Vol. 12 No. 2, pISSN: 2303-0577 eISSN: 2830-7062                 http://dx.doi.org/10.23960/jitet.v12i2.4176

## ANALISIS PERBANDINGAN RC FILTER DAN PI FILTER PADA  SISTEM  CONTROLLER  TURBIN  ANGIN  THE  SKY DANCER ( TSD) 500 DI PT. LENTERA BUMI NUSANTARA
Noer Soedjarwanto 1* , Saka Arif Aulia 2 1,2 Jurusan Teknik Elektro, Universitas Lampung; Jl. Prof. Sumantri Brojonegoro No 1, Lampung
Riwayat artikel:
Received: 27 Februari  2024 Accepted: 30 Maret 2024 Published: 2 April  2024

## Keywords:
Controller , Harmonik , PI filter
Corespondent Email: noersoedjarwanto@gmail.com
Abstrak. Pada saat ini penggunaan energi baru terbarukan (EBT) di Indonesia mulai  banyak  digunakan.  Salah  satunya  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Bayu (PLTB). Pada sistem pembangkit listrik tenaga bayu skala mikro terdiri dari beberapa bagian, yaitu turbin angin (bilah), generator, Controller , data logger , baterai,  dan  juga  inverter.  Peran Controller pada  sistem  pembangkit  listrik tenaga  bayu  cukup  krusial,  yaitu  sebagai  sistem  proteksi,  penyearah, pengontrol  tegangan  yang  fluktuatif  dari  generator,  arus,  dan  juga  daya keluaran  untuk  disimpan  di  baterai.Pada  sistem Controlle r  turbin  angin dibutuhkan  tegangan  yang  ideal,  energi  listrik  disalurkan  dalam  frekuensi tunggal  yang  konstan  serta  pada  level  tegangan  yang  juga  konstan.  Tetapi dengan perkembangan beban listrik yang semakin maju, terutama penggunaan beban-beban  tak  linier,  akan  menimbulkan  harmonisa.  Harmonisa menyebabkan  terjadinya  penyimpangan  gelombang  tegangan  dan  arus  yang mempunyai pengaruh kurang baik terhadap komponen pada controller turbin angin. Filter merupakan sebuah rangkaian yang berfungsi untuk menstabilkan tegangan keluaran dari proses perubahan tegangan AC menjadi tegangan DC pada sistem controlle r turbin angin. Pada sistem controller TSD  500 sudah terpasang  sebuah  filter  yaitu  RC  filter,  tetapi  masih  ada  metode  filter  yang lebih baik yaitu metode PI Filter . Pada  RC filter menghasilkan ripple sebesar 0,011 % sedangkan PI filter menghasilkan ripple sebesar 0,003%.
Abstract. Currently, the use of new renewable energy (EBT) in Indonesia is starting to be widely used. One of them is the Wind Power Plant (PLTB). The micro-scale wind power generation system consists of several parts, namely wind turbines (blades),  generators,  controllers,  data  loggers, batteries,  and inverters. The role of the controller in the wind power generation system is quite  crucial,  which  includes  a  protection  system,  rectifier,  controlling  the fluctuating voltage from the generator, current, and also the output power to be stored in the battery.In the wind turbine controller system, an ideal voltage is needed, electrical energy is distributed in a constant single frequency and at a constant voltage level. But with the development of electrical loads that are increasingly advanced, especially the use of non-linear loads, will cause changes in the waveform. Harmonics cause irregularities in the voltage and current waves that have an unfavourable effect on the components in the wind turbine controller. Filter is a circuit that serves to stabilise the output voltage from the process of changing the AC voltage to DC voltage in the wind turbine controller system. In the TSD 500 controller system, a filter has been installed, namely  the  RC  filter,  but  there  is  still  a  better  filter  method,  namely  the  PI Filter method. The RC filter produces a ripple of 0.011% while the PI filter produces a ripple of 0.003%.
JITET (Jurnal Informatika dan Teknik Elektro Terapan) pISSN: 2303-0577   eISSN: 2830-7062

