View
130
Download
4
Category
Tags:
Preview:
Citation preview
1
I. Konverter DC-DC (DC CHOPPERS)
A. Pendahuluan
DC Choppers umumnya banyak digunakan pada aplikasi – aplikasi
industri, ini dikarenakan DC Choppers dapat mengubah sumber tegangan
DC yang tetap menjadi tegangan DC yang variabel. Karena DC
Choppers mengubah secara langsung dari tegangan DC ke DC dan biasa
disebut DC – DC Converter.
Penggunaan chopper sangat luas mulai dari pengontrolan putaran
motor, kereta troli, pengangkat sauh kapal, truk pengangkat barang, dll.
Alat – alat yang digunakan ini umumnya harus memiliki pengontolan
akselarasi yang bagus, efisiensi yang tinggi dan respon yang cepat.
B. Jenis Konverter DC - DC
B.1. Direct converters :
• Step-down (Buck)
• Step-up (Boost)
• Up-Down (Buck-Boost)
• Cuk
B.2. Indirect converters:
• Flyback
• Forward
• Center-tap
• Half-bridge
• Full bridge
C. Klasifikasi Konverter DC-DC
2
C.1. Berdasarkan jumlah fasa
• Satu-fasa
• Multifasa
C.2. Jumlah kuadran
• Satu kuadran
• Dua kuadran
• Empat kuadran
D. Prinsip Kerja DC Chopper
D.1. Prinsip Kerja Step down chopper
Prinsip kerja step – down choppers dapat dijelaskan dengan gambar 1.
Jika saklar SW ditutup pada saat t1, maka tegangan Vs akan melalui beban.
Jika sakalar kemudian dimatikan pada saat t2, tegangan yang melewati
beban adalah nol. Betuk gelombang output dan arus beban ditunjukan pada
gambar 1b. penggunaan saklar pada chopper dapat implementasikan
dengan menggunakan, Power BJT, Power MOSFET, GTO atau SCR.
Gambar 1. Step – Down Copper degan beban resistif
Tegangan output rata – rata dapat dihitung dengan:
Dan arus beban rata – rata, Ia = Va/R = k Vs/R, dimana T adalah perioda,
k = t1/T, dan f adalah frekuensi. Nilai RMS pada tegangan output adalah :
3
Tipe Chopper
Step – down chopper hanya diperbolehkan mengalirkan arus dari sumber ke
beban, hal ini disebut chopper tipe A.berdasarkan arah arus dan tegangan, chopper
dapat diklasifikasikan atas 5 jenis yaitu:
a. Chopper Tipe A
b. Chopper Tipe B
c. Chopper Tipe C
d. Chopper Tipe D
e. Chopper Tipe E
a. Chopper Tipe A
Arus beban akan mengalir masuk menuju beban.
Kedua tegangan beban dan arus beban adalah
positif, ditunjukan dengan gambar 2. Ini adalah
kuadran pertama dari chopper dan biasa
disebut juga sebagaioperasi penyearah.
4
Gambar 2. Tipe Chopper
b. Chopper Tipe B
Arus beban mengalir keluar dari beban. Tegangan beban positif,
tetapi arus beban negative, gambar 2b. Tipe B juga disebut chopper
kuadran pertama, namun pada kuadran kedua dan dikatakan seperti
operasi pada inverter.
Gambar 3. Chopper Tipe B
Gambar diatas menunjukan chopper tipe B dimana baterai (E)
adalah bagian dari beban dan akan memungkinakan mengirim
kembali emf dari motor DC. Jika saklar S1 di On kan, tegangan E
akan mengatur inductor (L) dan tegangan beban VL akan menjadi nol.
c. Chopper Tipe C
Arus beban pada tipe ini salah satunya positif atau negatif,
hal ini ditunjukan oleh gambar 2c. Tegangan beban selalu positif.
