Bambang Prio Hartono, Penggunaan Fuzzy Logic Controller Sebagai Kendali Dynamic Voltage RestorerUntuk Pemulihan Kedip Tegangan

Bambang Prio H adalah Dosen Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik ITN Malang

51

PENGGUNAAN FUZZY LOGIC CONTROLLER SEBAGAI KENDALIDYNAMIC VOLTAGE RESTORER UNTUK PEMULIHAN KEDIP

TEGANGAN

Bambang Prio Hartono

Abstrak: Dynamic voltage restrorer digunakan untuk memperbaiki kualitas teganganakibat tegangan kedip yang dapat mengganggu kinerja dari peralatan-peralatan yang kritisatau peka. Performansi DVR ditunjukkan saat terjadi gangguan berupa tegangan kedip yangdiakibatkan oleh satu atau beberapa gangguan pada sistem tenaga listrik. Permasalahanyang timbul adalah bagaimana pengaturan tegangan injeksi dari DVR dan pemulihan kediptegangan (voltage sag). Penelitian menggunakan metode injeksi tegangan Dynamic VoltageRestorer (DVR) dan penggunaan Fuzzy Logic Controller (FLC) sebagai sistem kendali dariDVR. Diharapkan dengan DVR, mampu memulihkan kedip tegangan baik itu kediptegangan seimbang maupun kedip tegangan tak seimbang. Tegangan beban yangmengalami kedip setalah diinjeksi menggunakan DVR dengan control FLC rata-ratamencapai 0.993 pu, meskipun pemulihan tidak mencapai 1 pu tetapi kedip tegangan setelahpemulihan masih dalam range yang diijinkan (<5% ).

Kata Kunci: Dynamic voltage restorer (DVR), tegangan kedip, FLC

Perkembangan ilmu dan teknologi yangcukup cepat dalam bidang industri kelis-trikan dewasa ini adalah dalam perbaikankualitas daya listrik. Hal ini disebabkankarena semakin beragamnya peralatan lis-trik yang membutuhkan sumber listrikdengan kualitas baik. Diantara gangguanyang membuat kualitas daya listrik men-jadi jelek adalah kedip tegangan danpemadaman. Proses produksi secara oto-matis sangat sensitif terhadap perubahanmagnitudo dan fasa tegangan sumber.Meskipun gangguan tegangan tersebutberlangsung hanya dalam beberapa detik,hal itu cukup untuk membuat seluruh liniproduksi terhenti sehingga membuat keru-gian ekonomi yang besar, seperti mem-bahayakan peralatan–peralatan sepertikomputer, rele, penggerak motor listrik,PLC (programable logic controller), dansebagainya, sangat peka terhadap peruba-han tegangan yang diakibatkan oleh gang-guan yang terjadi pada bagian lain padasistem.

Kebutuhan peyimpanan energi listrikuntuk beban senstif berdaya besar meng-gunakan uninterruptible power supply(UPS) akan membutuhkan biaya yang sa-ngat besar. Penggunaan DVR dapat diim-plementasikan untuk membuat biaya yangdikeluarkan menjadi lebih efektif (Niel-sen, 2004). Tegangan kedip (voltage sag)merupakan salah satu faktor penyebabberkurangnya kualitas sumber listrik, na-mun hal ini tidak mungkin untuk dihindarikarena saat terjadinya gangguan tidak bisadiketahui dengan pasti (Blaabjerg, 2005).Oleh sebab itu dilakukan antisipasi apa-bila terjadi tegangan kedip pada sisisumber, tidak akan menyebabkan tergang-gunya tegangan sisi beban.

Salah satu cara mengantisipasinya a-dalah dengan menggunakan dynamic vol-tage restorer (DVR). Penelitian yang dila-kukan adalah untuk menyelesaikan per-masalahan tegangan kedip dengan meng-gunakan DVR. Terjadinya tegangan kedipdapat berbeda-beda tergantung lokasi

brought to you by COREView metadata, citation and similar papers at core.ac.uk

provided by TEKNO

52 TEKNO, Vol : 13, Maret 2010, ISSN : 1693-8739

sumber gangguan dan jenis gangguan. Halini menyebabkan terjadinya perbedaan da-lam menganalisa metode kontrol untukmengendalikan DVR.

Besarnya jatuh tegangan dan durasiyang termasuk dalam kate-gori tegangankedip adalah 0.1 sampai 0.9 per-unit (pu)selama 0.5 siklus sampai 1 menit ber-dasarkan standart IEEE 1195 1995 (IEEE,1995). Kondisi ini menyebabkan pengen-dali untuk DVR harus dapat bekerja de-ngan baik pada selang waktu yang sangatsingkat.

