## SIMULASI SISTEM PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN MENGGUNAKAN DOUBLY FED INDUCTION GENERATOR (DFIG) DENGAN BACK-TO-BACK CONVERTER
Anisa Harumwidiah 1 dan Adi Kurniawan 2
1 Program Studi Teknik Listrik Industri, Politeknik 17 Agustus 1945 Surabaya
2 Jurusan Teknik Sistem Perkapalan, Fakultas Teknologi Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember
1* Corresponding author, e-mail: aharwid@gmail.com
Abstrak — Turbin angin merupakan salah satu solusi untuk mengatasi sumber energi fosil yang jumlahnya semakin terbatas. Salah satu generator  yang digunakan untuk turbin angin adalah Doubly Fed Induction Generator (DFIG).  Arus  AC  yang  disuplai  berasal  dari  belitan  stator  yang  terhubung  langsung  dengan jaringan dan belitan rotor yang juga terhubung dengan jaringan melalui power electronic converter dengan jenis back-to-back  converter .  Pada  penelitian  ini  dilakukan  simulasi  pembangkit  listrik  tenaga  angin menggunakan  DFIG  yang  dihubungkan  ke  jaringan  melalui back-to-back  converter .  Konverter  ini dioperasikan  dengan  tujuan  mengontrol  kecepatan  rotor  DFIG  agar  menghasilkan  daya  maksimum  dan menjaga  nilai tegangan kapasitor DC tetap konstan. Sistem dilengkapi dengan  metode Maximum Power Point Tracking (MPPT) untuk  menghasilkan daya  maksimum pada kecepatan angin  yang berbeda-beda. Hasil simulasi untuk pengujian akurasi rangkaian kontrol menunjukkan nilai akurasi yang tinggi dibuktikan dengan nilai error dibawah 1% untuk semua kondisi kecepatan angin.
Kata Kunci : Doubly Fed Induction Generator (DFIG), Back-to-back Converter, dan energi terbarukan .
Abstract — Wind turbine is one of the solutions to overcome the decreasing amount of fossil fuel. One type of generator which can be used on wind turbine application is  Doubly Fed Induction Generator (DFIG). The AC current is supplied from both stator winding which connected directly to the grid and rotor winding which  connected  to  the  grid  through  back-to-back  power  electronic  converter.  This  paper  provides simulation of wind turbine using DFIG connected to the grid through back-to-back converter. The back-to- back  converter  is  operated  in  order  to  control  the  rotor  speed  of  DFIG,  so  that  the  DFIG  can  generate maximum  power  and  maintain  constant  voltage  on  DC  link  capacitor.  The  system  is  equipped  with Maximum  Power  Point  Tracking  (MPPT)  method  to  generate  maximum  power  on  various  wind  speed condition. The simulation results show that the control system has high accuracy, proven with error value under 1% on various wind speed condition.
Keywords : Doubly Fed Induction Generator (DFIG), Back-to-back Converter, and renewable energy
Copyright © 2016 JNTE. All rights reserved

## 1. PENDAHULUAN
Selain  sandang,  pangan  dan  papan,  listrik telah  menjelma  menjadi  kebutuhan  pokok manusia terutama di wilayah kota. Manusia tidak bisa lepas dari kebutuhan penerangan, pengawetan makanan dengan lemari es, hiburan dari  televisi  dan  banyak  hal  lain  yang membutuhkan  listrik.  Selain  itu,  industri  juga sangat membutuhkan listrik. Berbagai peralatan listrik dibutuhkan oleh berbagai macam industri, baik  skala  kecil,  menengah  maupun  besar. Dengan  demikian,  ketersediaan  pasokan  listrik harus  terus  dijaga  agar  kebutuhan  masyarakat
dapat tetap terpenuhi.
Berdasarkan data tahun 2013, rasio elektrifikasi  di  Indonesia  masih  berkisar  di angka  80.1%.  Jadi,  sekitar  19.9%  penduduk Indonesia belum menikmati listrik [1].