Hal Ini disebut juga chopper kuadran keduar. Chopper jenis ini adalah
gabungan dari chopper tipe A dan chopper tipe B seperti yang terlihat
pada gambar 6. S1 dan D2 dioperasikan seperti chopper tipe A, S2
5
dan D1 dioperasikan seperti chopper tipe B
Gambar 4. Chopper Tipe C
d. Chopper Tipe D
Arus beban selau positif. Tegangan pada beban dapat berupa
t egangan positif maupun negatif, seperti yang ditunjukan oleh gambar
2d. chopper tipe D ini dapat bekerja sebai penyearah (rectifier) atau
sebagai inverter,ditunjukan pada gambar 7. Jika saklar S1 dan S4 di
On kan, VLdan iL akan megalir tegangan positif. Jika S1 dan S4 di
Off kan, arus pada beban iL akan positif dan arus tersebut kan mengalir
ke beban induktif.
Gambar 5. Copper Tipe D
e. Chopper Tipe E
Arus pada beban salah satunya positif atau negatif, ini dapat dilihat
pada gambar 2e. Tegangan pada bebab salah satunya berupa positf
atau negative. Hal ini disebut juga dengan chopper kuadran keempat.
Dua buah chopper tipe C digabungkan sehingga membentuk copper
6
tipe E seperti pada gambar 6a. Polaritas pada tegangan beban dan
arus beban ditunjukan oleh gambar 6b.untuk operasi empat kuadran,
posisi dari baterai harus terbalik.
Gambar6. Chopper Tipe E
D.2. Prinsip Kerja Step – Up Choppers
Chopper ini biasa digunakan untuk menaikan tegangan DC rangkaian
step – up chopper dapat dilihat pada gambar 7. Jika saklar SW ditutup pada
saat t1,arus kan mengalir pada inductor dan akan menyimpan energy pada
inductor tersebut. Jika saklar terbuka pada saat t2, energy yang
tersimpan pada pada inductor dialirkan kebeban, betuk gelombang yang
dihasilkan arus inductor dapat dilihat pada gambar 7b.
7
Gambar 7. Susunan Step – Up Chopper
Jika kapasitor CL dihubungkan parallel melalui beban seperti gambar
7a, tegangan output akan mengalir melalui CL, dan tegangan V0 tidak akan
sama dengan Vs.
Prinsip ini dapat diterpakan untuk mentransfer energy dari satu tegangan
8
sumber ke tegangan sumber yang lain seperti diperlihatkan pada gambar 8.
Rangkaian ekivalen untuk berbagai macam jenis operasinya ditunjukan oleh
gambar 8b, dan bentuk gelomabang ditunjukan pada gambar 8c. Untuk arus
inductor pada operasi 1didapatkan dengan rumus:
Jika I1 adalah aus awal pada mode 1. Selama mode 1, arus harus
dinaikan dan kondisi seperlunya.
Gambar8. Susunan untuk pentransferan energi
9
E. Saklar Pengatur (Switching – Mode Regulator)
DC chopper dapat digunakan sebagai saklar pengatur untuk
mengubah tegangan DC, unregulated normal, digunakan untuk mengatur
tegangan output.
Pegaturan normal ini dilakukan dengan mengatur lebar pulsa pada
fekuensi yang tetap dan biasanya digunakan komponen – komponen
switching seperti, BJT, MOSFET, atau 2GBT. Bagian – bagian dari
switching regulator dapat dilihat pada gambar 9a. Ada empat dasar
switching regulator;
(Direct Converter)
a. Buck Regulator
b. Boost Regulator
c. Buck - Boost Regulator
d.cuk regulator
10
Gambar 9. Bagian – bagian swiching mode regulator
a. Buck Regulator
Pada buck regulator tegangan, tegangan output rata – rata Va, lebih
kecil dari tegangan input Vs. Pada buck regulator digunakan BJT
sebagai komponen switchingnya dapat dilihat pada gambar 10a,regulator
ini bekerja pada 2 mode. Mode 1 dimulai pada saat Q1 switching On saat
t = 0, arus input akan mengalir ke filter inductor L, filter kapasitor C,
dan beban resistor R. Mode 2 dimulai pada saat Q1 switching Off saat t
= t1.
11
b. Boost Regulator
Boost regulator memiliki tegangan output yang lebih tinggi
dari tegangan output. Rangkaian ini menggunakan power
MOSFET sebagai komponen switchinya seperti yang ditunjukan
gambar11a. Rangkaian ini bekerja pada 2 mode. Mode 1 dimulai jika
transistor M1 di On kan pada t = 0. Arus input akan naik ketika
melewati inductor L dan transistor. Mode 2 dimulai pada saat
transistor M1 Off pada saat t = t1, arus akan tetap melewati transistor
dan juga akan melewati L, C, beban, dan diode Dm.
