FILTER AKTIF SHUNT 3 PHASE FILTER AKTIF SHUNT 3 PHASE FILTER AKTIF SHUNT 3 PHASE FILTER AKTIF SHUNT 3 PHASE

BERBASIS ARTIFICIAL NEURAL BERBASIS ARTIFICIAL NEURAL BERBASIS ARTIFICIAL NEURAL BERBASIS ARTIFICIAL NEURAL

NETWORK (ANN) UNTUK NETWORK (ANN) UNTUK NETWORK (ANN) UNTUK NETWORK (ANN) UNTUK

MENGKOMPENSASI HARMONISA PADA MENGKOMPENSASI HARMONISA PADA MENGKOMPENSASI HARMONISA PADA MENGKOMPENSASI HARMONISA PADA

SISTEM DISTRIBUSI 220/380 VOLTSISTEM DISTRIBUSI 220/380 VOLTSISTEM DISTRIBUSI 220/380 VOLTSISTEM DISTRIBUSI 220/380 VOLT

FILTER AKTIF SHUNT 3 PHASE FILTER AKTIF SHUNT 3 PHASE FILTER AKTIF SHUNT 3 PHASE FILTER AKTIF SHUNT 3 PHASE

BERBASIS ARTIFICIAL NEURAL BERBASIS ARTIFICIAL NEURAL BERBASIS ARTIFICIAL NEURAL BERBASIS ARTIFICIAL NEURAL

NETWORK (ANN) UNTUK NETWORK (ANN) UNTUK NETWORK (ANN) UNTUK NETWORK (ANN) UNTUK

MENGKOMPENSASI HARMONISA PADA MENGKOMPENSASI HARMONISA PADA MENGKOMPENSASI HARMONISA PADA MENGKOMPENSASI HARMONISA PADA

SISTEM DISTRIBUSI 220/380 VOLTSISTEM DISTRIBUSI 220/380 VOLTSISTEM DISTRIBUSI 220/380 VOLTSISTEM DISTRIBUSI 220/380 VOLT

Nama Nama : : AndykaAndyka BangunBangun WicaksonoWicaksonoNRPNRP : 2: 22 111 050 232 111 050 23NRPNRP : 2: 22 111 050 232 111 050 23

Dosen PembimbingProf.Ir.Mochamad Ashari,M.Eng.,Ph.DIr. Arif Musthofa, MT.

JURUSAN TEKNIK ELEKTROFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBERSURABAYA 2014

LATAR BELAKANG MASALAHLATAR BELAKANG MASALAHLATAR BELAKANG MASALAHLATAR 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 harmonisanon 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 MASALAHPERUMUSAN MASALAHPERUMUSAN MASALAHPERUMUSAN 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 dayadaya

� Membandingkan hasil unjuk kerja antara tanpa filter, dengan filter tanpa kompensator, dengan kompensator PI ,sdan dengan kompensator ANN dalam menurunkan THD

TUJUAN TUGAS AKHIRTUJUAN TUGAS AKHIRTUJUAN TUGAS AKHIRTUJUAN 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

menggunakan software MATLAB SIMULINKTM

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 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:Definisi Harmonisa:Definisi 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 fundamentalnyafrekuensi fundamentalnya

PENGARUHPENGARUHPENGARUHPENGARUH HARMONISAHARMONISAHARMONISAHARMONISA

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 � 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 STANDART HARMONISA STANDART HARMONISA 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)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

100-1000

12 5.5 5 2 1 15

>1000 15 7 6 2.5 1.4 20

Voltage at PCC Individual Voltage Distortion (%)

Total Harmonic Distortion THD (%)

69 kV and below 3.0 5.0

Tabel 2.2. Voltage Distortion Limits

69 kV – 161 kV 1.5 2.5

161 kV 1.0 1.5

FILTER FILTER FILTER FILTER AKTIFAKTIFAKTIFAKTIF

� 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 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 FILTERKOMPONEN FILTERKOMPONEN FILTERKOMPONEN 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 lolos bawah, stop band berawal dari w = 0 radian/detik sampai

dengan w = w0 radian/detik, dimana w0 adalah frekuensi cut-

off.

� 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 ANALISAPERENCANAAN FILTER DAN ANALISAPERENCANAAN FILTER DAN ANALISAPERENCANAAN 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 pada fasa T

1

2

2

I

I

I

k

kn

THD

∑==

1

231

24

23

22

2 .....

I

IIIII DC ++++

9471.0

0041,0.....0061.00392.00086.00067.0 22222 +++++

9471.0

10169077.0

=

=

= = 33,67 %

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� Resistansi saluran= 0.001 Ohm

� induktansi saluran = 1.2x10-5H

�

� induktansi coupling = 1mH

� Kapasitor dc = 40µF

� tegangan dc = 850 Volt DC

� time sampling =50x10-6

detik

� FFT sampling time = 350x10-6

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 � 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� 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� Radio

� TV

� computer