Penyebab utama belum terpenuhinya kebutuhan  listrik  seluruh  masyarakat  Indonesia adalah  sulitnya  membangun  jaringan  transmisi listrik ke daerah pelosok. Jika pembangkit listrik berskala kecil yang menggunakan sumber energi minyak  dibangun  pada  daerah  pelosok,  harga listrik  akan  menjadi  sangat  mahal  karena tingginya  biaya  penyaluran  bahan  bakar  [2]. Oleh  karena  itu,  pembangunan  pembangkit
listrik  dengan  sumber  energi  terbarukan  yang ada di daerah tersebut harus mulai dilakukan.
Saat  ini  bahan  bakar  fosil  juga  masih berperan sebagai sumber energi utama pembangkit  tenaga  listrik.  Bahan  bakar  fosil jumlahnya  semakin  menipis  dan  tidak  dapat diperbarui  .  Karena  kebutuhan  listrik  semakin hari  semakin  meningkat,  penggunaan  energi terbarukan  sebagai  sumber  energi  alternatif semakin diperlukan [3].
Salah  satu  sumber  energi  yang  dapat diperbarui  adalah  angin.  Dengan  menggunakan turbin  angin,  energi  angin  dapat  digunakan sebagai  sumber  pembangkit  tenaga  listrik. Sumber energi ini memiliki beberapa keuntungan yaitu ramah lingkungan dan tersedia dalam jumlah melimpah [4]
Untuk menghasilkan energi listrik dari energi angin dapat digunakan generator DC, generator sinkron  dan  generator  induksi.  Seperti  halnya kelebihan  motor  induksi  [5],  generator  induksi memiliki kelebihan yaitu harga lebih murah dan konstruksi  lebih  kuat.  Generator  induksi  terdiri atas  dua  jenis  yaitu Doubly  Fed  Induction Generator (DFIG)  dan Self  Exited  Induction Generator (SEIG). SEIG lebih murah dibanding dengan  DFIG  [6],  namun  DFIG  memiliki kelebihan dibandingkan SEIG yaitu rating daya yang  dibutuhkan  oleh  konverter  lebih  kecil sebab  daya  yang  diatur  oleh  konverter  adalah daya dari rotor yang hanya bernilai sekitar 30% dari total daya generator [7].
Sebelum membuat aplikasi nyata pembangkit listrik  tenaga  angin,  perlu  dibuat  simulasi terlebih  dahulu.  Simulasi  yang  dilakukan  harus dapat menggambarkan kondisi sistem sebenarnya.  Pada  penelitian  ini  dilakukan pemodelan  sistem  pembangkit  listrik  tenaga angin menggunakan DFIG.dengan back-to-back converter .  Pemodelan  dan  simulasi  sistem dilakukan menggunakan perangkat lunak Matlab. Sistem  yang  dirancang  dilengkapi  dengan Maximum  Power  Point  Tracking (MPPT)  agar pembangkit  listrik  dapat  menghasilkan  daya maksimum pada setiap kondisi kecepatan angin. Pemodelan sistem ini diharapkan dapat menjadi referensi bagi pengembangan prototipe pembangkit  listrik  tenaga  angin  di  masa mendatang.

## 2. DOUBLY  FED  INDUCTION  GENERATOR (DFIG)
Energi  angin  merupakan  salah  satu  jenis energi  terbarukan  yang  dapat  digunakan  untuk membangkitkan  energi  listrik.  Energi  angin hampir  selalu  tersedia  walaupun  tingkat  energi yang  dihasilkan  berbeda-beda  berdasarkan kecepatan  angin.  Untuk  mengkonversi  energi kinetik  dari  angin  menjadi  energi  listrik, diperlukan  turbin  angin  untuk  mengkonversi energi  angin  menjadi  energi  mekanik  sebelum dikonversi menjadi energi listrik oleh generator. Total  daya  yang  ditangkap  oleh  turbin  angin merupakan fungsi dari kecepatan angin dan luas dari  baling-baling  turbin  [8].  Persamaan  daya input  turbin  angin  dapat  dituliskan  sesuai persamaan (1) sebagai berikut.