Pengendalian DVR menggunakan me-tode pengendali jaringan saraf tiruan. Na-ma L2 menunjukkan perbaikan tegangankedip tanpa adanya lonjakan tegangantransien. Desain algoritma untuk pengen-dalian dynamic voltage restorer (DVR)yang diusulkan adalah dengan mengguna-kan Fuzzy Logic Controller (FLC) karenadengan metode ini dapat melakukanproses iterasi, pelatihan dan respon lebihcepat. Proses simulasi dilakukan denganmenggunakan perangkat lunak MATLAB.

Fenomena Tegangan Kedip

Tegangan Kedip (sags voltage) atau-pun dips voltage merupakan salah satuindeks mutu tenaga listrik (Power Qua-lity). Berbeda dengan harmonisa yangbersifat kontinyu, tegangan kedip terjadisecara random dan berdampak sangat be-sar terutama terhadap konsumen industriyang menggunakan peralatan flicker sen-sitive.

Menurut IEEE Std. 1159-1995, sepertipada Gambar 1, kedip tegangan (voltagesag / dip) adalah suatu penurunan nilairms tegangan yang bernilai antara 0,1sampai 0,9 pu dari tegangan normal de-ngan durasi 0,5 cycle (10 ms) sam-pai 1menit. Kedip tegangan sering disebutdengan voltage sag atau voltage dip,kedua istilah ini merupakan fenomenayang sama.

Gambar 1. Voltage Reduction Standard ofIEEE Std. 1159-1995.

Definisi ANSI std. 1100-1992, voltagesag adalah reduksi tegangan rms teganganAC, pada frekuensi daya, dengan durasidari 0,5 cycle sampai beberapa detik, te-gangan dapat turun dibawah level normalselama beberapa cycle dan dapat mempe-ngaruhi beban kritis yang menyebabkantrip.

Difinisi IEC 61000-2-8 2000 (Interna-tional Electrothecnic Commision), voltagesags (tegangan kedip) adalah reduksi te-gangan secara mendadak terutama padasistem suplai kelistrikan dibawah ambangkedip yang terjadi dengan interval pemu-lihan yang singkat.

Mengenai kedalaman kedip tegangan(voltage dips) tidak dijamin oleh PLN, ka-rena kedalaman Voltage Dips tergantungpada jarak lokasi gangguan penyebab ke-dip, kekuatan (kapasitas) pasokan daya,hubungan trafo, jenis gangguan, sistempentanahan, tegangan pra gangguan. Se-dangkan mengenai durasi terjadinya vol-tage dips yang dijamin oleh PLN (Perse-ro), diatur direksi PLN No.12.E/012/DIR/2000 tanggal 25 April 2000.

Kedip tegangan didefinisikan fenome-na penurunan amplitudo tegangan terha-dap harga normalnya selama intervalwaktu t (0.5 – 30 cycle), Dengan katalain, gangguan tegangan kedip adalah per-bedaan nilai efektif tegangan dengantegangan nominal selama selang waktutertentu. Perbedaan nilai tegangan ter-sebut berkisar antara 10%-100% tegangan

Bambang Prio Hartono, Penggunaan Fuzzy Logic Controller Sebagai Kendali Dynamic Voltage RestorerUntuk Pemulihan Kedip Tegangan 53

nominalnya, dan lamanya (interval waktu)berkisar antara 10 milidetik sampai de-ngan ratusan milidetik. Terjadinya te-gangan kedip akibat fault diilustrasikanpada Gambar 2.

Gambar 2. Terjadinya Voltage Sag

Gangguan tegangan kedip akan hilang de-ngan segera setelah bekerjanya pemutustegangan (PMT). Sedangkan yang disebutpemadaman sesaat adalah gangguan te-gangan kedip 100% tegangan nominal,umumnya berlangsung selama intervalwaktu antara 1 detik sampai 1 menit.Fluktasi tegangan yang mengakibatkanterjadinya kedip tegangan akan menjadimasalah serius bila tingkat fluktuasinyaberkisar 0.3 – 1%.

Pada kasus starting motor induksi, te-gangan kedip terjadi karena arus startingmotor induksi dapat mencapai 5-6 kaliarus normal motor. Sebagai contoh, motordengan kapasitas daya 1 hp membutuhkankira-kira 1 kVA pada operasi normalnya,maka kVA yang dibutuhkan pada saatstartingnya 5 sampai dengan 7 kVA. Se-andainya kapasitas motor 5% dari kapa-sitas trafo pada penyulang, maka kVAyang diserap oleh motor ketika start akanmencapai 25% sampai 35% dari ratingtrafo. Drop tegangan sebesar ini sudahberpengaruh pada nyala lampu, sehinggasering sekali kedip tegangan yang secaravisual dapat disaksikan dari kedip nyalalampu tersebut dan akan sangat meng-ganggu pandangan mata. Durasi kediptegangan yang disebabkan starting motortergantung pada parameter dari motor.

