## Peningkatan Stabilitas Transien pada Turbin Angin Berbasis DFIG Menggunakan SFCL tipe Bridge
Doane Puri Mustika 1 , Sasongko Pramono Hadi 2 , Mokhammad Isnaeni B 3 , Mohd. Brado Frasetyo 4 , Tumiran 5
Intisari—Produksi  energi  listrik  saat  ini  banyak  dilakukan dengan pembakaran fosil secara besar yang mengakibatkan efek negatif  untuk  bumi,  yaitu  global  warming.  Langkah  yang  dapat dilakukan dalam sektor listrik untuk meminimalkan emisi adalah dengan  melakukan  pergantian  pembangkit  konvensional  ke terbarukan.  Energi  angin  menjadi  salah  satu  jenis  energi  baru terbarukan  (EBT)  yang  berpotensi  untuk  meminimalkan  emisi. Pembangkit energi angin yang banyak digunakan saat ini adalah pembangkit  energi  angin  berkecepatan  variabel,  seperti  doubly fed  induction  generator  (DFIG).  DFIG  memiliki  banyak keunggulan,  seperti  lebih  fleksibel  dan  dapat  mengontrol  daya aktif  maupun  reaktif.  Akan  tetapi,  DFIG  sering  mengalami masalah ketidakstabilan dalam sistem ketika mengalami transien. Oleh  karena  itu,  dibutuhkan  solusi  yang  dapat  meningkatkan stabilitas  transien  pada  DFIG.  Superconducting  fault  current limiter (SFCL) tipe bridge digunakan dalam penelitian ini untuk menjadi  solusi  peningkatan  stabilitas  transien  pada  DFIG,  yang terdiri  atas  dua  diode  dan  dua  induktor.  SFCL  tipe  bridge  ini bekerja  dengan  membatasi  arus  ketika  sistem  mengalami gangguan, sehingga tidak terjadi turun tegangan atau trip. Hasil simulasi  dianalisis  dalam  dua  keadaan.  Pada  keadaan  yang pertama, sistem turbin angin DFIG 9 MW yang diberi gangguan dengan  dipasangkan  SFCL  menghasilkan  nilai  tegangan  219  V, dengan  nilai  frekuensi  yang  lebih  stabil,  yaitu  50  Hz,  dan  nilai daya  aktifnya  adalah  9  MW.  Sementara  itu,  ketika  sistem  yang tidak  menggunakan  SFCL  diberi  gangguan,  terjadi  turun tegangan  dari  keadaan  normal  219  V  menjadi  100  V.  Nilai frekuensinya  kurang  stabil,  yaitu  naik  turun  antara  49,75-50,25 Hz,  sedangkan  daya  aktifnya  mengalami  penurunan  menjadi  6 MW dari sebelumnya 9 MW. Hal ini membuktikan bahwa metode SFCL  tipe  bridge  efektif  meningkatkan  stabilitas  transien  pada DFIG.
Kata Kunci—Global Warming, EBT, DFIG, SFCL.