𝑃 𝑤𝑡 = 1 2 𝜋𝑅 2 𝜌𝑉 𝑤 3 (1)
dengan:
P wt =   Daya  input  turbin  angin,  berupa  daya mekanik (Watt)
R  =  Diameter turbin (m) ρ  =  Kerapatan udara (Kg/m 2 ) V w =  Kecepatan udara (m/s)
Ada  dua  parameter  yang  diperlukan  untuk menentukan  efisiensi  turbin  angin.  Parameter pertama  adalah  koefisien  daya  (C p )  yang merupakan  perbandingan  antara  daya  output turbin  (P m )  dengan  daya  input  turbin  (P wt )  [9]. Secara  matematis  C p dapat  dituliskan  sesuai persamaan (2) berikut.
𝐶 𝑝 = 𝑐 1 ( 𝑐 2 𝜆 𝑖 − 𝑐 3 𝛽 − 𝑐 4 ) 𝑒 −𝑐5 𝜆𝑖 + 𝑐 6 𝜆 (2)
dengan:
C p =  Koefisien daya β  =  Sudut baling-baling c 1 – c 6 = Koefisien turbin
Pada  persamaan  (2)  terdapat  nilai  λ  yang merupakan  rasio  kecepatan  ujung  ( Tip  Speed Ratio ).  Rasio  ini  merupakan  perbandingan antara  kecepatan  putar  poros  turbin  terhadap kecepatan angin. Secara matematis, nilai λ dapat dihitung berdasarkan persamaan (3).
𝜆 = 𝜔 𝑟 𝑉 𝑤 (3)
dengan: λ  = Tip speed ratio
ω r =  Kecepatan poros rotor (rad/s) V w =  Kecepatan angin (m/s)
Dengan  mengetahui  nilai  Cp  dan  λ,  daya output  mekanik  yang  dihasilkan  oleh  turbin angin  dapat  dihitung  menggunakan  persamaan (4).
𝑃 𝑚 = 1 2 𝜋𝜌𝐶 𝑝 𝑅 2 𝑉 𝑤 3 (4)
selain daya, torka mekanik dari turbin angin juga dapat dihitung menggunakan persamaan (5).
𝑇 𝑚 = 𝑃 𝑚 𝜔 𝑟 (5)
DFIG terdiri dari sebuah mesin induksi yang bekerja sebagai generator  dan digunakan untuk menghasilkan  energi  listrik  dengan  cara mengonversi  energi  mekanik  yang  dihasilkan turbin angin dengan rating daya yang besar.
Konstruksi DFIG disusun atas sebuah mesin induksi  rotor  belit  yang  dioperasikan  sebagai generator.  Tujuan  dari  penggunaan  mesin induksi  rotor  belit  adalah  karena  pada  DFIG, bagian  rotor  dari  mesin  induksi  disambungkan dengan  konverter  sehingga  pengaturan  daya dapat dilakukan dari bagian rotor tersebut.
R S T stator rotor Slip ring Tahanan luar (R 2 )
Gambar 1. Konstruksi Mesin Induksi Rotor Belit
Gambar  1  menunjukkan  konstruksi  mesin induksi  rotor  belit.  Bagian  stator  terhunbung dengan grid. sedangankan bagian rotor mempunyai output yang  melalui slip ring. Pada gambar  tersebut,  slip  ring  yang  tersambung dengan  bagian  rotor  dihubungkan  langsung dengan  tahanan  luar.  Namun  untuk  aplikasi DFIG,  slip  ring  tersebut  dihubungkan  dengan konverter  yang  selanjutnya  terhubung  dengan grid, sehingga pengaturan daya dapat dilakukan dari bagian rotor tersebut.
Topologi  sistem  pembangkit  listrik  tenaga angin  dengan  DFIG  seperti  ditunjukkan  oleh Gambar  2 terdiri  atas  sebuah  turbin  angin, sebuah gear  box (GB)  yang  berfungsi  untuk mengkonversi kecepatan turbin menjadi kecepatan  rotor  generator,  sebuah  generator induksi  wound  rotor  dimana  belitan  stator terhubung  langsung  dengan  grid  dan  belitan rotor tersambung dengan back-to-back converter . Back-to-back converter ini terdiri atas rotor-side  converter ,  sebuah  kapasitor  DC  link dan grid-side converter yang terhubung dengan grid.  Setiap  konverter  dilengkapi  dengan perangkat kontrol.  Perangkat kontrol rotor-side converter dilengkapi  dengan maximum  power point tracker untuk menghasilkan daya maksimum. Perangkat kontrol grid-side
converter bertujuan  untuk  menjaga  agar tegangan pada kapasitor DC bernilai konstan.
