Tugas Elektronika Daya Lanjut Konverter Tiga Fasa
Di Susun Oleh :
M. Rifa Makhsum
3332090418
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA CILEGON – BANTEN 2012
KATA PENGANTAR
Puji syukur senantiasa penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan kesempatan sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Elektronika Daya Lanjut tentang Konverter Tiga Fasa ini dengan baik dan benar. Tugas ini disusun berdasarkan dari hasil kajian pustaka dari sumber media internet ataupun media cetak untuk mendapatkan perbaikan nilai pada mata kuliah Elektronika Daya Lanjut. Terimakasih penulis sampaikan kepada Ibu Rr. Herlanda Windiarti, S.T., M.Eng selaku dosen yang memberikan kesempatan kepada penulis untuk mendapatkan perbaikan nilai dan rekan-rekan yang telah membantu dalam menyelesaikan tugas ini. Saran dan kritik yang sifatnya membangun sangat penulis harapkan agar dapat memperbaikinya dalam tugas selanjutnya. Semoga tugas ini bermanfaat bagi penulis khususnya dan bagi pembaca umumnya
Cilegon, Mei 2012
Penulis
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ........................................................................................... i KATA PENGANTAR ......................................................................................... ii DAFTAR ISI ....................................................................................................... ii BAB I PENDAHULUAN ................................................................................... 1
1.1 Tujuan Percobaan ........................................................................................... 1 1.2 Alat Percobaan ............................................................................................... 1 1.3 Prosedur Percobaan ........................................................................................ 1 1.3.1 Stand energy in a Stand Alone Facility .................................................. 1 1.3.2 Stand Alone Inverter .............................................................................. 2 1.3.3 Grid Feeding and a Stand Alone Consumption ..................................... 2 BAB II DASAR TEORI ..................................................................................... 3
2.1 Stand Alone Inverter ....................................................................................... 3 2.2 Pengujian Stand Alone Inverter ...................................................................... 5 BAB III PERTANYAAN DAN TUGAS ........................................................... 8 BAB IV ANALISA DAN HASIL .................................................................... 11 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................... 15
5.1 Kesimpulan .................................................................................................. 15 5.2 Saran ............................................................................................................. 15 DAFTAR PUSTAKA LAMPIR
KONVERTER TIGA FASA
1.1 Pendahuluan
Semua jenis konverter AC/AC (AC /DC/ AC) termasuk dalam element first orderhold (FOH) pada sistem kontrol digital. Konverter AC/ AC dan/ atau AC/ DC/ AC merupakan perkembangan baru dalam teknologi power switching circuit (rangkaian pemicuan daya) yang diaplikasikan di industri dibandingkan dengan jenis rangkaian pemicuan daya yang lain. Meskipun chopper telah lama popular digunakan dalam rangkaian catu daya, tetapi converter AC/ DC/ AC baru digunakan sekitar tahun 1980 semenjak perkembangan manufaktur semiconductor yang menghasilkan beberapa peralatan Daya seperti Gate Turn Off (GTO), Triac, Bipolar Transistor ( BT), IGBT, MOSFET, dll. AC/ AC Converter digunakan untuk mengkonversi atau merubah suatu Daya AC ke dalam bentuk Daya listrik AC yang lain. Biasanya digunakan pada aplikasi berikut: 1. Single phase AC/ AC voltage controller (pengontrol tegangan AC/ AC satu fasa) 2. Three phase AC/ AC voltage controller (pengontrol tegangan AC/ AC 3 fasa) 3. Single-phase input single phase output (SISO) cycloconverter 4. Three-phase input single phase output (TISO) cycloconverter 5. Three-phase input three phase output (TITO) cycloconverter 6. AC/ DC/ AC pulse width modulation (PWM) converter 7. Matrix Converter
Semua “voltage converter AC/AC” mengkonversi tegangan dari sebuah sumber AC dengan tegangan dan frekuensi yang tinggi ke nilai tegangan dan frekuensi yang lebih
rendah dengan sudut fasa kecil. Semua “cycloconverter AC/AC” mengkonversi tegangan dari sebuah sumber AC dengan tegangan dan frekuensi yang tinggi ke nilai tegangan dan frekuensi yang lebih r endah dengan sudut fasa kecil. Semua “converter AC/DC/AC” mengkonversi tegangan dari sebuah sumber AC melalui DC link kemudian membaliknya (invert) dengan tegangan dan frekuensi yang tinggi ke nilai tegangan yang lebih rendah dan frekuensi yang variabel.
