Ekasakti Jurnal Penelitian & Pegabdian
(EJPP)
https://ejurnal-unespadang.ac.id/index.php/EJPP
SIMULASI PENYEARAH TIGA FASA DENGAN MINIMUM TOTAL HARMONIC DISTORTION DENGAN METODE KONTROL ARUS RAMP COMPARISON CURRENT CONTROL PADA SISTEM

## TENAGA LISTRIK TIGA FASA
Hazlif Nazif 1
1) Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Ekasakti Padang Email: hazlif_n@yahoo.co.id

## INFO ARTIKEL ABSTRAK
Received   : 14/02/2021 Revised     : 30/02/2021 Publish      : 01/05/2021 Penyerah tiga phase adalah alat yang digunakan untuk mengubah tegangan AC menjadi  tegangan  DC.  Penyearah  jembatan  tiga  phase  mengunakan  dioda merupakan  peralatan  non  linear  tiga  phase  yang  banyak  dipergunakan  dalam rumah tangga dan industri/pabrik. Namun Peralatan non linear tiga phase jenis ini  menghasilkan  arus  harmonik  pada  jaringan  listrik  tiga  phase  sehingga mengalami kerusakan peralatan rumah tangga dan industri. Hal ini dapat diatasi adalah metode kontrol arus ramp comparison current control, diharapkan dapat mengurangi  arus  harmonik  pada  jaringan  listrik  tiga  phase.  Dalam  penelitian ini,  kontrol  arus  ramp  comparison  current  control  dibuat  untuk  penyearah  tiga fasa  terkendali  mengunakan  MOSFET  untuk  meninimalkan  arus  harmonisa pada  sistem  tenaga  listrik  tiga  phase.  Dilakukan  melalui  langkah-langkah penelitian  ini  yaitu  perancangan  dan  pembuatan  model  dan  simulasi  dengan menggunakan  perangkat  lunak  PSIM,  kemudian  pengujian    dan  analisa terhadap simulasi kontrol arus ramp comparison current control dengan melihat hasil pengujian dengan perangkat lunak PSIM. Dari hasil pengujian yang telah dilakukan,  untuk  frekuensi  gelombang  segitiga  sebesar  20kHz  pada  amplitudo tetap  5V,  diperoleh  THD  arus  sebesar  5.2%,  hal  ini  berarti  kualitas  arus  yang dihasilkan  baik  (rendah  distorsi).  Sedangkan  untuk  amplitudo  gelombang sebesar  5  Volt  pada  frekwensi  gelombang  20kHz,  THD  arus  yang  dihasilkan adalah  sebesar  5.2%,  sementara  untuk  amplitudo  sebesar  9  Volt,  THD  arus yang  dihasilkan  adalah  sebesar  8.4%,  hal  ini  berarti  semakin  tinggi  amplitudo gelombang segitiga semakin buruk kualitas daya arus output yang diperoleh.
Kata Kunci: Penyearah Tiga Phase, PSIM, THD, Kontrol Arus Ramp Comparison Current   Control.

## ABSTRACT
Keywords:
Three Phase Rectifier,
PSIM, THD, Ramp
Comparison Current
Control.
A three-phase rectifier is a device used to convert AC voltage into DC voltage. Three-phase  bridge  rectifier  using  a  diode  is  a  three-phase  non-linear  device that is widely used in households and industries / factories. However, this type of three-phase non-linear equipment produces harmonic currents in the three- phase  electrical  network  so  that  it  experiences  damage  to  household  and industrial  equipment.  This  can  be  overcome  by  the  ramp  comparison  current control  method,  which  is  expected  to  reduce  harmonic  currents  in  the  three-
phase  power  grid.  In  this  research,  ramp  comparison  current  control  is  made for  controlled  three-phase  rectifier  using  MOSFET  to  minimize  harmonic currents in a three-phase electric power system. Performed through the steps of this  research,  namely  designing  and  making  models  and  simulations  using PSIM software, then testing and analysis of the current control simulation ramp comparison  current  control  by  looking at  the  test  results  with  PSIM  software. From the test results that have been carried out, for a triangle wave frequency of 20kHz at a fixed amplitude of 5V, the THD of the current is 5.2%, this means that  the  resulting  current  is  good  (low  distortion).  Whereas  for  a  wave amplitude of 5 volts at a wave frequency of 20 kHz, the resulting current THD is 5.2%, while for an amplitude of 9 volts, the resulting current THD is 8.4%, this  means  that  the  higher  the  amplitude  of  the  triangle  wave  the  worse  the current power quality the output obtained.
DOI: https://doi.org/10.31933/ejpp.v1i2.252

