## Paralel Flyback Converter sebagai PFC pada Lampu LED menggunakan Fuzzy Type-2

## MOH. ZAENAL EFENDI, DEWI KUSUMA WATI, LUCKY PRADIGTA SETIYA RAHARJA
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya, Indonesia Email: zen@pens.ac.id
Received 17 Mei 2021 | Revised 8 Juni 2021 | Accepted 10 Juli 2021

## ABSTRAK
Peralatan elektronika umumnya memerlukan catu daya berupa sumber tegangan DC  yang  berasal  dari  sumber  tegangan  AC  220  V  yang  disearahkan menggunakan  penyearah  gelombang  penuh.  Pemasangan  filter  kapasitor  pada sisi output penyearah menyebabkan bentuk gelombang arus masukan terdistorsi sehingga  menimbulkan  arus  harmonisa  yang  mengakibatkan  nilai  faktor  daya menjadi  rendah.  Artikel  ini  membahas  mengenai  paralel  flyback  konverter sebagai  PFC  (Power  Factor  Correction)  pada  lampu  LED  36  V/60  W menggunakan  algoritma  fuzzy  type-2.  Flyback  konverter  pertama  sebagai regulator  tegangan  DC  bekerja  dalam  kondisi  CCM  (Continuous  Conduction Mode).  Flyback  konverter  kedua  sebagai  PFC  bekerja  dalam  kondisi  DCM (Discontinuous  Conduction  Mode)  sehingga  konverter  bersifat  resistif.  Hasil simulasi menunjukkan bahwa paralel flyback konverter dapat memperbaiki faktor daya  dari  0.597  menjadi  0.903  dan  dapat  menjaga  tegangan  keluaran  konstan sebesar  36  V  menggunakan  algoritma  fuzzy  type-2  serta  arus  input  yang dihasilkan memenuhi standar internasional hamonisa IEC61000-3-2 kelas C.
Kata kunci : PFC, flyback konverter, IEC61000-3-2, lampu LED, fuzzy type-2

## ABSTRACT
Electronic equipment generally requires a DC voltage source that comes from a rectified 220 AC voltage source using full-wave rectifier. Installing capacitor filter on the output of rectifier makes the input current waveform becoming distorted that cause harmonic current which results in low power factor value. This article discusses parallel flyback converter as PFC (Power Factor Correction) on 36 V/60 W LED lamp using fuzzy type-2 algorithm. The first flyback converter as voltage dc  regulator  works  in  CCM  (Continuous  Conduction  Mode).  The  second  flyback converter  as  PFC  works in  DCM  (Discontinuous  Conduction  Mode) to  make  the resistive  converter.  The  simulation  results  shows  the  parallel  flyback  converter can improve the power factor from 0.597 to become 0.903 and can maintain a constant  output  voltage  of  36  V  using  fuzzy  type-2  algorithm  and  the  input current meets the international harmonics standard of IEC61000-3-2 class C.
Keywords : PFC, flyback converter, IEC61000-3-2, LED lamp, fuzzy type-2

