Upload
others
View
45
Download
15
Embed Size (px)
Citation preview
Universitas Indonesia
2020
MODUL PRAKTIKUM
ELEKTRONIKA DAYA Laboratorium Konversi Energi Listrik, Departemen Teknik Elektro, UI
Universitas Indonesia
MODUL PRAKTIKUM
ELEKTRONIKA DAYA
Untuk Program Studi Teknik Elektro
Penanggung Jawab :
Ir. Amien Rahardjo M.T.
Kepala Laboratorium Konversi Energi Listrik DTE FTUI
Dipublikasikan oleh :
Laboratorium Konversi Energi Listrik
Departemen Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Indonesia
2020
Penyusun :
Tim Asisten Laboratorium Konversi Energi Listrik DTE FTUI
dIdILA
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
ii
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
SAFETY INDUCTION
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
iii
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
PROFIL ASISTEN
Muhammad Aqil Fikry B
Nadhif Ahmad Dhialdien
Andri P. PurbaFabian Aji
Wibowo
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
iv
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
TATA TERTIB PELAKSANAAN PRAKTIKUM
1. Praktikan harus berhati-hati dan dianggap telah mengetahui bahaya
listrik.
2. Praktikan harus berpakaian rapi, memakai sepatu tertutup, kemeja atau kaos
berkerah (tidak diperkenankan memakai kaos tanpa kerah maupun kaos yang
dilapisi jaket).
3. Praktikan diminta hadir 10 menit sebelum praktikum dimulai.
4. Praktikan yang datang terlambat lebih dari 15 menit dianggap tidak mengikuti
praktikum modul tersebut dan nilai pada modul tersebut dianggap 0 (nol).
5. Praktikan wajib membawa kartu praktikum dan mengumpulkan tugas
pendahuluan sebelum praktikum dimulai. Apabila praktikan tidak membawa
kartu praktikum atau tidak mengumpulkan tugas pendahuluan, maka
praktikan tidak diizinkankan mengikuti praktikum.
6. Tugas pendahuluan akan diupload maksimum pukul 18.00 satu hari sebelum
praktikum dimulai.
7. Praktikan wajib mengikuti semua proses pelaksanaan praktikum.
8. Praktikan harus ikut menjaga kebersihan laboratorium dan dilarang membawa
makanan/minuman kedalam ruangan praktikum.
9. Izin praktikum selain karena sakit atau kecelakaan MAKSIMUM 24 jam
sebelum praktikum, izin karena sakit atau kecelakaan WAJIB menyerahkan
bukti (contoh: surat dari dokter) yang diserahkan saat praktikum selanjutnya.
10. Praktikan diizinkan memasuki ruangan praktikum setelah dipersilakan masuk
oleh asisten laboratorium.
11. Praktikan harus mengisi daftar hadir praktikum dan daftar hadir pengumpulan
laporan.
12. Praktikan hanya boleh meninggalkan ruangan praktikum setelah mendapat izin
dari asisten laboratorium.
13. Asisten berhak mengganti jadwal praktikum jika praktikan dinilai tidak siap
mengikuti praktikum.
14. Laporan praktikum ditulis dengan tulisan tangan pada kertas A4. Praktikan
boleh menitipkan laporannya pada temannya untuk dikumpulkan dengan
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
v
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
menyertakan kartu praktikum. Waktu pengumpulan laporan paling
lambat 2x24 jam setelah praktikum. Pengecualian untuk:
Praktikum hari Kamis shift 3 dan 4 = laporan dikumpulkan Sabtu MAX 12.00
WIB.
Praktikum hari Jumat all shift = laporan dikumpulkan Senin MAX 08.00 WIB.
15. Setelah selesai praktikum, praktikan diminta untuk merapikan kembali alat-alat
yang dipakai praktikum ke tempatnya semula.
16. Praktikan tidak boleh mengambil barang maupun peralatan yang ada di
laboratorium.
17. Pergantian jadwal max 1x24 jam sebelum praktikum dimulai dengan alasan
yang DAPAT DITERIMA. Lewat dari 1 x 24 jam dianggap jadwal TIDAK
BERUBAH.
18. Presentase penilaian praktikum Teknik Tenaga Listrik :
Modul 1 : 8 %
Modul 2-9 : 10 %
Modul 10 : 12 %
19. Bobot penilaian masing-masing modul adalah sebagai berikut :
a). Praktikum : 50%
Tugas pendahuluan : 25 %
Tanya Jawab & Diskusi : 55 %
Kedisiplinan : 20%
b). Laporan : 50%
Dasar Teori : 25%
Analisis : 35%
Pengolahan Data dan Grafik : 15%
Kesimpulan : 10%
Tugas Tambahan : 15%
20. Segala tindakan PLAGIARISME oleh praktikan akan berbuah sanksi berupa
nilai dari laporan praktikan yang bersangkutan akan dibagi sesuai dengan
jumlah orang.
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
vi
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
DAFTAR ISI
SAFETY INDUCTION ......................................................................................... ii
PROFIL ASISTEN .............................................................................................. iii
TATA TERTIB PELAKSANAAN PRAKTIKUM ........................................... iv
DAFTAR ISI ......................................................................................................... vi
MODUL I PENGANTAR ELEKTRONIKA DAYA ......................................... 1
1.1 Pendahuluan ............................................................................................. 1
1.2 Ruang Lingkup ......................................................................................... 1
1.3 Definisi Elektronika Daya ........................................................................ 3
1.4 Fungsi Peralatan Semikonduktor .............................................................. 3
1.5 Karakteristik Semikonduktor Daya Sebagai Saklar ................................. 4
1.6 Aplikasi dan Contoh Penggunaan Elektronika Daya ............................... 9
MODUL II DIODA DAYA (POWER DIODE) ................................................. 10
2.1 PENDAHULUAN .................................................................................. 10
Dasar Dioda Daya ........................................................................... 10
Kurva Karakteristik Dioda Daya ..................................................... 10
Jenis-jenis Dioda Daya .................................................................... 11
2.2 HAL-HAL YANG PERLU DIPELAJARI ............................................ 12
2.3 PERALATAN PERCOBAAN ............................................................... 12
MODUL III DIODA DAYA PENYEARAH (POWER DIODE RECTIFIER)
13
3.1 PENDAHULUAN .................................................................................. 13
Penyearah Setengah Gelombang Satu Fasa .................................... 13
Penyearah Gelombang Penuh Satu Fasa ......................................... 13
3.2 ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN ................................................... 14
3.3 PERALATAN PERCOBAAN ............................................................... 14
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
vii
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
MODUL IV .......................................................................................................... 15
POWER THYRISTOR ....................................................................................... 15
4.1 PENDAHULUAN .................................................................................. 15
Dasar Thyristor................................................................................ 15
Kurva Karakteristik Thyristor ......................................................... 16
Thyristor Turn-on dan Turn-off ...................................................... 16
Jenis-jenis Thyristor ........................................................................ 17
4.2 ALAT YANG DIGUNAKAN ............................................................... 18
4.3 RANGKAIAN PERCOBAAN ............................................................... 18
MODUL V ........................................................................................................... 19
THYRISTOR PENGENDALI FASA (CONTROLLED RECTIFIER) ........ 19
5.1 DASAR CONTROLLED RECTIFIER .................................................. 19
5.2 ALAT YANG DIGUNAKAN ............................................................... 20
5.3 RANGKAIAN PERCOBAAN ............................................................... 20
MODUL VI .......................................................................................................... 22
INVERTER .......................................................................................................... 22
6.1 PENDAHULUAN .................................................................................. 22
Dasar Inverter .................................................................................. 22
Single Phase Half-Bridge Inverter .................................................. 23
Single Phase Full Bridge Inverter................................................... 24
6.2 RANGKAIAN PERCOBAAN ............................................................... 25
Rangkaian Single Phase Full-Bridge Inverter Closed Loop ........... 25
6.3 LANGKAH – LANGKAH PERCOBAAN ........................................... 26
Single Phase Full-Bridge Inverter Closed Loop ............................. 26
MODUL VII ........................................................................................................ 37
INVERTER TIGA FASA ................................................................................... 37
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
viii
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
7.1 PENDAHULUAN .................................................................................. 37
Three Phase Inverter ....................................................................... 37
