Elektonika Daya Dr. Dr. Ir. Subi Su biya yant nto, o, MIEE MI EEE E
) 2 3 A E P (
Elektronika Daya Pendahuluan Untuk mengkonversi, yaitu untuk memproses dan dengan deng an me meny nyed edia iaka kan n tegangan dan arus dalam bentuk yang optimal cocok untuk beban pengguna.
2
Elektronika Daya Pendahuluan Untuk mengkonversi, yaitu untuk memproses dan dengan deng an me meny nyed edia iaka kan n tegangan dan arus dalam bentuk yang optimal cocok untuk beban pengguna.
2
Diagram Blok Dasar
Power Processor
Sistem Elektronika Daya
Untuk mengkonversi energi listrik dari satu bentuk ke bentuk lainnya, yaitu dari sumber ke beban dengan:
Efisiensi tertinggi,
Ketersediaan tertinggi
Kehandalan tertinggi ,
Ukuran terkecil
Paling berat.
Aplikasi Statis
Melibatkan non-berputar atau bergerak komponen mekanis.
Contoh: DC Power supply, daya Un-interruptible supply, Power generasi dan transmisi (HVDC), Electroplating, welding, Pemanas, Pendingin, ballast elektronik
Aplikasi Drive
Terkait dengan komponen mesin bergerak atau berputar seperti motor.
Contoh: • kereta listrik, kendaraan listrik, Airconditioning , , , pabrik)
CYCLOCONVERTER
Aplikasi Elektronika Daya
Industrial
Transportation
Utility systems
Power supplies for all kinds of electronic equipment
Residential and home appliances
Space technology
Other applications
Aplikasi Industri
Motor drives
Electrolysis
Electroplating
Induction heating
Welding
Arc furnaces and ovens
Lighting
Aplikasi Transportasi
Trains & locomotives
Subways
Trolley buses
Magnetic levitation
Electric vehicles
Automotive electronics
Ship power systems
Aircraft power systems
Aplikasi Sistem Utilitas
High-voltage dc transmission(HVDC)
Flexible ac transmission(FACTS)
Static var compensation & , TSC, SVG, APF
Custom power & power quality control
Supplemental energy sources : wind, photovoltaic, fuel cells
Energy storage systems
Catu daya Peralatan Elektronik
Telecommunications
Computers computer
Office equipment
Electronic instruments
Portable or mobile electronics Telecommunication
Peralatan Rumah Tangga
Lighting
Heating
Air conditioning
Refrigeration & freezers
Cooking
Cleaning
Entertaining
Aplikasi Teknologi Luar Angkasa
Spaceship power systems
Satellite power systems
pace ve c e power systems
Aplikasi Lain
Nuclear reactor control
Power systems for
Environmental engineering
DC to DC CONVERTER (DC CHOPPER)
Pada Umumnya Buck converter Boost converter Buck-Boost converter Cuk Converter
DC Chopper Definisi: Pengkonversi masukan DC tidak teregulasi menjadi keluaran DC terkontrol dengan tingkat tegangan yang diinginkan. Diagram block umum:
Aplikasi
Switched-mode power supply (SMPS),
DC motor control,
battery chargers
DC Power conditioner
Regulator Linier
Transistor dioperasikan dalam mode linier (aktif)
Tegangan keluaran
V o
= V in − V ce
Regulator Linier
Rangkaian ekuivalen dari rangkaian regulator linier diatas adalah sbb
Resistor dimodelkan sebagai variable resistor
Rugi daya tinggi pada arus tinggi dikarenakan: Po
2
= I L × RT
atau Po
= V ce × I L
Regulator Tersaklar
Rangkaian regulator tersaklar
Tegangan Keluaran
Rangkaian ekuivalennya
Regulator Tersaklar
Transistor dioperasikan dalam mode tersaklar: Saturated maupun cut-off
S tertutup: tidak ada tegangan drop
S terbuka: tidak ada rus mengalir
Re ulator Tersaklar switchin re ulator meru akan dasar dari semua DC-DC converter
Ideal switch: tidak ada rugi (loss) dalam proses pensaklaran, semua daya ditransfer dari sumber ke beban (P= VI)
Buck Converter
Menurunkan tegangan DC
Rangkaian Buck Converter
Buck Converter
Saklar
Saklar terbuka
Buck converter, saklar tertutup
• Diode: reversed biased • Arus mengalir melaui induntor • Tegangan induktor positip v L = V d − V o • Arus dalam induktor naik secara liniier v L
= L
di L dt
⇒ i L
=
1
L
∫ v dt L
Buck converter, saklar terbuka
• Karena Induktor menyimpan energi, i L masih kontinyu mengalir • Diode: forward biased (penghantar) • Arus mengalir melaui diode • Tegangan di induktor diberikan sbg:
v L
= − V o
Analisis Buck Converter Lanjut
Ketika S tertutup (on)
v L
= V d − V o = L
dt
⇒
di L
dt
=
V d − V o L
Derivativ i L positip konstan. Karena itu i L naik secara linier ∆i L di L ∆i L V d − V o =
di L
=
=
V − V ⇒ ∆i L (closed ) = d o DT L Ketika S terbuka v L ∴
= −V o = L
di L dt
=
∆i L ∆t
=
di L dt
⇒
di L
∆i L
(1 − D)T
=
dt =
− V o
L
− V o
L
− V ⇒ ∆i L (open) = o (1 − D)T L
Operasi Kondisi Tunak (Steady State )
Dalam operasi ini arus i L pada akhir siklus pensaklaran adalah sama pada awal siklus berikutnya. Sehingga total perubahan arus dalam satu periode adalah nol. ∆i L (closed ) + ∆i L (opened ) = −
o
DT S +
L ⇒ V o = DV d
−
o
L
0
(1 − D)T S = 0
Arus Induktor Rerata, Maximum dan Minimum i L
Ripple arus InduktorR:
I max
Δi L
I L I min
t
= arus rata-rata di R I L = I R =
V o R
Arus Maximum:
Arus Minimum:
Continuous Current Mode (CCM) i L
I max
I min
t
0
Dari analisa sebelumnya,
Untuk Operasi Kontinyu, Imin≥ 0,
Dari analisa diatas untuk memastikan operasi kontinu arus induktor minimum, min
Ripple tegangan output
Arus kapasitor, KCL:
Muatan Kapasitor:
Dengan rumus seitiga
RippleTegangan (peak-peak)
Faktor Ripple:
1) Meningkatkan frekuensi switching 2) Meningkatkan ukuran nilai induktor 3) Meningkatkan ukuran nilai kapasitor
