RAN
till
IEKNIKELEKTRO JI.JRNAL ILMIAH
TRANSMISI JURNAI, ILMIAH TEKNIK ELEKTRO ISSN1411-081,1 V o l u m e1 6 .N o r o r l . J a n u a r2i 0 ! 4 .h l n t .l - 5 J f.rbit { kali dalam setalnn pada bulan Januari, April, Juli, dan Oktober (Edisi berbahasa Laor€sia dan berbahasaInggris). Berisi tulisan yang diangkat dari hasil p€nclitian dan bfrrr an"lisis kritis di bidangteknik €l€ktro.ISSN 1,111-0814 PcmimpinUmum Dr. A.is Triwiyatno,ST, MT PemimpinRedaksi Dr. WahyulAmienSyafei,ST,MT SekretarisRedakri AchmadHidayatno,ST, MT DewanRedaki Dr. Ir. S wamo,MT (lTB-Bandung), Proi Prof.Dr. lr. Muh. Tola,M. Eng(Unhas-Makassar), Ms.EE(lTs-Surabaya), Prof.Dr. Ir. Soebagio, M Sc.,Ph,D.(ITs-Surabaya), Prof.[r. OntosenoPenangsang, Proi Adhi Socsanto, M.Sc.,Ph.D.(UcM-Joryakaftr), Nasir,MT (Undan-Padan9, Ir. Muhammad I GedeBagusManuabq ST, MT (Udayana-Denpasat), MuhammadAziz Muslim,ST,MT, Ph.D.(Unbraw-Malang), Prof. Dr. wahyu Setiabudi,MS (Undip-Semarang), Dr. Hermavr'a4DEA (Uttdip-Semamng), Dr. MubammadNur, DEA (Undip-Semarang), MocharnadFacta,MT, Ph.D.(Undip-Semarang), MunawarAgusRiyadi,MT, Ph-D.(Undip-Semarang), Dr. RizalIsnanto,MM, MT (Undip-Semarand, Dr. Ir. JokoWindarto,MT (Undip-Semarang), lr. AgungWarsito,DHET(Undip-Semarang) Editor tmam Santoso,ST, MT Bendahara Ajub AjulianZahra S! MT -{r-Eat Penyunting drn Tata Usaha: Jurusan Teknik Elekro Fakultas Teknik Universitas Dipotre-eoro,Jalan Prol Sudharto,SlI, Ternbalang,Senlarang,502?5. Telepon dan Fax. (024) :J60057,e-mail:
[email protected] TR!\SMISI, JURNAL ILMIAH TEIO{IK XLEKTRO, diterbitkan sejak Juni 1999 oleh jr:nrsanTeknik Elekro, FakultasTeknih UniversitasDiponegoto,Semarang. tulisanyang belum pernahditerbitkandalammedialain. N.askah R-'daksimenerimasumbangan llieiik di atas kertas IIVS kuarto spasi tunggal sepanjangmaksimal 6 halaman, denganformat ("PetunjukBagiCalonPenulisTransmisi").Naskahyang padahalamanbelakang i:..rt; rercantum kescragaman forma! istilah,dantatacaralainnya. dievaluasi dan disunting untuk -suk
TRANSMISI .IURNALILMIAH TEKNIK ELDKTRO rssN 14Il-0814 Volum€16.NomorI, Januari2014,hlm.l-53 .{R ISI i Otomatisasi ,S/radr*,'! dar Monitoring Power Pada Serwer katr Smart Card trPS-APC tlJiive6itas DiPoncsorol t'o,Suapar aan ,ldnn to^hut Rt)chim
fu,
t:siLay^rr,,n Instant MessagingBerbasis IP Multimedia Er Jlenggunskan Virtual Set'ver tu?ri Radhian,yuli Christyono,dan Sukis*o (Jni|elsitas Diponegolo)
7-12
n Kontrol Optimal lineat QuadruticRegulator(LQr{) do*vorm SwarmOptinizdtion(GSO) rtrttukSistemSuspensiAktif XeodaraanSeperemPat
i Taini. Sumardi, dan Aris Triwiyahlo (Uniwrsitas Diponegoro)
13-19
- datr SimulasiInternal Border GatewayProtocol(IBGP) Menggunakan ,\'ehrotk Siftiulator (Studi Kasus pada Jaringarr Universitas .Coro) isa fasa W.,4dianFatchur R, dan Yuli Chrhtyono ('htuersitas DiponeSoro)
20'25
Catu Daya Arus DC Menggunakan Topologi Inl'erter Peduh dan Penyearah Ilndana, MochammadFacta, dan Kamoto (UniversitasDiponeSoro)
DiDiBanjir LaharDingin .{liran SungaiUnluk Peringalan IQF'I' Pr4tJorm Nirk;bel atkaDJarins.anSensor bttlto,
Widyataan, .la Suioko (Jniversitas Gadjah Mada)
dan Kajian Tapis DayaAktifShunt Melalui PendekataE \l BoostRecliJier R4adi (J tuersitasKatolik Soegiapranata)
n Kualitas Produk PeralatanDapur denganElektroptating Al
