Volume 06, No. 1, May 2022, page 42-48

## JEE
Jurnal Edukasi Elektro https://journal.uny.ac.id/index.php/jee

## PENYEARAH 1 FASA DENGAN FAKTOR DAYA MENDEKATI 1 DAN THD MINIMUM PADA SISTEM TENAGA LISTRIK DENGAN KONTROL ARUS RAMP COMPARISON CURRENT CONTROL
Hazlif Nazif 1 1 Program Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Ekasakti
1 hazlif_n@yahoo.co.id * * corresponding author

## ABSTRACT

## Article Info
The  use  of  electronic  equipment  used  is  increasing  in  the  world  of  industry, offices,  households  and  transportation.  However,  this  electronic  equipment produces  a  low  power  factor  value  and  high  Total  Harmonic  Distortion  (THD) because  in  electronic  equipment,  there  are  electronic  components  that  are  non- linear  (diodes,  capacitors,  transformers  and  toroids).  Therefore,  a  ramp comparison  current  control  is  needed  for  the  boost  converter  in  the  electric power system  to improve the  low power factor and reduce  the high THD in the electric  power  system.  The  comparison  results  show  that  the  rectifier  without  a boost  converter  produces  a  power  factor  value  of  0.2252  and  THD  268%.  This means that the input current waveform is not nearly sinusoidal. Meanwhile, the rectifier with a boost converter using ramp comparison current control produces a  power  factor  value  of  0.9207  and  a  THD  of  4%.  This  means  that  the  input current waveform is nearly sinusoidal. Rectifier with boost converter controlled ramp  comparison  current  control  which  is  better  than  rectifier  without  boost converter.
Article history Received: Oct. 18 th , 2021 Revised: May 23 th , 2022 Accepted: May 31 st , 2022
Keywords Rectifier, Boost Converter, PSIM, Ramp Comparison Current Control.

## ABSTRAK
Pemanfaatan  peralatan  elektronik  yang  dipergunakan  semakin  meningkat  dalam dunia  industri,  perkantoran,  rumah  tangga  dan  transportasi.  Namun  peralatan elektronik ini  menghasilkan  nilai  faktor  daya  yang  rendah  dan Total Harmonic Distortion (THD)  tinggi  karena  di  dalam  peralatan  elektronik,  terdapat komponen-komponen elektronik yang bersifat non linear (dioda, kapasitor, trafo dan  toroida). Oleh  karena  itu diperlukan  kontrol  arus ramp comparison  current control sebagai konverter  boost pada  sistem  tenaga  listrik untuk  memperbaiki faktor  daya yang  rendah dan  menurunkan  THD yang tinggi  pada  sistem  tenaga listrik. Hasil perbandingan menunjukkan bahwa penyearah tanpa konverter boost menghasilkan  nilai  faktor  daya  0.2252  dan  THD  268  %. Hal  ini  berarti bentuk gelombang arus input tidak mendekati sinusiodal. Sedangkan penyearah dengan konverter  boost menggunakan kontrol  arus ramp comparison  current  control menghasilkan  nilai faktor  daya  0.9207  dan  THD  4  %. Hal  ini  berarti bentuk gelombang  arus  input  mendekati  sinusiodal.  Penyearah  dengan  konverter  boost yang  dikendalikan  kontrol  arus ramp comparison  current  control lebih  baik daripada penyearah tanpa konverter boost.