12
© 2
13
Gambar 11. Boost Regulator
c. Buck – Boost Regulator
Buck – boost regulator menghasilkan tegangan output yang lebih tinggi
atau lebih rendah dari tegangan output. Pada tegangan output polaritasnya
berbeda dengan polaritas tegangan input. Regulator seperti ini biasanya
disebut regulator inverting. Skema rangkaian buck – boost regulator
dapat dilihat pada gambar 12a.
Rangkaian ini juga dapat bekerja dalam 2 mode. Selama
© 2
14
mode 1 transistor Q1 akan On dan diode Dm akan mendapakan bias
mundur (reverse biases). Arus input akan naik, arus kan mengalir ke
induktor L dan transistor Q1 Pada waktu mode 2, transistor Q1 akan
Off begitu pula denga inductor L arus tidak akan mengalir
Arus yang melewati induktor dapat
diasumsikan naik dari I1 ke I2 pada waktu t1,
dan arus yang melewati induktor dapat diasumsikan turun dari I2 ke I1
pada waktu t2
15
Gambar 12. Buck - Boost Regulator
d. Cúk Regulator
Umumnya rangkaian cúk regulator mengunakan power BJT sebagai
komponen switching seperti terlihat pada gambar 13a. Seperti halnya buck –
boost regulator, cúk regulator juga menghasilkan tegang output yang tinggi dan
juga rendah dari pada input, tapi polaritas tegangan output sama dengan
polaritas tegangan input.
Rangkaian ini juga dapat bekerja dengan 2 mode. Mode 1 dimulai
16
ketika transistor Q1 di On kan pada saat t = 0. Arus pada induktor L1
akan naik, pada saat yang bersamaan tegangan pada kapasitor C1
akan memberikan bias mundur pada diode Dm. Kapasitor C1 akan
mengisi kembali energi ysng telah melewati C1, C2, beban, dan L2.
Mode 2 dimulai ketika transistor Q1 di Off kan pada saat t = t1.
Kapasitor C1 akan terisi langsung dari suplai input, dan energi akan
disimpan pada induktor L2 yang kemudian dialirkan kebeban.
17
Gambar 13. Cúk Regulator
F. Indirect converters:
F.1. Flyback
Konverter flyback biasa dipakai untuk daya sampai 100
Watt.keuntungan utama dari konverter flyback adalah menggunakan
komponen yang paling sedikit dibanding konverter jenis lainnya.
kelemahan utama dari topologi ini adalah tingginya tegangan yang
dirasakan oleh saklar.
18
Gambar 14 . Konverter Flyback
19
F.2. Forward Konverter
Jika penerapan mensyaratkan adanya isolasi galvanis antara
sisi masukan dan keluaran atau bekerja dengan rasio tegangan yang
sangat tinggi maka konverter jenis forward bisa menjadi pilihan.
Skema dari konverter dc-dc jenis forward diperlihatkan di Gb.
15(a). Jika saklar MOSFET menutup maka beban akan merasakan
tegangan yang besarnya sebanding dengan tegangan masukan
dikalikan rasio jumlah lilitan trafonya. Jika saklar MOSFET
menutup maka tegangan bebannya sama dengan nol. Akibatnya,
nilai rata-rata tegangan beban bisa diatur dengan mengatur faktor-
kerja saklar. Rasio tegangan yang tinggi didapat dengan memilih
rasio jumlah lilitan trafo yang seusai.
Pada Gb. 15(a), trafo dilengkapi dengan belitan tersier dan dioda.
Rangkaian ini berperan saat saklar MOSFET terbuka. Belitan bantu
dan dioda ini berfungsi untuk menjamin bahwa fluksi magnetik di
inti trafo telah turun kembali menjadi nol sebelum saklar MOSFET
kembali ditutup. Tegangan maksimum yang dirasakan saklar aktif
20
Gambar 15
adalah tegangan sumber ditambah tegangan primer trafo (tegangan
beban dikalikan rasio jumlah lilitan primer terhadap sekunder).
