16
PERANCANGAN DAN VALIDASI DC-LISN (LINE IMPEDANCE STABILIZATION NETWORK) UNTUK PENGUJIAN CONDUCTED EMISSION PADA DC-SIDE POWER INVERTER Pusat Penelitian Sistem Mutu dan Teknologi Pengujian – LIPI Kawasan PUSPIPTEK Gedung 417, Tangerang Selatan, Banten, Indonesia 15314 [email protected] INTISARI Telah dilakukan perancangan serta validasi sebuah DC-LISN sebagai alat bantu pengujian conducted emission pada DC-side power inverter. Karena transformasi DC ke AC berlangsung sangat cepat dengan switching semikonduktor maka menyebabkan interferensi yang kuat dalam rentang frekuensi radio. Oleh karena itu perlu dilakukan pengukuran level interferensi yang dihasilkan inverter tersebut sebagaimana dipersyaratkan dalam standard CISPR 11:2015 yaitu pengujian conducted emission untuk DC side power inverter. Dari hasil pengukuran serta simulasi diperoleh nilai yang sesuai dengan yang dipersyaratkan standard acuan yaitu CISPR 16-1-2 dan ANSI C-63.4 : 2009, nilai tersebut merupakan nilai dari beberapa parameter yang ada dalam standard (isolasi, insertion loss serta impedansi). Artinya nilai tersebut masih dalam toleransi sehingga DC-LISN ini kedepanya bisa digunakan untuk pengembangan metode uji conducted emission sesuai CISPR 11 : 2015 Kata Kunci: Conducted emission, DC-LISN, power inverter ABSTRACT A DC-LISN for conducted emission test on DC-side power inverter has been designed and validated. DC to AC conversion that employs switching method generates strong interfering signals in radio frequency range. Therefore it is necessary to measure the generated inteference level of such inverters, as it required in the conducted emission test on DC-side power inverter in CISPR 11:2015. DC-LISN is one of the instruments needed in the conducted emission test. Simulation and measurements have been done to evaluate the parameters of the designed DC- LISN as required by CISPR 16-1-2 and ANSI C-63.4:2009, i.e. isolation, insertion loss, and impedance. It’s mean that the value is within tolerance, so the next this DC-LISN can be used for development of conducted emission testing method in accordance with CISPR 11 : 2015 Keywords: Conducted emission, DC-LISN, power inverter 1. PENDAHULUAN Tegangan keluaran yang dihasilkan dari photovoltaic merupakan tegangan DC (direct current) sehingga memerlukan piranti tambahan untuk mengubahnya menjadi tegangan AC (alternating current), piranti tambahan tersebut adalah inverter. Inverter merupakan perangkat listrik yang berfungsi untuk mengubah arus listrik searah (direct

PERANCANGAN DAN VALIDASI DC-LISN (LINE IMPEDANCE ...ppi.kim.lipi.go.id/download/prosiding/2016/21. Perancangan dan Validasi...PERANCANGAN DAN VALIDASI DC-LISN (LINE IMPEDANCE STABILIZATION

  • Upload
    others

  • View
    10

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

PERANCANGAN DAN VALIDASI DC-LISN (LINE IMPEDANCE

STABILIZATION NETWORK) UNTUK PENGUJIAN CONDUCTED

EMISSION PADA DC-SIDE POWER INVERTER

Pusat Penelitian Sistem Mutu dan Teknologi Pengujian – LIPI

Kawasan PUSPIPTEK Gedung 417, Tangerang Selatan, Banten, Indonesia 15314

[email protected]

INTISARITelah dilakukan perancangan serta validasi sebuah DC-LISN sebagai alat bantu pengujian conducted emission pada DC-side power inverter. Karena transformasi DC ke AC berlangsung sangat cepat dengan switching semikonduktor maka menyebabkan interferensi yang kuat dalam rentang frekuensi radio. Oleh karena itu perlu dilakukan pengukuran level interferensi yang dihasilkan inverter tersebut sebagaimana dipersyaratkan dalam standard CISPR 11:2015 yaitu pengujian conducted emission untuk DC side power inverter. Dari hasil pengukuran serta simulasi diperoleh nilai yang sesuai dengan yang dipersyaratkan standard acuan yaitu CISPR 16-1-2 dan ANSI C-63.4 : 2009, nilai tersebut merupakan nilai dari beberapa parameter yang ada dalam standard (isolasi, insertion loss serta impedansi). Artinya nilai tersebut masih dalam toleransi sehingga DC-LISN ini kedepanya bisa digunakan untuk pengembangan metode uji conducted emission sesuai CISPR 11 : 2015

