Desain DSTATCOM pada Distribusi 3 Phasa 4 Kawat Berbasis Synchronous Reference Frame Teori. Defi Hendra Setiyono 2209 106 028
Dosen Pembimbing I : Prof. Dr. Ir. Mochamad Ashari, M.Eng Dosen Pembimbing II : Heri Suryoatmojo, ST, MT, Ph.D
Pendahuluan Semakin berkembangnya jenis beban
pada sistem distribusi 3 phasa 4 kawat mempeburuk kualitas daya sistem. Penggunaan DSTATCOM 3 phasa 4 kawat dapat dimanfaatkan untuk menaggulangi masalah kualitas daya.
Permasalahan Bagaimana memodelkan DSTATCOM
3 phasa 4 kawat. Bagaimana mendapatkan supply arus referensi untuk kontrol DSTATCOM. Bagaimana pengaruh pembebanan yang beragam terhadap peforma DSTATCOM.
Batasan Masalah
Permodelan DSTATCOM tiga phasa
empat kawat.
Analisis DSTATCOM dengan variasi
beban.
Tujuan Memodelkan,
mensimulasikan, dan menganalisis DSTATCOM tiga phasa empat kawat. Mendapatkan supplay arus referensi DSTATCOM. Mengetahui peforma DSTATCOM dengan variasi kondisi beban.
Gambaran Umum DSTATCOM 3 phasa 4 kawat
Prinsip Kerja DSTATCOM
(Vs< 00 = V0 < 00) tidak ada pertukaran daya reaktif (Vs < V0) Dstatcom membangkitkan VAR,beroprasi seperti
kapasitor (Vs > V0) Dstatcom meyerap VAR, beroprasi seperti induktor
Prinsip Kerja DSTATCOM sumber
tegangan tiga fasa Vs digambarkan sebagai tegangan sekunder step-down trafo.
Zs = impedasi jaringan distribusi. Lr = induktor statcom Rf ,Lf dan Cf = rankaian filter untuk menyaring
frekuensi tinggi sinyal tegangan di PCC (point of common coupling).
DSTATCOM dihubungkan secara paralel di akhir
jaringan distribusi.
Pemodelan DSTATCOM
Dstatcom pada tugas akhir ini dioperasikan dengan dua mode yaitu UPF (unity power factor) dan ZVR (Zero volatage regulation)
Diagram Kontrol DSTATCOM
Kontrol PWM DSTATCOM
Simulasi 1. Kompensasi unbalance dan kompensasi arus pada
kawat netral dengan dua mode operasi yaitu : 1a. Unity Power factor 1b. Zero Voltage Regulation 2. Kompensasi daya reaktif 3. Pengaruh perubahan beban mendadak terhadap peforma DSTATCOM
Rankaian Simulasi DSTATCOM
Parameter Simulasi • • • • • • •
Tegangan sistem tiga fasa (Vs) = 220 V L-N (380 V L-L) , frekuensi sumber = 50 Hz Zs => Rs = 0,01 Ώ , Ls = 0,01 mH Filter Lf = 2 mH, Cf = 5 μF, Rf = 5 Ώ Induktansi dstatcom => Lr = 2mH Inverter dengan kapasitor C = 240 mF Vdc = 680 volt Frekuensi switching PWM = 10 kHz
1.) Kompensasi unbalance dan kawat netral
Arus beban
Arus pada kawat netral
Data beban Parameter Ia Ib Ic In % ketidakseimbangan Va Vb Vc % ketidakseimbangan P Q Cos θ
Sebelum kompensasi
260,4 A 321 A 352,3 A 83,42 A 29,52 % 216,1 V 215,6 V 215,7 V 0,23 % 168400 W 110600 var 0,83
1.a) Hasil kompensasi dengan mode ZVR
Arus sumber setelah kompensasi Icn
Iload n
Arus pada kawat netral dan compensator netral
Hasil kompensasi dengan mode ZVR Sebelum kompensasi
Kompensasi unbalance (unity power factor)
P
260,4 A 321 A 352,3 A 83,42 A 29,52 % 216,1 V 215,6 V 215,7 V 0,23 % 168400 W
290 A 335 A 330 A 2,06 A 14,13% 216,1 V 215,6 V 215,7 V 0,23 % 192600 W
Q Cos θ
110600 var 0,83
70830 var 0,93
Parameter Ia Ib Ic In ketidakseimbangan Va Vb Vc ketidakseimbangan
1.b) Hasil kompensasi dengan mode UPF
Arus sumber setelah kompensasi Icn
Iload n
