analisis performa perlindungan petir saluran udara

Desain Filter Aktif Shunt Tiga Tingkat Berbasis Fuzzy Logic Controller (FLC)
Untuk Meredam Harmonisa
Kikin Khoirur Roziqin– 2206100129
Jurusan Teknik Elektro-FTI, Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Kampus ITS, Keputih-Sukolilo, Surabaya-60111
Abstrak :
Penggunaan peralatan elektronika pada saat ini
mengalami peningkatan yang cukup pesat, baik di sektor
industri, perkantoran maupun aplikasi rumah tangga.
Peralatan elektronika terutama dari jenis penyearah
(rectifiers) seperti dioda dan thyristor, adalah beban
nonlinier yang merupakan pembangkit harmonisa yang
mengakibatkan distorsi sehingga akan menurunkan
kualitas sistem tenaga listrik yang dapat menyebabkan
dampak negatif terhadap peralatan-peralatan lain pada
instalasi.
Usaha-usaha
untuk
penyelesaian
masalah
penghilangan harmonisa telah banyak dilakukan. Dalam
tugas akhir ini, filter aktif shunt tiga tingkat digunakan
untuk meredam harmonisa. Penggunaan inverter tiga
tingkat pada filter aktif shunt mempunyai keuntungan
pada distorsi harmonisa yang rendah dan mengurangi
kerugian switching. Untuk mengatasi pemodelan
matematis yang kompleks dan rumit, fuzzy logic
controller (FLC) diusulkan untuk diterapkan pada filter
aktif shunt tiga tingkat.
Algoritma FLC diusulkan untuk meredam
harmonisa arus. Perangkat lunak MATLAB Simulink
R2008a digunakan untuk mensimulasikan algoritma
FLC pada filter aktif shunt tiga tingkat. Dari simulasi
diharapkan diperoleh hasil yang menunjukkan bahwa
filter aktif shunt tiga tingkat mampu menghasilkan
sumber arus yang sinusoidal dengan distorsi harmonisa
yang rendah.
Kata kunci : Harmonisa, Filter Aktif Shunt Tiga Tingkat,
Fuzzy Logic Controller (FLC)
I.
PENDAHULUAN
Beban nonlinier dewasa ini banyak digunakan pada
sistem tenaga listrik. Penggunaan beban-beban dengan
komponen elektronika yang merupakan beban nonlinier
seperti komputer, televisi, lampu dengan ballast elektronik,
dan Uninterruptible Power Supply (UPS) kini semakin luas.
Di samping itu, banyak industri-industri yang memanfaatkan
konverter dengan thyristor dan rectifier. Beban-beban ini
semua dapat menimbulkan distorsi bentuk gelombang arus
maupun tegangan. Distorsi gelombang ini biasa disebut
harmonisa. Adanya harmonisa dapat menimbulkan
permasalahan antara lain adalah faktor daya rendah,
Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI – ITS.
overheating, dan dapat meningkatkan rugi-rugi energi.
Harmonisa juga dapat menurunkan kualitas sistem tenaga
listrik yang dapat menyebabkan dampak negatif terhadap
peralatan-peralatan lain pada instalasi.
Banyak usaha yang telah dilakukan untuk
menyelesaikan masalah peredaman harmonisa. Cara yang
paling biasa dilakukan adalah dengan menggunakan filter
pasif. Filter pasif tersebut paling sering digunakan karena
biaya pembuatan yang rendah dan strukturnya yang
sederhana. Namun, filter ini tidak dapat menyelesaikan
masalah yang ditimbulkan oleh variasi acak dari bentuk
gelombang pada beban karena filter ini biasanya ditala pada
frekuensi tertentu. Filter ini juga dapat menghasilkan
resonansi seri dan paralel dengan impedansi sumber [1].
