SINKRONISASI
INVERTER
SATU FASA DENGAN
JARINGAN DISTRIBUSI MENGGUNAKAN METODE
KONTROL ARUS
HYSTERISIS CURRENT CONTROL
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh :
ROY ARIFUDDIN BASYRI 201110130311044
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT. Atas rahmat serta hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul :
“SINKRONISASI INVERTER SATU FASA DENGAN JARINGAN DISTRIBUSI MENGGUNAKAN KONTROL ARUS HYSTERISIS 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 didalam 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, 30 April 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
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 2
1.3 Tujuan ... 2
1.4 Batasan Masalah ... 2
1.5 Sistematika Penulisan ... 3
BAB II DASAR TEORI ... 5
2.1 Sumber DC ... 5
2.2 Insulated gate bipolar transistor ... 7
2.3.1 Full bridge inverter ... 9
2.3.2 Inverter satu fasa dengan kontrol PWM ... 10
2.3.3 Metode switching inverter satu fasa ... 11
2.4 Strategi kontrol arus pada inverter ... 16
2.4.1 Strategi kontrol arus prediktif kontrol ... 16
2.4.2 Strategi kontrol arus ramp comparison current control... 16
2.4.3 Strategi kontrol arus hysterisis current control ... 18
2.5 Sistem sinkronisasi ... 19
2.6 Metode sinkronisasi phase locked loop ... 21
2.6.1 Macam-macam metode sinkronisasi ... 23
2.6.1.1 Metode zero-crosing ... 23
2.6.1.2 Metode harmonic compensator ... 24
2.6.1.3 Metode utiliy observer ... 24
2.7 MATLAB( matrix laboratory) ... 25
2.7.1 Real time windows target ... 26
2.7.2 xPC Target ... 26
BAB III PERANCANGAN DAN PEMODELAN SISTEM ... 27
3.1 Perancangan simulasi ... 27
3.1.1 Pemodelan full bridge inverter menggunakan komponen IGBT/Diode 29 3.2 Pemodelan inverter konvensional satu fasa ... 30
3.2.1 Pemodelan sinusoidal pulse width modulation (SPWM) ... 31
3.3 Pemodelan inverter satu fasa dengan jaringan distribusi ... 32
3.3.1 Pemodelan phse locked loop ... 33
3.3.2 Strategi kontrol arus pada inverter satu fasa dengan jaringan ... 34
3.4 Block input ... 35
BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA ... 37
4.1 Rangkaian simulasi inverter konvensional satu fasa dan inverter satu fasa menggunakan kontrol arus dengan jaringan distribusi ... 37
4.2 Hasil Simulasi ... 39
4.2.1 Hasil simulasi inverter satu fasa konvensional dengan SPWM ... 39
4.2.2 Hasil simulasi inverter satu fasa menggunakan kontrol arus ... 41
4.3 Perbandingan ... 43
4.3.1 Perbandingan Daya ... 43
4.3.2 Perbandingan Daya Referensi... 44
4.4 Pembahasan ... 44
BAB V PENUTUP ... 46
5.1 Kesimpulan ... 46
5.2 Saran ... 47
DAFTAR PUSTAKA ... 48
DAFTAR PUSTAKA
[1] Rashid M.H.,2011,POWER ELECTRONICS HANDBOOK:devices, circuits,and applications handbook, USA:Butterworth-Heinemann.
[2] Mochammad salman, Mochammad Ashari, Heri Suryatmojo, “Perancangan Inverter Satu Fasa Yang Terhubung Dengan Jaringan Distribusi Menggunakan Metode Hysterisis Current Control,” Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Kampus ITS, Februari 2012.
[3] Sujarnako Bambang, “Metode Sinkronisasi Inverter Satu Fasa Dengan Jaringan Listrik Yang Terdistrosi,” Jurnal Teknik ISSN: 1693-6930, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Jember, 2010.
[4] Andri Helly, “Inverter Satu Fasa Sinkron Berbasis Digital Phase Locked Loop,” Fakultas Teknik, Program Studi Magister Teknik Elektro, Kekhususan Teknik Kontrol Industri, Juni 2012.
[5] Nazif Hazlif, ”Pemodelan dan Simulasi PV-Inverter Terintegrasi Ke Grid Dengan Kontrol Arus Ramp Comparison Of Current Control,” Fakultas Teknik, Universitas Andalas, Vol: 4, No.2, September 2015.
[6] Namboodiri Anuja, “Unipolar and Bipolar Inverter PWM,” Power Electronics Engineering, Vishwakarma Govt. Engineering Collage, Chandkheda, December 2014.
[7] Sreedhar Madichetty, “Modelling And Simulation Of A Hysteresis Band Pulse Width Modulated Current Controller Applied To A Three Phase Voltage Source Inverter By Using Matlab,” School of Electrical Engineering, KIIT University ,Bhubaneswar, India, September 2013. [8] Diktat Elektronika Daya, Fakultas Teknik, Teknik Elektro, Universitas
Muhammadiyah Malang.