## PENDAHULUAN
Pemanfaatan  peralatan  elektronik  tiga  phase    yang  dipergunakan  semakin  meningkat dengan  penyearah/rectifier  tiga  phase  mengunakan  dioda.  Tujuan  Penyearah  ini  adalah  untuk mengubah  tegangan  bolak  balik  AC  menjadi  tegangan  searah  DC  sesuai  dengan  kebutuhan peralatan  yang  bertegangan  DC.  Namun  Penyearah  ini  menimbulkan  harmonisa  yang  dapat mendistorsi  gelombang  fundamental  sistem  tenaga  listrik  sehingga  mengalami  kerusakan peralatan rumah tangga dan industri.
Untuk  mengatasi  permasalahan  diatas  maka  diperlukan  adalah  kontrol  arus  ramp comparison  current  control,  diharapkan  dapat  mengurangi  kualitas  arus  yang  buruk  (tinggi distori) yang dihasilkan penyearah tiga fasa dioda pada sistem tenaga listrik tiga phase.
Pada  penelitian    ini,  penulis  mencoba  membuat  model  dan  simulasi  kontrol  arus  ramp comparison  current  control  untuk  penyearah  tiga  fasa  mengunakan  MOSFET.  Model  dan simulasi  dibuat  dengan  mengunakan  software  PSIM.  Hal  ini  dikarenakan  mempunyai  respon dinamik  yang    sangat  bagus  dan  frekuensi  switching  yang  konstan.  Kontrol  arus  ini  mampu merespon  perubahan  pada  sumber  energi  maupun  grid  dengan  cepat  dan  harmonisa  yang dihasilkan  adalah  dari  jenis  predictable  harmonisa  sehingga  mudah  diproteksi  (B.Chitti  Babu, 2010).
Oleh  karena  itu,  penulis  memandang  perlunya  dilakukan  analisis  terhadap  penerapan kontrol arus ini pada penyearah tiga fasa mengunakan MOSFET. Hal ini diperlukan model yang mewakili penyearah tiga fasa sebenarnya sebagai obyek penelitian. Selain  penyearah tiga fasa, diperlukan juga pengujiannya yang dapat menggambarkan mekanisme kerja sistem kontrol arus ini pada penyearah tiga fasa, agar penelitian menjadi lebih efisien.
Atas  dasar  itu,  penulis  bermaksud  untuk  membuat  penelitian  dengan  judul  "  Simulasi Penyearah Tiga Fasa dengan Minimum Total Harmonic Distortion dengan Metode Kontrol Arus Ramp  Comparison  Current  Control  pada  Sistem  Tenaga  Listrik  Tiga  Phase.  Salah  satu  tujuan dilakukannya  pengujiannya  adalah  untuk  mengetahui  kinerja  strategi  penyearah  tiga  phase dengan  kontrol  arus  ramp  comparison  current  control  dengan  melihat  distori  arus  yang dihasilkan, yang diukur dengan parameter total harmonics distortion (THD).

## METODE PENELITIAN
Model Penyearah Tiga Fasa dengan Kontrol Arus Ramp Comparison Current Control
Sinyal  arus  referensi  (Iref)  ditambahkan  dengan  sinyal  gelombang  segitiga  dengan sinyal  arus  sinusiodal  dari  sensor  arus  sehingga  menghasilkan  arus  error,  sinyal  arus  error dimasukkan  ke  dalam  pengatur  pulsa  untuk  membuat  pola  penyulutan  komponen  switch  bagi rangkaian  driver  yang  mengerakan  saklar-saklar  MOSFET  pada  penyearah  3  fasa  terkendali, sehingga  menghasilkan  tegangan  keluaran  DC,  sesuai  dengan  yang  diperlukan  peralatan bertegangan DC.
Gambar  1. Penyearah Tiga Fasa dengan Kontrol Arus Ramp Comparison Current Control
Model Kontrol Arus Ramp Comparison Current Control
Gambar  2  menunjukkan  model  simulasi  kontrol  arus ramp  comparison  current  control . Input  dari blok  ini  adalah sinyal  referensi  dari  blok  sinusiodal  dan gelombang segi  tiga dengan frekuensi  tertentu.  Sedangkan  outputnya  merupakan  sinyal  gate  bagi  komponen  switch  pada penyearah tiga fasa mengunakan MOSFET.

## Model Penyearah 3 Fasa
Gambar 3 menunjukkan simulasi secara lengkap yang digunakan dalam penelitian ini.
Gambar 3. Simulasi Kontrol Arus Ramp Comparison Current Control pada Penyearah 3 Fasa

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian Kontrol Arus Ramp Comparison Current Control
Untuk melihat gelombang keluaran dari kontrol arus ramp comparison current control , pengujian ini dilakukan dengan frekuensi gelombang segitiga diset 20kHz dan amplitudo sebesar 10volt diberi.  Induktor 1mH  dipasang  pada  jaringan listrik  tiga fasa, sedangkan  kapasitor  1000 uF  dipasang  pada  penyearah  terkendali  tiga  fasa  terhubung  dengan  beban  200  Ω.  Gambar  4 menunjukkan hasil pengujian kontrol arus ini.
Gambar 4. Hasil simulasi Sinyal modulator PWM kontrol arus ramp
Pengujian Penyearah Tiga Fasa dengan Kontrol Arus Ramp Comparison Current Control
Untuk  melihat  tegangan  dan  arus  keluaran  DC  dari  penyearah  tiga  fasa,  pengujian  ini terhadap  penyearah  tiga  fasa  terhubung  dengan  beban  linear  200  Ohm,  yang  dilakukan  dengan
nilai  amplitudo  10  Volt  dan  frekuensi  switch  20  kHz.  Dari  hasil  simulasi  ini,  menunjukkan bahwa tegangan keluaran DC 300 V dan arus keluaran 1.5 A.
Gambar 5. Hasil simulasi menunjukkan tegangan keluaran DC 300 V dan arus keluaran 1.5 A

