Tugas Elektronika Daya Lanjut

Konverter Tiga Fasa

Di Susun Oleh :

M. Rifa Makhsum 3332090418

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA

CILEGON – BANTEN

2012

KATA PENGANTAR

Puji syukur senantiasa penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang

telah memberikan kesempatan sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas

Elektronika Daya Lanjut tentang Konverter Tiga Fasa ini dengan baik dan

benar.

Tugas ini disusun berdasarkan dari hasil kajian pustaka dari sumber

media internet ataupun media cetak untuk mendapatkan perbaikan nilai pada

mata kuliah Elektronika Daya Lanjut.

Terimakasih penulis sampaikan kepada Ibu Rr. Herlanda Windiarti,

S.T., M.Eng selaku dosen yang memberikan kesempatan kepada penulis untuk

mendapatkan perbaikan nilai dan rekan-rekan yang telah membantu dalam

menyelesaikan tugas ini.

Saran dan kritik yang sifatnya membangun sangat penulis harapkan

agar dapat memperbaikinya dalam tugas selanjutnya. Semoga tugas ini

bermanfaat bagi penulis khususnya dan bagi pembaca umumnya

Cilegon, Mei 2012

Penulis

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................................i

KATA PENGANTAR .........................................................................................ii

DAFTAR ISI .......................................................................................................ii

BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................1

1.1 Tujuan Percobaan ...........................................................................................1

1.2 Alat Percobaan ................................................................................................1

1.3 Prosedur Percobaan ........................................................................................1

1.3.1 Stand energy in a Stand Alone Facility..................................................1

1.3.2 Stand Alone Inverter...............................................................................2

1.3.3 Grid Feeding and a Stand Alone Consumption......................................2

BAB II DASAR TEORI .....................................................................................3

2.1 Stand Alone Inverter........................................................................................3

2.2 Pengujian Stand Alone Inverter.......................................................................5

BAB III PERTANYAAN DAN TUGAS ............................................................8

BAB IV ANALISA DAN HASIL .....................................................................11

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................15

5.1 Kesimpulan ...................................................................................................15

5.2 Saran .............................................................................................................15

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIR

KONVERTER TIGA FASA

1.1 Pendahuluan

Semua jenis konverter AC/AC (AC /DC/ AC) termasuk dalam element first order-

hold (FOH) pada sistem kontrol digital. Konverter AC/ AC dan/ atau AC/ DC/ AC meru-

pakan perkembangan baru dalam teknologi power switching circuit (rangkaian pemicuan

daya) yang diaplikasikan di industri dibandingkan dengan jenis rangkaian pemicuan daya

yang lain. Meskipun chopper telah lama popular digunakan dalam rangkaian catu daya,

tetapi converter AC/ DC/ AC baru digunakan sekitar tahun 1980 semenjak perkemban-

gan manufaktur semiconductor yang menghasilkan beberapa peralatan Daya seperti Gate

Turn Off (GTO), Triac, Bipolar Transistor ( BT), IGBT, MOSFET, dll.

AC/ AC Converter digunakan untuk mengkonversi atau merubah suatu Daya AC

ke dalam bentuk Daya listrik AC yang lain. Biasanya digunakan pada aplikasi berikut:

1. Single phase AC/ AC voltage controller (pengontrol tegangan AC/ AC satu fasa)

2. Three phase AC/ AC voltage controller (pengontrol tegangan AC/ AC 3 fasa)

3. Single-phase input single phase output (SISO) cycloconverter

4. Three-phase input single phase output (TISO) cycloconverter

5. Three-phase input three phase output (TITO) cycloconverter

6. AC/ DC/ AC pulse width modulation (PWM) converter

7. Matrix Converter

Semua “voltage converter AC/AC” mengkonversi tegangan dari sebuah sumber

AC dengan tegangan dan frekuensi yang tinggi ke nilai tegangan dan frekuensi yang lebih

rendah dengan sudut fasa kecil. Semua “cycloconverter AC/AC” mengkonversi tegangan

dari sebuah sumber AC dengan tegangan dan frekuensi yang tinggi ke nilai tegangan dan

frekuensi yang lebih rendah dengan sudut fasa kecil. Semua “converter AC/DC/AC”

mengkonversi tegangan dari sebuah sumber AC melalui DC link kemudian membaliknya

(invert) dengan tegangan dan frekuensi yang tinggi ke nilai tegangan yang lebih rendah

dan frekuensi yang variabel.

