INVERTER KONDUKSI 1800

Makalah ini Disusun untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Elektronika Daya

Pengampu : Djodi Antono, B.Tech, M.Eng

Disusun oleh :

Sekar Ayu Tunjungsari (3.39.13.3.21)

PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI SEMARANG

2014

I. PENDAHULUAN

Kebutuhan akan sistem sumber daya listrik, terutama sumber

listrik bolak balik dengan daya dan sistem tegangan yang lebih

besar sudah merupakan suatu keharusan seiring dengan

meningkatkannya intensitas/ volume pekerjaan manusia. Hal yang

sama juga berlaku untuk industri yang menggunakan sumber listrik

dengan daya yang relatif lebih besar, misalnya sumber listrik 3 fasa

dengan daya lebih besar sebagai penghasil tenaga gerak, maupun

tenaga panas. Pada kenyataannya ketersediaan sumber energi

listrik sering menjadi kendala di lapangan, misalnya diakibatkan

oleh terjadinya gangguan pada sistem penyaluran daya listrik ke

konsumen, dan dapat juga diakibatkan oleh karena terjadinya

pemadaman listrik dari PLN. Hal ini dapat mengakibatkan

terganggunya proses pabrik, lebih jauh dapat berakibat terjadinya

penurunan produksi pabrik.

Sehubungan dengan itu biasanya diperlukan tersedianya

sumber penghasil energi listrik cadangan, terutama untuk

keperluan mesin dan peralatan utama yang tidak boleh berhenti

selama berlangsungnya proses produksi pabrik. Penghasil energi

listrik cadangan ini biasa disebut dengan Uninterrupted Power

Suplay (UPS). Salah satu komponen utama dari sebuah UPS adalah

inverter, baik inverter fasa tunggal maupun inverter fasa banyak

(biasanya fasa tiga). Penerapan penggunaan inverter juga biasa

digunakan secara luas untuk keperluan sehari-hari, misalnya

sebagai penyedia sumber energi listrik cadangan untuk keperluan

komputer, peralatan pengendali tegangan pada pusat pembangkit

listrik tenaga surya (PLTS).

II. PEMBAHASAN

2.1Inverter

Inverter adalah perangkat elektronika yang dipergunakan untuk

mengubah tegangan DC (Direct Current) menjadi tegangan AC

(Alternating Curent). Output suatu inverter dapat berupa tegangan

AC dengan bentuk gelombang sinus (sine wave), gelombang kotak

(square wave) dan sinus modifikasi (sine wave modified).

Jenis – Jenis Inverter DC Ke AC

Inverter dapat dibedakan dengan cara pengaturan tegangan-nya,

yaitu :

Voltage Fed Inverter (VFI) yaitu inverter dengan

tegangan input yang diatur konstan

Current Fed Inverter (CFI) yaitu inverter dengan arus

input yang diatur konstan

Variable dc linked inverter yaitu inverter dengan

tegangan input yang dapat diatur

Berdasarkan bentuk gelombang output-nya inverter dapat

dibedakan menjadi :

Sine wave inverter, yaitu inverter yang memiliki

tegangan output dengan bentuk gelombang sinus

murni. Inverter jenis ini dapat memberikan supply

tegangan ke beban (Induktor) atau motor listrik

dengan efisiensi daya yang baik.

Sine wave modified inverter, yaitu inverter dengan

tegangan output berbentuk gelombang kotak yang

dimodifikasi sehingga menyerupai gelombang sinus.

Inverter jenis ini memiliki efisiensi daya yang rendah

apabila digunakan untuk mensupplay beban

induktor atau motor listrik.

Square wave inverter,yaitu inverter dengan output

berbentuk gelombang kotak, inverter jenis ini tidak

dapat digunakan untuk mensupply tegangan ke

beban induktif atau motor listrik.

Berdasarkan jumlah fasa output inverter dapat dibedakan dalam :

Inverter 1 fasa, yaitu inverter dengan output 1 fasa.

Inferter 2 fasa, yaitu inverter dengan output 3 fasa.

