JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6
1
Perbaikan Kualitas Arus Output pada Buck-Boost Inverter yang Terhubung Grid dengan Menggunakan Metode Feed-Forward Compensation (FFC) Faradisyah Nugrahani, Dedet Candra Riawan, dan Mochamad Ashari Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Surabaya E-mail:
[email protected]
Abstrak—Kualitas tegangan DC yang digunakan sebagai masukan inverter sering kali mengandung ripple dan mengalami fluktuasi. Tegangan DC tersebut bisa berasal tegangan generator AC yang disearahkan menggunakan rectifier. Ripple pada tegangan input inverter akan mempengaruhi kuliatas dari output inverter. Hal ini berlaku untuk kondisi inverter baik yang stand alone maupun yang terhubung grid. Oleh karena itu, diperlukan metode untuk memperbaiki kualitas arus output inverter supaya sesuai dengan yang dibutuhkan jaringan. Pada Tugas Akhir ini akan dibahas perbaikan kualitas arus output dari buck-boost inverter yang terhubung grid. Metode yang digunakan adalah memanfaatkan deteksi ripple pada tegangan DC sumber yang dikombinasikan dengan sistem PWM pada inverter. Teknik tersebut disebut FeedForward Compensation (FFC). Dari simulasi menunjukkan bahwa distorsi arus output pada buck-boost inverter dapat diturunkan ketika metode FFC diterapkan. Pemakain metode FFC pada tegangan input 400 Vdc dengan ripple 8,69 % (peakto-peak) dapat menurunkan THD arus mula sebesar 4,778 % menjadi 1,324 %. Kata Kunci— Buck-boost Inverter, FFC, Ripple.
I. PENDAHULUAN
P
ENGGUNAAN energi terbarukan saat ini terus mengalami perkembangan karena teknologi yang semakin canggih dan modern, sehingga bisa dikonversikan menjadi energi untuk pembangkit tiga fasa. Diantara energi terbarukan tersebut adalah energi angin atau wind turbine [1]. Dalam sistem pembangkit tiga fasa digunakan beberapa jenis konverter untuk mengubah jenis tegangan atau arus dan besar level dari tegangan atau arus sesuai dengan yang dibutuhkan [2]. Salah satunya ialah buck-boost converter yang berfungsi mengubah level tegangan DC sebagai sumber untuk inverter, baik untuk sistem yang stand alone ataupun yang terhubung dengan grid. Terdapat beberapa jenis konverter yang dapat digunakan, diantaranya adalah kenverter AC-DC, DC-DC, dan DC-AC [2]. Pengaturan tegangan keluaran konverter dilakukan dengan cara mengatur switch yang digunakan dalam konverter sehingga mengubah besar pulsa tegangan keluaran dari konverter. Hal ini dinamakan sebagai kontrol dengan Pulse Witdh Modulation (PWM) [3]. Keluaran DC yang dihasilkan dari uncontrolled rectifer sering kali mengandung banyak ripple sehingga keluarannya bukan berupa DC murni [2]. Konverter yang digunakan untuk mengubah gelombang DC menjadi AC disebut inverter. Konverter DC-
AC dapat digunakan sebagai forced-commutation penghubung antara sistem dengan jaringan, caranya yaitu menyalurkan arus ke grid dan mengatur arus yang dikeluarkan dari inverter untuk disalurkan ke grid. Kualitas arus keluaran dari suatu sistem merupakan hal yang penting dijaga, dimana salah satunya dengan cara menjaga kestabilan kualitas arus keluaran dari buck-boost inverter [4]. Arus keluaran inverter mengalami gangguan akibat timbulnya ripple ketika penyearahan gelombang AC ke DC, sehingga mempengaruhi arus keluaran dari sistem. Selain itu, gangguan dapat terjadi akibat pengaturan switching dari buck-boost inverter [4]. Gangguan-gangguan ini mengakibatkan gelombang arus keluaran terdistorsi disebabkan timbulnya ripple di dalam tegangan masukan inverter