Makalah ini membahas aplikasi filter daya aktif shunt dengan beban resistif untuk mengkompensasi distorsi arus dan memperbaiki faktor daya. Filter daya aktif shunt 1 kVA digunakan pada sistem tegangan yang terdistorsi. Hasilnya, pada beban nonlinier tiga fasa seimbang setelah kompensasi bentuk gelombang arus sama dengan tegangan, dan pada beban tidak seimbang menjadi seimbang dengan penurunan THD tegangan

1. MAKALAH APLIKASI FILTER DAYA AKTIF
SHUNT DENGAN BEBAN RESISTIF
(TUGAS AKHIR PERCOBAAN RANGKAIAN RESISTIF)
DISUSUN OLEH :
RISDAWATI HUTABARAT
1215031064
(Kelompok 3)
LABORATORIUM TEKNIK PENGUKURAN BESARAN
ELEKTRIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
2013

2. APLIKASI FILTER DAYA AKTIF SHUNT DENGAN BEBAN
RESISTIF
1. PENDAHULUAN
Filter daya aktif shuntdapat digunakan untuk mengkompensasi distorsi arus
saluran dan untuk memperbaiki faktor daya.Makalah ini membahas sintesa beban
resistif ketika filter daya aktif shuntini diterapkan pada sistem dengan tegangan
yang tidak sinusoida sempurna.Filter daya aktif shunt1 kVA, 220 V, frekuensi
peralihan 20 kHz ini digunakan pada saluran tiga kawat seimbang, dengan
tegangan yang dapat terdistorsi. Perilaku beban resistif yang diselidiki adalah
beban seimbang tiga fasa non linier dan beban non linier tidak seimbang.Makalah
ini menyimpulkan aplikasi filter daya aktif shuntpada sistem menggunakan sintesa
beban resistif dapat menjaga kapasitas peredaman melawan resonansi. Pada beban
non linier tiga fasa seimbang, setelah filter daya aktif shuntmengkompensasi,
bentuk gelombang arus sama dengan bentuk gelombang tegangannya. Pada beban
non linier tidak seimbang, setelah filter daya aktif shuntmengkompensasi, beban
resistif menjadi seimbang,THD tegangan turun menjadi 2,8 % dan faktor daya
0,995.
Beberapa tahun terakhir telah dikaji penggunaan filter daya aktif shunt (shunt active
power filter , APF) untuk mengkompensasi distorsi arus saluran danuntuk memperbaiki
faktordaya(Akagi,et.al.,1984:625). Banyak alasan untuk mempelajarifilter ini, antara
lain standar internasionalyang membatasi distorsi arus, faktor daya, dan pertimbangan
sosial-ekonomi penggunaanenergi yang lebih efisien.Makalah ini membahas sintesa
bebanresistif (resistive load synthesis, RLS) ketika filter daya aktif shunt ini
diterapkan padasistem dengan tegangan yang tidak sinusoidasempurna. Tingkat distorsi
pada titik simpul ( point of common coupling, PCC) sangat tergantung pada arus
beban yang terkait denganimpedansi saluran dan distorsi tegangan bus. Pengaruh pada
distorsi tegangan PCC penting jika beban menyerap arus yang terdistorsi, karena
pengoperasian peralatan-peralatan lain yang terhubung ke titik yang sama dapat
terpengaruh. Standar IEEE 519 mengijinkan distorsi harmonik total (total harmonic
distortion,THD) 5 % pada rangkaian (jaringan) tegangan rendah dan membatasi tiap
harmonik pada 3% dari komponen dasar. Tingkat ini dapatdilampaui jika beban-beban non
linier(dengan arus terdistorsi) terhubung kerangkaian (jaringan).Filter daya
aktif shunt ini tidak mengubah arus beban, karena arus ini tidak berpengaruh besar pada
tegangan PCC. Filter ini dapat menyalurkan semua komponen nonaktif arusnya ke beban.
Komponen-komponennon aktif dari arus ini seperti yang dijelaskan pada (Malesani, et.al.,
1991: 392). Filter dayaaktif shunt ini memaksimalkan faktor daya,sehingga rugi-rugi
saluran (transmisi) menjadiminimal. Hal itu karena kondisi tersebut berkaitan dengan
arus RMS minimum yangdiperlukanuntukmengirimdayaaktifke beban.

