Inverter (Konverter DC AC) Penggunaan Inverter

Transkripsi

1 Inerter (Konerter DC AC) Penggnaan Inerter Pengendalian motor ac UPS Cat daya ac Ballast eletroni Microwae heating Static VAR generators FACTS (Flexible AC Transmission System) Filter daya atif Penyearah

2 Variable Speed Dries DC Lin AC Sorce Dioderectifier PWM inerter AC Motor Uninterrptibe AC Power Spplies MechanicalMaintenance Switch Standby generator Static BypassSwitch Filter CriticalLoads AC normal sorce Battery charger Bettery Inerter

3 Properties of Ideal Inerters DC inpt is free of ripple AC otpt is sinsoidal or has a controllable waeshape Klasifiasi Inerter ) Menrt jmlah fasa - sat-fasa - banya fasa ) Menrt smber dc: - smber tegangan - smber ars ) Menrt metoda omtasi: - omtasi pasa - omtasi natral 4) Menrt metoda pengatran gelombang ac: - gelombang persegi - plse amplitde modlation (PAM) - plse width modlation (PWM) 5) Menrt jmlah leel gelombang elaran: - da leel - banya leel

4 Ditinja dari prosesnya: Rangaian inerter seri Rangaian inerter paralel Rangaian inerter jembatan (bridge) Ditinja dari tegangan AC yang dihasilan: Rangaian inerter sat fasa Rangaian inerter tiga fasa Ditinja dari pembebanan: Rangaian inerter tegangan (VSI): tegangan onstan, ars tergantng beban Rangaian inerter ars (CSI): ars onstan, tegangan berariasi Konsep Proses Inerter

5 Basic Concepts V o ji o X L PF lagging I o V o I o ji o X L PF I d I o Inerter Vo L I o PF leading V o ji o X L I o PF ji o X L V o Basic Concept Voltage-Sorce Inerter Voltage across the switch is nidirectional bt the crrent is bidirectional Reerse condcting switches are reqired Crrent-Sorce Inerter Crrent throgh the switch is nidirectional bt the oltage is bidirectional. Reerse blocing switches are reqired.

6 D Inerter Sat-Fasa i o S i d N N N o Load S D o Load S i o D S S D D i o Load o S D S4 D4 S D Inerter Center-Tap D S i d N N N o i o Load N N N N o i o S i d D

7 Inerter Center-Tap N o d N i o N N i d D D D D S N i d N S i o N o Load S N i d d N S N i o o Load S N i d N S i o N o Load S i N d d N S i o N o Load D D D D Inerter Center-Tap Beban Beban

8 Analisis Tegangan Otpt Inerter Center-Tap Tegangan : V V V / V n N N sin d ( ωt) / sin ( ωt) d( ωt) N N d Sederhana Inerter Center-Tap Komponen minimm Hars paai trafo Coco nt daya rendah (< W) Coco nt tegangan dc yang rendah Pengatran tegangan dilaan dengan menggnaan trafo ferroresonance.

9 Half-Bridge Inerter i d o o Load S i o D i o S D i d i d i D i S Analisis Tegangan Otpt Inerter Half-Bridge Tegangan : V d / sin Harmonisa orde : V o V / V n sin Komponen dasar : ( ωt) ( ωt) d( ωt) d

10 Inerter Thyristor Beban Beban Inerter Thyristor Beban Beban

11 Inerter Fll-Bridge S S o i d S4 β S S4 S S D D i o Load o S D S4 D4 o i i d V V V V V o Inerter Fll-Bridge n d d d d d V cos cos cos cos sin / β / ( ωt) sin ( β / ) ( β / ) ( 5β / ) ( 7β / ) ( ωt) d( ωt) cos( β / ) d Sdt β bisa dipilih nt mengatr besarnya omponen dasar ata menghilangan harmonisa tertent.

12 i s i I sin Ars Inpt ( s s ) Asmsi ars elaran sinsoidal : i d s i l ( ωt φ ) Switching fnction : 4 s cos h Ars inpt : i s i ( β / ) sin( ωt) ( β / ) [ cos( ( ) ωt φ ) cos( ( ) ωt φ )] cos id Il h Ars sisi dc terdiri atas omponen dc dan omponen orde genap. Inerter Tiga-Fasa i d S D S D S5 D5 w S D S4 D4 S6 D6 Load n o n no o n no wo wn no n n wn no ( o o wo ) n o o wo n o o wo o o w o wo w wo o ( ) ( ) ( ) wn wo o o