## 1. PENDAHULUAN
Dalam sistem tenaga listrik terdapat dua jenis beban listrik yaitu beban linier dan beban non- linier.  Disebut  beban  linier  jika  gelombang  arus  dan  gelombang  tegangan  memiliki  bentuk yang  sama,  sedangkan  disebut  beban  non-linier  jika  bentuk  gelombang  arus  tidak  sama dengan  bentuk  gelombang  tegangannya  atau  dapat  dikatakan  bentuk  gelombang  arus terdistorsi (Pratiwi, dkk, 2020) . Salah satu contoh dari beban non-linier yaitu rangkaian penyearah atau rectifier (Pinyol, 2015) .
Peralatan-peralatan  elektronika  biasanya  memerlukan  catu  daya  berupa  sumber  tegangan searah  yang  berasal  dari  sumber  AC  220  V  yang  diserahkan  oleh full-wave  uncontrolled rectifier dengan filter kapasitor yang nilainya cukup besar untuk mengurangi ripple tegangan. Konsekuensi  dari  pemasangan  nilai  kapasitor  sebagai filter  pada  penyearah  tersebut  dapat menyebabkan bentuk gelombang arus masukan menjadi terdistorsi ( non-sinusoidal) (Asnil, 2020) . Hal ini menyebabkan jumlah harmonisa dalam sistem meningkat dan menghasilkan faktor daya yang rendah (Miret, dkk, 2016) .
Standar  besar  harmonisa  untuk  suatu  sistem  yang  digunakan  oleh  beberapa  negara  yaitu standar  IEC61000-3-2.  Untuk  mengurangi  harmonisa  tinggi  dan  memperbaiki  faktor  daya dari  rangkaian  penyearah  dapat  dilakukan  dengan  beberapa  cara (Efendi,  dkk,  2013) , yaitu: (1) Menambah filter induktor yang cukup besar, namun cara ini kurang disukai karena penyearah  menjadi  lebih  berat  dan  ukurannya  bertambah  (bekerja  pada  frekuensi  rendah sekitar 50-60 Hz); (2) Menambah pra-regulator perbaikan faktor daya atau disebut two-stage PFC yang biasanya menggunakan buck converter (Lee dan Chae, 2014) , boost converter (Yim, dkk, 2013) , dan buck-boost converter (Yadav, 2018) .
Two-stage PFC memiliki kekurangan, diantaranya membutuhkan banyak komponen sehingga membutuhkan biaya yang besar, memiliki efisiensi yang rendah, dan memiliki sistem kendali yang  kompleks (Lo,  dkk,  2014)  (Chen,  dkk,  2013) .  Oleh  karena  itu,  untuk  mengatasi masalah  tersebut,  digunakan single-stage  PFC. Single-stage  PFC  memiliki  kelebihan  seperti konfigurasi yang lebih sederhana sehingga kontrolnya lebih sederhana, efisiensi lebih tinggi, dan biaya lebih rendah (Yadav, 2018) (Poorali dan Adib, 2016) . Sekarang ini, banyak rangkaian PFC yang telah dikembangkan. Rangkaian tersebut umumnya merupakan integrasi dari DC-DC konverter (Tseng, dkk, 2018) . Design and simulation of a single-stage control strategy  for  power  factor  correction  based  on  soft  switched  flyback  converter (Patwardhan,  dkk,  2019) dan  power  factor  improvement  on  LED  lamp  driver  using BIFRED  converter  telah  diusulkan (Efendi,  dkk,  2020) .  Rangkaian  PFC  bekerja  dalam kondisi discontinuous conduction mode (DCM) untuk menghasilkan faktor daya tinggi.
Dalam artikel ini membahas implementasi paralel flyback converter sebagai PFC pada lampu LED menggunakan  algoritma  fuzzy  type-2.  Implementasi  paralel  flyback  converter  sebagai PFC akan memberikan performa yang lebih baik. Flyback converter pertama bekerja dalam kondisi CCM sebagai regulator tegangan dan flyback converter kedua bekerja dalam kondisi DCM  sebagai  PFC sehingga  konverter  bersifat  resistif.  Jadi,  ketika  penyearah  menyuplai beban resistif maka arus beban yang mengalir ke sumber memiliki bentuk gelombang yang sama  menyerupai  bentuk  gelombang  tegangan  masukannya  dan  menyebabkan  nilai  faktor daya yang dihasilkan mendekati 1 (Pratiwi, dkk, 2020) . Algoritma fuzzy type-2 digunakan untuk  menjaga  tegangan  keluaran  konverter  agar  tetap  konstan  36  V. Fuzzy  type-2 merupakan pengembangan dari fuzzy type-1 (Li, dkk, 2018) . Fuzzy type-2 memiliki empat proses utama, yaitu fuzzifikasi, inferensi, tipe reduksi, dan defuzzifikasi (Bounechba, dkk, 2014) . Masukan dari fuzzy berupa error dan delta error dengan keluaran berupa duty cycle yang akan digunakan untuk mengatur PWM ( Pulse Wide Modulation). Tujuan dari artikel ini
adalah  untuk  mendapatkan  konfigurasi  yang  sederhana,  tegangan  keluaran  konstan,  biaya rendah, meningkatkan faktor daya dan mengurangi harmonisa sehingga memenuhi standar internasional  harmonisa  IEC61000-3-2  kelas  C (Efendi,  dkk,  2020) seperti  yang ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Standar Internasional Harmonisa Kelas C (IEC61000-3-2) Harmonisa (n) Arus Harmonisa Maksimum yang Diijinkan (% Frekuensi Dasar) 3 30* power factor 5 10 7 7 9 5 11≤n≤39 3

## 2. METODOLOGI PENELITIAN
Blok  diagram  penggunaan  paralel flyback  converter  sebagai  PFC  pada  lampu  LED menggunakan  algoritma fuzzy  type-2  ditunjukkan  pada  Gambar  1.  Skema  rangkaian  PFC yang diusulkan secara rinci ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 1. Blok Diagram Sistem
Gambar 2. Skema Rangkaian PFC yang Diusulkan
Pada  sistem  yang  diusulkan  ini  menggunakan  paralel flyback  converter,  dimana  flyback converter pertama berfungsi sebagai regulator tegangan yang beroperasi dalam kondisi CCM
( Continuous  Conduction  Mode)  dan  flyback  converter  kedua  berfungsi  sebagai  PFC  yang beroperasi dalam kondisi DCM ( Discontinuous Conduction Mode). Untuk menjaga tegangan keluaran dari flyback converter tetap konstan, maka digunakan algoritma Fuzzy Type-2. Hasil tegangan dari flyback converter ini digunakan untuk mensuplai beban lampu LED sebesar 36 Volt, 60 Watt.

