Posted in Artikel

VOLTAGE SOURCE INVERTER (VSI) dan ELECTRONIC LOAD CONTROLLER (ELC) untuk KONTROL TEGANGAN DAN FREKUENSI PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO (PLTMH)

Energi yang digunakan untuk pembangkit listrik saat ini sebagian besar berasal dari energi fosil. Selain harganya yang relatif mahal, energi fosil ini juga terbatas persediaanya serta menimbulkan kerusakan pada lingkungan. Oleh karena itu perlu adanya energi alternatif baru yang ramah lingkungan, ekonomis dan renewable. Beberapa alternatif sumber energi tersebut antara lain adalah angin, surya (matahari) serta air.

Indonesia merupakan Negara tropis dengan sumber daya alam yang melimpah. Selain itu, Indonesia juga meupakan Negara kepulauan yang mempunyai banyak dataran tinggi yang mengalir sungai ataupun bahkan air terjun. Oleh karena itu, Indonesia mempunyai potensi yang besar untuk memanfaatkan energi alternatif yang ramah lingkungan, ekonomis dan renewable terutama adalah air. Dengan adanya potensi air ini maka dapat dikembangkan pembangkit-pembangkit listrik tenaga air dengan skala besar maupun kecil.

Pembangkit listrik tenaga air skala kecil yang sedang banyak dikembangkan adalah pembangkit listrik tenaga mikro hidro (PLTMH). PLTMH ini diharapkan dapat membantu memenuhi kebutuhan energi listrik terutama untuk wilayah pedesaan terpencil dan belum terjangkau listrik dari PLN. Sehingga aktifitas masyarakat pedesaan ini bisa lebih dimudahkan.

Pada PLTMH sangat cocok digunakan generator induksi untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Kelebihanya adalah pada harga yang murah, perawatan mudah, mesin yang lebih kuat dan tidak memerlukan eksitasi luar. Namun disamping kelebihan tersebut, pada generator induksi juga mempunyai kekurangan yaitu tegangan dan frekuensi keluaran generator induksi sangat sensitif terhadap perubahan beban. Oleh karena itu perlu adanya suatu alat yang digunakan untuk menstabilkan nilai tegangan dan frekuensi keluaran generator induksi akibat perubahan beban.

Salah satu alat yang sering digunakan untuk menstabilkan tegangan dan frekuensi pada generator induksi adalah VSI (voltage source inverter) dan ELC (electronic load converter). Berikut adalah skema VSI dan ELC beserta penjelasannya.

capture
Gambar 1. Skema rangkaian pengatur tegangan dan frekuensi dengan VSI dan ELC

Rangkaian VSI berfungsi untuk mempertahankan tegangan generator induksi selalu berada pada kondisi konstan dengan cara mengatur besaran dari nilai arus reaktif yang masuk ke sistem generator induksi. Sementara rangkaian ELC atau yang sering disebut juga
dengan dump load berfungsi untuk mempertahankan generator selalu pada kondisi beban penuh dengan cara mengatur besaran dari
nilai RMS tegangan yang melewati dump load. Dengan mempertahankan generator selalu berada pada kondisi beban penuh maka frekuensi tegangan dari sistem generator dapat dijaga selalu pada kondisi konstan. maka dengan pemasangan rangkaian VSI dan ELC sebagai pengatur governor elektrik pada sistem generator induksi dapat diatur frekuensi dan tegangan keluaran dari generator induksi tersebut.

captureGambar 2. Rangkaian VSI

Prinsip kerja dari rangkaian VSI adalah menggunakan kapasitor DC sebagai media penyimpanan tegangan sementara yang nantinya tegangan tersebut digunakan sebagai sumber tegangan DC rangkaian VSI. Pada rangkaian VSI tiga fasa terdapat enam buah saklar IGBT seperti pada gambar 2. Untuk mengatur keluaran VSI agar sesuai dengan tegangan dan frekuensi sistem maka dilakukan teknik pensaklaran IGBT menggunakan sinusoidal pulse width modulation (SPWM). Pensaklaran ini ditentukan oleh perubahan arus yang masuk ke VSI yang kemudian dibandingkan dengan arus referensi sehingga dapat diunakan untuk menentukan besarnya duty cycle penyaklaran.

captureGambar 3. Rangkaian ELC

Sementara untuk mengatur besarnya pembebanan ELC digunakan back to back thyristor. Tujuan pemasangan back to back thyristor adalah untuk mengatur besarnya tegangan dan arus pada ELC, karena dengan pemasangan thyristor secara antiparalel maka siklus positif dan negatif yang akan melewati beban ELC dapat diatur besarnya melalui sudut penyulutan thyristor. Pembebanan yang digunakan pada ELC ini adalah beban resistif murni. Beban resistif tersebut disusun sedemikian rupa sehingga terhubung delta agar menghasilkan arus fasa yang maksimal. Pada rangkaian ELC atau pengontrol pembebanan AC beban resistif dan back to back thyristor disusun secara seri seperti ditunjukkan pada gambar 3.

Back to back thyristor memiliki peran yang penting pada ELC dalam pengaturan tegangan dan arus yang akan disuplai ke beban resistif. Besarnya tegangan dan arus yang disuplai ke beban resistif ditentukan oleh besarnya sudut penyulutan pada back to back thyristor. Semakin besar sudut penyulutan pada gate masing-masing thyristor akan semakin besar pula nilai tegangan rms dan arus rms yang disuplai ke beban resistif.

Referensi :

1. Satriawisesa Y.B. dan Riawan D.C. (2013). “Pengaturan Tegangan dan Frekuensi Generator Induksi Tiga Fasa Penguatan Sendiri Menggunakan Voltage Source Inverter dan Electronic Load Controller”. Jurnal Teknik Pomits Vol. 1, No. 1, (2013) 1-6.

2. Ardiansyah H., Riawan D.C., Anam S. (2012). “Studi Regulasi Output Generator Induksi dengan Voltage Source Inverter”.

Oleh: Toni (Magatrika 2010)

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s