Voltage Control of Three-Phase Inverter ........................................ 38
7.2 ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN ................................................... 39
7.3 RANGKAIAN PERCOBAAN ............................................................... 39
Inverter Tiga Fasa ........................................................................... 39
7.4 LANGKAH – LANGKAH PERCOBAAN ........................................... 39
Inverter Tiga Fasa (180 Conduction Mode) .................................... 39
8MODUL VIII NON-ISOLATED DC-DC CONVERTER (BUCK, BOOST,
DAN BUCK-BOOST) ......................................................................................... 41
8.1 PENDAHULUAN .................................................................................. 41
Dasar Converter .............................................................................. 41
Step Down DC Chopper ................................................................. 42
Step Up DC Chopper ...................................................................... 43
Buck Regulator................................................................................ 44
Boost Regulator ............................................................................... 45
Buck-Boost Regulator ..................................................................... 45
8.2 HAL-HAL YANG HARUS DIPELAJARI ........................................... 46
8.3 PERALATAN PERCOBAAN ............................................................... 46
MODUL IX DC-DC CONVERTER (BUCK-BOOST & CUK) ..................... 47
9.1 PENDAHULUAN .................................................................................. 47
Flyback Converter ........................................................................... 48
9.2 HAL-HAL YANG HARUS DIPELAJARI ........................................... 49
9.3 PERALATAN PERCOBAAN ............................................................... 50
1MODUL X PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA ......................... 51
10.1 PENDAHULUAN .................................................................................. 51
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
ix
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
Dasar Pembangkit Listrik Tenaga Surya ........................................ 51
Cara Kerja Sel Surya ....................................................................... 52
Karakteristik Hubung Singkat dan Hubung Terbuka Sel Surya ..... 53
Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya ....................................... 55
10.2 HAL-HAL YANG PERLU DIPELAJARI ............................................ 57
10.3 PERALATAN PERCOBAAN ............................................................... 57
MODUL X ........................................................................................................... 58
POST TEST ......................................................................................................... 58
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
1
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
1 MODUL I
PENGANTAR ELEKTRONIKA DAYA
1.1 Pendahuluan
Elektronika Daya merupakan salah satu bidang ilmu yang mempelajari dan
membahas aplikasi elektronika yang berkaitan dengan peralatan listrik yang
berdaya cukup besar. Berbagai macam peralatan dan aplikasi nyata di industri yang
menggunakan sumber listrik memiliki kapasitas daya yang sangat besar seperti
motor listrik, pemanas, pendingin, fun, kompresor, pompa, conveyor dan aplikasi
-aplikasi lainnya. Elektronika daya mulai populer setelah berbagai pengaturan
secara konvensional kurang dapat memenuhi kebutuhan industri. Pengaturan
berbagai aplikasi di industri secara konvensional tidak efektif dan menimbulkan
rugi-rugi yang cukup besar sehingga diperlukan mekanisme pengaturan yang lebih
baik. Salah satu pilihan adalah dengan menggunakan perangkat elektronika.
Untuk dapat melakukan pengaturan berbagai macam peralatan di industri
diperlukan peralatan kontrol yang mampu beroperasi pada tegangan dan arus yang
cukup besar. Elektronika Daya memberikan solusi terhadap permasalahan di dunia
industri untuk dapat melakukan pengaturan peralatan-peralatan dengan
menggunakan rangkaian yang dapat bekerja dengan arus dan tegangan yang besar.
Beberapa aplikasi di industry bekerja pada arus yang mencapai ratusan bahkan
ribuan amper dan tegangan yang tinggi 220 V, 380 V, 600 V, 3,8 KV bahkan ada
yang lebih tinggi lagi. Pengaturan peralatan yang berdaya besar ini tidak mungkin
dilakukan dengan rangkaian elektronika yang berdaya kecil seperti peralatan rumah
tangga yang arusnya kurang dari 5 Ampere dan tegangannya kurang dari 60 V.
1.2 Ruang Lingkup
Bidang ilmu Elektronika Daya mencakup berbagai bidang ilmu yang
mendasari perkembangan ilmu ini. Beberapa bidang ilmu yang terkait dengan
Elektronika daya diantaranya adalah: 1) Elektronika, 2) Teori rangkaian, Sistem
control, Elektromagnetika, Mesin-mesin listrik, Sistem Tenaga Listrik, Komponen
semikonduktor dan computer. Secara lengkap, ruang lingkup materi bahasan
Elektronika Daya seperti pada gambar di bawah ini.
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
2
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
Gambar 1.1. Ruang Lingkup Elektronika Daya
1. Sistem Elektronika
Sistem elektronika merupakan dasar utama pada aplikasi
elektronika daya. Sistem elektronika akan membahas tentang peralatan
elektronika yang terdiri dari semikonduktor dan komponen lainnya dalam
suatu rangkaian elektronika. Untuk mempelejari elektronika daya
diperlukan pemahaman terhadap materi rangkaian elektronika baik
analog maupun digital.
2. Sistem Tenaga Listrik
Objek utama dalam apliksasi elektronika daya adalah peralatan dan
sistem yang memiliki daya (tegangan dan arus) listrik yang cukup besar.
Oleh karena itu untuk lebih memahami elektronika daya diperlukan
pemahaman yang baik terhadap sistem tenaga listrik.
3. Sistem Kontrol
Aplikasi elektronika daya pada umumnya untuk melakukan
pengontrolan aplikasi di industri. Oleh karena itu diperlukan pemahaman
yang baik terhadap teknik dan sistem kontrol berbagai peralatan yang
digunakan di industri. Contoh pengaturan yang paling sering ditemui
adalah pengaturan kecepatan putar motor listrik, pengaturan torsi motor
listrik, pengaturan kecepatan aliran (flow) minyak, gas, pengaturan
temperature, pengaturan tekanan, pengaturan kecepatan conveyor,
pengaturan gerakan peralatan di industri dan pengaturan -pengaturan
parameter lainnya.
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
3
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
1.3 Definisi Elektronika Daya
Elektronika Daya (Power Electronics) didefinisikan sebagai sebuah aplikasi
elektronika yang menitikberatkan pada pengaturan peralatan listrik yang berdaya
besar dengan cara melakukan pengubahan parameter- parameter listrik (arus,
tegangan, daya listrik). Aplikasi elektronika disini dimaksudkan rangkaian yang
menggunakan peralatan elektronika terutama semikonduktor yang difungsikan
sebagai saklar (switching) untuk melakukan pengaturan dengan cara melakukan
pengubahan tipe sumber dari AC – AC, AC – DC, DC – DC dan DC – AC. Peralatan
semikonduktor yang digunakan adalah solid-state electronics untuk melakukan
pengaturan yang lebih efesien pada sistem yang mempunyai daya dan energy yang
besar. Aplikasi elektronika daya memiliki karakteristik sebagai berikut:
1. Aplikasi teknik kontrol untuk mendapatkan sinyal control
2. Elektronika daya merupakan gabungan dari berbagai disiplin ilmu yaitu
Teknik Tenaga Listrik, Elektronika dan teknologi sistem kontrol.
3. Elektronika daya menggunakan komponen elektronika daya
(solid- state) untuk mengontrol dan mengkonversi tenaga listrik
4. Rangkaian elektronika daya terdiri dari input dan beban (load) . Secara
umum, aplikasi elektronika daya dapat dijelaskan dengan diagram
skematik sebagai berikut:
Gambar 1.2. Skematik Elektronika Daya
1.4 Fungsi Peralatan Semikonduktor
Peralatan semikonduktor pada sistem elektronika daya mempunyai fungsi
utama sebagai berikut:
1. Persaklaran (Switching)
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
4
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
Fungsi utama semikonduktor pada aplikasi elektronika daya adalah
sebagai saklar atau switching. Proses switching merupakan dasar dari
materi pada elektronika daya sehingga perlu difahami dengan baik.
Switching dilakukan secara elektronik dengan kecepatan tinggi yang
dapat diatur sesuai dengan kebutuhan.
Gambar 1.3. Pulse Switching pada Peralatan Semikonduktor
2. Konversi (Converting)
Fungsi yang kedua dari peralatan semikonduktor elektronika daya
adalah untuk melakukan pengubahan atau converting dari tipe sumber.
Konversi dapat dilakukan dari AC ke DC, AC ke AC, DC ke DC maupun
dari DC ke AC. Proses pengubahan besaran meliputi pengubahan bentuk
gelombang arus, tegangan maupun besaran lainnya.
3. Kemdali/Kontrol (Controlling)
Fungsi yang ketiga dari peralatan semikonduktor elektronika daya
adalah untuk melakukan pengaturan aplikasi elektronika industri sesuai
dengan yang diinginkan. Contoh pengaturan adalah pengaturan tegangan,
pengaturan arus, pengaturan daya listrik dan pengaturan besaran-besaran
lainnya. Dengan melakukan pengaturan besaran listrik akan berpengaruh
pada sistem kerja pada sistem yang bekerja di industri seperti kecepatan
putaran, tekanan, suhu, kecepatan gerak, dan sistem kerja lainnya.