Selain itu untuk menjamin bahwa fluksi magnetik selalu kembali
menjadi nol selama saklar aktif terbuka, saklar aktif tidak boleh
dioperasikan dengan faktor-kerja lebih dari 50%. Pada saat ini,
konverter forward seperti di Gb. 2(a) banyak dipakai untuk daya
sampai 100 Watt.
Untuk daya yang lebih besar, rangkaian konverter forward
dimodifikasi menjadi seperti terlihat di Gb. 2(b). Dengan topologi
ini, tegangan maksimum yang dirasakan saklar menjadi berkurang.
Topologi ini cocok untuk daya sampai 1000 Watt. Untuk daya
kecil, topologi ini tidak cocok karena susut daya di empat saklar
yang digunakan menjadi sangat membebani sistem.
21
F.3. Push pull converter
Topologi turunan buck lain yang cukup popular adalah
push-pull seperti terlihat di Gb. 16. Keuntungan utama dari
topologi ini adalah dua saklar yang digunakan bisa dikendalikan
dengan dua rangkaian gate yang referensinya sama. Ini akan sangat
menyederhanakn rangkaian kendali yang diperlukan sehingga bisa
dibuat dalam satu chip.
Topologi push-pull cocok untuk penerapan dengan tegangan
masukan yang rendah karena saklar akan merasakan tegangan
sebesar dua kali tegangan masukannya. Akibatnya, rangkaian ini
cocok untuk konverter daya yang dipasok dengan battery.
Topologi ini banyak dipakai untuk daya sampai 500 Watt.
Gambar 16
F.4. Half-bridge
Masalah utama yang dihadapi konverter forward adalah
penggunaan trafo yang kurang efisien. Penggunaan trafo kurang efisien
karena trafo dimagnetisasi secara tak simetris (gelombang tegangan trafo
bukan gelombang bolak-balik). Untuk mengatasi masalah ini, kita bisa
menggunakan topologi setengah-jembatan (half-bridge) seperti terlihat di
Gb. 17(a). Jika saklar S1 ditutup maka trafo merasakan tegangan positif
22
sedangkan jika saklar S2 ditutup maka trafo merasakan tegangan negatif.
Kelemahan utama dari topologi ini adalah tidak cocok untuk dioperasikan
dalam mode arus terkendali. Inilah alasan utama mengapa topologi ini
tidak banyak digunakan.
F.5. Full bridge
Untuk mengatasi masalah pada konverter setengah-
jembatan, kita bisa menggunakan topologi jembatan-penuh (full-
bridge). Skema konverter ini diperlihatkan di Gb. 17(b). Untuk
memahami kinerja konverter jembatan-penuh, kita bisa
menganggap sebagai dua konverter setengah-jembatan seperti
terlihat di Gb. 18. Masing-masing konverter setengah-jembatan
menghasilkan gelombang persegi yang berbeda fasa. Belitan
primer trafo akan merasakan selisih tegangan yang dihasilkan oleh
dua konverter setengah-jembatan tersebut. Selisih tegangan ini
tergantung pada besarnya beda fasa antara dua gelombang
tegangan yang dihasilkan.
Dengan mode kerja seperti di Gb. 18, konverter jembatan-penuh
bisa dirancang agar bekerja dalam mode pensaklaran lunak (soft
switching). Pada mode kerja ini, pembukaan dan penutupan saklar
selalu terjadi saat tegangan pada saklar sama dengan nol.
Akibatnya, rugi-rugi daya pensaklaran (rugi-rugi daya yang terjadi
selama proses penutupan dan pembukaan saklar) bisa ditekan
menjadi sangat rendah.
Konverter daya jenis jembatan penuh ini cocok untuk penerapan
daya besar sampai 5000 Watt. Walaupun komponen yang
digunakannya banyak, manfaat yang didapat bisa mengalahkan
kerugiannya.