Sriaa& (Jnirels ital Diponegolo)
Ikrrcatrgan PerangkatLunak PendeteksiSudutdan PosisiMenggunakan ATMEGA 32 ftokortroler Dipo egoro) danAchmadHidayamo(Universitas l. lr.'src Akhar,Wahyudi,
26-31
34-31
38-42
4348
49-53
DESAIN DAN KAJIAN TAPIS DAYA AKTIF SIIUNT MFLALUI PENDEKATAN PWM BOOST RECTIFIER SlametRiyadi') Teknik Elektro, UniveisitasKatolik SoegjjapranataSemanng 50234,Indonesia Jl, Paw'yatanLuhurIV-l Semarang ' E-mait: s Jiya di672003@,ahoo..nn
Abstrak dan rulnahtanqe& Teknoloei€tektronikadaya ban)ak d,terapkandalamberbdgaisektorbaik indusrri.perkanrcran aplikasi. Beb@ dominan dalam energi sangat lampu hemat p"nn*ri* digital dan konu"..r rtutis. kendali berbasis harmonik Kandungan daya lis.rik. pada kualitas menurunn)€ yang berdampak harmonik .*i.t'rkan L"iff"i suatr daya aldif merupakan ""r.r" Tapis perlu mitigasi. dilakukan yang serius sehingga sangat negatif Lenyebabkar dampak kerumitan aktif banyak tapis daya kendali merancang sk€.ma Untuk trarmonik. metai:utan-reauls; ,rtuf. ".r"ii aijunpd. padamafcafafrini dipaparkansuatupendekatandesaindan kajian dari tapis daya aldif shunt satufasamelalui r:wu toost recti/ier. Analisii an:s, tegangandan caya dilakukan wtuk mend€kati desain. Aklfmya simulasi de pengujianlabomloriumdilakukan unruk verifikasi hasil analisis' Kata k nci: tdpis daq aktif hannonilt boostrcctifier, bebanto* ltuier
Abstract power eleclrorics technologiesare widely applied in varioussectorcsuchas industrial office and householdfields. Thc use of static converten, di-gital-basedcontrot and saving-€nergylamps are very dominant in ihe f€cent applicatioos' have very SucLUas arealways causi harmonicsthat result in declining the el€ctric power quality- Harrnoniccontents rhe harinonic r€ductioDa solution to power filtering is n"""tiu" i-pu"s so they musr be -mitigated.Active "..io* o1"i*i""'u *"n"f ."fr.me of an active piwei6lrer encountereda Iot of complexiti€s.Tlis paper describesa design active pow;r fitter througha pwM boosrrecti6er. Analysis ofcurent volbag.and pow€t ofu um&"frna "hunr "*ay rhe design.iinalty, simulationand labontoryre$ing conductedto veriry fte r€suksof tbe r" app'roach # t"t* adalysis. KeJvorb: aclivepowetJilter, harnonics, boostrectilieL nonlineat loa^ lainnla [3], oleh karena i!! kandunganhannonik Perlu direduki. Penggunaar tapis daya pasif banyak kendala dalam aPlikasi karcna masalah beban-bebatlal linier dewas: ini sangal mengalami Pensaunaan itujuga diPerlukanjumlahcukupbanyak s€lain resonansi, apfikasi lapangan,baik padasektor industii. rnen-dorninasi pada orde harmonikyang akan direduki bergantung jenis ini daPal Derkantordndfl rurnah tangga. Bebaa melaluj saklar kendalimesinlistrik P€rlembangar teknologi semikonduktor ;ijumpai datambentul(penggunaan t€lah mendorong tinggi berk€cepatan berbaris konverter statis. komputer, lampu hemat energl statis (Actire Polael Filtel = dalE aktif tapis dikombangkamya tanur listrik dan lain-lain. Dikatakan tak linier karena APF). Suatu AtF m€rupakan kor|verter bidirectiohnl bebanienis ini menarik arussumberFng tidak sin soidal yang dikendatikan uDtuk melakukan komPensasi (meng;hmi distoBD lll,t2l. Dilihat dad spelGum harmonik [4J. aruvtegangan makaakan muncullomponenharmonik. selombansnva gelombangdenganfte(uensikelipatan ia;tu t
1.
