Filter Aktif

Desain Filter Aktif Shunt menggunakan kontroler Hysterisis Untuk Mengkompensasi Harmonisa dengan Sumber Tegangan Yang Tidak Ideal.

RESKY OKTANTYA 2206 100 075

LATAR BELAKANGSemakin meluas dan banyaknya penggunaan beban-beban non linear. Beban-beban non linear dapat menyebabkan distrorsi bentuk gelombang arus dan tegangan disebut dengan harmonisa.Rendahnya faktor daya pada suatu sistem kelistrikan adalah suatu kerugian. Sumber Tegangan Yang tidak Ideal.

TUJUAN Memberikan gambaran tentang penggunaan filter aktif menggunakan metode theory p-q dan dq frame dengan teknik kontrol hysteresis band dalam mengatasi permasalahan harmonisa yang timbul pada sistem tenaga listrik . Melakukan desain ,simulasi dan analisa kinerja filter aktif tiga fasa menggunakan metode theory p-q dan dq frame dengan teknik kontrol hysteresis band dengan sistem konfigurasi sistem yang sederhana .

HARMONISA

HARMONISAI fasa gelombang terdistorsi harmonisa

Distorsi gelombang arus dan tegangan ini disebabkan adanya pembentukan gelombang-gelombang dengan frekuensi kelipatan bulat dari frekuensi fundamentalnya.

HARMONISA

Vh THD Vh 2

2

Ih atau THD Ih 2

2

V1

I1

Vh, Ih = Komponen Harmonisa V1, I1 = Komponen Fundamental h = orde harmonisa

DESAIN FILTER AKTIF

SISTEM SEDERHANA

BLOK KONTROL

Rangkaian Kontrol dibagi menjadi 2 blok utama yaitu : Blok Harmonic Detection. 1.Transformasi dq dan LPF 2. Theory p-q Blok Hysteresis Band Control.

BLOK Tranformasi dq dan LPF

Hasil dari Transformasi dq dan low pass filter yaitu berupa sumber tegangan yang ideal.

Theory p-q

Theory p-q (Instanteneous Theory) adalah suatu perhitungan Tegangan dan arus dalam kordinat - yang menghasilkan komponen-komponen p dan q.Theory ini digunakan untuk mendapatkan arus referensi untuk kompensasi harmonisa .

TRANSFORMASI CLARKEVa

V V I I

3 1 2 0 3 1 2 0

0 3/ 2 0 3/ 2

1/ 2 Vb 3/ 2 Vc Ia 1/ 2 Ib 3/ 2 Ic

Transformasi Clarke (Clarke Transformation) adalah sebuah transformasi aljabar dari tegangan dan arus tiga-fasa dalam kordinat abc ke koordinat.

Theory p-q

Perhitungan komponen p-q :

p qReal power Imaginary power : :

V V

V V

I I

~ P P P ~ q q q

Theory p-q

Jika diinginkan arus dalam koordinat - :1

I I

V V

V V

p q

Theory p-q

Kompensasi harmonisa arus Ic dan Ic dihitung dengan ~ ~ menggunakan komponen P dan q seperti yang diberikan di bawah ini :1

Ic Ic

V V

V V

~ p ~ q

Theory p-q

Ica Icb Icc

3 2

1 1/ 2 1/ 2

0 3/ 2 3/ 2

Ic Ic

Sehingga didapatkan arus referensi yaitu Ica,Icb,Icc

BLOK HYSTERESIS KONTROL

Arus referensi Ic*abc dibandingkan dengan referensi arus fedback dari inverter Ic.abc yang dihasilkan oleh algoritma kontrol


Arus kontrol Hyteresis Band menentukan pola switch dari filter aktif.Dengan pola switch yang memiliki fungsi sebagai berikut :If Ica < (Ica* HB) upper switch is OFF and lower switch is ON for leg a (SA = 1). If Ica > (Ica* + HB) upper switch is ON and lower switch is OFF for leg a (SA = 0).


Sinyal Pulse


Sinyal Referensi,Sinyal Sebenarnya dan Hysteresis Band

SIMULASI DAN ANALISA

Simulasi Tanpa Filter

Arus Sumber (Isabc) Sistem Tanpa Filter THD 10.42%

Spektrum frekuensi Arus Sumber(Isabc) Sistrem Tanpa Filter.


Tegangan Sumber (Vsabc) Sistem Tanpa Filter THD 1.77%

Spekrum frekuensi Tegangan Sumber (Vsabc) Sistem Tanpa Filter.


Bentuk gelombang Arus dan sumber tanpa filter terdistorsi oleh harmonisa sehingga menyebabkan gelombang menjadi cacat. THDI sebesar 10.42 % pada sistem melebihi batas maksimum yang diijinkan oleh standart IEEE 519-1992. Dengan presentase tertinggi terhadap arus fundemental terjadi pada harmonisa kelima yaitu sebesar 7.61 %.


Hasil Pengukuran Sistem Tanpa FilterFaktor Daya Tegangan Fundemental (peak) Arus Fundemental (peak) 0.7 308.3 V 167.2 A

VrmsIrms THD Tegangan Sumber THD Arus Sumber

218 V118.2 A 1.53 % 10.42 %

Simulasi Filter Theory p-q

Arus Sumber(Isabc) Sistem dengan theory p-q THD 5.95 %.

Spektrum frekuensi Arus Sumber(Isabc) Sistem metode theory p-q.


Tegangan Sumber(Vsabc) Sistem dengan metode theory p-q THD 1.53%.

