SISTEM PERBAIKAN FAKTOR DAYA PADA

PENYEARAH DIODE TIGA PHASA MENGGUNAKAN

HYSTERESIS CURRENT CONTROL

Denny Prisandi

NRP 2210105075

Dosen Pembimbing

Prof.Dr.Ir.Mochamad Ashari,M.Eng

Heri Suryoatmojo, ST., MT., Ph. D.

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

Fakultas Teknologi Industri

Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Surabaya 2012

PENDAHULUAN

Kebutuhan sumber tegangan dc semakin meningkat.

Untuk mendapatkan sumber tegangan dc diperlukan ac to dc konverter atau disebut penyearah.

Penyearah menyebabkan harmonisa arus pada sisi sumber.

Harmonisa menyebabkan dampak buruk bagi peralatan listrik.

PERMASALAHAN

Penyearah yang digunakan pada

tugas akhir ini adalah penyearah

tiga phasa gelombang penuh.

THD penyerah tersebut cukup besar.

Besarnya THD berpengaruh pada

faktor daya.

DASAR TEORI

PENYEARAH 3 PHASA GELOMBANG PENUH

VmtdtVmVdcrms 655,1sin9 232

3

VmtdtVmVdcavg 654,1sin32

6 32

3

Tegangan Output

Arus Input

mItdtinsmIIacrms 78,02 232

3

Dimana:

R

VmmI

3

THD & FAKTOR DAYA

11 cos

rms

rms

Is

IsPf 1

2

1

rms

rmsi

Is

IsTHD

BAGAIMANA SOLUSINYA???

HYSTERESIS CURRENT CONTROL (HCC)

Prinsip kerja:

Menggunakan selisih

antara arus referensi

dan arus fasa.

Selisih bernilai positif,

arus naik.

Selisih bernilai negatif,

arus turun.

PENYEARAH DIKONTROL DENGAN HCC

Menngunakan tambahan 3

bidirectional switch dan

induktor.

Bidirectional switch berfungsi

menyuntikkan arus ke fasa

input agar terbentuk

gelombang sinus 50Hz.

Besarnya nilai induktor dapat

dihitung dengan [3]:

o

i

o

i

Pf

V

Pf

VL

2

2

3

2

.108489,32

).332(7

36

HYSTERESIS BAND

Arus dikontrol naik dan turun

sesuai dengan gelombang

sinus referensi.

Terbentuk hysteresis band.

Hysteresis band

mempengaruhi besar

frekuensi switching.

ARUS REFERENSI

rmsrms IacVacPacPdc 3

rmsrms IdcVdcPdc

rms

rmsrmsrms

Vac

IdcVdcIac

3

Vm

tSinVmIacIref rms

)2(

tnismIIref

Maka arus referensi:

RANGKAIANHYSTERESIS CURRENT

CONTROL

Lebar hysteresis band tidak diatur (minimum)

Frekuensi switching sangat tinggi

THD rendah

RANGKAIANHYSTERESIS CURRENT CONTROL DENGAN PENGATURAN HYSTERESIS

BAND

Terdapat Iref_max dan Iref_min

(Hysteresis band).

Lebar hysteresis band diatur

untuk memgatur frekuensi

switching

Frekuensi switching lebih rendah

THD bertambah tinggi

HASIL SIMULASI

Beban

(Ohm)THD (%)

Faktor

DayaIR IS IT

25 Ω 30,7673% 30,7673% 30,7673% 0,955

50 Ω 30,7672% 30,7672% 30,7672% 0,955

75 Ω 30,7670% 30,7670% 30,7670% 0,955

100 Ω 30,7669% 30,7669% 30,7669% 0,955

125Ω 30,7668% 30,7668% 30,7668% 0,955

THD dan Faktor Daya Penyearah Konvensional

HASIL SIMULASI

THD dan Faktor Daya Penyearah dengan HCC

Hysteresis Band Minimum

Beban

(Ohm)