1.5 Karakteristik Semikonduktor Daya Sebagai Saklar
Beberapa peralatan semikonduktor yang dapat dijadikan sebagai perangkat
persaklaran (switching) adalah sebagai berikut:
1. Dioda
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
5
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
Dioda merupakan komponen elektronika daya yang memilki dua
terminal, yaitu: anoda (A) dan katoda (K). Jika sebuah dioda difungsikan
sebagai sakelar elektronis dalam suatu rangkaian tertutup, maka dioda
akan konduksi (ON) jika potensial pada anoda lebih positif daripada
potensial pada katoda. Kondisi ini biasanya disebut dalam keadaan bias
maju (forward bias – FB). Sebaliknya, dioda akan memblok (OFF) jika
potensial pada anoda lebih negatif daripada potensial pada katoda.
Kondisi ini disebut dalam keadaan bias mundur (reversed bias – RB). Jika
diode dalam kondisi ideal, ketika dioda dalam kondisi ON memiliki
karakteristik tegangan pada dioda sama dengan nol dan arus yang
mengalir sama dengan arus bebannya. Sebaliknya, dioda dalam kondisi
OFF memiliki karakteristik tegangan pada dioda sama dengan tegangan
sumbernya dan arus yang mengalir sama dengan nol. Dalam kondisi
dioda ON dan OFF ini dapat dinyatakan tidak terjadi kerugian daya pada
dioda. Gambar 1 merupakan simbol, karakteristik i-v, dan karakteristik
ideal dioda pada kondisi- ajeg (steady-state). Dioda daya memiliki
kapasitas tegangan dan arus hingga 3000 V, 3500A, dengan waktu
pemulihan balik antara 0,1 – 5 S (detik).
Gambar 1.4. (a) Simbol Dioda, (b) Karakteristik Dioda, dan (c) Karakteristik
Dioda Ideal
2. Thyristor
Semikonduktor daya yang termasuk dalam keluarga thyristor ini,
antara lain: SCR (silicon-controlled retifier), GTO (gate turn-off
thyristor), dan TRIAC. SCR banyak digunakan dalam rangkaian
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
6
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
elektronika daya. SCR memiliki tiga terminal, yaitu anoda, katoda, dan
gate. SCR dapat digunakan dengan sumber masukan dalam bentuk
tegangan bolak-balik (AC) maupun tegangan searah (DC). SCR dalam
rangkaian elektronika daya dioperasikan sebagai sakelar elektronik. Jika
sumber tegangan masukan yang digunakan tegangan searah, SCR akan
konduksi (ON) jika potensial pada anoda lebih positif daripada potensial
pada katoda dan pada terminal gate dialirkan arus pulsa positif. Kondisi
ON SCR ini ditentukan oleh besar arus pulsa positif pada gate. Tetapi,
SCR akan terus ON meskipun arus pulsa pada gate diputus. SCR akan
putus (OFF) dengan cara membuat potensial pada anoda sama dengan
katoda. Proses pengaliran arus listrik pada terminal gate ini disebut
penyulutan/ pemicu (triggering), sedangkan proses pemutusan (OFF) dari
kondisi ON ini disebut komutasi (commutation). Selanjutnya, jika sumber
tegangan masukan yang digunakan tegangan bolak- balik, SCR akan ON
ketika tegangan bolak-balik pada polaritas positif dan akan OFF pada
polaritas negatif, tetapi pada terminal gate harus selalu dialirkan arus
pulsa positif. Berbeda dengan karakteristik sebelumnya, SCR akan OFF
ketika arus pulsa pada gate diputus. Hal ini berarti, arus pulsa pada gate
harus selalu dihubungkan dengan terminal gate agar rangkaian dapat
bekerja sebagaimana yang diharapkan. Jika SCR dalam kondisi ideal,
ketika SCR dalam kondisi ON memiliki karakteristik tegangan pada SCR
sama dengan nol dan arus yang mengalir sama dengan arus bebannya.
Sebaliknya, SCR dalam kondisi OFF memiliki karakteristik tegangan
pada SCR sama dengan tegangan sumbernya dan arus yang mengalir
sama dengan nol. Dalam kondisi SCR ON dan OFF ini dapat dinyatakan
tidak terjadi kerugian daya pada SCR. SCR yang digunakan untuk
konversi daya besar umumnya memiliki kapasitas tegangan dan arus
mencapai 5000 V, 5000 A, dengan frekuensi pensakelaran dari 10 – 20
kHz. Gambar 2 menunjukkan simbol, karakteristik i-v, dan karakteristik
ideal dari SCR.
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
7
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
Gambar 1.5. (a) Simbol Thyristor, (b) Karakteristik Thyristor, dan (c)
Karakteristik Thyristor Ideal
3. Transistor
Transistor memiliki tiga terminal: basis (base), emitor (emitter), dan
kolektor (collector). Pada rangkaian elektronika daya, transistor
umumnya dioperasikan sebagai sakelar dengan konfigurasi emitor-
bersama. Transistor bekerja atas dasar prinsip kendali- arus (current
driven). Transistor dengan jenis NPN akan ON jika pada terminal
kolektor-emitor diberi panjar (bias) dan pada basis memiliki potensial
lebih positif daripada emitor dan memiliki arus basis yang mampu
mengendalikan transistor pada daerah jenuh. Sebaliknya, transistor akan
OFF jika arus basis dikurangi hingga pada kolektor tidak dapat
mengalirkan arus listrik. Jika transistor dalam kondisi ideal, ketika
transistor dalam kondisi ON memiliki karakteristik tegangan pada
terminal emitor dan kolektor (VCE) sama dengan nol dan arus yang
mengalir sama dengan arus bebannya. Sebaliknya, ketika transistor dalam
kondisi OFF memiliki karakteristik tegangan pada transistor sama dengan
tegangan sumbernya (VCC) dan arus yang mengalir sama dengan nol.
Dalam kondisi transistor ON dan OFF ini dapat dinyatakan tidak terjadi
kerugian daya pada transistor sebagai sakelar. Transistor daya umumnya
digunakan sebagai konverter dengan kapasitas tegangan dan arus
mencapai 1200 V, 400 A, dengan frekuensi pensakelaran di bawah 10
kHz.
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
8
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
Gambar 1.6. Grafik Karakteristik Transistor
4. Mosfet
MOSFET merupakan piranti semikonduktor daya yang memiliki
tiga terminal: gate (gerbang), sumber (source), dan pengalir (drain).
MOSFET bekerja atas dasar prinsip kendali-tegangan (voltage-driven).
Gambar 4 merupakan simbol, karakteristik i-v, dan karakteristik ideal dari
MOSFET. Rangkaian pengaturan ON dan OFF dengan piranti MOSFET
lebih mudah dibandingkan piranti transistor. Jika pada terminal gerbang-
sumber dicatu tegangan yang cukup besar maka piranti akan ON,
sehingga menghasilkan tegangan yang kecil antara terminal pengalir-
sumber. Dalam kondisi ON, perubahan tegangan pada terminal pengalir-
sumber berbanding lurus dengan arus pada terminal pengalirnya. Jadi,
terminal pengalir-sumber memiliki resistansi sangat kecil pada saat
kondisi ON. MOSFET daya umumnya digunakan sebagai konverter
dengan kapasitas tegangan dan arus mencapai 1000 V, 50 A, dengan
frekuensi pensakelaran di atas 100 kHz.
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
9
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
Gambar 1.7. Grafik Karakteristik MOSFET
1.6 Aplikasi dan Contoh Penggunaan Elektronika Daya
Aplikasi rangkaian elektronika banyak digunakan untuk kepentingan
peralatan rumah tangga dan industri. Perangkat elektronika daya banyak digunakan
pada peralatan konversi daya listrik yang besar seperti : saluran transmisi daya
listrik, jaringan distribusi daya listrik, pengaturan motor listrik secara elektronis di
industri, pengatur pemanas air, pengubah daya listrik AC menjadi DC, DC menjadi
DC, DC menjadi AC untuk kepentingan pengaturan peralatan di industri, charger
baterai pada peralatan industri, dan lain sebagainya. Dalam kehidupan sehari-hari
aplikasi elektronika daya dapat dilihat pada UPS (Uninterabable Power Supply),
inverter, catu daya untuk laptop, notebook dan komputer, pengatur tingkat
keterangan lampu, peredup lampu (dimmer), pengatur pemanas, pengatur cahaya,
ballast elektronik pada lampu neon, relai-relai elektronik, pemutus tenaga, sistem
elektronis dalam mobil dan wahana ruang angkasa. Selain itu aplikasi elektronika
daya juga banyak digunakan diindustri untuk pengaturan berbagai peralatan industri
seperti pengaturan kecepatan putar motor listrik, pengatur kecepatan putar
penggerak konveyor, pengatur kecepatan gerak lift, pengatur kece patan gerak
eskalator dengan beban yang berubah-ubah, pengaturan kecepatan aliran fluida gas
dan minyak, pengaturan tekanan pada mesin pompa, blower, pengaturan kipas dan
lain sebagainya.