SINGLE-PHASE AC/AC VOLTAGE CONTROLLER

Pengontrol tegangan AC-AC satu fasa memiliki 3 buah metode dalam pen-

gontrolannya yaitu

phase angel control / pengontrol sudut fasa

on/ off control / kontrol dua kondisi on off

PWM AC chopper control.

Ketiga metode pengontrolan diatas menghasilkan tegangan output dengan

frekuensi output yang sama atau lebih rendah daripada pada tegangan dan

frekuensi inputnya.

Phase Angle Control / pengontrol sudut fasa

Rangkaian Daya dari AC-AC voltage controller dengan phase angle control/

pengontrol fasa seperti terlihat pada gambar 8.1 (a), terdiri atas sepasang SCR

yang terhubung secara Antiparalel (back-to-back /inverse paralel) sehingga mem-

berikan pengontrolan simetris gelombang penuh dua arah (bidirectional full-wave

symmetrical) dan SCR dapat diganti dengan sebuah Triac seperti pada gambar 8.1

(b) untuk low- power application (aplikasi dengan daya rendah). Alternative lain

yaitu dengan dengan dua buah dioda dan dua SCR yang terhubung secara common

cathode seperti gambar 8.1(c), dan pada gambar 8.1 (d) rangkaian dengan empat

buah dioda dan sebuah SCR yang tujuannya untuk mengurangi biaya tetapi den-

gan akibat meningkatnya rugi-rugi konduksi /losses pada peralatan. Kombinasi

diode dan SCR, dikenal dengan thyrode controller seperti terlihat pada gambar

8.1 (e), memberikan pengontrolan tidak langsung asimetris setengah gelombang

(undirectional half-wave asymmetrical control) dengan biaya yang lebih

ekonomis tetapi menghasilkan komponen DC dan lebih banyak harmonisa se-

hingga jarang digunakan kecuali untuk beban yang daya panasnya lebih kecil.

Dengan pengontrolan fasa, saklar (switch) mengalirkan arus beban selama periode

yang ditentukan pada setiap siklus tegangan dan dengan on/off controller, switch

akan menghubungkan beban untuk beberapa siklus tegangan dan memutuskan

(disconected) pada siklus selanjutnya. (integral cycle control) atau dengan kata

lain switch akan menyala dan mati beberapa kali secara bergantian pada beberapa

siklus tegangan.

Gambar 8.1 Single Phase AC/AC voltage Controller: (a) full-wave, two SCRs in inverseparallel; (b) full-wave with Triac; (c) full-wave with two SCRs and two diodes; (d) full-wave with four diodes and one SCR and (e) half wave with one diode antiparallel

Untuk kontrol fasa simetris gelombang penuh (full-wave, symmetrical phase con-trol), SCR T1 dan T2 pada gambar 8.1(a) dipicu pada saat a dan p + a, secara bergantian pada setiap setengah siklus tegangan. Saat salah satu SCR mengalirkanarus maka SCR yang lain akan menahan tegangan (reversed bias) sebesar tegan-gan yang dikonduksikan oleh SCR pertama. Prinsip kerjanya sama dengan penyearah setengah gelombang tekontrol (controlled half-wave rectifier) dan un-tuk analisa rangakiannya dapat menggunakan pendekatan yang sama dengan penyearah tersebut.

Gambar 8.2 Gelombang pengontrol tegangan satu fasa gelombang penuh dengan beban R

Gambar 8.2 menunjukkan bentuk gelombang tegangan dan arus untuk single- phase bidirectional phase controlled AC voltage control (pengontrol tegangan AC satu fasa dua arah ) pada Gambar 8.1 dengan pembebanan resistif. Output tegan-gann dan arus berbentuk setengah gelombang yang simetris dan tidak terdapat komponen DC.

