konverter dc ac.pdf
-
Upload
joshevha-malmsteen -
Category
Documents
-
view
138 -
download
8
Transcript of konverter dc ac.pdf
-
Elektronika Daya
BAB V
KONVERTER DC-AC
Tujuan Instruksional:
a. Memahami bentuk gelombang daya konverter DC-AC
b. Memahami metode pengontrolan Konverter DC-DC
c. Memahami bentuk gelombang sinyal control
d. Memahami bentuk gelombang di sisi masukan, luaran, dan berbagai titik.
e. Memahami bentuk gelombang yang benar, yang cacat, dan yang salah.
f. Memahami proses penstabilan tegangan
g. Mengetahui, memahami, cara meningkatkan frekwensi
h. Mengetahui dan memahami aplikasi Konverter DC-AC
5.1. Pendahuluan
Konverter DC-AC juga disebut di inverter. Fungsi inverter untuk mengubah
tegangan DC menjadi tegangan AC simetris dengan amplitudu dan frekwensi
yang diinginkan. Tegangan luaran dapat tertentu atau variasi pada frekwensi ter-
tentu atau variasi. Variasi Tegangan luaran dapat diperoleh dengan mengubah te-
gangan masukan DC dan mempertahankan Gain of the inverter constan. Dengan
perkataan lain, jika tegangan masukan DC tetap dan tidak dapat dikontrol, tega-
ngan luaran yang variasi dapat diperoleh dengan mengubah Gain of the inverter
constan [GIC]. GIC diperoleh dari pengontrolan PWM. Definisi dari GIC adalah rasio
Tegangan Luaran AC terhadap Tegangan Masukan DC.
Bentuk Gelombang Tegangan Luaran inverter yang ideal adalah sinusoidal.
Tetapi bentuk gelombang inverter pada prakteknya adalah nonsinusoidal dan
mengandung harmonisa-harmonisa. Untuk aplikasi daya rendah dan medium ge-
lombang tegangan berbentuk kotak atau hampir kotak bisa diterima. Untuk aplika-
si daya yang tinggi, bentuk gelombang yang sinusoidal dengan distorsi yang ren-
dah dibutuhkan. Dengan tersedianya komponen power-semikonduktor yang ber-
-
Buku Ajar 2009 PSTE
Konverter DC-AC 166
kecepatan tinggi, harmonisa yang terkandung di tegangan luaran dapat dikurangi
secara siknifikan dengan Teknik Switching.
Inverter secara luas digunakan pada aplikasi industri (penggerak motor dengan
variasi kecepatan, pemanasan secara induksi, Power Suply siap pakai, UPS). Stan-
dard luaran inverter fasa tunggal adalah: 120 V 60 Hz, 220 V 50 Hz, 115 V -
400 Hz. Untuk sistem 3 fasa daya tinggi, standard luarannya adalah: 220/380
50 Hz, 120/208 V 60 Hz, dan 115/200 V 400 Hz.
Inverter secara luas diklasifikasikan menjadi 2 (dua) tipe: (1) Inverter fasa
tunggal. (2) Inverter 3-fasa. Masing-masing tipe dapat digunakan mengatur turn-
on dan turn-off komponen-komponen switching yakni: BJTS, MOSFETS,
IGBTS, MCTS, SITS, GTOS dan SCR. Inverter umumnya menggunakan sinyal
kontrol PWM untuk menghasilkan tegangan luaran AC. Sebuah Inverter disebut
sebuah voltage fed inverter (VFI) jika tegangan masukan tetap konstan. Disebut
sebuah current-fed inverter (CFI) jika arus masukan dipertahankan konstan, dan
sebuah variable dc linked inverter jika tegangan masukan dapat dikendalikan.