## 1. PENDAHULUAN
Potensi Energi Baru Terbarukan (EBT) yang dimiliki  Indonesia  cukup  besar  diantaranya, hydro  sebesar  75  GW,  Bioenergi  32.6  GW, surya 207.8 GW, angin 60.6 GW, dan samudera 17.9  GW  [1].  Penggunaan  EBT  diyakini  akan memberikan banyak manfaat, tidak hanya bagi lingkungan,  namun  juga  untuk  meningkatkan kesejahteraan  manusia.  Dengan  besarnya potensi  angin  di  Indonesia,  maka  dapat dimanfaatkan  dengan  berbagai  hal.  Contoh kebutuhan  mendasar  manusia,  yaitu  listrik  . Maka  dari  itu  potensi  angin  ini  dapat dimanfaatkan  sebagai  pembangkit  Listrik Tenaga Bayu (PLTB) [2].
Controller merupakan salah satu komponen penting  dalam  proses  Pembangkit  Listrik Tenaga  Bayu  (PLTB). Controller berperan sebagai  alat  konversi  energi  listrik  dari  AC menjadi  DC  dan  pengatur  sistem  tegangan masukan  yang  fluktuatif  dari  generator  untuk distabilkan  sebelum  disimpan  ke  baterai.  Pada Sistem  PLTB  (Pembangkit  Listrik  Tenaga Bayu)  di  PT  Lentera  Bumi  Nusantara menggunakan Controller TSD-500 [3]. Controller tersebut  secara  umum  berperan sebagai  pengkonversi  tegangan  listrik  AC menjadi  tegangan  listrik  DC  dan  juga  sebagai penyetabil tegangan output controller (tegangan  pengisian  baterai).  Proses-proses yang terdapat pada kontroler antara lain adalah pembacaan  level  tegangan  keluaran  generator, penyearahan gelombang AC tiga fasa, penyesuaian  level  tegangan  dari rectifier dan memaksimalkan  energi  listrik  yang  dapat diekstrak dari energi angin [4].
Pada  sistem  c ontroller turbin  angin dibutuhkan  tegangan  yang  ideal,  energi  listrik disalurkan  dalam  frekuensi  tunggal  yang konstan  serta  pada  level  tegangan  yang  juga konstan  [5].  Tetapi  dengan  perkembangan beban  listrik  yang  semakin  maju,  terutama penggunaan  beban-beban  tak  linier,  akan menimbulkan perubahan pada bentuk gelombangnya. Harmonik adalah salah satu dari beberapa  permasalahan  yang  mempengaruhi kualitas daya listrik. Terjadinya penyimpangan gelombang tegangan dan arus akan mempengaruhi  unjuk  kerja  sistem,  dimana komponen elektronika akan mengalami gangguan diluar kondisi normal [6].

## 2. TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1. Pembangkit  Listrik  Tenanga  Bayu (PLTB)
Pembangkit  Listrik  Tenaga  Bayu  (PLTB) merupakan salah satu bentuk instalasi pembangkit  listrik  yang  memanfaatkan  energi kinetik angin untuk menghasilkan listrik. Proses ini  dilakukan  dengan  menggunakan  turbin angin  atau  kincir  angin  yang  berputar  karena terkena  angin,  dan  energi  kinetik  yang dihasilkan  akan  diubah  menjadi  energi  listrik melalui generator [7].
Kelebihan PLTB melibatkan aspek keberlanjutan, karena sumber daya angin tidak terbatas  dan  bersifat  terbarukan.  Selain  itu, PLTB  dapat  ditempatkan  di  daerah-daerah terpencil  atau  pedalaman  yang  sulit  dijangkau oleh infrastruktur listrik konvensional, membawa manfaat ekonomi dan sosial [8].

## 2.2. Sistem Control Turbin Angin
Putaran  bilah  membuat  generator  berputar dan  menghasilkan  tegangan  AC  3  fasa  yang mewakili vektor arah angin, yaitu u, v, dan w. Kemudian dialirkan menuju controller (teknologi  pengamanan  dan  konversi  energi) dan  hasil  keluaran  dari  controller  ini  berupa tegangan DC (telah dikonversi dari AC menjadi DC  karena  media  penyimpanan  energi  dalam bentuk  DC).  Setelah  itu,  dialirkan  kembali menuju data logger untuk dilakukan perekaman data  dan  selanjutnya  disimpan  ke  dalam baterai/aki.  Sebelum  digunakan    ke  beban (peralatan  listrik  AC),  energi  yang  telah disimpan  ini  harus  dikonversi  terlebih  dahulu melalui inverter (tegangan DC menjadi AC) [9]. Secara keseluruhan system control turbin angin ditunjukkan pada gambar 1.
JITET (Jurnal Informatika dan Teknik Elektro Terapan) pISSN: 2303-0577   eISSN: 2830-7062

