Reduksi Nilai Total Harmonic Distortion Pada Inverter Multilevel Cascaded HBridge 5 Tingkat Menggunakan Rangkaian Shunt Active Power Filter

Saat ini masyarakat sudah mulai beralih menggunakan panel surya sebagai suplai listrik untuk kebutuhan baik rumah tangga, industri maupun penerangan jalan umum. Panel surya membutuhkan inverter untuk mengubah sumber daya DC yang dihasilkan oleh panel surya menjadi sumber daya AC untuk mencatu beban-beban AC. Dalam praktiknya, panel surya mensuplai listrik tidak hanya pada beban-beban linier saja melainkan juga pada beban-beban non-linier. Beban-beban non-linier adalah beban yang nilainya berubah-ubah tiap waktunya. Beban-beban non-linier itu dapat berupa motor listrik, charger handphone dan jenis konverter daya lainnya. Beban non-linier yang terhubung dengan sistem tenaga listrik dapat membuat gelombang arus menjadi cacat. Cacat gelombang ini dihitung dengan istilah Total Harmonic Distortion atau THD. Untuk mengatasi hal ini dalam penelitian ini Shunt Active Power Filter (SAPF) dipilih untuk mereduksi nilai THD yang terkandung dalam arus sistem. Pada penelitian ini didesain inverter multilevel 3 fasa dengan susunan cascaded h-bridge 5 tingkat yang menggunakan teknik multicarrier SPWM sebagai pembangkitan pulsa gate MOSFET pada inverter, serta dilengkapi dengan rangkaian shunt active power filter sebagai filter aktif yang berfungsi untuk mereduksi nilai THD arus sistem. Dengan memvariasikan nilai RL pada beban non-linier, akan dianalisis pengaruh perubahan nilai beban terhadap THD arus saat sistem tanpa dilengkapi rangkaian SAPF dan saat sistem dilengkapi rangkaian SAPF. Kemudian akan dilihat perbedaan nilai THD saat sistem sebelum dipasang rangkaian SAPF dan saat sistem setelah dipasang rangkaian SAPF. Penelitian ini dilakukan dengan mensimulasikan inverter multilevel cascaded h-bridge 5 tingkat dengan rangkaian SAPF pada Simulink MATLAB. Pertama-tama dilakukan perhitungan parameter rangkaian yang diperlukan untuk menjalankan simulasi. Setelah nilai-nilai parameter didapatkan, nilai RL beban non-linier akan divariasikan mulai dari R=10Ω dan L=0mH hingga R=100Ω dan L=1H kemudian nilai arus dan THD akan dicatat. Simulasi dijalankan pada 2 kondisi yaitu saat sistem tanpa rangkaian SAPF dan saat sistem dipasang rangkaian SAPF. Hal ini dilakukan untuk melihat seberapa besar nilai THD dapat diturunkan oleh rangkaian SAPF. Hasil yang diperoleh dari penelitian ini adalah bahwa nilai THD arus dipengaruhi oleh besarnya nilai R dan L beban non-linier. Pada simulasi rangkaian dengan SAPF, terdapat lonjakan gelombang arus sistem di awal, oleh karenanya untuk menghindari perhitungan nilai THD saat lonjakan terjadi, maka perhitungan nilai THD dilakukan dengan start time detik ke 0,022 sekon. Dalam simulasi ini, rangkaian SAPF terbukti mampu menurunkan nilai THD arus sistem

Reduksi Nilai Total Harmonic Distortion Pada Inverter Multilevel Cascaded H- Bridge 5 Tingkat Menggunakan Rangkaian Shunt Active Power Filte