## 2.1 Harmonisa
Beban  non-linier  pada  sistem  tenaga  listrik  menyebabkan  munculnya  arus/tegangan harmonisa  yang  frekuensinya  merupakan  kelipatan  dari  frekuensi  fundamental  (50/60  Hz), sehingga  mengakibatkan  nilai  faktor  daya  yang  cukup  jelek  yang  dapat  mengakibatkan peralatan  yang  mendapatkan  sumber  yang  sama  menjadi  rusak.  Berikut  ini  adalah  bentuk persamaan untuk mengetahui nilai faktor daya jika sumber dipengaruhi oleh harmonisa yang ditunjukkan pada Persamaan (1):
𝑝𝑜𝑤𝑒𝑟 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 = × × × = 𝑘 𝑐𝑜𝑠φ (1)
k  adalah  kadar  harmonisa  suatu  sistem  yang  bernilai  satu  saat  arus  sumbernya  sinusoidal murni.  Untuk  menyatakan  besarnya  kandungan  arus  harmonisa  diperlukan  suatu  indeks umum yang disebut Total Harmonic Distortion (THD) yang ditunjukkan pada Persamaan (2):
𝑇𝐻𝐷 = ∑ × 100% (2)
Total  Harmonic  Distortion  (THD)  merupakan  perbandingan  nilai  rms  komponen  harmonik terhadap  komponen  fundamental  yang  biasanya  dinyatakan  dalam  persen  (%).  Untuk menghitung masing-masing harmonisa dapat menggunakan Persamaan (3) berikut ini:
% 𝑎𝑟𝑢𝑠 𝑘𝑒 − 𝑛 = 𝑥 100% (3)