## PENDAHULUAN
Pemanfaatan peralatan  elektronik,  yang dipergunakan  semakin  meningkat  dalam  dunia industri,  perkantoran,  rumah  tangga  dan transportasi.  Namun  peralatan  elektronik  ini menghasilkan  faktor  daya  yang  rendah  karena di dalam peralatan elektronik, terdapat komponen-komponen  elektronik  yang  bersifat non  linear (dioda,  kapasitor,  trafo  dan  toroida). Oleh  karena  itu, diperlukan  kontrol  arus ramp comparison  current  control sebagai konverter boost pada  sistem  tenaga  listrik. Konverter boost menggunakan control arus ramp comparison  current  control diharapkan  dapat memperbaiki faktor daya rendah dan meminimalkan THD tinggi sehingga menghasilkan  gelombang  sinusoidal  pada sistem tenaga listrik.
Penelitian yang pernah dilakukan tentang teknik  pengendalian  arus  puncak  dan  teknik pengendalian  arus  histeresis  untuk  koreksi faktor  daya  AC/DC boost  converter, hasil simulasinya  menunjukkan bahwa  kendali  arus puncak    menghasilkan  THD  15%  dan pf 0,98 sedangkan kendali arus histeresis menghasilkan THD  10%  dan pf 0.99  (Bambang  Purwahyudi, 2008). Penelitian yang lain pernah  dilakukan tentang penggunaan buck-boost converter untuk memperbaiki  faktor  daya pada  rangkaian penyearah  1  fasa, pengujiannya menunjukkan hasil bahwa faktor  daya meningkat  signifikan yaitu  bernilai  0.94  dibandingkan  dengan rangkaian penyearah konvensional yang bernilai rata-rata 0.48 (Esty Wulandari, 2015).
Penelitian  yang  pernah  dilakukan  oleh Yu  Yu  Khin,  Yan  Aung  Oo.  Konverter  boost menggunakan teknik  kontrol  hysteresis  untuk perbaikan  faktor  daya  yang  rendah  dan mengurangi THD yang tinggi. Model rangkaian sistem  ini  dimodelkan  dan  disimulasikan dengan menggunakan software  MATLAB. Hasil pengujiannya menunjukkan bahwa konverter  boost menggunakan teknik  control hysteresis menghasilkan faktor dayanya mendekat  1 dan  THD  yang  rendah  (Yu  Yu Khin.,2019).
Penelitian  yang  pernah  dilakukan  oleh peneliti  S. Sarath Kumar dan Manoj  Samal. Konverter  boost menggunakan teknik  kontrol
histeresis  untuk  perbaikan  faktor  daya  dan menurunkan  arus  harmonik  yang  tinggi  yang dihasilkan oleh penyearah dioda. Hasil pengujiannya  menunjukkan  bahwa  konverter boost menggunakan teknik  kontrol  histeresis menghasilkan faktor dayanya hampir mendekat 1  dan  arus  harmonik  (THD)  yang  rendah (Sarath Kumar & Manoj Samal, 2017).
Dalam  penelitian  ini,  konverter  boost menggunakan kontrol  arus ramp  comparison current  control pada  sistem  tenaga  listrik diharapkan  dapat  meminimalkan  THD  tinggi dan  memperbaiki  faktor  daya  rendah. Model dan simulasi ini dibuat menggunakan perangkat lunak  PSIM Versi  9.0.3. Kontrol  arus ramp comparison current control adalah kontrol yang membandingkan    arus error ke    dalam gelombang    segitiga    untuk    menghasilkan sinyal  penyulutan  yang  digunakan  untuk mengendalikan saklar statis. Karena mempunyai  respon  dinamik  yang  cepat dan frekuensi switching yang  konstan  dalam mengendalikan  arus  output  (B. Chitti  Babu, 2010: 48-54).

## METODE
Pada  penelitian  ini meliputi  penyearah  1 fase dengan  faktor daya mendekati 1 dan THD minimum dengan kontrol arus ramp comparison current control pada sistem tenaga listrik. Rangkaian  sistem  ini  terdiri  dari rangkaian konverter boost, penyearah satu fasa, kontrol  arus ramp  comparison  current  control dan  PI akan dirancang  kemudian dimodelkan dan  disimulasikan  dengan  software  PSIM seperti  blok  diagram rangkaian sistem dapat dilihat  pada Gambar  1. Fungsi  dari  masing- masing bagian blok diagram yaitu,
1. Sumber  tegangan  AC  1 fase dari  jaringan listrik  berfungsi  menyediakan  daya  listrik untuk rangkaian sistem.
2. Tegangan AC disearahkan oleh penyearah 1 fase menjadi tegangan DC.
3. Drive  gate  berfungsi  mengendalikan saklar dari MOSFET pada konverter boost.
4. Kontrol arus ramp berfungsi mengendalikan konverter  boost. Input  dari  blok  ini  adalah sinyal  Vo dari konverter  boost dikurangkan dengan  sinyal  Vref sehingga  menghasilkan
sinyal  dimasukkan  ke  blok  PI  untuk membuat sinyal kemudian dikalikan dengan sinyal gelombang  sinusiodal murni dari jaringan listrik ditambahkan dengan gelombang sinus-segitiga  untuk  membuat sinyal  gelombang  sinusiodal  referensi,
kemudian  dibandingkan  dengan  arus  aktual dari  DC  bus,  sehingga  menghasilkan  sinyal error,  dimasukkan  ke  pengatur  pulsa  untuk membentuk pulsa bagi rangkaian drive yang mengendalikan konverter boost.
Gambar 1. Blok Diagram Sistem Rangkaian
Pengujian pada sistem ini mempunyai 2 tahap,  yaitu  pengujian  tanpa  konverter boost dan dengan konverter boost.  Pengujian  tanpa konverter booster ini bertujuan untuk mengetahui apakah hasil gelombang sinusiodal yang  dihasilkan  pada  arus  input.  Sedangkan pengujian  dengan  konverter  booster untuk mengetahui  apakah gelombang  sinusiodal yang  dihasilkan  pada  arus  input.  Hasil pengujiannya diharapkan dapat meminimalkan THD  tinggi,  menaikkan nilai  faktor  daya rendah dan mendekat gelombang sinusoidal.