RINGKASAN Khairil Anwar, Jurusan Teknik Elektro, Fakulltas Teknik Universitas Brawijaya, April 2021, Reduksi Nilai Total Harmonic Distortion Pada Inverter Multilevel Cascaded H- Bridge 5 Tingkat Menggunakan Rangkaian Shunt Active Power Filter, Dosen Pembimbing: Ir. Wijono, M.T., Ph.D. dan Ir. Unggul Wibawa, M.Sc., IPM. Saat ini masyarakat sudah mulai beralih menggunakan panel surya sebagai suplai listrik untuk kebutuhan baik rumah tangga, industri maupun penerangan jalan umum. Panel surya membutuhkan inverter untuk mengubah sumber daya DC yang dihasilkan oleh panel surya menjadi sumber daya AC untuk mencatu beban-beban AC. Dalam praktiknya, panel surya mensuplai listrik tidak hanya pada beban-beban linier saja melainkan juga pada beban-beban non-linier. Beban-beban non-linier adalah beban yang nilainya berubah-ubah tiap waktunya. Beban-beban non-linier itu dapat berupa motor listrik, charger handphone dan jenis konverter daya lainnya. Beban non-linier yang terhubung dengan sistem tenaga listrik dapat membuat gelombang arus menjadi cacat. Cacat gelombang ini dihitung dengan istilah Total Harmonic Distortion atau THD. Untuk mengatasi hal ini dalam penelitian ini Shunt Active Power Filter (SAPF) dipilih untuk mereduksi nilai THD yang terkandung dalam arus sistem. Pada penelitian ini didesain inverter multilevel 3 fasa dengan susunan cascaded h-bridge 5 tingkat yang menggunakan teknik multicarrier SPWM sebagai pembangkitan pulsa gate MOSFET pada inverter, serta dilengkapi dengan rangkaian shunt active power filter sebagai filter aktif yang berfungsi untuk mereduksi nilai THD arus sistem. Dengan memvariasikan nilai RL pada beban non-linier, akan dianalisis pengaruh perubahan nilai beban terhadap THD arus saat sistem tanpa dilengkapi rangkaian SAPF dan saat sistem dilengkapi rangkaian SAPF. Kemudian akan dilihat perbedaan nilai THD saat sistem sebelum dipasang rangkaian SAPF dan saat sistem setelah dipasang rangkaian SAPF. Penelitian ini dilakukan dengan mensimulasikan inverter multilevel cascaded h-bridge 5 tingkat dengan rangkaian SAPF pada Simulink MATLAB. Pertama-tama dilakukan perhitungan parameter rangkaian yang diperlukan untuk menjalankan simulasi. Setelah nilai-nilai parameter didapatkan, nilai RL beban non-linier akan divariasikan mulai dari R=10Ω dan L=0mH hingga R=100Ω dan L=1H kemudian nilai arus dan THD akan dicatat. Simulasi dijalankan pada 2 kondisi yaitu saat sistem tanpa rangkaian SAPF dan saat sistem dipasang rangkaian SAPF. Hal ini dilakukan untuk melihat seberapa besar nilai THD dapat diturunkan oleh rangkaian SAPF. Hasil yang diperoleh dari penelitian ini adalah bahwa nilai THD arus dipengaruhi oleh besarnya nilai R dan L beban non-linier. Pada simulasi rangkaian dengan SAPF, terdapat lonjakan gelombang arus sistem di awal, oleh karenanya untuk menghindari perhitungan nilai THD saat lonjakan terjadi, maka perhitungan nilai THD dilakukan dengan start time detik ke 0,022 sekon. Dalam simulasi ini, rangkaian SAPF terbukti mampu menuru