Dari Gambar 3 kedip tegangan akibatstarting motor induksi dinyatakan denganpersamaan dibawah ini:

Gambar 3. Rangkaian ekivalen kediptegangan akibat starting motor

Vsag =MS

M

ZZ

Z

…...................(1)

Dengan ZS = impedansi sumber

=Zs =sourceS

Vn2

………..............(2)

ZM = impedansi motor saat starting

= ZM =sourceS

Vn

2

………….......…...(3)

= ratio antara arus starting dan arusnominal

Jadi persamaan (1) dinyatakan sebagai:

Vsag=sourcesource

source

SS

S

…….(4)

Grafik voltage sag karena starting motorinduksi dapat dilihat pada Gambar 4

Gambar 4 Voltage sag akibat starting motorinduksi

Estimasi Karakteristik Gangguan

Secara kualitatif, kedip tegangan(voltage dip) tidak dapat diramalkan ka-pan terjadinya, sehingga kita tidak dapatmenghindarinya, hanya saja kita dapatmengantisipasi terjadinya voltage sag(dip) ini.

54 TEKNO, Vol : 13, Maret 2010, ISSN : 1693-8739

Secara kuantitatif, karakteristikgangguan ditentukan oleh beberapa pa-rameter, antara lain variasi amplitude te-gangan dan perubahan bentuk gelombang.

Sensitifitas dan Karakteristik Peralat-an Industri

Standar sensitifitas peralatan adalahkurva CBEMA (Computer Business Man-ufacturers Association). Kurva tersebutmenunjukkan sensitifitas beban sangattergantung pada durasi dari tegangan ke-dip. Tegangan kedip yang diperbolehkanberkisar antara 0% (0.5 cycle)–87% te-gangan (30 cycles)

TEGANGAN KEDIP

Tegangan kedip biasanya disebabkan oleharus hubung singkat yang mengalir kegangguan pada saluran transmisi ataudistribusi dengan gangguan yang dapatberupa sime-tris maupun asimetris. Halini dapat terlihat pada Gambar 5 (Chung,2002).

Gambar 5. Diagram Segaris SimulasiTegangan Kedip

Dari Gambar 5 diatas dilihat adanya 2impedansi yaitu Zs (impedansi sumberpada titik kopling bersama) dan Zf (im-pedansi antara titik kopling bersama dangangguan). Titik kopling bersama (pointof common coupling atau pcc) adalah titikdimana cabang-cabang arus beban dalamposisi off dari arus gangguan. Magnitudodan fasa dari tegangan Vsag selama terjaditegangan kedip pada point of commoncoupling (PCC) ditentukan oleh besarnyaimpedansi:

Vsags =

sf

f

ZZ

Z

............................(5)

Menurut (Meyer and Romaus, 2005),perbedanaan Vsag dengan tegangan sebe-lum gangguan Vpre-sag sebesar Vhilang dapatditulis secara matematika sebagai Vsag=Vpre-sag-Vhilang, dan dapat dilihat padaGambar 6.

Gambar 6. Diagram Vektor dari TeganganKedip

Gambar 7. Gelombang Terjadinya TeganganKedip

Perbedaan magnitudo dan pergeseran fasaφ sag dapat terjadi saat tegangan kedipberlangsung. Kedua besaran itu merupa-kan bagian dari tegangan kedip. Bentukgelombang saat terjadi tegangan kedipdapat dilihat pada Gambar 7 (Mark,1993).Prinsip kerja DVR dapat dilihat pada

Bambang Prio Hartono, Penggunaan Fuzzy Logic Controller Sebagai Kendali Dynamic Voltage RestorerUntuk Pemulihan Kedip Tegangan 55

Gambar 8. Dengan menginjeksikan te-gangan uDVR=uhilang, yang terhubungseri dengan sumber untuk mengkompen-sasi tegangan kedip sehingga teganganpada beban sensitif tidak mengalamigangguan.

Gambar 8. Konfigurasi Dasar DVR

METODE

Pemodelan Sistem

Pada Gambar 8 terlihat bahwa sistemkelistrikan industri tersebut terdiri 2 be-ban. Daya diambil dari feeder penyulang70 kV kemudian tegangan diturunkanmenjadi 11kV dengan transformator step-down setelah itu didistribusikan ke beban.Beban disuplai dari transformator yangberbeda tetapi dengan feeder penyulangyang sama, beban 1 sebesar 32 MVA de-ngan tegangan line-line sebesar 11kV se-dangkan beban 2 sebesar 25 MVA. Beban2 merupakan beban yang sensitve terha-dap gangguan kedip tegangan sehingga didalam pengoperasiannya ditambahkan pe-mulih tegangan.