13 Inerter Tiga-Fasa d d o o wo n ( ) ( ) d ll n n ph n ph ph d ph n ph o V t V V V V t V ω ω 6 : Tegangan antar fasa sin netral e - - Tegangan fasa / sin nol e - - Tegangan fasa,,,,,, Ars Inpt ( ) ( ) [ ] ( ) [ ] ( ) ( ) ( ) ( ) [ ] ( ) [ ] ( )( ) [ ] ( )( ) [ ] ( )( ) [ ] ( )( ) [ ] elipatan enam. harmonisa atas omponen dc pls dc terdiri Ars sisi cos cos cos cos cos cos sin sin sin sin sin sin h l h l h l d l w l l h w h h w w d t t I t t I t t I i t I i t I i t I i t s t s t s i s i s i s i φ ω φ ω φ ω φ ω φ ω φ ω φ ω φ ω φ ω ω ω ω

14 Simlation Simlated Reslt Line-line oltage Line-netral oltage Line crrent Inpt crrent

15 Teni PWM. Sampling Based PWM: Natral sampling (Carrier Based) Reglar sampling. Programmed PWM: liminated Harmonics Minimm Harmonics Teni PWM i d o Load D i o S i d D S o d o If f c /f r integer, the techniqe is called synchronos otherwise asynchronos

16 Natral Sampling LPK-ITB Reglar Sampling o

17 Simlation reference carrier Simlation Reslts

18 Analisis Tegangan Kelaran Inerter PWM Sat-Fasa Nilai rata - rata tegangan: T o T yang mana α T o ON o n cos ( nω t) d α Cn cos d Cn sin( nα ) n Jia sinθ maa r T s OFF Deret Forier : C d o sinθ n ON ( α ) ( nωst) d( ω st) cos( nωst) d( ωst) d n / T. s s d sin d d r α [ n sinθ ] cos( nω t) s d T ON r car T s Control characteristic

19 Simlation reslt nder nonsinsoidal reference Analisis Tegangan elaran Maximm pea otpt oltage is /. This ale is less than the fndamental component of sqare-wae otpt oltage. The otpt crrent waeform is almost sinsoidal when the switching freqency is high. Becase the switching freqency is high, the switching losses are also high.

20 Otpt oltage eqation : di o Ri L e dt ~ Let s assme ~ o o o and i i i Then d T ON d o r Ts di Ri L e dt ~ ~ ~ di o o o Ri L dt Ths, ~ i ( o o ) dt L o o L d o o T o L L o 4 L ( t t ) ( t t ) ( t t ) Analisis Ria for to t t for t t t for t t t4 d ~ i To T s T carrier To t t t o t t4 r Analisis Ria T T T T s r s o sinθ r r Mean sqare ale of ~ I ~ I, a T s t T RMS ale of t o o s ~ i dt ripple : ~ I dθ ripple :

21 Programmed PWM Unt n ganjil. n n b n n a M d n M d n sin ) ( cos ) ( α α Programmed PWM

22 Teni PWM Unt Inerter Sat-Fasa Fll-Bridge i d S D i o S D Load o S D o S4 D4 o S S S S4 PWM Characteristic LPK-ITB

23 Three-Phase PWM Inerter i d S D S D S5 D5 w S D S4 D4 S6 D6 Load n Teni PWM Inerter Tiga-Fasa r r r w r d d IF > car THN o LS o r d d IF > car THN o LS o r d d IF w > car THN wo LS wo w w o o wo o o wo d r d r o wo d r w o o o

24 PWM Characteristics Ripple Analysis

25 Simlation Simlation Reslts

26 Teni PWM Inerter Tiga-Fasa o i Load o i n i w wo Teni PWM Inerter Tiga-Fasa Reference signals : r r r w sinθ s sin sin o ( θ ) so ( θ ) so The most poplar : - so sin θ 6 so sin θ 4 Discontinos PWM - Space ector PWM