Kata Kunci: Conducted emission, DC-LISN, power inverter

ABSTRACTA DC-LISN for conducted emission test on DC-side power inverter has been designed and validated. DC to AC conversion that employs switching method generates strong interfering signals in radio frequency range. Therefore it is necessary to measure the generated inteference level of such inverters, as it required in the conducted emission test on DC-side power inverter in CISPR 11:2015. DC-LISN is one of the instruments needed in the conducted emission test. Simulation and measurements have been done to evaluate the parameters of the designed DC-LISN as required by CISPR 16-1-2 and ANSI C-63.4:2009, i.e. isolation, insertion loss, and impedance. It’s mean that the value is within tolerance, so the next this DC-LISN can be used for development of conducted emission testing method in accordance with CISPR 11 : 2015

Keywords: Conducted emission, DC-LISN, power inverter

1. PENDAHULUAN

Tegangan keluaran yang dihasilkan dari photovoltaic merupakan tegangan DC

(direct current) sehingga memerlukan piranti tambahan untuk mengubahnya menjadi

tegangan AC (alternating current), piranti tambahan tersebut adalah inverter. Inverter

merupakan perangkat listrik yang berfungsi untuk mengubah arus listrik searah (direct

current) menjadi arus listrik bolak-balik (alternating current). Dalam pengoperasiannya,

inverter mampu mengkonversi arus DC 12/24 volt yang biasanya berasal dari baterai

ataupun panel solar cell (photovoltaic) menjadi arus AC 220 volt setara dengan listrik

PLN. Output dari inverter merupakan tegangan AC yang berbentuk gelombang sinus

(sine wave), gelombang kotak (square wave) maupun sine wave modified atau gelombang

sinus modifikasi seperti ditunjukkan oleh gambar 1. Melihat beberapa uraian diatas maka

inverter merupakan salah satu bagian penting pada sistem photovoltaic.

Gambar 1. Bentuk Gelombang pada Output Inverter

Pada inverter, transformasi dari DC ke AC berlangsung sangat cepat karena dalam

sistem inverter menggunakan switching dari perangkat semikonduktor dengan lebar pulsa

puluhan kilohertz. Hal ini mengakibatkan adanya interferensi yang kuat dalam rentang

frekuensi radio pada AC line maupun DC line, gelombang elektromagnetik yang

terpancar secara konduksi (conducted emission) ini akan menimbulkan gangguan pada

peralatan elektronik yang tersambung ke inverter tersebut karena berada dalam satu

line[1]. Sebagaian besar inverter yang sekarang ini tersedia di pasar menghasilkan sinyal

pada frekuensi radio melebihi batas yang diijinkan[2], untuk mengetahui gangguan pada

DC line sebuah inverter, maka dilakukan pengujian conducted emission berdasarkan

standard yaitu CISPR 11 : 2015 dalam rentang frekuensi 150 kHz sampai dengan 30

MHz. Dalam pengujian conducted emission, salah satu piranti penting dalam sistem

tersebut adalah LISN (line impedance stabilization network).

LISN merupakan low pass filter yang ditempatkan antara AC/DC power supply

dengan EUT (equipment under test) yang berfungsi untuk memfilter sinyal yang tidak

diinginkan dari power supply dan serta sebagai penyedia port untuk mengukur noise dari

radio frekuensi yang timbul[3]. Ada beberapa tipe LISN diantaranya adalah DC-LISN,

single-phase serta 3-phase AC LISN. Pada tahun 1998 sampai dengan tahun 2000, di

Eropa telah dilakukan pengukuran serta simulasi untuk radiasi elektromagnetik yang

berasal dari PV generator. Berawal dari pekerjaan ini maka timbulah sebuah hal baru

tentang impedansi pada sebuah DC-LISN serta limit yang akan diterapkan pada pengujian

DC side dari PV generator tersebut. DC-LISN dengan yang memenuhi spesifikasi

tersebut akhirnya direalisasikan pada tahun 2000. Beberapa sampel pengukuran dilakukan

dengan menggunakan DC-LISN yang baru dan DC-LISN yang lama yaitu dengan

dagang yang berbeda[4].

