proposal 3 3 oktober 2013

Author: rizalfirmansyahrf63

Post on 08-Oct-2015

10 views

Category:

Documents


0 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

okeee

TRANSCRIPT

1. JUDULPERBANDINGAN FAKTOR DAYA MASUKAN PENYEARAH SATU FASA DENGAN PENGENDALIAN MODULASI LEBAR PULSA (PWM) DAN SUDUT PENYALAAN

2. LATAR BELAKANGFaktor daya merupakan topik yang sering diperbincangkan dalam sistem tenaga kelistrikan. Dalam Bukunya Power Elektronic, Profesor Ned Mohan menyebutkan bahwa Faktor daya terdiri dari faktor pergeseran cos phi dan factor distorsi yang terdiri dari komponen-komponen harmonisa.Pada saat sekarang ini peralatan elektonika daya sering digunakan dalam aplikasi di industri. Seperti konverter sebagai peralatan konversi daya listrik, terutama penyearah yang biasanya digunakan dalam power suply. Penggunaan penyearah memiliki kekurangan karena dapat menimbulkan harmonisa pada sistem tenaga listrik. Dengan peningkatan penggunaan peralatan penyearah ini, arus harmonisa akan menjadi masalah yang besar. Seperti dapat menyebabkan kelebihan panas pada transformer dan motor induksi yang cenderung akan mengakibatkan kerusakan pada peralatan (grigore vlad, 2001:3 ). Selain itu beberapa standard harmonisa arus telah dibuat oleh organisasi energi elektrik internasional. Sehingga merupakan suatu kebutuhan untuk mengurangi harmonisa atau meningkatkan faktor daya.Untuk menyelesaikan permasalahan turunnya faktor daya baik yang diakibatkan oleh komponen harmonisa atau komponen cos phi seperti yang diutarakan diatas, dapat dilakukan dengan berbagai cara, bisa menggunakan peralatan tambahan seperti filter harmonisa atau kapasitor bank jika dibutuhkan. Cara lain yang dapat dilakukan tanpa pembelian atau perubahan alat baru dapat dilakukan melalui perbaikan kualitas penyearah melalui perubahan teknik pengendalian pada penyearah.Faktor daya pada penyearah fasa terkontrol bergantung pada sudut penyalaan, dan biasanya cenderung rendah (M.H.Rashid, 1993:129). Komutasi paksa dapat meningkatkan factor daya masukan. Teknik komutasi merupakan teknik pengendalian pada sistem penyearah. Salah satu dari teknik perbaikan factor daya tersebut adalah pengendalian modulasi lebar pulsa.Dalam skripsi ini akan diteliti perbandingan perbaikan factor daya masukan penyearah dengan kontrol modulasi lebar pulsa dan dengan pengendalian sudut penyalaan.

3. RUMUSAN MASALAHMengacu pada permasalahan yang telah diuraikan dalam latar belakang maka rumusan masalah ditekankan pada :1. Bagaimana pengaruh pengendalian modulasi lebar pulsa terhadap keluaran penyearah terhadap beban:a. Resistifb. Resistif Induktifc. Resistif Kapasitif2. Bagaimana pengaruh pengendalian perubahan sudut penyalaan terhadap keluaran penyearah terhadap beban:a. Resistifb. Resistif Induktifc. Resistif Kapasitif3. Bagaimana pengaruh pengendalian modulasi lebar pulsa terhadap faktor daya masukan untuk beban resistif, resistif induktif, resistif kapasitif4. Bagaimana pengaruh pengendalian sudut penyalaan terhadap faktor daya masukan untuk beban resistif , resistif induktif, resistif kapasitif.5. Bagaimana perbandingan faktor daya masukan dengan kontrol sudut penyalaan dan dengan pengendalian dengan kontrol modulasi lebar pulsa untuk beban resistif, resistif induktif dan resistif kapasitif.

4. BATASAN MASALAHBerdasarkan perumusan masalah di atas maka pembahasan dibatasi pada :1. Tidak dibahas rangkaian snubber (rangkaian proteksi)2. Penyearah dengan kontrol sudut penyalaan adalah penyearah setengah terkontrol3. Tidak membahas proses penyalaan dan pemadaman konverter4. Pengambilan data menggunakan simulasi Matlab-simulink.

5. TUJUANPenulisan skripsi ini bertujuan untuk mengetahui seberapa besar peningkatan faktor daya pada konverter menggunakan kontrol modulasi lebar pulsa.

6. TINJAUAN PUSTAKA6.1 Komponen Semikonduktor Daya6.1.1 Dioda Dioda merupakan semikonduktor (komponen) elektronika daya yang memilki dua terminal, yaitu: anoda dan katoda. Dalam rangkaian elektronika daya, dioda difungsikan sebagai sakelar. Gambar 6.1 (a), (b), dan (c) masing-masing ditunjukkan simbol dioda, karakteristik diode, karakteristik ideal dioda jika dioperasikan sebagai sakelar. Sebagai sakelar, sebagaimana Gambar 6.1 (c), dioda akan konduksi (ON) jika potensial pada anode lebih positif daripada potensial pada katoda, dan dioda akan memblok (OFF) jika potensial pada anoda lebih negatif daripada potensial pada katoda.