## I. P ENDAHULUAN
Produksi  energi  listrik  banyak  dilakukan  dengan  cara pembakaran  fosil  secara  besar-besaran  yang  mengakibatkan efek negatif untuk bumi, yaitu global warming [1], [2]. Hasil pembakaran batu bara menciptakan produksi karbon dioksida dalam  jumlah  yang  banyak,  sehingga  membuat  lapisan  ozon menjadi rusak, mengakibatkan suhu di bumi tidak menentu, dan memunculkan berbagai penyakit bagi makhluk hidup [3], [4]. Oleh  karena  itu,  dunia  saat  ini  melalui  Paris  Agreement  juga
mencanangkan  pengurangan  emisi  sebesar  25%  pada  sektor listrik di tahun 2030 karena sektor listrik dianggap lebih mudah dikendalikan daripada sektor transportasi dan yang lainnya [5]. Untuk  mengurangi  pembakaran  fosil  dari  produksi  energi listrik,  Indonesia  sendiri  telah  mencanangkan  minimal  23% pasokan  energi  listrik  harus  berasal  dari  sumber  energi terbarukan pada tahun 2025 [6].
Hal  yang  dapat  dilakukan  dalam  sektor  listrik  untuk meminimalkan  emisi  adalah  dengan  mengganti  pembangkit listrik  konvensional  menjadi  pembangkit  listrik  energi terbarukan [7]. Salah satu pembangkit listrik energi terbarukan adalah  pembangkit  listrik  yang bersumber  pada  angin  [8]. Di benua  Eropa,  pembangkit  listrik  tenaga  angin  menjadi pembangkit yang paling cepat pertumbuhannya dibandingkan dengan  pembangkit  energi  terbarukan  yang  lain  [9],  [10]. Selanjutnya,  tenaga  angin  juga  diposisikan  sebagai  sumber energi terbarukan yang paling menjanjikan. Hal ini dinyatakan berdasarkan pertimbangan dalam perencanaan dan pembangunan  energi  yang  sedang  berlangsung  di  beberapa negara di seluruh dunia [11]-[13].
Salah  satu  pembangkit  tenaga  angin  yang  saat  ini  banyak digunakan  adalah  pembangkit  berkecepatan  variabel,  karena dianggap  lebih  fleksibel  dibandingkan  yang  lain  [14]. Pembangkit listrik tenaga angin berbasis doubly fed induction generator (DFIG) merupakan teknologi berkecepatan variabel [15]. DFIG memiliki banyak keunggulan, di antaranya mampu mengendalikan  daya  aktif  dan  reaktif  [16].  Kemudian,  DFIG juga lebih unggul dalam hal kemampuannya menangkap energi dalam  jumlah  besar  dan  kemampuan  kontrol  yang  lebih  baik [17]. Di sisi lain, masalah yang sering terjadi pada pembangkit listrik tenaga angin berbasis DFIG adalah ketidakstabilan atau trip ketika  ada  gangguan  ( fault )  pada  sistem,  yang  disebut dengan gangguan transien [18]. Transien merupakan peristiwa yang terjadi karena adanya perubahan nilai pada tegangan atau arus secara tiba-tiba dalam waktu yang cepat pada saat kondisi tunak ( steady state ) [19] .
Oleh  karena  itu,  dibutuhkan  teknologi  terbaru  yang  dapat mengatasi  masalah  penurunan  stabilitas  transien.  Salah  satu metode  yang  dapat  digunakan  untuk  meningkatkan  stabilitas transien adalah current limiter [20]. Current limiter merupakan sebuah metode yang dapat membatasi arus pada sistem. Hal ini yang menyebabkan sebuah sistem tidak akan mengalami drop tegangan dan trip ketika terjadi gangguan. Jenis current limiter yang paling banyak digunakan saat ini adalah superconducting fault  current  limiter (SFCL).  SFCL  mampu  menaikkan stabilitas  transien  yang  lebih  baik  dan  mampu  merespons gangguan dengan cepat [21].
Telah  banyak  penelitian  sebelumnya  yang  berusaha meningkatkan  stabilitas  transien  pada  power  sistem.  Sebuah penelitian  meneliti  cara  untuk  mengatasi  DFIG  ketika
1,2,3,4,5 Departemen  Teknik  Elektro  dan  Teknologi  Informasi, Fakultas Teknik,  Universitas  Gadjah  Mada, Bulaksumur, Caturtunggal,  Kec.  Depok,  Kabupaten  Sleman,  Daerah  Istimewa Yogyakarta 55281, INDONESIA (tel.: (0274)588688;
fax : (0274)565223;  email: 1 doane.puri.mustika@mail.ugm.ac.id,
2 sasongko@ugm.ac.id, 3 mokhammad.isnaeni.b.s@mail.ugm.ac.id,
4 mohd.brado@mail.ugm.ac.id, 5 tumiran@ugm.ac.id)
[Diterima: 9 Juli 2022, Revisi: 20 September 2022]
mengalami drop tegangan  dan  fluktuasi  acak.  Metode  yang digunakan pada penelitian ini adalah three level NPC converter , dibandingkan  dengan  sistem  konvensional  dua  level.  Hasil simulasi menunjukkan bahwa menggunaan tiga level lebih baik daripada  dua  level.  Hal  ini  terjadi  karena  metode  tiga  level dapat merespons lebih cepat dan memiliki kemampuan kontrol untuk  merespons  selama  kondisi  gangguan,  serta  kembali  ke tegangan awal  dalam waktu yang  singkat  [22]. Namun, perlu dilakukan penelitian dengan menggunakan metode SFCL tipe bridge untuk hasil yang lebih optimal.
Penelitian  yang  lain  menguji  cara  untuk  mengatasi  turbin angin DFIG agar dapat melewati patahan atau gangguan yang sesuai  kode grid Swedia.  Metode  yang  digunakan  pada penelitian ini adalah mengimplementasikan SFCL dengan high temperature  superconductor (HTS)  untuk  memungkinkan DFIG  melewati  gangguan  yang  terhubung  ke  jaringan.  Hasil penelitian menunjukkan bahwa DFIG tanpa ride through dapat mengganggu  margin  stabilitas  transien.  Ketika  menggunakan ride  through ,  DFIG  dengan  penerapan  SFCL  dengan  HTS dapat  meningkatkan  stabilitas  transien small  power  producer (SPP) [23].  Akan  tetapi,  perlu  dilakukan  penelitian  dengan menggunakan metode SFCL tipe bridge untuk hasil yang lebih optimal.
Sebuah  penelitian  telah  dilakukan  untuk  meningkatkan stabilitas  transien  pada  DFIG.  Metode  yang  digunakan  pada penelitian ini adalah fault current limiter (FCL) dengan HTS. Hasil  penelitian  menunjukkan  skema  yang  dibuat,  yaitu  FCL dengan  HTS  bertindak  sebagai  penguat  tegangan  yang  baik dengan biaya yang rendah [24]. Skema menggunakan HTS ini memerlukan waktu untuk melakukan pendinginan pada resistor, sehingga diperlukan metode yang lebih cepat dalam mengatasi stabilitas transien.
Penelitian  yang  lain  dilakukan  dengan  tujuan  membuat turbin  angin  berbasis  DFIG  dapat  melewati  gangguan  dalam durasi  waktu  yang  singkat.  Metode  yang  digunakan  dalam penelitian  ini  adalah superconducting  magnetic  energy storage-fault  current  limiter (SMES-FCL).  Hasil  penelitian menunjukkan  bahwa  metode  SMES-FCL  membuat  turbin angin berbasis DFIG dapat melewati gangguan, sehingga tidak mengalami trip .  Metode  tersebut  juga  dapat  menaikkan stabilitas  transien  [25].  Maka,  perlu  dilakukan  penelitian menggunakan metode SFCL tipe bridge agar sistem lebih cepat dalam melewati arus gangguan.
Berdasarkan  penelitian-penelitian  sebelumnya,  hendak dikembangkan  dan  dianalisis  metode current  limiter pada pembangkit  listrik  tenaga  angin  berbasis  DFIG  dalam  skala besar untuk melihat keefektifannya. Oleh karena itu, dilakukan analisis dan peningkatan stabilitas transien dengan menggunakan  metode  SFCL  tipe bridge pada  pembangkit listrik  tenaga  angin  berbasis  DFIG.  Dengan  menggunakan metode  SFCL  tipe bridge ketika  sebuah  sistem  mengalami gangguan  besar,  sistem  akan  kembali  pada  keadaan  semula tanpa  terjadi trip dalam  waktu  yang  cepat  dan  tidak  akan melebihi batas nilai yang telah ditentukan sesuai dengan grid code Indonesia.

## II. M ETODOLOGI
Penelitian ini membahas sistem turbin angin berbasis DFIG dengan  kapasitas  9  MW  yang  dimodelkan  dalam  Simulink
MATLAB.  Penelitian  ini  memiliki  beberapa  tahap,  yaitu pemodelan  pembangkit  listrik  tenaga  angin  berbasis  DFIG, perancangan metode SFCL tipe bridge pada sistem pembangkit tenaga  angin  berbasis  DFIG,  pengujian  kinerja,  analisis,  dan kesimpulan.