tersebut. Salah satu metode yang ditawarkan untuk memperbaiki kualitas arus keluaran dari inverter adalah metode Feedforward Compensation (FFC). Prinsip yang digunakan ialah dengan cara mendeteksi tegangan DC masukan inverter yang mengandung ripple untuk dikombinasikan dengan teknik modulasi pada buck-boost inverter. Tegangan referensi yang digunakan untuk modulasi PWM adalah tegangan keluaran grid. Daya yang didapatkan dari perbaikan kualitas arus yang dengan metode FFC mampu memiliki efisiensi tinggi dan memiliki standar untuk disalurkan ke jaringan (grid-connected). II. KONVERTER DC-DC DAN INVERTER TERHUBUNG GRID A. Buck-Boost Converter Konverter ini memiliki fungsi ganda yang berasal dari dua konverter asalnya, yaitu menaikkan dan menurunkan tegangan (Vdc>Vo atau Vdc
Gambar 1. Topologi dari buck-boost converter
Pengaturan tegangan keluaran yang dilakukan untuk buck-boost converter yakni dengan mengatur duty cycle (D). Besar tegangan keluaran konverter beradasarkan nilai dari
Proseding Seminar Tugas Akhir Teknik Elektro – FTI ITS Duty cycle D diperoleh dalam persamaan (1) berikut: D Vo Vd 1 D Dimana : Vo : Tegangan keluaran konverter (Volt) D : Duty cycle Vd : Tegangan masukan konverter (Volt)
(1)
Konverter DC-DC pada umumnya memiliki dua mode yang berbeda, yakni Continuous Conduction Mode (CCM) dan Discontinuous Conduction Mode (DCM). Hal yang membedakan kedua mode ini adalah karakteristik dari arus yang mengalir pada induktor. B. Buck-Boost Converter dengan Modulasi |sin(wt)| Rangkaian buck-boost dapat dimodelkan menggunakan pengaturan modulasi SPWM (sinusoidal). Pengaturan duty cycle-nya dilakukan dengan cara mengubah tegangan referensi berupa absolute sine seperti yang terlihat pada Gambar . Selain hal itu, analisa daya rata-rata dan arus dapat juga dipakai untuk mencari duty cycle D dalam rating tegangan masukan Vd berbeda-beda. Karena modulasi sinus ini, duty cycle rangkaian buck-boost berubah terhadap waktu d(t) untuk menghasilkan nilai arus yang dibutuhkan. Sedangkan untuk mengeluarkan arus keluaran berupa sinusoidal, dibutuhkan modulasi sinus dengan sinyal carrier sebesar satu dan frekuensi tinggi yang berfungsi untuk mengatur switching dari konverter.
Gambar 2. Bentuk gelombang dalam buck-boost converter dengan mode DCM menggunakan sinyal modulasi dengan |sin(wt)| [4]
Oleh karena itu, duty cycle D dari konverter terhadap waktu dalam fungsi absolute sine, adalah : d t M i sin(t )
(2) Mi didefinisikan sebagai besarnya sinyal modulasi (Modulation Index) dari konverter. Persamaan (2) hanya berfungsi dalam setengah cycle pertama dan jika disubstitusikan ke daya rata-rata dalam [4], maka: 2
2
Wd 1 V d M i (3) Ts 4 Ldc f s Keterangan : Pd : Daya masukan rata-rata (Watt) Wd : Energi yang disalurkan (Joule) Mi : Indeks modulasi Ldc : Nilai induktor pada buck-boost converter (Henry) fs : Frekuensi switching (Hertz) Ts : Periode untuk 1 cycle (detik) Pd
2 Berdasarkan pada [4], pengaturan indeks modulasi Mi harus dalam beroperasi dalam mode DCM dengan mengatur duty cyclenya. Duty cycle dari konverter harus dibatasi nilainya untuk menjaga batasan operasi DCM dan CCM. Dari persamaan (1) dan (2), diperoleh : Vo M i sin(t ) (4) Vo V d Jika sinyal modulasi diasumsikan dalam keadaan maksimumnya yakni ketika tidak ada ripple dengan sinyal sinusoidal murni dengan magnitude sebesar satu, maka : Vo Mi (5) Vo Vd C. Full Bridge Inverter Menggunakan Zero Crossing Detector
Gambar 3. Sikus full bridge inverter yang terhubung dengan grid [4].