Analisis Teknis dan Ekonomis pada Pengoperasian PLTS on-grid di SMAN 8 Malang

Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) On-Grid terpasang di SMAN 8 Malang atau disebut PLTS Bhaskara merupakan salah satu contoh penerapan dan pemanfaatan energi terbarukan berskala menengah di Indonesia. PLTS ini terpasang sebagai atap ruang Laboratorium Pembelajaran Energi Tenaga Surya dengan kapasitas 15,36 kWp On-Grid. Keberadaan PLTS Bhaskara memerlukan analisis untuk mengetahui kelayakan dari segi teknis dan ekonomis setelah pembangunan dan selama pengoperasian. Selain itu juga dapat dijadikan acuan perbaikan dan pengembangan pada setiap kekurangan untuk keberlanjutan pengoperasian PLTS Bhaskara. Berdasarkan hasil analisis dari segi teknis, ketika dilakukan pengamatan dan perhitungan potensi sumber daya surya, dengan kapasitas daya PLTS terpasang sebesar 15,36 kWp dapat menghasilkan energi listrik sebesar 18.114 kWh per tahun. Perbandingan rata-rata antara energi yang terpakai dengan energi keluaran inverter PLTS adalah sebesar 77,17%. Sedangkan perbandingan rata-rata antara energi yang diekspor dengan energi keluaran inverter PLTS adalah sebesar 22,83%. Berdasarkan standar dan ketentuan umum yang berlaku, kondisi komponen-komponen PLTS Solar Bhaskara memiliki prosentase kelayakan sebesar 88,6% atau masih dalam kategori layak untuk dioperasikan. Akan tetapi, ada beberapa hal yang masih perlu diperbaiki dan ditingkatkan, yaitu terkait beberapa kondisi komponen PLTS Solar Bhaskara yang belum sesuai dengan ketentuan umum/ standar pemasangan PLTS yang berlaku. Berdasarkan hasil analisis dari segi ekonomis, melakukan simulasi optimisasi HOMER Pro sistem PLTS Solar Bhaskara dapat diketahui bahwa dengan biaya Investasi sebesar Rp. 1.000.000.000,- dan biaya Operasional & Pemeliharaan sebesar Rp. 26.000.000,- per tahun, didapatkan Net Present Cost sebesar Rp. 1.610.000.000,- dan nilai Cost of Energy sebesar Rp. 1.234,- per kWh. Sedangkan berdasarkan hasil perhitungan secara teoritis, dengan biaya Investasi sebesar Rp. 1.000.000.000,- dan biaya Operasional & Pemeliharaan sebesar Rp. 1.000.000,- per tahun didapatkan nilai Net Present Cost sebesar Rp. 1.030.951.145,- dan didapatkan nilai Cost of Energy sebesar Rp. 818,- per kWh. Berdasarkan kedua metode yang telah dilakukan, maka penerapan sistem PLTS Solar Bhaskara memiliki perbandingan Cost of Energy sebesar 66,3%

Integrasi Pembangkit Listrik Tenaga Hibrid dengan Wind Turbines dan Wave Energy Converter di Kawasan Pantai Sendang Biru Malang