GB
Rotor-side converter Grid-side converter DFIG GRID DC-link Rotor-side control Grid-side control MPPT + - Vw ω r ω* r V* dc V dc V dc I s I g I gs I r V s V s Gambar 2. Topologi Pembangkit Listrik Tenaga
Angin dengan DFIG
Dalam sistem DFIG, energi listrik dihasilkan dari  stator  maupun  rotor.  Daya  listrik  yang dihasilkan oleh stator dapat dihitung menggunakan persamaan (6).
𝑃 𝑠 = 𝑇 𝑒𝑚 𝜔 𝑠 (6)
dengan:
P s =  Daya yang dihasilkan stator (Watt) T em =  Torka elektromagnetik (N.m) ω s =  Kecepatan medan putar stator (rad/s)
Pada  saat  kecepatan  sudah  stabil,  torka elektromagnetik  bernilai  sama  dengan  torka mekanik turbin.
Total  daya  elektrik  yang  dihasilkan  oleh generator  bernilai  sama  dengan  daya  mekanik yang  dihasilkan  oleh  turbin.  Dengan  demikian, daya  elektrik  yang  dihasilkan  oleh  rotor  (P r )
dapat  dihitung  berdasarkan  persamaan  (7) berikut.
𝑃 𝑟 = 𝑃 𝑚 − 𝑃 𝑠 (7)
Apabila  dihubungkan  dengan  torka  dan kecepatan, daya yang dihasilkan rotor juga dapat dihitung berdasarkan persamaan (8) berikut.
𝑃 𝑟 = −𝑇 𝑚 ( 𝜔 𝑠 −𝜔 𝑟 𝜔 𝑠 ) 𝜔 𝑠 (8)
Dengan  mensubstitusi  persamaan  (8)  ke persamaan (7), maka dapat dinyatakan bahwa,
𝑃 𝑟 = −𝑠𝑃 𝑠 (9)
dimana
𝑠 = (𝜔 𝑠 −𝜔 𝑟 ) 𝜔 𝑠 (10)
Jika mesin induksi bekerja sebagai generator maka  T m bernilai  positif  dan  kecepatan  sudut stator bernilai konstan konstan ketika frekuensi tegangan  grid  konstan.  Berdasarkan  persamaan (6), daya yang dihasilkan rotor  adalah sebagian dari daya yang dihasilkan stator.
Daya  yang  dihasilkan  rotor  begantung  dari nilai  slip.  Jika  slip  bernilai  negatif  maka  P r bernilai positif dan ω r lebih besar dibandingkan dengan  ω s .  Jika  slip  bernilai  positif  maka  P r bernilai negatif dan ω r lebih kecil dibandingkan dengan ω s .
Polaritas  slip  juga  mempengaruhi  tegangan pada  kapasitor  DC.  Ketika  slip  negatif,  rotor akan  menyalurkan  daya  ke  DC  bus  sehingga tegangan  kapasitor  manjadi  naik.  Pada  kondisi sebaliknya,  yaitu  ketika  slip  positif,  rotor  akan mengambil  daya  dari  kapasitor  sehingga tegangan  kapasitor  menjadi  turun.  Oleh  karena itu, konverter dibutuhkan untuk menaikkan dan menurunkan  tegangan  DC  bus  sehingga tegangan selalu bernilai konstan.

## 3. METODOLOGI
Pada  penelitian  ini  dilakukan  pemodelan sistem pembangkit listrik tenaga angin menggunakan DFIG dan back-to-back converter pada  perangkat  lunak  Matlab.  Pemodelan dilakukan  secara  bertahap,  mulai  dari  turbin angin,  generator  induksi  serta back-to-back
converter dengan rangkaian kontrolnya. Validasi sistem  dilakukan  dengan  melakukan  simulasi selama 50 hingga 150 detik dengan tujuan sistem telah mencapai kondisi stabil.

## 3.1. Pemodelan Turbin Angin
Pada sistem yang dirancang pada penelitian ini, digunakan sebuah turbin angin dengan daya rating sebesar 3 MW. Daya rating tersebut dapat dihasilkan  pada  kecepatan  angin  rating  sebesar 13  m/s.  Parameter-parameter  turbin  angin tersebut dituliskan pada Tabel 1.
