ISSN(p): 2338-8323  | ISSN(e): 2459-9638
Juli 2023

## Pengendalian Arus pada Inverter Lima Tingkat Penaik dan Penurun Tegangan

## LEONARDUS HERU PRATOMO, HAPPY DIPTYA EKA CHRISTIAWAN
Program Studi Teknik Elektro, Universitas Katolik Soegijapranata, Indonesia Email: leonardus@unika.ac.id
Received 17 Mei 2023 | Revised 26 Juni 2023 | Accepted 1 Juli 2023

## ABSTRAK
Penggunaan  inverter  terkendali  arus  pada  sistem  integrasi  dengan  jala-jala memiliki beberapa kendala seperti nilai tegangan masukan inverter harus melebihi tegangan  pada  jala-jala,  ditambah  lagi  terdapat  gangguan  harmonisa  pada frekuensi pensaklaran inverter yang dapat menginterferensi jala-jala. Penggunaan inverter lima tingkat yang digabung dengan AC-AC boost diajukan pada makalah ini  untuk  mengeliminasi  gangguan  harmonisa  dan  mampu  menghasilkan  nilai tegangan  yang  lebih  tinggi  dari  pada  nilai  tegangan  masukan.  Dengan  begitu konverter yang diajukan mampu bekerja sebagai penaik dan penurun tegangan. Konverter  yang diajukan  menggunakan  satu  buah  sumber  DC  dan  menerapkan metode arus keluaran yang terkendali sebagai dasar dalam penyuntikan arus ke jala-jala untuk riset ke depan. Konverter yang diajukan mampu menghasilkan nilai Total Harmonic Distortion (THD) sebesar 2,6% dan memenuhi standar IEEE Std 519-2014 yaitu kurang dari 5%.
Kata kunci : inverter lima tingkat , kendali arus, penaik dan penurun tegangan, THD, penyuntikan arus ke jala-jala

## ABSTRACT
The use of grid connected current-controlled inverters has several constraints such as the input voltage value of the inverter must exceed the voltage on the grid, plus there  are  harmonic  disturbances  at  the  inverter  switching  frequency  which  can interfere with the grid. The use of a five-level inverter combined with AC-AC boost is  proposed  in  this  article  to  eliminate  harmonic  disturbances  and  be  able  to produce a higher voltage value than the input voltage value. Thus the proposed converter is able to work as a buck and boost voltage. The proposed converter uses a single DC source and applies a controlled output current method as a basis for injecting current into the grid for future research. The proposed converter is capable of producing a Total Harmonic Distortion (THD) value of 2.6% and meets the IEEE Std 519-2014 standard, which is less than 5%.
Keywords :  five-level  inverter,  current  controlled,  buck-boost  inverter,  THD, current injection