Dimana inverter 3 fasa terbagi menjadi dua jenis,

yaitu:

1. Inverter 3 fasa dengan mode konduksi 120o

2. Inverter 3 fasa dengan mode konduksi 180o

2.2Inverter 3 Fasa Dengan Mode Konduksi 1800 )

Inverter 3 fasa dengan mode konduksi 180° merupakan inverter

3 phase yang memungkinkan 3 komponen pensakelaran konduksi

pada saat yang bersamaan. Ketiga komponen pensakelaran akan

konduksi selama 180° dengan pasangan konduksi yang juga

berbeda-beda. Pada mode konduksi 180° ini dimungkinkan bahwa

tidak hanya 1 komponen pensakelaran yang konduksi pada saat

yang bersamaan. Dengan mengatur waktu konduksi sedemikian

rupa, sehingga dimungkinkan 3 komponen pensakelaran yang

konduksi pada setiap saat secara bersamaan.

Detail konfigurasi pengaturan waktu konduksi pasangan mosfet

diatur dengan cara mengacu pada tabel di bawah ini.

Tabel Konfigurasi Pensakelaran Pada Inverter 3 Fasa Mode

Konduksi 180°

Sakla

r

Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6

Sakla

r

Q5 Q6 Q1 Q2 Q3 Q4

Sakla

r

Q6 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5

waktu 0-60o 60o-

120o

120o-

180o

180o-

240o

240o-

300o

300o-

360o

Dari tabel sistem konduksi inveter 3 phase mode konduksi 180°

diatas, maka terjadi aliran arus pada komponen pensaklaran dan

output (beban) inverter 3 phase yang dapat di ilustrasikan sebagai

berikut.

Pada saat Q1, Q5, dan Q6 menutup bersamaan, maka sebagian

arus dari terminal positif sumber akan melewati Q1 dan

sebagiannya lagi akan melewati Q5. Karena Q4 dan Q2 membuka,

maka arus yang melewati Q1 berbelok menuju beban A dan arus

yang melewati Q5 akan berbelok menuju beban C. Arus pada

beban A dan beban C kemudian akan terakumulasi dan melewati

beban B serta Q6 secara bersama-sama menuju terminal negatif

dari sumber. Aliran arus yang menghubungkan dari titik A dan titik

C menuju titik B akan terlihat searah / paralel, sehingga beban A

dan beban C terhubung paralel (sama-sama mengalir ke bawah

kemudian menuju ke beban B, Q6 lalu ke terminal negatif sumber).

Hasil gelombangnya sebagai berikut :

0 30 60 90120

150180

210240

270300

330360

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Grafik sinus

Pada saat Q2, Q6, dan Q1 menutup bersamaan, maka arus dari

terminal positif sumber akan melewati Q1 dan menuju beban A.

Kemudian arus akan terbagi menjadi dua, sebagian melewati

beban B menuju Q6, sedangkan sebagian lainnya melewati beban

C menuju Q2. Setelah itu arus dari Q2 dan Q6 akan terakumulasi

dan mengalir ke terminal negatif sumber. Aliran arus dari titik A

bercabang menuju titik B dan titik C, kemudian titik B dan titik C

menuju ke negative sumber. Terlihat aliran arus titik B dan C

searah, sehingga beban B dan beban C parallel (sama-sama

mengalir ke atas kemudian menuju ke saklar Q2 dan Q6 lalu ke

terminal negatif sumber). Hasil gelombangnya sebagai berikut :

0 30 60 90120

150180

210240

270300

330360

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Grafik sinus

Pada saat Q3, Q1, dan Q2 menutup bersamaan, maka sebagian

arus dari terminal positif sumber akan melewati Q1 dan

sebagiannya lagi akan melewati Q3. Karena Q4 dan Q6 membuka,

maka arus yang melewati Q1 berbelok menuju beban A dan arus

yang melewati Q3 akan berbelok menuju beban B. Arus pada

beban A dan beban B kemudian akan terakumulasi dan melewati

beban C serta Q2 secara bersama-sama menuju terminal negatif

dari sumber. Aliran arus dari titik A dan titik B akan menuju titik C

kemudian ke sumber negative . Terlihat aliran arus titik A dan titik

B searah sehingga beban A dan B adalah parallel. (sama-sama

mengalir ke bawah kemudian menuju ke beban C, saklar Q2 lalu ke

terminal negatif sumber). Hasil gelombangnya sebagai berikut :