THD (%) Faktor

DayaIR IS IT

15 Ω 4,84 4,82 4,87 0,991

25 Ω 4,60 4,57 4,58 0,996

50 Ω 4,03 3,98 4,00 0,997

75 Ω 3,88 3,80 3,83 0,995

100 Ω 3,87 3,78 3,78 0,994

125Ω 3,82 3,82 3,77 0,993

Arus Input Penyearah Menggunakan HCC dengan

Hysteresis Band Minimum

THD rendah antara 3%-5%

Faktor daya mencapai 0,99

HASIL SIMULASI THD dan Faktor Daya Penyearah menggunakan

HCC dengan Pengaturan Hysteresis Band

Beban

(Ω)

Lebar

Band(Ampere)

THD (%) Faktor

DayaFasa R Fasa S Fasa T

154 5,08 5,16 5,12 0,993

8 5,82 5,88 5,83 0,993

254 5,42 5,15 5,43 0,996

8 7,26 7,49 7,87 0,994

503 6,54 6,48 6,63 0,996

6 9,79 10,1 9,71 0,994

752 6,51 6,54 6,58 0,996

4 9,94 9,88 9,97 0,992

1001 5,66 5,72 5,64 0,994

2 7,81 7,79 7,73 0,990

1251 6,55 6,29 6,26 0,991

2 8,80 9,26 9,35 0,989

Arus Input Penyearah Menggunakan HCC

dengan Pengaturan Hysteresis Band

THD dapat diatur dengan mengubah lebar hysteresis band.

Faktor daya berubah sesuai dengan THD.

PENGUJIAN PENYEARAH TIGA FASA GELOMBANG PENUH

DENGAN HCC TERHADAP PERUBAHAN BEBAN

Daya beban dua kali beban awal

THD dan faktor daya cukup bagus, belum perlu

mengubah nilai induktor.

PENGUJIAN PENYEARAH TIGA FASA GELOMBANG PENUH

DENGAN HCC TERHADAP PERUBAHAN BEBAN

Daya beban tiga kali beban awal

THD dan faktor menurun, perlu mengubah nilai induktor

menjadi lebih kecil untuk mengimbangi kenaikan arus

yang cepat.

PENGUJIAN PENYEARAH TIGA FASA GELOMBANG PENUH

DENGAN HCC TERHADAP PERUBAHAN BEBAN

Daya beban 1/2 kali beban awal

THD dan faktor daya cukup bagus, belum perlu

mengubah nilai induktor.

PENGUJIAN PENYEARAH TIGA FASA GELOMBANG PENUH

DENGAN HCC TERHADAP PERUBAHAN BEBAN

Daya beban 1/3 kali beban awal

THD bertambah tinggi dan faktor daya sedikit

menurun.

PERBANDINGAN PENYEARAH KONVENSIONAL DENGAN

PENYEARAH MENGGUNAKAN HYSTERESIS CURRENT CONTROL

Parameter Beban (Ω) Konvensional HCC

Faktor

Daya

15 0,955 0,991

50 0,955 0,997

125 0,955 0,993

THD

15 30,7673 % 4,84 %

50 30,7670 % 4,03 %

125 30,7668 % 3,82 %

Iac_max

15 35,82 A 116,44 A

50 10,74 A 29,38 A

125 4,29 A 12,20 A

Iac_rms

15 27,96 A 76,29 A

50 8,38 A 19,94 A

125 3,35 A 7,93 A

Vdc_avg

15 513,17 V 868,75 V

50 513,18 V 806,68 V

125 513,18 V 792,98 V

Idc_avg

15 34,21 A 50,91 A

50 10,26 A 16,17 A

125 4,10 A 6,33 A

PERBANDINGAN TEGANGAN OUTPUT PENYEARAH

KONVENSIONAL DENGAN PENYEARAH MENGGUNAKAN HCC

PERBANDINGAN ARUS INPUT PENYEARAHKONVENSIONAL

DENGAN PENYEARAH MENGGUNAKAN HCC

KESIMPULAN

Hasil simulasi penyearah konvensional dicatu dengan tegangan 220V/380V, dengan beban bervariasi antara 2 kW (125 Ω) sampai dengan 17 kW (15 Ω) diperoleh faktor daya rata-rata sebesar 0,95 dan total harmonic distortion (THD) sebesar 30,76%.

