19.presentasi ANDYKA 2211105023 [Compatibility Mode]

FILTER AKTIF SHUNT 3 PHASE
BERBASIS ARTIFICIAL NEURAL
NETWORK (ANN) UNTUK
MENGKOMPENSASI HARMONISA PADA
SISTEM DISTRIBUSI 220/380 VOLT
Nama : Andyka Bangun Wicaksono
NRP
: 22
22 111 050 23
Dosen Pembimbing
Prof.Ir.Mochamad Ashari,M.Eng.,Ph.D
Ir. Arif Musthofa, MT.
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA 2014
LATAR BELAKANG MASALAH
Harmonisa merupakan gangguan yang terjadi pada
sistem distribusi tenaga listrik akibat terjadinya distorsi
gelombang arus dan tegangan.
Penggunaan peralatan yang mempunyai karakteristik
non linier menyebabkan timbulnya harmonisa
Keberadaan Arus harmonisa dalam sistem tenaga listrik
tidak dapat dihilangkan.
Salah satu cara untuk menurunkan kandungan arus
harmonisa adalah dengan filter pasif frekuensi tunggal.
PERUMUSAN MASALAH
Bagaimana menurunkan Total Harmonic Distortion (THD) arus
dengan Filter Aktif yang dikombinasikan proses PQ teori
dengan kompensator PI dan ANN.
Bagaimana cara menentukan kapasitas filter aktif untuk
mereduksi arus harmonisa yang mengalir ke sumber sistem
daya
Membandingkan hasil unjuk kerja antara tanpa filter, dengan
filter tanpa kompensator, dengan kompensator PI ,sdan
dengan kompensator ANN dalam menurunkan THD
TUJUAN TUGAS AKHIR
Tujuan dari tugas akhir ini adalah untuk mengetahui
seberapa besar pengaruh dari filter aktif terhadap
penurunan Total Harmonic Distortion pada sistem
tenaga listrik
RUANG LINGKUP PEMBAHASAN
Pembahasannya dilakukan dengan simulasi
TM
menggunakan software MATLAB SIMULINK
DASAR TEORI
Perkembangan beban listrik yang semakin besar dan
komplek, serta pemakaian komponen semikonduktor
dalam konversi energi listrik seperti peralatan converter,
inverter, dan lain-lain yang merupakan beban non-linier
akan menimbulkan perubahan bentuk gelombang
aslinya, yang disebabkan oleh interaksi antara bentuk
gelombang sinusoidal sistem dengan komponen
gelombang lain.
Distorsi harmonik memberikan kerugian berupa penurunan
kualitas sistem tenaga listrik antara lain, terjadi pemanasan
pada peralatan, penurunan faktor daya, masalah resonansi
dan lain-lain. Untuk meningkatkan kualitas sistem tenaga
listrik maka distorsi harmonik harus ditekan seminimal
mungkin
HARMONISA
Definisi Harmonisa:
Harmonisa merupakan suatu fenomena yang timbul akibat
pengoperasian beban listrik non linier sehingga terbentuklah
gelombang frekuensi tinggi yang merupakan kelipatan dari
frekuensi fundamentalnya
PENGARUH HARMONISA
Efek utama dari tegangan dan arus harmonisa di dalam
sistem tenaga adalah:
Penambahan tingkat harmonisa akibat dari resonansi
hubungan seri dan pararel.
Penurunan efisiensi pada daya generator, transmisi dan
pemakaiannya.
Interferensi dengan rangkaian-rangkaian telepon
(telekomunikasi) dan pemancar karena arus harmonisa
urutan nol.
Kesalahan-kesalahan pada meter-meter piringan putar
pengukur energi.