Energi listrik merupakan hal yang penting dan merupakan kebutuhan masyarakat yang mengalami peningkatan setiap harinya. Selama ini masyarakat menggunakan sumber energi konvensional seperti minyak bumi dan batu bara untuk memenuhi kebutuhan energi, sedangkan energi fosil ketersediaannya terbatas dan terus mengalami deplesi. Sedangkan untuk meningkatkan cadangan batu bara diperlukan eksplorasi wilayah baru dan eksplorasi lanjutan. Sehingga dalam hal ini pemanfaatan energi terbarukan (energi regeneratif), menjadi salah satu alternatif sediaan energi bagi kebutuhan manusia akan makin meningkat fungsi dan peranannya. Sumber energi baru terbarukan adalah sumber energi yang tidak mencemari lingkungan (ramah lingkungan) dan tidak berkontribusi terhadap perubahan iklim dan pemanasan global. Pemanfaatan dari energi terbarukan cukup beragam, mulai dari PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air), PLTB (Pembangkit Listrik Tenaga Bayu), PLTS (Pembangkit Listrik Tenaga Surya), dan sebagainya. Pembangkit listrik energi terbarukan dapat dikombinasikan dengan pembangkit lainnya. Dengan demikian, ada banyak potensi energi yang dapat dimanfaatkan dari integrasi lebih dari 1 jenis pembangkit tersebut. Kombinasi 2 jenis pembangkit (hibrid) di wilayah pesisir pantai merupakan hal yang menguntungkan, karena memungkinkan adanya potensi energi berupa angin dan gelombang laut. Dengan mengintegrasikan dua atau lebih pembangkit, maka daya listrik yang dihasilkan lebih besar daripada dari satu sumber energi saja. Karena PLTH bergantung pada potensi energi yang ada, maka diperlukan penyesuaian antara lokasi pembangunan PLTH dengan potensi energi terbarukan. Potensi gelombang laut dan angin terdapat pada Kecamatan Sumbermanjing Wetan yang meliputi Pantai Tamban dan Pantai Sendang Biru, dimana kedua pantai tersebut terletak dalam satu desa. Dari hasil perancangan dan analisis penelitian, tujuan akhir yang diharapkan dalam penelitian tugas akhir ini adalah untuk mengetahui konfigurasi Pembangkit Listrik Tenaga Hibrid yang sesuai dengan potensi energi terbarukan berupa angin dan gelombang laut pada Pantai Sendang Biru, Malang. Dalam analisis integrasi PLTH, ada beberapa langkah yang dilakukan agar dapat diketahui kelayakan dari PLTH di Pantai Sendang Biru, langkah-langkah tersebut antara lain adalah sebagai berikut: menentukan koordinat wilayah, mengumpulkan data, perancangan sistem PLTH dengan perangkat lunak dan analisis dan perhitungan hasil simulasi. Pengolahan data dilakukan dengan cara simulasi menggunakan perangkat lunak HOMER, data-data yang telah diperoleh dimasukkan pada perangkat lunak tersebut untuk dilakukan simulasi. Dari hasil analisis didapatkan nilai daya yang di produksi PLTH yaitu sebesar 11.869.434 kWh/tahun yang berasal dari sumber energi terbarukan berupa angin dan gelombang laut serta berasal dari grid. Daya tersebut meliputi 5.758.996 kWh/tahun dari turbin angin, 1.659.755 kWh/tahun dari turbin air, dan 4.450.682 dari grid PLN. Untuk biaya per-kWh (COE) dari pembangkit sebesar Rp 437,01. Pemanfaatan energi terbarukan dalam pembangkit hibrid ini menggunakan 62,5% sumber energi terbarukan

Analisis Pengaruh Penggunaan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) Terhadap Nilai Net Zero Energy Building Pada Gedung Institusi Sekolah (Studi Kasus Sekolah Madania Bogor

