Electronic Theses and Dissertation

Permanent Magnet Synchronous Generator banyak digunakan pada pembangkit listrik tenaga pasang surut. Namun, model PMSG konvensional yang berbasis turunan orde bilangan bulat belum menunjukkan efek dari memori sistem yang relevan dengan dinamika energi di laut. Penelitian ini bertujuan untuk memperumum model PMSG orde bilangan bulat menjadi orde fraksional (α) menggunakan turunan Caputo serta menganalisis pengaruh variasi orde α terhadap respons sistem. Model PMSG dalam kerangka direct-quadrature (dq) didiskritkan dan disimulasikan untuk variasi α∈(0;1] pada tiga skenario kecepatan sudut rotor (ωr=-40,5,40 rpm, kondisi surut, kondisi baru pasang dan kondisi pasang) yang merepresentasikan dinamika pasang surut air laut. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penurunan nilai α memunculkan sifat non-lokal yang berperan sebagai redaman, sehingga secara signifikan meredam osilasi dan overshoot pada arus stator (id, iq) dan torsi elektromagnetik (τg) tanpa mengubah nilai kondisi steady state. Berdasarkan simulasi dengan parameter PMSG tertentu, nilai α=0,7 teridentifikasi memberikan keseimbangan yang optimal antara kecepatan respons dan peredaman osilasi. Sehingga dapat disimpulkan bahwa pendekatan fraksional menawarkan representasi dinamika yang lebih realistis.

Kata Kunci: PMSG, dq diagram, turunan Caputo, turunan fraksional, energi pasang surut.

Permanent Magnet Synchronous Generators (PMSG) is widely used in tidal power generation systems. However, conventional PMSG models based on integer-order derivatives have not demonstrated the system memory effects relevant to marine energy dynamics. This study aims to generalize the integer-order PMSG model to fractional order (α) using Caputo derivatives and analyze the effect of α order variation on system response. The PMSG model in the direct-quadrature (dq) framework is discretized and simulated for α variations ∈ (0,1] under three rotor angular velocity scenarios (ωr = -40,5,40 rpm, representing ebb tide, slack tide, and flood tide conditions) that represent tidal dynamics. The results show that decreasing α values introduce non-local properties that act as damping, thereby significantly reducing oscillations and overshoot in stator currents (id,iq) and electromagnetic torque (τg) without changing the steady-state values. Based on simulations with specific PMSG parameters, α = 0.7 is identified as providing an optimal balance between response speed and oscillation damping. Therefore, it can be concluded that the fractional approach offers a more realistic representation of system dynamics. Keywords: PMSG, dq reference frame, Caputo derivative, fractional derivative, tidal energy.