SINGLE-PHASE AC/AC VOLTAGE CONTROLLER Pengontrol tegangan AC-AC satu fasa memiliki 3 buah metode dalam pengontrolannya yaitu
Ketiga metode pengontrolan diatas menghasilkan tegangan output dengan frekuensi output yang sama atau lebih rendah daripada pada tegangan dan frekuensi inputnya.
Phase Angle Control / pengontrol sudut fasa
Rangkaian Daya dari AC-AC voltage controller dengan phase angle control/ pengontrol fasa seperti terlihat pada gambar 8.1 (a), terdiri atas sepasang SCR yang terhubung secara Antiparalel (back-to-back /inverse paralel) sehingga memberikan pengontrolan simetris gelombang penuh dua arah ( bidirectional fullwave symmetrical) dan SCR dapat diganti dengan sebuah Triac seperti pada
gambar 8.1 (b) untuk low- power application (aplikasi dengan daya rendah). Alternative lain yaitu dengan dengan dua buah dioda dan dua SCR yang terhubung secara common cathode seperti gambar 8.1(c), dan pada gambar 8.1 (d) rangkaian dengan empat buah dioda dan sebuah SCR yang tujuannya untuk mengurangi biaya tetapi dengan akibat meningkatnya rugi-rugi konduksi /losses pada peralatan. Kombinasi diode dan SCR, dikenal dengan thyrode controller seperti terlihat pada gambar 8.1 (e), memberikan pengontrolan tidak langsung asimetris setengah gelombang (undirectional half-wave asymmetrical control) dengan biaya yang lebih ekonomis tetapi menghasilkan komponen DC dan lebih banyak harmonisa sehingga jarang digunakan kecuali untuk beban yang daya panasnya lebih kecil. Dengan pengontrolan fasa, saklar (switch) mengalirkan arus beban selama periode yang ditentukan pada setiap siklus tegangan dan dengan on/off controller, switch akan menghubungkan beban untuk beberapa siklus
tegangan dan memutuskan (disconected) pada siklus selanjutnya. ( integral cycle
control) atau dengan kata lain switch akan menyala dan mati beberapa kali secara
bergantian pada beberapa siklus tegangan.
Gambar 8.1 Single Phase AC/AC voltage Controller: (a) full -wave, two SCRs in inverse parallel; (b) full-wave with Triac; (c) full-wave with two SCRs and two diodes; (d) fullwave with four diodes and one SCR and (e) half wave with one diode antiparallel
Untuk kontrol fasa simetris gelombang penuh ( full-wave, symmetrical phase control), SCR T1 dan T2 pada gambar 8.1(a) dipicu pada saat a dan p + a, secara bergantian pada setiap setengah siklus tegangan. Saat salah satu SCR mengalirkan arus maka SCR yang lain akan menahan tegangan ( reversed bias) sebesar tegangan yang dikonduksikan oleh SCR pertama. Prinsip kerjanya sama dengan penyearah setengah gelombang tekontrol (controlled half-wave rectifier) dan untuk analisa rangakiannya dapat menggunakan pendekatan yang sama dengan penyearah tersebut.
Gambar 8.2 Gelombang pengontrol tegangan satu fasa gelombang penuh dengan beban R
Gambar 8.2 menunjukkan bentuk gelombang tegangan dan arus untuk single phase bidirectional phase controlled AC voltage control (pengontrol tegangan AC satu fasa dua arah ) pada Gambar 8.1 dengan pembebanan resistif. Output tegangann dan arus berbentuk setengah gelombang yang simetris dan tidak terdapat komponen DC.