5.2. Prinsip kerja inverter fasa tunggal jembatan
Prinsip kerja dari inverter fasa tunggal dapat dilihat di Gambar 5.1. Pada saat 0
t t1 PWM-1 positip maka Switch S1 menutup, S2 membuka. Arus i1 (warna
merah) mengalir dengan arah tertentu (perhatikan arah arus i1 di Gambar 5.1). Ini
mengakibatkan Tegangan Vao menjadi 2VS , positip karena arus masuk dati titik a
ke titik O. Saat t1 t t2, PWM-1 maupun PWM-2 NOL, maka Switch S1 dan S2
membuka. Namun Magnit di L yang berasal dari arus i1, berubah menjadi arus i2
(warna hijau) saat t1 t t2. Jadi mengalirlah arus i2 (perhatikan arah bergeraknya
arusnya). Saat t1 t t2 tegangan Vao berpolaritas negatip. Tepat saat t = t2, maka
arus beban sama dengan 0. Kemudian pada t2 t t3 Saat ini PWM-2 mulai posi-
tip, mengakibatkan S1 membuka dan S2 menutup. Karena itu mengalirlah arus i3.
Perhatikan arahnya (warna coklat). Polaritas arus i2 positip, dan polaritas arus i3
negatip dan tegangan Vao tetap berpolaritas negatip. Pada t3 t t4 kedua PWM
berkondisi NOL, ini mengakibatkan ke dua S1 dan S2 membuka. Sisa magnit di
induktor (beban) akan berganti menjadi arus dan mengalirlah arus i4. Sampai di
-
Buku Ajar 2009 PSTE
Konverter DC-AC 167
sini tegangan Vao telah positip kembali. Pada t4 t t5 maka sinyal akan berulang
seperti pada 0 t t1.
Gambar 5.1. Prinsip kerja inverter jembatan fasa tunggal
5.3. Pemodelan Tegangan dan arus inverter fasa tunggal jembatan
Bentuk Gelombang Tegangan Luaran Vao dapat dilihat di Gambar 5.1. Jika
amplitudu puncak 2VS dan amplitudu lembah 2VS . Maka tegangan RMS da-
pat ditentukan:
Perhatikan lagi Gambar tegangan Vao, seperti di Gambar 5.2,
Gambar 5.2. Gelombang Tegangan inverter jembatan fasa tunggal
-
Buku Ajar 2009 PSTE
Konverter DC-AC 168
T
0
T
T
T
T
2S
2S
2S
ao
41
43
41
43
dt2
Vdt
2V
dt2
VT1
V~ 191
TV
161TV
81TV
161
T1V~ 2S
2S
2Sao
2V
V41
V~ S2Sao 192
Jika Gambar 5.2 ditransformasikan ke fourir. Lebih dahulu kondisi bentuk ge-
lombang dapat diuraikan sebagai berikut. Batas-batas dapat dilihat juga di persa-
maan 191.
2VtV Sao , Tt0 41
2VtV Sao , Tt 21
41
2VtV Sao , Tt 43
21
2VtV Sao , Tt43
Langkah I menentukan nilai a0,
Nilai a0, saat Tt0 41 ,
T
0
S21
1y
41
dtVa TV81
a S1y
Nilai a0, saat Tt 43
41
T
T
S21
2y
43
41
dtVa TVa S41
2y
Nilai a0, saat Tt43
-
Buku Ajar 2009 PSTE
Konverter DC-AC 169
T
T
S21
3y
43
dtVa TV81a S1y
Nilai a0 dapat ditentukan sebagai berikut:
dt)tF(a
T
0
T2
o
TV81
41
81
a ST2
o
0ao 193
Langkah II menentukan nilai an,
Nilai an saat Tt0 41
,.....3,2,1n,dttncosVT2a 0S
T
0
21
1_ny
41
,...3,2,1n,
Tn
TnsinVa
0
041
S1_ny
Nilai an, saat Tt 43
41
dttncosVT2
21a 0
T
T
S2_ny
43
41
0
00S
2_ny Tn
Tn41sinTn
43sinV
a
Nilai an, saat Tt43
-
Buku Ajar 2009 PSTE
Konverter DC-AC 170
dttncosVT2
21a 0S
T
T
3_ny
43
0
00S
3_ny Tn
Tn43sinTnsinV
a