## Model  Kontrol  Arus Ramp  Comparison Current Control
Input dari blok ini adalah sinyal Vo dari konverter boost dikurangkan  dengan  sinyal Vref sehingga menghasilkan sinyal dimasukkan  ke  blok  PI  untuk  membuat  sinyal kemudian  dikalikan  dengan  sinyal  gelombang sinusiodal  dari  jaringan  listrik  ditambahkan dengan gelombang sinus-segitiga untuk membuat sinyal gelombang sinusiodal referensi, kemudian dibandingkan dengan arus actual  dari  DC  bus,  sehingga  menghasilkan sinyal error,  dimasukkan  ke  pengatur  pulsa untuk  membentuk  pulsa  bagi  rangkaian  drive yang  mengendalikan  konverter boost dapat
diperlihatkan  pada Gambar    2 (Muh. Imran Hamid, 2008: 100-103).

## Gambar 2. Model Kontrol Arus Ramp Comparison Current Control

## Model Konverter Boost
Dimulai  ketika saklar kondisi  ON pada t=0. Arus masukan yang mengalir  melalui induktor L, sehingga menyimpan energi dalam induktor dan beban disuplai  oleh arus kapasitor. Setelah  saklar kondisi  OFF pada t=kT. Arus yang  sebelumnya akan mengalir melalui induktor L, dioda D,  output kapasitor C, dan R beban. Arus induktor turun  sampai saklar kondisi ON lagi dalam siklus berikutnya. Selama  waktu ini, energi  yang tersimpan dalam  induktor ditransfer ke  beban bersama-sama dengan tegangan masukan , seperti  yang  ditunjukkan pada Gambar 3(Dwi Sasmita, 2010).
(a)
(b)
Gambar 3.  Konverter boost (a) Diagram rangkaian (b) Gelombang
Tabel 1. Parameter untuk Simulasi No Nama Value 1 Tegangan input  60 Hz 220 V 2 Tegangan output boost 400 V 3 Beban linear (load) 150 W 4 Amplitudo Gelombang Segitiga dari kontrol arus ramp 5 V 5 Induktor boost 0.0001H 6 Kapasitor boost 0.003F 7 Frekuensi Switching Gelombang  Segitiga (fc) dari kontrol arus ramp 1000Hz

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  Pengujian Penyearah  Satu  Fasa
Tanpa Konverter Boost
Gambar 4. Simulasi Penyearah Satu Fasa tanpa

## Konverter Boost
Untuk melihat hasil gelombang keluaran arus input, tegangan, faktor daya dan THD dari simulasi  penyearah  satu fase tanpa  konverter boost,  maka  pengujian  ini  dengan  software PSIM. Pengujian simulasi yang telah
dilakukan, diperoleh bahwa bentuk gelombang tidak  sinusiodal  yang  dihasilkan  penyearah  ini
pada arus input, sedangkan nilai arus harmonik (THD) 268% yang dihasilkan, dapat diperlihatkan  pada  Gambar  7 dan  faktor  daya 0.2252 tidak mendekati satu, dapat
diperlihatkan pada Gambar 6.
Gambar 5. Hasil pengujian simulasi tanpa konverter boost
Gambar 6. Hasil pengujian faktor daya
Gambar 7. Hasil pengujian THD arus

## Penyearah  Satu  Fasa  dengan  Konverter Boost
Untuk  melihat  gelombang  tegangan output, arus output, power factor dan THD dari konverter boost menggunakan kontrol  arus ramp  comparison  current  control pada  sistem tenaga  listrik.  Hasil  pengujian  ini telah dilakukan  dengan  fs 1000  Hz  dan  amplitudo gelombang  segitiga  sebesar  5 volt, dapat diperoleh bahwa nilai arus harmonik THD 4% yang  dihasilkan    dan  faktor  daya 0.9207 yang dihasilkan hampir  mendekat  1. Hal  ini  berarti telah menghasilkan gelombang sinusoidal pada arus input.
Gambar 8. Konverter boost menggunakan kontrol arus ramp
Tabel 2.  Hasil pengujian dengan konverter boost
dengan fs 1000 Hz fs I Output V output Power factor THD % 1000Hz 2,7 400 0.9207 4
Gambar 9. Hasil bentuk gelombang sinusiodal pada arus input
Gambar 10. Hasil pengujian terlihat bahwa faktor daya 0,9207
Gambar 11. Tegangan ouput dari konverter boost
Dari  hasil  perbandingan dapat  diketahui bahwa  penyearah  tanpa  konverter boost menghasilkan  gelombang  tidak  sinusiodal, THD 268% dan  faktor  daya  0.2252  (tidak mendekati  1),  bahwa  penyearah  konverter boost menggunakan kontrol  arus ramp ini menghasilkan  gelombang  sinusiodal,  nilai THD  4%  dan  faktor  daya  0.9207  (hampir mendekati 1). Penyearah menggunakan konverter boost yang dikendalikan kontrol arus ramp lebih  baik  daripada  penyearah  tanpa konverter boost.
Gambar 12. Hasil pengujian THD, diperoleh THD 4 %