Dalam upaya untuk memecahkan masalah ini,
dikembangkan penggunaan filter aktif. Pada tugas akhir ini
digunakan filter aktif shunt tiga tingkat dengan menggunakan
FLC. Filter aktif shunt tiga tingkat ini menggunakan inverter
tiga tingkat dengan algoritma FLC.
II. FILTER AKTIF SHUNT TIGA TINGKAT
2.1 Konsep Filter Aktif Shunt Tiga Tingkat
Konsep filter aktif shunt atau filter aktif paralel adalah
bekerja dengan menyuntikan arus harmonisa yang
berlawanan fasanya dengan arus harmonisa pada sistem
sehingga dapat mengurangi distorsi harmonisa pada sistem
tenaga listrik.
Filter aktif shunt tiga tingkat merupakan suatu filter
aktif shunt yang menggunakan inverter tiga tingkat dalam
pembentukan arus kompensasi untuk meredam harmonisa.
Filter aktif yang digunakan untuk mereduksi komponen
harmonisa telah banyak berkembang dan telah menggunakan
berbagai metode kontrol. Dalam tugas akhir ini, elemen
kontrol yang digunakan untuk mengatur arus injeksi pada
inverter tiga tingkat adalah dengan kontrol cerdas Fuzzy
Logic Controller (FLC). Kontrol FLC ini telah banyak
digunakan dalam operasi sistem tenaga terutama untuk
mengontrol suatu sistem yang memiliki kompleksitas tinggi.
Fuzzy Logic Controller (FLC) yang digunakan sebagai
elemen kontrol memiliki beberapa keuntungan antara lain :
tidak memerlukan pemodelan matematik yang rumit
sehingga memudahkan proses perancangan sistem kontrol,
aturan fuzzy bersifat sederhana sehingga mudah dimengerti,,
memiliki fleksibilitas yang tinggi karena mudah untuk
mengubah aturan atau rule yang sesuai kebutuhan, dan
1
merupakan model yang independen, memiliki kekokohan
tinggi dan mampu beradaptasi.
IsA IsB IsC
IcA
IcB
IcC
kapasitor. Tegangan di masing-masing kapasitor adalah sama
dengan VDC/(N-1), VDC adalah tegangan total dari sumber
DC. Semakin banyak tingkat pada suatu inverter maka
tegangan output yang dihasilkan juga akan semakin halus.
Tetapi hal ini memiliki kekurangan jika jumlah tingkat pada
inverter semakin tinggi, yaitu jumlah kapasitor, dioda, serta
saklar (switch) akan semakin banyak diperlukan.
Filtering
IhA IhB IhC
+ + +
-
-
-
eIC
eIB
eIA
Control
Block
FLC
Iref
Inverter
Tiga Tingkat
Gambar 1 Diagram Blok Filter Aktif Shunt Tiga Tingkat
Rangkaian pada Gambar 1 menunjukkan skema prinsip
kerja dari filter aktif shunt tiga tingkat dengan fuzzy logic
controller yang digunakan pada tugas akhir ini. IsA, IsB, dan
IsC merupakan arus sensor atau arus yang mengalir pada
sistem (fundamental dan harmonisa) yang akan masuk ke
rangkaian filtering pada filter aktif shunt. Arus sensor ini
kemudian difilter dengan menggunakan rangkaian filtering
sehingga diperoleh arus harmonisa.
Arus harmonisa merupakan arus yang mengandung
harmonisa saja, yaitu IhA, IhB, dan IhC. Selanjutnya eIA, eIB,
dan eIC adalah sinyal error arus fasa yang digunakan sebagai
masukan menuju kontrol Fuzzy Logic Controller (FLC)
untuk memproses sinyal error arus ini dan menghasilkan
sinyal arus referensi yang dipakai sebagai masukan elemen
switching PWM untuk mengontrol inverter tiga tingkat.
Inverter tiga tingkat ini akan menghasilkan arus kompensasi
IcA, IcB, dan IcC. Arus kompensasi ini digunakan untuk
mengkompensasi arus harmonisa yang terdapat pada sistem.