Arus pada kawat netral dan compensator netral
Hasil kompensasi dengan mode UPF Sebelum kompensasi
Kompensasi unbalance (unity power factor)
P
260,4 A 321 A 352,3 A 83,42 A 29,52 % 216,1 V 215,6 V 215,7 V 0,23 % 168400 W
289 A 334 A 329,2 A 2,06 A 14,17 % 216,4 V 215,9 V 216 V 0,23 % 192600 W
Q Cos θ
110600 var 0,83
70830 var 0,93
Parameter Ia Ib Ic In ketidakseimbangan Va Vb Vc ketidakseimbangan
Perbandingan keseluruhan
Parameter
Sebelum kompensasi
Setelah kompensasi Unity power Zero voltage factor regulation
Ia 260,4 A 289 A Ib 321 A 334 A Ic 352,3 A 329,2 A In 83,42 A 2,06 A ketidakseim 29,52 % 14,17 % bangan Va 216,1 V 216,4 V Vb 215,6 V 215,9 V Vc 215,7 V 216 V Vdc 650 Vdc ketidakseim 0,23 % 0,23 % bangan P 168400 W 192600 W Q 110600 var 70830 var Pf
0,83
0,93
290 A 335 A 330 A 2,06 A 14,13%
216,1 V 215,6 V 215,7 V 650 Vdc 0,23 % 193400 W 71110 var 0,93
2. Kompensasi Daya reaktif Vsa
Isa
Arus beban
Parameter Cos θ Ia rms Pa Qa Sa
Sebelum kompensasi 0,7 190,6 A 29350 W 29320 Var 41486 VA
Hasil Kompensasi Daya reaktif Vsa Isa
Arus Sumber
Parameter Cos θ Ia rms Pa Qa Sa
Sebelum kompensasi 0,7 190,6 A 29350 W 29320 Var 41486 VA
Setelah kompensasi 0,9 189,5 A 37580 W 16890 Var 41201 VA
3.) Peforma DSTATCOM Terhadap Perubahan Beban Mendadak Vsa Isa
Arus beban
Arus sumber
Peforma DSTATCOM Terhadap Perubahan Beban Mendadak
Arus beban Icn
Iload n
Arus kompensator netral dan arus kawat netral
Kesimpulan DSTATCOM pada tugas akhir ini dapat digunakan dengan dua mode operasi UPF dan ZVR. DSTATCOM pada tugas akhir ini memiliki kemampuan untuk mengkompensasi unbalance. Dimana nilai ketidakseimbangan
yang
semula
29,52%
dikompensasi
hingga 14,17%. DSTATCOM juga mampu mengeliminasi arus yang mengalir pada kawat netral akibat unbalance, dari 84,63 A menjadi 2,06 A Kompensator dapat dipergunakan sebagai kompensator daya reaktif, karena dari hasil simulasi nilai faktor daya berhasil diperbaiki dari 0,707 menjadi 0,91 DSTATCOM cukup handal untuk mengikuti perubahan beban yang cepat
Lampiran
ANSI/IEEE Std 241-1990. Dalam standar ini, ketidakseimbangan tegangan didefinisikan sebagai berikut :
3 x(Vmaks − Vmin) Unbalance = ×100% Va + Vb + Vc Pake plesdis
Diskusi
Parameter
Sebelum kompensasi
Setelah kompensasi Unity power Zero voltage factor regulation
Ia 260,4 A 289 A Ib 321 A 334 A Ic 352,3 A 329,2 A In 83,42 A 2,06 A ketidakseim 29,52 % 14,17 % bangan Va 216,1 V 216,4 V 215,6 V 215,9 V Vb Vc 215,7 V 216 V Vdc 650 Vdc ketidakseim 0,23 % 0,23 % bangan P 168400 W 192600 W Q 110600 var 70830 var Pf 0,83 0,93
290 A 335 A 330 A 2,06 A 14,13%
216,1 V 215,6 V 215,7 V 650 Vdc 0,23 % 193400 W 71110 var 0,93
1. Cek P loss saluran grid. Hasil : Sebelum kompensasi
Setelah Kompensasi(UPF)
Setelah Kompensasi(ZVR)
2949,15W
2034,94W
3052,25W
dari hasil sebelumnya di dapatkan total pambahan P yang terjadi adalah tidak sebanding dengan penambahan tegangan. 2. Pengecekan ulang tegangan sebelum dan sesudah kompensasi Sebelum kompensasi
216,1 V 215,6 V 215,7 V
Setelah Kompensasi(UPF)
Setelah Kompensasi(ZVR)
216,4 V 215,9 V 216 V
216,1 V 215,6 V 215,7 V
Kesimpulan : sistem kacau. Pada satu sisi mampu menginjeksi Q pada sisi lain terjadi penambahan P.