Beberapa parameter dalam validasi LISN berdasarkan CISPR 16-1-2 : 2006 dan

ANSI C-63.4 : 2009 adalah impedansi, isolasi serta insertion loss[5][6]. Impedansi dalam

hal ini adalah impedansi pada port LISN ke spectrum analyzer (receiver port), impedansi

pada frekuensi 0,15 MHz – 30 MHz bersadarkan CISPR 16-1-2 : 2006 dengan toleransi

20 % ditunjukkan oleh gambar 2.

Gambar 2. Karakteristik impedansi pada LISN (CISPR 16-1-2)

Pengukuran impedansi biasanya menggunakan adapter yang bertujuan untuk

meningkatkan akurasi hasil pengukuran[7]. Isolasi disini merupakan kemampuan filter

LISN dalam memblok sinyal yang tidak diinginkan yang berasal dari power supply ke

EUT port dan sebaliknya. Insertion loss merupakan besarnya sinyal dari EUT port yang

diteruskan dan diterima oleh receiver port, hal ini berhubungan dengan kemampuan dari

LISN dalam melakukan pengukuran[8]. Dengan demikian perlu dirancang sebuah LISN

yang mampu digunakan untuk proses pengujian conducted emission pada DC-side sebuah

inverter.

Tujuan dari penelitian ini adalah merancang sebuah DC-LISN untuk digunakan

pada rentang frekuensi 150 kHz – 30 MHz serta memvalidasi LISN tersebut berdasarkan

CISPR 16-1-2 : 2006 dan ANSI C-63.4 : 2009 yang meliputi impedansi dan insertion loss

pada receiver port serta isolasi terhadap power supply pada EUT port (equipment under

test). Dari beberapa hal tersebut diharapkan akan diperoleh LISN yang sesuai dengan

standard sehingga kedepanya dapat digunakan untuk menyusun metode uji conducted

emission pada inverter sebagai penerapan standard CISPR 11 : 2015.

2. DASAR TEORI

2.1 Rangkaian Filter dan Impedansi

Filter merupakan suatu sistem yang berfungsi untuk memisahkan sinyal

berdasarkan frekuensinya. Rangkaian filter frekuensi terbagi menjadi dua macam yaitu

filter aktif dan filter pasif. Filter aktif merupakan filter yang menggunakan rangkaian

elektronika baik komponen elektronika pasif maupun komponen elektronika pasif

misalnya operational amplifier (OP-Amp), transistor dan komponen lainnya, sedangkan

filter pasif merupakan filter yang hanya menggunakan komponen elektronika pasif saja

yaitu resistor, kapasitor serta induktor. Komponen aktif merupakan komponen yang

membutuhkan sumber lain agar dapat bekerja dan komponen pasif merupakan komponen

yang tidak membutuhkan sumber lain agar dapat bekerja sehingga tidak menghasilkan

panas.

Dalam filter frekuensi pasif, terdapat beberapa macam filter yaitu low pass filter

(LPF) yang hanya melewatkan frekuensi rendah (di bawah frekuensi resonansi), high pass

filter (HPF) yang melewatkan frekuensi tinggi (di atas frekuensi resonansi), band pass

filter (BPF) yang memilih frekuensi tertentu saja untuk dilewatkan dan band stop filter

(BSF) yang memilih frekuensi tertentu saja yang tidak dilewatkan. Komponen yang

digunakan pada filter pasif adalah kapasitor dan induktor dimana hambatan dari kedua

komponen ini sangat tergantung dari frekuensi. Hambatan kapasitor sebagai fungsi

frekuensi dapat dituliskan dengan persamaan berikut

.................................................................................................... 1

dimana :

= Hambatan kapasitor

= Frekuensi (Hz)

= Kapasitas kapasitor (nF)

Dari persamaan (1) terlihat bahwa hambatan kapasitor berbanding terbalik dengan

frekuensi, artinya semakin tinggi frekuensi maka hambatannya semakin kecil dan

sebaliknya. Hambatan induktor sebagai fungsi frekuensi dapat dituliskan dengan

persamaan di bawah ini

.................................................................................................... 2

dimana :