23
Gambar 17.Konverter Jembatan
Gambar 18.Gelombang Konverter Jembatan Penuh
G.Spesifikasi Chopper Dc
24
25
H. Aplikasi Pengubah DC-DC
1. Battery Charger
Gambar 19. Rangkaian Charger
Saat switch menutup (on), arus charging mengalir ke inductor
Arus naik selama switch menutup dan mencapai Imax saat t= t1
Tenggang waktu switch menutup dapat diubah-ubah
Kenaikan arus dianggap linier
2. DC Power Supplies
26
Gambar 20 Rangkaian Liniear dan Switching Regulator
3. Regulator tegangan dc
Gambar 21. Rangkaian dan Gelombang Regulator tegangan dc
4. Pengatur kecepatan motor dc, mobil listrik
5. Peralatan elektrolisa
6. Industri-industri kimia
7. Regulator tegangan dc
I. Rangkaian Pengubah DC-DC
1. Rangkaian Konverter Tegangan 6VDC Ke 12VDC Sederhana
27
Gambar 22. Rangkaian Converter Tegangan 6VDC Ke 12VDC Sederhana
Rangkaian konverter tegangan ini merupakan DC to DC konverter
yang dapat digunaklan untuk mengubah tegangan DC 6 volt menjadi
tegangan DC 12 volt. Rangkaian konverter tegangan ini dibangun
menggunakan beberapa transistor dengan fungsi masing-masing, terdapat 3
transistor BC547 dan 1 transistor BD679 sebagai power konverter.
Rangkaian converter tegangan 6VDC ke 12VDC diatas menggunakan
astabil multivibrator dar 2 buah transistor Q1 dan Q2 BC547 yang berfungsi
untuk membangkitkan pulsa triger untuk transistor Q3 BD679 yang berfungsi
sebagai power converter. Rangkaian converter tegangan DC 6 volt ke 12 DC
12 volt berfungsi untuk memberikan sumber tegangan DC 12 volt dar sumber
tegangan DC 12 VDC.
Daftar Komponen Rangkaian Converter Tegangan 6VDC Ke 12VDC Sederhana
28
II. Inverter
A. Pengertian Inverter
Inverter merupakan suatu alat yang dipergunakan untuk
mengubah tegangan searah menjadi tegangan bolak-balik dan
frekuensinya dapat diatur. Inverter ini sendiri terdiri dari beberapa sirkuit
penting yaitu sirkuit converter (yang berfungsi untuk mengubah daya
komersial menjadi dc serta menghilangkan ripple atau kerut yang terjadi
pada arus ini) serta sirkuit inverter (yang berfungsi untuk mengubah arus
searah menjadi bolak-balik dengan frekuensi yang dapat diatur-atur).
Inverter juga memiliki sebuah sirkuit pengontrol.
Inverter dc-ac biasanya digunakan untuk penggerak motor ac dan
UPS (Uninterruptible ac Power Supply) AC, variable-frequency drives,
pemanas induksi/microvawe, Static VAR Generator, FACTS (Flexible AC
Transmission System), transmisi daya HVDC, ataupun digunakan sebagai
rangkaian rectifier-inverter., dimana inverter tersebut berfungsi untuk
menghasilkan sebuah output ac sinusoidal, yang besar dan frekuensinya
dapat dikendalikan. Sebagai contoh, sebuah penggerak motor ac yang
diperlihatkan pada gambar 1 dalam sebuah blok diagram. Tegangan dc
dihasilkan dengan menyearahkan dan memfilter jaringan tegangan. Jadi
inverter ini, seperti yang terlihat pada gambar 23 digunakan untuk
merubah tegangan dc menjadi tegangan ac yang diinginkan
Gambar 23 Inverter mode saklar dalam penggerak motor ac
29
Untuk membuat inverter ini presisi, jadi inverter tersebut adalah
sebuah konverter yang aliran dayanya dapat dibalik. Oleh karena itu
konverter saklar-mode ini sering direfer sebagai inverter saklar-mode.
Inverter ini sering direfer sebagai Voltage Source Inverter (VSIs).
VSIs ini dapat dibagai menjadi tiga katagori umum:
1. Pulse-Width-Modulated Inverter.
Pada inverter ini, tegangan input dc merupakan tegangan yang mempunyai besar
yang konstan, dimana sebuah dioda penyearah digunakan untuk menyearahkan
tegangan jala-jala. Oleh karena itu inverter harus mengendalikan besar dan frekuensi
tegangan output ac. Ini merupakan keuntungan inverter saklar menggunakan PWM
dan oleh karena itu inverter biasanya disebut dengan inverter PWM.