Tabel 1. Parameter Turbin Angin Parameter Nilai P m 3 MW V w 13 m/s Inersia 320 𝐶 1 0.645 𝐶 2 116 𝐶 3 0.4 𝐶 4 5 𝐶 5 21 𝐶 6 0.00912
Kurva karakteristik antara kecepatan turbin yang  digunakan  dengan  daya  yang  dihasilkan oleh turbin untuk kecepatan angin 8, 10 dan 12 m/s ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar  3.  Kurva  Karakteristik  Turbin  Angin yang Digunakan
Dari  kurva  karakteristik  tersebut  dapat diperoleh  daya  maksimum  pada  tiap  kecepatan angin  serta  kecepatan  optimum  turbin  yang menghasilkan daya maksimum. Data kecepatan optimum  dan  daya  maksimum  turbin  untuk berbagai  kondisi  kecepatan  angin  dituliskan pada Tabel 2.
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 0 1 2 3 Pm (M W) ω r (p.u.) Vw 8 m/s
10 m/s 12 m/s
Tabel  2.  Data  Kecepatan  Optimum  dan  Daya Maksimum Turbin Kec. Angin (Vw) Kec. Optimum ( ω r ) Daya Maksimum (Pmaks) 7 m/s 0.75 p.u 0.545 MW 8 m/s 0.865 p.u 0.819 MW 9 m/s 0.975 p.u 1.173 MW 10 m/s 1.1 p.u 1.614 MW 11 m/s 1.2 p.u 2.153 MW 12 m/s 1.253 p.u 2.787 MW 13 m/s 1.3 p.u 3 MW

## 3.2. Pemodelan Generator Induksi
Generator  induksi  yang  digunakan  pada DFIG  adalah  generator  induksi  tipe  rotor  belit. Belitan  stator  terhubung  langsung  pada grid sedangkan belitan rotor terhubung pada back-to- back  converter yang  kemudian  terhubung  pada grid.  Daya  rating  dari  generator  adalah  3  MW dengan  frekuensi  50  Hz,  faktor  daya  0.9, tegangan  nominal  stator  380  V  dan  tegangan nominal rotor 1305 V. Parameter dari generator induksi tersebut dituliskan pada
Tabel 3. Parameter-parameter Generator Induksi Parameter Nilai Nominal Power (P m ) 3MW Power Factor (PF) 0.9 Stator Voltage Line-Line (Vs_nom) 380 V Rotor Voltage Line-Line (Vr_nom) 1305 V Nominal Frequency (fn) 50 Hz Stator (Rs, Lls) 0.023 p.u, 0.18 p.u Rotor (Rr’, Llr') 0.016 p.u, 0.16 p.u Magnetizing Inductance (Lm) 2.9 p.u Moment Inertia (J) 10 kg.m 2 Friction factor (F) 0.01 p.u pole 6
3.3. Pemodelan Back-to-back Converter Back-to-back converter pada sistem DFIG dibagi  menjadi  dua  bagian  yaitu  konverter  sisi jaringan ( grid-side converter ) dan konverter sisi rotor  ( rotor-side  converter ).  Setiap  konverter tersebut  merupakan  konverter  tiga  fasa  yang terdiri  atas  enam  buah  saklar  semi  konduktor berupa  MOSFET.  Kedua  konverter  tersebut dipisahkan  oleh  sebuah  kapasitor  DC  yang berfungsi  sebagai  media  penyimpan  energi sekaligus sebagai sumber tegangan.
Konverter  sisi  jaringan  adalah  konverter yang  tersambung  pada  grid.  Fungsi  dari konverter ini adalah menjaga nilai tegangan DC
agar konstan dan dapat menyuplai daya ke grid. Konverter  sisi  rotor adalah  konverter  yang tersambung  pada  kumparan  rotor  generator induksi.  Fungsi  konverter  ini  adalah  mengatur putaran rotor agar turbin angin dapat menghasilkan daya maksimum. Kedua konverter ini  memiliki  rangkaian  kontrol  yang  terpisah agar dapat menjalankan fungsinya dengan baik.