## 1. PENDAHULUAN
Seiring  berkembangnya  zaman  yang  diikuti  oleh  meningkatnya  kebutuhan  energi  karena populasi yang meningkat, telah banyak dilakukan penelitian dengan memanfaatkan teknologi untuk  menawarkan  solusi  terhadap  masalah  energi  tak  terbarukan.  Penggunaan  sel  surya Solar Photovoltaic pada grid-tied inverter merupakan salah satu cara memanfaatkan energi terbarukan untuk menghadapi masalah energi tak terbarukan. Grid-tied inverter merupakan inverter yang memiliki sistem kontrol arus terkendali, dan dapat digunakan untuk menyuntikan arus  ke  jala-jala (Wu, dkk, 2017) .  Sebuah  inverter  terkendali  arus  memiliki  sumber  arus yang terhubung secara paralel dengan impedansi keluaran dan juga dengan jala-jala dalam bentuk  sumber  tegangan  yang  memiliki  impedansi  jala-jala  terhubung  seri.  Arus  yang terkendali  bisa  didapatkan  dari  inverter  sumber  tegangan  yang  memiliki  sistem  kontrol terkendali arus pada pensaklarannya (Pan, dkk, 2017) . Strategi arus terkendali pada grid- tied inverter dapat mengurangi harmonisa arus yang disuntikan ke jala-jala (Chatterjee, dkk, 2018) .  Namun  penggunaan  inverter  sumber  tegangan  pada  grid-tied  inverter  memiliki kelemahan pada sisi tegangan masukan inverter yang harus diatas tegangan jala-jala. Di sisi lain  terdapat  inverter  sumber  arus  sebagai  alternatif  untuk  penyuntikan  arus  ke  jala-jala. Inverter sumber arus memiliki dc-link induktor pada rangkaian dayanya yang memiliki salah satu fungsi yaitu untuk membatasi riak arus pada sumber DC (Anand, dkk, 2014) . Inverter sumber  arus  bekerja  dengan  memanfaatkan  dc-link  induktor  yang  dihubung  singkat  untuk mendapatkan  daya  yang  besar (Lee,  dkk,  2013) .  Dengan  cara  kerja  seperti  itu  inverter sumber  arus  juga  bisa  disebut  sebagai boost  inverter,  berbeda  dengan  inverter  sumber tegangan yang dikenal sebagai buck inverter (Singh, dkk, 2019) . Inverter sumber arus juga dapat  digunakan  untuk  menyuplai  motor  listrik (Morawiec,  2013) .  Normalnya  inverter sumber arus membutuhkan  tapis kapasitor  pada sisi  keluaran untuk membantu  pergantian saklar aktif (Wu, dkk, 2017) . Namun inverter sumber arus memiliki kelemahan pada jumlah komponen  semikonduktor yang  lebih  banyak dari  pada inverter sumber tegangan  dan nilai efisiensi yang lebih rendah dibandingkan dengan inverter sumber tegangan (Lorenzani, dkk, 2017) . Dengan sistem kontrol terkendali arus, inverter sumber tegangan dapat digunakan untuk mengkompensasi arus yang tidak seimbang pada jala-jala (Pouresmaeil, dkk, 2014) Ditambah lagi, inverter sumber tegangan mampu untuk mengkompensasi masalah seperti PF (Power Factor), harmonisa arus, dan dapat menyuntikan energi dari sumber energi terbarukan (Ilavarasi, dkk, 2012) . Namun inverter sumber tegangan konvensional memiliki konfigurasi H-bridge  pada  pensaklarannya,  hal  tersebut  memiliki  beberapa  kekurangan  seperti  stres tegangan yang tinggi pada saklar aktif, tingginya nilai perubahan tegangan terhadap waktu, dan nilai Total Harmonic Distortion (THD) pada sisi keluaran.
Usaha untuk mengurangi stres tegangan pada saklar aktif dan nilai THD pada sisi keluaran (Vijeh,  dkk,  2019) memaparkan  bahwa  penggunaan multilevel  inverter  (MLI)  dapat mengurangi hal-hal tersebut. Semakin tinggi jumlah level pada MLI, maka semakin kecil nilai THD pada sisi keluaran (Gaikwad, dkk, 2016) . Namun terdapat tantangan tersendiri jika menggunakan single DC source dan menginginkan multilevel pada sisi keluaran, karena MLI konvensional  menggunakan cascaded  H-Bridge  (CHB).  Inverter  lima  tingkat  dengan  satu sumber DC diajukan oleh (Suroso, dkk, 2017) dengan menggunakan dua buah kapasitor sebagai  pembagi  tegangan,  tujuh  saklar  aktif  dan  satu  saklar  pasif. Dengan  topologi  yang sama, (Farhadi-Kangarlu,  dkk,  2018) mempresentasikan  bahwa  topologi  tersebut membutuhkan sensor tegangan tambahan pada salah satu kapasitor, dengan begitu sistem kontrol  tambahan  diperlukan  untuk  mengontrol  agar  tegangan  kapasitor  selalu  V DC /2. (Kahwa,  dkk, 2018) memaparkan  hasil  simulasi  dari  inverter  lima  tingkat  hanya  dengan enam saklar aktif dan dua saklar pasif. (Pratomo, dkk, 2015) mengimplementasi topologi tersebut dalam bentuk perangkat keras, topologi tersebut memiliki kelebihan dari sisi jumlah
saklar aktif yang lebih sedikit dan penyeimbang otomatis pada tegangan kapasitor. Dengan berkurangnya  nilai  THD  dan  nilai  perubahan  tegangan  terhadap  waktu,  maka  nilai  tapis keluaran juga bisa diperkecil (Krishna, dkk, 2016) . Kelebihan dari MLI dalam kecilnya nilai THD juga dapat digunakan untuk menyuntikan arus ke jala-jala (Chourasia, dkk, 2020) . Nilai THD yang rendah juga sebuah keuntungan karena dapat meminimalisasikan gangguan pada saat penyuntikan arus ke jala-jala dilakukan (Anurangi, dkk, 2017) .
Pada  makalah  ini,  sebuah  topologi  baru  diajukan,  penggunaan  inverter  sumber  tegangan terkendali  arus  dalam  bentuk  inverter  lima  tingkat  dengan  enam  saklar  aktif  dan penggabungan  dengan  AC-AC boost  dilakukan.  Manfaat  yang  dimaksimalkan  dari  topologi yang diajukan adalah nilai THD yang rendah pada konversi energi DC-AC, jangkauan tegangan keluaran lebih luas, dan strategi kontrol arus terkendali.

