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

Abstract

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