= Hambatan induktor atau rektansi i

= Frekuensi (Hz)

= Induktansi (Henry)

Karena kapasitor dan induktor mempunyai hambatan yang berbeda-beda

tergantung frekuensi, maka pada frekuensi tertentu kedua komponen tersebut akan

mempunyai nilai hambatan yang sama. Frekuensi dimana hambatan kapasitor dan

induktor bernilai sama inilah yang dinamakan frekuensi resonansi, bisa dituliskan ke

dalam sebuah persamaan

............................................................................................. 3

dimana :

= Frekuensi Resonansi (Hz)

= Kapasitas kapasitor (nF)

= Induktansi (Henry)

Saat terjadi resonansi, maka impedansi rangkaian menjadi sangat minimum dan

besarnya sesuai dengan resistor pada rangkaian tersebut. Impedansi pada sebuah

rangkaian RLC dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan berikut

................................................................................ 4

dimana :

Dari persamaan (4), jika maka akan diperoleh sehingga pada saat

resonansi semua tegangan input jatuh ke resistor.

2.1 Insertion Loss

Insertion loss (kehilangan sisipan) merupakan hilangnya daya sebuah gelombang

baik gelombang mekanik maupun gelombang elektromagnetik karena perambatan.

Dengan demikian amplituo gelombang yang ditransmisikan menjadi lebih kecil daripada

amplitudo gelombang asalnya. Insertion loss bisa terjadi akibat gelombang merambat

melalui sebuah medium baik medium padat, cair maupun udara. Insertion loss biasanya

dinyatakan dalam dB yaitu perbandingan amplitudo gelombang yang ditransmisikan

dengan gelombang asal, insertion loss bisa dihitung menggunakan persamaan berikut

....................................................................................... 5

dimana :

= Insertion loss (dB)

= Daya yang ditransmisikan (dBµV)

= Daya asal (dBµV)

Dari persamaan (5) dapat diketahui bahwa semakin kecil insertion loss maka daya yang

ditransmisikan akan semakin besar. Nilai maksimum insertion loss adalah 0 artinya

hampir semua daya ditransmisikan, hal ini dengan asumsi bahwa sistem tidak memakai

penguat sehingga tidak ada penguatan daya.

3. METODE PENELITIAN

Dalam tulisan ini membahas mengenai perancangan serta validasi dari sebuah

DC-LISN (line impedance stabilization network). Ada dua tahap dalam penelitian ini

yaitu simulasi rangkaian menggunakan software LT Spice serta desain dan pembuatan

LISN tersebut. Simulasi bertujuan untuk memperoleh analisis DC pada rangkaian serta

untuk mendapatkan nilai ideal sesuai dengan yang dipersyaratkan oleh standard sehingga

dari nilai ideal akan sangat membantu dalam pemilihan komponen yang digunakan. DC-

LISN didesain dengan menggunakan prinsip filter pada rangkaian R-L-C untuk

menghasilkan impedansi yang konstan pada measurement port sesuai persyaratan

romagnetik

yang berasal dari sumber tegangan DC, skema rangkaian untuk DC LISN ditunjukkan

oleh gambar 3.

Yang dimaksud validasi LISN dalam penelitian ini meliputi insertion loss serta

impedansi pada measurement port dari LISN tersebut. Dari kedua parameter tersebut,

pengukuran impedansi mengikuti standard CISPR 16-1-2 : 2006 untuk band B LISN,

sedangkan pengukuran insertion loss menikuti standard ANSI ANSI-63.4 : 2009.

Pengukuran impedansi menggunakan network analizer E5071C (100 KHz – 8,5 GHz)

sedangkan pengukuran insertion loss dalam penelitian ini serta berdasarkan standard yang

disebutkan diatas terdapat dua macam yaitu sinyal yang ditransmisikan melewati EUT

port (transmitted signal measurement) serta yang diterima oleh measurement port

(received signal measurement).