Rangkaian  kontrol  konverter  sisi  jaringan berfungsi untuk mengontrol kerja dari konverter sisi jaringan agar dapat menjaga tegangan pada kapasitor  DC.  Pemodelan  rangkaian  kontrol konverter sisi jaringan ditunjukkan pada Gambar 4.
PI X dq to abc PLL V dc * V dc V abc-grid + - U abc-ctrl (grid side) abc to dq
Gambar  4.  Rangkain  Kontrol  Konverter  Sisi

## Jaringan
Rangkaian  kontrol  konverter  sisi  rotor berfungsi untuk mengontrol kerja dari konverter sisi  rotor  agar  dapat  menghasilkan  daya maksimum.  Pemodelan  rangkaian  kontrol konverter sisi rotor ditunjukkan pada Gambar 5.
abc to dq abc to dq Flux Estimator VAR Regulator V abc-grid I abc-grid V dq I dq I dr-ref Q* Q + - I qr-ref U abc-ctrl (rotor side) r  X X : Tem dq to abc + + s 1 - + Vref Vmeas Lls Lm Lm 
Gambar  5.  Rangkaian  Kontrol  Konverter  Sisi Rotor

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Simulasi  pertama  dilakukan  untuk  melihat nilai  tegangan  stator  dan  rotor,  serta  arus  pada grid,  rotor,  stator  dan  konverter  pada  saat kecepatan angin nominal sebesar 13 m/s. Waktu simulasi  yang  digunakan  adalah  50  detik  pada Matlab. Waktu yang diperlukan untuk menyelesaikan 50 detik simulasi adalah 25 menit dan 2 detik. Hasil dari simulasi ditunjukkan pada Gambar 6 dan Gambar 7.
Gambar  6.  Tegangan  Fasa-netral  pada  Stator
(V s ) dan Rotor (V r )
Gambar  6 menunjukkan  potongan  hasil simulasi  antara  detik  9,5  hingga  detik  ke-10. Pada waktu tersebut gelombang tegangan sudah menunjukkan nilai yang stabil. Bentuk tegangan pada  rotor  masih  berupa  sinyal  kotak,  namun tegangan  yang  masuk  ke  grid  sudah  bernilai sinusoidal murni.
Gambar  7.  Arus  pada  stator,  rotor,  grid  dan konverter sisi grid
Gambar  7 menunjukkan  berbagai  arus  pada waktu  yang  sama  dengan  tegangan.  Arus  pada konverter  memiliki  harmonisa  cukup  tinggi karena pengaruh pensaklaran. Seluruh arus yang timbul pada stator, pada konverter maupun pada grid memiliki frekuensi 50 Hz.
Simulasi  kedua  dilakukan  dengan  membuat variasi  pada  kecepatan  angin.  Tujuan  dari simulasi  ini  adalah  untuk  menvalidasi  akurasi dan  kecepatan  respon  dari  MPPT  yang digunakan,  serta  melihat  kemampuan  sistem untuk  menyesuaikan  dengan  kecepatan  angin. Total waktu simulasi yang digunakan adalah 150 detik. Kecepatan angin pada kondisi awal adalah 10  m/s,  kemudian  meningkat  menjadi  12  m/s setelah 40 detik, kemudian berubah lagi menjadi
8 m/s setelah 70 detik berikutnya. Hasil simulasi ditunjukkan  pada Gambar  8,  Gambar  9  dan Gambar 10.
Gambar 8. Perbandingan Kecepatan Rotor Hasil Simulasi
Gambar 8 menunjukkan perbandingan antara kecepatan  rotor  optimum  berdasarkan  data, kecepatan  rotor  referensi  yang  dihasilkan  blok MPPT  dan  kecepatan  rotor  yang  terukur  dari simulasi.  Hasil  tersebut  menunjukkan  bahwa kecepatan  rotor  referensi  yang  dihasilkan  oleh MPPT mempunyai nilai yang sangat mendekati nilai kecepatan rotor optimum berdasarkan data dengan respon yang sangat cepat. Perbandingan nilai  dan  galat  tunak  antara  kecepatan  rotor referensi  MPPT  dan  kecepatan  rotor  optimum berdasarkan data ditunjukkan pada Tabel 4.
