1

Penyearah Terkendali

2

Penggunaan Penyearah Terkendali

• Membuat tegangan DC terkendali• Aplikasi : – UPS (Batere charger dan inverter) – DC motor drive mengatur kecepatan motor DC– AC motor drive mengatur kecepatan motor AC– High power HVDC transmission

• Komponen switching : Thyristor

3

Kharakteristik ThyristorSimbol

Model

Kharakteristik Tegangan - Arus

4

Efek Gate Sinyal

Semakin tinggi IG, V A-K semakin rendah sehingga thyristor semakin cepat menyala .

5

Penyearah Satu Phase Terkendali Beban R

Tegangan Beban Rerata

• Tegangan dan aliran daya dapat diatur dengan mengatur (firing pulse).

Vmax

2R( 1 + cos )Io= id =

Arus beban

6

Penyearah Satu Phase Terkendali Beban RL

Tegangan Induktor saat Thy ON Tegangan Resistan

VR = Id. R

• Saat VS > VR , arus beban naik, sebaliknya saat VS < VR , arus beban turun.• Arus beban Id sama dengan nol saat luas A1 = A2, dan menjaga Thy tetap ON meskipun Vs < 0.

Arus Beban,id

7

Penyearah Satu Phase Terkendali Beban L Aktif

• Thy ON bila VS > Ed , dan sinyal gate diaktifkan.

• Thy akan tetap ON saat A1 = A2, meskipun Vs < 0.

• Saat Thy OFF, maka Vs = Ed .

8

Brigde Rectifier Satu Phase Terkendali Penuh Beban R

• T1 dan T2 ON bersamaan saat Vs positif.

• T3 dan T4 ON bersamaan saat Vs negatif.

• T1 dan T2 harus dicatu dari gate yang sama.

Arus Input , Is = IT1 – IT4

9

Brigde Rectifier Satu Phase Terkendali Penuh Beban RL

• Diasumsikan L tak berhingga dan berfungsi sebagai filter arus.

• Rectifier seperti sumber arus (current source). • Karena Id kontinu, T1 dan T2 on state di luar vs positif.

vd

Tegangan beban rerata , Vd:

Analisis Arus Input

10

Arus input, is , brigde controlled rectifier berupa gelombang kotak bila arus beban difilter sempurna. is bergeser sebesar sudut terhadap vs.

Bila Is dinyatakan dalam deret fourier maka,

Is harmonik rms :

Arus, Is fundamental

11

Analisis Faktor Daya

• Faktor pergeseran:• Daya aktif :

• Daya Semu :

• Faktor daya :

12

Komutasi Thyristor• Perubahan keadaan Thyristor dari kondisi ON ke OFF atau

sebaliknya.• Idealnya terjadi sesaat (instantaneous), tetapi kenyataannya

tidak karena adanya L.

Proses komutasi rangkaian dan bentuk gelombang.

Selama proses komutasi vd = 0

13

Komutasi Thyristor• Selama proses komutasi :

• Pengintegralan selama komutasi :

• Dari pengintegralan di atas diperoleh :

• Terlihat bahwa bila L diperbesar atau arus makin besar makasudut komutasi makin besar.

• Proses komutasi memperkecil tegangan output rerata, Vd:

• atau

14

Operasi Mode Inveter• Bila > 90o , diperoleh Vd negatif, sehingga daya mengalir dari

beban ke sumber.• Energi ditranfer dari beban ke sumber, arus Id tetap positif.

: sudut pemadaman (extinction)

15

Triggering Gate Thyristor

Proses sinkronisasi

Zero cross detection

IC : TCA780

Firing angle : vsinkronisasi

Gate signal trigger

o= 180ovcontrol

Vst

16

Aplikasi

• UPS satu phase, rating daya < 10 kVA.

Fully/half controlled rectifier

Inverter

Filter

menghasilkan Vdc

Mode operasi :i) Normal : critical load disupplay melalui skema rectifier-inverter.ii) Outage mode : Batere memberikan energi ke

inverteriii) By-pass operation : Saat beban over current ,

static by-paas switch ON dan beban disambung langsung ke sumber.

17

Kesimpulan

• Penyearah terkendali dan inverter digunakan untuk mentranfer daya antara sumber AC dan DC terkendali magnitudnya.

• Sisi tegangan DC dapat berubah polaritasnya tetapi arus DC tetap (unidirectional)

• Konverter Kendali Phase meng-inject arus harmonik yang cukup besar ke sistem.