Tegangan grid dan arus keluaran buck-boost jika direpresantasikan menggunakan tegangan AC ideal dari buck-boost inverter sesuai pada Gambar 3, dapat didefinisikan sebagai berikut : v ac (t ) 2V ac sin(t ) ~ iac (t ) 2 I ac sin(t )
(6)
(7) Indeks modulasi dari buck-boost inverter tetap menggunakan Mi pada persamaan (5), dikarenakan switching dari forced-commutation mempergunakan modulasi dengan ZCD. Oleh karena itu, nilai maksimum dari tegangan masukan DC dan tegangan peak dari keluaran inverter menjadi batasan pengoperasian dari indeks modulasi dari buck-boost inverter. Substitusi persamaan (5) dengan (6) memperlihatkan batasan pada indeks modulasi dari buck-boost inverter :
Proseding Seminar Tugas Akhir Teknik Elektro – FTI ITS Mi
2Vac sin(t ) 2Vac sin(t ) Vd
(8) Prinsip dasar dari pengaturan tegangan pada inverter ini menggunakan ZCD adalah menggunakan tegangan grid sebesar 220Vrms, 50 Hz sebagai tegangan referensi kemudian diatur dengan mengubah nilai gain dalam voltage sensor. Hasil dari pengaturan tegangan dari grid akan dimodulasi dengan sinyal dari zero crossing detector (ZCD) untuk mengatur penyalaan switch pada inverter. Tujuan penggunaan dari penggunaan modulasi dengan ZCD ini adalah untuk menjaga supaya sistem tidak mengalami pergeseran sudut fasa karena fasanya akan mengikuti fasa dari jaringan atau grid. Sinyal keluaran yang dihasilkan oleh komparator akan berbeda 180ᶿ antara satu sama lainnya D. Kompensasi Ripple dengan Kontrol Buck-Boost Inverter Menggunakan Feed-Forward Compensator (FFC) Rangkaian buck-boost inverter yang diberikan tegangan masukan dari uncontrolled three phase rectifier menimbulkan ripple pada tegangan keluaran inverter. Oleh kerena itu, sebuah kapasitor diberikan pada rangkaian untuk menekan ripple yang muncul akibat penyerahan dari rectifier. Sehingga dapat disimpulkan jika hasil tegangan keluaran DC dari rectifier merupakan tegangan DC yang ditambah dengan tegangan ripple (peak-to-peak). Hal ini ditunjukkan dengan blok diagram pada Gambar 4. ~ V d (t ) Vd v~d (9) Keterangan : Vd (t) : Tegangan masukan DC mengandung ripple (V) vd : Tegangan ripple (peak-to-peak) Vd : Tegangan masukan DC
Gambar 4. Pemodelan sistem buck-boost inverter terhubung grid.
Pengaturan duty cycle untuk buck-boost dalam persamaan (5) dijelaskan fungsi sinus ideal dengan nilai konstan Mi. Ketika ripple muncul pada tegangan masukan inverter tersebut maka akan mengakibatkan distorsi arus keluaran dari inverter. Distorsi ini dikarenakan oleh hamonisa orde rendah yang muncul dari pada arus keluaran sehingga menurunkan kualitas arus yang disalurkan ke jaringan. Ripple tersebut digunakan sebagai kompensasi untuk nilai duty cycle pada konverter. Ketika semua paramater dianggap konstan kecuali tegangan masukan Vd, maka duty cycle tersebut haruslah berubah-ubah untuk menjaga sistem stabil dengan daya masukan Pd yang konstan. Sehingga persamaan (3) dapat ditulis kembali menjadi: 4Pd Lac f s d (t ) Mi (t ) (10) ~ V d (t ) Pengaturan arus keluaran inverter dapat dilakukan dengan cara memodifikasi persamaan (3) yang dapat digunakan sebagai kontrol terhadap nilai indeks modulasi pada buck-boost inverter. Modifikasi Mi pada persamaan (10) terhadap tegangan masukan yang berubah-ubah Ṽd(t) maka dapat dituliskan :
3 1 1 M i (t ) 4 Ldc f s Pd | sin t | V~ d (t ) command konstan PLL