Dynamic Voltage Restorer sebagai pe-mulih tegangan yang akan digunakan pa-da kasus ini dipasang seri melalui trafobooster diantara beban 2 dengan penyu-lang (trafo 2). Gangguan kedip tegangandiakibatkan oleh Hubung Singkat yangterjadi pada beban 1. Bila terjadi hubungsingkat pada beban 1 akan meyebabkantegangan sumber akan ikut turun sehing-

ga tegangan supply ke beban 2 juga ikutturun, maka pada kondisi saat gangguandiharapkan DVR mampu memberikaninjeksi tegangan yang besarnya sama de-ngan drop tegangan yang terjadi denganwaktu yang tepat. Komponen DVR secaraumum adalah rangkaian pendeteksi gang-guan kedip tegangan, rangkaian inverter,kontrol tegangan, dan booster transfor-mer. Rangkaian inverter disini menggu-nakan peralatan semikonduktor yaitu In-sulated Gate Bipolar Transistor (IGBT),dikarenakan disamping frekuensi switch-ingnya tinggi daya yang disalurkan IGBTmencapai 1 MVA. Untuk teknik switch-ing inverter menggunakan teknik switch-ing space vector PWM yang dapat mere-duksi harmonisa kelipatan tiga dan indexmodulasi dapat men-capai 1.15.

Kedip tegangan yang disimulasikanakibat hubung singkat 1 fasa ke tanah, duafasa ke tanah, dan tiga fasa ke tanah. Da-lam simulasi ini DVR hanya mengkom-pensasi urutan positif dan negatif sedang-kan urutan nol diabaikan, sehingga untukmenghilangkan pengaruh urutan nol, trafoyang digunakan memakai hubungan deltawye.

Pemodelan Dynamic Voltage Restorer

Pada prinsipnya dynamic voltage res-torer merupakan peralatan elektronika da-ya yang dipakai didalam penginjeksian te-gangan pada saat terjadi gangguan voltagesag, yang dipasang seri antara penyulangdan beban. Untuk mendapat pemulihantegangan yang tepat, ada beberapa bagianyang harus dimiliki oleh DVR, yaitu:sensor deteksi gangguan, inverter 3 fasa,regulator tegangan, booster transformer,switching device, storage energy. Ilustrasidari DVR ditunjukkan dengan Gambar 9.

56 TEKNO, Vol : 13, Maret 2010, ISSN : 1693-8739

Gambar 9. Konfigurasi dasar DVR

Kontrol

Pengendalian DVR yang diusulkandengan penggunakan Fuzzy Logic Con-troller (FLC) terlihat pada Gambar 10

Gambar 10. Pemodelan Fuzzy Logic Controller

Algoritma FLC yang digunakan adalah:1. Penentuan Kuantitas Variabel Lingu-

istik Masukan dan Keluaran.Fungsi input:Variabel yang digunakan:Fungsi input:1. error d, range : [-0.5 1 ]2. error q, range : [-0.5 0.5]3. delta error d,range : [1 0.5]Fungsi output:1. Vd, range : [-0.5 -3.15]2. Vq, range : [-2 0.27]

Untuk variabel linguistik input error dterdiri dari 8 fungsi keanggotaan (mem-bership function) yang terdiri dari 2 fung-si keanggotaan berbentuk bahu dan yanglain berbentuk segitiga.

Range error d :[-0.5 1]

Negatif (N) :[-0.005 -0.131]

Zero (Z) :[-0.005 0 0.005 ]

Kecil Positif (KP):[0.005 0.079 0.149]

Agak Kecil Positif (AKP):[0.056 0.179 0.303 ]

Sedang Positif (SP):[0.149 0.306 0.463 ]

Agak Besar Positif (ABP) :[0.303 0.446 0.589 ]

Besar Positif (BP) :[0.463 0.623 0.783 ]

Sangat Besar Positif (SBP) :[0.7 0 0.813 ]

8 varibel linguistik diatas dapatdigambarkan sebagai bentuk himpunanfuzzy seperti Gambar 11

Gambar 11 Variabel linguistik dari inputerror d

Untuk variabel linguistik delta error dterdiri dari 2 fungsi keanggotaan (mem-bership function) yang semua fungsi ke-anggotaan berbentuk bahu.

Range delta error d : [-0.5 0.5]Negatif (N) : [-0.1 0 ]Positif (P) : [0 0.1]

2 varibel linguistik diatas dapat digam-barkan sebagai bentuk him-punan fuzzyseperti Gambar 12

Gambar 12. Variabel linguistik dari inputdelta error d

Untuk variabel linguistik error d ter-diri dari 9 fungsi keanggotaan (member-

Bambang Prio Hartono, Penggunaan Fuzzy Logic Controller Sebagai Kendali Dynamic Voltage RestorerUntuk Pemulihan Kedip Tegangan 57

ship function) yang terdiri dari 2 fungsikeanggotaan berbentuk bahu dan yanglain berbentuk segitiga.