## 2. METODOLOGI
2.1  Skematik Rangkaian
C1 VDC C2 S1 S2 S3 S4 S5 S6 a b Gambar 1. Inverter Lima Tingkat Cf L1 S7 S8 S9 S10 a b Gambar 2. AC-AC Boost C1 Cf L1 VDC C2 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10

## Gambar 3. Buck-Boost Multilevel Inverter
Gambar  1  merupakan  rangkaian  daya  dari  inverter  lima  tingkat  yang  menggunakan  enam saklar aktif (S1-S6) dan dua kapasitor seri (C1-C2). Gambar 2 merupakan rangkaian daya dari
AC-AC boost yang meliputi empat buah saklar aktif (S7-S10). Gambar 3 merupakan skematik rangkaian yang diajukan, yaitu Gambar 1 dan Gambar 2 yang dihubungkan melalui titik "a" dan  "b". Buck-Boost  Multilevel  Inverter  menggunakan  sepuluh  saklar  aktif  (S1-S10),  dua kapasitor seri (C1-C2), satu induktor (L1) dan satu tapis kapasitor (Cf). Pada dasarnya, Buck- Boost Multilevel Inverter mempunyai dua mode operasi, yaitu mode buck dan mode boost. Mode buck dihasilkan oleh inverter lima tingkat dan memiliki jangkauan tegangan keluaran V ab < V DC . Mode boost dihasilkan oleh AC-AC boost yang mampu memperluas jangkauan tegangan keluaran hingga diatas V DC .

