Ini bidang baru yang saya kenal. Kebetulan saya diminta untuk membantu untuk merancang inverter untuk aplikasi Grid-connected oleh seorang teman. Bidang ini cukup menarik untuk dipelajari karena prospeknya di masa depan sepertinya akan menjadi teknologi yang banyak digunakan. Karena implementasinya diterapkan untuk optimalisasi dan penggunaan daya listrik dari sumber terbarukan.

Apa itu Grid-connected?

yaitu aplikasi untuk dapat melakukan sinkronisasi hasil supply dari inverter dengan jalur listrik PLN. Dengan demikian, maka supply dapat dilakukan secara paralel dari listrik hasil inverter dan listrik dari PLN. Kuncinya adalah dengan merancang inverter menghasilkan tegangan listrik, dimana amplitudo dan phasanya sama dengan tegangan listrik PLN. Terlihat konsepnya sederhana, tetapi untuk merancang dan merealisasikannya cukup sulit dilakukan.

Inverter ini bukan jenis seperti yang sudah banyak dipasaran, yaitu hanya melakukan pengubahan dari listrik DC menjadi AC tanpa sinkronisasi. Inverter untuk aplikasi grid-connected perlu dirancang agar listrik AC yang dihasilkan, baik amplitudo dan phasa tegangan sama dengan listrik PLN pada satu grid. Karena jika tidak sama maka dapat menyebabkan gangguan berupa harmonisa yang cukup tinggi sehingga kualitas daya menjadi buruk. Untuk dapat merancang inverter ini maka diperlukan dual hal.

Pertama, hal yang perlu diketahui adalah cara untuk dapat melakukan pembacaan amplitudo dan phasa dari tegangan PLN. Amplitudo dan phasa ini nantinya akan dijadikan sebagai acuan untuk menghasilkan tegangan dari inverter. Kedua, juga diperlukan cara untuk menghasilkan tegangan sinusoidal dari informasi amplitudo dan phasa acuan.

Kata kunci untuk masalah di atas adalah : PLL dan SPWM.

PLL atau Phase Locked Loop di sini adalah suatu algoritma yang dapat mengestimasi besaran amplitudo dan phasa dari sinyal referensi yang dijadikan sebagai input. Untuk menerapkan PLL dapat digunakan mikroprosesor atau FPGA. Algoritma ini memerlukan input sinyal referensi untuk kalkulasi perhitungan amplitudo dan phasa estimasi. Sehingga dengan PLL dapat dihasilkan sinyal keluaran yang sudut fasa dan frekuensinya sama dengan suatu sinyal referensi tertentu.

SPWM atau Sinusoidal Pulse Width Modulation adalah teknik menghasilkan sinyal berupa pulsa dengan duty cycle yang diatur sedemikian rupa sehingga mengikuti nilai sinusoidal. PWM dengan duty cycle berubah-ubah ini jika dilewatkan driver IGBT dan dipasang kapasitor sebagai filter maka dapat dihasilkan sinyal tegangan sinusoidal dimana amplitudo dan phasa-nya sama dengan hasil input pada SPWM generator.

Ya, dengan cara yang dijelaskan di atas maka dapat dirancang inverter yang "cerdas" dimana mampu mengontrol keluaran listrik AC yang sama dengan listrik PLN pada satu grid. Sumber DC untuk inverter bisa berasal dari baterai atau solar cell. Sekarang, dimana sedang gencar-gencarnya teknologi energi terbarukan maka digunakan solar cell untuk grid-connected. Istilah yang sering diungkapkan adalah Grid-Connected Photovoltaic Power System. Selain itu juga ada Grid-Connected Wind Turbines, atau Grid-connected lainnya.

Apa keuntungannya? pertama jelas optimalisasi daya, karena ada tambahan supply listrik dari inverter. Kedua sumber listrik bisa saling bergantian secara simultan. Dengan dihubung secara paralel maka jika satu sumber putus maka yang lain dapat menggantikan.

Saya yakin teknologi ini ke depan akan banyak digunakan. Namun untuk mewujudkannya tidak semudah yang dibayangkan.