Range error q :[-1 0.5 ]

Sangat Besar Negatif (SBN) :[-0.692 -0.592 ]

Besar Negatif (BN) :[-0.654 -0.538 -0.422 ]

Agak Besar Negatif (ABN)[-0.53 -0.418 -0.306 ]

Sedang Negatif (SN)[-0.422 -0.304 -0.186 ]

Agak Kecil Negatif (AKN)[-0.306 -0.209 -0.112 ]

Kecil Negatif (KP)[-0.186 -0.1164 -0.0468]

Sangat Kecil Negatif (SBN)[-0.112 -0.061 -0.0085]

Zero (Z)[-0.0085 0 0.0085 ]

Positif (P)[0.0085 0.14 ]

9 varibel linguistik diatas dapat di-gambarkan sebagai bentuk himpunanfuzzy seperti Gambar 13

Gambar 13. Variabel linguistik dari inputerror q

Untuk variabel linguistik output dterdiri dari 13 fungsi keanggotaan (mem-bership function) yang semua fungsi ke-anggotaan berbentuk segitiga.

Range error d:[-0.5 3.148]

Negatif (N :[-0.5 -0.375 -0.25 ]

Zero (Z) :[-0.004 0 0.004]

Kecil Positif 1 (KP1) :[0.752 0.9 1.048]

Kecil Positif 2 (KP2) :[0.868 1.048 1.228]

Agak Kecil Positif 1 (AKP1) :[1.048 1.255 1.462]

Agak Kecil Positif 2 (AKP2) :[1.228 1.467 1.706]

Sedang Positif 1 (SP1) :[1.462 1.706 1.95 ]

Sedang Positif 2 (SP2) :[1.706 1.94 2.174]

Agak Besar Positif 1 (ABP1) :[1.95 2.177 2.404]

Agak Besar Positif 2 (ABP2):[2.174 2.395 2.616]

Besar Positif 1 (BP1) :[2.404 2.628 2.852]

Besar Positif 2 (BP2) :[2.616 2.808 3 ]

Sangat Besar Positif :[2.852 3 3.148]

13 varibel linguistik diatas dapat di-gambarkan sebagai bentuk himpunanfuzzy seperti Gambar 14

Gambar 14 Variabel linguistik dari ouput d

Untuk variabel linguistik output q ter-diri dari 9 fungsi keanggotaan yang semuafungsi keanggotaan berbentuk segitiga.

Range error d :[-2 0.27 ]

Sangat Besar Negatif (SBN) :[-2 -1.866 -1.73 ]

Besar Negatif (BN) :[-1.855 -1.722 -1.589]

Agak Besar Negatif (ABN) :[-1.73 -1.575 -1.42 ]

Sedang Negatif (SN) :[-1.589 -1.437 -1.285]

Agak Kecil Negatif (AKN) :[-1.42 -1.28 -1.14 ]

58 TEKNO, Vol : 13, Maret 2010, ISSN : 1693-8739

Kecil Negatif (KP) :[-1.285 -1.14 -0.995]

Sangat Kecil Negatif (SBN) :[-1.14 -1.023 -0.906]

Zero (Z) :[-0.007 0 0.007 ]

Positif (P) :[0.15 0.21 0.27 ]

9 varibel linguistik diatas dapat di-gambarkan sebagai bentuk himpunan fuz-zy seperti Gambar 15

Gambar 15 Variabel linguistik dari ouput q

2. Penentuan Aturan Dasar (RuleB-base)Input OutputRule base merupakan sekelompok

aturan dalam fuzzy yang merupakan ben-tuk relasi antara variabel input denganvariabel output. Aturan-aturan dasar berisitentang keputusan-keputusan yang akandiambil oleh FLC tersebut, sehingga padaumumnya rule base akan bersisi dua kom-ponen yang dihubungkan dengan relasisebab (anteseden) akibat (konsekuen).

Banyaknya jumlah kelompok rulebase yang dibuat sesuai dengan banyanyakondisi pada signal masukan. Jika sinyalmasukan terdapat dua macam yaitu errormemiliki 7 himpunan fuzzy dan delta er-ror memiliki 2 himpunan fuzzy maka rulebase yang akan dibuat adalah 7 x 2 = 14aturan dasar.

Kinerja yang lebih baik dapat di-peroleh dengan pembagian himpunanfuzzy yang lebih banyak (tidak mutlak),namun terkadang untuk permasalahan ter-tentu dengan hanya menggunakan sistemfuzzy yang sedikit saja hasil respon sudahbaik sekali.

