S TE 0902150 Chapter1

(1)

Sidik Setiadi, 2014

Analisis penerapan Kontroler PID Pada AVR Untuk Menjaga Kestabilan Tegangan di PLTP Wayang Windu

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Energi listrik merupakan kebutuhan yang sangat penting bagi umat manusia.

Tanpa energi listrik manusia akan mengalami kesulitan dalam menjalankan

aktifitasnya sehari-hari. Oleh karena itu, penyediaan tenaga listrik merupakan

suatu hal yang sangat penting dalam suatu industri yang berfungsi sebagai

penyaluran tegangan dan pembangkitan tenaga listrik untuk kebutuhan

mengoperasikan mesin-mesin listrik sebagai penunjang aktifitas kerja di industri

tersebut.

Pada aplikasi industri, bahwa tenaga listrik harus dikendalikan terlebih dahulu

sebelum disalurkan pada jaringan transmisi hingga sampai ke konsumen.

Pengaturan tegangan dilakukan akibat terjadinya perubahan kebutuhan daya

reaktif pada beban, dimana perubahan daya ini merupakan suatu hal yang sudah

pasti terjadi. Untuk menangani hal tersebut diatas, maka parameter-parameter

pembangkit harus ada yang dapat diubah-ubah agar pembangkit tetap beroperasi

dengan baik dengan tetap menyuplai beban dalam kondisi aman dan stabil.

Keberadaan kontroler dalam sebuah sistem kontrol mempunyai kontribusi

yang besar terhadap prilaku sistem. Pada prinsipnya hal itu disebabkan oleh tidak

dapat diubahnya komponen penyusun sistem tersebut. Artinya, karakteristik plant

harus diterima sebagaimana adanya, sehingga perubahan perilaku sistem hanya

dapat dilakukan melalui penambahan suatu sub sistem yaitu kontroler. Salah satu

tugas komponen kontroler adalah mereduksi sinyal kesalahan, yaitu perbedaan

antara sinyal setting dan sinyal aktual. Hal ini sesuai dengan tujuan sistem kontrol

adalah mendapatkan sinyal aktual senantiasa (diinginkan) sama dengan sinyal

(2)

kesalahan yang terjadi, semakin baiklah kinerja sistem kontrol yang diterapkan

(Chairuzzaini, 1998).

Apabila perbedaan antara nilai setting dengan nilai keluaran relatif besar,

maka kontroler yang baik seharusnya mampu mengamati perbedaan ini untuk

segera menghasilkan sinyal keluaran untuk mempengaruhi plant. Dengan

demikian sistem secara cepat mengubah keluaran plant sampai diperoleh selisih

antara setting dengan besaran yang diatur sekecil mungkin (Rusli, 1997).

Saat ini sudah ada sebuah alat yang mampu mengatur parameter pembangkit

tersebut dan bahkan sudah dapat bekerja secara otomatis. Alat tersebut yaitu

Automatic Voltage Regulator (AVR) yang sedemikian rupa mampu mengatur

nilai tegangan yang dibangkitkan oleh suatu pembangkit.

Dengan berkembangnya teknologi komputer yang semakin canggih dengan

dibuatnya program MATLAB yang sangat bermanfaat dan dapat digunakan untuk

membuat simulasi dan melakukan analisis terhadap sebuah peralatan tanpa

menyentuh peralatan tersebut bahkan mampu menampilkan respon sebuah

peralatan apabila diberikan input dan jika input dari peralatan yang dapat

diubah-ubah.

Pada praktek di lapangan, daya reaktif yang disuplai dari generator ke beban

selalu mengalami perubahan. Sehingga, menyebabkan tegangan pada terminal

generator harus diubah-ubah untuk menjamin generator tetap stabil dalam

mengkompensasi kebutuhan daya pada beban tersebut.

Tegangan output dari generator dapat diatur dengan cara mengubah GGL

induksi yang dibangkitkan dengan cara mengubah fluks rotor yang tergantung

pada besarnya arus penguatan (excitacy) yang disuplai oleh exciter. Dengan kata

lain, besar kecilnya tegangan output dari generator tergantung pada besarnya arus

penguatan (excitacy) yang disuplai oleh exciter. Apabila tegangan output

generator di bawah tegangan nominal tegangan generator, maka AVR akan

(3)

penguatan (excitacy). Sebaliknya, apabila tegangan output generator melebihi

tegangan nominal generator maka AVR akan memerintahkan exciter untuk

mengurangi arus penguatan (excitacy). Dengan demikian, apabila terjadi

perubahan tegangan output generator akan dapat distabilkan oleh AVR secara

otomatis dikarenakan dilengkapi dengan peralatan seperti alat yang digunakan

untuk pembatasan penguat minimum ataupun maksimum yang bekerja secara

otomatis.

Automatic Voltage Regulator (AVR) dioperasikan dengan mendapat satu daya

dari Permanent Magnet Generator (PMG). Sebagai contoh AVR dengan tegangan

110 Volt, 20 Ampere serta mendapat sensor dari Potencial Transformer (PT) dan

Current Transformer (CT). Pada sistem pengaturan arus penguatan (excitacy)

terdapat dua kondisi yang mungkin terjadi yaitu:

1. Under Excitation

Kondisi under excitation yaitu kondisi dimana generator mendapatkan arus

penguatan (excitacy) dibawah batas ideal dari penguatan yang seharusnya. Ketika

generator kurang diperkuat, maka AVR akan memerintahkan exciter untuk

memberikan arus mendahului ke sistem karena arus mendahului akan

menghasilkan fluks jangkar yang akan memperkuat fluks rotor.