## 2.2  Mode Operasi
Topologi  yang  diajukan  diperlihatkan  pada  Gambar  3,  dimana  terdapat  dua  bagian,  yaitu inverter lima tingkat dan AC-AC boost. Pada topologi ini menggunakan inverter lima tingkat dengan satu sumber DC, yang mana akan menghasilkan keluaran V ab = V DC /2, V DC , 0, -V DC /2, -V DC . Pada topologi yang diajukan ini juga menggunakan dua buah kapasitor seri (C1 - C2) yang diparalel oleh sumber DC, yang menjadikan V DC = V C1 + V C2 . Juga topologi yang diajukan ini  memiliki  keunggulan  pada  sistem  kontrol  yang  sederhana,  karena  tidak  membutuhkan sistem kendali pada tegangan kapasitor, dengan kata lain topologi yang diajukan ini memiliki konfigurasi penyeimbang tegangan otomatis pada kedua buah kapasitor (C1 - C2). Agar kedua buah  kapasitor  tersebut  memiliki  tegangan  yang  sama  tanpa  kontrol  tambahan,  maka diperlukan nilai konsumsi daya yang sama pada saat siklus positif dan pada saat siklus negatif. Dengan begitu maka tegangan pada dua buah kapasitor seri (C1 - C2) dapat seimbang secara otomatis.
Pada sisi inverter lima tingkat, digunakan metode Pulse Width Modulation (PWM) yang akan memicu saklar aktif S1, S2, S5, dan S6, sedangkan S3 dan S4 akan bekerja pada frekuensi fundamental 50 Hz. Inverter lima tingkat pada topologi yang diajukan menggunakan metode modulasi level shifted carrier dengan gelombang sinusoidal yang diperlihatkan pada Gambar 4.
Car1 Car2 Car3 Car4 M Gambar 4. Gelombang Sinyal Carrier dan Sinyal Modulasi
Empat buah level shifted carrier digunakan pada topologi inverter lima tingkat yang diajukan, yaitu Car1 (sinyal warna hijau), Car2 (sinyal warna biru), Car3 (sinyal warna merah muda), dan Car4 (sinyal warna orange). Terdapat sinyal modulasi yaitu sinyal sinusoidal yang ditunjuk dengan huruf "M" (warna merah). Gambar 4 menjelaskan teknik modulasi antara sinyal carrier (Car1 – Car4) dengan sinyal modulasi sinusoidal (M). Modulasi antara M dengan Car1 akan menghasilkan  keluaran  Vab  >  VDC/2  >  0.  Modulasi  M  dengan  Car2  akan  menghasilkan keluaran Vab < VDC/2 > 0. Modulasi antara M dengan Car3 akan menghasilkan keluaran Vab < VDC/2 < 0. Modulasi antara M dengan Car4 akan menghasilkan keluaran Vab > VDC/2 < 0. Keterangan mengenai pensaklaran dan siklus charging pada C1 dan C2 inverter lima tingkat diperlihatkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Pensaklaran dan Siklus Charging S1 S2 S3 S4 S5 S6 V ab C1 C2 1 0 1 0 0 0 V DC /2 discharging charging 0 0 1 0 0 1 V DC discharging discharging 0 0 0 0 0 1 0 charging charging 0 0 0 1 0 0 0 charging charging 0 1 0 1 0 0 -V DC /2 charging discharging 0 0 0 1 1 0 -V DC discharging discharging
Pada saat V ab = V DC /2, maka saklar aktif pada bagian inverter lima tingkat yang bekerja adalah S1 dan S3. Lalu pada saat V ab = V DC , maka saklar aktif pada bagian inverter lima tingkat yang bekerja adalah S3 dan S6. Pada saat V ab = -V DC /2, maka saklar aktif pada bagian inverter lima tingkat yang bekerja adalah S2 dan S4. Lalu pada saat V ab = -V DC , maka saklar aktif pada bagian inverter lima tingkat yang bekerja adalah S4 dan S5.
Kemudian pada bagian AC-AC boost terdapat dua buah saklar bi-directional (S7-S8 dan S9- S10). Pada Gambar 5 dipresentasikan metode PWM yang digunakan untuk memicu saklar aktif (S7-S10) pada AC-AC boost. Terdapat dua buah komparator yang digunakan, satu komparator digunakan untuk  membandingkan nilai V d dengan sinyal carrier,  besaran  nilai  V d mengatur duty cycle pada “d”, dengan besaran duty cycle yang berubah, maka hal tersebut berpengaruh terhadap  jangkauan  penaik  tegangan  yang  dihasilkan.  Salah  satu  komparator  lainnya digunakan  untuk  menghasilkan zero-crossing,  yang  berguna  untuk  menentukan  polaritas tegangan pada AC-AC boost. AC-AC boost bekerja pada dua mode, yaitu mode buck dan mode boost. Pada mode buck nilai V d > peak carrier, hal tersebut menjadikan nilai “d” memiliki duty cycle = 100%. Lalu pada mode boost nilai Vd adalah 0 < V d < peak carrier.
+ - + - Vd d Vout S10 S9 S8 S7

## Gambar 5. Strategi Modulasi AC-AC Boost
Keterangan  mengenai  pensaklaran  AC-AC boost  dapat  dilihat  pada  Tabel  2,  "1" merepresentasikan  kondisi  ON  pada  saklar  aktif,  "0"  merepresentasikan  kondisi  OFF  pada saklar aktif, sedangkan "d" dan "d̅" adalah kondisi pensaklaran yang didapat dari modulasi V d dengan sinyal carrier.
Tabel 1. Pensaklaran AC-AC Boost Mode S7 S8 S9 S10 Keluaran Buck 0 1 1 1 Setengah siklus (+) 1 0 1 1 Setengah siklus (-) Boost d̅ 1 d 1 Setengah siklus (+) 1 d̅ 1 d Setengah siklus (-)
Pada saat mode buck setengah siklus positif, S7 OFF dan S8 ON, lalu pada saat setengah siklus negatif, S7 ON dan S8 OFF, dan S9 dan S10 akan selalu ON pada setengah siklus positif dan setengah  siklus  negatif  pada  keluaran.  Sedangkan  pada  saat  mode boost  setengah  siklus positif, S7 akan berlawanan dengan S9 dengan trigger "d", lalu S8 dan S10 akan selalu ON, ketika setengah siklus negatif, S8 akan berlawanan dengan S10, dan S7 dengan S9 akan selalu ON.