Pada permasalahan kali ini akan di-bentuk dua buah rule base, dengan lang-kah sebagai berikut:

1. Rule Base untuk ouput dSesuai penjelasan dari bab sebelum-

nya bahwa untuk output d menggunakan 2inputan yaitu error d dengan 8 himpunanfuzzy dan delta error dengan 2 himpunanfuzzy yang tiap parameter inputan bisadibaca pada subbab sebelumnya. Makaakan dibentuk rule base untuk output dsebanyak 8 x 2 = 16 aturan kontrol yangisi dari rule base ditunjukkan pada Tabel1.

Tabel 1. Rule Base output d

2. Fuzzyfikasi3. Penentuan Aturan Dasar (RuleBbase)

Input Output4. Defuzzifikasi5. Pemodelan untuk inverter sumber

tegangan 3 fasa.6. Pemodelan regulator tegangan

Tegangan injeksi yang tepat baik itubesar maupun waktunya, didalam pemu-lihan kedip tegangan diperlukannya suatukontrol yang mampu menagatasi perma-salahan tersebut dengan respon yang ce-pat.

Gambar 16. Pemodelan Regulator Tegangan

Didalam analisa penentuaan nilai droptegangan dari sistem 3 fasa yang nantinyaakan menentukkan besarnya tegangan in-jeksi DVR, digunakan metode space vec-tor contol yang merubah sistem tegangan3 dimensi abc menjadi sistem 2 dimensidirect-quadrature (dq).

Bambang Prio Hartono, Penggunaan Fuzzy Logic Controller Sebagai Kendali Dynamic Voltage RestorerUntuk Pemulihan Kedip Tegangan 59

7. Formulasi yang merubah Vabc men-jadi Vdq0 dengan nilai yang tetap

Transformasi Vabc ke Vdq0

Bahwa Space vector merepresentasikanmagnitudo dan sudut fase dari sebuah be-saran 3 fase simetri sebagai fungsi waktu.Space vector dapat dibayangkan sebagaivector medan putar yang ditimbulkan olehkumparan-kumparan stator dari mesinarus AC 3φ. Space vector disini lebih di-kenal dengan sistem dq0. Besarnya sistemdq0 ditunjukkan pada persamaan 7. Tran-formasikan Vabc menjadi Vdq0, diperolehVd berbentuk sinus dan Vq, Vd yangdigeser sebesar -90o (seperti tampak padaGambar 17).

Gambar 17. Bentuk gelombang abc dan dq0

Dengan bentuk tegangan Vdq0 sepertiyang ditunjukkan pada Gambar 12 akanmempersulit di dalam sisi kontrolnya, ka-rena berubah terhadap waktu maka untukmengurangi permasalahan tersebut dibuatsebuah formulasi yang merubah Vabcmenjadi Vdq0 de-ngan nilai yang tetap,sehingga dengan keadaan tersebut dapatmempermudah didalam sistem kon-trol,persamaan (7)

……….(7)

8. Pemodelan trasnformasi abc to dg0

Persamaan (7) dengan tegangan Vabc yangsama didapatkan tegang-an Vdq0 sepertiGambar 18 (tetap):

Gambar 18. Bentuk gelombang abc dan dq0konstan

Untuk mendapatkan bentuk transformasidq seperti Gambar 18 diperlukan peralat-an tambahan yaitu phase locked loop(PLL). Gambar 19. menujukkan bentuksimulasi dari transformasi dq0 di matlab.

Gambar 19. Bentuk pemodelan transformasiabc to dg0

9. Tentukan tegangan referensi danerror

10. Untuk mendapatkan respon injeksiyang tepat dan cepat diperlukan errorkompensator, di dalam masalah ini

60 TEKNO, Vol : 13, Maret 2010, ISSN : 1693-8739

Fuzzy Logic Controller dipilih seba-gai error kompensator. Error dihasil-kan dengan membadingkan teganganreferensi dan tegangan pengukuran(aktual).

11. Bentuk simulasi prinsip kerja DVRyang diusulkan

Gambar 20. Simulasi sistem kelistrikanindustri tanpa dynamic voltage restorer (DVR)

yang diusulkan

12. Simulasi gangguan kedip teganganpada sistem kelistrikan industri tanpapemulih tegangan.

13. Simulasi gangguan kedip teganganpada sistem kelistrikan industri de-ngan pemulih tegangan DVR.

.HASIL

Simulasi Sistem tanpa DynamicVoltage Restorer

Gambar 21. Simulasi sistem kelistrikanindustri tanpa dynamic voltage restorer (DVR)

dalam matlab

1. Kedip tegangan akibat gangguan hu-bung singkat 1 fasa ketanah dengankedip tegangan (voltage sag) 70 %

Gambar 22. Voltage Sag 70 %

Dari Gambar 22 terlihat bahwa saat terja-di ganguan hubung singkat 1 fasa ke ta-nah dibeban 1 (fasa a) menyebabkan ke-dip tegangan pada beban 2. Terlihat bah-wa nilai kedip tegangan untuk tiap fasaberbeda untuk fasa a mencapai 70,28%,fasa b tidak mengalami kedip tegangan100,1% dan untuk fasa c sebesar 84,67%.