2. Over Excitation

Kondisi over excitation yaitu kondisi dimana generator mendapatkan arus

penguatan (excitacy) yang terlalu besar melebihi batas ideal dari penguatan yang

seharusnya. Ketika generator terlalu diperkuat, maka AVR akan memerintahkan

exciter untuk memberikan arus tertinggal ke sistem karena arus tertinggal akan

menghasilken fluks jangkar yang akan melawan fluks rotor untuk mengurangi

penguatan yang terlalu besar.

Automatic Voltage Regulator (AVR) dapat bekerja secara maksimal dengan

adanya pengoperasian kontroler PID untuk memperbaiki kesalahan sehingga

dapat menghasilkan output yang maksimal. Dalam suatu sistem kontrol, kita

mengenal adanya beberapa macam aksi kontrol diantaranya yaitu aksi kontrol

proportional, aksi kontrol integral dan aksi kontrol derivative. Masing-masing

(4)

proportional mempunyai keunggulan rise time yang cepat, aksi kontrol integral

mempunyai keunggulan untuk memperkecil error, dan aksi kontrol derivative

mempunyai keunggulan untuk meredam overshot/undershot. Untuk menghasilkan

output dengan rise time yang cepat dan error yang kecil, maka kita dapat

menggabungkan ketiga aksi kontrol ini menjadi aksi kontrol PID.

Parameter pengontrol PID selalu didasari atas tinjauan terhadap karakteristik

yang diatur (plant). Dengan demikian, bagaimanapun rumitnya suatu plant maka

perilaku plant tersebut harus diketahui terlebih dahulu sebelum pencarian

parameter PID itu dilakukan (Chairuzzaini, 1998).

Oleh karena itu, penulis tertarik untuk meneliti tentang bagaimanakah

penerapan kontroler PID pada AVR untuk menjaga kestabilan tegangan yang ada

di PLTP Wayang Windu. Dengan ini penulis mengajukan judul “Analisis

Penerapan Kontroler PID pada AVR untuk Menjaga Kestabilan Tegangan di

PLTP Wayang Windu”.

Penelitian ini akan mengkaji tentang penerapan Proportional, Integral dan

Derivative (PID) pada AVR di PLTP Wayang Windu dengan menggunakan

metode kestabilan Routh-Hurwitz. Data yang akan digunakan dalam penelitian ini

adalah data parameter generator yang berasal dari arsip pembangkitan di

perpustakaan PLTP Wayang Windu. Dalam melakukan penelitian ini penulis

hanya menguji stabilitas sistem dan membandingkan sinyal output pada saat

sebelum dan setelah menggunakan kontroler PID dengan menggunakan bantuan

software MATLAB versi R2012a dari The MathWorks, Inc sebagai perangkat

lunak pendukung untuk melakukan simulasi ini.

B. Perumusan Masalah

Penelitian skripsi ini difokuskan pada:

(5)

2. Bagaimana cara menstabilkan sistem dengan menggunakan kriteria kestabilan

Routh-Hurwitz?

3. Bagaimana tingkat keberhasilan dari sistem kerja AVR yang digunakan?

C. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penulisan skripsi ini:

1. Untuk mempelajari dan mengetahui penerapan kontroler PID pada AVR di

PLTP Wayang Windu.

2. Untuk mempelajari cara menstabilkan sistem dengan menggunakan kriteria

kestabilan Routh Hurwitz.

3. Untuk mengetahui tingkat keberhasilan dari sistem kerja AVR yang

digunakan dan mengetahui tingkat error steady state, rise time, overshoot da n

settling time yang terjadi pada saat sebelum menggunakan kontroler PID.

D. Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari penelitian ini antara lain:

1. Bagi Penulis

Menambah pengetahuan dan kemampuan penulis dalam menerapkan teori

kelistrikan yang didapat dalam perkuliahan khususnya studi penerapan PID pada

AVR.

2. Bagi Perusahaan

Dengan adanya penelitian ini, diharapkan dapat menjadi masukan yang

bermanfaat bagi pembangkit mengenai penerapan kontroler PID pada AVR.

3. Bagi Keilmuan

Diharapkan mampu memberikan sumbangan pikiran dan informasi khususnya

tentang studi penerapan kontroler PID pada AVR yang dilaksanakan di PLTP

Wayang Windu, juga meningkatkan kemampuan dan kualitas sumber daya

manusia dalam bidang ketenagalistrikan.

(6)

Untuk memudahkan dalam membaca dan memahami skripsi ini, maka disusun

sistematika penulisan sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini berisi mengenai latar belakang masalah, perumusan masalah, tujuan

penelitian, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini berisi mengenai studi Proportional, Integral dan Derivative (PID), sistem

eksitasi, Automatic Voltage Regulator (AVR), dan kriteria kestabilan

Routh-Hurwitz.

BAB III METODE PENELITIAN

Bab ini berisi tentang kegiatan atau metode penelitian yang meliputi waktu dan

lokasi penelitian, data penelitian, desain penelitian dan langkah-langkah

penelitian.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi tentang pembahasan hasil pengujian data parameter generator di

PLTP Wayang Windu dengan menerapkan sistem pengontrolan PID.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi tentang hasil simpulan yang diperoleh dari penelitian dan saran