MAKALAH ELEKTRONIKA DAYA RANGKAIAN CHOOPER

Oke Sobat Edukasi, Kali ini saya akan membahas contoh makalah elektronika daya rangkaian coopper, Sebelumnya saya telah membahas mengenai GAYA GERAK LISTRIK, Untuk lebih lengkapnya silahkan sobat baca artikel ini

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Catu daya berfungsi untuk menkonversikan satu bentuk sumber listrik ke beberapa beberapa bentuk tegangan dan arus yang dibutuhkan oleh satu atau lebih beban listrik. Sistem catu-daya modern saat ini bekerja dalam mode pensaklaran, switching, dan mempunyai efisiensi yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan sistem catu-daya linier. Salah satu komponen utama dari sistem catu daya mode pensaklaran adalah konverter dc-dc (DC Chopper) yang berfungsi untuk mengkonversikan daya elektrik bentuk dc (searah) ke bentuk dc lainnya. DC Chopper adalah salah satu bentuk aplikasi yang berhubungan dengan tegangan DC, hal ini dibahas dikarenakan tegangan searah (DC) pada sistem tenaga listrik saat ini sangat dibutuhkan. Hal ini dapat kita ditemui pada berbagai macam peralatan rumah tangga disekitar kita.

1.2  Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas maka dapat diambil rumusan masalah sebagai berikut:

a.       Apa yang pengertian dari konverter ?

b.      Apa saja macam-macam konverter ?

c.       Bagaimana penjelasan tentang konverter DC-DC (DC Chopper)?

d.      Apa saja macam-macam DC Chopper?

e.       Bagaiamana prinsip kerja dari masing-masing jenis DC Chopper?

Baca Juga : KATA BIJAK IMAM SYAFI'I

1.3  Tujuan

a.       Memahami tentang apa itu konverter beserta jenisnya.

b.      Mengetahui tentang apa itu DC Chopper beserta jenisnya.

c.       Mengetahui prinsip kerja dari masing-masing jenis DC Chopper.

1.4 Metode Penulisan

1.4.1         Metode Literatur

Literatur adalah bahan atau sumber ilmiah yang biasa digunakan untuk membuat suatu karya tulis atau pun kegiatan ilmiah lainnya. Literatur ini mirip dengan daftar pustaka atau referensi. Jika anda kebingungan untuk mencari materi dari suatu ilmu pengetahuan, maka anda akan mencari referensi ke sumber lain. Referensi ke sumber lain itulah yang dinamakan literatur. Bentuk dari literatur bisa berupa softcopy atau hardcopy. Yang dimaksud softcopy adalah materi atau referensi yang berbentuk data komputer, sedangkan hardcopy adalah materi atau referensi yang berbentuk buku dan telah tercetak di kertas.

1.4.2        Metode Searching

 Searching berarti pencarian suatu situs yang belum diketahui secara pasti alamat yang dimiliki. Dalam melakukan searching biasanya menggunakan search engine sebagai mesin pembantu dalam pencarian situs tersebut. Search engine adalah sebuah fasilitas (web) yang bisa mencari links dari situs lain. Ada berbagai macam search engine yang bisa digunakan dalam searching, yaitu yahoo, google, altavista, lycos, astaga, msn, dan lain sebagainya.

1.5  Sistematika Penulisan

Dalam penyusunan makalah proses peleburan baja ini, penulis telah menyusun secara sistematis menjadi 5 (lima) bab yaitu sebagai berikut :

1.5.1        BAB I PENDAHULUAN

Terdiri dari latar belakang, rumusan masalah, tujuan, metode penulisan dan sistematika penulisan.

1.5.2        BAB II PEMBAHASAN

 Terdiri dari pengertian konverter, jenis konverter, pengertian DC Chopper, jenis DC Chopper dan prinsip kerja dari DC Chopper.

1.5.3        BAB III PENUTUP

Terdiri dari kesimpulan.