(11)
kompensasi
Dari persamaan diatas, diperoleh perhitungan sederhana untuk indeks modulasi Mi berdasarkan tegangan masukan berubah-ubah Ṽd(t). PLL berfungsi untuk menghasilkan nilai tegangan referensi |sin(wt)| dari tegangan grid. Teknik kompensasi ripple FFC untuk buck-boost inverter ini bisa digabungkan dengan kontrol switching inverter dimana sama-sama menggunakan PLL untuk mengatur tegangan referensi dari modulasinya. Nilai tegangan masukan ṽd(t) digunakan untuk mencari nilai dari indeks modulasi maksimum Mi(max) dan untuk nilai induktor dan frekuensi switching yang dipakai menggunakan nilai parameter yang telah dihitung sebelumnya. Daya masukan Pd juga dibutuhkan untuk sinyal command dan masukan daya yang dibutuhkan oleh sistem. III. PEMODELAN BUCK-BOOST INVERTER TERHUBUNG GRID DENGAN MENGGUNAKAN FFC A. Pemodelan Sumber Rangkaian sumber dalam simulasi ini digunakan rangkaian ekivalen dari sumber tiga fasa. Tegangan AC yang dihasilkan dari sumber tiga fasa disearahkan terlebih dahulu dengan rectifer. Sebelum tegangan DC dari rectifier digunakan sebagai tegangan masukan rangkaian buck-boost inverter diperlukan filter kapasitor untuk menekan ripple yang muncul. B. Pemodelan Buck-Boost Inverter a. Pehitungan Modulation Index (Mi) Mi didefinisikan sebagai besarnya sinyal modulasi (Modulation Index) dari konverter. Sehingga disaat Vtri =1, dan ditentukan fs = ±16 KHz, dapat dihitung nilai dari indeks modulasi maksimum dari konverter berdasarkan nilai dari tegangan masukan berdasarkan persamaan (5). b. Perhitungan Komponen dari Buck-Boost Converter Dalam rangkaian buck-boost terdapat beberapa komponen dan elemen filter yang perlu dicari parameter nilainya,diantaranya adalah induktor Ldc dan kapasitor Cb. Kedua kondisi parameter tersebut masih harus memenuhi kondisi DCM dari rangkaian buck-boost, sehingga nilai dari induktor dan kapasitor tidak boleh terlalu besar. Melalui persamaan (3) dihasilkan persamaan baru untuk mencari nilai induktor dan kapasitor dimana sesuai dengan syarat DCM. 2 2 Vd M i L dc(max) (12) 4 Pd f s Nilai dari kapasitor diperoleh dengan mencari terlebih dahulu nilai tegangan ripple dengan ripple sebesar 10% dari Vo. Kemudian dimasukkan dalam persamaan (13) [4] : 2
V c
I cp L dc 2C bV o
(13)
Melalui persamaan (12) dan (13), didapatkan besar filter yang dibutuhkan untuk rangkaian konverter buck-boost. c. Perhitungan Parameter untuk Inverter Satu Fasa Teknik switching yang dipakai untuk inverter adalah sinusoidal SPWM bipolar menggunakan referensi dari tegangan rms grid 220Volt. Rangkaian inverter memerlukan
V ac
Po cos 2
(14)
Dimana nilai real dari Iac akan digunakan untuk mencari nilai dari induktor pada inverter berdasarkan referensi [4]. C b V ac tan 2 (15) 2 L ac C b Re( I ac ) Re( I ac )
Gambar 7. Tegangan Masukan DC, Arus Induktor Ldc dan Arus Keluaran Gambar 6. Inverter dengan Tegangan Masukan Vdc Ideal.
A. Buck-Boost Inverter dengan Vdc Mengandung Ripple Dalam Gambar 7 diperlihatkan hasil simulasi kedua adalah simulasi untuk tegangan DC yang mengandung ripple, dimana tegangan ini didapatkan dari tegangan AC yang disearahkan oleh rectifier tiga fasa. Efek dari ripple yang muncul pada tegangan masukan buck-boost inverter mengakibatkan terdistorsinya arus keluaran dari konverter dan arus keluaran inverter yang akan disalurkan ke jaringan.