## 2.3  Strategi Pengendalian Arus dari Topologi yang Diajukan
Pada seksi ini, strategi kendali arus pada topologi yang diajukan akan dijelaskan. Tujuan dari topologi yang diajukan adalah menghadirkan perangkat yang dapat menyuntikan arus ke jala- jala dengan nilai THD yang rendah dan kemampuan untuk mendapatkan tegangan keluaran di  atas  dari  tegangan  sumber  DC  sebagai  masukan.  Agar  topologi  yang  diajukan  dapat menyuntikan arus ke jala-jala, maka diperlukan sistem kontrol untuk menjadikan topologi yang diajukan terkendali arus. Maka dari itu, Gambar 6 menunjukan flowchart dari metode kendali arus yang digunakan pada topologi yang diajukan.
Iref Iact Error = Iref - Iact M = (Kp*Error) + (Ki*Error) Mulai Inisialisasi Carrier 1, Carrier 2, Carrier 3, Carrier 4 M > Carrier 2 M > Carrier 3 M > Carrier 1
M > Carrier 4 M > 0 S1 Mati S1 Nyala S6 Mati
S6 Nyala S2 Nyala
S2 Mati S5 Nyala
S5 Mati S3 Mati, S4 Nyala S3 Nyala, S4 Mati Ya Tidak Tidak Tidak Tidak
Tidak Ya Ya Ya Ya

## Gambar 6. Flowchart Kontrol Arus pada Topologi yang Diajukan
Gambar 6 menunjukan flowchart dari metode kendali arus yang digunakan pada topologi yang diajukan.  Konsep dari pengendalian  arus  pada  sebuah  konverter adalah mendapatkan  nilai error ≈ 0. Nilai error  didapat dari hasil pengurangan antara nilai referensi dan nilai aktual. Sebuah propotional-integral  (PI)  controller  digunakan  untuk  menghasilkan  sinyal  modulasi yang didapat dari kalkulasi PI dengan nilai error. Sinyal modulasi tersebut akan dikomparasikan dengan sistem kontrol dari konverter, dan menghasilkan pulsa PWM sebagai pemicu saklar aktif dari konverter yang diajukan.
Gambar  6  juga  menjelaskan  bagaimana  sinyal  modulasi  dikomparasi  dengan  empat  buah shifted  level  carrier,  keluaran  dari  sistem  kontrol  ini  berupa  PWM  yang  digunakan  untuk memicu saklar  aktif  pada inverter lima  tingkat. Dengan begitu  kemampuan terkendali arus didapatkan, dan nilai THD yang rendah pada inverter lima tingkat juga memiliki manfaat dalam mengurangi interferensi saat penyuntikan arus ke jala-jala dilakukan.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Eksperimen  laboratorium  dilakukan  guna  memverifikasi  hasil  analisis  dan  simulasi  pada topologi  yang  diajukan.  Semua  simulasi  diimplementasikan  menggunakan  Power  Simulator Software. Tabel 3 mempresentasikan parameter yang digunakan pada implementasi perangkat keras.
Tabel 2. Parameter Implementasi pada Perangkat Keras Tegangan masuk 20 Volt DC Kapasitor polar 4700 uF/50V Kapasitor non-polar 2 uF Induktor 5mH Beban resistif 100 Ohm Frekuensi pensaklaran 7KHz
Tabel 3 menunjukan parameter dari komponen yang digunakan pada implementasi perangkat keras. Nilai dari tiap komponen diperuntukan dalam skala uji coba laboratorium. Pada simulasi perangkat lunak, dilakukan beberapa percobaan dengan parameter komponen yang berbeda- beda untuk mengenali  karakteristik dari konverter  yang  diajukan. Nilai tegangan kerja  dari kapasitor polar bergantung pada tegangan masukan konverter. Nilai Farad dari kapasitor non- polar, nilai Henry dari induktor, dan frekuensi pensaklaran bergantung pada daya keluaran yang diinginkan.
Gambar 7. Implementasi Topologi yang Diajukan pada Perangkat Keras
Gambar 7 menunjukkan implementasi perangkat keras tingkat eksperimen laboratorium dari konverter yang diajukan bersama dengan beberapa perangkat pendukung seperti alat ukur oscilloscope,  variable  and  regulated  DC  power  supply,  audio  frequency  generator  sebagai variabel  I ref ,  transduser  tegangan  dan  arus  sebagai feedback  untuk  microcontroller STM32F407VET6, driver untuk MOSFET, dan beban resistif.
Vab Vin Vin/2 (a) (b)
Gambar 8. Gelombang Tegangan Masukan dan Gelombang Lima Level pada Keluaran (a)