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
10
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
2 MODUL II
DIODA DAYA (POWER DIODE)
Tujuan :
1. Memahami karakteristik dari Dioda Daya
2. Memahami jenis-jenis dari Dioda Daya
2.1 PENDAHULUAN
Dasar Dioda Daya
Dioda daya merupakan divais semikonduktor yang terdiri dari anoda dan
katoda, yang dipergunakan untuk daya yang besar. Prinsip kerja dari dioda daya
sama dengan dioda sinyal yaitu secara umum adalah dioda akan on (konduksi)
apabila tegangan yang diberikan pada anoda lebih besar dari tegangan katoda (Vs
> 0). Pada saat on diode dapat digambarkan sebagai rangkaian short circuit,
sedangkan pada saat off diode dapat digambarkan sebagai rangkaian open circuit.
Berdasarkan prinsip kerja diode maka dalam aplikasinya dalam elektronika daya
diode digunakan sebagai penyearah.
Dioda dilambangkan seperti pada gambar di bawah ini :
Gambar 2.1. Lambang Dioda
Terdapat beberapa hal yang menjadi pembeda antara dioda konvensional
dan diode daya. Hal-hal yang membedakannya adalah sebagai berikut:
1. Memiliki daya yang besar
2. Kemampuan menangani tegangan dan arus yang lebih besar
3. Kecepatan pensaklaran (respon frekuensi) lebih rendah
Kurva Karakteristik Dioda Daya
Pada diode daya, terdapat sebuah grafik yang menggambarkan masing-
masing area operasi pada dioda daya. Grafik ini pada umumnya dapat disebut juga
sebagai kurva karakteristik karena pada kurva ini tergambar karakteristik pada
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
11
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
masing-masing area operasi pada dioda daya. Area operasi yang digambarkan pada
kurva karakteristik adalah forward-bias region, reverse-bias region, dan
breakdown region. Untuk kurva karakteristik dapat dilihat sebagai berikut:
Gambar 2.2. Kurva Karakteristik Dioda
Jenis-jenis Dioda Daya
Dioda daya dapat terbagi menjadi tiga jenis berdasarkan beberapa faktor
seperti tegangan operasi dan juga recovery timenya. Ketiga macam diode tersebut
terbagi menjadi general purpose diodes, fast recovery diodes, dan Schottky diodes.
Dimana perbedaan antar masing-masing diode dapat dilihat pada table dibawah
berikut ini:
Table 2.1. Perbandingan Perbedaan Tipe Dioda Daya
General Purpose Diodes Fast Recovery Diodes Schottky Diodes
5000 V dan 3500 A 3000 V dan 1000 A 100 V dan 300 A
High Reverse Recovery
Time (trr ≈ 25 µs)
Low Reverse Recovery
Time (trr = 0.1 µs to 5
µs)
Extremely Low Reverse
Recovery Time (trr = a
few nanoseconds)
High Turn-off time Low Turn-off Time Extremely Low Turn-off
Time
Low Switching
Frequency
High Switching
Frequency
Very High Switching
Frequency
VF = 0.7 V to 1.2 V VF = 0.8 V to 1.5 V VF ≈ 0.4 V to 0.6 V
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
12
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
2.2 HAL-HAL YANG PERLU DIPELAJARI
1. Dasar divais elektronika
2. Tipe-tipe pencatuan pada dioda
3. Kurva karakteristik Dioda
4. Buku Power Electronics karangan Muhammad H.Rashid (Chapter: Power
Semiconductor Diodes & Circuit)
2.3 PERALATAN PERCOBAAN
• 1 buah komputer/laptop (pastikan sudah melakukan instalasi aplikasi
PowerSim (PSIM) dan/atau MATLAB pada PC).
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
13
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
3 MODUL III
DIODA DAYA PENYEARAH (POWER DIODE RECTIFIER)
Tujuan:
1. Melihat bentuk gelombang keluaran dari penyearah setengah gelombang tanpa
beban pada sumber satu fasa.
2. Melihat bentuk gelombang yang dihasilkan pada beban yang berbeda.
3. Melihat bentuk gelombang keluaran dari penyearah gelombang penuh tanpa
beban pada sumber satu fasa.
4. Melihat bentuk gelombang yang dihasilkan pada beban yang
berbeda.
3.1 PENDAHULUAN
Penyearah Setengah Gelombang Satu Fasa
Penyearah setengah gelombang merupakan penyearah tegangan bolak balik
(AC) menjadi tegangan DC dengan melewatkan tegangan pada saat tegangan yang
diberikan pada anoda lebih besar dari tegangan pada katoda. Sehingga bentuk
gelombang keluaran yang dihasilkan akan terjadi pada setengah perioda dengan
tegangan yang dihasilkan adalah nol pada period yang lainnya.
Rangakaian penyearah setengah gelombang:
Gambar 3.1. Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang
Penyearah Gelombang Penuh Satu Fasa
Pada saat tegangan input (Vs) yang diberikan lebih dari nol maka D1 dan
D2 akan menghantar (konduksi) dan selama Vs kurang dai nol maka D3 dan D4
akan menghantar. Fungsi dari dua buah dioda yang bekerja secara bersamaan
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
14
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
adalah sebagai pembalik gelombang sehingga gelombang keluaran yang didapat
pada setiap periodanya tidak ada gelombang yang bernilai nol.
Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh:
Gambar 3.2. Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh Satu Fasa
3.2 ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN
1. Dasar divais elektronika
2. Tipe-tipe pencatuan pada dioda
3. Kurva karakteristik Dioda
4. Buku Power Electronics karangan Muhammad H.Rashid (Chapter: Power
Semiconductor Diodes & Circuit)
3.3 PERALATAN PERCOBAAN
• 1 buah komputer/laptop (pastikan sudah melakukan instalasi aplikasi
PowerSim (PSIM) pada PC).
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
15
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
4 MODUL IV
POWER THYRISTOR
Tujuan:
1. Memahami prinsip dan cara kerja thyristor.
2. Memahami konstruksi thyristor.
3. Memahami karakteristik jenis-jenis thyristor.
4.1 PENDAHULUAN
Dasar Thyristor
Thyristor adalah divais semikonduktor daya yang berfungsi sebagai switch
yang beroperasi dari keadaan non konduksi menjadi keadaan konduksi. Thyristor
tersusun atas 4 lapisan p-n-p-n dengan tiga sambungan pn. Thyristor memiliki tiga
terminal, yaitu anoda, katoda, dan gate. Ketika tegangan anoda lebih positif
dibanding katoda, maka junction J1 dan J3 akan forward biased, sedangkan J2 akan
reverse biased. Sehingga hanya sedikit arus yang dapat mengalir dari anoda ke
katoda. Kondisi ini dinamakan forward blocking atau “off-state”. Jika tegangan
antara anoda dan katoda ditingkatkan, maka daerah deplesi di J2 akan hilang, yang
dinamakan avalanche breakdown, sehingga terjadi aliran muatan dari anoda ke
katoda. Karena J1 dan J3 sudah dalam keadaan forward biased, maka carrier dapat
bergerak bebas pada ketiga junction, menghasilkan arus forward anoda yang
bernilai besar. Kondisi ini disebut conducting state atau “on-state”.
Gambar 4.1 Thyristor dan Simbolnya
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
16
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
Kurva Karakteristik Thyristor
Berikut kurva karakteristik tegangan-arus pada thyristor:
Gambar 4.2 Kurva Karakteristik Thyristor
Thyristor Turn-on dan Turn-off
Thyristor akan aktif dengan meningkatkan arus anoda dengan beberapa cara,
antara lain:
1. pemanasan,
2. pencahayaan,
3. tegangan tinggi,
4. dv/dt, dan
5. arus gate.