2. Square-Wave-Inverter.
Pada inverter ini, tegangan input dc dikendalikan agar bisa mengendalikan besar
tegangan output ac, dan oleh karena itu inverter harus mengendalikan hanya
frekuensi dari tegangan output. Tegangan output ac mempunyai bentuk gelombang
yang sama dengan gelombang kotak, dan karena itu inverter ini sering disebut
dengan inverter gelombang kotak (Square Wave Inverter).
3. Single-Phase Inverters With Voltage Cancellation.
Inverter dengan output singel fasa memungkinkan mengendalikan besar dan
frekuensi tegangan output inverter, walaupun input inverter merupakan sebuah
tegangan dc konstan dan saklar inverter ini bukan merupakan inverter PWM. Oleh
karena itu inverter ini menggabungngkan karakteristik dari kedua inverter
sebelumnya.
B. Prinsip Kerja Inverter
Sumber DC yang dibutuhkan inverter dapat berasal dari baterai atau dari
sumber tegangan AC yang disearahkan.
Rangkaian kontrol berfungsi untuk mengatur frekuensi dan amplitudo gelombang
keluaran.
30
Inverter mode saklar (switch mode inverter) adalah rangkaian utama dari sistem
yang berfungsi untuk membalikkan tegangan searah menjadi tegangan bolak-balik.
Filter berfungsi untuk melewatkan frekuensi yang diharapkan.
Gambar a
Gambar b
Gambar 24. rangkaian prinsip kerja inverter
S1 dan S2 ditutup secara bersamaan, maka akan timbul tegangan pada titik A dan titik B
dimana VA>VB, apabila pada titik A dan B ini dipasang sebuah beban maka arus listrik akan
mengalir dari titik A ke titik B.
S1 dan S2 dibuka kembali sedangkan S3 dan S4 yang ditutup, akibatnya muncul beda
tegangan antara A dan B dimana VA<VB, dengan demikian apabila ada beban pada titik A dan
B maka arus listrik akan mengalir dari B ke A.
C.JENIS INVERTER
31
C.1.INVERTER FASA TUNGGAL
C.1.1.INVERTER HALF-BRIDGE (FASA TUNGGAL)
Gambar 25 memperlihatkan inverter half-bridge. Dua
kapasitor yang sama dihubungkan seri melewati input dc dan
hubungannya berada pada potensial sedang, dengan tegangan ½ Vd
yang melewati tiap kapasitor. Kapasitor yang cukup besar harus
digunakan untuk mengasumsikan bahwa potensial pada poin o
konstan terhadap tegangan dc negatif pada jalur N. oleh karena itu,
konfigurasi rangkaian ini identik dengan inverter dasar satu kaki
(one-leg) yang telah dijelaskan sebelumnya, dan vo = vAo.
Mengsumsikan saklar PWM, kita memperoleh bahwa
bentuk gelombang tegangan output akan seperti yang terlihat dalam
gambar 3.4b. Tanpa memperhatikan kondisi saklar, arus antara dua
kapasitor C+ dan C- (yang mempunyai kapasitasitansi yang sama dan
sangat besar) terbagi sama besar. Ketika T+ on, salah satu T+ dan D+
berkelakuan tergantung dari arah dari arus keluaran, dan io terbagi
sama antara dua kapasitor. Hal sama jika T- on.
Pada saat Io mengalir ke kombinasi paralel dari C+ dan C- , Io
pada keadaan steady state tidak bisa mempunyai sebuah komponen
dc. Oleh karena itu, kapasitor-kapasitor ini betindak sebagai
kapasitor blocking dc, dan mengurangi permasalahan saturasi
transformer dari lilitan primer, jika transformer digunakan pada
output untuk memberikan isolasi listrik. Pada waktu arus di lilitan
primer sebuah transformer tidak nol pada tiap pensaklaran,
kebocoran energi induktansi transformer tidak masalah pada saklar-
saklar tersebut.