Tabel  4.  Perbandingan  Kecepatan  Rotor  Hasil
Simulasi
Kecepatan Angin (V w ) ω r Data ω r Referensi Galat Tunak 8 m/s 0.853 p.u 0.85 p.u 0.24 % 10 m/s 1.1 p.u 1.096 p.u 0.36 % 12 m/s 1.253 p.u 1.25 p.u 0.17 %
Hasil kecepatan rotor yang mampu menyamai  nilai  optimumnya  membuat  daya output  yang  dihasilkan  oleh  DFIG  dapat mencapai  nilai  maksimal  berdasarkan  kondisi kecepatan  angin.  Hal  ini  ditunjukkan  oleh Gambar 9. Pada gambar tersebut terlihat bahwa daya output terukur DFIG berdasarkan simulasi mampu menyamai nilai daya output maksimum berdasarkan  data  pada  kecepatan  angin  yang berubah-ubah.  Perbandingan  nilai  antara  daya maksimum  berdasarkan  data  dan  daya  yang terukur  dari  hasil  simulasi  ditunjukkan  pada Tabel 5.
Gambar  9.  Perbandingan  Daya  Output  DFIG Hasil Simulasi
Tabel  5.  Perbandingan  Daya  Output  Hasil

## Simulasi
Kecepatan. Angin (V w ) P m Maksimum P m Terukur Galat Tunak 8 m/s 0.819 MW 0.8182 MW 0.1 % 10 m/s 1.614 MW 1.6133 MW 0.04 % 12 m/s 2.787 Mw 2.780 MW 0.21 %
Selain  pengaruh  dari  kecepatan  rotor  yang mampu  menyamai  nilai  optimumnya,  DFIG dapat  menghasilkan  daya  maksimum  karena tegangan  pada  kapasitor  DC  dapat  dijaga konstan  oleh  rangkaian  kontrol  converter  sisi jaringan  walaupun  terjadi  perubahan  kecepatan angin.  Hasil  simulasi  tegangan  kapasitor  DC ditunjukkan pada Gambar 10.
Gambar 10. Tegangan pada Kapasitor DC Hasil Simulasi
Hasil  dari  Gambar  10 menunjukkan  bahwa nilai tegangan kapasitor DC selalu dapat kembali mendekati  nilai  yang  ditentukan  yaitu  900  V walaupun  sempat  mengalami  perubahan  nilai saat  terjadi  perubahan  kecepatan  angin.  Nilai
tegangan kapasitor DC yang dapat dipertahankan  konstan  membuat  DFIG  dapat mensuplai  daya  maksimum  sesuai  kecepatan angin. Perbandingan nilai dan galat tunak antara tegangan  kapasitor  DC  yang  terukur  dengan tegangan referensinya ditunjukkan pada Tabel 6.
Tabel  6.  Perbandingan  Tegangan  DC  Hasil Simulasi Kec. Angin (V w ) V dc Referensi V dc Terukur Galat Tunak 8 m/s 900 V 900 V 0 % 13 m/s 900 V 899 V 0.11 % 11 m/s 900 V 900 V 0 %

## 5. KESIMPULAN
Hasil  simulasi  dari  sistem  yang  diusulkan menunjukkan  bahwa  pembangkit  listrik  tenaga angin  dengan  DFIG  mampu  dikontrol  dengan baik  untuk  menghasilkan  energi  listrik  yang berkesinambungan. Sistem kontrol yang digunakan  mempunyai  akurasi  yang  tinggi  dan respon  yang  cepat.  Hal  ini  berdasarkan  galat tunak  antara  kecepatan  rotor  optimum  dengan kecepatan rotor referensi dari MPPT yang sangat kecil yaitu kurang dari 0.36%. Galat tunak antara daya  maksimum  berdasarkan  data dengan  daya yang  dihasilkan  oleh  DFIG  juga  memiliki  nilai yang sangat kecil yaitu kurang dari 0.53%. Salah satu  faktor  penyebab  tingkat  akurasi  kecepatan rotor  dan  daya  output  adalah  tegangan  pada kapasitor  DC  yang  dapat  dijaga  tetap  konstan sesuai nilai yang dibutuhkan, yaitu sebesar 900 V.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Kementrian  Energi  dan  Sumber  Daya Mineral, Kementrian  Energi  dan  Sumber Daya Mineral. (2013, September) Kementrian  Energi  dan  Sumber  Daya Mineral. [Online]. http://www2.esdm.go.id/berita/listrik/39- listrik/6592-per-september-2013-rasio- elektrifikasi-801-persen.html
[2] Heri Suryoatmojo, Adi Kurniawan, Feby
A  Pamuji,  Nursalim,  and  IGP  S  Wijaya,
"A  Robust  Frequency  Control  Approach in  PV-Diesel  Hybrid  Power  System,"
IPTEK, Journal of Proceeding Series, vol.