Menentukan an dengan menjumlah any_1 + any_2 + any_3, hasilnya
0
0043
041
Sn Tn
TnsinTnsin2Tnsin2Va
194
Langkah III menentukan nilai bn,
Nilai bn saat Tt0 41
dttnsinV21
T2b
T
0
0S1_y
41
0
0S
1_y Tn
1Tn41cosV
b
Nilai bn, saat Tt 43
41
T
T
0S21
T2
2_y
43
41
dttnsinVb
0
041
043
S2y Tn
TncosTncosVb
Nilai bn, saat Tt43
-
Buku Ajar 2009 PSTE
Konverter DC-AC 171
dttnsinVb 0
T
T
S21
T2
3y
43
0
043
0S3y Tn
TncosTncosVb
Menentukan bn dengan menjumlah by_1 + by_2 + by_3, hasilnya
Tn
TncosTncos21Tncos2Vb
0
0043
041
Sn
1951
Sekarang nilai a0, an, dan bn sudah dapat ditentukan, selanjutya,
1n
0n0n0
ao tnsinbtncosa2a
tV 197
Dengan memasukan nilai a0, an, bn maka diperoleh persamaan 198
n0
00043
041
S
0
00043
041
S
ao
Tn
tnsinTncosTncos21Tncos2V
TntncosTnsinTnsin2Tnsin2V
tV 198
Persamaan 198 disebut tegangan luaran sesaat (instantaneous), dan ini dieks-
presikan dengan deret fourier. Persamaan 198 perlu dibuktikan dengan MATLAB,
programnya sebagai berikut:
Tabel 14. Susunan Program-142 t1=1e-3; sum1=0.0; Vs=220; f=50; T=1/f; omega=2*pi*f; t=0:t1:3*T; %for j=1:1:500; for j=1;
1 Pers ini ditinjau ulang, mungkin salah menghitung 2 E:\dari lama\Program Studi TE\ElecIndustri\Inverter\inv_30
-
Buku Ajar 2009 PSTE
Konverter DC-AC 172
i=j*2-1; vo=(Vs*(2*sin((1/4)*i*omega*T)-2*sin((3/4)*i*omega*T)+sin(i*omega*T))*(cos(i*omega*t))/(T*i*omega))+(-Vs*(2*cos((1/4)*i*omega*T)-1-2*cos((3/4)*i*omega*T)+cos(i*omega*T))*sin(i*omega*t)/(i*omega*T));
sum1=sum1+vo; end plot(t,sum1,'b') hndl=plot(t,sum1,'b-');set(hndl,'linewidth',1) hold on
Gambar 5.3. Hasil Ploting Program-11
Di dalam buku Powe elektronik karangan Muhammad H Rashid, persamaan
198 sangat sederhana yakni:
tnsinnV2V
....,5,3,1n
Sao
199
Persamaan 199 lihat nilai n hanya bernilai ganjil, karena n dengan nilai genap
samadengan NOL.
Tabel 15. Susunan Program-15 t1=1e-3; sum1=0.0; Vs=220; f=50; T=1/f; Omega=2*pi*f;
-
Buku Ajar 2009 PSTE
Konverter DC-AC 173
t=0:t1:3*T; for j=1:1:500; %for j=99; i=j*2-1; vo=((2*Vs*sin(i*Omega.*t))/(i*pi)); sum1=sum1+vo; end plot(t,sum1,'c') hndl=plot(t,sum1,'c-');set(hndl,'linewidth',1) hold on
Gambar 5.4. Hasil Ploting Program-12
Gambar 5.4 dianalisis dengan versi kami menghasilkan. Gambar 5.4 perlu di
Gambar kembali menjadi Gambar 5.5,
Vao
Waktu1/4T 1/2T 3/4T T
VS/2
-VS/2
Gambar 5.5. Gelombang luaran Vao
Langkah I menentukan nilai a0,
-
Buku Ajar 2009 PSTE
Konverter DC-AC 174
Nilai a0 saat Tt0 21
T
0
S21
1y
21
dtVa
TV41a S1y
Nilai a0, saat Tt21
T
T
S21
2y
21
dtVa
TVa S41
2y
Menentukan a0 dengan menjumlah ay1 + ay2 persamaan di atas, hasilnya
0a0 200
Langkah II menentukan nilai an,
Nilai an saat Tt0 21
,.....3,2,1n,dttncosVa 0S
T
0
21
T2
1_ny
21
Tn
Tn21sinV
a0
0S
1_ny
Nilai an saat Tt21
-
Buku Ajar 2009 PSTE
Konverter DC-AC 175
dttncosV21a 0
T
T
ST2
2_ny
21
Tn
Tn21sinTnsinV
a0
00S
2_ny