## Arus Input pada Jaringan Listrik Tiga Fasa
Untuk melihat bentuk gelombang arus input pada jaringan listrik tiga fasa, pengujian ini yang  dilakukan  pada    jaringan  tenagan  listrik,  dengan  induktor  1  mH,  tahanan  5  ohm  dan kapasitor 1000uF. Hasil simulasi ini menunjukkan pada gambar dibawah ini.
Gambar 6. Hasil Bentuk Gelombang Arus Input

## THD Arus input
Untuk  melihat  THD  arus  input  pada  penyearah  tiga  fasa,  pengujian  ini  dilakukan  dengan memvariasikan  frekuensi  dan  amplitudo  gelombang  segitiga.  Dengan  frekuensi  switching bervariasi  pada  amplitudo  tetap  10V.  Hasil  pengujian  yang  telah  dilakukan  maka  diperoleh bahwa THD arus sebesar 3.7 % (distori rendah), diperlihatkan pada tabel 1.
Tabel 1. THD arus input dengan frekuensi divariasikan pada amplitude tetap 10 volt
No Frekuensi switching THD 1 10KHz 3.7% 2 12KHz 3.7% 3 15KHz 3.7%
(a) (b)

## (c)
Gambar 7. Dengan fs bervariasi  pada amplitudo 10 Volt tetap
(a) THD 3.7%, (b). THD 3.7% dan (c). THD 3.7%
Dengan amplitudo bervariasi pada frekuensi switching tetap 10V. Hasil pengujian yang telah dilakukan maka diperoleh bahwa semakin amplitudo tinggi kualitas THD semakin rendah (distori rendah), diperlihatkan pada tabel 2.
Tabel 2. THD arus input dengan amplitudo divariasikan pada frekuensi switching gelombang segitiga tetap.
No Frekuensi switching THD THD THD amplitudo 10 volt amplitudo 13 volt amplitudo 15 volt 1 20kHz 3.7%
3.6%
3.3%
(a) (b)

## (c)
Gambar 8. Dengan amplitudo divariasikan pada fs tetap: (a).THD 3.7%,(b).THD 3.6% dan (c).THD 3.3%

## KESIMPULAN
Dari  hasil  simulasi  dan  analisa  kontrol  arus ramp  comparison  current  control pada penyearah satu fasa, dapat disimpulkan bahwa:
1. Pemodelan  kontrol  arus  ini  telah  berhasil  dibuat  dengan  software  PSIM,  sesuai dengan teori
2. Bahwa frekuensi gelombang segitiga 20kHz pada amplitudo 5 V tetap, maka kualitas arus yang dihasilkan baik (rendah distorsi). Sementara itu, pada frekuensi switching tetap, amplitudo gelombang segitiga  semakin  tinggi  maka  kualitas daya  arus output yang diperoleh baik.
Simulasi  ini  digunakan  untuk    aplikasi  simulasi  praktikum/media  pembelajaran praktikum khususnya pada  mata  kuliah eletronika daya .

## REFERENSI
B.Chitti  Babu,  B.Vasantha  Reddy  and  K.B.Mohanty(2010). A  Novel  Delta  Modulator  and Modified  Ramp  Type  Current  Controller-Two  Viable  Scheme  for  Current  Controlled Voltage Source Inverter , International Journal of Computer Applications (0975 – 8887) Volume 1, No. 3.
Hari  Anna  Lastya  (2017),  Analisa      Perancangan  Filter  LCL  Pada  Penyearah  PWM  Satu  Fasa Full  Bridge,CIRCUIT:  Jurnal  Ilmiah  Pendidikan  Teknik  Elektro,Vol.1,  No.2,  Agustus 2017, hal.108-120 ISSN 2549-3698 (printed)/ 2549-3701 (online).
Janny F. Abidin (2015). Analisis Unjuk Kerja Harmonik di Instalasi Listrik Industri dan Upaya Penanggulanggannya, Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana, Vol 6, No 3 ISSN: 2086-9479
Muh.Imran  Hamid  dan  Makbul  Anwari,  (2010) Single-Phase  Photovoltaic-Inverter  operation characteristic in Distributed Generation System , http://www.intechopen.com/download/pdf/10142 .
Hazlif Nazif, Susy Yuliastanty(2019), Rancang Bangun Kontrol Arus Ramp Comparsion Current Control untuk Penyearah Tiga Fasa pada Sistem Tenaga Listrik, Jurnal Teknik Elektro ITP, Vol. 8, No. 2.