## 2.2 Flyback Converter
Flyback  converter  bekerja  dengan  konsep  yang  sama  seperti  buck-boost  converter (Hart, 2011) .  Transformator  yang  digunakan  adalah  transformator  non-ideal  karena  arus  tidak dapat mengalir secara simultan pada sisi sekunder akibat dari polaritas transformator yang saling terbalik seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 3. Rangkaian Flyback Converter
Flyback  converter  bekerja  saat  tegangan  masukan 𝑉 disimpan  pada  induktor  magnetisasi ( 𝐿 ) ketika switch  on  atau  tertutup  dan  menyalurkannya  ke  beban  ketika  switch  off  atau terbuka (Hart,  2011) . Flyback  converter  memiliki  tiga  kondisi  operasi,  yaitu  continuous conduction  mode  (CCM),  discontinuous  conduction  mode  (DCM),  dan  critically  conduction
mode (Qi,  dkk,  2016) .  Flyback  converter  memiliki  resistansi  masukan  ( r ) yang  dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (4):
r (t) = ( ) ( ) (4)
Resistansi masukan juga dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (5):
r = (5)
Dari  Persamaan  (5) dapat  diketahui  bahwa r dipengaruhi  oleh  induktor  magnetisasi ( 𝐿 ) , periode  switching  ( f ),  dan duty  cycle  ( D ). Flyback  converter  pertama  bekerja  pada  CCM ketika arus  induktor  magnetisasi  ( 𝑖 ) lebih  besar  dari  nol  yang  ditunjukkan  pada  Gambar 4(a). Sedangkan DCM ditunjukkan pada Gambar 4(b) dimana arus induktor magnetisasi ( 𝑖 ) bernilai  nol  ketika switch  off.  Flyback  converter  kedua  bekerja  pada  DCM  dan  duty  cycle konstan  sehingga r menjadi  konstan.  Jika r konstan,  maka  bentuk  gelombang  arus masukan  (t)  mengikuti  bentuk  gelombang  tegangan  masukannya,  dan flyback  converter berfungsi sebagai konverter perbaikan faktor daya.
(a)
(b)
Gambar 4. Arus Induktor Magnetisasi (a) CCM (b) DCM
Parameter  paralel flyback  converter  ditunjukkan  pada  Tabel  2  dan  dapat  dihitung menggunakan Persamaan (6) sampai Persamaan (8):
𝑉 = 𝑉 ( ) × × (6)
𝐿 = ( ( ) × ) × × × (7) 𝐶 = × × ∆ ×
(8)
Tabel 2. Parameter Paralel Flyback Converter Parameter Nilai Flyback Converter (Regulator tegangan) Flyback Converter (Perbaikan Faktor Daya) 𝑉 ( ) 155,56 Volt 155,56 Volt 𝑉 ( ) 127,26 Volt 127,26 Volt 𝑉 36 Volt 36 Volt 𝑃 60 Watt 60 Watt 𝑓 40 kHz 40 kHz 𝐷 0,5 0,5 𝐾 0,5 1 𝑁 : 𝑁 110 : 26 74 : 18 𝐿 1,35 mH 0,675 mH 𝐶 2200 uF 2200 uF 2.3 Fuzzy Type-2
Fuzzy type-2 merupakan pengembangan dari fuzzy type-1 (Li, dkk, 2018) . Algoritma fuzzy type-2  merupakan  algoritma  yang  digunakan  untuk  mengatasi  masalah  kebenaran  parsial atau  ketidakpastian  suatu  keputusan  antara  kondisi  benar  dan  salah.  Seperti  yang ditunjukkan  pada  Gambar  5, fuzzy  type-2  memiliki  empat  proses  utama,  yaitu  fuzzifikasi, inferensi, tipe reduksi, dan defuzzifikasi (Bounechba, dkk, 2014) .
FUZZIFIER INFERENCE RULES TYPE- REDUCER DEFUZZIFIER FUZZY TYPE-2 TYPE- REDUCED SET CRIPS INPUT CRIPS OUTPUT
Gambar 5. Sistem Fuzzy Type-2
Fuzzifikasi merupakan proses untuk mengubah masukan dari nilai tegas ( crisp input) menjadi derajat keanggotaan pada himpunan-himpunan fuzzy type-2 yang menghasilkan batas-batas dari LMF ( Low Membership Function)  pada sisi bagian dalam dan UMF (Upper Membership Function) pada sisi bagian luar.
Gambar  6  menunjukkan  bahwa  fungsi  keanggotaan  ( membership  function)  yang direncanakan berupa Error, ΔError, dan Output yang terdiri dari 5 label yaitu NB (Negative Big), NS (Negative Small), Z (Zero), PS (Positive Small), dan PB (Positive Big). Error adalah selisih  antara  nilai set  point  dengan  present value,  sedangkan  ΔError adalah  selisih  antara error saat ini dengan error sebelumnya atau dapat dituliskan menggunakan Persamaan (9) dan Persamaan (10).
𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 ( ) = 𝑆𝑃 ( ) − 𝑃𝑉 ( ) (9)
Δ𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 ( ) = 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 ( ) − 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 ( ) (10)
(a) (b) (c)
Gambar 6. Membership Function (a) Error (b) ΔError (c) Output
Pada  artikel  ini,  fungsi  keanggotaan input  menggunakan  bentuk  segitiga  dan  bentuk  dari fungsi  keanggotaan output  berupa  singleton.  Inferensi  merupakan  proses  pengambilan keputusan pada konsep fuzzy. Derajat keanggotaan yang dihasilkan dari proses sebelumnya digabungkan berdasarkan aturan tertentu ( rule base). Rule base yang direncanakan memiliki 25 aturan yang berbeda seperti yang ditunjukkan pada Tabel 3. Rule base mengikuti perilaku umum sistem dan ditulis dalam pola label fungsi keanggotaan.
Tabel 3. Rule Base Fuzzy Type-2 ΔError Error NB NS Z PS PB NB NB NB NB NS Z NS NB NS NS Z Z Z NB NS Z Z PB PS NS Z PS PS PB PB Z PS PB PB PB
Dari Tabel 3 dapat dilihat bahwa jika kondisi error adalah NB dan Δerror adalah NB, berarti tegangan output sekarang lebih besar dibandingkan dengan tegangan set point. Oleh karena itu tegangan  harus diturunkan  lebih  besar sehingga untuk rule pertama output-nya  adalah NB.  Selanjutnya  jika  kondisi error  adalah  PB  dan  Δerror  adalah  NB,  tegangan  output sekarang sama dengan tegangan set point. Oleh karena itu untuk  rule selanjutnya output- nya adalah  Z.  Metode  evaluasi  rule  yang  digunakan  yaitu  inference  MIN-MAX  dengan mengambil nilai minimum antecedent untuk menentukan rule strength dan nilai maksimum rule strength untuk qonsequent.
Proses selanjutnya yaitu reduksi tipe. Proses ini hanya dimiliki fuzzy type-2. Disebut sebagai reduksi  karena  proses  ini  membawa keluaran  dari  himpunan fuzzy  type-2  yang  dihasilkan oleh  inferensi  menjadi  himpunan fuzzy  type-1.  Terdapat  beberapa  metode  reduksi  tipe, diantaranya center  of  sets,  centroid,  height,  dan  modified  height (Wang  and  Mahfouf, 2012) . Pada artikel ini menggunakan reduksi tipe dengan metode center of sets.
Setelah proses reduksi tipe, selanjutnya proses defuzzifikasi. Defuzzifikasi merupakan proses mengubah nilai himpunan fuzzy type-1 hasil dari proses reduksi tipe menjadi nilai tegas yang menjadi  hasil  keluaran  ( crisp  output).  Pada  artikel  ini  metode  defuzzifikasi  COG  (Center  of Gravity) atau centroid digunakan pada fungsi keanggotaan dengan output berupa singleton. Menggunakan  metode  defuzzifikasi  COG,  keluaran  nilai-nilai singleton  dikombinasikan menggunakan bobot rata-rata.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada  artikel  ini  dilakukan  pengujian  secara  simulasi  menggunakan software  Power SIMULATOR  (PSIM)  dengan  gambar  rangkaian  seperti  yang  ditunjukkan  pada  Gambar  7. Algoritma fuzzy  Type-2  merupakan  kendali  yang  digunakan  untuk  menjaga  tegangan keluaran flyback  converter  tetap  konstan  pada  tegangan  36  volt  menggunakan  algoritma yang dimasukkan pada simplified C block.