0 30 60 90120

150180

210240

270300

330360

-1-0.8-0.6-0.4-0.2

00.20.40.60.8

1

Grafik sinus

Pada saat Q4, Q2, dan Q3 menutup bersamaan, maka arus dari

terminal positif sumber akan melewati Q3 dan menuju beban B.

Kemudian arus akan terbagi menjadi dua, sebagian melewati

beban A menuju Q4, sedangkan sebagian lainnya melewati beban

C menuju Q2. Setelah itu arus dari Q2 dan Q4 akan terakumulasi

dan mengalir ke terminal negatif sumber. Aliran Arus dari titik B

akan bercabang menuju titik A dan titik C, kemudian ke negative

sumber. Terlihat aliran arus titik A dan titik C searah sehingga

beban A dan beban C adalah paralel (sama-sama mengalir ke atas

kemudian menuju ke saklar Q2 dan Q4 lalu ke terminal negatif

sumber). Hasil gelombangnya sebagai berikut :

0 30 60 90120

150180

210240

270300

330360

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Grafik sinus

Pada saat Q5, Q3, dan Q4 menutup bersamaan, maka sebagian

arus dari terminal positif sumber akan melewati Q3 dan

sebagiannya lagi akan melewati Q5. Karena Q6 dan Q2 membuka,

maka arus yang melewati Q3 berbelok menuju beban B dan arus

yang melewati Q5 akan berbelok menuju beban C. Arus pada

beban B dan beban C kemudian akan terakumulasi dan melewati

beban A serta Q4 secara bersama-sama menuju terminal negatif

dari sumber. Aliran arus dari titik B dan titik C menuju titik A

kemudian ke negative sumber . Terlihat aliran arus titik B dan Titik

C searah sehingga beban B dan beban C adalah parallel (sama-

sama mengalir ke bawah kemudian menuju ke beban A, saklar Q4

lalu ke terminal negatif sumber). Hasil gelombangnya sebagai

berikut :

0 30 60 90120

150180

210240

270300

330360

-1-0.8-0.6-0.4-0.2

00.20.40.60.8

1

Grafik sinus

Pada saat Q6, Q4, dan Q5 menutup bersamaan, maka arus dari

terminal positif sumber akan melewati Q5 dan menuju beban C.

Kemudian arus akan terbagi menjadi dua, sebagian melewati

beban A menuju Q4, sedangkan sebagian lainnya melewati beban B

menuju Q6. Setelah itu arus dari Q4 dan Q6 akan terakumulasi dan

mengalir ke terminal negatif sumber. Aliran arus dari titik C

bercabang ke titik B dan titik A kemudian ke negative sumber.

Terlihat aliran arus titik A dan titik B searah sehingga beban A dan

B adalah parallel (sama-sama mengalir ke atas kemudian menuju

ke saklar Q4 dan Q6 lalu ke terminal negatif sumber). Hasil

gelombangnya sebagai berikut :

0 30 60 90120

150180

210240

270300

330360

-1-0.8-0.6-0.4-0.2

00.20.40.60.8

1Grafik sinus

Proses konduksi komponen pensaklaran pada inverter 3

phase dengan mode konduksi 180° ini memungkinkan dalam satu

watu terjadi konduksi 3 sistem pesaklaran secara bersamaan pada

masing-masing pasang komponen pensaklarannya. Untuk lebih

jelasnya dapat dilihat pada gambar timing diagram berikut.