Gambar 8.3 Bentuk gelombang pengontrol tegangan AC satu fasa dengan beban R -L
Gambar 8.3 menunjukkan bentuk gelombang tegangan dan arus untuk rangkaian pengontrol tegangan pada Gambar 8.1 (a) dengan beban R- L . Dengan adanya induktansi, maka arus yang dialirkan SCR T1 tidak akan menuju nilai nol saat ωt = p ketika tegangan input menuju negatif dan terus berlanjut sampai ωt = ß gambar gelombang seperti terlihat pada gambar.
On/ Off Control ( Kontrol On/Off ) Sebagai alternative pengontrolan sudut fasa, metode integral cycle (siklus integral/ siklus utuh) atau burst - firing digunakan untuk beban yang besar. Disini, saklar akan dinyalakan selama t n dimana n adalah siklus utuh dan dimatikan selama t m dengan m adalah siklus utuh (integral cycle) seperti terlihat pada
Gambar 8.4. SCR atau Triac yang digunakan sebagai switch akan dipicu saat zero crossing input voltage (tegangan nol) dan dimatikan saat zero current crossing current (arus nol).
Gambar 8.4 Single- phase AC/AC voltage controllers with on/of controller : (a)
typical loadvoltage waveforms and (b) power factor with the duty cycle k
Untuk tegangan input sinusoidal:
= √ s sin wt dan tegangan output rms adalah : vo = vs √
dimana k = n / ( n +m) = duty cycle dan Vs = tegangan fasa rms. Faktor daya nya adalah : PF = √
PWM AC Chopper Control
Seperti pada kasus penyearah terkontrol, performansi pengontrol tegangan AC khususnya pada harmonisa, kualitas arus keluaran (output current) dan faktor daya masukan dapat ditingkatkan dengan menggunakan PWM Kontrol / PWM AC Chopper. Rangkaian untuk unit satu fasa seperti ditunjukkan pada Gambar 8.5
Gambar 8.5 Single Phase PWM as Chopper circuit
Gambar 8.6 Bentuk Gelombang tegangan dan arus pada PWM AC Chopper satu
fasa
THREE PHASE AC/AC VOLTAGE CONTROLLER
Pada umumnya, semua metode pengontrolan tegangan AC satu fasa ( singlephase AC/AC voltage controller ) dapat diaplikasikan untuk pengontrol tegangan AC/AC tiga fasa ( three- phase AC/AC voltage controllers). Phase Angle Control
Beberapa kemungkinan dari konfigurasi rangkaian untuk pengontrol tegangan AC tiga-fasa dengan beban terhubung bintang atau delta seperti terlihat pada Gambar 8.7 (a)-(h). Konfigurasi pada Gambar 8.7 (a) dan (b) dapat dibuat dengan tiga buah tegangan AC satu fasa yang dioperasikan secara independen dan ini lebih mudah untuk dianalisa. Pada Gambar 8.7(a), SCR harus mampu mengalirkan arus saluran (line current IL ) dan menahan tegangan fasa-fasa (phase voltages, Vph), sedangkan pada Gambar 8.7 (b), SCR harus mampu mengalirkan arus fasa (phase current) dan mampu menahan tegangan saluran (line voltage, VL). Rangkaian pada gambar 8.7 (c) dan (d) adalah rangkaian tiga fasa tiga kawat dan lebih sulit untuk dianalisa. Di kedua rangkaian ini, setidaknya dua buah SCR (sebuah per phasa) harus dipicu secara bersamaan untuk mendapatkan arus saluran. Hal ini memerlukan dua pulsa pemicuan berjarak 60 0 pada tiap siklus untuk memicu SCR. Mode operasi ditentukan oleh jumlah SCR yang berkonduksi
pada mode tersebut. Kontrol pemicuan berkisar antara 0 – 150.
Gambar 8.7 Konfigurasi rangkaian pengontrol tergangan AC tiga fasa
.