## Gambar 7. Rangkaian Simulasi pada PSIM
Pada sistem ini dilakukan dua tahapan pengujian dengan beban lampu LED 36 V/60 W, yaitu pengujian  sistem  tanpa  PFC  (paralel flyback  converter)  dan  pengujian  sistem  dengan  PFC (paralel flyback converter). Parameter yang diamati dari pengujian ini adalah tegangan, arus, faktor daya, dan THD-i (harmonisa arus).

## 3.1 Hasil Simulasi Pengujian Sistem Tanpa PFC
Pengujian  sistem  tanpa  PFC  dilakukan  secara  simulasi  menggunakan software  PSIM. Pengujian  ini  dilakukan  untuk  mengetahui  nilai  faktor  daya  dan  THD-i  sistem  sebelum adanya  perbaikan  faktor  daya  menggunakan  paralel flyback  converter.  Pengujian  ini dirangkai  menggunakan  sumber  AC  220  V  yang  dihubungkan  dengan  transformator, kemudian  disearahkan  menggunakan  penyearah  gelombang  penuh  yang  terpasang  filter kapasitor 1000 μF. Pemasangan filter kapasitor tersebut bertujuan untuk mengurangi besar
riak keluaran dari sistem. Dari pengujian ini diperoleh nilai faktor daya sistem tanpa paralel flyback  converter  sebesar  0,597  dan  THD-i  sebesar  105,41%.  Gelombang  hasil  pengujian sistem tanpa PFC ditunjukkan pada Gambar 8.

## Gambar 8. Gelombang Arus Masukan Hasil Pengujian Sistem Tanpa PFC
Gambar  8  menunjukkan  bentuk  gelombang  arus  masukan  yang  terdistorsi.  Bentuk gelombang arus  masukan terdistorsi disebabkan oleh pemasangan filter kapasitor pada sisi keluaran  penyearah  gelombang  penuh  yang  mengakibatkan  arus  mengalir  saat  kapasitor sedang  terisi  ( charge).  Hal  ini  menyebabkan  bentuk  gelombang  menjadi  pulsating  karena nilai faktor distorsi tidak mendekati 1 tetapi mendekati 0, sehingga nilai faktor daya rendah.

## 3.2 Hasil Simulasi Sistem Dengan PFC
Pengujian selanjutnya adalah pengujian sistem dengan paralel flyback converter sebagai PFC dengan  parameter  seperti  pada  Tabel  2.  Berdasarkan  Tabel  2  dapat  dibuat  paralel flyback converter  yang  berfungsi  sebagai  PFC  dan  regulator  tegangan  dengan  menggunakan algoritma fuzzy  type-2.  Fungsi  algoritma  fuzzy  type-2  pada  sistem  ini  adalah  menjaga tegangan keluaran konverter agar tetap konstan 36 Volt.
Pengujian  sistem  dengan  PFC  dilakukan  secara  simulasi  menggunakan software  PSIM. Pengujian  ini  dirangkai  menggunakan  sumber  AC  220  V  yang  dihubungkan  dengan transformator  110  V,  kemudian  disearahkan  menggunakan  penyearah  gelombang  penuh yang  terpasang  filter  kapasitor  1000  μF.  Keluaran  penyearah  gelombang  penuh  digunakan sebagai  masukan  paralel flyback  converter  yang  menghasilkan  tegangan  keluaran  36  V sebagai suplai beban lampu LED 36 V/60 W.
Pengujian  ini  dilakukan  untuk  mengetahui  besar  perbaikan  faktor  daya  antara  sebelum menggunakan  rangkaian  paralel flyback  converter  dan  sesudah  menggunakan  rangkaian paralel flyback converter. Dari pengujian ini diperoleh nilai faktor daya sistem dengan paralel flyback  converter  sebesar  0,903,  sehingga  sistem  ini  dapat  dikatakan  bekerja  dengan  baik karena  mampu  memperbaiki  faktor  daya  dari  0,597  menjadi  0,903.  Selain  itu,  nilai  THD-i turun  menjadi  25,17%  dari  yang  sebelumnya  105,41%.  Gambar  9  menunjukkan  bentuk gelombang arus masukan. Setelah adanya rangkaian perbaikan faktor daya (paralel flyback converter)  bentuk  gelombang  arus  masukan  mendekati  sinusoidal,  sehingga  nilai  faktor distorsi mendekati 1 dan menghasilkan nilai faktor daya tinggi.