2. Kedip tegangan (Voltage Sag) 50 %

Dari Gambar 23 terlihat bahwa saat terja-di ganguan hubung singkat 1 fasa ketanahdibeban 1 (fasa a) menyebabkan kedip te-gangan pada beban 2.Terlihat ada dua fa-sa yang mengalami kedip tegangan (fasa adan fasa c) dan satu fasa lain (fasa b) ti-dak mengalami kedip tegangan, sedang-kan nilai dari kedip tegangan untuk tiapfasa berbeda. Fasa a mencapai nilai kediptegangan paling rendah 49,95%, fasa btidak mengalami kedip tegangan 100,1%dan untuk fasa c sebesar 71,64%.

Gambar 23. Voltage Sage 50 %

Bambang Prio Hartono, Penggunaan Fuzzy Logic Controller Sebagai Kendali Dynamic Voltage RestorerUntuk Pemulihan Kedip Tegangan 61

Tabel 2. Kedip Tegangan (Voltage Sag) diBeban 1 (pu)

Dari Tabel 2, untuk kedip tegangan untukgangguan 1 fasa ke tanah (fasa a) dan 2fasa ke tanah(fasa bc), terlihat bahwa te-gangan yang turun pada beban1 tidak ha-nya fasa a saja dan fasa bc saja, namun te-gangan pada beban 1 untuk semua fasaikut turun, hal ini dikarenakan oleh belit-an trafo yang digunakan untuk menyuplaibeban1 memeliki konfigurasi delta wye,sehingga tegangan yang terdapat pada be-ban 1 akan mengalami pergeseran fasa,sehingga bentuk dari tegangan beban 1saat gangguan kedip tegangan tidak seim-bang maka tegangan berbeda dengansumber.

Simulasi Sistem dengan Dynamic Vol-tage Restorer

Dalam Gambar 24 simulasi ditam-bahkan pemulih tegangan DVR pada sis-tem kelistrikan industri di beban 2, se-hingga diharapkan pada saat terjadi gang-guan kedip tegangan, DVR mampu untukmenginjeksi tegangan sebesar drop te-gangan yang timbul.

Gambar 24. Simulasi Sistem KelistrikanIndustri dengan Dynamic Voltage Restorer

(DVR) dalam Matlab

Tegangan Beban Saat Gangguan HubungSingkat 1 fasa ke Tanah. Ada dua tingkatkedip tegangan yang disimulasikan yaitu:

1. Kedip tegangan 70%

Gambar 25. Tegangan beban saat gangguandan tegangan referensi injeksi DVR FLC

Gambar 26. Tegangan beban setelah diinjeksidengan DVR kendali FLC

2. Kedip Tegangan 50 %

Gambar 27. Tegangan beban saat gangguan,tegangan referensi injeksi DVR FLC

62 TEKNO, Vol : 13, Maret 2010, ISSN : 1693-8739

Gambar 28. Tegangan beban setelah diinjeksidengan DVR kendali FLC

PEMBAHASAN

Tabel 3. Perbandingan Tegangan Sebelum danSesudah Injeksi untuk gangguan hubungsingkat 1 fasa ketanah

Tabel 4. Perbandingan Tegangan Sebelum danSesudah Injeksi untuk Kedip Tegang-an 1 cycle

Tampak pada Tabel 4. bahwa saat terjadigangguan hubung singkat 3 fasa ketanah,tegangan beban setelah diinjeksi meng-gunakan DVR kendali FLC tegangan fasaa tidak mencapai 1 pu. Namun drop te-gangan dari tegangan beban setelah pe-mulihan masih dalam range yang diijin-kan, kurang dari 5% yaitu 0,2-0,7%.Sesuai dengan standart IEEE 1195 1995(IEEE, 1995).

Tabel 5. Perbandingan Tegangan Sebelum danSesudah Injeksi untuk kedip tegangan 3 cycle

Tampak pada Tabel 5. bahwa saat terjadigangguan hubung singkat 3 fasa ketanah,tegangan beban setelah diinjeksi meng-gunakan DVR kendali FLC tegangan fasaa tidak mencapai 1 pu. Namun drop te-gangan dari tegangan beban setelah pe-mulihan masih dalam range yang diijin-kan, kurang dari 5% yaitu 0,2-0,7%.Sesuai dengan standart IEEE 1195 1995(IEEE, 1995).

Tabel 6. Perbandingan Tegangan Sebelum danSesudah Injeksi untuk kedip tegangan 5 cycle

Tampak pada Tabel 6 bahwa saat terjadigangguan hubung singkat 3 fasa ke tanah,tegangan beban se-telah diinjeksi meng-gunakan DVR kendali FLC tegangan fasaa tidak mencapai 1 pu. Namun drop te-gangan dari tegangan beban setelah pe-mulihan masih dalam range yang diijin-kan, kurang dari 5% yaitu 0,2-0,7%. Se-suai dengan standart IEEE 1195 1995(IEEE,1995).

