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
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
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
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
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
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
Kuliah 12. Inverter Bagian II
Gambar 8-36 inverter sumber arus tiga phasa
Kuliah ELDA Aryulius Jasuan @2009 7
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
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
Top Related