27 a Konerter DC-AC Fasa (Three Phase Inerter) LKTRONIKA DAYA Penlis Lisensi Domen Copyright 9 elearning- ft.np.ac.id Selrh domen di e-learning FT UNP Padang dapat dignaan secara bebas oleh mahasiswa peserta e-learning nt tjan ban omersial (nonprofit), dengan syarat tida menghaps ata merbah atribt penlis dan pernyataan copyright yang disertaan dalam setiap domen. Tida diperbolehan melaan penlisan lang, ecali mendapatan ijin terlebih dahl dari penlis nasah dan admin e-learning FT UNP Padang. A. Objetif Setelah pelajaran ini diharapan mahasiswa mamp:. Menjelasan prinsip erja inerter fasa menrt mode ondsi omponen pensaelaran.. Menentan besarnya tegangan elaran inerter fasa. Mendesripsian penerapan Komponen switching (BJT, IGBT, Mosfet) pada proses pengendalian tegangan elaran inerter fasa. 4. Menganalisis dan mengealasi nj erja inerter fasa. B. Pendahlan Kebthan aan sistem smber daya listri, tertama smber listri bola bali dengan daya dan sistem tegangan yang lebih besar sdah merpaan sat eharsan seiiring dengan meningatannya intensitas/ olme peerjaan mansia. Hal yang sama jga berla nt indstri yang menggnaan smber listri dengan daya yang relatif lebih besar, misalnya smber listri fasa dengan daya lebih besar sebagai penghasil tenaga gera, mapn tenaga panas. Pada enyataannya

28 a etersediaan smber energi listri sering menjadi endala di lapangan, misalnya diaibatan oleh terjadinya ganggan pada sistem penyalran daya listri e onsmen, dan dapat jga diaibatan oleh arena terjadinya pemadaman listri dari PLN. Hal ini dapat mengaibatan terganggnya proses pabri, lebih jah dapat beraibat terjadinya penrnan prodsi pabri. Sehbngan dengan it biasanya diperlan tersedianya smber penghasil energi listri cadangan, tertama nt eperlan mesin dan peralatan tama yang tida boleh berhenti selama berlangsngnya proses prodsi pabri. Penghasil energi listri cadangan ini biasa disebt dengan Uninterrpted Power Splay (UPS). Salah sat omponen tama dari sebah UPS adalah inerter, bai inerter fasa tnggal mapn inerter fasa banya (biasanya fasa tiga). Penerapan penggnaan inerter jga biasa dignaan secara las nt eperlan sehari-hari, misalnya sebagai penyedia smber energi listri cadangan nt eperlan ompter, peralatan pengendali tegangan pada psat pembangit listri tenag srya (PLTS) Dari mode ondsi, inerter fasa dibedaan atas atas: a. inerter fasa mode ondsi derjat. Inerter fasa dengan mode ondsi memnginan setiap omponen pensaelaran aan ondsi selama dengan pasangan ondsi yang berbeda, misalnya 6 pertama antara Q Q 6, dan 6 e da antara Q Q, dan setersnya. b. inerter fasa mode ondsi 8 derjat Inerter fasa dengan mode ondsi 8 memnginan omponen pensaelaran ondsi pada saat yang bersamaan. Ke tiga omponen pensaelaran aan ondsi selama 8 dengan pasangan ondsi yang jga berbeda-beda. Dari segi teni pensaelaran (switching techniqe) dibedaan atas; a. inerter persegi (sqare inerter) b. inerter pwm (inerter pwm) c. inerter qasi pwm (qasi pwm inerter). Inerter pada mmnya dignaan secara las nt eperlan indstri, diantaranya: a. Penyedia daya bola-bali cadangan,

29 a b. Peralatan pengendali freensi nt ebthan indstri. c. Peralatan pengendali ecepatan motor indsi (single phase and poly phase ac indction motor control). C. Inerter Fasa Inerter fasa merpaan inerter dengan tegangan elaran berpa tegangan bola bali (ac) fasa per segi. Sebah rangaian dasar inerter fasa tnggal sederhana terdiri dari 6 bah saelar S, S, S, S 4, S 5, dan S 6 dengan menggnaan mosfet daya (power mosfet) sebagai saelar diperlihatan pada gambar. Tegngan splai merpaan smber dc dengan tegangan sebesar Vs/, dengan titi netral merpaan titi hbng dari titi bintang (Y) pada beban. Dioda freewheeling pada setiap mosfet daya dignaan nt melayani beban dominan indtif. Khss pada tipe ini ata lebih mosfet daya aan ondsi secara bersamaan dengan rtan tertent. Terdapat jenis mode operasi dari inerter jenis ini, yait mode ondsi dan mode ondsi 8.. Gambar. Rangaian Daya Inerter Fasa Khss nt mode operasi, pola pengatran erja pensaelaran setiap omponen switching mengiti bent seperti tabel berit