Gambar 3 Desain rangkaian DC-LISN

Kedua jenis pengukuran insertion loss serta tersebut menggunakan signal

generator sebagai sumber sinyal dari EUT serta spektrum analyzer sebagai receiver

karena berdasarkan ANSI-63.4 : 2009, pengukuran beberapa parameter tersebut bisa

dilakukan secara manual menggunakan alat tersebut[9]. Untuk memvalidasi hasil

pengukuran tersebut maka dilakukan perbandingan antara hasil simulasi dengan hasil

pengukuran[10] dan hasil pengukuran dengan LISN komersial yang bekerja dalam rentang

frekuensi yang sama[11], metode pengukuran untuk menmperoleh hasil validasi tersebut

dapat dilihat pada gambar 4.

Gambar 4. Skema pengukuran Insertion Loss pada LISN

Pengukuran transmitted signal measurement ini bertujuan untuk memastikan

besarnya amplitudo sinyal yang keluar dari signal generator sedangkan pengukuran

received signal measurement ini untuk mengetahui besarnya sinyal yang diterima oleh

measurement port. Dengan demikian bisa dipastikan bahwa sinyal yang berasal dari

signal generator hampir semuanya benar-benar terukur melalui spectrum analyzer.

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya dalam metode penelitian, bahwa dalam

penelitian ini menggunakan dua tahap yaitu simulasi, rancang bangun berdasarkan hasil

simulasi serta validasi. Oleh karena itu dalam pembahasan ini berisi tentang kedua tahap

tersebut serta perbandingan hasil simulasi, pengukuran dan standard.

4.1 Simulasi menggunakan LT Spice

Simulasi pertama yang dilakukan adalah isolasi, isolasi merupakan kemampuan

LISN dalam melindungi EUT dari frekuensi yang tidak diinginkan yang berasal dari

power supply. Dengan adanya fungsi isolasi dapat dipastikan bahwa tidak ada sinyal dari

power supply yang masuk ke EUT port artinya fungsi dari power supply dalam hal ini

murni untuk suplai tegangan ke EUT dan tidak mempengaruhi hasil pengukuran. Hasil

simulasi ditunjukkan oleh gambar 5.

-200

-150

-100

-50

0

50

10-13

10-11

10-9

10-7

10-5

0,001 0,1 10

EUT Port

Receiver Port

Frekuensi (MHz)

Gambar 5. Grafik simulasi isolasi LISN

Dari gambar 5 terlihat bahwa terdapat dua grafik yaitu grafik isolasi pada EUT

port LISN terhadap power supply serta grafik isolasi pada receiver port LISN. Dari kedua

grafik tersebut terlihat bahwa untuk frekuensi diatas 100 KHz penguatan tegangannya

semakin kecil yaitu di bawah -150 dB, hal ini berarti untuk frekuensi tersebut hampir

tidak ada tegangan yang menuju ke EUT port maupun ke receiver port dikarenakan

induktor hanya melewatkan frekuensi rendah . Fungsi power supply sebagai sumber

tegangan ditunjukkan oleh grafik hijau yaitu pada rentang frekuensi dibawah 1 KHz yaitu

pada penguatan tegangan 0 dB. Penguatan 0 dB berarti hampir semua tegangan

disalurkan ke EUT khususnya untuk DC power supply yang mempunyai frekuensi 0 Hz.

Selain isolasi, hal penting yang mempengaruhi kerja LISN adalah insertion loss. Insertion

loss ini hubungannya dengan receiver port terhadap EUT port, karena gelombang

elektromagnetik merambat dari EUT port menuju receiver port melalui sebagaian

rangkaian LISN maka akan ada loss dari amplitudo gelombang tersebut saat diterima oleh

receiver port. Dengan adanya loss tersebut maka amplitudo atau power gelombang

elektromagnetik yang diterima di receiver port akan berkurang, hal inilah yang

dinamakan insertion loss. Hasil simulasi untuk insertion loss disajikan oleh gambar 6,

dari gambar 6 terlihat bahwa terdapat dua grafik yaitu transmitted signal serta received

signal.

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

10-7

10-5

0,001 0,1 10

Received Signal

Transmitted Signal

Frekuensi (MHz)

Gambar 6. Grafik simulasi insertion loss pada DC-LISN

Grafik horisontal pada transmitted signal menunjukkan semua sinyal atau

gelombang elektromagnetik dari EUT port ditransmisikan ke receiver port sedangkan

pada grafik received signal ada beberapa sinyal yang di blok yaitu dibawah 1 kHz.

