
3.1.1 Perancangan simulasi penyearah konvensional ... 24
3.2.1 Perancangan simulasi penyearah menggunakan kontrol arus ramp comparison current control ... 25
3.2 Pemodelan full bridge penyearah menggunakan komponen dioda ... 25
3.2.1 Pemodelan penyearah konvensional 3 Phasa ... 27
3.2.2 Perancangan penyearah 3 phasa dengan menggunakan kontrol arus ramp comparison current control ... 28
3.3 Arus referensi ... 31
3.4 Strategi kontrol arus ramp comparison current control ... 34
3.6 Sinyal segitiga...37
3.7 Pengukuran faktor daya...38
3.8 Proses pengujian... ... ...39
BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA ... 40
4.1 Hasil simulasi penyearah konvensional ... 40
4.1.1 Hasil simulasi beban 25 Ohm ... 41
4.1.2 Hasil simulasi beban 50 Ohm ... 42
4.1.3 Hasil simulasi beban 75 Ohm ... 43
4.1.4 Hasil simulasi beban 100 Ohm ... 45
4.1.5 Hasil simulasi beban 150 Ohm ... 46
4.2 Hasil simulasi penyearah 3 phasa menggunakan kontrol arus ramp comparison current control ... 47
4.2.1 Hasil simulasi beban 25 Ohm ... 48
4.2.2 Hasil simulasi beban 50 Ohm ... 49
4.2.3 Hasil simulasi beban 75 Ohm ... 50
4.2.4 Hasil simulasi beban 100 Ohm ... 52
4.2.5 Hasil simulasi beban 150 Ohm ... 53
4.3 Kontrol arus ramp comparison current control ... 54
4.4 Perbandingan ... 56
4.4.1 Perbandingan pengujian dengan beban yang bervariasi ... 57
4.6 Pembahasan ... 58
BAB V PENUTUP ... 60
5.1 Kesimpulan ... 60
5.2 Saran ... 60
DAFTAR PUSTAKA
1. A. I. Maswood, Fangrui Liu, “ A Unity Power Factor Front-End Rectifier
With Hysteresis Current Control” IEEE Transactions On Energy
Convension, Vol.21, No.1, March 2006.
2. A. I. Maswood, A. K. Yusop, M. Azizur Rahman “A Novel
Suppressed-Link Rectifier-Inverter Topology With Unity Power Factor ”IEEE
Transactions On Power Electronics , Vol. 17, No.5, September 2002.
3. Deny Prisandi, Heri Suryoatmojo, Mochamad Ashari “ Sistem Perbaikan
Faktor Daya Pada Penyearah Diode Tiga Phasa Menggunakan Hysterisis
Current Control ” Jurnal Teknik POMITS Vol. 1, No, 1.2002.
4. Hazlif Nazif, Muh. Imran Hamid “ Pemodelan Dan Simulasi PV-Inverter
Terintegrasi Ke Grid Dengan Kontrol Arus Ramp Comparison Current
Control” , Fakultas Teknik, Universitas Andalas, Vol. 4, No. 2, September
2015.
5. Nurhadi “Diktat Elektronika Daya”, Fakultas Teknik, Teknik Elektro,
Universtitas Muhammadiyah Malang, 2013.
6. Rashid M.H., 2011, Power Electronics Handbook : Devices, circuits, and
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dari tahun ke tahun pemanfaatan komponen elektronika daya didalam
proses konversi energi listrik semakin berkembang. Karakteristik dari
peralatan-peralatan elektronika daya untuk pengendalian daya dari satu bentuk ke bentuk
yang lain telah memungkinkan hal tersebut. Peralatan elektronika daya dikenal
dengan bentuk yang kompak, relatif tidak memerlukan tempat yang luas dan juga
memiliki pengaturan yang begitu luas, akan tetapi sumber tegangan listik di
Indonesia masih menggunakan sumber tegangan Alternating Current (AC),
sehingga perlu adanya suatu penyearah untuk merubah tegangan AC menjadi
tegangan Direct Current (DC). Untuk mendapatkan tegangan DC diperlukan
suatu rangkaian penyearah (rectifier).
Namun penggunaan komponen elektronika daya didalam suatu sistem
tenaga listrik justru menimbulkan masalah baru yaitu faktor daya dari sumber AC
menjadi rendah dan mengalami gangguan harmonisa. Penggunaan komponen
elektronika daya membuat bentuk gelombang yang dihasilkan tidak sinusoidal
murni (terdistorsi) sehingga menimbulkan harmonisa. Munculnya harmonisa pada
suatu sistem tenaga listrik dapat memperburuk kualitas daya sistem tersebut,
karena dapat menyebabkan faktor daya sistem menjadi lebih rendah, distorsi
gelombang tegangan, meningkatkan rugi-rugi sistem, pembebanan lebih pada
peralatan, pergeseran titik netral sistem, ataupun peningkatan arus netral pada
sistem.