## A. Alur Rancangan Metode Penelitian
Gbr.  1  menunjukkan  diagram  alir  penelitian  pemodelan turbin  angin  berbasis  DFIG  yang  dilakukan  menggunakan Simulink  MATLAB,  dengan  menggunakan  parameter- parameter  yang  ada  pada  Simulink.  Tujuan  perancangan metode  SFCL  tipe bridge pada  sisitem  turbin  angin  berbasis DFIG ini adalah untuk meningkatkan stabilitas transien ketika sistem mengalami gangguan besar, sehingga sistem tidak akan mengalami trip dan  akan kembali ke keadaan  semula dengan cepat  dalam  melewati  gangguan  tersebut.  Sistem  pada penelitian ini adalah pembangkit listrik tenaga angin berbasis DFIG  yang  diparalelkan  dengan  teknologi  SFCL  tipe bridge . Dengan  pengaruh  teknologi  SFCL  terhadap  sistem  ketika mengalami  gangguan  besar,  sistem  akan  melewati  gangguan secara otomatis sehingga tidak terjadi trip pada sistem.
Simulasi  dan  pengujian  metode  SFCL  pada  sistem  turbin angin  berbasis  DFIG  ini  dilakukan  dengan  dua  keadaan. Keadaan  yang  pertama  adalah  sebuah  sistem  turbin  angin berbasis  DFIG  diuji  tanpa  teknologi  SFCL  ketika  mengalami gangguan besar, sedangkan keadaan kedua adalah sistem turbin angin berbasis DFIG diuji menggunakan teknologi SFCL tipe bridge ketika  mengalami  gangguan  besar.  Tahap  analisis berusaha  membuktikan  bahwa  metode  yang  diusulkan,  yaitu metode SFCL tipe bridge , merupakan metode yang paling baik untuk digunakan dalam peningkatan stabilitas transien. Metode SFCL  diharapkan  mampu  melewati  gangguan  dengan  cepat sehingga tidak terjadi trip pada sistem.

## B. Pembangkit Listrik Tenaga Angin
Energi angin merupakan salah satu sumber energi terbarukan yang  dapat  digunakan  untuk  menghasilkan  listrik  [26],  [27]. Energi angin dan energi terbarukan lainnya diperkirakan akan menjadi  sumber  energi  yang  cepat  pertumbuhannya  [28]. Energi  angin  juga  merupakan  alternatif  energi  yang  ramah
Gbr. 1 Diagram alir penelitian.
lingkungan  yang  dapat  mengurangi  emisi.  Emisi  yang dihasilkan  pada  pembangkitan  energi  listrik  dari  pembakaran bahan bakar fosil menjadi salah satu faktor yang paling tinggi selain  transportasi.  Jika  emisi  dibiarkan  tanpa  adanya  upaya untuk  menguranginya,  lapisan  ozon  akan  menjadi  rusak sehingga suhu di bumi tidak menentu dan dapat menyebabkan beberapa penyakit baru bagi makhluk hidup. Pembangkit listrik tenaga  angin  ini  bekerja  menggunakan  bantuan  kincir  angin yang  dipasang  dalam  jumlah  banyak  di  suatu  tempat  atau ladang  yang  jauh  dari  pemukiman.  Kincir  angin  ini  akan memutar  peralatan  mekanik  pada  turbin  angin.  Kemudian, sebuah generator akan mengubah energi gerak menjadi energi listrik menggunakan teori medan elektromagnetik.  Pada poros generator  dipasang  secara  permanen  feromagnetik  dan  di sekeliling  poros  dibentuk  kumparan-kumparan  kawat.  Saat poros berputar karena angin, akan terjadi fluks yang akhirnya menjadi  arus  dan  tegangan.  Kemudian,  daya  listrik  tersebut dapat  disalurkan  melalui  jaringan  transmisi  dan  sistem distribusi kepada masyarakat banyak.
Komponen-komponen  turbin  angin  meliputi  rotor,  baling- baling, gearbox ,  generator,  poros  kecepatan  rendah,  poros kecepatan  tinggi,  dan tower .  Rotor  berfungsi  sebagai  bagian yang  menerima  energi  kinetik  dari  hembusan  angin  yang diubah menjadi energi gerak untuk berputar. Baling-baling atau bilah  berfungsi  untuk  menangkap  angin  yang  masuk  atau mengenai  bagiannya  kemudian  berubah  menjadi  energi  putar untuk  diteruskan  ke  dalam  generator.  Baling-baling  biasanya terdiri  atas  tiga  bilah. Gearbox berfungsi  sebagai  pengatur kecepatan turbin angin agar bergerak secara konstan. Generator memiliki  fungsi  yang  paling  penting,  yaitu  mengubah  energi putar  yang  masuk  menjadi  energi  listrik.  Poros  kecepatan rendah  berfungsi  sebagai  poros  yang  menghubungkan  antara gearbox dengan  rotor,  sedangkan  poros  kecepatan  tinggi berfungsi  memutar  generator  untuk  membangkitkan  energi listrik. Tower merupakan  penyangga  turbin  angin  untuk menopang beban yang ada pada kesatuan turbin angin di atas.
Besar kecilnya nilai daya yang dihasilkan dari turbin angin dipengaruhi  oleh  energi  kinetik  yang  diperoleh.  Persamaan energi kinetik pada turbin angin ditunjukkan pada (1).
𝐸𝑘 = 1 2 𝑚𝑣 2 (1)
dengan Ek merupakan  energi  kinetik, m adalah  massa,  dan v adalah kecepatan angin dalam m/s. Untuk mencari nilai massa, digunakan (2).
𝑚 = 𝜌𝐴v (2)
dengan m merupakan  nilai  massa, ρ adalah  nilai  kerapatan udara  dalam  kg/m 3 ,  dan v merupakan  nilai  kecepatan  angin dalam m/s.
Dari (1) dan (2) dapat dihasilkan persamaan untuk mencari nilai daya pada turbin angin, yang ditunjukkan pada (3).
𝑃 = 1 2 𝜌𝐴𝑣 3 (3)
dengan P merupakan nilai daya angin, 𝜌 adalah nilai kerapatan udara dalam kg/m 3 , A merupakan luas area turbin yang disapu oleh angin dalam m 2 , dan v adalah kecepatan angin dalam m/s.
Selanjutnya,  daya  turbin  angin  diperoleh  dari  daya  angin menggunakan  (4)  dan  (5),  dengan  melibatkan  parameter koefisien daya atau Cp .
𝐶𝑝 = 𝑃 𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛 𝑎𝑛𝑔𝑖𝑛
𝑃 𝑎𝑛𝑔𝑖𝑛 (4)
𝑃 𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛 𝑎𝑛𝑔𝑖𝑛 = 𝐶𝑝 1 2 𝜌𝐴𝑣 3 . (5)