## Gambar 9. Gelombang Arus Masukan Hasil Pengujian Sistem Dengan PFC
Gambar  10(a)  menunjukkan  bentuk  gelombang  tegangan  keluaran  dengan  nilai  V O 35,96 Volt dan Gambar 10(b) menunjukkan bentuk gelombang arus keluaran dengan nilai I O 1,66 Ampere.  Berdasarkan  hasil  simulasi  sistem  dengan  paralel flyback  converter  menggunakan algoritma fuzzy  type-2, dapat  dilihat  bahwa  algoritma fuzzy type-2  berhasil mengendalikan tegangan  keluaran  konverter  dengan  rata-rata  35,96  Volt  dari  tegangan  setpoint  36  Volt. Sehingga didapatkan nilai error tegangan keluaran sebesar 0,11%.
(a)
(b)
Gambar 10. Hasil Pengujian Sistem Dengan Paralel Flyback Converter
(a) Gelombang Tegangan Keluaran (b) Gelombang Arus Keluaran
3.3 Perbandingan Antara Sistem Tanpa PFC dan Sistem Dengan PFC
Gambar 11 menunjukkan perbandingan antara spektrum harmonisa dalam sistem tanpa PFC dengan spektrum harmonisa dalam sistem dengan PFC.

## Gambar 11. Spektrum Harmonisa Pada Gelombang Arus Masukan
Berdasarkan Gambar 11 dapat diketahui bahwa dengan memasang rangkaian paralel flyback converter  maka spektrum harmonisa yang terdapat pada gelombang arus masukan menjadi rendah (mendekati 0). Hal ini terjadi karena setelah pemasangan rangkaian paralel flyback converter sebagai PFC, bentuk gelombang arus masukan mendekati sinusoidal sehingga nilai faktor  distorsi  mendekati  1  dan  faktor  perpindahan  mendekati  1  yang  menghasilkan  nilai faktor daya tinggi. Dari Gambar 11 dapat dilihat bahwa nilai arus harmonisa sistem dengan PFC  lebih  tinggi  dibandingkan  nilai  arus  harmonisa  sistem  tanpa  PFC  pada  frekuensi fundamental. Hal ini terjadi karena adanya pemasangan rangkaian paralel flyback converter sebagai  PFC  sehingga  mengalami  perubahan  nilai  beban  yang  mengakibatkan  adanya kenaikan arus.
Tabel  3  menunjukkan  perbandingan  nilai  THD-i  dan  nilai  faktor  daya  antara  sebelum  dan sesudah  pemasangan  paralel flyback  converter  sebagai  PFC.  Berdasarkan  Tabel  3  dapat dilihat  bahwa nilai faktor  daya yang sebelumnya 0,597 naik  menjadi  0,903  dan  nilai THD-i yang sebelumnya 105,41% turun menjadi 25,17% setelah pemasangan rangkaian PFC.
Tabel 3. THD-i dan Faktor Daya
Parameter Sistem Tanpa PFC (Paralel Flyback Converter) Sistem Dengan PFC (Paralel Flyback Converter) Faktor Daya 0,597 0,903 THD-i 105,41% 25,17%
Berdasarkan  jenis  peralatan  yang  digunakan  sesuai  standar  internasional  harmonisa IEC61000-3-2, sistem ini menggunakan klasifikasi beban kelas C. Yang termasuk jenis beban kelas C yaitu peralatan penerangan. Dari penjelasan klasifikasi beban kelas C, maka lampu LED 36 V/60 W yang digunakan pada sistem ini merupakan bagian dari beban kelas C. Tabel 4 menunjukkan perbandingan antara batas arus harmonisa yang ditetapkan oleh IEC61000- 3-2  dan  arus  harmonisa  yang  dihasilkan  sistem  menggunakan  paralel flyback  converter sebagai PFC.
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 3 5 7 9 11 13 N ila i A ru s H ar m on is a Harmonisa Ke- Spektrum Harmonisa Sistem Tanpa PFC Sistem Dengan PFC
Tabel 4. Perbandingan Data Arus Harmonisa Sistem dan Standar Harmonisa
IEC61000-3-2 Kelas C Urutan Harmonisa Ke- Nilai Arus Harmonisa % Arus Prosentase Maksimum Dari Arus Fundamental (%) 3 0,187 23,58 30* power factor = 30*0.903 5 0,064 8,07 10 7 0,021 2,65 7 9 0,015 1,89 5 11 0,006 0,76 3 13 0,009 1,13 3
Berdasarkan  Tabel  4,  dapat  diketahui  bahwa  sistem  yang  menggunakan  rangkaian  paralel flyback converter sebagai PFC memiliki nilai arus harmonisa masukan yang lebih rendah dari batas IEC61000-3-2 kelas C. Dari data pada Tabel 4 tersebut, dapat dibuat suatu grafik agar perbandingan terlihat lebih jelas .
Gambar 12. Grafik Perbandingan Arus Harmonisa Sistem dengan Standar Harmonisa IEC61000-3-2 Kelas C
Gambar  12  merupakan  grafik  perbandingan  antara  batas  arus  harmonisa  kelas  C  yang ditetapkan  oleh  IEC61000-3-2  dan  arus  harmonisa  yang  dihasilkan  sistem  menggunakan paralel flyback  converter  sebagai  PFC.  Dari  grafik  tersebut,  dapat  diketahui  bahwa  sistem yang diusulkan ini memenuhi standar internasional harmonisa IEC61000-3-2 kelas C karena nilai arus harmonisa masukan yang dihasilkan lebih rendah dari batas IEC61000-3-2 kelas C. Selain  itu,  sistem  yang  diusulkan  ini  dapat  memperbaiki  atau  mereduksi  komponen harmonisa sehingga dapat meningkatkan nilai faktor daya.