Kebutuhan akan energi listrik akan terus bertambah seiring dengan bertambahnya jumlah manusia, oleh karena itu dengan pertumbuhan ekonomi yang diperkirakan sekitar 7%-10% per tahun sampai 2025, konsumsi listrik di Indonesia akan meningkat dengan cepat. Kebutuhan tenaga listrik di Indonesia mencapai sekitar 120 GW pada tahun 2025. Untuk memenuhi kebutuhan tenaga listrik ini sesuai dengan Kebijakan Energi Nasional, harus dikembangkan berbagai energi alternatif termasuk energi terbarukan, yang ditargetkan mencapai lebih dari 17% dari bagian pasar energi primer nasional. Salah satu cara untuk mencapai hal tersebut adalah dengan menerapkan konsep Zero Energy Building. Zero Energy Building adalah kondisi dimana energi yang dibutuhkan seimbang dengan energi terbarukan yang dibangkitkan. Salah satu energi terbarukan yang dapat mendukung kondisi zero energy building adalah energi matahari, energi matahari merupakan salah satu sumber energi terbarukan yang melimpah. Potensi energi matahari atau energi surya di Indonesia juga sangat besar, yakni sekitar 4,8 KWh/m2 atau setara dengan 112.000 GWp, namun yang sudah dimanfaatkan baru sekitar 10 MWp. Energi matahari dapat dimanfaatkan oleh teknologi Photovoltaic (PV). Performa dari PV bergantung pada sudut kemiringan dari modul yang merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi energi yang dihasilkan dan performance ratio yang dihasilkan modul surya. Maka dari itu, untuk mencapai net zero energy building dibutuhkan pemasangan modul surya yang paling optimal, penelitian kali ini akan membahas tentang pengaruh pemasangan modul surya pada atap dengan perubahan kemiringan yang paling dapat menghasilkan energi dan performance ratio paling baik hingga bisa mendekati nilai net zero energy building. Sebagai upaya pengoptimalan energi dan performance ratio pada sistem PLTS, dilakukan perhitungan untuk menentukan sudut kemiringan yang paling optimal pada lokasi penelitian dengan menggunakan metode Liu & Jordan. Dari perancangan PV yang paling optimal baru dilakukan analisis pengaruh sistem PLTS tersebut terhadap nilai Net Zero Energy Building pada tempat penelitian. Analisis yang dilakukan berupa perhitungan energi yang digunakan dari sistem PLTS dan perubahan nilai ekonomi akibat dari penggunaan PLTS tersebut. Dari hasil analisis didapatkan Variasi sudut dari 0o – 60o dengan jarak 5o tidak menghasilkan nilai energi dan performance ratio yang linier. Sudut kemiringan yang memiliki nilai radiasi masukkan tertinggi adalah sudut 0o dilanjutkan dengan sudut 25o dan 45o. Pada 3 sudut yang memiliki nilai radiasi masukkan tertinggi didapatkan nilai energi yang diproduksi selama satu tahun yang linear dengan besar sudut kemiringan, semakin besar sudut kemiringannya, semakin kecil nilai energi yang diproduksi. Sistem PLTS dengan sudut 0o memiliki nilai energi paling tinggi yaitu 200.011 kWh/tahun sedangkan sudut 25o memiliki nilai performance ratio paling tinggi dengan 83.8 %. Pada sistem PLTS ini berhasil mengekspor energi sebesar 76% dari total energi yang dihasilkan dan nilai Renewable Fraction pada gedung sebesar 87,6% atau mencapai nilai net zero energy building. Pada simulasi kali ini masih memaksimalkan luas atap yang ada dan efisiensi panel yang tinggi untuk penggunaan PLTS, sedangkan beban yang dibutuhkan masih terbilang kecil dari batas maksimal daya yang dapat digunakan pada gedung. Penentuan Panel dan Inverter dapat dipertimbangkan lagi agar bisa lebih sesuai dengan kebutuhan beban yang ada

Rancang Bangun Rangkaian Two-Phase Interleaved Boost Coverter Berbasis Sel Pengali Tegangan Diode-Capacitor Menggunakan Teknik Pensakelaran Pulse Width Modulation (PWM)

Konverter DC adalah suatu rangkaian yang mengubah tegangan DC dengan nilai tertentu menjadi tegangan DC variabel dengan nilai yang berbeda. Konverter DC yang dapat menaikkan tegangan disebut sebagai konverter boost. Salah satu jenis konverter boost yang ada yaitu two-phase interleaved boost coverter berbasis sel pengali tegangan diode- capacitor. Kelebihan dari konverter boost ini adalah mempunyai gain tegangan tinggi, ripple tegangan kecil dengan struktur sederhana yang menggunakan jumlah komponen relatif sedikit. Konverter ini menggunakan dua buah sel pengali tegangan diode-kapasitor. Kerja konverter diatur oleh sinyal kendali. Sinyal kendali ini dibangkitkan dengan menggunakan rangkaian osilator kristal supaya diperoleh frekuensi yang stabil. Sinyal keluaran osilator kristal selanjutnya diolah sedemikian rupa agar sesuai dengan yang diperlukan oleh rangkaian konverter. Pengolah sinyal terdiri atas pembagi frekuensi, pengatur duty ratio, penggeser fasa, dan driver. Konverter ini mampu menghasilkan gain tegangan yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan yang dihasilkan oleh konverter boost konvensional pada duty ratio yang tidak terlalu besar. Tegangan keluaran hasil pengujian pada two-phase interleaved boost coverter berbasis sel pengali tegangan diode-capacitor lebih tinggi dibanding konverter boost konvensional pada duty ratio diatas 50% hingga 80%. Penggunaan two-phase interleaved boost coverter berbasis sel pengali tegangan diode-capacitor disarankan untuk duty ratio di bawah 80% karena pada duty ratio di bawah 80% penguatan tegangan konverter tersebut masih lebih tinggi dari konverter boost konvensional. Sebaliknya untuk duty ratio di atas 80% penggunaan konverter boost konvensional lebih disarankan