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dari tahun ke tahun kebutuhan daya listrik akan semakin meningkat, seiring juga dengan mulai berkurangnya cadangan energi bahan bakar fosil yang digunakan pada pembangkit listrik. Oleh karena itu dibutuhkanlah salah satu energi alternatif yang dapat membantu mengurangi penggunaan bahan bakar fosil yang digunakan pada pembangkit listrik. Perusahaan listrik negara merupakan salah satu perusahaan yang menjadi pemasok listrik utama di indonesia yang sebagian besar pembangkit listriknya menggunakan bahan bakar fosil, oleh karena itu akan terbebani dengan kebutuhan daya listrik yang terus meningkat, maka dari itu dibutuhkan sumber energi listrik terbarukan yang dapat menopang beban listrik yang diterima perusahaan listrik negara, misalnya : photovoltaic (pv), dan juga pembangkit energi terbarukan lainnya. Sumber listrik dengan energi terbarukan pada umumnya masih menghasilkan daya arus searah DC, sehingga membutuhkan sistem konversi ke dalam bentuk daya arus bolak–balik AC dengan menggunakan inverter DC- AC.
Sumber listrik arus searah DC yang berasal dari sumber energi terbarukan yang dikoneksikan dengan sistem jaringan listrik membutuhkan proses sinkronisasi, sinkronisasi adalah suatu cara untuk menghubungkan dua sumber arus bolak–balik AC. Proses tersebut dilakukan dengan cara mengkontrol cara kerja inverter yang karakteristiknya sesuai agar bisa digunakan sebagaimana pada jaringan listrik distribusi satu fasa, sehingga inverter tersebut akan menghasilkan arus, fasa dan frekuensi yang sesuai dengan jaringan listrik dsitribusi satu fasa (Helly Andri, 2012).
2
tegangan inverter yang dibutuhkan untuk memaksa arus mengikuti arus referensi pada sampel waktu tertentu. Sedangkan pada kontrol arus ramp comparison current control adalah kontrol yang membandingkan arus eror ke dalam gelombang segitiga untuk menghasilkan sinyal pulsa trigger yang digunakan untuk mengendalikan switch pada inverter (Nazif Hazlif, 2015).
Pada tugas akhir ini akan dibahas tentang kontrol arus hysterisis current control sebagai kontrol arus dalam sinkronisasi inverter satu fasa dengan jaringan distribusi, kemudian dibandingkan terhadap inverter konvensional dalam hal ini arus keluaran inverter, daya aktif, dan daya reaktif. Diharapkan arus keluaran
inverter pada rangkaian inverter satu fasa dengan kontrol arus hysterisis dapat meningkatkan daya arus dibanding inverter konvensional sehingga dapat menambah daya pada jaringan distribusi satu fasa.
1.2 Rumusan Masalah
Terdapat beberapa masalah yang akan dibahas dalam tugas akhir ini :
Bagaimana merancang sinkronisasi inverter konvensional satu fasa dengan jaringan distribusi ?
Bagaimana merancang sinkronisasi inverter satu fasa dengan jaringan distibusi menggunakan kontrol arus hysterisis ?
Bagaimana mensimulasikan dengan software MATLAB untuk penggunaan inverter satu fasa konvensional, dan inverter satu fasa dengan kontrol arus hysterisis, agar dapat diketahui berapa keluran daya yang dihasilkan oleh inverter tersebut ?
1.3 Tujuan
Adapun tujuan dari tugas akhir ini adalah :
Membandingkan hasil keluaran daya yang dihasilkan oleh inverter
konvensional dengan inverter menggunakan kontrol arus hysterisis current control.
Menggunakan kontrol arus hysterisis current control sebagai kontrol arus
3 Menggunakan phase lokced loop satu fasa sebagai metode sinkronisasi.
1.4 Batasan Masalah
Agar tujuan dari tugas akhir ini tidak menyimpang dari tujuan semula, dibutuhkan suatu batasa-batasan yang jelas guna mengarahkan pembahasan.
Batasan-batasan masalah tersebut adalah sebagai berikut:
Cara kerja full bridge inverter satu fasamenggunakan pemicuan hasil dari pengoperasian kontrol arus hysterisis current control.
Cara kerja full bridge inverter satu fasakonvensional menggunakan teknik pemicuan SPWM.
Teknik sinkronisasi menggunakan Phase Locked Loop dari library default
MATLAB.
Simulasi menggunakan simulink MATLAB 2013Ra.
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 PENDAHULAUAN
Pada bab ini berisi tentang latar belakang, tujuan dari tugas akhir, rumusan masalah, batasan masalah, sistematika penulisan yang digunakan dalam tugas akhir.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Menjelaskan tentang landasan teori sebagai acuan atau referensi peneliti untuk melakukan penelitian, dalam landasan teori ini membahas beberapa teori penting dalam tugas akhir ini yaitu sumber DC, Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT), Inverter,
4 BAB III PERANCANGAN SISTEM
Menjelaskan tentang peneletian yang sudah dilakukan oleh penulis dalam merancang sinkronisasi inverter dengan jaringan distribusi satu fasa dengan kontrol arus hysterisis 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 inverter konvensional dan juga inverter dengan kontrol arus
hysterisis current control yang terhubung dengan jaringan distribusi satu fasa.
BAB V PENUTUP
