JEPIN (Jurnal Edukasi dan Penelitian Informatika) ISSN(e): 2548-9364 / ISSN(p) : 2460-0741 Vol. 7 No. 1 April 2021 Submitted 29-05-2020; Revised 02-12-2020; Accepted 05-12-2020 18 Analisis Simulasi Inverter Multilevel Kaskade dengan Teknik Selective Harmonic Elimination Pulse Width Modulation Ayong Hiendro #1 , Ismail Yusuf #2 # Teknik Elektro, Universitas Tanjungpura Jalan Prof. DR. H. Hadari Nawawi, Pontianak, Indonesia 1 ayong.hiendro@ee.untan.ac.id 2 ismail.yusuf@ee.untan.ac.id Abstrak— Salah satu teknik pengendalian saklar-saklar semikonduktor daya dari inverter multilevel adalah menggunakan Pulse Width Modulation (PWM). Dari berbagai teknik PWM, Selective Harmonic Elimination Pulse Width Modulation (SHEPWM) merupakan teknik yang andal dalam mengeliminasi harmonisa-harmonisa tingkat rendah. Tujuan dari makalah ini adalah menjabarkan proses perhitungan, perancangan dan simulasi inverter multilevel kaskade dengan menggunakan teknik SHEPWM. Pulsa-pulsa pensaklaran setiap saklar semikonduktor daya inverter dibangun berdasarkan sudut-sudut pensaklaran optimum agar komponen harmonisa tertentu dapat tereliminasi. Demikian pula gelombang tegangan AC yang dihasilkan dapat diprediksi bentuknya berdasarkan hasil rancangan. Selanjutnya simulasi komputer dilakukan dengan perantara perangkat lunak PSPICE. Analisis hasil simulasi terhadap inverter 9-level menunjukkan komponen harmonisa ke-3, 5 dan 7 tereliminasi sama sekali. Hasil ini sesuai dengan perhitungan dan perancangan secara teoritis. Kata kunci— Indeks Modulasi, Inverter Multilevel, Pulse Width Modulation, Selective Harmonic Elimination, Sudut Pensaklaran Optimum I. PENDAHULUAN Seiring meningkatnya kebutuhan industri dan aplikasi pada sistem energi baru dan terbarukan (EBT) terhadap perangkat inverter bermampuan daya listrik besar yang tidak dapat dipenuhi oleh inverter 2-level [1], inverter multilevel [2] menjadi semakin menarik perhatian bagi para peneliti di bidang elektronika daya. Selain itu, di dalam aplikasi berdaya listrik besar, agar rugi-rugi pensaklaran tidak menjadi besar maka diperlukan frekwensi pensaklaran yang rendah dan hal ini mampu dipenuhi oleh inverter multilevel. Secara umum terdapat tiga jenis topologi inverter multilevel: inverter multilevel kapasitor layang (flying capacitor multilevel inverter) [3], inverter multilevel dioda-jepit (diode-clamp multilevel inverter) [4], dan inverter multilevel kaskade (cascade multilevel inverter) [5]. Di antara semua topologi tersebut, inverter multilevel kaskade merupakan jenis yang paling banyak dipakai untuk aplikasi pada sistem-sistem EBT yang beroperasi pada tegangan menengah dan tegangan tinggi. Hal ini disebabkan oleh sifat inverter multilevel kaskade yang modular, yang artinya inverter multilevel kaskade dapat dibangun dari modul-modul kecil inverter sesuai dengan kebutuhan [6]. Permasalahan yang berkaitan dengan inverter multilevel adalah bagaimana menentukan dan mengendalikan saklar- saklar semikonduktor daya untuk menghasilkan tegangan listrik AC yang berkualitas baik. Berbagai teknik pengendalian saklar semikonduktor daya telah dikembangkan, yaitu: Sinusoidal Pulse Width Modulation (SPWM) [7], Space Vector Pulse Width Modulation (SVPWM) [8] dan Selective Harmonic Elimination Pulse Width Modulation (SHEPWM). Berbagai penelitian juga telah dilakukan untuk meningkatkan kinerja inverter multilevel, antara lain: a) eliminasi harmonisa menggunakan prakalkulasi fungsi- fungsi pensaklaran [9], b) mengembangkan topologi- topologi inverter multilevel [10],[11] dan c) memperbaharui strategi kendali [12]. Penelitian lainnya [13]-[15], melaporkan bahwa inverter-inverter multilevel yang sudah dikembangkan berhasil beroperasi pada frekwensi rendah. Selanjutnya dari hasil penelitian di [16]-[18] telah membuktikan bahwa teknik SHEPWM merupakan teknik yang paling andal digunakan untuk memperbaiki kualitas bentuk gelombang tegangan AC inverter multilevel. Teknik SHEPWM juga dapat digunakan untuk mengurangi besar frekwensi pensaklaran dan menurunkan THD inverter multilevel. Dengan demikian, inverter multilevel dengan teknik SHEPWM dapat dioperasikan pada frekwensi rendah dengan daya listrik besar [19]. Permasalahan utama yang berkaitan dengan teknik SHEPWM adalah bagaimana memperoleh sudut-sudut pensaklaran optimum dan mengaplikasikannya guna mengeliminasi komponen harmonisa tertentu dari brought to you by CORE View metadata, citation and similar papers at core.ac.uk provided by JEPIN (Jurnal Edukasi dan Penelitian Informatika)