Arus kompensasi tersebut, kemudian juga diumpanbalikkan
dan dibandingkan dengan arus harmonisa IhA, IhB, dan IhC
untuk menghasilkan sinyal error arus fasa sebagai masukan
kontrol FLC. Sehingga didapat sistem kontrol filter aktif
shunt dengan closed loop FLC control.
2.1 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. Peralatan inverter dikategorikan
sebagai peralatan multilevel inverter jika peralatan inverter
tersebut minimum memiliki tiga level gelombang tegangan
keluaran pada peralatan tersebut. Pada tugas akhir ini
digunakan inverter tiga tingkat dengan kontroler FLC
sebagai filter aktif shunt.
Inverter seperti pada gambar 2 didasarkan pada Voltage
Source Inverter (VSI) tiga fasa dengan tiga tingkat.
Penggunaan dioda untuk menghubungkan dengan titik
referensi O yaitu titik di antara dua kapasitor untuk
memperoleh titik tengah tegangan. Supaya menghasilkan
sebuah inverter dengan N tingkat, maka diperlukan N-1
Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI – ITS.
Gambar 2 Inverter Tiga Tingkat
III. DESAIN DAN PEMODELAN INVERTER TIGA
TINGKAT BERBASIS FUZZY LOGIC
CONTROLLER (FLC) SEBAGAI FILTER AKTIF
3.1 Konfigurasi Sistem
Sistem yang digunakan pada tugas akhir ini adalah
sistem kelistrikan sederhana yang digunakan untuk studi
kasus ini.
BEBAN
NON
LINIER
Sumber
FILTERING
FLC
BEBAN
LINIER
INVERTER
TIGA
TINGKAT
Filter Aktif
Shunt Tiga
Tingkat
Gambar 3 Diagram Blok Sistem dengan Inverter Tiga
Tingkat Berbasis FLC sebagai Filter Aktif Shunt
Pada tugas akhir ini, simulasi dilakukan dengan
menggunakan
MATLAB
Simulink
R2008a
yang
pemodelannya secara umum bisa dilihat pada gambar 3,.
tentang diagram blok dari sistem beserta filter aktif shunt tiga
tingkat berbasis FLC.
3.2 Komponen Filter Aktif Shunt Tiga Tingkat Berbasis
FLC
3.2.1 Filtering
Filtering merupakan suatu proses untuk mendapatkan
sinyal arus harmonisa dengan cara memfilter sinyal arus dan
tegangan pada sistem. Dimana sinyal arus dan tegangan pada
sistem memiliki dua komponen yaitu sinyal fundamental
2
yaitu dengan frekuensi 50 Hz dan sinyal harmonisa dengan
frekuensi kelipatan bilangan bulat dari frekuensi fundamental
sistem.
Untuk mengidentifikasi harmonisa arus digunakan p-q
theory [11]. Arus referensi atau harmonisa arus diidentifikasi
dengan transformasi α-β untuk mendapatkan daya real dan
imajiner [11]. Tegangan sumber (VS1, VS2, VS3) dan arus
sumber (IS1, IS2, IS3) ditransformasikan menjadi sistem biphase menurut persamaan (1) berikut [11] :
1
1
𝑋1
(1)
𝑋2
3
0
−
𝑋3
2
2
Daya aktif dan daya reaktif sesaat pada sistem dihitung
berdasarkan persamaan (2) di bawah ini [11] :
𝑋α
=
𝑋β
2
1
𝑝
𝑉𝑠𝛼
𝑞 = −𝑉𝑠𝛽
−
2
3
𝑉𝑠𝛽
𝑉𝑠𝛼
−
2
3
𝐼𝛼
𝐼𝛽
(2)
Daya sesaat ini terdiri dari bagian konstan dan bagian
variabel yang berhubungan dengan sinyal fundamental dan
sinyal harmonisa. Daya sesaat p dan q terdiri dari komponen
DC dan AC yang dapat dituliskan dalam persamaan (3) dan
(4) berikut [12] :
𝑝= 𝑝+ 𝑝
𝑞 = 𝑞+𝑞
(3)
(4)
dimana,
𝒑 = komponen konstan daya aktif pada sinyal fundamental
𝒑 = komponen variabel daya aktif pada sinyal harmonisa
𝒒 = komponen konstan daya reaktif pada sinyal fundamental
𝑞 = komponen variabel daya reaktif pada sinyal harmonisa
Untuk mendapatkan arus sinyal harmonisa saja, maka
sinyal daya sesaat tersebut perlu difilter menggunakan High
Pass Fillter (HPF) pada sinyal frekuensi fundamental yaitu
50 Hz, sehingga akan menahan frekuensi fundamental 50 Hz
dan melewatkan sinyal harmonisanya saja.