Menentukan an dengan menjumlah any-1 + any-2 persamaan di atas, hasilnya
Tn
TnsinTn21sin2V
a0
00S
n
201
Langkah III menentukan nilai bn,
Nilai bn saat Tt0 21
dttnsinV21b 0S
T
0
T2
1_y
21
0
OS
1_y n
1Tn21cosV
21b
Nilai bn saat Tt21
T
T
0S21
T2
2_y
21
dttnsinVb
Tn
Tn21cosTncosV
b0
OOS
2_y
Menentukan bn dengan menjumlah bny-1 + bny-2 persamaan di atas, hasilnya
-
Buku Ajar 2009 PSTE
Konverter DC-AC 176
Tn
Tncos1Tn21cos2V
bO
OOS
n
202
Dengan memasukan persamaan 200, 201, dan 203 ke dalam persamaan 197,
maka diperoleh,
Tn
tnsinTncos1
Tn21cos2
V
Tn
tncosTnsin
Tn21sin2
V
tVO
0
O
OS
1n0
0
0
0S
ao
204
Persamaan 204 disebut tegangan luaran sesaat (instantaneous), dan ini
diekspresikan dengan deret fourier. Persamaan 198 perlu dibuktikan dengan
MATLAB, programnya sebagai berikut:
Tabel 16. Susunan Program-16 t1=1e-3; sum1=0.0; Vs=220; f=50; T=1/f; omega=2*pi*f; t=0:t1:3*T; for j=1:1:1011; %for j=1; i=j*2-1; vo=Vs*(2*sin(1/2*i*omega*T)-sin(i*omega*T))*cos(i*omega*t)/(i*omega*T)-Vs*(2*cos(1/2*i*omega*T)-1-cos(i*omega*T))*sin(i*omega*t)/(i*omega*T); sum1=sum1+vo; end plot(t,sum1,'b') hndl=plot(t,sum1,'b-');set(hndl,'linewidth',2) hold on xlabel('waktu') ylabel('tegangan')
Di Gambar 5.6 ditunjukkan hasil ploting program-13. Bandingkan Gambar
5.4, 5.5 dan 5.6. Apa perbedaannya dengan Gambar 5.2 dan 5.3. Dan sebutkan
juga hal-hal yang sama. Langkah selanjutnya adalah memunculkan persamaan a-
rusnya. Seperti diketahui untuk arus bolak-balik model persamaan arus ditunjuk-
-
Buku Ajar 2009 PSTE
Konverter DC-AC 177
kan di persamaan 205 dan Gambar 5.8. Sebelumnya akan diulang lagi rumus-ru-
mus goneometri.
ZVI aoao ,
205
Gambar 5.6. Hasil ploting persamaan 204
Pemodelan sudut fasa atau fasor
ca
Gambar 5.7. Segitiga untuk menentukan rumus goneometri
c/asin 206
c/bcos 207
b/atan 208
-
Buku Ajar 2009 PSTE
Konverter DC-AC 178
V RV L
V C
Gambar 5.8. Rangkaian seri RLC dan diagram fasor
Analisis hubungan seri RLC3
Arus pada rangkaian seri yang mengandung reaktansi induktif, dan kapasitif,
dapat ditentukan nilai impedansinya. Arus IT sama di dalam R, XL, dan XC, karena
mereka dihubung seri. Tegangan yang terjadi pada masing-masing komponen,
menurut hukum OHM adalah:
IRVR 209
LL IXV 210
CC IXV 211
2CL2RT VVVV 212
R
CLV
VVarctan
213
Gambar 5.9. Arus Lagging
3 Milton gussow
-
Buku Ajar 2009 PSTE
Konverter DC-AC 179
Lihat Gambar 5.9. Lihat posisi gelombang arus IT (warna biru) dengan Ge-
lombang tegangan VT (warna hijau). Beda fasa antara gelombang hijau dan biru
adalah (tulisan warna merah). Dilihat dari posisinya, arus IT dinyatakan lagging
(ketinggalan) terhadap tegangan VT. Arus IT akan lagging jika beban L lebih besar
dari pada beban lainnya (Resistansi dan kapasitansi). Jika Beban kapasitansi lebih
besar dari induktansi, dapat dilihat di Gambar 5.10.