## Gelombang Hasil Simulasi (b) Gelombang Hasil Implementasi
Gambar  8  mempresentasikan  bentuk  gelombang  masukan  V DC dan  keluaran  inverter  lima tingkat  V ab .  Gelombang  masukan  V DC didapatkan  dari  sumber  masukan  konverter  yang diajukan,  sedangkan  gelombang lima  level  didapatkan dari  keluaran  pada  sisi  inverter  lima level. Dengan metode kontrol yang diajukan dapat menghasilkan V ab = V DC /2, V DC , 0, -V DC /2, - V DC .  Berdasarkan  hasil  gelombang  keluaran  sebelum  filter,  maka  diketahui  bahwa  nilai tegangan antar lengan dibagi menjadi beberapa bagian. Hal tersebut mempresentasikan stres tegangan yang lebih rendah pada saklar aktif dari konverter yang diajukan.
Vout Iact (a) (b)
Gambar 9. Tegangan dan Arus Keluaran (a) Gelombang Hasil Simulasi (b) Gelombang

## Hasil Implementasi
Pada  Gambar  9  diperlihatkan  bentuk  gelombang  tegangan  keluaran  setelah  filter  dari konverter yang diajukan, diikuti dengan bentuk gelombang arus keluaran. Pada Gambar 9 (b) menunjukan bentuk gelombang yang didapat dari transduser tegangan dan arus.
Iref Iact (a) (b)
Gambar 10. Kendali Arus Loop tertutup (a) Gelombang Hasil Simulasi (b) Gelombang Hasil Implementasi
Gambar  10  menunjukan  hasil  penerapan  dari  strategi  kendali  arus  pada  konverter  yang diajukan.  Pengendalian arus  disimulasikan  dan mendapatkan  hasil  bahwa  arus  beban  (I act ) dapat mengikuti nilai referensi (I ref ). Pada Gambar 10(b) menunjukan bentuk gelombang yang didapat dari audio frequency generator sebagai I ref dan transduser arus I act . Vout Vin (a) (b)
Gambar 11. Tegangan Masukan dan Tegangan Boost Keluaran (a) Gelombang Hasil Simulasi (b) Gelombang Hasil Implementasi
Gambar 11  mempresentasikan  bahwa konverter  yang  diajukan  dapat  menghasilkan bentuk gelombang tegangan keluaran lebih besar dari pada tegangan masukan pada saat mode boost. Dengan adanya mode boost, konverter yang diajukan memiliki jangkauan tegangan keluaran lebih luas. Pemilihan nilai tapis kapasitor non-polar (Cf) sangat penting dalam mendapatkan bentuk  keluaran  yang  baik.  Semakin  kecil  nilai  farad  dari  tapis  kapasitor  non-polar,  maka semakin lebar riak pada tegangan keluaran dari konverter yang diajukan. Namun, nilai farad dari  tapis  kapasitor  non-polar  yang  terlalu  besar  dapat  mengakibatkan  bentuk  gelombang sinusoidal yang terdistorsi. Maka dari itu adanya simulasi sangat krusial dalam penentuan nilai farad dari tapis kapasitor non-polar pada konverter yang diajukan.
Vout Iact (a) (b)
Gambar 12. Respon Tegangan dan Arus Keluaran Terhadap Perubahan Beban (a)

## Gelombang Hasil Simulasi (b) Gelombang Hasil Implementasi
Eksperimen  laboratorium  dilakukan  guna  menguji  respon  dari  konverter  yang  diajukan terhadap perubahan beban resistif dari 50 Ω menjadi 100 Ω. Gambar 12 menampilkan respon gelombang  arus  dan  tegangan  keluaran  dari  konverter  yang  diajukan.  Pada  saat  terdapat perubahan  beban,  gelombang  arus  tidak  terpengaruh  dan  gelombang  tegangan  keluaran berubah menyesuaikan I act yang harus mengikuti I ref . Dengan arus beban yang tidak berubah terhadap perubahan beban resistif, maka arus beban pada konverter yang diajukan juga dapat mengatasi gangguan eksternal seperti nilai V DC yang berubah atau nilai I ref yang berubah. Hasil eksperimen  laboratorium  untuk  menguji  kemampuan  kendali  arus  pada  topologi  konverter yang diajukan diperlihatkan pada Gambar 12.
Gambar 133. Nilai Total Harmonic Distortion pada Tegangan dan Arus Keluaran
Gambar 13 menunjukan nilai THD 2,6% pada tegangan dan arus keluaran dari konverter yang diajukan. Nilai tersebut memenuhi standar IEEE Std 519-2014 yaitu kurang dari 5%. Nilai THD yang rendah sangat dibutuhkan dalam penyuntikan arus ke jala-jala. Arus pada jala-jala juga memiliki nilai THD-nya sendiri, maka dari itu pada saat penyuntikan arus ke jala-jala diperlukan nilai THD yang rendah agar dapat meminimalisasikan gangguan tambahan ke gelombang arus jala-jala.

