inverter 2

11
Kuliah 12. Inverter Bagian II Kuliah 12 INVERTERS- Bag 2 8-9 Inverter Resonansi Seri Inverter resonansi seri berdasarkan pada osilasi resonansi arus. Komponen komutasi dan peralatan switch diletakan secara seri dengan beban untuk membentuk rangkaian underdamped. Arus yang mengalir melalui switch ajatuh menjadi nol disebabkan oleh sifat alami dari rangkaian. Jika elemen switching adalah thyristor, inverter dikatakan pemadaman dengan komutasi sendiri. Inverter jenis ini menghasilkan bentuk gelombang yang hampir sinusiodal pada frekuensi tinggi dengan jangkauan 200Hz sampai 100 kHz dan pada umumnya menggunakan tegangan output yang tetap ( contohnya pemanas induksi, transmitter sonar, lampu fouricent, arau generator ultrasonik) Karena menggunakan frekuensi switching yang tinggi, ukuran komponen komutasi menjadi lebih kecil. Terdapat beragam konfigurasi dari inverter seri, tergantung pada hubungan pada peralatan switching dan beban. Inverter seri diklasifikasikan menjadi dua kategori : 1. Inverter resonansi seri dengan unidirectional switch Kuliah ELDA Aryulius Jasuan @2009 1

Upload: bambang-handoko

Post on 13-Aug-2015

120 views

Category:

Documents


19 download

TRANSCRIPT

Page 1: Inverter 2

Kuliah 12. Inverter Bagian II

Kuliah 12

INVERTERS- Bag 2

8-9 Inverter Resonansi Seri

Inverter resonansi seri berdasarkan pada osilasi resonansi arus. Komponen komutasi dan

peralatan switch diletakan secara seri dengan beban untuk membentuk rangkaian

underdamped. Arus yang mengalir melalui switch ajatuh menjadi nol disebabkan oleh sifat

alami dari rangkaian. Jika elemen switching adalah thyristor, inverter dikatakan pemadaman

dengan komutasi sendiri. Inverter jenis ini menghasilkan bentuk gelombang yang hampir

sinusiodal pada frekuensi tinggi dengan jangkauan 200Hz sampai 100 kHz dan pada

umumnya menggunakan tegangan output yang tetap ( contohnya pemanas induksi,

transmitter sonar, lampu fouricent, arau generator ultrasonik) Karena menggunakan

frekuensi switching yang tinggi, ukuran komponen komutasi menjadi lebih kecil.

Terdapat beragam konfigurasi dari inverter seri, tergantung pada hubungan pada peralatan

switching dan beban. Inverter seri diklasifikasikan menjadi dua kategori :

1. Inverter resonansi seri dengan unidirectional switch

2. Inverter resonansi seri dengan bidirectional switch.

1. Inverter resonansi seri dengan unidirectional switch

Gambar 8-21a menggambarkan diagram rangkaian dari inverter seri yang sederhana

menggunakan dua unidirectional thyristor switch. Ketika thyristor T1 dinyalakan, suatu arus

pulsa resonan mengalir melalui beban dan arus jatuh menjadi nol pada t = t1m dan T1

melakukan komutasi sendiri. Penyalaan thyristor T2 mengakibatkan arus resonan berbalik

arah melalui beban dan T2 juga melakukan komutasi sendiri. Operasi rangkaian dapat dibagi

Kuliah ELDA Aryulius Jasuan @2009 1

Page 2: Inverter 2

Kuliah 12. Inverter Bagian II

menjadi tiga mode dan rangkaian ekivalen diperlihatkan pada gambar 8-21b. Sinyal gerbang

untuk thyristor dan bentuk gelombang untuk arus beban dan tegangan kapasitor

diperlihatkan pada gambar 8-21c.

Rangkaian resonasi seri dibentuk oleh rangkian L, C dan beban (asumsi resistif) haruslah

terredam kurang

……………………………………………. (8-41)

Gambar 8-21 Basic Series resonant inverter

2. Inverter resonansi seri dengan bidirectional switch

Kuliah ELDA Aryulius Jasuan @2009 2

Page 3: Inverter 2

Kuliah 12. Inverter Bagian II

Bentuk dari inverter seri bisa dikembangkan dengan menghubungkan sebuah

antiparalel diode yang bersebelahan dengan thyristor seperti tampak pada gambar

8-27a. Saat thyristor t1 menyala, sebuah arus pulsa resonan mengalir dan t1

berkomutasi pada t = t1. Akan tetapi osilasi resonan akan mengalir menuju diode d1

sampai arus menuju nol saat putaran terakhir. Bentuk gelombang untuk arus dan

tegangan kapasitor diperlihatkan pada gambar 8-27b.