Gambar 5.10. Diagram fasor
Gambar 5.11. Arus leading
Beban kapasitansi yang besar menyebabkan arus leading terhadap tegangan-
nya. Hal ini ditunjukkan di Gambar 5.10 dan 5.11. Setelah mengamati dapat dibe-
dakan antara Gambar 5.10, 5.11 dan Gambar 5.8, 5.9.
-
Buku Ajar 2009 PSTE
Konverter DC-AC 180
Impedansi dalam RLC seri
Impedansi Z sama dengan jumlah phasor dari R, XL, dan XC. Ada beberapa kon-
disi, yakni XL XC dan XL XC. Dari rangkaian di Gambar 5.8 dapat dibuat diagram
phasornya, sebagai berikut:
Gambar 5.12. Phasor impedansi
Gambar 5.12 jika dianalisis akan menghasilkan persamaan-persamaan,
2CL21 XXRZ 214
RXX
arctan CL
215
2CL22 XXRZ 216
RXXarctan CL 217
Analisis hubungan RLC paralel
3 (tiga) cabang paralel angkaian AC (di Gambar 5.13). Tegangan adalah sama
pada masing-masing komponen across R, L dan C. Tegangan VT digunakan se-
bagai sumbu referensi. Fasa tegangan VT sama dengan arus IR. Karena arus IL le-
bih besar maka menghasilkan arus IT yang lagging terhadap tegangannya. Lihat
Gambar 5.13
2CL2RT IIIV 218
R
CLI
IIarctan
219
-
Buku Ajar 2009 PSTE
Konverter DC-AC 181
Gambar 5.13. Rangkaian RLC paralel dan diagram fasor
Pemodelan persamaan tegangan dan arus dengan variabel sudut fasa
Analisis pada sub bab ini untuk RLC yang terhubung seri. Dengan melihat
kembali persamaan 199. Bedakan persamaan arus untuk Gambar 5.9 dan 5.11. Pa-
da Gambar 5.9, arus IT ketinggalan terhadap tegangannya VT. Maka persama-
an tegangan dan arus nya dapat ditentukan sbb:
tf2sinPPVV TT 220
Atau tsinPPVV TT
Ttf2sinPPII TT 221
Atau tsinPPII TT
Gambar 5.14. Penggambaran persamaan 216 dan 217
-
Buku Ajar 2009 PSTE
Konverter DC-AC 182
Pada Gambar 5.11, arus IT mendahului terhadap tegangannya VT. Maka
persamaan tegangan dan arus nya dapat ditentukan sbb:
tf2sinPPVV TT 222
Atau tsinPPVV TT
Ttf2sinPPII TT 223
Atau tsinPPII TT
Gambar 5.14. Penggambaran persamaan 218 dan 219
Dari persamaan 214 sampai dengan 223, maka dapat disimpulkan persamaan
arus ditinjau dari impedansinya,
tsinZ
VI TT 224
Atau
tsinZ
VI TT 225
Persamaan 224, untuk arus yang mendahului. Persamaan 225, untuk arus yang ke-
tinggalan.
-
Buku Ajar 2009 PSTE
Konverter DC-AC 183
Pemodelan tegangan dan arus inverter
Kembali ke persamaan 199, salah satu model tegangan sesaat untuk inverter
fasa tunggal jembatan. Untuk n = 1. memberikan nilai tegangan efektif sebesar
SS
1 V45,02V2V
226
Untuk beban RL, arus beban sesaat Iao diketemukan,
n....,5,3,1n
22S
ao tnsinZRn
V2I
227
Dimana LnZ , RZarctann . Jika Iao adalah arus beban funda mental e-
fektif, daya output fundamental (n = 1) adalah,
RIcosIVP 21ao11ao1ao1o 217
RZR2
V2P
2
22S
1o
218
Pada kebanyakan aplikasi, (misalnya drive motor listrik), daya luaran menye-
babkan arus fundamental adalah daya yang betul-betul digunakan (useful power).
Dan daya itu menyebabkan arus harmonisa yang disipasi sebagai panas dan me-
ningkatnya temperatur beban.