KESIMPULAN

Dari ketiga macam gangguan yang di-simulasikan, maka dapat ditarik kesim-pulan sebagai berikut:Pertama, pada level kedip 70% baik yangdisebabkan karena gangguan hubungsingkat 1 fasa, 2 fasa maupun 3 fasa,DVR dengan kontrol FLC mampu memu-lihkan kedip tegangan rata-rata hingga0.995 pu.

Kedua, pada level kedip 50% baikyang disebabkan karena gangguan hubungsingkat 1 fasa, 2 fasa maupun 3 fasa,DVR dengan kontrol FLC mampu memu-lihkan kedip tegangan rata-rata hingga0.993 pu.

Bambang Prio Hartono, Penggunaan Fuzzy Logic Controller Sebagai Kendali Dynamic Voltage RestorerUntuk Pemulihan Kedip Tegangan 63

Ketiga, pada level kedip 20% yang dise-babkan karena gangguan hubung singkat3 fasa ke tanah, DVR dengan control FLCmampu memulihkan kedip tegangan rata-rata hingga 0.988 pu.Keempat, pada level kedip 10% yang di-sebabkan karena gangguan hubung sing-kat 3 fasa ke tanah, DVR dengan controlFLC mampu memulihkan kedip teganganrata-rata hingga 0.983 pu .

Berdasarkan kesimpulan hasil pene-litian tersebut disarankan adanya studi pe-makaian DVR didalam pemulihan kediptegangan, nantinya ada yang mau me-ngembangkan sebuah metode barusehingga DVR selain mampu mengkom-pensasi tegangan urutan positif, urutannegatif tetapi juga mampu mengkompen-sasi urutan nol. Diharapkan juga padapenelitian selanjutnya metode penentuanparamter dari FLC menggunakan metodelain seperti menggunakan tuning genetikalgoritma dsb.

DAFTAR RUJUKAN

Demuth H., Beale M., 2007. Hagan M.,“Neural Network Toolbox 5 UserGuide”, September.

IEEE.1995.Recommended Practice forMonitoring Electric Power QualityIEEE Std 1159 1995.

Il-Yop Chung., Sang-Young Park., Dong-Jun Won,Seung-Il Moon., Jong-KeunPark., Byung-Moon Han., 2002.“TheAnalysis of Zero Sequence Compo-nents in Dynamic Voltage RestorerSystem”, Trans KIEE Vol 51A.

Jurado, F., 2004, “Neural Network Con-trol For Dynamic Voltage Restorer”,IEEE Transaction on Industrial Elec-tronics, Vol.51, No.3, pp. 727-729.

MathH.J.Bolen,2000.”Understanding Po-wer Quality Problem”, New YorkIEEE.

Fransisco Jurado,manuel Valverde, 2003.”Voltage Correction By Dynamic

Voltage Restorer Based on FuzzyLogic Controller”: IEE Transaction onIndutrial Electronic,may

Mark F. McGranaghan, David R. Mueller,Marek J. Samotyj,1993. ”VoltageSags in Industrial Systems”, IEEEtransactions on industry applications,vol. 29, no. 2.

Mangindaan Glanny, Ashari Moham-mad,Purnomo Mauridhi. 2008, ”Ken-dali Dynamic Voltage Restorermenggunakan Jaring Saraf TiruanCountrer propaga-tion”, Seminar Na-sional Aplikasi Teknologi Informasi(SANTI 2008).

Nielsen, J. G., Newman, M., Nielsen, H.,and Blaabjerg, F., (2004), “Controland Testing of a Dynamic VoltageRestorer (DVR) at Medium VoltageLevel”, IEEE Transaction on PowerElectronics, Vol.19, No.3, pp.806-513.

Nielsen, J. G. and Blaabjerg, F., (2005),“A Detailed Comparison of SystemTopologies for Dynamic VoltageRestorers”, IEEE Transaction onIndustry Applications, Vol.41, No.5,pp.1272-1280.

Purnomo, M. H. dan Kurniawan, A.,(2006), “Supervised Neural Networksdan aplikasinya”, Edisi pertama, Gra-ha Ilmu, Yogyakarta.

Zaki Mubarok,2004. “Simulasi dan Anali-sis Dynamic Volatage Restorer untukKompensasi Sag Tegangan denganPhase Jump” Tugas Akhir JurusanTeknik Elektro FTI-ITS.

Zhang, Lidong, Math H.J.Bollen, 2004.“Charateristic of Voltage Dips (Sags)in Power System”, IEEE Transactionon Industrial Electronic