## C. Doubly Fed Induction Generator (DFIG)
Pembangkit  listrik  tenaga  angin  yang  saat  ini  banyak digunakan  adalah  jenis  turbin  angin  berkecepatan  variabel. Salah satunya adalah DFIG. DFIG merupakan sebuah generator distribusi  ganda  yang  dihubungkan  dengan  jaringan pembangkit listrik. Kinerja DFIG ini dibuat dengan skema yang ramah  lingkungan,  sehingga  dapat  mengendalikan  daya  aktif dan reaktif serta menjadi alat ukur tegangan pada turbin angin yang  ada  dalam  sistem  pembangkit  tenaga  angin  tersebut. DFIG memiliki banyak keunggulan dibandingkan jenis lainnya, di  antaranya  mampu  bekerja  lebih  fleksibel  sesuai  dengan kebutuhan  beban  dan  juga  dapat  menyuplai  energi  dalam jumlah  yang  besar.  Sistem  pembangkit  tenaga  angin  berbasis DFIG  ini  menggabungkan  mesin  induksi  rotor  yang dioperasikan  sebagai  generator  dengan  menerapkan  metode torsi  negatif  ke  dalam  poros  utamanya.  Bagian  stator dihubungkan ke grid dengan transformator, sedangkan bagian rotor dihubungkan dengan konverter arah bolak-balik [29].
Pembangkit listrik tenaga angin berbasis DFIG pada Gbr. 2 ini terdiri atas gearbox , rotor side converter (RSC), grid side converter (GSC),  dan DC  bus . Gearbox berfungsi  untuk meningkatkan kecepatan putar agar konstan. DFIG merupakan generator  yang  memanfaatkan  konverter,  yaitu  untuk mengontrol  daya  aktif  dan  daya  reaktif.  Kemudian,  RSC digunakan untuk mengatur daya aktif dan reaktif, yaitu aliran arus masuk melalui RSC dikontrol agar sesuai dengan beban. Selanjtnya,  GSC  berfungsi  untuk  menstabilkan  tegangan  DC, sedangkan DC  bus berfungsi  untuk  menyimpan  energi sementara  guna  memperlancar  aliran  daya.  Persamaan  daya masukan turbin angin ditunjukkan pada (6).
𝑃𝑤𝑡 = 1 2 π 𝑅 2 ρ𝑉𝑤 3 (6)
dengan Pwt merupakan daya masukan pada turbin angin, yang berupa  daya  mekanik  (W); R adalah  diameter  turbin  (m), ρ adalah kerapatan udara (kg/m 2 ), dan Vw merupakan kecepatan
Gbr. 2 Turbin angin berbasis DFIG.
udara (m/s). Daya turbin angin yang dihasilkan pada sistem ini dipengaruhi  oleh  kecepatan  angin  yang  memutar  bilah  pada turbin  angin.  Bilah  turbin  angin  tersebut  memutar  generator untuk  menghasilkan  listrik.  Arus  yang  dihasilkan  generator masuk  ke  dalam  konverter  untuk  dikontrol  agar  daya  yang dihasilkan sesuai dengan beban.
Dalam  sistem  DFIG,  energi  listrik  dihasilkan  dari  stator maupun  rotor.  Daya  listrik  yang  dihasilkan  oleh  stator  dapat dihitung menggunakan (7).
P s = 𝑇 𝑒𝑚 𝜔 𝑠 (7)
dengan Ps merupakan  daya  yang  dihasilkan  stator  (W), Tem adalah  torka  elektromagnetik  (N.m),  dan ωs merupakan kecepatan medan putar stator (rad/s).
Total daya  elektrik yang dihasilkan oleh  generator bernilai sama  dengan  daya  mekanik  yang  dihasilkan  oleh  turbin. Dengan demikian, daya elektrik yang dihasilkan oleh rotor Pr dapat dihitung berdasarkan (8).
𝑃𝑟 = 𝑃𝑚 − 𝑃𝑠 (8)
dengan Pr adalah daya rotor, Pm adalah daya mekanik, dan Ps adalah daya stator.

## D. Superconducting Fault Current Limiter (SFCL)
Current  limiter merupakan  teknologi  pembatas  arus  yang digunakan  untuk  membatasi  arus  ketika  sistem  mengalami gangguan. SFCL tipe bridge merupakan salah satu jenis current limiter yang  merupakan  gabungan  antara  diode  dan thyristor secara  paralel.  SFCL  tipe bridge dalam  pembangkit  listrik tenaga angin berbasis DFIG berfungsi sebagai pembatas arus. Dengan  adanya  SFCL,  sebuah  sistem  tidak  akan  mengalami drop tegangan  dan  arus  puncak  ketika  terjadi  transien. Kemudian, thyristor pada SFCL berfungsi sebagai pengontrol arus  listrik,  sedangkan  diode  berfungsi  sebagai  pembatas
tegangan.  Hal  inilah  yang  menyebabkan  SFCL  digunakan untuk meningkatkan stabilitas transien pada power sistem [30]. Diagram  blok  SFCL  tipe bridge ditunjukkan  pada  Gbr.  3, sedangkan  cara  kerja  pengontrolan  ditunjukkan  pada  Gbr.  4. Dalam  keadaan  normal, thyristor A  dan thyristor B  akan off , sehingga  arus  hanya  dapat  melewati  L1  saja.  Ketika  terjadi gangguan atau fault , diode B dan thyristor A akan on , sehingga arus akan melewati dua bagian, yaitu melewati L1 400 mH dan melewati L2 600 mH. Thyristor akan on atau off sesuai dengan waktu yang ditentukan oleh sequence dengan mengikuti waktu gangguannya. Ketika sistem diberi gangguan pada detik ke 0,5- 0,7, sequence akan disesuaikan pada detik tersebut.  Peristiwa ini  disebut  dengan  membatasi  arus  ketika  gangguan,  dengan membagi  aliran  arus  menjadi  dua  supaya  tidak  terjadi  arus puncak yang menyebabkan drop tegangan.