Luaran inverter pada prakteknya mengandung harmonisa dan qualitas inverter
normalnya dievaluasi dari segi kinerja parameternya.
Faktor harmonisa dari harmonisa ke n, HFn. Faktor harmonisa (dari harmo-
nisa ke n), yang mana diukur dari kontribusi masing-masing harmonisa, didefini-
sikan sebagai berikut:
-
Buku Ajar 2009 PSTE
Konverter DC-AC 184
1
nn V
VHF 219
Dimana V1 adalah nilai efektif dari komponen fundamental dan Vn adalah nilai
efektif dari komonen harmonisa ke n.
Total distorsi harmonisa THD. Jumlah distorsi harmonisa, diukur dari kede-
katan bentuk gelombang dan komponen fundamentalnya, persamaannya ......
21
,...3,2n
2nV1V
1THD
220
Distortion factor DF. THD memberikan keterkaitan harmonisa total., tetapi
ini bukan menunjukan level masing-masing komponen harmonisa. Jika sebuah fil-
ter digunakan pada luaran inverter, harmonisa berorder tinggi akan lebih menyu-
sut secara efektif. Karena itu, pengetahuan tentang frekwensi dan besar harmonisa
menjadi penting. Faktor distorsi menunjukan banyaknya distorsi harmonisa yang
tetap pada bentuk gelombang yang sudah khasnya sesudah harmonisa yg terkait
dengan bentuk gelombang sudah diperlakukan ke penyusutan order ke (2) dua (di-
bagi dengan n2). Jadi DF adalah ukuran keefektifan dalam pengurangan harmoni-
sa yang tidak diinginkan tanpa memiliki untuk menetapkan nilai filter beban or-
der ke dua (filter khusus untuk harmonisa order ke dua). DF didefinisikan,
21
,...3,2n
2
2n
nV
1V1DF
221
Faktor distorsi dari masing-masing komponen harmonisa didefinisikan sebagai
21
nn
nVVDF 222
-
Buku Ajar 2009 PSTE
Konverter DC-AC 185
Lowest-orde harmonic LOH. Harmonisa dengan order rendah adalah kom-
ponen harmonisa yang frekwensinya terdekat dengan harmonisa fundamental, dan
amplitudunya lebih besar atau sama dengan 3% dari komponen fundamental.
Contoh soal
Inverter jembatan fasa tunggal seperti pada Gambar 5.1. Jika rangkaian terse-
but mempunyai R = 2,4 dan tegangan masukan DC VS = 48 Volt. Tentukan (a)
Tegangan Luaran RMS pada frekwensi fundamental V1. (b) Daya PO (di sisi luar-
an). (c) Arus puncak dan arus rata-rata transistor. (d) VBR masing-masing transis-
tor. (e) THD. (f) DF. (g) Faktor harmonisa dan faktor distorsi pada harmonisa
order rendah.
Jawab
(a) Dari persamaan 199 V6,214845,0V1
(b) Dari persamaan 192 V242482VV Sao . Daya luaran,
W2404,224RVPo 22ao
(c) Arus transistor puncak A104,224IP . Karena setiap transistor ber-
konduksi dengan dengan dutycucle 50%, arus rata-rata tiap transistor
A5105,0ID
(d) Puncak tegangan balik V48242VBR
Gambar 5.15. Tegangan balik D1 adalah Vba
Perhatikan Gambar 5.15 pada titik b, titik a dan loop arus i2. Titik b
mendapat tegangan 2VS , titik c memperopeh tegangan 2VS . Arus i2
menyebabkan tegangan VAC = 0, ini menunjukkan bahwa hubungan titik
-
Buku Ajar 2009 PSTE
Konverter DC-AC 186
a dan c langsung (hubung singkat). Maka titik a memperoleh tegangan
sebesar 2VS . Maka tegangan SSSab V2V2VV . Vab = VBR.
(e) Dari persamaan 226 S1 V45,0V , dan tegangan Vh (rms)
610.4613574VVVVV S212O21
7,5,3n
2nh
21
V48VS
1,2179449470V
VV
S
21
2O
Jadi:
SS212O21
7,5,3n
2nh V2179449471,0VVVVV
Dari persamaan 220, kita dapat menghitung nilai THD,
%34,48V45,0
VS2179449471,0THDS
(f) Dari persamaan 199, kami dapat menghitung Vn dan kemudian
menghitung,
Persamaan yang dimaksud, tnsinnV2V
....,5,3,1n
Sao
tnsinnV2
V
....,5,3,1n
Sn
tsinV2V S
Hasil persamaan diatas dimasukan ke,
S
212
27
2
25
2
23
21
,...7,5,3n
2
2n V01712,0...