1, pp. 188-194, 2014.
[3] Adi Kurniawan, "Maximum Power Point Tracking  for  Stand  Alone  Photovoltaic System with KY Converter," International Journal of Electrical Electronics Research &  Innovation,  vol.  1,  no.  2,  pp.  1-6, November 2012.
[4] Ferdian Ronilaya, Hajime Miyauchi, and Adi Kurniawan, "PID-Type Fuzzy Controller for Grid-Supporting Inverter of Battery  in  Embedded  Small  Variable
Speed  Wind  Turbine,"  Journal  of  Power and Energy Engineering, vol. 2, no. 4, pp. 151-160, April 2014.
[5] Adi Kurniawan and Anisa Harumwidiah, "Strategi  Kendali  Kecepatan  Motor Induksi  Menggunakan  PWM  Inverter Berbasis Jaringan Saraf Tiruan," Transmisi, vol. 17, no. 2, pp. 83-88, 2015.
[6] Dedet  C.  Riawan,  Sumedha  Rajakaruna, and CV Nayar, "Optimum power control strategy  for  SEIG-based  variable  speed
WECS,"  in  International  Conference  on
Sustainable Energy Technologies, Kandy, 2010, pp. 1-6.
[7] Anisa  Harumwidiah,  Mochamad  Ashari, and  Dedet  C.  Riawan, "Modelling  Back- to-Back Converter with Average Model in
Wind  Power  System  Using  DFIG,"
IPTEK Journal of Proceedings Series, vol. 1, pp. 435-440, 2014.
[8] Ramadoni Syahputra, Imam Robandi, and
Mochamad  Ashari,  "Control  of  Doubly- Fed  Induction  Generator  in  Distributed Generation Units Using Adaptive Neuro- Fuzzy Approach," in The 3rd International  Seminar  APTECS  (Applied Technology , Science & Arts), Surabaya,
2011.
[9] Feby  A  Pamuji  and  Soedibyo,  "Desain
Kontrol Multi – Input DC–DC Converter
Sistem Hibrid Turbin Angin dan Sel Surya
Menggunakan Kontrol Fuzzy Logic untuk
Tegangan  Rendah,"  Jurnal  Nasional Teknik Elektro, vol. 4, no. 2, pp. 220-226, September 2015.

## Biodata Penulis
Anisa  Harumwidiah ,  mendapatkan  gelar sarjana  dari  Jurusan  Teknik  Elektro,  Institut Teknologi  Sepuluh  Nopember  Surabaya  pada tahun  2012  dan  gelar  master  dari  jurusan  yang sama  pada  tahun  2014.  Bidang  yang  dipelajari
adalah teknik sistem tenaga, terutama mengenai konversi  energi,  termasuk  energi  terbarukan. Saat  ini  penulis  aktif  sebagai  staf  pengajar  di Program Studi Teknik Listrik Industri, Politeknik 17 Agustus 1945 Surabaya.
Adi  Kurniawan, mendapatkan  gelar  sarjana dari Jurusan Teknik  Elektro,  Institut Teknologi Sepuluh  Nopember  Surabaya  pada  tahun  2011 dan  gelar  master  dari  jurusan  yang  sama  pada tahun  2013  dengan  bidang  konsentrasi  teknik sistem  tenaga,  khususnya  mengenai  konversi energi.  Saat  ini  penulis  aktif  sebagai  staf pengajar  di  Jurusan  Teknik  Sistem  Perkapalan, Institut  Teknologi  Sepuluh  Nopember,  sebagai anggota  pada  Laboratorium  Listrik  Kapal  dan Otomatisasi.