Thyristor dapat di off-kan dengan cara mengurangi arus forward ke tingkat di
bawah holding current. Ada beberapa metode untuk membuat thyristor dalam
keadaan off, yang disebut dengan teknik komutasi. Teknik komutasi ada yang
bersifat natural dan forced. Pada semua teknik komutasi, arus pada anoda akan
berada di bawah holding current untuk waktu yang lumayan lama agar semua
carrier yang berlebih pada keempat layer dapat terbuang atau rekombinasi. Berikut
kurva perbandingan dari masing-masing tipe komutasi:
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
17
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
Gambar 4.3 Line-commutated Thyristor Circuit
Gambar 4.4 Forced-commutated Thyristor Circuit
Jenis-jenis Thyristor
Berdasarkan konstruksi dan karakteristik on/off nya, thyristor dibedakan
menjadi 9 kategori, yaitu:
1. Phase-control thyristor (SCRs),
2. Fast-switching thyristor (SCRs),
3. Gate-turn-off thyristor (GTOs),
4. Bidirectional triode thyristor (TRIACs),
5. Reverse-conducting thyristor (RCTs),
6. Static induction thyristor (SITHs),
7. Light-activated silicon-controlled rectifiers (LASCRs),
8. FET-controlled thyristors (FET-CTHs), dan
9. MOS-controlled thyristor (MCTs),
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
18
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
4.2 ALAT YANG DIGUNAKAN
1. Satu buah komputer/laptop (pastikan sudah melakukan instalasi aplikasi
PowerSim (PSIM).
4.3 RANGKAIAN PERCOBAAN
Sebelum praktikum, silakan mempelajari terlebih dahulu tentang Dasar
Elektronika Daya, Dasar Thyristor, Dasar Controlled Rectifier.
Gambar 4.5 Rangkaian Simulasi Percobaan Single-phase Semiconverter dengan
PSIM
Gambar 4.6 Rangkaian Simulasi Percobaan Single-phase Fullconverter dengan
PSIM
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
19
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
5 MODUL V
THYRISTOR PENGENDALI FASA (CONTROLLED RECTIFIER)
Tujuan:
1. Memahami penyearah setengah gelombang satu fasa menggunakan
thyristor.
2. Memahami penyearah gelombang penuh satu fasa menggunakan thyristor.
3. Memahami aplikasi thyristor pada pengaturan kecepatan motor DC.
5.1 DASAR CONTROLLED RECTIFIER
Thyristor pengontrolan fasa digunakan untuk menghasilkan tegangan
keluaran yang dapat diatur besarnya dengan cara mengatur waktu tunda atau sudut
penyalaan (alpha) pada thyristor. Thyristor diaktifkan dengan memberikan pulsa
pada gatenya. Berdasarkan tegangan masukannya, konverter pengontrolan fasa
dibedakan menjadi konverter satu fasa dan konverter tiga fasa. Pada setengah siklus
positif, thyristor akan on setelah gatenya diberikan pulsa dengan waktu tunda
sebesar α. Setelah ωt > α, maka thyristor akan on dan tegangan pada beban sama
seperti tegangan masukannya. Baik konverter satu fasa maupun tiga fasa, masing-
masing memiliki tipe semiconverter, full converter, dan dual converter.
Semikonverter satu fasa memiliki rangkaian sebagai berikut. Nilai α akan
mempengaruhi besarnya tegangan keluaran pada beban.
Gambar 5.1 Rangkaian Semikonverter Satu Fasa
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
20
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
Full converter satu fasa beroperasi di dua kuadran, artinya konverter ini
memiliki tegangan keluaran dengan dua polaritas dan arus keluaran satu polaritas.
Gambar rangkaiannya adalah sebagai berikut:
Gambar 5.2 Rangkaian Full Converter Satu Fasa
Salah satu aplikasi thyristor adalah pada pengaturan motor DC. Thyristor
dapat berfungsi sebagai switch untuk mengaktifkan motor DC. Thyristor juga dapat
mengatur kecepatan motor DC. Dari persamaan yang digunakan dapat diketahui
bahwa pengaturan kecepatan dan torsi motor DC berpenguat terpisah dapat
dilakukan dengan dua cara, yaitu dengan pengaturan tegangan jangkar Va dan
dengan pengaturan arus medan penguat atau If.
5.2 ALAT YANG DIGUNAKAN
1. Satu buah komputer/laptop (pastikan sudah melakukan instalasi aplikasi
PowerSim (PSIM).
5.3 RANGKAIAN PERCOBAAN
Sebelum praktikum, silakan mempelajari terlebih dahulu tentang Dasar
Elektronika Daya, Dasar Thyristor, Dasar Controlled Rectifier.
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
21
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
Gambar 5.3 Rangkaian Simulasi Percobaan Pengontrolan Mesin DC dengan
Menggunakan Rangkaian Single-phase Semiconverter dengan PSIM
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
22
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
6 MODUL VI
INVERTER
Tujuan:
1. Melihat hasil gelombang keluaran berupa AC dengan masukan DC 2. Mampu menganalisis grafik keluaran sesuai dengan ccara kerja inverter
6.1 PENDAHULUAN
Dasar Inverter
Konverter DC ke AC dikenal dengan Inverter. Fungsi dari inverter itu
sendiri adalah mengubah tegangan input DC ke tegangan AC simetris dengan
magnitude dan frekuensi yang diinginkan. Tegangan output bisa tetap atau
berubah pada frekuensi yang tetap dan berubah pula. Variabel tegangan
output dapat diperoleh dengan memvariasikan tegangan input DC dan
mempertahankan penguatan inverter tetap konstan. Namun, apabila tegangan
input DC fixed/tetap dan tidak bisa diubah/dikontrol, variabel tegangan
output dapat diperoleh dengan memvariasikan penguatan inverternya, yang
mana biasa digunakan kontrol PWM.
Gelombang tegangan output ideal dari inverter seharusnya sinusoidal.
Namun, pada praktiknya gelombang yang dihasilkan tidak sinusoidal dan
mengandung harmonik. Dengan tersedianya divais power semikonduktor
dengan kecepatan tinggi, harmonik pada tegangan output dapat diminimalisir
dengan teknik switching.
Inverter dapat diklasifikasikan menjadi 2 tipe: (1) Inverter satu fasa dan (2)
Inverter 3 fasa. Kedua tipe ini dapat menggunakan divais terkontrol turn-on
dan turn- off seperti BJT, MOSFET, IGBT, MCT, SIT, dan GTO.
Parameter performansi dari Konverter DC-AC, yang mengukur kualitas
dari tegangan output inverter adalah:
1. Harmonic factor if nth harmonic (HFn)
2. Total harmonic distortion (THD)
3. Distorsion factor (DF)
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
23
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
4. Lowest order harmonic (LOH)
Cara mendapatkan variable tegangan output pada inverter :
• Tegangan Output (AC) bisa bernilai tetap (fixed) dan bervariasi, Agar
bervariasi dengan memvariasikan tegangan input DC
• Mempertahankan gain inverter tetap konstan
• Apabila tegangan input DC fixed, output dapat bervariasi dengan
mengatur gain dengan PWM (Pulse Width Modulation)
Single Phase Half-Bridge Inverter
Gambar 0.1 Rangkaian Half-Bridge Inverter
Gambar 0.2 Waveform Half-Bridge Inverter
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
24
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
Prinsip kerja dari inverter satu fasa dapat dijelaskan dengan gambar
diatas.Ketika transistor Q1 yang hidup untuk waktu T0/2, tegangan pada
beban V0 sebesar Vs/2. Jika transistor Q2 hanya hidup untuk T0/2, Vs/2 akan
melewati beban. Q1 dan Q2 dirancang untuk bekerja saling bergantian.Pada
gambar diatas juag menunjukkan bentuk gelombang untuk tegangan keluaran
dan arus transistor dengan beban resistif. Inverter jenis ini membutuhkan dua
sumber DC (sumber tegangan DC simetris), dan ketika transistor off
tegangan balik pada Vs menjadi Vs/2.
Single Phase Full Bridge Inverter
Gambar 0.3 Waveform Full-Bridge Inverter
Gambar 0.4 Waveform Full-Bridge Inverter
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
25
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
Rangkaian dasar inverter gelombang penuh dan bentuk gelombang output
dengan beban resistif. Ketika transistor Q1 dan Q2 bekerja (ON), tegangan
Vs akan mengalir ke beban tetapi Q3 dan Q4 tidak bekerja (OFF).
Selanjutnya, transistor Q3 dan Q4 bekerja (ON) sedangkan Q1 dan Q2 tidak
bekerja (OFF), maka pada beban akan timbul tegangan –Vs.