## SIMPULAN
Berdasarkan penelitian yang sudah dilakukan, pemodelan konverter boost menggunakan kontrol  arus ramp  comparison current  control pada  sistem  tenaga  listrik  telah berhasil dibuat sesuai dengan teorinya.
Konverter boost menggunakan kontrol  arus ramp  comparison  current  control pada  sistem tenaga  listrik,  sehingga menghasilkan faktor dayanya hampir  mendekati  1  dan  nilai  THD minimum yang dihasilkan.

## DAFTAR RUJUKAN
Ahmad  Dani,  Muhammad  Hasanuddin. 2018.
Perbaikan  Faktor  Daya  Menggunakan Kapasitor  Sebagai  Kompensator  Daya Reaktif  (Studi  Kasus  Stt  Sinar  Husni). Seminar  Nasioanal  Royal  (SENAR) STMIK  Royal,  ISSN  2622-6510,  Hal. 673-678
B. Chitti  Babu,  B. Vasantha  Reddy,  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
Bambang  Purwahyudi. 2008. Pembandingan Kendali  Arus  Puncak  Dan  Histeresis pada  Rangkaian  Koreksi  faktor  daya AC/DC  Boost  Converter. POLITEK
Jurnal  Teknologi,  Volume  7,  Nomor  2, 2008, ISSN 1412-6427.
Dwi  Sasmita  Aji  Pambudi. 2010. Simulasi  dan Implementasi  Konverter  DC-DC  Boost dengan  IC  NE555  sebagai  Pembangkit Sinyal  PWM.  Jurusan  Teknik  Elektro Fakultas Elektro dan Komunikasi Institut Teknologi Telkom
Esty  Wulandari, Dedet  Candra  Riawan.  2015. Penggunaan Buck-boost Converter untuk Perbaikan  Faktor  daya  pada  rangkaian penyearah  satu  fasa. Jurnal  Teknik POMITS. Vol.1, No.1 (2015) 1-7
Hazlif  Nazif,  Muh.  Imran  Hamid. 2015. Pemodelan  dan  Simulasi  PV-Inverter Terintegrasi  Ke  Grid  dengan  Kontrol Arus  Ramp  Comparison    Current Control. Jurnal  Nasional  Teknik  Elektro Vol  4,  No.2,  september  2015,  ISSN 2302-2949.
Hazlif  Nazif,  Susi  Yuliastanty. 2019. Rancang Bangun Kontrol Arus Ramp Comparsion Current  Control  untuk  Penyearah  Tiga Fasa  pada  Sistem  Tenaga  Listrik. Jurnal Teknik  Elektro  ITP, Vol. 1, No  2.  Juli 2019
Hazlif  Nazif. 2021. Simulasi  Penyearah  Tiga Fasa  Dengan  Minimum  Total  Harmonic Distortion  Dengan  Metode  Kontrol  Arus Ramp  Comparison  Current  Control  Pada Sistem Tenaga Listrik Tiga Fasa. Ekasaki Jurnal Penelitian dan Pengabdian
(EJPP), Vol. 1,  Issue  2.  E-ISSN: 2747-
7538, P-ISSN: 2746-7538

## Herman Dwi Surjono, Ph.D. 2007. Elektronika:
Teori  dan  Penerapan.  Penerbit  Cerdas Ulet Kreatif, ISBN: 978-602-98174-7-8
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 (2015), 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/pd f/10142
Muh. Imran  Hamid,  Makbul  Anwari,  Taufik. 2008. Comparison  of  current  control
methods  on  carrier  based  VSI-PWM inverter  drives  from  line  power  quality aspect. TELKOMNIKA Vol  6  No.2, Agustus  2008:  Hal  93-100,  ISSN:1693- 6930.

## Muhammad  H.  Rashid. Power  Electronics

## Handbook
S. Sarath Kumar,  Manoj  Samal. 2017.  A  New Power  Factor  Correction  Technique  by using  PFC  Boost  Converter. SSRG International  Journal  of  Communication and  Media  Science  (SSRG-IJCMS).
Vol.2, Issue. 4 July to Agustus 2017.
Yu  Yu  Khin,Yan  Aung  Oo. 2019. Design  and Simulation  of  Power  Factor  Correction Boost Converter using Hysteresis Control. International  Journal  of  Trend in  Scientific  Research  and  Development (IJTSRD), e-ISSN: 2456 – 6470.