## 4. KESIMPULAN
Topologi konverter DC-AC yang baru telah diajukan pada makalah ini. Konverter yang diajukan mengkombinasi  sebuah  inverter  lima  tingkat  dengan  sebuah  konverter  AC-AC boost. Berdasarkan  hasil  analisis  dan  pengujian  pada  konverter  yang  diajukan,  terdapat  manfaat seperti rendahnya nilai THD yang didapat dari inverter lima tingkat dan memperluas jangkauan tegangan keluaran yang didapat dari konverter AC-AC boost. Selain nilai THD yang rendah dan jangkauan  tegangan  keluaran  yang  mampu  melebihi  tegangan  masukan,  konverter  yang diajukan  juga  mampu  mengurangi  stres  tegangan  pada  saklar  aktif  inverter  lima  tingkat dikarenakan nilai perubahan tegangan terhadap waktu yang lebih kecil dibandingkan inverter konvensional  tipe H-Bridge.  Dengan  rendahnya  nilai  perubahan  tegangan  terhadap  waktu dapat  mengurangi  nilai  filter  keluaran  dari  konverter  yang  diajukan,  hal  tersebut  menekan persoalan biaya. Konverter yang diajukan memiliki sistem kendali pada arus keluaran. Maka arus keluaran dari konverter yang diajukan akan selalu mengikuti gelombang arus referensi. Dengan  arus  yang  terkendali  maka  konverter  yang  diajukan  dapat  mengatasi  gangguan eksternal seperti nilai V DC yang berubah atau nilai I ref yang berubah. Manfaat dari sistem arus keluaran yang terkendali dan nilai THD rendah dapat digunakan pada penyuntikan arus ke jala-jala. Nilai THD yang dihasilkan sebesar 2,6% dan memenuhi standar IEEE Std 519-2014 yaitu kurang dari 5%.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penelitian  ini  didanai  oleh  Matching  Fund-Kedaireka  dari  RISTEK-DIKTI  Nomor: 0219/E/KS.03.00/2023.