## 2.3. Filter
Filter  adalah  suatu  komponen  atau  sistem yang dirancang khusus untuk mengurangi atau menyaring  gangguan  harmonik  dalam  sebuah sistem kelistrikan.
Harmonik adalah gelombang-gelombang  periodik  yang  dapat merusak kualitas daya listrik dengan menyebabkan  distorsi  pada  sinyal  sinusoidal standar.  Penggunaan  filter  harmonik  menjadi penting  dalam  situasi  di  mana  perangkat elektronik  seperti  motor  listrik,  converter frekuensi,  atau  beban  non-linear  lainnya  dapat menciptakan  harmonik  yang  merugikan  [10]. Dalam  praktiknya  ada  beberapa  filter  yang sering digunakan yaitu [11],
a. Low Pass Filter (LPF)
Low  Pass  Filter  adalah  filter  yang berfungsi  meneruskan  sinyal  input  yang frekuensinya  berada  di  bawah  frekuensi tertentu, diatas frekuensi tersebut
(frekuensi cut-off) sinyal akan diredam
b. High Pass Filter (HPF)
High  Pass  Filter    merupakan  sebuah rangkaian  yang  memungkinkan  sinyal frekuensi tinggi, di atas frekuensi cutoff (f,) untuk  melewati  filter,  sementara  ketika frekuensi lebih rendah datang kepada filter ini maka akan ditipiskan atau menghentikan frekuensi tersebut.

## 2.4. PI (π) Filter
PI  Filter  adalah  jenis  filter  pasif  yang mendapatkan  namanya  dari  susunan  tiga komponen  penyusunnya  yang  berbentuk  huruf Yunani PI (π). Filter PI dapat dirancang sebagai filter lolos rendah atau lolos tinggi, tergantung pada  komponen  yang  digunakan.  Filter low- pass yang  digunakan  untuk  penyaringan  catu daya  dibentuk  dari  induktor  secara  seri  antara input  dan output dengan  dua  kapasitor,  satu melintasi  input  dan  yang  lainnya  melintasi output . Aplikasi utama filter PI dalam catu daya adalah untuk menghaluskan keluaran penyearah dengan bertindak sebagai low-pass filter [12].
Gambar 2. Rangkaian PI Filter
Rumus  dari  PI  filter  dapat  ditulis  sebagai berikut :
𝐹 𝑐 = 1 2 𝜋√𝐿𝐶 (1)
Dimana : Fc = Frekuensi Cut-off (Hz) L   = nilai induktor ( Henry ) C   = nilai kapasitor (Farad )

## 2.5. Power Simulator (PSIM)
PSIM adalah perangkat lunak simulasi yang dirancang  khusus  untuk  elektronika  daya, penggerak  motor  dan  sistem  konversi  daya. Dengan  kecepatan  simulasi  yang  cepat  PSIM menyediakan  simulasi  yang  kuat  untuk memenuhi kebutuhan simulasi dan pengembangan.  PSIM  terdiri  dari schematic program  PSIM, simulation  engine ,  dan waveform processing program SIMVIEW.
Gambar 3. Software  Power Simulator (PSIM)

## 3. METODE PENELITIAN
Pada penelitian ini dilakukan pensimulasian menggunakan software
PSIM untuk memodelkan  pembangkit  listrik  tenaga  bayu (PLTB) PT. Lentera Bumi Nusantara. Dengan memodelkan  2  buah  filter  yang  berbeda  yaitu filter  RC  dan  filter  PI  dan  membandingkan kinerja  terbaik  dalam  mereduksi  ripple  akibat beban non-linear dari pembangkit listrik tenaga bayu (PLTB)
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. The Sky Dancer 500 ( TSD 500 ) TSD  500  merupakan  salah  satu  generator turbin angin yang diciptakan oleh founder P.T Lentera  Bumi  Nusantara  yaitu  bapak  Ricky Elson  .  Generator  ini  menjadi  salah  satu generator yang sering digunakan sebagai objek penelitian  di  perusahaan  tersebut  .  TSD  500 memiliki spesifikasi sebagai berikut :
JITET (Jurnal Informatika dan Teknik Elektro Terapan) pISSN: 2303-0577   eISSN: 2830-7062
Tabel 1. Spesifikasi The Sky Dancer 500 (TSD
500) System Name TSD – 500 Turbine Type HAWT Maximum Output Power 500 WP Start Up Wind Speed 2 m/s Cut In Wind Speed 3 m/s Survival Wind Speed 33 m/s Generator Type 3 – phase permanent magnet (Cogging – less technology) Blade Diameter 1.6 or 2 m Number of Blades 3 blades Blade Material Pinewood Maximum RPM 1000 RPM Storage System 24 V Weight of System 25 kg Height of Pole 4 – 6 m Manufactured by NIDEC Japan Corp. 4.2.