Pondahuluan
I'RANSMISI, t6, (t), 2014;39
-iiet). Melalui penyeamhjenis ini akan dikaji ra gan keseimbangan daya rntuk memahamikendati r,F. Verifikasihasilanalisisdiiakukanmelaluisimutasi E pengujianitaboratorium.
:
menberi landasandalam m€lakukan kajian dan rsain tapis daya aktii beberapakonsep dasar diberikan stli}ut PWM Boost Recttlie\ daya pada sistem E_jisiorsidanpenapisan akif TopologiPWM BoostRectifier
Par CambarI disajikan skemadari PtlM boost rectilier sJ fasajents1u -bridgeyang rerdiri dari emparbuah s-ill stark. induldorpada sisi masutandan Lapasiror sisi keluaran. Penyearah ini memiliki tegangan DC yane lebih besardari nilai puncakteganean i: masul(an.Arus masukan Fng mengalii akan ili benruk sinusoidal dan sefasa dengan tegan8dn
l.
PWM boost rectifier srtu fasa jenis fidtb.idge dtn .rnskaian kendlli
,'s Is, h, I. adala'hnilai RMS teganganmasuka4 fuj RMS arus masulcan,tegmEan keluaran dan alus makadipat dituronkanpersamaanberikut
Y"r"=Yor"
(1)
(1) menunjukkan hubungan ke.seimbartgan : antarasisi masutrandan sisi keluaran.persamaandi valid l€rena tegangandan arus masukanmerirDakan buahgelombangsinusoidalyang sefasa.Jika beoan berupabebanresistil'sebesar & makadiperoleh
v
J^ =:-4 Q' :R. p€Namaatr (2) ke dalam(l) menghasilkan
fuP
(r,.)'
(3)
,--
Persamaan(3) menunjukkanbahwaperubahannilai beban keluamnakan m€mFengafuhinilai arus masukan.Karena arus dan legangan masukan rnerupaLan gelombang sinusoidal sefasamakahadyaaayr ny,ata yangai*irirn*a-i ol€hsumberke sisibeb,n
Metode
-,'nft
:1.
'r,
Dengan memperhatikan persamaan-penamaandi atas maka konsep kendali suatu pWM boost rcctlier dapat dipahami. Agar supaya arus masukan memiliki bentuk sinusoidaldansefasadengantegangai AC masukahmaka suatr template betupa gelombangsinusoidal diperlukan. Tenplarc ini diar'l,btldali dereksi reganganAC masukan. setanjutnyasuaru konnoler reganganakan mereguJa5i ampt,rudatcnptate menjadi referensiarus sumberL,. Selanjutnya oitai arus ahuaj t, akan dikompar;i dengannilai ,;. Jika konnoter arus beroperasisecam optimal maka nila; !@ a.kanberflukuasi;ada nilai di sekitar.r;l Perubalanpada tegaryan r€ferensi Z,?. akail meneubah nilai i sehtugga bubungan Leseirnbangan dayaselalutercaDaj.
pwM boostrectiti.r ssrufr!, j.nis Gambrr 2. cetomh_.ng full-bridge (s) tes.ngrn n.sskitr {b) arls 'nasoken(c) tegrtrclr ketuirro 2.2.
Kons€p Dare pada Sistem T€rdistorsi
Padasistemdenganb€banIinier maka dikenal komponen daya nyata dan daya reakif s€dangkanpada sisrern terddorsi akan muncul komponeD daya hafmonil.. Meoeacupada konsepdaya p6da sistern terdistorsi iika teganganterdislorsidinr€kkan deDganpersamaatr
,Q)=''17\ +e) "i,4a +lJ7r6
+ "i"(nox eo)
(4)
Sedangkanpersamaanarusnyadapatdin)€takan .,.\ /:, ., - \ t\r1=!zr I sn\d + et I
nilir 1"n(nox *eo) h=2 Persamaar da]? rata-mtanya dapal dirumuskan
(5)
TRANSMISI,16, (r, 20t4, 40
r=
)
(6)
vrt, cost@L aLt
di manal1= ordeharnonik Daya semu pada sistem didetinisikan sebagai hasil pe*alian nilai efektiftegangandengannilai efellifarus
Jika diasumsikantegangansinuroidal dan arus lerdistorsi makadapatditurunkan ,
;
t.