30 a Tabel. Konfigrasi Pensaelaran pada Inerter fasa mode ondsi. saelar Q Q Q Q4 Q5 Q6 saelar Q6 Q Q Q Q4 Q5 wat Bila dipilih omponen pensaelaran ondsi pada saat yang bersamaan, maa tegangan dan ars nt interal 6 diperlihatan pada gambar 4, dan bent gelombang tegangan diperoleh seperti pada gambar 5. Pasangan omponen pensaelaran yang lain pada wat selanjtnya aan identi, dengan lama wat ondsi sebesar. Gambar. Arah aliran ars pada beban mengiti pola pensaelaran Inerter fasa persegi mode ondsi. 4

31 a Gambar. Bent Gelombang Ars fasa dan tegangan line Pada Inerter fasa persegi mode ondsi Jenis yang lain dari inerter fasa adalah inerter fasa dengan mode ondsi 8. Pada mode ondsi ini dimnginan bahwa tida hanya omponen pensaelaran yang ondsi pada saat yang bersamaan. Dengan mengatr wat ondsi sedemiian rpa, sehingga dimnginan tida hanya omponenn pensaelaran yang ondsi pada setiap saat. Detail onfigrasi pengatran wat ondsi pasangan mosfet diatr dengan cara mengac pada tabel di bawah ini. Tabel. Konfigrasi Pensaelaran pada Inerter fasa mode ondsi 8. saelar Q Q Q Q4 Q5 Q6 saelar Q5 Q6 Q Q Q Q4 saelar Q6 Q Q Q Q4 Q5 wat Bent gelombang tegangan dan ars pada gambar 6 diperoleh dari persamaan: Im Vdc / RL 5

32 a Gambar. Arah aliran ars pada beban mengiti pola pensaelaran Inerter fasa persegi mode ondsi 8. Perbandingan besarnya ars line efetif inerter fasa persegi mode ondsi dan mode ondsi 8 dijelasan sebagai berit:. omponen pensaelaran yang atif selama periode ondsi menghasilan Irms / (Vdc / RL ) ( / ) Irms Vdc / RL ( / 6 ). 48Vdc / RL 6

33 a. omponen pensaelaran yang atif selama periode ondsi menghasilan F. VALUASI. Sat inerter fasa persegi dengan mode ondsi displai dengan tegangan searah Vs sebesar olt, dan RB ohm. Anda diminta: a. menjelasan cara erja rangaian b. menentan tegangan rms pada titi A dan B. c. Menentan daya yang diserap oleh beban RB.. Anda diminta nt meneman bah contoh soal mengenai inerter fasa persegi. Contoh soal dapat anda peroleh dari b tes, learning material, dst. Berian tanggapan anda tentang contoh soal tersebt, misalnya beraitan dengan etntasan dan ejelasan pembahasan, tingat esaran dsb. 7

34 a G. Simlasi Dengan program PSIM er 8.4. Gambar Rangaian Daya a. Beban Resistif. Bent Sinyal Hasil-hasil Simlasi a. Beban Resistif 8

35 a b. Beban Dominan Indtif 9

36 a Hasil-Hasil Simlasi H. PNUTUP Pembahasan yang telah dilaan pada bagian ini telah menyelesaian materi mengenai inerter fasa persegi mode ondsi dan mode ondsi 8. Pada banya penggnaan inerter fasa yang lazim dignaan nt eperlan indstri dan penerapan lainnya adalah inerter fasa PWM. Anda diminta nt mencoba memahami prinsip pensaelaran pada inerter fasa jenis ini. Pemahaman tentang cara erja, menggambaran rangaian daya dan gelombang ars masan dan elaran serta menggnaan rms-rms singat (rms ahir dari setiap pembahasan) tetap merpaan fos dari materi ini. Agar pemahaman Sadara lebih mantap, coba Sadara erjaan lagi soal yang ada tanpa melihat modl ini. Sadara dipastian telah dapat memahami materi dalam modl ini dengan bai, jia Sadara dapat mengerjaannya tanpa melihat catatan,.

37 a I. Daftar Pstaa. Cyril W. Lander (98), Power lectronics. DA Badley (995), Power lectronics. PC. Sen (985). Principles of lectrical Machines and Power lectronics. 4. Mohan (989), Power lectronics, Conerter Application and Design. J. Biografi Penlis Aswardi, lahir di Bit Tinggi Febrari 959. Menamatan pendidian pada jenjang strata (S) pada Faltas pendidian Tenologi dan Kejran (FPTK) IKIP Padang tahn 98. Melanjtan pendidian pada jenjang Magister Teni (S) pada tahn 996 di Institt Tenologi Bandng dan selesai pada tahn 999 pada bidang Mesin-mesin Listri dan letronia Daya. Meminati dan meneni penelitian bidang Mesin listri dan letronia Daya, serta lectric Drie