32
Gambar 25 Inverter Half-Bridge
33
C.2.2.INVERTER FULL-BRIDGE (FASA TUNGGAL)
Inverter full-bridge dapat dilihat pada gambar 26. Inverter
ini terdiri dari dua inverter satu kaki yang telah dijelaskan pada
sesi terdahulu. Dengan tegangan input dc yang sama,
maksimum tegangan output dari inverter full-bridge adalah dua
kali dari inverter hal-bridge. Secara tidak langsung bahwa untuk
daya yang sama, arus keluaran dan arus saklar adalah one-half
dari sebuah inverter half-bridge. Pada level daya yang tinggi,
mempunyai keuntungan yang berbeda, sejak inverter tersebut
membutuhkan komponen paralel yang sedikit.
Gambar 26. Inverter Full-Bridge
C.1.3.INVERTER PUSH-PULL
Gambar 27 memperlihatkan sebuah rangkaian inverter
push-pull. Rangkaian ini membutuhkan sebuah transformator
dengan sebuah center tap pada bagian primernya. Kita
mengasumsikan bahwa arus keluaran Io mengalir secara
kontinu. Dengan asumsi ini, ketika saklar T1 dalam keadaan on
(dan T2 off), T1 mengarahkan/menjalankan nilai posiitif dari
arus Io, dan D1 akan megarahkan sebuah nilai negatif dari arus
Io. Oleh karena itu, tanpa memperhatikan arah dari arus io, vo =
Vd/n, dimana n adalah rasio antara lilitan setengah primer dan
sekunder, seperti yang terlihat pada gambar 27. Hal yang sama,
34
ketika T2 on (dan T1 off), vo = -Vd/n. Sebuah inverter push-pull
dapat dioperasikan pada sebuah mode PWM atau sebuah
gelombang square dan bentuk gelombangnya identik (sama)
seperti yang terlihat pada gambar 25dan 26untuk inverter half-
bridge dan full-bridge.
Kelebihan utama dari rangkaian push-pull adalah tidak
lebih dari satu saklar dalam satu seri pengarahan pada tiap saat.
Hal ini bisa menjadi penting jika masukan dc ke konverter
berasal dari sebuah sumber tegangan rendah, seperti sebagai
sebuah batere, dimana tegangan turun lebih dari satu saklar
dalam satu seri akan menghasilkan sebuah pengurangan yang
signifikan dalam efisiensi energi. Juga devais-devais
pengendali (pengontrol) untuk dua saklar mempunyai sebuah
common ground. Hal ini bagaimanapun sulit untuk
menghindari saturasi dc dari transformator dalam sebuah
inverter push-pull.
Gambar 27 Inverter Push-pull (fasa tunggal)
Arus keluaran, yang merupakan arus sekunder dari
transformator, adalah sebuah arus yang lambat pada frekuensi
keluaran dasar. Hal ini dapat diasumsikan dapat menjadi
konstan selama interfal pensaklaran. Ketika pensaklaran terjadi,
35
pergeseran arus dari setengah ke setengah yang lain dari lilitan
primer. Hal ini memerlukan coupling magnetik yang sangat
bagus antara dua lilitan setengah ini agar mengurangi energi
yang berhubungan dengan kekurangan induktansi dari dua
lilitan primer. Energi ini akan mengalami disipasi pada saklar-
saklar atau dalam rangkaian snubber yang digunakan untuk
memproteksi saklar-saklar. Ini merupakan fenomena umum
yang berhubungan dengan semua konverter (atau inverter)
dengan isolasi dimana arus dalam satu lilitan dipaksa untuk
menjadi nol pada tiap pensaklaran. Penomena ini sangat penting
dalam mendesign konverter/inverter.
Dalam sebuah inverter push-pull PWM untuk
menghasilkan keluaran sinusoidal, transformator harus desain
untuk frekuensi keluaran dasar. Hasilnya dalam sebuah
transformator yang kekurangan induktansi tinggi, yang
proprorsinya ke bilangan kotak, menyediakan semua dimensi
lain yang membuat tetap konstan. Hal ini membuat sulit untuk
mengoperasikan sebuah modulasi gelombang sinus inverter
push-pull PWM pada pensaklaran frekuensi lebih tinggi dari
kira-kira 1 KHz.