6.2 RANGKAIAN PERCOBAAN
Rangkaian Single Phase Full-Bridge Inverter Closed Loop
Gambar 6.10 Rangkaian percobaan simulasi Closed Loop
Inverter Satu Fasa pada PSIM.
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
26
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
6.3 LANGKAH – LANGKAH PERCOBAAN
Single Phase Full-Bridge Inverter Closed Loop
• Susun Rangkaian Seperti Pada Gambar
• Mengatur Spesifikasi Komponen Pada Rangkaian Seperti Berikut:
• Jalankan Simulasi Dengan Nilai Simulation Control Sebagai
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
37
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
7 MODUL VII
INVERTER TIGA FASA
Tujuan:
1. Melihat hasil gelombang keluaran berupa AC dengan masukan DC 2. Mampu menganalisis grafik keluaran sesuai dengan ccara kerja inverter
7.1 PENDAHULUAN
Three Phase Inverter
Gambar 0.1 Rangkaian Three Phase Inverter
Inverter 3 phase merupakan inverter dengan tegangan keluaran berupa
tegangan bolak balik (ac) 3 phase per segi. Sebuah rangkaian dasar inverter 3
phase tunggal sederhana terdiri dari 3 buah inveter 1 phase dengan
menggunakan mosfet daya (power mosfet) sebagai sakelar diperlihatkan pada
gambar dibawah. Tegangan suplai merupakan sumber dc dengan tegangan
sebesar Vs, dengan titik netral merupakan titik hubung dari titik bintang (Y)
pada beban. Terdapat 2 jenis mode operasi dari inverter jenis ini, yaitu mode
kondusi 120° dan mode konduksi 180°.
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
38
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
Diagram blok dari inverter 3 phase dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 0.2 Diagram Three Phase Inverter
Dari mode konduksi, inverter 3 phase dibedakan atas atas:
• inverter 3 phase mode konduksi 120 derjat. Inverter 3 phase dengan
mode konduksi 120° memungkinkan setiap komponen pensakelaran
akan konduksi selama 120° dengan pasangan konduksi yang berbeda,
misalnya 60° pertama antara Q1Q6, dan 60° ke dua antara Q1Q2, dan
seterusnya.
• inverter 3 phase mode konduksi 180 derjat Inverter 3 phase dengan
mode konduksi 180° memungkinkan 3 komponen pensakelaran
konduksi pada saat yang bersamaan. Ke tiga komponen pensakelaran
akan konduksi selama 180° dengan pasangan konduksi yang juga
berbeda-beda.
Voltage Control of Three-Phase Inverter
Teknik yang biasa digunakan dalam kontrol tegangan pada inverter tiga fasa.
a. Sinusoidal PWM
b. Third-Harmonic PWM
c. 60° PWM
d. Space vector modulation
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
39
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
7.2 ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN
Satu buah komputer/laptop (pastikan sudah melakukan instalasi aplikasi
PowerSim (PSIM).
7.3 RANGKAIAN PERCOBAAN
Inverter Tiga Fasa
Gambar 7.5 Inverter Tiga Fasa (180 Conduction Mode)
7.4 LANGKAH – LANGKAH PERCOBAAN
Inverter Tiga Fasa (180 Conduction Mode)
• Buat rangkaian seperti pada gambar
• Pada kondisi pertama, atur besar tegangan sebesar 24V pada VDC
• Atur Nilai ditiap Gating Block Sebesar 50 Hz:
1. G1: 0 180
2. G2: 60 240
3. G3: 120 300
4. G4: 180 360
5. G5: 240 420
6. G6: 300 480
• Nilai resistansi sebesar 12 ohm
• Atur pada simulation control:
1. Time step : 5u (micro)
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
40
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
2. Total time: 1
• Run Simulation
• Tentukan nilai VP/Tegangan Phasa (VP1, VP2, VP3) yang didapat pada grafik
pada setiap level sinyalnya
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
41
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
8 MODUL VIII
NON-ISOLATED DC-DC CONVERTER (BUCK, BOOST, DAN
BUCK-BOOST)
Tujuan:
1. Memahami karakteristik dari switch transistor ideal
2. Mampu menganalisis grafik keluaran sesuai dengan cara kerja DC DC
Converter Buck
3. Mampu menganalisis grafik keluaran sesuai dengan cara kerja DC DC
Converter Boost
4. Mampu menganalisis grafik keluaran sesuai dengan cara kerja DC DC
Converter Buck-Boost
8.1 PENDAHULUAN
Dasar Converter
Pada beberapa aplikasi industri, diperlukan alat untuk mengkonversi
tegangan DC tetap menjadi tegangan DC yang dapat diubah-ubah, yaitu DC-DC
Converter. DC-DC converter dapat dianggap seperti transformer pada tegangan
AC, yang bisa digunakan sebagai penaik tegangan (step up) atau penurun tegangan
(step down). Selain itu, DC-DC Converters biasa digunakan untuk pengontrolan
motor DC, catu daya switching, dan regulator tegangan DC. Oleh karena itu, DC-
DC Converters banyak digunakan pada mobil listrik hingga sistem kelistrikan
pesawat luar angkasa. DC-DC Converter dapat menghasilkan keluaran tegangan
DC yang tetap ataupun berubah dari tegangan DC yang tetap maupun berubah.
Idealnya, tegangan output dan arus input merupakan bentuk DC murni, tetapi pada
praktiknya tegangan output dan arus input mengandung harmonik atau ripple.
Dalam siklus elektronika daya digunakan dua siklus, yaitu switching on dan
off. Masing-masing siklus tersebut memiliki waktu tersendiri (t1 dan t2). Total dari
siklus tersebut disebut dengan chopping period (T). Sementara itu banyaknya siklus
dalam satuan waktu disebut dengan frekuensi chopping (f). Duty Cycle adalah
siklus pertama (t1) dibagi dengan total siklus (T).
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
42
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
𝑘 = 𝑡1
𝑇 (8.1)
Duty Cycle bernilai antara 0 dan 1 dengan mengontrol nilai t1. Tipe dari
pengontrolan ini dikenal dengan Pulse Width Modulation (PWM), yaitu
memvariasikan lebar pulsa gelombang
Berdasarkan arah dari aliran arus dan tegangan, DC-DC Converter dapat
diklasifikasikan menjadi 5 tipe, yaitu:
1. First quadrant converter
2. Second quadrant converter
3. First and second quadrant converter
4. Third and fourth quadrant converter
5. Four-quadrant converter
DC-DC Converter bisa digunakan sebagai switching-mode regulators untuk
mengkonversi tegangan DC yang tidak teregulasi menjadi tegangan DC yang
teregulasi. Biasanya hal ini berjalan dengan PWM pada frekuensi tetap dan divais
switching yang biasa digunakan adalah BJT, MOSFET, atau IGBT. Terdapat empat
dasar topologi dari mode switching regulators yaitu Buck, Boost, Buck-boost, dan
Cuk.
Step Down DC Chopper
(a)
(b)
Gambar 8.1. (a) Rangkaian dan (b) Waveform dari DC Chopper Step Down
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
43
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
Cara kerja dari DC Chopper Step Down dapat dilihat dari Gambar.8.1. Saat
switch Chopper (S), tertutup dengan lama waktu t1 ,tegangan input Vs akan muncul
pada beban. Jika switch S tertutup selama t2, tegangan yang ada pada beban
menjadi 0. Bentuk gelombang dari tegangan output dapat dilihat pada Gambar 8.1.
Switch Ss dapat menggunakan divais semikonduktor seperti Power BJT, Power
MOSFET, GTO (Gate-Turn-On Thyristor), atau IGBT (Insulated Field-Effect
Transistor) . Divais semikonduktor tersebut digunakan karena memiliki tegangan
jatuh (voltage drop) yang terbatas dari 0,5 hingga 2 V, dan untuk mempermudah
maka voltage drop dari divais semikonduktor tersebut kita abaikan.
Tegangan output rata-rata dari DC Chopper Step Down adalah
𝑉𝑎 =1
𝑇∫ 𝑣0 𝑑𝑡 =
𝑡1
𝑇 𝑉𝑠 = 𝑓 𝑡1 𝑉𝑠 = 𝑘 𝑉𝑠
𝑡1
0 (8.2)
Step Up DC Chopper
(a)
(b)
Gambar 8.2. (a) Rangkaian dan (b) Waveforms dari DC Chopper Step Up
Cara kerja dari DC Chopper Step Up dapat dilihat dari rangkaian pada
Gambar 8.2. Ketika switch S tertutup selama t1, arus pada induktor akan naik dan
energi akan tersimpan pada induktor L. Ketika switch S terbuka selama waktu t2,
energi yang tersimpan pada induktor akan mengalir melalui dioda ke beban dan
menyebabkan arus induktor menurun. Tranfer energi ini dapat dibagi menjadi 2
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
44
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
siklus berdasarkan cara kerjanya, yaitu siklus 1 (selama t1) dan siklus 2 (selama t2.