## 4. KESIMPULAN
Artikel  ini  telah  membahas  mengenai  penambahan  rangkaian  PFC  pada  lampu  LED. Konverter yang digunakan sebagai PFC pada sistem ini adalah paralel flyback converter yang bekerja  dalam  kondisi  CCM-DCM.  Berdasarkan  hasil  simulasi  menggunakan software  PSIM,
0 5 10 15 20 25 30 3 5 7 9 11 13 % A ru s H ar m on is a Harmonisa Ke- Standar Harmonisa IEC61000-3-2 Kelas C Sistem Dengan Paralel Flyback Converter
paralel flyback  converter  dapat  meningkatkan  nilai  faktor  daya  dari  0,597  menjadi  0,903 dengan  nilai  THD-i  sebesar  25,17%  dan  telah  memenuhi  standar  internasional  harmonisa IEC61000-3-2  kelas  C  serta  algoritma fuzzy  type-2  yang  digunakan  pada  sistem  ini  dapat menjaga  tegangan  keluaran  konverter  konstan  36  Volt.  Dalam  mendesain  dan  membuat algoritma fuzzy  type  2  harus  memperhatikan  pembuatan  rule  base  yang  menggambarkan perilaku sistem. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan ini, dapat dilakukan penelitian lanjutan  dengan  menggunakan  rangkaian  konverter  daya  lain  sebagai  PFC  sehingga  dapat meningkatkan  nilai  faktor  daya  dan  menurunkan  nilai  THD-i.  Nilai  faktor  daya  yang  tinggi dapat mengurangi denda ke PLN karena penggunaan daya reaktif yang rendah. Sementara itu, nilai harmonisa yang rendah dapat memperpanjang masa pakai peralatan elektronika.