Salah satu faktor penting dalam transmisi sinyal adalah impedansi, karena akan

berpengaruh terhadap power sinyal yang ditransmisikan, simulasi impedansi pada

receiver port ditunjukkan oleh gambar 7. Simulasi dilakukan pada rentang frekuensi 100

kHz – 30 MHz sesuai dengan band B CISPR 16-1-

toleransi 20%.

25

30

35

40

45

50

55

60

65

0,1 1 10 100

CISPR 16-1-2

Toleransi

Toleransi

Simulasi

Frekuensi (MHz)

Gambar 7. Simulasi impedansi pada receiver port

Gambar 7 merupakan perbandingan grafik impedansi dari hasil simulasi dengan

CISPR 16-1-2, dari grafik dapat dilihat bahwa hasil simulasi tersebut masih berada pada

rentang toleransi yang diijinkan oleh CISPR 16-1-2 maupun ANSI C-63.4 : 2009. Dari

beberapa simulasi yang telah dilakukan, hampir semua nilai yang diperoleh dari simulasi

mendekati standard atau masih dalam batas toleransi sehingga bisa dilanjutkan menuju

tahap perancangan serta validasi seperti yang telah disebutkan dalam metode penelitian.

4.2 Perbandingan hasil simulasi dengan pengukuran

Dengan adanya perbandingan antara hasil simulasi dnegan pengukuran maka akan

diperoleh sebuah kesimpulan apakah DC-LISN yang telah dibuat sesuai dengan yang

dipersyaratkan standard atau tidak. Untuk isolasi hanya dilakukan simulasi saja karena

sumber tegangan yang dipakai merupakan sumber tegangan DC sehingga hampir bisa

dipastikan bahwa frekuensi tegangan DC tersebut adalah 0 Hz.

Selain itu pengukuran isolasi pada frekuensi yang mendekati 0 Hz tidak bisa dilakukan

karena kemampuan signal generator yang terbatas sehingga parameter yang akan

dibandingkan antara hasil pengukuran dengan simulasinya adalah impedansi dan

insertion loss yaitu transmitted signal measurement dan received signal measurement.

Gambar 8. Return loss (S11) pada EUT Port

Sebelum pengukuran insertion loss, maka pada EUT port terlebih dahulu diukur

return loss (S11) yaitu perbandingan amplitudo sinyal yang kembali dengan amplitudo

sinyal yang ditransmisikan. Hal ini perlu dilakukan karena nantinya input sinyal akan

dilakukan melalui EUT port, dengan dmeikian dapat diketahui berapa sinyal yang

kembali ke signal generator karena dalam transmisi gelombang tidak sepenuhnya sinyal

dapat tersalurkan. Pengukuran return loss menggunakan network analyzer dalam rentang

frekuensi 100 KHz – 30 MHz dan hasil pengukuran dapat dilihat pada gambar 8. Dari

grafik diperoleh bahwa nilai return loss terkecil adalah -21,8 dB, hal ini berarti sangat

kecil sekali amplitudo gelombang yang kembali ke signal generator dan hampir

seluruhnya diteruskan melalui EUT port.

-2

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

0,1 1 10 100

Transmitted Signal

Simulasi

Received Signal

Frekuensi (MHz)

Gambar 9. Hasil simulasi dan pengukuran insertion loss

Pengukuran insertion loss menggunakan sumber sinyal dari signal generator

port, pemilihan nilai

amplitudo ini berdasarkan kemampuan receiver dalam menangkap sinyal tersebut karena

jika amplitudo terlalu kecil maka akan sama dengan noise pada spectrum analyzer

sehingga amplitudo tersebut tidak bisa terukur dengan jelas, hal ini ditandai dengan

adanya beberapa peak dalam frekuensi tertentu. Hasil pengukuran dan simulasi bisa

dilihat pada gambar 9. Gambar 9 terdiri dari 3 grafik yaitu untuk pengukuran serta

simulasi, terdapat dua pengukuran yaitu transmitted signal dan received signal.