Setelah itu, untuk mendapatkan arus referensi
harmonisa dilakukan transformasi sesuai dengan persamaan
(5) berikut [11] :
𝑉𝑠𝛼
𝐼ℎ𝛼
1
=
𝐼ℎ𝛽 V 2 sα+V 2 sβ 𝑉𝑠𝛽
3.2.2 Aplikasi Fuzzy Logic Controller
Fuzzy Logic Controller (FLC) merupakan alternatif
sistem kendali modern yang mudah karena tidak perlu dicari
model matematis dari suatu sistem, tetapi tetap efektif karena
memiliki respon sistem yang stabil [11]. Logika fuzzy
berfungsi untuk mewakili sesuatu yang tidak pasti dan tidak
tepat dari sistem, sedangkan kontrol fuzzy memungkinkan
untuk mengambil keputusan walaupun input atau output dari
sistem tidak pasti dan tidak dapat diperkirakan. Pada gambar
4 [11], menunjukkan FLC yang memiliki dua input dan satu
output. Input yaitu error (e), yang merupakan perbedaan
antara arus referensi (harmonisa saat ini) dengan filter aktif
saat ini (disuntikkan saat ini) yaitu (e = iref - if) dan turunan
dari error (delta error), dimana delta error merupakan error
sekarang dikurangi dengan error sebelumnya, error [n-1].
Sedangkan outputnya adalah perintah (cde).
−𝑉𝑠𝛽
𝑉𝑠𝛼
𝑝
𝑞
Untuk mengontrol inverter tiga tingkat pada filter aktif
shunt dalam tugas akhir ini digunakan implementasi dari
FLC. Dimana FLC mengolah perbedaan antara injected
current (arus filter aktif atau arus yang dikompensasi ke
suatu sistem tenaga listrik) dan reference current (arus yang
diidentifikasi dari suatu sistem tenaga listrik) untuk
menentukan arus referensi pada inverter. Hasil dari arus
referensi dibandingkan dengan dua gelombang pembawa
(signal carrier) segitiga yang sama yang digeser satu dari
yang lain dengan memotong setengah periode, seperti
ditunjukkan pada Gambar 5 dimana sistem kendali arus
mempunyai 2 buah sinyal pembawa yaitu Vcar1 dan Vcar2
dengan fase yang berbeda. Secara umum, diagram balok dari
pengontrol arus ditunjukkan pada Gambar 5 berikut ini [11].
(5)
Dari persamaan (5) diperoleh arus harmonisa dalam
sistem bi-phase. Untuk mendapatkan arus referensi
harmonisa yang sesungguhnya, maka arus harmonisa dalam
sistem bi-phase harus ditransformasikan dengan invers dari
transformasi α-β, dimana ditunjukkan pada persamaan (6)
berikut [12] :
1 0
𝐼𝑟𝑒𝑓𝑎
1
3
𝐼ℎ𝛼
2 −
𝐼𝑟𝑒𝑓𝑏 =
(6)
2
2
3
𝐼ℎ𝛽
1
3
𝐼𝑟𝑒𝑓𝑐
−
2
2
Dari transformasi pada persamaan (6), diperoleh arus
referensi harmonisa yang dapat digunakan untuk proses
selanjutnya yaitu sebagai arus referensi kontrol FLC.
Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI – ITS.
Gambar 4 Diagram Fuzzy Logic Controller
Gambar 5 Diagram Blok Kendali Arus
Prosedur dalam menentukan penyalaan pada inverter
tiga tingkat diperlukan suatu kondisi tertentu yang harus
terpenuhi, sehingga kombinasi penyalaan masing-masing
ideal switch pada inverter tiga tingkat dapat dilakukan. Pada
inverter tiga tingkat, jumlah seluruh ideal switch yang
digunakan terdapat 12 buah ideal switch. Dari seluruh ideal
3
switch ini dibagi menjadi tiga bagian yaitu untuk ideal switch
T11-T14, T21-T24, dan T31-T34.
Hasil perbandingan antara sinyal keluaran FLC dan
sinyal pembawa (Vcar1 dan Vcar2) akan menghasilkan
sinyal vi1 dan vi2. Dimana untuk menentukan nilai dari sinyal
vi1 dan vi2, ditunjukkan sebagai berikut :
Jika sinyal keluaran FLC ≥ Vcar1, maka vi1 = 1.
Jika sinyal keluaran FLC < Vcar1, maka vi1 = 0.
Jika sinyal keluaran FLC ≥ Vcar2, maka vi2 = 0.
Jika sinyal keluaran FLC < Vcar1, maka vi2 = -1.
Dari nilai sinyal vi1 dan vi2 yang telah diperoleh, maka
hasilnya akan dijumlahkan untuk mendapatkan sinyal kontrol
penyalaan ideal switch (Tij), untuk i = 1,2,3 dan j = 1,2,3,4.
Prosedur untuk mendapatkan sinyal kontrol penyalaan ideal
switch ditunjukkan sebagai berikut :
Jika (vi1 + vi2) = 1, maka Ti1 = 1, T i2 = 1, T i3 = 0, T i4 = 0.
Jika (vi1 + vi2) = 0, maka Ti1 = 0, T i2 = 1, T i3 = 1, T i4 = 0.
Jika (vi1 + vi2) = -1, maka Ti1 = 0, T i2 = 0, T i3 = 1, T i4 = 1.
Secara umum, kontrol sinyal ideal switch
ditunjukkan pada tabel 1.
Tabel 2 Rule Base Fuzzy Logic Controller
d_error
ln
n
ze
p
lp
LN
N
Error
ZE
P
LP
BN
BN
BN
BN
BN
N
N
N
N
N
P
P
ZE
N
N
P
P
P
P
P
BP
BP
BP
BP
BP
Keterangan tabel 2 :
LN = ln = Large Negatif
N
= n = Negatif
ZE = ze = Zero
P
= p = Positif
LP = lp = Large Positif
3.3.2 Menentukan Membership Function
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.
Tabel 1 Sinyal Kontrol Ideal Switch pada 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
Keterangan tabel 1 :
Ki
= Hasil penjumlahan sinyal vi1 dan vi2
T i1 – T i4 = Ideal switch pada inverter tiga tingkat
i
= 1,2,3
Vio
= Tegangan keluaran inverter tiga tingkat
Vdc
= Tegangan sumber arus searah (DC)
3.3 Prosedur Pengontrolan Menggunakan FLC
Prosedur pengaturan dengan menggunakan Fuzzy Logic
Controller (FLC) merupakan kumpulan aturan-aturan kontrol
sebagai acuan untuk menyatakan aksi kontroler. Aturan
tersebut disusun berdasarkan pengamatan atau perkiraan
terhadap respon dinamik dari suatu sistem. Untuk menetukan
rule base digunakan metode pendekatan secara linguistik,
yaitu dengan melakukan pengamatan respon terhadap
masukan maka selanjutnya ditentukan rule base kontrol
logika fuzzy yang sesuai dengan kondisi yang terjadi.