Vdc (V)
IV. SIMULASI DAN ANALISIS DATA Secara umum desain sistem dari perbaikan arus untuk buck-boost inverter yang terhubung grid dengan metode Feed-forward Compensation (FFC) ditunjukkan dalam blok diagram sebagai berikut ini.
ILdc (V)
I ac
Iac (A)
filter induktor untuk menekan arus ripple yang muncul akibat dari switching dari inverter. Oleh karena itu, diperlukan induktor sebagai filter antara forcedcommutation dan grid. Untuk mencari besarnya induktor yang digunakan untuk rangkaian inverter, digunakan persamaan daya aktif sehingga perlu dicari terlebih dahulu nilai real dari Iac dari daya keluaran Po dan tegangan grid.
4
Vdc (V)
Proseding Seminar Tugas Akhir Teknik Elektro – FTI ITS
Ripple hasil rectifier
Gambar 5. Digram blok buck-boost inverter grid connected dengan FFC
Nilai 100V-400V 2000 Watt 245mH 19,5µF 1,23mH 220V 15625Hz
≥0,99
A. Simulasi Buck-Boost Inverter dengan Vdc Ideal Simulasi pertama dilakukan dengan sumber tegangan DC ideal menggunakan sumber DC murni. Parameter rangkaian untuk buck-boost inverter yang digunakan sama dengan parameter yang ada pada Tabel I. Berdasarkan hasil simulasi pada Gambar 6, arus induktor Ldc di rangkaian buck-boost dalam keadaaan DCM dan tidak mengalami distorsi. Begitu pula dengan arus keluaran dari inverter berupa gelombang sinusoidal murni. Hal ini disebabkan oleh tegangan masukan Vdc dari buck-boost inverter berupa tegangan DC ideal tanpa ada ripple. Sehingga THD arus yang dimiliki oleh arus keluaran dari inverter sebesar 1,13 %.
Iac (A)
Parameter Rangkaian Rating Tegangan input (Vdc) Rating Daya input (Pd) Induktor sisi DC (Ldc) Capasitor sisi DC (Cb) Induktor sisi AC (Lac) Tegangan output (Vac) Frekuensi switching (fs) Power factor (Pf)
ILdc (V)
TABEL I PARAMETER SIMULASI SISTEM
Distorsi gelombang akibat Ripple
Gambar 7. Tegangan rms DC 400 Volt yang Mengandung Ripple, Arus Keluaran Induktor Ldc dan Arus Keluaran Inverter yang Mengalami Distorsi.
Simulasi dilakukan dengan kondisi inverter tetap harus beroperasi dalam DCM untuk mendapatkan arus keluaran yang sinusoidal karena sistem akan terhubung langsung dengan grid. Dalam kondisi ini didapatkan nilai arus rms induktor keluaran dari konverter sebesar 1.62 A dan arus rms keluaran inverter sebesar 8,05 A. Besar nilai THD arus yang diperoleh adalah 4,78 %. Dalam Tugas Akhir ini, tegangan masukan Vdc yang dihasilkan dari rectifier inilah yang digunakan sebagai tegangan masukan untuk buck-boost inverter.
Proseding Seminar Tugas Akhir Teknik Elektro – FTI ITS
Vdc (V)
Vdc (V)
duty cycle d(t) yang mengandung ripple setelah diberikan kompensasi dari tegangan Vdc yang sama-sama mengandung ripple. Semua hasil pengukuran dari perbandingan sebelum dan setelah penggunaan metode FFC ditunjukkan pada tabel II. Didapatkan hasil kualitas arus keluaran inverter mengalami peningkatan ketika menggunakan FFC.