Gambar 6.1 Diode: (a) simbol diode, (b) karakteristik diode,(c) karakteristik ideal diode sebagai sakaler

Jika diode dalam kondisi ideal, ketika dioda dalam kondisi ON memiliki karakteristik tegangan pada dioda sama dengan nol dan arus yang mengalir pada diode sama dengan arus bebannya. Sebaliknya, dioda dalam kondisi OFF memiliki karakteristik tegangan pada dioda sama dengan tegangan sumbernya dan arus yang mengalir sama dengan nol. Dalam kondisi dioda ON dan OFF ini dapat dinyatakan tidak terjadi kerugian daya pada dioda.

6.1.2 Thyristor Semikonduktor daya yang termasuk dalam keluarga thyristor ini, antara lain : SCR (silicon-controlled retifier), GTO (gate turn-off thyristor), dan TRIAC. SCR banyak digunakan dalam rangkaian elektronika daya. SCR memiliki tiga terminal, yaitu anoda, katoda, dan gate. SCR dapat digunakan dengan sumber masukan dalam bentuk tegangan bolak-balik (AC) maupun tegangan searah (DC). SCR dalam rangkaian elektronika daya dioperasikan sebagai sakelar. Gambar 6.1.2 (a), (b), dan (c) masing-masing ditunjukkan simbol SCR, karakteristik SCR, karakteristik ideal SCR jika dioperasikan sebagai sakelar. Jika sumber tegangan masukan yang digunakan tegangan searah, SCR akan konduksi (ON) jika potensial pada anoda lebih positif daripada potensial pada katoda dan pada terminal gate dialirkan arus pulsa positif. Kondisi ON SCR ini ditentukan oleh besar arus pulsa positif pada gate. Tetapi, SCR akan terus ON meskipun arus pulsa pada gate diputus. SCR akan putus (OFF) dengan cara membuat potensial pada anoda sama dengan katoda. Proses pengaliran arus listrik pada terminal gate ini disebut penyulutan/ pemicu (triggering), sedangkan proses pemutusan (OFF) dari kondisi ON ini disebut komutasi (commutation). Selanjutnya, jika sumber tegangan masukan yang digunakan tegangan bolak-balik, SCR akan ON ketika tegangan bolak-balik pada polaritas positif dan akan OFF pada polaritas negatif, tetapi pada terminal gate harus selalu dialirkan arus pulsa positif. Berbeda dengan karakteristik sebelumnya, SCR akan OFF ketika arus pulsa pada gate diputus. Hal ini berarti, arus pulsa pada gate harus selalu dihubungkan dengan terminal gate agar rangkaian dapat bekerja sebagaimana yang diharapkan.

Gambar 6.1.2 SCR: (a) simbol SCR, (b) karakteristik SCR,(c) karakteristik ideal SCR sebagai sakelar

Jika SCR dalam kondisi ideal, ketika SCR dalam kondisi ON memiliki karakteristik tegangan pada SCR sama dengan nol dan arus yang mengalir sama dengan arus bebannya. Sebaliknya, SCR dalam kondisi OFF memiliki karakteristik tegangan pada SCR sama dengan tegangan sumbernya dan arus yang mengalir sama dengan nol. Dalam kondisi SCR ON dan OFF ini dapat dinyatakan tidak terjadi kerugian daya pada SCR.

6.2 Semikonverter satu fasaRangkian semikonverter satu fasa diperlihatkan pada gambar 3-2a dengan bebaninduktif tinggi. Arus beban diasumsikan kontinyu tanpa ripple. Selama setengahsiklus positif, thyristor T1 terbias maju. Ketika thyristor T1 dinyalakan pada t=,beban terhubung dengan suplai masukan melalui T1 dan D2 selama periode tSelama periode t (+), tegangan masukan negatif dan diode freewheeling Dm terbias maju. Dm akan konduksi sehingga memberikan memberikan arus yang kontinyupada beban induktif. Arus beban akan ditransfer dari T1 dan D2 ke Dm, dan thyristorTidan diode D2 padam. Selama setengah siklus tegangan masukan negatif, thyristor T2terbias maju, dan penyalaan thyristor T2 pada t = + akan mengakibatkan Dm terbiasbalik. Diode Dm padam dan beban terhubung dengan suplai melalui T2 dan D1.Gambar 6.2 b memperlihatkan daerah keija konverter, dimana tegangan dan aruskeduanya memilki polaritas positif.

Gambar 6.2 memperlihatkan bentuk Penyearah Terkontrol

Konverter ini memiliki faktor daya yang lebih baik karena adanya diode freewheeling dan biasa digunakan pada aplikasi hingga 15 kW, dimana daerah operasinya satu kuadran..

Tegangan keluaran rata-rata dapat diperoleh dari

(6-1)

dan Vdc dapat dikendalikan dari 2Vm/ hingga 0 dengan mengatur dari 0 hingga .Tegangan keluaran rata-rata maksimum adalah Vlta = 2WJn dan tegangan keluarantemormalisasi adalah

(6-2)

Tegangan keluaran rms diperoleh dari

=

(6-3)

6.2.1 Semikonverter satu fasa dengan beban RLDalam prakteknya, suatu beban memiliki induktansi yang berhingga. Arus bebantergantung pada nilai resistansi beban R, induktansi beban L dan tegangan baterai Eseperti terlihat pada gambar 3-2a. Operasi konverter dapat dibagi menjadi dua mode :mode 1 dan mode 2.Mode l. Mode ini berlaku untuk 0