Gambar 8-27 Inverter resonansi seri dengan bidirectional switch

8-10 INVERTER Thyristor Dengan Komutasi Paksa

Walaupun transistor atau gto bisa bekerja sebagai switching device bagi inverter,

mereka kebanyakan digunakan pada penerapan berdaya rendah. Untuk penerapan

tegangan tinggi dan arus kuat, penting untuk menghubungkan mereka dalam

kombinasi seri dan atau parallel. Dua tipe rangkaian komutasi biasanya digunakan

pada penerapan inverter yakni:

1. Inverter komutasi tambahan (auxiliary)

Sebuah inverter thyristor full-bridge phasa tunggal menggunakan komutasi

tambahan seperti pada gambar 8-31a. Rangkaian komutasi dibagi menjadi dua

thyristor. Jika kita asumsikan bahwa thyristor t1 terhubung dan menyuplai arus

beban langsung, im ; dan kapasitor cm diberikan tegangan vo dengan polaritas yang

Kuliah ELDA Aryulius Jasuan @2009 3

Page 4: Inverter 2

Kuliah 12. Inverter Bagian II

diberikan. Bentuk gelombang untuk tegangan kapasitor dan arus seperti pada

gambar 8-31b. Proses komutasi dari sebuah thyristor bisa dibagi menjadi empat

mode.

2. Inverter komutasi komplemen (complementary)

Jika dua inductor dikople, didalam satu hubungan thyristor mematikan thyristor lain

dalam sisi yang sama. Tipe ini dikenal sebagai komutasi komplemen. Prinsip ini

bisa diberikan untuk inverter komutasi bersama dan gambar 8-32a menunjukan

satu sisi dari sebuah inverter full-bridge phasa tunggal. Rangkaian ini juga dikenal

dengan sebuah inverter mc murray-bedford. Operasi rangkaian bisa dibagi menjadi

tiga mode dan rangkaian ekivalen untuk mode-mode diperlihatkan pada gambar 8-

32b. Bentuk gelombang untuk tegangan dan arus diperlihatkan pada gambar 8-32c

dengan mengasumsikan bahwa arus beban selau konstan selama periode

komutasi.

8-11 Inverter Arus Sumber

Pada bagian sebelumnya inverter merupakan pemasok sumber tegangan dan arus beban

dipaksa berfluktuasi dari positip ke negatip dan sebaliknya. Untuk mengatasi beban induktif

sembutuhkan saklar tenaga dengan diode freewheeling. Sementara Inverter sumber Arus

masukan berlaku sebagai sumber arus. Arus keluaran konstan tidak tergantung pada beban

inverter dan tegangan output dipaksa berubah. Gambar rangkaian dari inverter transistor

satu phasa diperlihatkan pada gambar 8-35a. Karena harus ada arus kontinyu dari sumber

dua saklar harus selalu konduksi salah satunya saklar bagian atas dan yang lainnya saklar

bagian bawah. Urutan konduksi 12, 23, 34 dan 41. Bentuk gelombang Arus output

ditunjukkan pada gambar 8-35b. Diode seri dengan transistor diperlukan untuk memblok

tegangan reverse pada transistor.

Dengan inverter arus sumber, rangkaian komutasi bagi thyristor yang diperlukan hanya

kapasitor dan lebih sederhana, seperti ditunjukkan pada gambar 8-35c.

Misalkan bahwa T1 dan T2 konduksi dan kapasitor C1 dan C2 dimuati dengan polaritas

seperti ditunjukkan pada gambar. Penyalaan tyristor T3 dan T4 mereverse bias Thyristor T1

dan T2. T1 dan T2 akan padam. Arus sekarang mengalir melalui T3C1D1, beban dan D2 C2 T4.

Kuliah ELDA Aryulius Jasuan @2009 4

Page 5: Inverter 2

Kuliah 12. Inverter Bagian II

Kapasitor C1 dan C2 di discahrge dan di recharge dengan tingkat arus yang konsan sebesar

arus beban Im = IL. Bilamana arus melalui C1 dan C2 jatuh menjadi nol, arus beban akan

ditransfer melalui diode D1, ke D3 dan D2 ke D4. D1 dan D2 akan dimatikan bila arus

beban telah berbalik arah. Kapasitor telah siap untuk memadamkan thyristor T3 dan T4 jika

T1 dan T2 telah dipicupada setengah siklus berikutnya. Waktu komutasi akan tergantung

pada arus beban dan tegangan beban. Diode pada gambar 8-35.c mengisolasi kapasitor dari

tegangan beban.