Untuk simulasi hanya diambil pada rentang frekuensi 150 KHz sampai dengan 30

MHz karena menyesuaikan dengan hasil pengukuran. Dalam gambat 9 terdapat tiga

grafik yaitu simulasi, hasil pengukuran transmitted signal serta pengukuran received

signal. Kedua grafik tersebut secara visual berada di bawah hasil simulasi, hal ini berarti

nilai insertion loss lebih kecil dari simulasi artinya ada sebagaian amplitudo sinyal yang

tidak ditransmisikan menuju receiver port. Transmitted signal mempunyai insertion loss

yang lebih baik (mendekati nol) karena sinyal dari signal generator belum masuk ke

sebagaian rangkaian DC-LISN sehingga sebagaian besar sinyal diteruskan menuju

receiver port. Nilai terkecil insertion loss untuk transmitted signal adalah -0,52 dB yaitu

pada frekuensi 750 KHz, hal ini berarti frekuensi tersebut sekitar 11 % amplitudo sinyal

tidak diteruskan.

Tabel 1. Hasil pengukuran impedansi

Frekuensi (MHz)Impedansi

Simulasi Pengukuran

0,15 34,29 34,551

0,2 39,12 36,567

0,3 44,17

0,4 46,46

0,6 48,33

1 49,38

3 49,93

4 49,96

10 49,99

20 50

30 50

Pada pengukuran received signal measurement diperoleh nilai insertion loss yang

lebih kecil daripada transmitted signal measurement untuk semua frekuensi. Hal ini

karena sinyal yang masuk melalui EUT port mengalami kehilangan amplitudo akibat

melewati sebagaian rangkaian DC-LISN. Dari grafik terlihat bahwa nilai insertion loss

terkecil yaitu -1,35 dB yaitu pada frekuensi 30 MHz, dengan demikian hampir 27,5 %

amplitudo sinyal tidak bisa diteruskan ke receiver port. Hal ini dikarenakan impedansi

pada receiver port di frekuensi tersebut terlalu besar sehingga sebagaian amplitudo

gelombang kembali ke rangkaian. Secara umum hasil yang diperoleh sudah baik karena

hanya sebagaian kecil dari semua frekuensi yang mempunyai nilai insertion loss kecil

artinya sebagaian besar sinyal dapat diteruskan. Ini terjadi akibat efek kapasitor yang

hanya mampu melewatkan frekuensi tinggi dan menahan frekuensi rendah sesuai dengan

hasil simulasi.

Pengukuran impedansi pada receiver port bertujuan untuk memastikan bahwa

pada semua frekuensi mempunyai nilai impedansi sesuai dengan persyaratan standard.

Impedansi ini nantinya akan sangat berpengaruh terhadap nilai received signal seperti

yang telah dijelaskan sebelumnya. Hasil pengukuran impedansi ditunjukkan oleh tabel 1.

20

30

40

50

60

70

80

0,1 1 10 100

CISPR 16-1-2

Toleransi

Toleransi

Simulasi

Pengukuran

Frekuensi (MHz)

Gambar 10. Grafik pengukuran impedansi dan simulasi

Hasil tersebut sebagian besar masih berada dalam rentang toleransi yang

dipersyaratkan CISPR 16-1-2, ada beberapa frekuensi yang impedansinya terlalu besar

yaitu pada frekuensi tinggi, hal ini dapat mengakibatkan sinyal tertahan dan tidak

diteruskan menjuju receiver port. Sebagai buktinya adalah hasil pengukuran insertion loss

untuk yang received signal measurement yaitu pada frekuensi tinggi nilai insertion loss

menjadi semakin kecil yang berarti ada sebagian sinyal yang tertahan. Gabungan grafik

impedansi untuk simulasi dan pengukuran dapat dilihat pada gambar 10. Pada frekuensi

yang nilai impedansinya melebihi standard karena pada frekuensi tersebut belum terjadi

resonansi sehingga nilai impedansi bersumber bukan dari resistor saja, tetapi juga berasal

dari kapasitor dan induktor.