3. 2 .TINJAUANPUSTAKA
Sintesa Beban Resistif
Dengan menggunakan teori dayaseketika (instantaneous power theory, IPT)(Akagi,
et.al., 1984:625), filter daya aktif shunt menghasilkan arus kompensasi
yangdiinjeksikan ke rangkaian (jaringan), akanmenghasilkan arus saluran sinusoida
sefasadengan tegangannya.Teori daya seketika itu tidakmenghasilkan penyelesaian yang baik
jikategangan saluran tidak sinusoida. Teori inimemungkinkan penentuan arus
kompensasi(yang diinjeksikan ke rangkaian) menjamin penyerapan daya seketika konstan
darisumber. Tegangan yang sinusoida danseimbang akan menghasilkan arus akhirsinusoida
dan seimbang. Demikian jugasebaliknya, arus akhir akan terdistorsi
dengankomponen harmonik, sehingga faktor dayatidak akan terkoreksi menuju ke 1.Gambar 1
menunjukkan adanyakomponen harmonik ke-5 pada tegangan,yang besarnya 10 % dari
tegangan dasar.Setelah dilakukan kompensasi, arus akhirmempunyai bentuk gelombang yang
berbedadanfaktordayanya0,99.
Gambar 1. Arus Saluran SetelahMenggunakanIPTpadaTeganganTidakSinusoida
Pada kondisi ini, teori daya seketika perlu dimodifikasi sehingga arus yangdihasilkan
filter dapat disesuaikan, yaitu arussinusoida (Komatsu dan Kawabata, 1997:161).
Tetapi, karena tegangan terdistorsi, penyelesaian itu tidak menjamin faktor
dayayang terkoreksi menuju ke 1. Komponen harmonik tegangan tidak memberikan
kontribusi ke beban aktif tetapi meningkatkandaya semu (apparent power ).

4. Namun penyelesaian itu memperbaiki faktor daya jika dibandingkan dengan teori
terdahulu. Faktor dayanya 0,995, seperti pada gambar diatas. Keberadaan rangkaian
resonansi pada rangkaian tegangan terdistorsi dapat menyebabkan fenomena resonansi
(Owen,1998: 6). Bagian resistif rangkaian menyebabkan efek peredaman. Bagian
resistifini terdiri atas resistansi fisik rangkaian(kabel, pengawatan) dan beban
resistifekivalen rangkaian.Jika tegangan beban lokal terdistorsidan filter daya
aktifshunt menghasilkanarus saluransinusoida,makapadabebanhanyaada frekuensi dasar
saja. Beban itu adalah rangkaian terbuka untuk harmonik, karena tidak ada arus yang akan
mengalir pada frekuensi ini.Berdasarkan peranan yang dimainkan oleh peredaman beban,
maka sistem akan kehilangan kemampuannya untuk meredamresonansi akhir yang dapat
menyebabkan distorsi tegangan yang besar pada PCC.Sebaliknya, jika filter daya
aktif shunt bekerja menyintesa beban resistif, maka arus saluran akan mempunyai
bentuk gelombang yang sama dengan bentuk gelombang tegangan, efek peredaman tidak
berubah.Faktor daya akan terkoreksi menuju ke 1. Hal itu berarti arus RMS untuk daya aktif
konstan disalurkan ke beban.Sistem dengan tegangan harmonik ke-7adalah 1 % ditunjukkan
gambar 2. Sistem yang dihubungkan dengan sebuah filter daya aktif shunt ideal yang
menyintesa beban resistif ditunjukkan gambar 2a. Sedangkan sintesa arus sinusoida
ditunjukkangambar2b.
Pada gambar 2a, bentuk gelombang tegangan pada PCC tidak dipengaruhi oleh
bekerjanyafilter daya aktifshunt . Efek peredaman hilang pada gambar 3b. Perlu
diketahui bahwadistorsiharmoniktotal(THD)1%padasumbermengakibatkanlebihdari10
% THD pada PCC. Jika semua beban yang dihubungkan ke sistem adalah resistif, distorsi
tegangan yang diinduksikan oleh beban akan hilang, sehingga tegangan pada PCC menjadi
sinusoida.Penggunaan sintesa beban resistif lebih baik untuk mengendalikan suatu
filter daya aktif shunt pada tegangan saluran yangterdistorsi. Kelemahan sintesa
bebanr esistif ini adalah penyelesaiannya tidak sederhana dan tidak cepat. Untuk daya aktif
tertentu, beban resistifmurni akan meminimalkan daya semu danarus RMS, sehingga