Gamblr5. Tetrah€drondays
-\
s ' = \ L I h = t t \ t i + t i + t i + +I i l
-e)l =[v,t,*"(q,-o,\l +lv,r1sin(e'
(8)
t" ,\ +vtlti + t;" +...+Ii I =P2+d+o2 Visualisasikasusdi atasdapat dilihat padacambar 3 dan Cambar 4 di mana daya sesaat p1, akan diumikan menjadi kompode! d^ya Pt yeJ.g merupakan intemksi aftam tegangandan arusaktif fundamental,nilai rara-rata drri P, sama dengan P. Komponen ke&a adalah komporcn 4,1 yang merupakanint€ralsi antaa tegangan datrarusreakiffi$danental, nilai puncak-puncskdari O safta dengaa p. Sedangkan komponen daya lainiys adalah akibat interaksi antara tegangan dan komponen arusharrnonikyang menghasilkanD.
Berdalarkan persamaan-persamaan )€ng telah diumikaa di alas maka dapat diiururlkan beberapadefinisi sebagai berikut displacenenlfactor (fundanental PF) = cosfr
r,
. alf- +U= cosy dstottionJactor = tot![ power lacbr : : Lcos d t = cosL I' 2.3.
Tapis Daya Aktif Shunt
Permasalahan kualitas da}? akibat mmculnya kandungan harmonik menimbulkan dampak negatif pada sistern sehingga perlu direnuki. APF herupakafi solusi allematif. PadaCambar 6 disajikan suatu sistem deDgan bebantak linier (cuft ent-Wed harnonic sotce) sehmgga arus sumber mengalami distorsi. Reduksi kandungan harmoaik dilaloi€i dengan m€masang APF secara paftlel (shuntl
Crmbrr3. G€tonbangtegrrgln, srus sirtol|l te.distoci
Gtmbar4.
Penguraisn d,y, s€srxt nenjadi komponen k o m p o n eP n l . Q l d a nD
Crmbar6.
P€mlsargani{pis drya aldiflhunt prda sistem terdistorsi
l:R4NSMrSr, r6, (t),2014,4I
Pe$amaan(13) mer'Jpakangelombang sinusoidal Fng sefasa dengan tegangai sumber. Daya nlEta hasil perkalian antaa ,r dan rr merdpakandaya nyata yang disemDbebantak linier.
3.
bar7. Celonbrng arus bebandan spektrumnya
pada spektrum arus maka tampak bahwa arus memiliki dua komponen penyusun arus, yaitu f@damental!i dan harmonik tr, sehjngga iL=iLJ +iLh
Hasil dan Analisa
Untuk melengkapikajian di atasmaks dilakukan simulasi dengan rnenggunaksn pe.andkat hiak PSIM. Berdasarkan rangkaian pada Gambar 6, sirnulasi dijalankan uniuk nengamaii gelombang arus dan tegangan pada A?F .jenis trrrL Pada Gambar 8 ditunjukkan bentuk gelombang ams beban dan arus kompensasi yang diiqjekikan/diserap oleh rcctilier sedangkanpada cambar 9 disajikan gelombang arus bebar dan arussisi sumberb€sertategadgannya
(9)
kodponen arus findamental terkandung arus aktif
ta, , yai$ arus sinusoidal yang sefasa aegangan sumb€rdan arusteaktif fuodarnentalr?r" e]ls ya{g reryes€r90 derajad terlladap tegangan Tanpa pemasanganAPF jenis shunt maka nilar $mb€r akansamadenganar1lsbeban (10) i' = iL = iUt"+ ir.i. +iLh Grmba.E. Brsil siEuhsi upis drya akttfthurt
(.).r!t
ben,n (b) rr!! inleklin
menjagakualihs daya makt arus sumber hanu hanyamemiliki komponensinusoidalyang s€fasa
sumb€r t€gangan i" eiqio demikiaD maka APF jenis
(l l) shunt htrus
(r2) padaGambar6 padaprinsipn)€h€mpirrnirip nngkaian pada Gambar 2, perbe-daaflhanya (r) sr!. pada penambahan beban tak lini€r dan G,mbar9- Easilri.nulasi hpls d!y!.ldfshlnt beb3! O).nts s'!rb!r (c) tlg.osr! lumber beba[ Dada sisi k€luaran PWM boast . lika pada Cambar 2, adtnya bebs pada slsl munculnya PWM boost rccti|ie! mengakr'batkan _;: -i 'I : : nyata sehinggaarus masukan(sumb€r) berbentuk I i i(a): )idal dan s€fasa dengan tegaflgan sumber. pada Cambar6 hanya ada kapasitorpadasisi rectijer makaarus I. akan rerkait dengandaya danharmonik.