## Simulasi dan Analisis
4.2.1. Simulasi Penentuaan Frekuensi Cut-
Off
Frekuensi  cutt-of  adalah  frekuensi  yang menjadi batas untuk melewatkan atau menghalangi sinyal masukan yang mempunyai frekuensi  yang  lebih  tinggi  maupun  frekuensi yang  lebih  rendah  dari  frekuensi  cut-off. Frekuensi cut-Off dari TSD 500 ini didapat dari simulasi  dengan  parameter  yang  sebelum  nya didapat dari nilai kerja dari TSD 500 yaitu :
Tabel 2. Parameter Frekuensi Cut-Off
Frekuensi (Hz) Tegangan (V) 25,33 30,11
Berikut  ini  adalah  rangkaian  simulasi  untuk mendapatkan  nilai Cut-off dari  generator tersebut :
Gambar 4. Rangkaian Simulasi Frekuensi Cut-
Off Generator
Berikut ini adalah hasil output gelombang dari simulasi :
Gambar 5. Gelombang Output Frekuensi Cut-

## Off
Dari  gelombang  hasil  simulasi  tersebut didapatkan periode gelombangnya yaitu : T= 0,00666.42 s Maka  didapatkan nilai frekuensi cut-off yaitu : F = 1/T F = 1/0,00666.42 F = 150,150 Hz

## 4.2.2. Simulasi RC Filter
Rangkaian yang digunakan pada simulasi ini merupakan  rangkaian  yang  sudah  ada  pada sistem controller TSD 500 , berikut ini adalah bentuk rangkaiannya :
Gambar 6. Rangkaian RC Filter
Berikut  ini  adalah  parameter  input  simulasi generator TSD 500 :
JITET (Jurnal Informatika dan Teknik Elektro Terapan) pISSN: 2303-0577   eISSN: 2830-7062
Gambar 7. Parameter Input Simulasi
Hasil simulasi :
Gambar 8. Gelombang Output RC Filter
Hasil  dari  pengukuran  filter  RC  diperlihatkan pada tabel 3.
Tabel 3. Tabel Hasil Pengukuran Gelombang Output RC Filter
Dari  hasil  pengukuran  tersebut  maka  didapat nilai  ripple    tegangan  yang  dihasilkan  adalah sebagai berikut :
𝑅𝑖𝑝𝑝𝑙𝑒 = 𝑉 𝑚𝑎𝑥 − 𝑉 𝑚𝑖𝑛 𝑉 𝑚𝑎𝑥 × 100% 𝑅𝑖𝑝𝑝𝑙𝑒 = 254.55 − 254.52 524.52 × 100%
𝑅𝑖𝑝𝑝𝑙𝑒 = 0.011%

## 4.2.3. Simulasi  PI Filter
Berdasarkan  parameter  perhitungan  nilai  Cut- off  diatas maka bentuk dan nilai komponen dari perancangan PI filter didapat sebagai berikut :
Gambar 9. Rangkaian PI Filter
Berikut  ini  adalah  parameter  input simulasi generator TSD 500 :
Gambar 10. Parameter Input Simulasi
Hasil Simulasi :
Gambar 11. Gelombang Output PI Filter
Hasil  dari  pengukuran  filter  RC  diperlihatkan pada tabel 4.
Tabel 4. Tabel Hasil Pengukuran Gelombang Output PI Filter Vmin (V) Vmax (V) 245,54 254,55
Dari hasil pengukuran tersebut maka didapat nilai ripple  tegangan yang dihasilkan adalah sebagai berikut :
𝑅𝑖𝑝𝑝𝑙𝑒 = 𝑉 𝑚𝑎𝑥 − 𝑉 𝑚𝑖𝑛 𝑉 𝑚𝑎𝑥 × 100% 𝑅𝑖𝑝𝑝𝑙𝑒 = 254.55 − 254.54 524.52 × 100% 𝑅𝑖𝑝𝑝𝑙𝑒 = 0.003%