## E. Stabilitas Transien
Stabilitas  transien  merupakan  kestabilan  peralihan  atau kemampuan  sebuah  sistem  tenaga  untuk  mencapai  titik keseimbangannya agar kembali ke keadaan normal atau steady state setelah  mengalami  gangguan  yang  besar.  Contoh gangguan  besar  ini  adalah  terlepasnya  beban  secara  tiba-tiba atau terjadinya hubung singkat yang mengakibatkan perubahan arus dan tegangan dengan cepat. Perubahan arus dan tegangan yang cepat ini dapat mengakibatkan sistem tenaga kehilangan stabilitasnya  dan  menyebabkan  sistem  mengalami drop tegangan dan trip . Jenis gangguan besar ini dapat terjadi ketika ada  penambahan  atau  pengurangan  daya  yang  sangat  besar pada  beban  secara  tiba-tiba,  sehingga  menyebabkan terputusnya  saluran  transmisi  dan  gangguan  hubung  singkat, seperti gangguan tiga fase, dua fase, dan satu fase.

## III. S IMULASI S ISTEM

## A. Parameter
Pada penelitian ini, sistem yang digunakan adalah generator sinkron  berkapasitas  3  MW  yang  diparalelkan  dengan  DFIG berkapasitas  9  MW.  Tegangan  stator  memiliki  nilai  nominal 380  V,  tegangan  rotor  bernilai  nominal  380  V,  dengan frekuensi 50 Hz.  Kemudian,  ditambahkan  beban  berkapasitas 11  MW,  dengan  frekuensi  50  Hz.  SFCL  tipe bridge yang digunakan memiliki nilai L1 sebesar 400 mH dan L2 sebesar 600 mH. Data parameter sistem dirangkum dalam Tabel I.

## B. Pengujian Simulink MATLAB
Penelitian  ini  melakukan  pengujian  sistem  dengan memberikan gangguan pada detik ke 0,5-0,7 yaitu dengan dua
Gbr. 3 SFCL tipe bridge . Gbr. 4 Kontrol SFCL tipe bridge. T ABEL I P ARAMETER S ISTEM
Parameter Nilai Daya aktif generator 1 3 MW Daya aktif DFIG 9 MW Vs _nom DFIG 380 V Vr _nom DFIG 380 V Frekuensi DFIG 50 Hz L1 SFCL 400 mH L2 SFCL 600 mH
keadaan.  Pada  keadaan  yang  pertama,  sistem  diuji  dengan menggunakan  SFCL  tipe bridge ,  sedangkan  pada  keadaan kedua, sistem diuji tanpa menggunakan SFCL tipe bridge .