Spektrum frekuensi Tegangan Sumber(Vsabc) Sistem dengan metode theory pq.


Didapatkan hasil reduksi THD arus dari 10.42 % menjadi 5.95 % dan cacat gelombang pada arus berkurang dan faktor daya meningkat jika dibandingkan dengan sebelum dipasang filter.Sehingga dari hasil simulasi diatas bahwa filter aktif metode Theory p-q dengan kontrol Hysteresis Band memiliki performance yang baik untuk mereduksi harmonisa arus.


Hasil Pengukuran Sistem dengan Filter aktif shunt metode theory p-q

Faktor Daya Tegangan Fundemental (peak) Arus Fundemental (peak) Vrms Irms THD Tegangan Sumber THD Arus Sumber

0.78 308.2 V 166.8 A 218 V 118 A 1.53 % 5.95 %

Simulasi Filter Theory p-q dan dq Frame

Arus Sumber(Isabc) Sistem dengan theory p-q dan dq Frame THD 4.5 %.

Spektrum frekuensi Arus Sumber(Isabc) Sistem metode theory p-q dan dq Frame.


Tegangan Sumber(Vsabc) Sistem dengan metode theory p-q dan dq Frame THD 1.03 %

Spektrum frekuensi Tegangan Sumber(Vsabc) Sistem dengan metode theory p-q dan dq Frame.


Didapatkan hasil reduksi THD arus dari 10.42 % menjadi 4.50 % sedangkan THD tegangan dari 1.77 % menjadi 1.03 % .Cacat gelombang berkurang dan faktor daya meningkat jika dibandingkan dengan sebelum dipasang.

Simulasi Filter Theory p-q dan dq FrameHasil Pengukuran Sistem dengan filter Aktif Shunt Menggunakan metode Theory p-q dan dq Frame

Faktor Daya Tegangan Fundemental (peak) Arus Fundemental (peak) Vrms Irms THD Tegangan Sumber THD Arus Sumber

0.83 309.5 V 160 A 218.9 V 113.1 A 1.03 % 4.50 %


Dari hasil simulasi nampak bahwa kinerja filter aktif metode Theory p-q dan dq frame dengan kontrol Hysteresis Band memiliki performance yang lebih baik .Kinerja filter tersebut megeliminasi harmonisa arus dan tegangan serta menigkatkan power faktor.

Perbandingan Hasil Simulasi

Perbandingan Sistem Tanpa Filter dengan Sistem yang menggunakan metode theory p-q dan dengan dq farme.Besaran yang diukur THD I(%) THD V(%) Power Faktor Irms Vrms Tanpa Filter (TF) 10.42 % 1.77 % 0.70 118.2 A 218 V Metode Theory p-q 5.95 % 1.53 % 0.78 118 A 218 V Metode Theory p-q dan dq frame 4.50 % 1.03 % 0.83 113.1 A 218.9 V

KESIMPULAN

KESIMPULANBeberapa kesimpulan yang diperoleh adalah : Filter aktif shunt menggunakan metode Theory p-q dengan kontrol

hysteresis band memiliki kemampuan untuk mengkompensasi komponen harmonisa arus.Total Harmonic Distortion (THD) arus masukan sebelum terpasang filter aktif adalah sebesar 10.42 % dan setelah terpasang flter aktif menjadi 5.95 % . Filter aktif shunt menggunakan metode Theory p-q dan dq frame

dengan kontrol hysteresis band memiliki kemampuan untuk mengkompensasi komponen harmonisa arus dan tegangan.Total Harmonic Distortion (THD) arus masukan sebelum terpasang filter aktif adalah sebesar 10.42 % dan setelah terpasang flter aktif menjadi 4.50 % sedangkan pada tegangan dari 1.77 % menjadi 1.03%.

KESIMPULAN

Filter aktif menggunakan metode Theory p-q dan dq frame memiliki performa yang lebih baik dibandingkan dengan metode Theory p-q saja bahkan dengan kondisi sumber tegangan yang tidak ideal.begitu juga terdapat kenaikan power faktor dari 0.70 menjadi 0.83.

DAFTAR PUSTAKA

DAFTAR PUSTAKA Murat

Kale,E.Ozdemir,. Harmonic and reactive power compensation with shunt active power filter under non-ideal mains voltage IEEE Trans. Power Electron. 23 (Maret) (2005) 363-370. J. Afonso, et al., Active filters with control based on the pq theory,IEEE Ind. Electron. Soc. Newsletter 47 (3) (2000) 511. F.Z. Peng, G.W. Ott, D.J. Adams, Harmonic and reactive powercompensation based on the generalized instantaneous reactive power theory for 3-phase 4-wire systems, IEEE Trans. Power Electron. 13 (November) (1998) 11741181. Murat Kale,E.Ozdemir,. An Adaptive Hysteresis Band Current Contoller for Shunt Active Power Filter. 22 (September) (2004) 113119. J. Arrillaga, D. A. Bradley, P. S. Bodger, Power System Harmonics, John Wiley & Sons, 1985.

DAFTAR PUSTAKA

R. C. Dugan, M. F. McGranaghan, H. W. Beaty, Electrical Power System Quality, New York : McGraw-Hill, 1996. W. Mack Grady dan Surya Santoso, Understanding Power System Harmonics, http://www.ece.utexas.edu/~grady, 28 Agustus 2006

Thanks For Your Attention

Filter Aktif

Documents

Transcript of Filter Aktif