Solusi : simulasi ulang..
Setelah kompensasi Unity power Zero voltage factor regulation
Parameter
Sebelum kompensasi
Ia Ib Ic In ketidakseimb angan Va Vb Vc Vdc ketidakseimb angan P Q Pf
260,4 A 321 A 352,3 A 83,42 A 29,52 %
252.6 A 311,9 A 284,9 A 34,17 A 20,94
254A 313,9 A 287,3 A 33,82 A 21,01 %
216,1 V 215,6 V 215,7 V 0,23 %
217,4 216,6 216,8 670 0,32%
217 ,1 V 216,6 V 216,7 V 670 Vdc 0,32 %
168400 W 110600 var 0,83
175200 W 55820 var 0,95
178800 W 47940 var 0,96
Bentuk gelombang
Arus sumber
Vdc
arus kompensator netral dan arsu kawat netral
Skema kontrol Zero Voltage Regulation
Skema kontrol Unity Power Factor
Dasar Teori Transformasi d-q dan srf
susah
Pake plesdis
Mantab..
Fungsi - fungsi
Transformasi frame abc ke dq digunakan untuk mengubah arus beban yang tidak simetri ke dalam komponen simetrinya. PLL digunakan untuk memastikan bahwa vo inverter sinkron dengan grid. Meskipun grid mengalami distorsi vo inverter tetap sinkron baik fasa frekunsinya.
Fungsi - fungsi SRF secara adalah pensinkronan komponen daya grid yang mengalami distorsi (dalam tugas akhir ini adalah arus) ke frame referensiya. Untuk itu digunakan Transformasi Park.Komponen arus injeksi Park sebuah sistem tiga fasa dapat ditemukan melalui penerapan Clark Transform yang menyebabkan arus ia ,ib ,ic direpresentasikan kedalam dua koordinat iα dan iβ kemudian dengan rotasi referensi sistem sudud θ dimasukan kedalam koordinat id dan iq .
Tegangan output inverter
Data dengan m over modulation
Setelah kompensasi Unity power Zero voltage factor regulation
Parameter
Sebelum kompensasi
Ia Ib Ic In ketidakseimb angan Va Vb Vc Vdc ketidakseimb angan P Q Pf
315,3 A 377,7 A 393,8 A 84,63 A 21,66 %
332,4 A 360,7 A 365,1 A 1,74 A 9,2 %
332,4 A 360,5 A 365,1 A 1,74 A 9,2 %
216,5 V 215,9 V 215,7 V 0,37 %
216 V 215,7 V 215,7 V 650 Vdc 0,13 %
216 V 215,7 V 215,7 V 650 Vdc 0,13 %
168000 W 163200 W 0,71
192600 W 125300 W 0,83
192500 W 124600 W 0,83
Sistem kontrol teganagn output pada tugas akhir ini menggunakan overmodulation sehingga tegangan keluaran tidak linier terhadap m(modulation index). Hal ini mempengaruhi kemampuan DSTATCOM dalam menyerap var apabila arus grid dalam kondisi leading. Akibatnya jumlah var yang diserap DSTATCOM berlibihan hingga menyebabkan power factor sistem jelek.
