sistem perbaikan faktor daya pada penyearah...
TRANSCRIPT
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%