3.3.1 Menentukan Rule Base FLC
Rule base merupakan sekelompok aturan dalam fuzzy
yang mengolah sinyal data masukan dan sinyal data
keluaran. Pada penyusunan rule base fuzzy akan dibuat
aturan-aturan dasar untuk pengambilan keputusan pada
keluaran FLC.
Tabel 2 menunjukkan rule base yang digunakan untuk
mengolah sinyal masukan dan sinyal keluaran FLC pada
tugas akhir ini. Rule base ini terdiri dari 2 variabel masukan
yaitu error dan delta error. Secara langsung pembagian
ruang masukan mempengaruhi jumlah aturan kontrol yang
dihasilkan. Pada sistem Multi Input Single Output (MISO),
jumlah aturan kontrol yang dihasilkan adalah 5 x 5 = 25
aturan kontrol.
Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI – ITS.
Gambar 6 Membership Function Variabel Masukan Error
3.3.3 Proses Defuzzyfikasi
Proses defuzzyfikasi merupakan proses untuk
mengubah data fuzzy menjadi data numerik sebagai aksi dari
sinyal keluaran. Data tersebut merupakan hasil data yang
diperoleh pada proses interference. Dalam sistem ini karena
metode untuk membentuk Membership Function adalah
metode triangular (segitiga), maka untuk menentukan sinyal
aktuasi yang lebih cocok adalah menggunakan metode
Center of Area (COA) atau metode titik berat.
Metode center of area disebut juga center of gravity
[10]. Metode ini menghitung nilai crips menggunakan
persamaan :
𝑦∗ =
𝑦𝜇 𝑅 (𝑦 )𝑑 𝑦
𝜇 𝑅 (𝑦)𝑑 𝑦
(7)
Dimana y* suatu nilai crisp. Fungsi integration dapat diganti
dengan fungsi summation jika y bernilai diskrit, sehingga
persamaan (9) menjadi :
𝑦∗ =
𝑦 𝜇 𝑅 (𝑦)
𝜇 𝑅 (𝑦 )
(8)
4
IV. SIMULASI DAN ANALISIS
4.1 Simulasi Awal Sistem Tanpa Menggunakan Filter
Aktif Shunt Tiga Tingkat Berbasis Fuzzy Logic
Cotroller (FLC)
Kondisi awal sistem disimulasikan pada saat sebelum
adanya filter aktif shunt tiga tingkat berbasis FLC dengan
beban linier berupa R dan L seri tiga fasa dengan daya
terpasang 13 kVA serta beban non linier yang terdiri dari
sebuah penyearah tiga fasa dengan beban R dan C dengan
daya terpasang sebesar 2.8 kVA. Simulasi ini menggunakan
MATLAB Simulink R2008a.
sistem. Akan dilihat bagaimana pengaruh dari pemasangan
filter aktif shunt tiga tingkat berbasis Fuzzy Logic Controller
(FLC) pada sistem ini.
Gambar 11 Gelombang Arus Sumber Setelah Pemasangan Filter
Gambar 7 Gelombang Arus Sumber Sebelum Pemasangan Filter
Gambar 12 Spektrum Arus Sumber Setelah Pemasangan Filter
Gambar 13 Gelombang Tegangan Sumber Setelah Pemasangan Filter
Gambar 8 Spektrum Arus Sumber Sebelum Pemasangan Filter
Gambar 9 Gelombang Arus Sumber Sebelum Pemasangan Filter
Gambar 14 Spektrum Tegangan Sumber Setelah Pemasangan Filter
4.3 Perbandingan Filter Aktif Shunt Tiga Tingkat
Berbasis Fuzzy Logic Controller (FLC) dengan Filter
Aktif Shunt Tiga Tingkat Berbasis ProportionalIntegral Controller (PI) Controller
Gambar 10 Gelombang Arus Sumber Sebelum Pemasangan Filter
4.2 Simulasi Sistem Menggunakan Filter Aktif Shunt
Tiga Tingkat Berbasis Fuzzy Logic Controller (FLC)
Peredaman harmonisa pada simulasi ini menggunakan
filter aktif yang dipasang secara paralel (shunt) terhadap
Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI – ITS.