Ripple
Iac (V)
Setelah kompensasi
Kompensasi ripple
Mi
Mi, d (t)
B. Simulasi Indeks Modulasi Konstan (Mi) Pada BuckBoost Inverter Tanpa Menggunakan Metode FFC dan Menggunakan FFC Parameter yang digunakan dalam simulasi ini juga menggunakan parameter yang ada pada Tabel I. Rangkaian buck-boost inverter terhubung grid dengan nilai konstan Mi berguna untuk melihat efek arus keluaran inverter yang akan disalurkan ke grid. Dalam Gambar 8. tegangan masukan pada buck-boost inverter diberikan tegangan masukan DC yang mengandung ripple. Dalam rangkaian kontrol, duty cycle menggunakan fungsi sinusoidal murni sehingga nilai indeks modulasi yang digunakan konstan sesuai dalam persamaan (5). Oleh karena itu, kontrol Mi yang konstan tidak dapat mengkompensasi ketika muncul ripple dalam tegangan masukan buck-boost inverter. Hal tersebut mengakibatkan distorsi arus keluaran seperti yang telah dijelaskan tadi. Nilai arus keluaran Iac saat diukur menggunakan metode FFC menghasilkan nilai rms sebesar 9.248 A dengan THD arus keluaran tersebut berubah dari 4.778 % turun menjadi 1.324 %. Nilai daya keluaran pun ikut terjadi kenaikan dari semula menjadi 1991.39 watt yang ditunjukkan pada tabel II.
5
d(t)
Gambar 9. Gelombang dari tegangan masukan Vdc, arus keluaran inverter setelah menggunakan FFC dan indeks modulasi yang mengandung kompensasi ripple (Vdc = 400 volt, fs = 15625 Hz, Mi = 0.4375)
Ripple
TABEL II KINERJA DARI INVERTER BUCK-BOOST DENGAN TEGANGAN
Distorsi arus keluaran
Iac (V)
KONSTAN, SEBELUM DAN SESUDAH MENGGUNAKAN FFC Tegangan Input DC No 1 2
Mi, d (t)
Mi
3 d(t) 4 5
Gambar 8. Gelombang dari tegangan masukan Vdc, arus keluaran inverter dan indeks modulasi tanpa menggunakan FFC. (Vdc = 400 Volt)
Selanjutnya dilakukan perbandingan setelah diberikan kompensasi melalui metode FFC. Metode ini menggunakan prinsip kerja dengan mengatur nilai dari indeks modulasi Mi dengan mengambil tegangan masukan DC yang mengandung ripple sebagai kompensasi untuk arus dari inverter. Tegangan DC ini dijadikan salah satu masukan untuk kontrol dalam modulasi SPWM yang digunakan untuk penyalaan switching dari buck-boost inverter. Daya masukan juga berfungsi sebagai salah satu command dalam kontrol Mi. Dimana kontrol ini sesuai dengan penurunan rumus Mi pada persamaan (11). Hasil simulasi ini digunakan ketika tegangan Vdc 400 Volt dengan tegangan ripple peak-to-peak sebesar 34.8 Volt. Arus keluaran inverter Iac diperoleh dari pengaturan indeks modulasi setelah diberikan kompensasi adalah gelombang arus keluaran yang mendekati sinusoidal, seperti halnya hasil simulasi yang terlihat dalam Gambar 9. Selain itu, ditunjukkan keluaran dari indeks modulasi Mi dan nilai dari
6
Parameter Sistem Faktor Daya Daya Keluaran Tegangan keluaran Sistem (rms) Arus Keluaran Sistem Iac (rms) Arus ripple Iac-ripp (peak) THD arus keluaran sistem
Vdc Ideal
Vdc Mengandung Ripple Sebelum FFC Sesudah FFC
0,97 1670,52W
0,98 1736,73W
0,98 1991,39W
220V
220V
220V
7,75
8,08A
9,25A
0,08A
0,26A
0,15A
1,11%
4,78%
1,32%