7V
5V
3V
nV
-
Buku Ajar 2009 PSTE
Konverter DC-AC 187
Dari persamaan 221, %804,3V45,0
V01712,0DFS
S
(g) Harmonisa order paling rendah adalah harmonisa yang ke tiga, dengan
Melihat kembali persamaan 199 untuk menghitung harmonisa ke tiga,
t3sin3V2V S3
, dari persamaan 219, 13 VV3HF . Menghitung dulu
T
0
2S
3 dttf32sin3V2
T1RMSV
3ff3
3T
0
2
3S
33 dttf2sin3
V2T1RMSV
86.18911930
1cosV32)RMS(V 2
2S
3
. Dari persamaan 226,
60,21V45,0V S1 . Dari persamaan 219, 1
nn V
VHF
%303,0287,06,21
2,6VV
HF1
33 . Dari persamaan 222 2
1
nn
nVVDF
21
33
3VV
DF = 12,031893004036.21
2.62
= %2,3 . Karena V3 (HF3) = 30%
yang mana lebih besar 3%. LOH = V3. Lowest-orde harmonic LOH. Harmonisa dengan order rendah adalah komponen har-
monisa yang frekwensinya terdekat dengan harmonisa fundamental, dan amplitudunya
lebih besar atau sama dengan 3% dari komponen fundamental
VS/2
VS/2
R LD3
D2
o aS1
i2
b
D1
D4 S2S4
S3
Gambar 5.16. Rangkaian Inverer 1 fasa jembatan penuh
-
Buku Ajar 2009 PSTE
Konverter DC-AC 188
5.4. Pemodelan Tegangan dan Arus Inverter Fasa Tunggal Jembatan
Penuh
Inverter 1 (satu) f asa dengan j. jembatan penuh ditunjukan di Gambar 5.16.
Rangkaian ini terdiri dari 4 choper. Analisis selanjutnya adalah menentukan loop
arusnya dan menggambar bentuk gelombang tegangannya.
Gambar 5.17. Aliran arus saat 0-t1
Saat 0-t1 detik VPWM -1 positip, VPWM-2 bertegangan Nol, mengakibatkan Switch S1 dan S2 menutup. Switch S3 dan S4, dioda D1, D2, D3, dan D4, membuka Mengalirlah arus i1 mengakibatkan tegangan Vab = VS.
VS/2
VS/2
R LD3
D2
o aS1
i2
b
D1
D4 S2S4
S3t1-t2
Gambar 5.18. Aliran arus saat t1-t2
Saat t1-t2 detik VPWM -1 dan VPWM -2 0 (NOL), ini mengakibatkan Switch S1, S2, Dioda D1, D2 mem-buka. Sedang Dioda D3 dan D4 menutup. Mengalirlah arus i2 mengakibatkan tegangan Vab = -VS.
Gambar 5.19. Aliran arus saat t2-t3.
Saat t2-t3 detik VPWM -1 bertegangan 0 (NOL) dan VPWM -2 Positip, ini mengakibatkan Switch S3, S4 me-nutup. Dioda D1, D2,D3, dan D4 membuka. Mengalirlah arus i3 mengakibatkan tegangan Vab = -VS
Gambar 5.20. Aliran arus saat t3-t4.
Saat t3-t4 detik VPWM -1 dan VPWM -2 bertegangan 0 (NOL), ini menga-kibatkan Switch S1, S2, S3, S4 membuka. Dioda D1, D2 menutup D3, dan D4 membuka. Mengalirlah arus i4 mengakibatkan tegangan Vab = +VS
Bentuk gelombang sinyal-sinyal listrik di Gambar 5.17 5.20 itu ditunjukkan
di Gambar 5.21. Gambar 5.21 ini sepintas mirip dengan Gambar 5.1. Jelaskan per-
bedaan yang tampak oleh anda?