Arus yang mengalir dapat dilihat pada Gambar 8.2.
Tegangan output rata-rata dari DC Chopper Step Up adalah
𝑉0 = 𝑉𝑠 + 𝐿∆𝐼
𝑡2= 𝑉𝑠 (1 +
𝑡1
𝑡2) = 𝑉𝑠
1
1−𝑘 (8.3)
Buck Regulator
Gambar 8.3. (a) Rangkaian dan (b) Waveforms dari Buck Regulator
Pada regulator buck, tegangan output rata-rata Va lebih rendah dibanding
tegangan input Vs. Rangkaian dari regulator buck menggunakan power BJT seperti
pada Gambar 8.3 (seperti step down converter). Rumus dari tegangan output rata-
ratanya adalah:
𝑉𝑎 = 𝑉𝑠 𝑡1
𝑇= 𝑘 𝑉𝑠 (8.4)
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
45
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
Boost Regulator
Gambar 8.4. (a) Rangkaian dan (b) Waveforms dari Boost Regulator
Pada regulator Boost, tegangan output lebih besar dibanding tegangan input.
Regulator boost menggunakan power MOSFET untuk switchingnya seperti terlihat
pada Gambar 8.4. Rumus dari tegangan output rata-ratanya adalah :
𝑉𝑎 = 𝑉𝑠 𝑇
𝑡2=
𝑉𝑠
1−𝑘 (8.5)
Buck-Boost Regulator
Gambar 8.5. (a) Rangkaian dan (b) Waveforms dari Buck-Boost Regulator
Tegangan output dari regulator Buck-Boost dapat lebih besar ataupun lebih
kecil daripada tegangan input. Regulator ini biasa disebut inverting regulator karena
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
46
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
polaritas tegangan outputnya berlawanan dengan tegangan input. Rangkaian Buck-
Boost dapat dilihat pada Gambar 9.1. Transistor S berperan sebagai switch
terkontrol dan dioda D sebagai switch yang tak terkontrol.
Tegangan output ratarata dari regulataor Buck-Boost adalah sebagai berikut.
𝑉𝑎 = − 𝑘𝑉𝑠
1−𝑘 (8.6)
8.2 HAL-HAL YANG HARUS DIPELAJARI
1. Circuit Diagram, Switch Representation, Equivalent Circuit, dan Waveform
dari Buck Regulator dan Boost Regulator
2. Buku Power Electronics karangan Muhammad H.Rashid (Chapter: DC-DC
Converters)
8.3 PERALATAN PERCOBAAN
• 1 buah komputer/laptop (pastikan sudah melakukan instalasi aplikasi
PowerSim (PSIM) dan/atau MATLAB pada PC).
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
47
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
9 MODUL IX
DC-DC CONVERTER (BUCK-BOOST & CUK)
Tujuan:
1. Memahami cara kerja dari Isolated DC-DC Converter
2. Mampu menganalisis grafik keluaran sesuai dengan cara kerja DC-DC
Converter Flyback.
9.1 PENDAHULUAN
Terdapat beberapa perbedaan mendasar dari Non-Isolated DC-DC
converter dengan Isolated DC-DC converter. Hal yang paling membedakannya
adalah trafo atau transformator terisolasi yang digunakan pada rangkaian topologi
Isolated DC-DC converter yang memsisahkan input dan outputnya.
Gambar 9.1.Perbedaan Rangkaian Non-Isolated dan Isolated DC-DC Converter
Terdapat dua alasan mengapa Isolated DC-DC converter dibutuhkan. Yang
pertama adalah Isolated DC-DC converter digunakan saat keselamatan yang cukup
ketat dibutuhkan, karena dengan menggunakan trafo terisolasi keamanannya lebih
tinggi. Yang kedua adalah Isolated DC-DC memiliki kemampuan untuk menaikan
atau menurunkan tegangan dengan ratio yang tinggi.
Terdapat beberapa topologi dari Isolated DC-DC Converter, topologinya
sebagai berikut:
1. Flyback
2. Forward
3. Push-Pull
4. Half Bridge
5. Full Bridge
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
48
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
Gambar 9.2 Bagan Topologi Isolated DC-DC converter
Pada fungsinya setiap topologi yang ada pada Isolated DC-DC converter
memiliki kegunaan yang sama dengan topologi yang ada pada topologi Non-
Isolated DC-DC converter. Sehingga pada dasarnya memiliki kegunaan yang
sama dengan Non-Isolated DC-DC converter.
Flyback Converter
Rangkaian Flyback Converter didapatkan dari sebuah penurunan, dimana
rangkaian ini diturunkan dari topologi Non-Isolated Buck-Boost. Penurunannya
ada pada gambar 9.3.
Gambar 9.2. Penurunan rangkaian flyback converter (a)Non-isolated buck-boost,
(d)
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
49
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
(b)Coupled inductor buck-boost, (c)Isolated buck-boost, dan (d)Isolated flyback
converter
Rangkaian dari Flyback converter ini memiliki output tegangan rata-ratanya
lebih besar ataupun lebih kecil dari tegangan inputnya. Dimana dalam kerjanya saat
switch Q (MOSFET) ON maka lilitan pada sisi primer pada trafo terisolasi akan
charging. Lalu saat switch Q OFF maka tegangan akan terinduksi menuju lilitan
sekunder dan arus akan mengalir pada sisi sebelah kanan. Dari rangkaian tersebut
akan menghasilkan waveform seperti pada gambar 9.4.
Gambar 9.3. Waveform Flyback converter
Tegangan output rata-rata dari regulator Buck-Boost adalah sebagai berikut:
𝑉𝑜
𝑉𝑖=
𝑁2
𝑁1
𝐷
(1−𝐷)………………(9.1)
9.2 HAL-HAL YANG HARUS DIPELAJARI
1. Circuit Diagram, Switch Representation, Equivalent Circuit, dan
Waveform dari Buck Regulator dan Boost Regulator
2. Buku Power Electronics karangan Muhammad H.Rashid (Chapter:
DC-DC Converters)
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
50
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
9.3 PERALATAN PERCOBAAN
• 1 buah komputer/laptop (pastikan sudah melakukan instalasi aplikasi
PowerSim (PSIM) dan/atau MATLAB pada PC).
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
51
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
10 MODUL X
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA
Tujuan:
1. Memahami komponen penyusun PLTS
2. Memahami cara kerja PLTS
3. Memahami karakteristik pada parameter PLTS
10.1 PENDAHULUAN
Dasar Pembangkit Listrik Tenaga Surya
Bahan dan perangkat fotovoltaik (PV) mengubah sinar matahari menjadi
energi listrik, dan sel PV umumnya dikenal sebagai sel surya. Sel PV merupakan
alat penghasil listrik yang terbuat dari bahan semikonduktor. Fotovoltaik secara
harfiah dapat diterjemahkan sebagai listrik-cahaya. Sel PV adalah blok bangunan
dari semua sistem PV karena sel PV merupakan perangkat yang mengubah sinar
matahari menjadi listrik. Sel PV tersedia dalam berbagai ukuran dan bentuk, dari
yang lebih kecil dari prangko hingga beberapa inci. Mereka sering dihubungkan
bersama untuk membentuk modul PV yang bisa mencapai panjang beberapa kaki
dan lebar beberapa kaki. Modul, pada gilirannya, dapat digabungkan dan
dihubungkan untuk membentuk array PV dengan ukuran dan keluaran daya yang
berbeda. Modul dari array merupakan bagian utama dari sistem PV.
Untuk membentuk suatu sistem PV diperlukan beberapa komponen lainnya
selain dari sel PV atau modul PV. Beberapa komponen lainnya yaitu ada struktur
pemasangan, inverter, serta komponen penyimpanan yang dapat berupa baterai.
Array PV perlu dipasang pada suatu struktur yang stabil dan tahan lama dan dapat
bertahan dari angin, hujan, serta korosi dalam masa operasinya. Inverter digunakan
untuk mengubah arus searah (DC) listrik yang dihasilkan oleh modul PV menjadi
listrik arus bolak-balik (AC), yang digunakan untuk transmisi listrik lokal, serta
sebagian besar peralatan di rumah kita. Baterai memungkinkan penyimpanan energi
solar PV, sehingga kita dapat menggunakannya untuk menyalakan rumah kita di
malam hari atau ketika elemen cuaca mencegah sinar matahari mencapai panel PV.