## IV. M ETODOLOGI
Pada  penelitian  ini,  digunakan  sistem  pembangkit  listrik tenaga angin 9 MW berbasis DFIG. Sistem ini dirancang dalam Simulink  MATLAB . Pada  Gbr.  5  ditunjukkan  hasil  model dalam Simulink. Penelitian ini dilakukan dalam  dua keadaan. Keadaan  pertama  adalah  keadaan  sistem  ketika  diberi gangguan  dalam  beberapa  detik  dengan  menggunakan  SFCL tipe bridge. Keadaan  kedua  adalah  keadaan  sistem  diberi gangguan beberapa detik tanpa menggunakan SFCL tipe bridge . Teknologi  SFCL  ini  dirancang  juga  dalam  Simulink  dengan komponen  utama  diode  dan thyristor .  Diode  merupakan komponen  pasif  dan thyristor merupakan  komponen  aktif. SFCL  tipe bridge digunakan  untuk  meningkatkan  stabilitas transien  pada  sistem.  Ketika  sistem  mengalami  gangguan, sistem  tidak  akan trip karena  sudah  diatur  dengan  SFCL  tipe bridge dengan  membagi  arus  melewati  dua  jalur,  untuk mengontrol  terjadinya  arus  puncak  yang  menyebabkan drop tegangan secara tiba-tiba.
Gbr. 6 menunjukkan hasil simulasi pembangkit listrik tenaga angin  berbasis  DFIG  9  MW  yang  diberi fault atau  gangguan pada detik ke 0,5-0,7, dengan menggunakan SFCL tipe bridge untuk  meminimalkan  terjadinya trip .  Hasil  menunjukkan bahwa  ketika  sistem  dalam  keadaan  normal,  dihasilkan tegangan  219  V  dan  ketika  diberi  gangguan,  sistem  tidak mengalami penurunan  tegangan. Hal ini menunjukkan  bahwa sistem  dengan  SFCL  tipe bridge mampu  melewati  gangguan tanpa  adanya drop tegangan  atau trip .  Hal  ini  terjadi  karena pada sistem yang menggunakan SFCL tipe bridge ini arus dapat melewati dua induktor (arus dibatasi oleh dua induktor), yang
tidak  menyebabkan  arus  puncak  dan  nilai  tegangan  menjadi stabil.  Keadaan  ini  juga  masih  dianggap  normal  yang  sesuai dengan grid code 2007, yaitu tegangan 220 V memiliki rentang antara +5% dan -10%. Jadi, sistem 219 V dikatakan normal jika memiliki nilai tegangan dalam rentang 198-231 V.
Gbr.  7  menunjukkan  tegangan  ketika  sistem  pembangkit tenaga angin berbasis DFIG ini diberi gangguan pada detik ke 0,5-0,7 tanpa menggunakan model teknologi SFCL tipe bridge . Hasilnya  menunjukkan  bahwa  ketika  sistem  diberi  gangguan pada detik ke 0,5-0,7, nilai tegangan menjadi 120 V atau sistem mengalami keadaan mati dengan nilai tegangan ketika normal adalah  219  V.  Ketika  diberi  gangguan  tanpa  menggunakan SFCL,  tegangan  langsung  turun  secara  drastis  dan  tiba-tiba karena  terjadi  arus puncak  akibat adanya gangguan dan  tidak adanya  teknologi  yang  digunakan  untuk  membatasi  arus tersebut. Selisih antara tegangan nominal dan keadaan transien tanpa  menggunakan  SFCL  adalah  100  V.  Sesuai  dengan standar  kualitas  operasi  sistem  di  Indonesia,  kondisi  tersebut dikategorikan  sebagai  kondisi  gangguan  karena  tegangan berada di bawah rentang tegangan kondisi normal, yaitu 198- 231 V.
Gbr.  8  menunjukkan  nilai  frekuensi  yang  diperoleh  sistem pembangkit  listrik  tenaga  angin  berbasis  DFIG  dengan menggunakan SFCL tipe bridge . Hasil simulasi menunjukkan hasil yang baik ketika SFCL digunakan. Hal ini terjadi karena ketika  SFCL  tipe bridge digunakan  ketika  terjadi  gangguan, sistem  mampu  menjaga  kestabilan  putaran  rotor  yang menyebabkan nilai frekuensi tetap berada pada nilai nominal. Hal ini dibuktikan ketika sistem diberi gangguan pada detik ke 0,5-0,7,  yaitu  nilai  frekuensi  masih  stabil,  sebesar  50  Hz. Menurut  standar  kualitas  operasi  sistem grid  code Indonesia, kondisi  ini  masih  dikatakan  normal,  yaitu  masih  berada  pada rentang 49,00 Hz ≤ f ≤ 51,00 Hz.
Gbr. 5 Sistem turbin angin berbasis DFIG.
Gbr. 9 menunjukkan nilai frekuensi pada sistem pembangkit tenaga angin berbasis DFIG ini tanpa menggunakan SFCL tipe bridge . Ketika sistem diberi gangguan, yaitu pada detik ke 0,5- 0,7,  hasil  simulasi  tidak  lebih  stabil  dibandingkan  yang menggunakan  SFCL.  Nilai  frekuensi  berada  di  antara  nilai 49,75-50,25  Hz.  Hal  ini  terjadi  karena  ketika  ada  gangguan dalam  sistem  tanpa  SFCL  tipe bridge ,  sistem  tidak  mampu menjaga  kestabilan  putaran  rotor  dengan  baik,  yang menyebabkan  nilai  frekuensi  menjadi  tidak  sesuai  standar. Namun, kondisi tersebut masih sesuai dengan kondisi  normal yang  sesuai  dengan grid  code Indonesia,  meskipun  hasilnya tidak  jauh  lebih  baik  daripada  sistem  menggunakan  SFCL ketika diberi gangguan.
Gbr.  10  menunjukkan  nilai  daya  aktif  pada  sistem pembangkit tenaga angin berbasis DFIG yang diberi gangguan pada detik ke 0,5-0,7 dengan menggunakan SFCL tipe bridge . Hasil simulasi menunjukkan bahwa nilai daya aktif yang diberi gangguan  menggunakan  SFCL  adalah  9  MW.  Nilai  tersebut
sesuai  dengan  kapasitas  sistemnya,  yaitu  9  MW.  Hal  ini menunjukkan  bahwa  sistem  yang  diberi  gangguan  pada  detik ke  0,5-0,7  dengan  menggunakan  SFCL  tidak  mengalami perubahan  kapasitas  daya  aktif  yang  dihasilkan  sebelum diberikannya  gangguan.  Dengan  kata  lain,  SFCL  tipe bridge mampu melewati gangguan dengan baik karena dengan SFCL tipe bridge , sistem tidak akan mengalami arus puncak sehingga nilai daya aktif tetap berada pada nilai kapasitas sistem tersebut. Hal  ini  juga  sesuai  dengan  nilai  tegangan  yang  dihasilkan ketika terjadi gangguan oleh sistem yang menggunakan SFCL. Nilai  tegangan  tetap  pada  kondisi  nilai  awal  atau  normal, sehingga nilai daya aktifnya juga tetap berada pada nilai yang sesuai dengan kapasitasnya.
Gbr.  11  menunjukkan  nilai  daya  aktif  pada  sistem  ketika diberi  gangguan  pada  detik  ke  0,5-0,7  tanpa  menggunakan SFCL  tipe bridge .  Hasil  simulasi  menunjukkan  bahwa  nilai daya aktif adalah 6 MW, dengan nilai kapasitas sistem sebelum gangguan sebesar 9 MW. Hal ini menunjukkan bahwa terjadi
Gbr. 6 Nilai tegangan dengan menggunakan SFCL tipe bridge.
Gbr. 7 Nilai tegangan tanpa menggunakan SFCL tipe bridge.
Gbr. 8 Nilai frekuensi dengan menggunakan SFCL tipe bridge.
Gbr. 9 Nilai frekuensi tanpa menggunakan SFCL tipe bridge.
penurunan  secara  signifikan  kapasitas  daya  aktif  yang dihasilkan  sebelum  dan  sesudah  diberikannya  gangguan, dibandingkan dengan sistem yang menggunakan SFCL. Hal ini terjadi karena sistem tanpa SFCL tipe bridge akan mengalami arus  puncak  ketika  terjadi  gangguan  dan  sistem  mengalami drop tegangan, sehingga nilai daya aktif juga menjadi turun dari nilai kapasitas sistem.
Tabel  II  menyajikan  hasil  perhitungan  rasio transient stability improvement (TSI) yang dihitung dengan melakukan perbandingan  antara  transien improvement dengan  transien tanpa  SFCL.  Pada  tabel  tersebut  juga  ditampilkan  beberapa nilai tegangan, frekuensi, dan daya aktif yang diuji dengan tiga skenario, yaitu skenario gangguan tiga fase, gangguan dua fase, dan gangguan satu fase. Jika dilihat dari tabel tersebut, sistem dengan  SFCL  tipe bridge memberikan  hasil  lebih  baik dibandingkan dengan sistem tanpa SFCL.

## V. K ESIMPULAN
Pada penelitian ini, dilakukan pengujian sistem tenaga angin berbasis DFIG berkapasitas 9 MW. Sistem ini diberi gangguan yang menyebabkan ketidakstabilan sistem sehingga mengakibatkan  adanya  penurunan  stabilitas  transien.  Untuk mengatasi  penurunan  stabilitas  transien  tersebut,  digunakan SFCL tipe bridge .
Sistem  mengalami  gangguan  pada  detik  ke  0,5-0,7. Gangguan  tersebut  diuji  dengan  dua  keadaan.  Keadaan  yang pertama  adalah  sistem  menggunakan  SFCL  tipe bridge , sedangkan  keadaan  yang  kedua  adalah  sistem  tidak
menggunakan  SFCL  tipe bridge .  Dari  pengujian  tersebut diperoleh  hasil  bahwa  sistem  yang  menggunakan  SFCL  tipe bridge dapat  melewati  gangguan  karena  arus  dibatasi  oleh SFCL  sehingga  tidak  menyebabkan  penurunan  stabilitas transien.
Pada  keadaan  pengujian  yang  menggunakan  SFCL  tipe bridge diperoleh nilai tegangan dan frekuensi yang tidak keluar dari  standar  stabilitas grid  code Indonesia.  Di  sisi  lain,  pada keadaan tanpa SFCL tipe bridge , diperoleh nilai tegangan yang tidak  memenuhi  standar grid  code Indonesia,  tetapi  dengan nilai  frekuensi  masih  sesuai  standar grid  code Indonesia, meskipun  terjadi  fluktuasi.  Maka,  disimpulkan  bahwa  ketika sistem  menggunakan  SFCL  tipe bridge ,  sistem  dapat mengendalikan stabilitas transien dengan baik.