## DAFTAR RUJUKAN
Asnil, A.  (2020).  Unjuk Kerja Filter  Pasif dalam Mereduksi  Distorsi  Gelombang  pada  AC/DC
Konverter. JTEV 6(2), 122-132.
Bounechba, H., Bouzid, A., Nabti, K., Benalla, H. (2014). Comparison of Perturb & Observe and Fuzzy Logic in Maximum Power Point Tracker for PV Systems. The International Conference  on  Technologies  and  Materials  for  Renewable  Energy,  Environment  and Sustainability - TMREES14, (pp. 677–684).
Chen,  X.,  Jiang,  T.,  Huang,  X.,  Zhang,  J.  (2013).  A  High  Efficiency  Bridgeless  Flyback  PFC Converter  for  Adapter  Application. IEEE  Applied  Power  Electronics  Conference  and Exposition - APEC 2013, IEEE, Long Beach, CA, USA, (pp. 1013–1017).
Efendi,  Moh.Z.,  Dwi  Murdianto,  F.,  Ardli  Fitri,  F.,  Badriyah,  L.  (2020).  Power  factor improvement on LED lamp driver using BIFRED converter. TELKOMNIKA 18(1), 571- 578.
Efendi, Moh.Z., Windarko, N.A., Amir, Moh.F. (2013). Design and Implementation of Battery Charger  with  Power  Factor  Correction  using  Sepic  Converter  and  Full-bridge  DC-DC Converter. J. Mechatron. Electr. Power Veh. Technol. 4(2), 75-80.
Hart, D.W. (2011). Power electronics. New York: McGraw-Hil.
Lee,  J.-Y.,  Chae,  H.-J.  (2014).  6.6-kW  Onboard  Charger  Design  Using  DCM  PFC  Converter With Harmonic Modulation Technique and Two-Stage DC/DC Converter. IEEE Trans. Ind. Electron. 61(3), 1243–1252.
Li,  J.,  Yang,  L.,  Fu,  X.,  Chao,  F.,  Qu,  Y.  (2018).  Interval  Type-2  TSK+  Fuzzy  Inference System. IEEE International Conference on Fuzzy Systems (FUZZ-IEEE), IEEE, Rio de Janeiro, (pp. 1–8).
Lo,  Y.-K.,  Chiu,  H.-J.,  Liu,  Y.-C.,  Lin,  C.-Y.,  Cheng,  S.-J.,  Yang,  C.  (2014).  Analysis  and
Design  of  a  Push-Pull  Single-Stage  Flyback  Power  Factor  Corrector. International
Power  Electronics  Conference  (IPEC-Hiroshima  2014  ECCE-ASIA),  IEEE,  Hiroshima, Japan, (pp. 2593–2597).
Miret, J., Castilla, M., de Vicuna, L.G., Marti, P., Velasco, M. (2016). Non-Linear Control of a Power-Factor-Correction  Rectifier  With  Fast  Dynamic  Response. IEEE  25th International Symposium on Industrial Electronics (ISIE), IEEE, Santa Clara, CA, USA, (pp. 504–509).
Patwardhan, A., Usha, A., H.N., P.K., Reddy, N. (2019). Design and Simulation of a Single Stage  Control  Strategy for Power Factor Correction based on  Soft  Switched  Flyback Converter. IEEE  16th  India  Council  International  Conference  (INDICON),  IEEE, Rajkot, India, (pp. 1–4).
Pinyol,  R.  (2015).  HARMONICS:  CAUSES,  EFFECTS  AND  MINIMIZATION, Salicru  White Papers, REF. JN004A01 ED, 1-32.
Poorali, B., Adib, E. (2016). Analysis of the Integrated SEPIC-Flyback Converter as a Single- Stage  Single-Switch  Power-Factor-Correction  LED  Driver. IEEE  Trans.  Ind.  Electron. 63(6), 3562–3570.
Pratiwi,  A.A.,  Efendi,  Moh.Z.,  Murdianto,  F.D.  (2020).  CUK  Converter  for  Power  Factor Correction  Using  Moth  Flame  Optimization-PI  Controller. IOP  Conf.  Ser.:  Materials Science and Engineering 982, (pp. 1-12).
Tseng,  S.,  Huang,  P.,  Wu,  D.  (2018).  Power  Factor  Corrector  with  Bridgeless  Flyback Converter for DC Loads Applications. Energies 2018, 11, 3096, 1-20.
Qi,  W.,  Jie,  W.,  Lang,  B.  (2016).  Design  of  Single-Stage  Flyback  PFC  Converter  for  LED
Driver. TELKOMNIKA 14(4), 1263-1268.
Wang,  S.,  Mahfouf,  M.  (2012).  A  New  Computationally  Efficient  Mamdani  Interval  Type-2 Fuzzy Modelling Framework. IEEE International Conference on Fuzzy Systems (FUZZ- IEEE), IEEE, Brisbane, Australia, (pp. 1–8).
Yadav,  A.  (2018).  A  Literature  Survey  on  Power  Factor  Correction  using  Boost  Converter Rectifier-Cascaded with DC to DC Converter with Multiple Loads. International Journal of Creative Research Thoughts (IJCRT), 6(2), 1178-1185.
Yim,  S.,  Lee,  H.,  Kim,  S.,  Lee,  B.,  Kang,  K.  (2013).  A  Behavioral  Model  of  a  Two-Stage Average-Current-Mode-Controlled  PFC  Converter  for  Dimmable  MR16  LED  Lamps. International Soc Design Conference (ISOCC), IEEE, Busan, South Korea, (pp. 380– 383).