5. KESIMPULAN

Telah dilakukan perancangan serta validasi sebuah DC-LISN (line impedance

stabilization network) untuk alat bantu pengujian conducted emission pada DC-side

power inverter. Ada tiga parameter dalam validasi LISN tersebut yaitu isolasi, insertion

loss serta impedansi, pengukuran parameter tersebut menggunakan signal generator,

spectrum analyzer serta network analizer. Dari hasil perbandingan antara simulasi

dengan pengukuran maka diperoleh nilai yang hampir sama untuk insertion loss serta

impedansi. Ada beberapa frekuensi yang memiliki nilai impedansi yang lebihi standard

yang diakibatkan oleh belum terjadinya resonansi pada frekuensi tersebut. Dengan

demikian hasil yang diperoleh dengan pengukuran sudah sesuai dengan standard yang

dipersyaratkan yaitu dengan menambahkan beberapa faktor ketika DC-LISN tersebut

digunakan dalam sistem pengukuran.

6. UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada kelompok

penelitian Electromagnetic Compatibility (EMC) P2SMTP LIPI serta manager teknis

laboratorium EMC yang telah memberi ijin penggunaan peralatan laboratorium (signal

generator, spectrum analyzer, network analyzer) dalam proses pengukuran.

7. DAFTAR PUSTAKA

[1] Henze, N., Degner, T. (2002). Radio Interference of Photovoltaic Power System,

16th International Wroclaw Symposium and Exhibition on EMC, Wroclaw, Poland.

[2] Degner, T., Enders, W., Schulbe, A., daub, H. (2000). EMC and Safety Design for

Photovoltaic Systems, 16th Solar Energy Conference and Exhibition, Glasgow.

[3] Staggs, D. (1986). RF Stabilization, EMC Symposium Record, pp. 383-386

[4] Haeberlin, H. (2001). New DC-LISN for EMC Measurement on DC-side PV

Systems : Realisation and First Measurement at Inverter, 17th European

Photovoltaic Solar Energy Conference, Munich, Germany.

[5] International Electrotechnical Commissions. (2006). CISPR 16-1-2, Edition 1.2

2006-2008 – Specification for radio disturbance and immunity measuring

apparatus – Part 1-2 : Radio disturbance and immunity measuring apparatus -

Ancillary equipment – Conducted disturbance, France, CISPR

[6] American Nasional Standards Institute. (2009), ANSI C-63.4 : 2009. Methods of

measurement of radio niose emission from low voltage electrical and electronic

equipment in the range of 9 kHz – 40 GHz, United States, ANSI.

[7] Borsero, M., Pravato, C., Sona, A., Stellini, M., Zuccato, A. (2007). Improved

Adapters the Accurate Calibration of LISN Input Impedance, Institute of Electrical

and Electronics Engineers (IEEE).

[8] Paul, C.R. (2006). Introduction to Electromagnetic Compatibility, Second Edition,

John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey.

[9] Johanneson, G. (2008). EMI Measurement and Modeling, Thesis, Chalmers

University of Technology, Gothenburg, Sweden.

[10]Silva, F.R.L., Libeiro, L.R., Dias, L.P., Santos, W.J., Capovilla, C.E., Araujo, H.X.

(2013). The Design and Implementation of an EMC Pre-compliance Board,

Progress in Electromagnetic Research Symposium Proceeding, Stockholm,

Sweden, 1267-1270.

[11]Sakulhirirak, D., Tarateeraseth, V., Khan-ngern, W., Yoothanom, N. (2007). Design

of High Performance and Low Cost Line Impedance Stabilization Network for

University Power Electronic and EMC Laboratories, Institute of Electrical and

Electronics Engineers (IEEE), 284-289.

HASIL DISKUSI

Penanya 1

Pertanyaan : Apakah pengukuran Conducted Emission (CE) secara kontak atau tidak ?

apa manfaatnya ?

Jawaban : CE merupakan gangguan elektromagnetik yang melalui sistem perkabelan

atau jala-jala, jadi pengukuran CE dilakukan secara kontak. Manfaatnya

adalah untuk safety produk-produk elektronik dari gangguan produk

elektronik lainnya

Penanya 2

Pertanyaan : Apa perbedaan transmitted signal dengan received signal ?

dan mengapa berbeda amplitudonya ?

Jawaban : Transmitted signal merupakan signal yang masuk melalui EUT port sebelum

ada insertion loss, sedangkan received signal merupakan signal yang

diterima oleh receiver port setelah mengalami insertion loss sehingga

amplitudo nya lebih kecil daripada transmitted signal