Perbaikan kinerja penyearah terus mengalami kemajuan untuk mengurangi
hal-hal yang dihasilkan oleh komponen elektronika daya tersebut. Untuk
mendapatkan sumber DC namun tidak menurunkan kualitas daya, maka
dibutuhkan suatu penyearah yang dilengkapi dengan rangkaian Power Factor
2 satu cara untuk mendapatkan faktor daya yang tinggi adalah dengan menggunakan
kontrol arus ramp comparison current control.
Pada tugas akhir ini akan dibahas tentang penyearah tiga phasa gelombang
penuh dengan menggunakan kontrol arus ramp comparison current control,
kemudian dibandingkan terhadap penyearah konvensional dengan beban yang
sama. Diharapkan nilai faktor daya dan harmonisa pada rangkaian penyearah
menggunakan kontrol arus ramp comparison current control lebih baik
dibandingkan dengan penyearah konvensional sehingga dapat meningkatkan
efisiensi pada sistem.
1.2 Rumusan Masalah
Permasalahan yang akan dibahas dalam tugas akhir ini adalah :
1. Bagaimana merancang penyearah gelombang penuh 3 phasa dengan
kualitas faktor daya yang baik serta mempunyai harmonisa yang
rendah?
2. Bagaimana merancang teknik pemicu PWM dengan menggunakan
kontrol arus ramp comparison current control ?
3. Bagaimana mensimulasikan dengan software Matlab untuk
penggunaan penyearah dengan menggunakan kontrol arus ramp
comparison current control.
1.3 Tujuan
Pada tugas akhir ini bertujuan sebagai berikut:
1. Merancang, mensimulasikan dan menganalisa penyearah gelombang
penuh tiga phasa agar mempunyai faktor daya yang baik dengan
harmonisa yang rendah.
2. Merancang, mensimulasikan, dan menganalisa penyearah tiga phasa
gelombang penuh dengan kontrol arus ramp comparison current
3 3. Membandingkan nilai faktor daya dan harmonisa keluaran penyearah
konvensional dengan penyearah menggunakan kontrol arus ramp
comparison current control.
1.4 Batasan Masalah
Agar tujuan dari tugas akhir ini tidak menyimpang dari tujuan semula,
dibutuhkan suatu batasan-batasan yang jelas guna mengarahkan pembahasan.
Batasan-batasan masalah tersebut adalah sebagai berikut:
1. Penyearah yang digunakan yaitu penyearah tiga phasa dengan gelombang
penuh menggunakan dioda.
2. Perbaikan faktor daya menggunakan kontrol arus ramp comparison
current control.
3. Beban yang digunakan yaitu beban resistansi dari resistor dengan nilai
yang bervariasi.
4. Simulasi dan analisis menggunakan simulink Matlab.
1.5 Sistematika Penulisan Tugas Akhir
Dalam penyusunan tugas akhir ini dibagi dalam lima bab masing-masing
bab akan terbagi dalam beberapa sub-bab. Adapun kelengkapan pembagian
tersebut dapat diuraikan sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Pada bab ini berisi tentang latar belakang, tujuan dari tugas
akhir, rumusan masalah, batasan masalah, sistematika penulisan
yang digunakan dalam tugas akhir ini.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Menjelaskan tentang landasan teori sebagai acuan atau referensi
penelitian untuk melakukan penelitian, dalam landasan teori ini
4 faktor daya, harmonisa, penyearah, dan kontrol arus ramp
comparison current control.
BAB III PERANCANGAN SISTEM
Menjelaskan tentang penelitian yang sudah dilakukan oleh
penulis dalam merancang penyearah gelombang penuh tiga
phasa menggunakan kontrol arus ramp comparison current
control dan membuat simulasi pada simulink MATLAB
2013Ra.
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM
Pada bagian ini berisi tentang hasil pengujian dan analisa
simulasi dari penyearah konvensional dan juga penyearah
dengan kontrol arus ramp comparison current control.
BAB V PENUTUP
Pada bagian ini berisi tentang kesimpulan dari pengerjaan tugas
akhir dan saran untuk memperbaiki kekurangan dari
perancangan sistem yang sudah dibuat untuk hasil yang lebih