STANDART HARMONISA
Berdasarkan IEEE Standard 519-1992
Tabel 2.1. Current Distortion Limits untuk General Distribution
System
Maximum Harmonics Current Distortion In % IL
Individual Harmonic Order (Odd Harmonics)
Isc/ IL
< 11
11=<h<17
17=<h<23
23=<h<35
35=<h
THD
<20
4
2
1.5
0.6
0.3
5
20-50
7
3.5
2.5
1
0.5
8
50-100
10
4.5
4
1.5
0.7
12
1001000
12
5.5
5
2
1
15
>1000
15
7
6
2.5
1.4
20
Tabel 2.2. Voltage Distortion Limits
Voltage at PCC
Individual Voltage Distortion
(%)
Total Harmonic Distortion THD
(%)
69 kV and below
3.0
5.0
69 kV – 161 kV
1.5
2.5
161 kV
1.0
1.5
FILTER AKTIF
Filter aktif mempergunakan amplifier bersama-sama dengan resistor dan
kapasitor untuk mencapai cirri-ciri khas rekuensi selektif. Filter aktif
menawarkan sejumlah keuntungan dibanding filter pasif (RLC). Filter aktif
tidak memerlukan induktor, yang secara fisik besar pada frekuensi rendah
(sebagai contoh frekuensi audio) dan karenanya tidak cocok dipakai dalam
desain kompak yang menggunakan rangkaian terpadu. Selain itu, filter aktif
menawarkan keluwesan (kemampuan dalam segala hal/serba bisa) dalam
desain, control yang dapat deprogram dari sifatnya yang memungkinkan
dan bila diperlukan. Kekurangannya adalah filter aktif memerlukan
pasokan daya, yang akan memasukkan noise ke dalam system, dan dalam
hal filter kapasitor yang di switch, sinyal waktu dapat menimbulkan
gangguan dan distorsi. Akan tetapi, problem potensial ini semuanya dapat
dihindarkan dengan perancangan yang baik. Filter low pass RC yang
sederhana dan versi filter aktif.
KOMPONEN FILTER
Berdasarkan hal ini filter dapat dibagi menjadi 4.
1. Filter lolos bawah (low pass filter), pass band berawal dari w
= 2pf = 0 radian/detik sampai dengan w = w0 radian/detik,
dimana w0 adalah frekuensi cut-off.
2. Filter lolos atas (high pass filter), berkebalikan dengan filter
lolos bawah, stop band berawal dari w = 0 radian/detik sampai
dengan w = w0 radian/detik, dimana w0 adalah frekuensi cutoff.
3. Filter lolos pita (band pass filter), frekuensi dari w1
radian/detik sampai w2 radian/detik adalah dilewatkan,
sementara frekuensi lain ditolak.
4. Filter stop band, berkebalikan dengan filter lolos pita,
frekuensi dari w1 radian/detik sampai w2 radian/detik adalah
ditolak, sementara frekuensi lain diteruskan.
Menentukan frekuensi tuning filter
Menurut IEEE 1531-2003 filter harmonisa frekuensi
tunggal, pemilihan frekuensinya ditentukan 3%-15%
dibawah frekuensi yang ditentukan.
Jadi frekuensi tuning filter adalah 3% dari 250 hz
(frekuensi harmonisa ke-5) hasilnya (f5) = 243 hz, dan
nilai penalaannya (h) adalah 4.86
PERENCANAAN FILTER DAN ANALISA
Perhitungan Total Harmonic Distortion (THD)
Perhitungan ITHD.
Diasumsikan bahwa spektrum harmonisa PP1, PP2 dan PP7
sama, karena itu perhitungan THDi disederhanakan dengan
menggunakan persentasi arus rms sesuai tabel 3.7. pengukuran
pada fasa T
k
2
I
∑ n
I THD =
=
=
k =2
I1
I
=
2
DC
+ I + I + I ..... + I
2
2
2
3
2
4
I1
0.0067 2 + 0.0086 2 + 0.0392 2 + 0.00612 + ..... + 0,00412
0.9471
0.10169077
0.9471
= 33,67 %
2
31
TAMPILAN SIMULASI
SPESIFIKASI SIMULASI :
Tegangan = 220/380Volt
Frekuensi = 50 Hertz
resistansi sumber = 0.01 Ohm
induktansi sumber = 1x10-6 H
Resistansi saluran= 0.001 Ohm
induktansi saluran = 1.2x10-5H
induktansi coupling = 1mH
Kapasitor dc = 40µF
tegangan dc = 850 Volt DC
-6
time sampling =50x10 detik
-6
FFT sampling time = 350x10 detik
simulasi 0.1 detik
SUMBER LISTRIK 3 PHASA 220/380 VOLT
IMPEDANSI SUMBER
resistansi sumber = 0.01 Ohm
induktansi sumber = 1x10-6 H
Z=R+jXL
Z=0.01+j 0.000314
Drop tegangan disumber sebesar
∆V=0.397643879696659 Volt
IMPEDANSI SALURAN
Resistansi saluran= 0.001 Ohm
induktansi saluran = 1.2x10-5H
Z=R+jXL
Z= 0.001 + j0.003768
Drop tegangan di saluran sebesar
∆V= 1.40266204561340 Volt
BEBAN NONLINIER
Adalah beban yang mempunyai bentuk gelombang arus yang tidak seperti
bentuk gelombang tegangan.
Contoh :
VSD = variable speed drive
Rectifier
Radio
TV
computer