Gambar 8.3 Bentuk gelombang pengontrol tegangan AC satu fasa dengan beban

R-L

Gambar 8.3 menunjukkan bentuk gelombang tegangan dan arus untuk rangkaian

pengontrol tegangan pada Gambar 8.1 (a) dengan beban R-L . Dengan adanya

induktansi, maka arus yang dialirkan SCR T1 tidak akan menuju nilai nol saat ωt

= p ketika tegangan input menuju negatif dan terus berlanjut sampai ωt = ß

gambar gelombang seperti terlihat pada gambar.

On/ Off Control ( Kontrol On/Off )

Sebagai alternative pengontrolan sudut fasa, metode integral cycle (siklus

integral/ siklus utuh) atau burst-firing digunakan untuk beban yang besar. Disini,

saklar akan dinyalakan selama tn dimana n adalah siklus utuh dan dimatikan

selama tm dengan m adalah siklus utuh (integral cycle) seperti terlihat pada

Gambar 8.4. SCR atau Triac yang digunakan sebagai switch akan dipicu saat zero

crossing input voltage (tegangan nol) dan dimatikan saat zero current crossing

current (arus nol).

Gambar 8.4 Single-phase AC/AC voltage controllers with on/of controller : (a)

typical loadvoltage waveforms and (b) power factor with the duty cycle k

Untuk tegangan input sinusoidal:

v=√2vs sin wt

dan tegangan output rms adalah :

vo = vs √ k

dimana k = n / (n +m) = duty cycle dan Vs = tegangan fasa rms. Faktor daya nya adalah :

PF = √ k

PWM AC Chopper Control

Seperti pada kasus penyearah terkontrol, performansi pengontrol tegangan AC

khususnya pada harmonisa, kualitas arus keluaran (output current) dan faktor daya

masukan dapat ditingkatkan dengan menggunakan PWM Kontrol / PWM AC

Chopper. Rangkaian untuk unit satu fasa seperti ditunjukkan pada Gambar 8.5

Gambar 8.5 Single Phase PWM as Chopper circuit

Gambar 8.6 Bentuk Gelombang tegangan dan arus pada PWM AC Chopper satu

fasa

THREE PHASE AC/AC VOLTAGE CONTROLLER

Pada umumnya, semua metode pengontrolan tegangan AC satu fasa (singlephase

AC/AC voltage controller) dapat diaplikasikan untuk pengontrol tegangan AC/AC

tiga fasa ( three-phase AC/AC voltage controllers).

Phase Angle Control

Beberapa kemungkinan dari konfigurasi rangkaian untuk pengontrol tegangan

AC tiga-fasa dengan beban terhubung bintang atau delta seperti terlihat pada

Gambar 8.7 (a)-(h). Konfigurasi pada Gambar 8.7 (a) dan (b) dapat dibuat dengan

tiga buah tegangan AC satu fasa yang dioperasikan secara independen dan ini

lebih mudah untuk dianalisa. Pada Gambar 8.7(a), SCR harus mampu

mengalirkan arus saluran (line current IL ) dan menahan tegangan fasa-fasa (phase

voltages, Vph), sedangkan pada Gambar 8.7 (b), SCR harus mampu mengalirkan

arus fasa (phase current) dan mampu menahan tegangan saluran (line voltage, VL).

Rangkaian pada gambar 8.7 (c) dan (d) adalah rangkaian tiga fasa tiga kawat dan

lebih sulit untuk dianalisa. Di kedua rangkaian ini, setidaknya dua buah SCR

(sebuah per phasa) harus dipicu secara bersamaan untuk mendapatkan arus

saluran. Hal ini memerlukan dua pulsa pemicuan berjarak 60 0 pada tiap siklus

untuk memicu SCR. Mode operasi ditentukan oleh jumlah SCR yang berkonduksi

pada mode tersebut. Kontrol pemicuan berkisar antara 0 – 150.

Gambar 8.7 Konfigurasi rangkaian pengontrol tergangan AC tiga fasa

.