Rangkaian Elektronika Daya Inverter (Mengubah Tegangan DC – AC)


Topologi Rangkaian Elektronika Daya Inverter (1)

(Cara Mengubah Tegangan DC – AC)

Kadek Fendy Sutrisna

24 September 2011

Dukung Fendy Sutrisna untuk tetap berbagi dalam artikel ketenagalistrikan Indonesia dengan klik link LIKE, COMMENT & SHARE di halaman facebook ini -> Catatan Fendy Sutrisna

Inverter adalah salah satu komponen penting catu daya yang berfungsi mengubah sumber tegangan masukan DC ke bentuk sumber tegangan keluaran AC. Secara definisi, rangkaian inverter ideal adalah inverter yang tidak menghasilkan riak di sisi masukannya dan menghasilkan sinyal sinusoidal murni di sisi keluarannya, baik yang terkontrol arus/tegangan, terkontrol frekuensi, ataupun terkontrol kedua-duanya. Secara umum rangkaian inverter biasanya digunakan dalam aplikasi pengendali kecepatan motor AC, variable-frequency drives, UPS/catu-daya AC, pemanas induksi/microvawe, Static VAR Generator, FACTS (Flexible AC Transmission System), trasnmisi daya HVDC,  ataupun digunakan sebagai rangkaian rectifier-inverter.


Gambar 1 Aplikasi Inverter : Rangkaian Pengendali Kecepatan Motor AC

Gambar 2 Aplikasi Inverter : Pembangkit Hibrida PV – GD

Ada banyak topologi inverter saat ini bergantung pada jumlah fasa tegangan keluarannya (1-fasa, 3-fasa, dll), metoda pengaturan sinyal kontrol tegangan keluaran (pulse width modulation (PWM),  pulse amplitude modulation (PAM), gelombang persegi), menurut level tegangan keluaran, dll. Untuk memudahkan proses penulisan, pada artikel kali dikhususkan untuk membahas topologi rangkaian inverter 1 fasa. Sedangkan topologi 3 fasa akan dibahas pada pembahasan selanjutnya.

DASAR TEORI

Cara paling sederhana untuk menghasilkan tegangan AC adalah dengan cara mengatur keterlambatan sudut penyalaan saklar pada tiap lengan inverter sehingga mampu menghasilkan level tegangan keluaran positip dan negatif yang berulang dengan frekuensi tertentu, seperti yang ditunjukan oleh gambar 3, 4, dan 5 secara berurutan. Dari gambar terlihat bahwa dengan menambah jumlah level tegangan keluaran, bentuk gelombang kotak dapat diubah mendekati tegangan sinusoidal. Jumlah level tegangan keluaran ini dapat diperoleh dengan teknik penyaklaran dan topologi inverter capasitor-split, diode-clamped ataupun inverter yang disusun secara kaskade. Pembahasan tentang ini akan dibahas pada artikel selanjutnya. Sedangkan gambar 6 menunjukan inverter setengah jembatan (half-bridge) yang dikontrol dengan teknik penyaklaran PWM. Pembahasan tentang teknik penyaklaran PWM akan dibahas lebih detail juga pada artikel terpisah.

Gambar 3 Tegangan AC Kotak 2-level

(tegangan keluaran inverter center tap dan setengah jembatan)

Gambar 4 Tegangan AC Kotak 3-level


Gambar 5 Tegangan AC Kotak 6-level

Gambar 6 Tegangan Sinusoidal AC Hasil Teknik Penyaklaran PWM

INVERTER 1 FASA

INVERTER CENTER-TAP

Keunggulan dari inverter center-tap adalah:

  1. Rangkaiannya sederhana dengan komponen yang minimum
  2. Dua saklar yang digunakan bisa dikendalikan dengan dua rangkaian gate yang referensinya sama. (rangkaian kendali yang sederhana)
  3. Penggunaan trafo memungkinkan untuk rasio tegangan masukan DC dan tegangan keluaran AC yang tinggi
  4. Adanya isolasi galvanis antara masukan dan keluaran

Kekurangan dari inverter center-tap adalah:

  1. Hanya cocok untuk inverter berdaya rendah (<1kWatt)
  2. Tegangan keluarannya AC kotak
  3. Penggunaan trafo membuat sistem berdimensi lebih besar
  4. Adanya dimagnetisasi tak-simetris yang timbul di trafo sehingga inverter menjadi kurang efisien

 Gambar 7 Rangkaian Inverter Center-tap

Gambar 8  Bentuk Tegangan dan Arus Keluara (atas) Arus Masukan ( bawah) dari Inverter Center-tap


Gambar 9 Aliran Daya pada Inverter Center-tap untuk Setiap Periode

Analisis tegangan keluaran inverter center-tap :

INVERTER SETENGAH JEMBATAN (HALF-BRIDGE)

Gambar 10 Inverter Setengah Jembatan

Gambar 11 Bentuk Gelombang Inverter Setengah Jembatan

 

INVERTER JEMBATAN PENUH  (FULL-BRIDGE)


Gambar 11 Inverter Jembatan Penuh

Gambar 12 Bentuk Tegangan Tiap Lengan Inverter Jembatan Penuh

Gambar 13 Bentuk Gelombang Inverter Jembatan Penuh

Dukung Fendy Sutrisna untuk tetap berbagi dalam artikel ketenagalistrikan Indonesia dengan klik link LIKE, COMMENT & SHARE di halaman facebook ini -> Catatan Fendy Sutrisna

ARTIKEL MENARIK LAINNYA : 

  1. Konverter DC-DC
  2. Penyearah Daya Rectifier
  3. Masalah Faktor Daya
  4. Kondisi Kelistrikan Indonesia
  5. Kumpulan Artikel Pembangkit Listrik
  6. Bahaya Radiasi Nuklir
  7. Teknik Pengayaan Uranium
  8. Persebaran PLTN di Dunia

REFERENCE :

1. Gambar diambil dari Slide Kuliah Pekik A. Dahono

About these ads

9 thoughts on “Rangkaian Elektronika Daya Inverter (Mengubah Tegangan DC – AC)

  1. Pingback: Sekilas Mengenai Konverter DC-DC « Indone5ia

  2. Pingback: Tugas 3 Bahasa Indonesia | elektroandry

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s