1. merupakan arusyang analisis,aruskompensasi samadenganarusreaktifdatr arus harmonik dan (.tar+In) tetapi denganpolsitas berlaranan. Jika crmbar t0. Sp€l(.u'nrrus (r) rru, beban(b)rrus suhber sinFl pemodulast dari konFolerarusmenrpakan Selarjutnya suatu prolotip diboat uDtuk verifd(asi hasil F.ngali sebesarh maka kajian dnn simulasi (Cambar I l). Dari basil pengujian o3) labomtoriun akatr ditafipilkan gelombaag yang
t6, (t), 20r4,42 TRATNSMTST,
mendukunghasil simulasi. Pada Cambd 12 disajikan hasil pengukuranarus beban dan arus injeksi sedangkan pada'Gambar13 tampakbahwa arus sumbermemiiiki bentuksinusoidaldan sefasadengantegangansumber.
SuatuAPF jenis rrzrl akan mengambilalih transfer realdif dan harmonik sehingga sisi sumber hanya mengirinkan daya nyata saja. Daya nyata dikirimkanoleh sumberdapatdilihatmelalui arus sinusoidal yang sefasa d€ngal tegangan Peranankapasitorpadasisi DC dari rcctilier adalah mengendalikankeseimbaogandayreneryi. Jika rugi .ectifLet diabalkan maka kar€na hanya ada e kapasitor, daya nyaxa mta-rata diserap oleh APF dengannol.
4.
shunt yatrg Grmbar Il. ProaotiD tapis dlya lktif diturunkan berdasltkin PWM boostrectifi.r
Kesimpulan
Suatu kajian tentang APF dao kendalinya dipapa*an melalui peidekatzn PwM boost rcctifer. M€lalui simulari disajikan bagaimanaproses dapat dilakulan sehingga menglnsilkan arus s sinusoidaldan sefrsa dengantegangar sumber. tegangandifungsikanuntukmengaru keseimbangan melalui tegangan kagasitor sedangkan kontroler arus berfungsir,edbentuk gelombangarus.
Referensi 'rrerds in Acttue Fil.el: for Poffr tll. Akasi H. New o" IndutfrT IEEE Tr6@tiM Condttionin& 32(6).1312-1322 Awlitatio6. 1996:. crmb{r 12"E!!ll penguknran irus beben dll kompenslsl(skala: t0A/dlv - loms/div
.ros
Gsmbar 13. Itrril p€nsukorur teg.ng,n snmbcl d.n arus - loms/div sumber(.ktla : s0v/div,10A/div Beban tak linier yang tersambung ke sistem meryakibstkan murlcolnya kandungad harmonik yang b€rdampakbenuuntrya kualilas daya listrik Ditinjau dad sisi daya malGpadakondisi ini, sist€makannengirir*an dayany&t4 dayareaktif dandaya harmonik
t2t. Mossba J, Lehn P. w.
A crnboller A:cliitedule for Higl Budwiddr A{tive Posrc. Filt€Is. IEEE T.M@tioB on Ptuer Eectrcai*. 2ffi3: lall)t 317325 I3t. cruzl r M. A Suney ofN€utal Cun€nb in ThreePhase Compute.Pow€r S)stems. IEEE Trcnsaationson Industty AwLi@tio6. 1990:26(4), 7 tY725 t41.Peng F. Z. Application lssres of Actiye Po*er Fitt€.s. IEEE lad!:tt7 lpplicatio8 Md8@ire. 1998:21-30 t5t. Riyadi S, Fad€l rv{, garoen Y, SugiharootrqSudirh@ S. Fmctioning a Shunt APF as a Po*€r ot Cur.ent CompfJtJ6r. EuropeanJoumal of E!ectiaal Engi!@ta. 2009i llrj):57-76 t6t. AredesI\4 HatrEr J, H€msn K Thrce-PhaseFour-WirE on Actirc Filter conhol Shrt€ei€s, IE t Twactiow Ptuer Electrodcs. 1997:r2(2\: 311-318 vl. Chen C, t{su Y. A Novel Approach to Tie D€sisf, o{ a Shunl Active Filter for sn Unbalanc.d Thr€e-PhaseFourWire Sysld und€r Nonsitusoidal Condiiions. lrEE Ttdaidctio8 on Poeer Deltu.rr.2000; l5(4): 1258-1264