Hysteresis current control (HCC) memperbaiki arus input dengan cara memasukkan arus menggunakan saklar bidirectional kedalam saluran fasa melalui induktor, sehingga arus tersimpan pada induktor dan disalurkan ke beban saat discharge dalam bentuk tegangan.

Dengan mengatur lebar band hysterisis maka frekuensi switching dapat disesuaikan dengan pemilihan kemampuan komponen.

Hasil simulasi penyearah menggunakan hysteresis current control diperoleh faktor daya mencapai 0,99, total harmonic distortion (THD) sebesar 4,8% dan sudah sesuai dengan standard IEC 61000 -2-3.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Muhammad H Rashid , “Power Electronics Handbook”, Academic

Press, 2001

[2] Ali I maswood, Fangrui Liu, “ A Unity Power Factor Front-End Rectifier

With Hysteresis Current Control” IEEE Trans. Power Electron., vol.21,

no.1, March. 2006.

[3] E. L. M. Mehl and I. Barbi, “An Improved High Power Factor And Low-

Cost Three- Phase Rectier”, IEEE Trans. Ind. Appl., vol.33, no.2, pp.

485—492, Mar./Apr. 1997.

[4] A. I. Maswood, A. K. Yusop, and M. A. Rahman, “A Novel Suppressed-

Link Rectier-Inverter Topology With Unity Power Factor”, IEEE Trans.

Power Electron., vol.17, no.5, pp. 692—700, Oct. 2002.

[5] F. Liu and A. I. Maswood, “A Novel Near-Unity Power Factor AC Drive”,

in Proc. 2003 IEEE Int. Conf. Power Electronics and Drive Systems

(PEDS), Singapore, pp. 1090—1094.

TERIMA KASIH

PRESENTASI REVISI

Denny Prisandi

NRP 2210105075

Dosen Pembimbing

Prof.Dr.Ir.Mochamad Ashari,M.Eng

Heri Suryoatmojo, ST., MT., Ph. D.

SISTEM PERBAIKAN FAKTOR DAYA PADA

PENYEARAH DIODE TIGA PHASA MENGGUNAKAN

HYSTERESIS CURRENT CONTROL

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

Fakultas Teknologi Industri

Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Surabaya 2012

SPESIFIKASI DESAIN

Tegangan output (Vout) = 500V

Daya output (Pout) = 7,5 kW (33,33Ω)

Induktor input (L) = 5mH

Tegangan input (line to netral) = 220 V

PENYEARAH 3 PHASA

RANGKAIAN HCC

REGULATOR TEGANGAN

PERBANDINGAN PENYEARAH KONVENSIONAL

DENGAN HCC

Parameter Penyerah

Konvensional

Penyearah dengan

HCC

Faktor daya 0,955 0,994

THD 30,76% 6,72%

Iac_max 18,21 A 16,12 A

Iac_rms 12,58 A 11,46 A

Vdc_rms 513,63 V 492,78 V

Idc_rms 15,41 A 14,81A

PERBANDIANGAN ARUS INPUT PENYEARAH

KONVENSIONAL DAN HCC

PERBANDIANGAN TEGANGAN OUTPUT

PENYEARAH KONVENSIONAL DAN HCC

PERBANDIANGAN ARUS OUTPUT PENYEARAH

KONVENSIONAL DAN HCC

RANGE KEMAMPUAN DESAIN

Range Daya

(watt)

Faktor Daya THD

(%)

3750 0,987 13,8 %

7500 0,998 6,21 %

15000 0,999 3,46 %

22500 0,995 4,43 %

30000 0,814 44,78%