Gambar 8-35 inverter sumber arus satu

Gambar 8-36a menunjukan diagram rangkaian dari sebuah Inverter Sumber Arus tiga fasa.

Bentuk gelombang sinyal gerbang dan arus jala-jala untuk suatu hubungan beban Y

diperlihatkan pada gambar 8-36b. Pada setiap saat, hanya dua thyristor berkonduksi pada

saat yang sama.

Kuliah ELDA Aryulius Jasuan @2009 5

Page 6: Inverter 2

Kuliah 12. Inverter Bagian II

Inverter Sumber Arus (CSI) adalah Inverter Sumber Tegangan (Voltage Sourse Inverter,

VSI) ganda . Tegangan jala-jala dari suatu VSI dama dengan bentuk arus jala-jala CSI.

Keuntungan dari CSI adalah (1). Karena arus input dc dikontrol dan dibatasi, kesalahan

pengapian dari peralatan pensaklaran atau hubung singkat tidak akan menyebabkan

persoalan yang serius. (2).Arus puncak dari peralatan daya dibatasi (3). Rangkaian komutasi

untuk thyristor lebih sederhana (4). Memeiliki kemampuan untuk menagani beban reaktif

atau regeneratif tanpa memerlukan freewheeling diode.

Suatu CSI memerlukan reaktor yang relatif besar untuk menghasilkan karakteristik sumber

arus dan suatu tibgkat pengontrolan konverter yang lebih besar .Respon dinamis lebih

lambat Karena transfer arus dari dari suatu pasangan saklar ke yang lainnya, suatu filter

keluaran diperlukan untuk menekan lonjakan tegangan keluaran (spike).

Kuliah ELDA Aryulius Jasuan @2009 6

Page 7: Inverter 2

Kuliah 12. Inverter Bagian II

Gambar 8-36 inverter sumber arus tiga phasa

Kuliah ELDA Aryulius Jasuan @2009 7

Page 8: Inverter 2

Kuliah 12. Inverter Bagian II

8-12 Inverter Variable Dc Link

Tegangan keluaran dari sebuah inverter dapat dikontrol dengan mengatur indeks modulasi

(atau lebar pulsa) dan menjaga tegangan input dc konstan, tetapi pada pada pengaturan

tegangan tipe ini ,suatu range harmonisa akan muncul pada tegangan keluaran. Lebar pulsa

dapat dijaga tetap untuk menghilangkan atau mengurangi harmonisa tertentu dan tegangan

keluaran dapat dikontrol dengan mengatur level dari tegangan input dc. Susunan demikian

ditunjukkan pada gambar 8-37 dikenal sebagai inverter variable dc link. Susunan ini

menghendaki sebuah tingkat converter tambahan; dan itu adalah chopper, dayanya tidak bisa

feedback terhadap sumber dc.

Gambar 8-37 Variable dc link inverter

8-13 Rancangan Rangkaian Inverter

Penentuan dari tegangan dan arus dari daya pada rangkaian inverter tergantung pada tipe

inverter, beban, dan metode dari control tegangan dan arus. Rancangan meliputi (1)

penurunan ekspresi bagi arus beban sesaat, dan (2) menggambarkan bentuk gelombang arus

untuk masing-masing peralatan dan komponen. Sekali bentuk gelombang arus diketahui,

teknik untuk menghitung rating daya peralatan dan dan komponen kumutasi dibahas pada

bagian terdahulu.Perhitungan rating tegangan peralatan dengan memperhatikan tegangan

reverse dari masing-masing peralatan. Mengurangi harmonisa keluaran, filter keluaran

output filter diperlukan. Gambar 8-38 memperlihatkan filter keluaran yang biasa digunakan.

Filter ac sangat sederhana, dan menggambarkan reaktif daya yang lebih. Sebuah filter L-C

tertala seperti pada gambar 8-38b bisa menghilangkan harmonisa hanya satu frekuensi.

Kuliah ELDA Aryulius Jasuan @2009 8

Page 9: Inverter 2

Kuliah 12. Inverter Bagian II

Sebuah design filter CLC yang baik seperti diperlihatkan pada gambar 8-38c lebih efektif

dalam mengurangi harmonic dari lebar bandwith dan menarik daya yang reaktif lebih

sedikit.

Gambar 8-38 Output filters

Kuliah ELDA Aryulius Jasuan @2009 9