C. Pengaruh Variasi Tegangan Masukan Ṽdc Terhadap Keluaran Sistem yang Menggunakan Metode FFC Hasil simulasi dalam Gambar 10, dapat diketahui juga bahwa fluktuasi tegangan masukan Vdc berpengaruh pada nilai dari gelombang arus keluaran buck-boost inverter. Tabel III menunjukkan hasil pengukuran dari simulasi dengan tegangan masukan yang mengalami penurunan dari tegangan sebesar 400 Volt menjadi 200 Volt, untuk daya masukan Pd maksimum berubah dari 2000 watt menjadi 1000 watt. Dikarenakan acuan dari simulasi ini berpedoman pada sumber wind turbine, maka tegangan masukan dan daya masukan mengalami penurunan sebanding dengan kecepatan dari blade dari wind turbine. Gelombang arus mengalami distorsi dan kembali ketika fase steady-state lagi. Oleh karena itu, kompensasi ripple dalam simulasi ini diperoleh dari perubahan tegangan dan perubahan daya. Jadi, ketika rangkaian buck-boost inverter yang
Proseding Seminar Tugas Akhir Teknik Elektro – FTI ITS menggunakan metode FFC ini mengalami penurunan tegangan tanpa diikuti perubahan nilai daya masukannya maka arus akan tetap terjadi distorsi dan tidak terkompensasi. TABEL III KINERJA BUCK-BOOST INVERTER DENGAN VARIASI TEGANGAN KETIKA SEBELUM DAN SESUDAH FFC Vdc (V)
Sebelum FFC Po THD Iac (A) (W) (%)
400
8,09
1736,7 4,78
0,97
9,25
1991,4 1,32
0,98
300
7,05
1322,9 6,15
0,97
6,93
1475,9 1,94
0,97
200
4,59
837,07 7,22
0,94
4,63
960,58 5,08
0,95
100
2,22
330,83 7,78
0,77
2,22
368,75 7,45
0,78
pf
Sesudah FFC THD Iac (A) Po(W) (%)
6 Metode Feed-Forward Compensation (FFC) sudah menunjukkan kemampuan dalam perbaikan arus output dari inverter. Namun demikian, distorsi pada sisi grid juga akan menghasilkan distorsi pada sisi arus keluaran inverter. Oleh karena itu, perlu adanya studi lebih lanjut untuk memperbaiki kualitas arus dari sisi grid juga. Karena metode FFC dalam sistem dalam Tugas Akhir ini belum memiliki pertimbangan ketika terjadi distorsi dari sisi grid. DAFTAR PUSTAKA
pf [1]
[2] [3]
Vdc = 400 volt
Vdc = 200 volt
Vac
Iac (A)
Vdc, Vac (V)
[4]
Pd, Po (W)
Mi (t)
Terdistorsi
Mi (maks)
Po Pd
Gambar 10. Hasil simulasi dari pengaruh variasi tegangan masukan Ṽdc terhadap arus keluaran, indeks modulasi dan daya keluaran.
V. KESIMPULAN Berdasarkan analisis dalam Tugas Akhir ini, sistem buck-boost inverter yang terhubung grid menggunakan metode FFC telah dapat dilakukan perbaikan kualitas keluaran arus inverter. Disamping itu, pemodelan dari sistem buck-boost inverter dapat digunakan untuk rentang tegangan input lebih rendah atau lebih tinggi dari tegangan puncak (peak) jaringan, yaitu ketika 220√2 Volt. Kemampuan buck-boost inverter dalam mentransfer daya bergantung pada tegangan input DC. Oleh karena itu, topologi dari buck-boost inverter dalam Tugas Akhir ini sesuai untuk aplikasi sumber daya dimana daya output-nya tergantung pada tegangan input sumber. Penggunaan metode FFC dalam sistem dengan tegangan DC yang mengandung ripple mampu mengurangi besar Total Harmonic Distortion (THD) arus pada sisi keluaran inverter. Misalkan untuk tegangan masukan maksimum 400 Vdc dengan tegangan ripple (peak-to-peak) sebesar 8.69 %, dimana THD arus mula turun dari nilai sebesar 4.778 % turun menjadi 1.324 %.
Riawan, D.C., “Optimum Power Control Strategy for SEIG-based Variable Speed WECS”, Curtin University of Technology, Perth, 2010 Agrawal, Jai P., “Power Elektronic Systems: Theory and Design,” New Jersey, 2001. Rashid, Muhammad H., “Power Electronics Handbook Second Edition”, Elsevier Inc, Florida.2007. Riawan, D.C., “Grid-Connected Buck-Boost Inverter for Variable Speed WECS Applications, Chapter 5th”, Curtin University of Technology, Perth, 2010.