## K ONFLIK K EPENTINGAN
Penulis  menyatakan  bahwa  tidak  terdapat  konflik kepentingan  dalam  penyusunan  penelitian  dengan  judul “Peningkatan Stabilitas Transien pada Turbin Angin Berbasis DFIG Menggunakan SFCL tipe Bridge ” ini..

## K ONTRIBUSI P ENULIS
Tema  penelitian,  Doane  Puri  Mustika  dan  Sasongko Pramono Hadi; perangkat lunak, Doane Puri Mustika;  analisis formal,  Doane  Puri  Mustika,  Sasongko  Pramono  Hadi,  dan Mokh  Isnaeni  B;  penyiapan  data  parameter,  Doane  Puri Mustika  dan  Mohd  Brado  Frasetyo;  penulisan—penyusunan draf  asli,  Doane  Puri  Mustika;  penulisan—peninjauan  dan
T ABEL II
T RANSIENT S TABILITY I MPROVEMENT DARI T IGA S KENARIO
No. Skenario Tegangan (V) TSI Frekuensi (Hz) TSI Daya Aktif (MW) TSI 1 Gangguan 3 fase Dengan SFCL 219 1,84 50,00 1,005 9 1,8 Tanpa SFCL 117 49,75 5 2 Gangguan 2 fase Dengan SFCL 219 1,22 50,00 1,003 9 1,3 Tanpa SFCL 180 49,85 7 3 Gangguan 1 fase Dengan SFCL 219 1,03 50,00 1,003 9 1,0 Tanpa SFCL 212 49,85 9
Gbr. 10 Nilai daya aktif dengan menggunakan SFCL tipe bridge.
Gbr. 11 Nilai daya aktif tanpa menggunakan SFCL tipe bridge.
penyuntingan, Doane Puri Mustika, Sasongko Pramono Hadi, dan  Tumiran;  pemrograman,  Doane  Puri  Mustika,  Sasongko Pramono Hadi, dan Mohd Brado Frasetyo; pengawasan, Doane Puri Mustika, Sasongko Pramono Hadi, Mokh Isnaeni B, dan Tumiran.

## U CAPAN T ERIMA K ASIH
Penulis mengucapkan terima kasih untuk semua orang yang terlibat dalam penyusunan penelitian ini. Kepada orangtua dan keluarga  yang  selalu  memberikan  semangat  dan  dorongan dalam penyusunan penelitian ini, kepada dosen pembimbing 1 Bapak  Sasongko,  pembimbing  2  Bapak  Isnaeni  yang  selalu memberikan  arahan-arahan  serta  saran  dalam  penyusunan penelitian  ini,  teman-teman  diskusi  yang  selalu  memberikan masukan  dan  semangat  dalam  penyusunan  penelitian  ini,  dan tim  DTETI  Universitas  Gadjah  Mada  yang  memberikan bantuan dalam hal akademik untuk penyelesain penelitian ini.