## 5. KESIMPULAN
Dari  penelitian  yang  telah  dikaukan  dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Penggunan rangkain filter pada rangkaian controller  TSD  500  berfungsi  untuk menyetabilkan  tegangan output setelah rectifier .
2. Berdasarkan simulasi RC filter menghasilkan  ripple  sebesar  0,011%, sedangkan  PI  filter  menghasilkan  ripple sebesar 0,003% Vmin (V) Vmax (V) 254,52 254,52
JITET (Jurnal Informatika dan Teknik Elektro Terapan) pISSN: 2303-0577   eISSN: 2830-7062
3. Berdasarkan hasil simulasi , PI filter lebih baik daripada RC filter yaitu menghasilkan nilai ripple yang lebih kecil.
4. Berdasarkan  hasil  perbandingan  untuk filter  awal  TSD  500  lebih  cocok menggunakan PI filter karena  ripple yang dihasilkan    lebih  rendah  dan  daya  yang dihasilkan tinggi.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada pihak-pihak  terkait  yang  telah  memberi dukungan terhadap penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]   Kementerian  Energi  Dan  Sumber  Daya Mineral,  Outlook  Energi  Indonesia  2019, Jakarta: Den (Dewan Energi Nasional), 2019.
[2]   R.  N.  Revi,  Sudarti  And  Yushardi,  “Analisis Potensi  Energi  Angin  Di  Tambak  Untuk Menghasilkan  Energi  Listrik,” Journal  Of Research  And  Education  Chemistry  (Jrec),
Vol. 3, No. 2, Pp. 96-112, 2021.
[3]   L. Angga, Sutisna And F. M. S. N. , “Kontrol Sistem  Charging  Pembangkit  Listrik  Tenaga Bayu  Pt.  Lentera  Bumi  Nusantara  Berbasis Internet Of Things (Iot),” Journal Of Energy
And Electrical Engineering (Jeee), Vol. 3, No.
1, Pp. 19-26, 2021.
[4]   A.  A.  A.  Muhammad,  P.  H.  Edy  And  M.  Ii, “Kontrol  Proportional  Integral  Derivative (Pid)  Sebagai  Penstabil  Tegangan  Pada Pembangkit  Listrik Tenaga Hybrid,” Journal
Of  Science  And  Technology, Vol.  15,  No.  3, Pp. 327-333, 2022.
[5]   C. P. Helmi And Endryansyah, “Optimalisasi Daya  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Angin Menggunakan Maximum Power Point Tracker (Mppt) Dengan Metode Perturb And Observe (P&O),” Vol. 7, No. 2, Pp. 77-83, 2018.
[6]   S. Joslen, M. S. Ruth And S. Jamot, “Analisa Pengaruh  Harmonisa  Pada  Pengoperasian Beban Listrik,” Jurnal Teknologi Energi Uda, Vol. 9, No. 2, Pp. 88-97, 2020.
[7]   E.  Prihatini,  I.  Yeni  And  Y.  A.  Muhammad, “Analysis Kinerja Pembangkit Listrik Tenaga Bayu  (Pltb)  Sebagai  Resource  Reserve  Pada Pembibitan Ayam Pedaging Berbasis Internet Of Things (Iot),” Teknika , Vol. 17, No. 2, P. 301–310, 2023.
[8]   J. F. Abidin, “Analisis Unjuk Kerja Harmonik Di  Instalasi  Listrik  Industri  Dan  Upaya
Penanggulanggannya,” Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana, Vol. 6, No. 3, Pp. 176-186, 2015.
[9]   N.  R.  Fadilah,  R.  Mamat  And  N.  Z.  Inayah, “Perancangan Bilah Taper Pada Turbin Angin Sumbu  Horizontal  Design  Of  Taper  In Horizontal  Axis  Wind  Turbin,”  In E- Proceeding Of Engineering , Bandung, 2021.
[10]  R.  M.Fawwaz,  Khairudin,  S.  Noer  And  P. Nining,  “Analisa  Dampak  Penggunaan  Filter L-C-L Terhadap Kinerja Pengatur Kecepatan Motor  Induksi,” Jurnal  Informatika  Dan Teknik Elektro Terapan (Jitet), Vol. 10, No. 1, Pp. 1-7, 2022.
[11]  S.  Noer,  S.  F.  X.  Arinto  And  A.  Farhan, “Rancang Bangun Diode Clamped Multilevel Inverter  7  Tingkat  Untuk  Kontrol  Dan Monitoring Motor Induksi Satu Fasa Berbasis Iot,” Jitet  (Jurnal  Informatika  Dan  Teknik Elektro  Terapan), Vol.  11,  No.  1,  Pp.  7-13, 2023.
[12]  S.  Adi,  O.  Penangsang  And  D.  C.  Riawan, “Peredaman  Resonansi  Harmonisa  Pada Sistem  Kelistrikan  Industri  Menggunakan Filter Hybrid Dengan Konduktansi Variable,” Jurnal Teknik Its, Vol. 4, No. 1, Pp. 181-186, 2015.