Penggunaan filter aktif shunt tiga tingkat berbasis Fuzzy
Logic Controller (FLC) ini bertujuan untuk memperbaiki
kualitas dari jaringan suatu sistem tenaga listrik, baik dari sisi
tingkat harmonisa dan juga faktor daya di sisi sumber.
Pada tugas akhir ini juga digunakan suatu controller
lain yaitu Proportional-Integral Controller atau PI
Controller sebagai pembanding dengan FLC. Tabel 5 akan
ditunjukkan bagaimana kinerja dari filter aktif shunt tiga
5
tingkat yang dikontrol dengan FLC dan juga dengan PI
Controller.
Tabel 5 Perbandingan Sistem Sebelum dan Sesudah Pemasangan Filter
Aktif Shunt Tiga Tingkat Berbasis Fuzzy Logic Controller (FLC)
Sebelum
Setelah Pemasangan Filter
Besaran yang
Pemasangan
diukur
FLC
PI Controller
Filter
Daya Aktif (P)
13.48 kW
16.36 kW
16.27 kW
Daya Reaktif (Q)
4.871 kVAR
4.868 kVAR
5.1 kVAR
Daya Total (S)
14.33 kVA
17.07 kVA
17.05 kVA
Faktor Daya
Arus Sumber
Fundamental
(peak)
0.94
0.958
0.9578
30.52 A
36.5 A
36.69 A
Arus Sumber
Fundamental (rms)
21.58 A
25.81 A
25.94 A
THD arus sumber
7.24 %
4.98 %
5.06 %
309 V
309 V
309 V
219 V
219 V
219 V
3.90 %
0.71 %
0.71 %
Tegangan Sumber
Fundamental
(peak)
Tegangan Sumber
Fundamental (rms)
THD tegangan
sumber
lebih presisi dalam memberikan sinyal kontrol untuk
penyalaan inverter tiga tingkat sebagai filter aktif shunt.
Diperlukan penelitian lebih lanjut untuk menentukan
jumlah tingkat pada inverter yang optimum sebagai filter
aktif shunt yang disesuaikan dengan faktor ekonomi. Karena
penambahan jumlah tingkat pada inverter akan berpengaruh
pada peningkatan sisi ekonomi yaitu semakin bertambah pula
komponen-komponen di dalam inverter seperti jumlah
switch, kapasitor, dan dioda yang semakin bertambah
banyak.
DAFTAR PUSTAKA
V. PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Dari hasil analisis dan simulasi yang telah dilakukan
dalam tugas akhir ini, dapat ditarik kesimpulan sebagai
berikut :
1. Pemasangan filter aktif shunt tiga tingkat berbasis
Fuzzy Logic Controller (FLC) pada suatu sistem tenaga
listrik dengan tegangan Vphase-phase (rms) 381 Volt dapat
mengurangi besar Total Harmonic Distortion (THD)
arus yang pada awalnya adalah 7.24% menjadi 4.98%,
dan THD tegangan dari 3.90% menjadi 0.71%.
2. Pemasangan filter aktif shunt tiga tingkat berbasis
Proportional Integral (PI) Controller dapat mengurangi
THD arus dari 7.24% menjadi 5.06%, dan THD
tegangan dari 3.90% menjadi 0.71%.
3. Filter aktif shunt tiga tingkat berbasis Fuzzy Logic
Controller (FLC) memiliki kemampuan untuk
memperbaiki faktor daya total. Sebelum pemasangan
filter faktor daya sistem adalah 0.94 dan setelah
pemasangan filter menjadi 0.958. Sedangkan
penggunaan PI Controller pada filter aktif shunt tiga
tingkat, berdampak pada faktor daya yang semula 0.94
menjadi 0.9578.