## R EFERENSI
[1]  F.  Ueckerdt,  dkk.,  “Potential  and  Risks  of  Hydrogen-Based  E-Fuels  in Climate Change Mitigation,” Nature Clim. Change , Vol. 11, No. 5, hal. 384–393, Mei 2021.
[2]  B.D.  Patterson,  dkk.,  “Renewable  CO2  Recycling  and  Synthetic  Fuel Production in a Marine Environment,” Proc. Nat. Acad. Sci., Vol. 116, No. 25, hal. 12212–12219, Jun. 2019.
[3]  K.H. El-Torky, T. Ottief, M. Elsoghier, dan Y.M. Abdelaal (2019)  “Air Pollution, Its Consequences and Solving It,” [Online], https://www.researchgate.net/profile/KareemHamdyElTorky/publication /344353036_AIR_POLLUTION_ITS_CONSEQUENCES_AND_SOL VING_IT/links/5f6b67e8a6fdcc0086362c26/AIRPOLLUTIONITSCON SEQUENCES-AND-SOLVING-IT.pdf. tanggal akses: 13-Jun-2022.
[4]  Y. Khadka, “Carbon Compounds: Pollution Aspects,” Patan Pragya , Vol.
6, No. 1, hal. 127–135, Des. 2020. [5]  (2015) “The Paris Agreement | UNFCCC,”[Online], https://unfccc.int/process-and-meetings/the-paris-agreement/the-paris- agreement, tanggal akses:14-Jun-2022.
[6]  (2019)  “Rancangan  Undang-Undang  tentang  Energi  Baru  dan Terbarukan,” [Online], https://berkas.dpr.go.id/pusatpuu/draft- ruu/public-file/draft-ruu-public-19.pdf, tanggal akses: 14-Jun-2022.
[7]  A.K.  Karmaker,  dkk.,  “Exploration  and  Corrective  Measures  of Greenhouse  Gas  Emission  from  Fossil  Fuel  Power  Stations  for Bangladesh,” J. Clean. Prod. , Vol. 244, hal. 1–11, Sep. 2019.
[8]  S.A. Vargas, dkk., “Wind Power Generation: A Review and a Research Agenda,” J. Clean. Prod. , Vol. 218, hal. 850–870, Mei 2019.
[9]  A. Fernández-Guillamón, E. Gómez-Lázaro, E. Muljadi, dan Á. Molina- García,  “Power  Systems  with  High  Renewable  Energy  Sources:  A Review of Inertia and Frequency Control Strategies Over Time,” Renew. Sustain. Energy Rev. , Vol. 115, hal. 1–12, Nov. 2019.
[10]  B.M.S.  Hodge,  dkk.,  “Addressing  Technical  Challenges  in  100% Variable  Inverter-Based  Renewable  Energy  Power  Systems,” Wiley Interdiscip.  Rev.  Energy,  Environ. ,  Vol.  9,  No.  5,  hal.  1–19,  Sep./Okt. 2020.
[11]  S.I.  Sharif,  M.A.R.  Anik,  M.  Al-Amin,  dan  M.A.B.  Siddique,  “The Prospect  of  Renewable  Energy  Resources  in  Bangladesh:  A  Study  to Achieve the National Power Demand,” Energy, Pow. , Vol. 8, No. 1, hal. 1–6, Agu. 2018.
[12]  M.  Satir,  F.  Murphy,  dan  K.  McDonnell,  “Feasibility  Study  of  an Offshore Wind Farm in the Aegean Sea, Turkey,” Renew. Sustain. Energy Rev. , Vol. 81, hal. 2552–2562, Jan. 2018.
[13]  J.G.  Rueda-Bayona,  dkk.,  “Renewables  Energies  in  Colombia  and  the
Opportunity for the  Offshore  Wind  Technology,” J. Clean. Prod. , Vol. 220, hal. 529–543, Mei 2019.
[14]  O.  Zamzoum,  dkk.,  “Power  Control  Of  Variable  Speed  Wind  Turbine Based on Doubly Fed Induction Generator Using Indirect Field-Oriented Control  with  Fuzzy  Logic  Controllers  For  Performance  Optimization,” Energy Sci., Eng. , Vol. 6, No. 5, hal. 408–423, Okt. 2018.
[15]  A.F.  Shehu,  A.S.  Abubakar,  S.  Musayyibi,  dan  K.  Idris,  “Doubly  Fed Induction Generator Based Wind Energy Conversion System: A Review,” J. Sci. Technol., Educ., Vol. 7, No. 3, hal. 145–150, Agu. 2019.
[16]  F.  Mazouz,  S.  Belkacem,  dan  C.  Ilhami  “DPC-SVM  of  DFIG  Using Fuzzy Second Order Sliding Mode Approach,” Int. J. Smart Grid , Vol. 5, No. 4, hal.174–182, Des. 2021.
[17]  D.A.  Kez,  dkk.,  “A  Critical  Evaluation  of  Grid  Stability  and  Codes, Energy  Storage  and  Smart  Loads  in  Power  Systems  with  Wind Generation,” Energy , Vol. 205, hal. 1–14, Agu. 2020.
[18]  N.Y.  Abed,  M.M  Kabhsa,  dan  G.M.  Abdlsalam,  “Low  Voltage  Ride- Through Protection Techniques For DFIG Wind Generation,” 2013 IEEE Power, Energy Soc. Gen. Meeting , 2013, hal. 1–6.
[19]  E.  Metin,  Ö.  Karagülle,  K.  Kamişli,  dan  E.  Çam,  “The  Importance  of Energy  Quality  in  Medical  Devices  and  Evaluation  of  Measurements Made  in  Kırıkkale  University  Medical  Faculty  MRI  Device  within  the Scope of TS EN 50160,” Int. J. Eng. Res., Dev. , Vol. 12, No. 2, hal. 700– 710, Jun. 2020.
[20]  M.R.  Islam,  dkk.,  “Neuro  Fuzzy  Logic  Controlled  Parallel  Resonance Type Fault Current Limiter to Improve the Fault Ride Through Capability of DFIG Based Wind Farm,” IEEE Access , Vol. 8, hal. 115314–115334, Jun. 2020.
[21]  K. Peddakapu, dkk., “Design and Simulation of Resistive Type SFCL in Multi-Area Power System for Enhancing the Transient Stability,” Phys. C Supercond. Its Appl. , Vol. 573, hal. 1–11, Jun. 2020.
[22]  B. Hossain, H. Rahman, dan R.I. Sheikh, “Transient Stability Analysis of a DFIG-Based Wind Turbine Using Three Level NPC Converter,” 2018 Int.  Conf.  Comput.  Commun.  Chem.  Mater.,  Electron.  Eng.  (IC4ME2) , 2018, hal. 1–4.
[23]  S.  Romphochai  dan  K.  Hongesombut,  “Effect  of  Low  Voltage  Ride- Through Capability of Doubly-Fed Induction Generator Wind Turbines for  Transient  Stability  of  Small  Power  Producer,” 2018  5th  Int.  Conf. Elect. Power, Energy Convers. Syst. (EPECS) , 2018, hal. 1–6.
[24]  A.R.A.  Jerin,  P.  Kaliannan,  U.  Subramaniam,  dan  M.S.  El  Moursi, “Review on FRT Solutions for Improving Transient Stability in DFIG- WTs,” IET Renew. Power Gener. , Vol. 12, No. 15, hal. 1786–1799, Okt. 2018.
[25]  X.-Y.  Xiao,  dkk.,  “Enhancing  Fault  Ride-Through  Capability  of  DFIG with  Modified  SMES-FCL  and  RSC  Control,” IET  Gener.  Transmiss. Distrib. , Vol. 12, No. 1, hal. 258–266, Jan. 2018.
[26]  T.  Lehtola  dan  A.  Zahedi,  “Solar  Energy  and  Wind  Power  Supply Supported by Storage Technology: A Review,” Sustain. Energy Technol., Assess. , Vol. 35, hal. 25–31, Okt. 2019.
[27]  P.A.  Østergaard,  dkk.,  “Sustainable  Development  Using  Renewable Energy  Technology,” Renew.  Energy ,  Vol.  146,  hal.  2430–2437,  Feb. 2020.
[28]  F. Porté-Agel, M. Bastankhah, dan S. Shamsoddin, “Wind-Turbine and Wind-Farm Flows: A Review,” Boundary-Layer Meteorol., Vol. 174, No. 1, hal. 1–59, Jan. 2020.
[29]  K. Makhoba dan D. Dorrell, “Consideration of the Effects of Symmetrical and Asymmetrical Voltage Dips in the Control and Operation of a Grid- Connected  Doubly-Fed  Induction  Generator,”  Tesis,  University  of KwaZulu-Natal, KwaZulu-Natal, South Africa, 2020.
[30]  M.A.  Shobug  dan  M.R.I.  Sheikh,  “Fault  Management  in  DFIG  Based Wind Turbine Using Sophisticated Advanced  Solid State Fault Current Limiter,” 2020 IEEE Reg. 10 Symp. (TENSYMP) , 2020, hal. 1660-1663.