C.2.INVERTER TIGA FASA
Dalam aplikasi seperti pada UPS ac dan penggerak motor ac,
inverter tiga fasa sering digunakan untuk mensuplai beban tiga fasa. Hal
ini memungkinkan untuk mensuplai beban tiga fasa.
Inverter tiga fasa yang sering digunakan terdiri dari tiga kaki, satu
kaki untuk tiap fasa, seperti yang terlihat pada gambar 28. Tiap kaki
inverter sama, penggunaannya telah dijelaskan pada dasar inverter satu
kaki. Oleh karena itu keluaran tiap kaki, seperti vAN hanya tergantung
pada Vd dan status saklar; tegangan keluaran adalah independen dari arus
beban keluaran sejak satu dari dua saklar pada satu kaki selalu on pada
tiap saat.
36
Gambar 28 Inverter tiga fasa
C.2.1.INVERTER PWM PADA SUMBER TEGANGAN TIGA FASA
Sama halnya pada inverter satu fasa, objektif pada inverter tiga
fasa adalah untuk mempertajam dan mengendalikan besar dan
frekuensi tegangan keluaran tiga fasa, dengan sebuah esensi tegangan
masukan Vd yang konstan. Untuk penyeimbang tegangan keluaran
tiga fasa pada inverter PWM tiga fasa, bentuk gelombang tegangan
triangular yang sama dibandingkan dengan tiga tegangan kontrol
sinusoidal, seperti yang terlihat pada gambar 29a.
37
Gambar 29 Bentuk gelombang
PWM tiga fasa dan spectrum
harmonic
D. SPESIFIKASI iNVERTER
38
39
E.Aplikasi Inverter
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 30. Aplikasi Inverter : Rangkaian Pengendali Kecepatan Motor AC
Gambar 31.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
40
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.
F.RANGKAIAN INVERTER
1. Charger Otomatis
Gambar 32. Rangkaian Charger Otomatis
41
Charger accu ini bisa digunakan untuk accu jenis apa saja. Rangkaian ini
otomatis, mampu mengisi accu dengan arus 6 A hingga voltase accu mencapai titik
tertentu. Pada titik ini arus pengisian menjadi sangat kecil. Jika voltase accu
berkurang lagi, rangkaian akan kembali mengisi aki hingga mencapai titik voltase
tadi. Jadi, rangkaian bisa tetap disambungkan ke accu agar accu selalu dalam
kondisi penuh tanpa harus takut merusak accu. Sebuah LED akan menyala untuk
menandakan bahwa aki sudah penuh.
42
DAFTAR PUSTAKA
M.H Zaki,Cara Mudah Belajar Merangkai Elektronika Dasar,Absolut,Jakarta,2008
Sumber Internet:
http://tugaselda.blogspot.com/
http://kuliah.andifajar.com/adc-analog-to-digital-converter/
http://adiatmafebrian.ngeblog.ittelkom.ac.id/2012/09/24/tugas-1-elektronika-daya/
http://indone5ia.wordpress.com/2011/09/02/sekilas-mengenai-konverter-dc-dc/
http://digilib.itb.ac.id/gdl.php?mod=browse&op=read&id=jbptitbpp-gdl-kusadinugr-31131
http://konversi.wordpress.com/2009/01/07/topologi-konverter-dc-dc/
http://muldee.wordpress.com/2012/10/28/modul-praktikum-elektronika-daya-1/
http://kuliahelektro.blogspot.com/2008/09/elektronika-daya.html
http://masganteng.ngeblog.ittelkom.ac.id/2012/10/01/dc-dc-converter-by-yehezkiel-
arnolt115090017-http://and-hussein-prakoso115090016-dosen-pak-eki/
http://konversi.wordpress.com/2009/01/07/topologi-konverter-dc-dc/
http://www.scribd.com/doc/63069297/Bab-3-Elda-Dc-to-Ac-Inverter
http://www.scribd.com/doc/61988434/4/III-4-Inverter-Perubahan-dari-DC-ke-AC
http://www.scribd.com/doc/71844851/Tugas-Elka-Daya-AC-AC-converter
http://www.scribd.com/doc/94347565/INVERTER-DC-AC
http://www.scribd.com/doc/32101529/DC-AC-pure-sin-Wave-inverter
http://www.scribd.com/doc/35994381/DC-Chopper
Recommended