## DAFTAR RUJUKAN
Anand,  S.,  Gundlapalli,  S.K.  and  Fernandes,  B.G.  (2014)  ‘Transformer-Less  Grid  Feeding Current Source Inverter for Solar Photovoltaic System’, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 61(10), 5334–5344. Available at:
https://doi.org/10.1109/TIE.2014.2300038.
Anurangi,  R.O., Rodrigo, A.S. and Jayatunga, U.  (2017)  ‘Effects  of  high levels of harmonic penetration  in  distribution  networks  with  photovoltaic  inverters’,  in 2017  IEEE International  Conference  on  Industrial  and  Information  Systems  (ICIIS),  (pp.  1–6).
Available at: https://doi.org/10.1109/ICIINFS.2017.8300335.
Chatterjee,  A.  and  Mohanty,  K.B.  (2018)  ‘Current  control  strategies  for  single  phase  grid integrated inverters for photovoltaic applications-a review’, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 92, 554–569. Available at:
https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.rser.2018.04.115.
Chourasia, U. and Tiwari, P. (2020) ‘Voltage Harmonic Reduction using Open Loop Controlled
Multilevel  Inverter  for  Photovoltaic  Application:  A  Review’, International  Research Journal  of  Engineering  and  Technology,  7(11),  464–468.  Available  at: https://www.irjet.net/archives/V7/i11/IRJET-V7I1175.pdf (Accessed: 16 March 2023).
Farhadi-Kangarlu,  M.  and  Milad  Gavipanjeh  Marangalu  (2018)  ‘Five-Level  Single-DC  Source
Inverter  with  Adjustable  DC-Link  Voltage’,  in Electrical  Engineering  (ICEE),  Iranian Conference. Mashad, Iran, (pp. 1017–1021). Available at:
https://doi.org/10.1109/ICEE.2018.8472625.
Gaikwad,  A.  and  Arbune,  P.A.  (2016)  ‘International  Conference  on  Automatic  Control  &
Dynamic Optimization Techniques (ICACDOT 2016) : 9th & 10th September 2016’, in 2016  International  Conference  on  Automatic  Control  and  Dynamic  Optimization
Techniques (ICACDOT), (pp. 179–182). Available at:
https://doi.org/10.1109/ICACDOT.2016.7877574.
Ilavarasi, V. and Rajan, C.C.A. (2012) ‘Power quality improvement in grid connected system using  four  leg  VSI’,  in IEEE-International  Conference  On  Advances  In  Engineering,
Science  And  Management  (ICAESM  -2012),  (pp.  540–546).  Available  at: https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=6216171&isnumber=62 15562 (Accessed: 2 April 2023).
Kahwa, A., Obara, H. and Fujimoto, Y. (2018) ‘Design of 5-level reduced switches count Η-
bridge  multilevel  inverter’,  in 2018  IEEE  15th  International  Workshop  on  Advanced
Motion Control (AMC), (pp. 41–46). Available at:
https://doi.org/10.1109/AMC.2019.8371060.
Krishna R, A. and Suresh, L.P. (2016) ‘A brief review on multi level inverter topologies’, in 2016 International  Conference  on  Circuit,  Power  and  Computing  Technologies  (ICCPCT),
(pp. 1–6).
Lee,  H.-J.,  Jung,  S.  and  Sul,  S.-K.  (2013)  ‘A  Current  Controller  Design  for  Current  Source
Inverter-Fed AC Machine Drive System’, IEEE Transactions on Power Electronics, 28(3),
1366–1381. Available at: https://doi.org/10.1109/TPEL.2012.2208985.
Lorenzani, E. et al. (2017) ‘CSI7: A Modified Three-Phase Current-Source Inverter for Modular
Photovoltaic  Applications’, IEEE Transactions  on Industrial  Electronics, 64(7), 5449– 5459. Available at: https://doi.org/10.1109/TIE.2017.2674595.
Morawiec, M. (2013) ‘The adaptive backstepping control of permanent magnet synchronous motor supplied by current source inverter’, IEEE Transactions on Industrial Informatics,
9(2), 1047–1055. Available at: https://doi.org/10.1109/TII.2012.2223478.
Pan,  D. et  al.  (2017)  ‘Analysis  and  Design  of  Current  Control  Schemes  for  LCL-Type  Grid- Connected  Inverter  Based  on  a  General  Mathematical  Model’, IEEE  Transactions  on Power Electronics, 32(6), 4395–4410. Available at:
https://doi.org/10.1109/TPEL.2016.2602219.
Pouresmaeil, E. et al. (2014) ‘Hysteresis current control technique of VSI for compensation of grid-connected unbalanced loads’, Electrical Engineering, 96(1), 27–35. Available at:
https://doi.org/10.1007/s00202-012-0273-3.
Pratomo, L.H., Danang Wijaya, F. and Firmansyah, E. (2015) ‘A Simple Strategy of Controlling a Balanced Voltage Capacitor in Single Phase Five-Level Inverter Keyword: Five level inverter  Power  semiconductor  Pulse  width  modulation  Renewable  energy  system Voltage  balancing’, International  Journal  of  Power  Electronics  and  Drive  System (IJPEDS), 6(1), 160–167.
Singh, A. and Mirafzal, B. (2019) ‘An Efficient Grid-Connected Three-Phase Single-Stage Boost Current Source Inverter’, IEEE Power and Energy Technology Systems Journal, 6(3),
142–151. Available at: https://doi.org/10.1109/JPETS.2019.2929952.
Suroso, Aziz, A.N. and Noguchi, T. (2017) ‘Five-level PWM inverter with a single DC power source for DC-AC power  conversion’, International Journal of Power Electronics  and Drive Systems, 8(3), 1230–1237. Available at:
https://doi.org/10.11591/ijpeds.v8i3.pp1230-1237.
Vijeh, M. et al. (2019) ‘A General Review of Multilevel Inverters Based on Main Submodules:
Structural Point of View’, IEEE Transactions on Power Electronics, 34(10), 9479–9502.
Available at: https://doi.org/10.1109/TPEL.2018.2890649.
Wu, B. and Narimani, M. (2017) ‘PWM Current Source Inverters’, in High-Power Converters and AC Drives. IEEE, 225–256. Available at:
https://doi.org/10.1002/9781119156079.ch10.
Wu, W. et al. (2017) ‘Damping Methods for Resonances Caused by LCL-Filter-Based Current-
Controlled Grid-Tied Power Inverters: An Overview’, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 64(9), 7402–7413. Available at: https://doi.org/10.1109/TIE.2017.2714143.