Timing Diagram Sistem Konduksi Inverter 3 Phase Mode

Konduksi 1800

Dari hasil sistem konduksi komponen pensaklaran pada inverter

3 phase mode konduksi 180° seperti dijelaskan pada timing

diagram diatas maka timbul tegangan induksi (GGL Induksi) pada

masing-masing output inverter 3 phase tersebut dengan bentuk

gelombang sebagai berikut.

Bentuk Gelombang Output Inverter 3 Phase Mode Konduksi

180°

Namun, bila dianalogikan antara konduksi komponen

penyaklaran dengan waktu pada gelombang sinus dari tegangan

yang terjadi, maka akan berlaku sebagai berikut

:

0 15 30 45 60 75 90105

120135

150165

180195

210225

240255

270285

300315

330345

360

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5Grafik sinus

Dimana :

Warna Derajat Konduksi dari

Komponen

Biru Tua 0 o -60 o Q1,Q5,Q6

Coklat 60o -120o Q2,Q6,Q1

Biru Muda 120o -180o Q3,Q1,Q2

Ungu /

Violet

180o -240o Q4,Q2,Q3

Hijau 240o -300o Q5,Q3,Q4

Merah 300o -360o Q6,Q4,Q5

Pada saat 180o-360o, gelombang berada pada daerah negatif.

Hal ini terjadi karena aliran arus pada saat itu berkebalikan arah

dengan aliran arus pada 0o-180o terhadap beban yang sama

(gelombang berada pada daerah positip). Perhatikan gambar

berikut :

Aliran arus pada saat 0o-60o dan 180o-240o

Aliran arus pada saat 60o-120o dan 240o-300o

Aliran arus pada saat 120o-180o dan 300o-360o

Kemudian, rangkaian ini disebut dengan rangkaian inverter tiga

fasa 180o karena setiap konduksi hanya ada 2 buah beban (satu

buah beban R dan satu lagi beban R yang diparalel) yang aktif

sehingga konduksinya separuh separuh dengan kata lain 0 - 180o

dan 180o-360o seperti gambar dibawah ini:

Konduksi 0 - 180o

III. PENUTUP

KESIMPULAN

Inverter merupakan konverter yang berguna untuk mengubah arus DC menjadi

arus AC.Tegangan output inverter  bisa tetap atau berubah pada frekuensi tetap atau

berubah-ubah. Variasi tegangan output bisa didapatkan dengan memvariasikan

tegangan input DC dan menjaga penguatan (gain) inverter konstan. Dengan kata lain

jika tegangan input tetap dan tidak dapat dikontrol, variasi tegangan output bisa

didapatkan dengan memvariasikan penguatan (gain) inverter, yang biasanya

disempurnakan dengan pengaturan modulasi lebar pulsa (Pulse Width Modulation)

PWM padainverter. Penguatan inverter bisa didefinisikan sebagai perbandingan

tegangan output AC dengan tegangan input DC.

Secara ideal bentuk gelombang tegangan output dari inverter adalah sinusoidal.

Namun, dalam prakteknya bentuk gelombang inverter berupa gelombang

sinusoidal diikuti dengan harmonisanya. Untuk aplikasi daya rendah dan menengah,

tegangan gelombang petak atau quasi petak dapat diterima, namun untuk aplikasi

daya tinggi dibutuhkan bentuk gelombang sinusoidal rendah distorsi. Dengan

tersedianya komponen semikonduktor daya kecepatan tinggi, harmonisa pada

tegangan output dapat diminimalkan atau diturunkan secara signifikan dengan teknik

pensaklaran.

Inverter 3 fasa dengan mode konduksi 180° merupakan inverter 3

phase yang memungkinkan 3 komponen pensakelaran konduksi

pada saat yang bersamaan. Ketiga komponen pensakelaran akan

konduksi selama 180° dengan pasangan konduksi yang juga

berbeda-beda. Pada mode konduksi 180° ini dimungkinkan bahwa

tidak hanya 1 komponen pensakelaran yang konduksi pada saat

yang bersamaan. Dengan mengatur waktu konduksi sedemikian

rupa, sehingga dimungkinkan 3 komponen pensakelaran yang

konduksi pada setiap saat secara bersamaan.