Pengendalian Kecepatan Motor DC Pada Robot Window Washing Menggunakan PWM Berbasis Mikrokontroler,

Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi saat ini sangat pesat, terutama dalam bidang teknologi elektronika yang sangat berpengaruh dalam kehidupan masyarakat untuk melangkah lebih maju, praktis dan sederhana. Robot dengan kontrol otomatis sangat dibutuhkan dalam era kehidupan sekarang ini, sehingga dapat mendorong kemajuan zaman yang menuntut pekerjaan manusia agar efektif dan efisien. Robot window washing merupakan robot yang diciptakan untuk mempermudah pekerjaan jasa pembersih kaca gedung bertingkat dan meminimalisir risiko kecelakaan kerja. Robot pembersih kaca ini dirancang untuk dapat dikendalikan dari jarak jauh menggunakan mikrokontroler yang terhubung melalui aplikasi pada smartphone guna mengatur pergerakan robot. Mekanisme kerja dari Window Washing yaitu Mikrokontroler ESP32 akan diinialisasi terkait pin-pin yang akan digunakan untuk menempatkan komponen seperti Driver Motor, Motor Servo, piezoelektrik mist maker, motor brushless dan Modul Kamera ESP32. Selanjutnya Driver Motor akan mendapatkan trigger dari ESP32 yang sebelumnya sudah terkoneksikan dengan jaringan wifi dan alamat bluetooth mikrokontroler ESP32 untuk tersambung dengan smartphone yang digunakan untuk mengendalikan pergerakan robot. Kecepatan motor penggerak dan motor brushless akan diatur melalui aplikasi pada smartphone yang dibuat menggunakan platform Kodular berbasis Android. Pada penelitian ini menjelaskan tentang kendali kecepatan motor DC dari robot window washing. Salah satu sistem kendali kecepatan motor DC adalah mengontrol kecepatan motor DC sesuai dengan perintah yang diberikan. Maka dibuatlah kendali motor DC menggunakan Pulse Width Modulation (PWM) yang nantinya dari penggunaan modulasi lebar pulsa tersebut dapat diketahui pengaruhnya terhadap kecepatan motor yang digunakan. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengendalikan kecepatan motor DC dan melihat pengaruh PWM terhadap kecepatan Motor DC dalam hal ini motor gearbox N20. Dari pengujian yang dilakukan terdapat korelasi antara pengaruh nilai PWM dan nilai RPM (Revolution per Minute). Hasil pengujian dan hasil pengukuran yang telah diuraikan terdapat hubungan bahwa kenaikan nilai kecepatan motor DC dipengaruhi oleh masukan nilai PWM (Pulse Width Modulation) pada alat tersebut. Sehingga, dapat dikatakan bahwa pengendalian kecepatan motor DC dengan PWM berbasis mikrokontroler ESP32 dapat mengatur kecepatan motor DC dengan menambah nilai PWM pada alat tersebut dan dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi nilai PWM yang diberikan, maka semakin cepat putaran motor yang dihasilkan yang berarti perbandingan antara nilai PWM dan RPM adalah berbanding lurus