5.2 Saran
Diperlukan penggunaan metode rule base yang tepat
pada kontroller fuzzy agar kinerja dari kontroller fuzzy
tersebut dapat ditingkatkan. Serta penambahan jumlah
membership function (fungsi keanggotaan) pada kontroller
fuzzy baik untuk sinyal masukan dan sinyal keluaran dari
kontroller sangat disarankan. Sehingga kontroller fuzzy dapat
Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI – ITS.
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
Kurniawan, Indra, Perencanaan dan Simulasi
Parallel Hybrid Power Filter Menggunakan Metode
Indirect Current Control untuk Meredam Harmonisa,
Jurusan Teknik Elektro-FTI ITS, Surabaya, 2008.
Iryawan, Alex, Studi Pengaruh Harmonisa Tiga Fasa
pada Gardu Trafo Tiang 200 KVA yang Berdampak
Terhadap Kenaikan Arus Netral di PLN APJ
Surabaya Utara, Thesis, Universitas Kristen Petra,
Surabaya, 2007.
Setiadji, Julius Sentosa, dkk., Pengaruh Harmonisa
pada Gardu Trafo Tiang Daya 100 KVA di PLN APJ
Surabaya Selatan. Universitas Kristen Petra,
Surabaya, 2007.
Lander, W. Cyril, Power Electronics, Mc Graw-Hill
Book Company, UK, 1993.
Badan Standarisasi Nasional, Konservasi Energi
Sistem Pencahayaan pada Bangunan Gedung (BSN :
SNI 03-6197-2000), Jakarta.
Sharaf, Adel M., Michael E. Fisher, An Optimization
Based Technique For Power System Harmonic Filter
Design, Electric Power Systems Research 30 (1994)
63-67, Elsevier, January 1994.
Serge
Bernard et.al, Active Filter Design and
Specification For Control of Harmonics in Industrial
and Commercial Facilities, Power Quality Online
Bulletin, date n.a.
Penangsang, Ontoseno, Diktat Mata Kuliah
Peningkatan Kualitas Daya Listrik, JTE-FTI ITS ,
Surabaya, 2008.
Naba, Agus, Belajar Cepat Fuzzy Logic Menggunkan
MATLAB, Andi, Yogyakarta, 2009.
Suyanto,
Artificial
Intelligence,
Informatika,
Bandung, 2007.
S. Saad, L. Zellouma, Fuzzy Logic Controller For
Three-Level Shunt Active Filter Compensating
Harmonics And Reactive Power, Electric Power
Systems Research 79, Page(s) : 1337-1341, 2009.
L. Zellouma, S. Saad, Fuzzy Logic Controller for
Three-phase Shunt Active Filter Compensating
Harmonics and Reactive Power Simultaneously,
Laboratoire des Systèmes Electromécaniques,
University of Badji Mokhtar, Annaba-Algeria.
6
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Kikin Khoirur Roziqin dilahirkan di
Jombang, 21 Juni 1988. Penulis adalah
putra ketiga dari tiga bersaudara
pasangan Moh. Thoyib dan Istianah.
Penulis memulai jenjang pendidikannya
di SDN Kepanjen III Jombang, SLTP
Negeri II Jombang, serta SMA Negeri II
Jombang hingga lulus tahun 2006. Pada
tahun yang sama, penulis masuk ke
Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS lewat jalur SPMB dan
mengambil bidang studi Teknik Sistem Tenaga. Selama
menjadi mahasiswa, penulis aktif sebagai asisten
Laboratorium Konversi Energi Listrik, Jurusan Teknik
Elektro, FTI-ITS. Penulis dapat dihubungi melalui email :
[email protected].
Proceeding Seminar Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro FTI – ITS.
7