5. meminimalkan rugi-rugisaluran (transmisi) (Fryze, 1932: 596).Tetapkan u(t) dan i(t)
adalah kuantitas periodik tegangan dan arus, sehingga nilai-nilaiRMSadalah:
3. PEMBAHASAN
Perilaku filter daya aktif diselidiki dengan membuat prototipe 1 kVA, 220 V, dan
frekuensipengalihan20kHz.Perludiperhatikan bahwa tegangan jaringan(rangkaian)lokal
terdistorsi,denganmemuatkomponenharmonikke-5danke-7.Distorsiharmoniktegangantotal
sebesarkurangdari3%. Filter pasif terdiri atas sebuah filter dengan2sel LC,denganL=
1 mH, C = 115nF. Loop umpan balik arus menggunakan sensor Hall dan sebuah
rangkaian pengkondisi sinyal,sepertigambarberikut:

6. Rangkaian Umpan BalikRangkaian ini merupakan filter pelewat rendah (low pass filter )
dengan penambahan kapasitor pada masukannya. Kapasitormengubah fungsi alih
rangkaian, dengan menambahkan nol. Hasil rangkaian itu melemahkan komponen
frekuensi tinggisambil menjaga respon datar untuk penguatanfrekuensi rendah dan
fasa.PengendaliPImerupakanrangkaiankendaliteganganDC,sepertipadagambar3diatas.
Setelah kompensasi dijalankan, bentukgelombang arus sama dengan bentukgelombang
tegangannya, termasukdistorsinya. Transisi yang cepat tidak sepenuhnya dikompensasi,
karenaketerbatasanfrekuensiresponlooparus.Beban non linier tidak seimbang(penyearah
1 fasa). Pada kasus ini filter daya aktif juga dapat mengkompensasi beban, merefleksikan
kerangkaian (jaringan) berupa beban resistif seimbang. Setelah kompensasi,
distorsi harmonik total (THD) tegangan diturunkandari 4,2 % menjadi 2,8 % (nilai
normal rangkaianlokal). Faktordayaterukur0,995danefisiensiterukurfilterdayaaktifsebesar
96,5 %. Karena inverter menentukan arus saluran,maka arus saluran itu tidak
berubah seketika.Awalnya tegangan DC menurun seiring kenaikan arus beban.
Inverter memasokdaya beban tambahan. Setelah dideteksi kelonggaran (sag) tegangan
DC, arus referensi meningkat, memungkinkan sejumlah dayayang dikeluarkan dari
rangkaian utama untuk memasokbeban.
4. PENUTUP
Berdasarkanhasilpembahasandapatdisimpulkan:
1. Aplikasi filter daya aktif
shunt padasistemmenggunakansintesabebanresistifdapatmenjagakapasitas
peredamanmelawanresonansi
2). Padabebannonliniertigafasaseimbang,setelahfilterdayaaktifshunt mengkompensasi,
bentukgelombangarussamadenganbentukgelombangtegangannya.
3). Padabebannonliniertidakseimbang,setelahfilterdayaaktifhunt mengkompensasi,beban
resistifmenjadiseimbang,THDteganganturunmenjadi2,8%danfaktordaya0,995.
DAFTAR PUSTAKA
www.scribd.com/doc/167027803/Jurnal-Resistif-pdf