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
52
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
Terdapat tiga klasifikasi utama sel surya berdasarkan bahan semikonduktor
yang digunakan yaitu:
a. Crystalline Silicon PV Module
b. Amorphous Silicon PV Module
c. Hybrid Silicon PV Module
Sedangkan berdasarkan proses manufakturnya, sel surya terbagi kembali
menjadi tiga jenis yang utama, yaitu:
a. Monocrystalline Silicon PV Module
b. Polycrystalline Silicon PV Module
c. Thin Film Cadmium Telluride PV Module
Gambar 10.1. (a) Monocrystalline Silicon PV Module, (b) Polycrystalline Silicon
PV Module, dan (c) Amorphous Silicon PV Module.
Cara Kerja Sel Surya
Pembangkitan arus dalam sel surya, yang dikenal sebagai "arus yang
dihasilkan oleh cahaya (Light-generated current)", melibatkan dua proses utama.
Proses pertama adalah penyerapan foton untuk membuat pasangan electron-hole.
Pasangan electron-hole akan dihasilkan dalam sel surya asalkan foton yang terserap
memiliki energi lebih besar dari celah pita (band gap). Namun, elektron (pada
material tipe-p), dan hole (pada material tipe-n) hanya akan ada, rata-rata, untuk
jangka waktu yang sama dengan masa pakai pembawa minoritas (minority carrier)
sebelum mereka bergabung kembali (rekombinasi). Jika carrier berkombinasi,
maka pasangan electron-hole yang dihasilkan cahaya akan hilang dan tidak ada arus
atau daya yang dapat dihasilkan.
Proses kedua, pengumpulan carrier pada p-n junction, mencegah
rekombinasi ini dengan menggunakan p-n junction untuk secara spasial
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
53
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
memisahkan elektron dan hole. Pembawa dipisahkan oleh aksi medan listrik yang
ada di p-n junction. Jika minority carrier yang dihasilkan cahaya mencapai p-n
junction, itu didorong melintasi persimpangan (junction) dengan medan listrik di
persimpangan, di mana sekarang menjadi pembawa mayoritas (majority carrier).
Jika emitter dan base sel surya terhubung bersama-sama (mis., Jika sel surya
mengalami hubungan pendek), carrier yang dihasilkan cahaya mengalir melalui
sirkuit eksternal.
Gambar 10.2. Skema Cara Kerja Solar Cell
Karakteristik Hubung Singkat dan Hubung Terbuka Sel Surya
Karakteristik hubung singkat dan hubung terbuka untuk sel surya dapat
dilihat pada kurva I-V dan kurva P-V untuk sel surya. Kurva I-V sel surya adalah
superposisi kurva I-V dioda sel surya dalam gelap dengan arus yang dihasilkan
cahaya. Cahaya memiliki efek menggeser kurva I-V ke kuadran keempat di mana
daya dapat dihasilkan dari dioda. Menerangi sel menambah arus "gelap" normal
dalam dioda sehingga hukum dioda menjadi:
𝐼 = 𝐼0 [exp (𝑞𝑉
𝑛𝑘𝑇) − 1] − 𝐼𝐿 (10.1)
Dimana, IL merupakan arus yang dihasilkan cahaya.
Persamaan untuk kurva IV di kuadran pertama adalah:
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
54
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
𝐼 = 𝐼𝐿 − 𝐼0 [exp (𝑞𝑉
𝑛𝑘𝑇) − 1] (10.2)
Namun, konstanta -1 dalam persamaan 3.4 pada umumnya dapat diabaikan,
sehingga persamaan dapat ditulis lagi menjadi:
𝐼 = 𝐼𝐿 − 𝐼0 [exp (𝑞𝑉
𝑛𝑘𝑇)] (10.3)
Merencanakan persamaan di atas memberikan kurva IV di bawah ini dengan
titik-titik yang relevan pada kurva yang berlabel. Kurva daya memiliki maksimum
dilambangkan sebagai PMP di mana sel surya harus dioperasikan untuk memberikan
output daya maksimum. Daya maksimum juga dapat dilambangkan sebagai PMAX
atau maximum power point (MPP) dan terjadi pada tegangan VMP dan arus IMP.
Kurva karakteristik untuk hubungan I-V dan P-V pada sel surya dapat
digambarkan sebagai berikut:
Gambar 10.3. Kurva Karakteristik Sel Surya
Parameter-parameter yang terdapat pada kurva karakteristik sel surya dapat
dijelaskan sebagai berikut:
a. Arus Hubung Singkat (Short-Circuit Current)
Arus hubung singkat merupakan arus yang melalui sel surya
ketika tegangan melintasi sel surya adalah nol. Biasanya ditulis
sebagai ISC. Arus hubung singkat ini disebabkan oleh pembangkitan
dan pengumpulan carrier yang dihasilkan cahaya. Untuk sel surya
ideal, arus hubung singkat dan arus yang dihasilkan cahaya identik.
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
55
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
Oleh karena itu, arus hubung singkat dapat dikatakan arus terbesar
yang dapat diambil dari sel surya.
b. Tegangan Hubung Terbuka (Open-Circuit Voltage)
Tegangan hubung terbuka (Open-circuit voltage), VOC,
adalah tegangan maksimum yang tersedia dari sel surya, dan ini
terjadi pada arus nol. Tegangan rangkaian terbuka sesuai dengan
jumlah forward bias pada sel surya karena bias persimpangan sel
surya dengan arus yang dihasilkan cahaya.
Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya
Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) merupakan suatu sistem
yang terdiri dari beberapa komponen seperti solar module (kumpulan solar cell),
solar charge controller, battery, dan inverter yang memiliki tujuan untuk
membangkitkan energi yang merupakan suatu bentuk energi terbarukan
menggunakan tenaga matahari.
Gambar 10.4. Sistem Sederhana PLTS
Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) atau Solar Photovoltaic
Power System dapat diklasifikasikan menjadi 3 berdasarkan alur daya yang terjadi
yaitu:
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
56
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
1. PLTS on-grid
On-grid, grid-tie, utility-interactive, dan grid backfeeding
adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan konsep yang
sama, yaitu sistem PLTS yang terhubung ke jaringan listrik utama.
Pada panel surya dengan konfigurasi on-grid, sistem PLTS harus
tetap menggunakan inverter atau grid-tied inverter untuk
menyesuaikan frekuensi listrik yang dihasilkan dengan frekuensi
sistem jaringan listrik utama.
Gambar 10.5. Sistem Sederhana PLTS on-grid
2. PLTS off-grid
Sistem PLTS off-grid (off-the-grid, standalone) merupakan
salah satu alternatif untuk sistem yang terikat grid. Pada umumnya,
bagi rumah yang memiliki akses langsung dengan jaringan utama
(utility grid) tidak memerlukan lagi sistem PLTS off-grid karena
beberapa alasan, diantaranya adalah diperlukannya baterai sebagai
sistem penyimpanan dan juga generator cadangan apabila sistem
PLTS mengalami fail. Kedua hal ini hanya akan menambah cost
lebih dibandingkan dengan penggunaan listrik on-grid biasanya.
Gambar 10.6. Sistem PLTS off-grid
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
57
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
3. PLTS Hybrid
Sistem PLTS hybrid menggabungkan yang terbaik dari
sistem PLTS on-grid dan off-grid. Sistem ini dapat digambarkan
sebagai sistem PLTS off-grid dengan daya cadangan utilitas, atau
sistem PLTS on-grid dengan penyimpanan baterai ekstra.
Gambar 10.7. Sistem PLTS Hybrid
10.2 HAL-HAL YANG PERLU DIPELAJARI
1. Dasar PLTS
2. Cara Kerja Sel Surya
3. Karakteristik Parameter-parameter PLTS
4. Buku Power Electronics karangan Muhammad H.Rashid (Chapter: PV dan
PLTS)
10.3 PERALATAN PERCOBAAN
• 1 buah komputer/laptop (pastikan sudah melakukan instalasi aplikasi
PowerSim (PSIM) dan/atau MATLAB pada PC).
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS INDONESIA
58
Praktikum Teknik Tenaga Listrik
11 MODUL X
POST TEST
Diakhir keseluruhan praktikum akan dilaksanakan post test praktikum Teknik
Tenaga Listrik. Detail waktu dan ruangan akan diinfokan kemudian.