Baca Juga : MAKALAH KODE ETIK PERBANKAN

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Pengertian Konverter

Konverter berfungsi untuk mengubah sinyal listrik dari satu bentuk ke bentuk lain yang dibutuhkan. Terdapat empat macam konverter, yaitu:

1.      Cycloconverter (konverter AC ke AC)

2.      Rectifier (konverter AC ke DC)

3.      Inverter (konverter DC ke AC)

4.      Chopper (konverter DC ke DC)

2.1.1 Cylcoconverter (Konverter AC ke AC)

Cycloconverter atau bisa juga disebut dengan cycloinverter berfungsi untuk konversi suatu bentuk gelombang AC, menjadi gelombang AC yang lain untuk frekuensi lebih tinggi atau yang lebih rendah. Cycloconverter yang telah dirancang sebagian besar untuk aplikasi tiga fasa, sekalipun bisa juga dibuat untuk satu fasa. Kelebihan utama cycloconverter adalah kehilangan daya konduksi maju (forward conduction) yang rendah. Hal ini karena konverter tegangan AC frekuensi tinggi ke tegangan AC frekuensi rendah tidak memerlukan filter cycloconverter.

Problem utama  cycloconverter adalah sangat tidak praktis, sehingga praktis jarang digunakan di lapangan. Problem yang lain adalah munculnya noise atau harmonik pada penggunaan switch gelombang AC, yang besarnya dipengaruhi oleh frekuensi input gelombang. Munculnya harmonik yang nilainya variabel ini menyulitkan desain filternya.

Input cycloconverter di buat tetap, baik amplitudo tegangan maupun frekuensi, sedangkan outputnya dibuat variabel (amplitudo dan frekuensi). Output cycloconverter umumnya didesain berdaya besar (orde Megawatt). Komponen utama yang digunakan sebagai pengendali umumnya menggunakan SCR, sekalipun dalam beberapa aplikasi daya rendah lebih dipilih TRIAC.

Gambar 2.1 Prinsip Kerja Single Phase Cycloconverter

Baca Juga : 7 HAL YANG DILIHAT PENGGALI KUBUR

2.1.2 Rectifier (Konverter AC ke DC)

Dalam sebuah penyearah tak terkontrol, tegangan DC konstan pada output berbeda dari suplai AC pada input. Dalam sebuah penyearah setengah gelombang, tegangan DC ariable pada output dengan arus dan tegangan positif dinamakan drive kuadran satu (single quadrant drive). Dengan penyearah gelombang penuh, tegangan DC berpolaritas positif/variable dan arus dalam arah positif dinamakan drive kuadran dua (double quadrant drive). Penyearah gelombang penuh mempunyai alat-alat komutasi seperti GTO (gate turn-off thyristors) dan power transistor. Ini merupakan suatu pengendali kuadran satu atau pengendali kuadran dua. Jika digunakan dengan sebuah penyearah gelombang penuh, dapat bervariasi empat fungsionalitas kuadran, yakni, tegangan dan juga arus dalam kedua arah.

Gambar 2.2 Rectifier

2.1.3 Inverter (konverter DC ke AC)

Penggunaan inverter untuk menjamin tegangan AC berfrekuensi variabel pada output dari tegangan DC tetap yang diberi pada inputnya. Ini adalah jenis sumber tegangan atau jenis sumber arus. Arus atau tegangan output dapat diubah bersama dengan frekuensi melalui tegangan input DC yang bervariasi. Ini terjadi dengan memberi tegangan DC ke inverter melalui sebuah penyearah. Tegangan variabel, frekuensi AC variabel bisa diperoleh dengan menggunakan PWM (pulse width modulation) untuk pengontrolan inverter.

Gambar 2.3 Inverter

2.1.4 DC Chopper (Konverter DC ke DC)

  Konverter DC-DC merupakan salah satu jenis rangkaian elektronika daya yang berfungsi untuk mengkonversi tegangan masukan searah konstan menjadi tegangan keluaran searah yang dapat divariasikan berdasarkan perubahan duty cycle rangkaian kontrolnya. Sumber tegangan dc dari konverter DC-DC dapat diperoleh dari baterai, atau dengan menyearahkan sumber tegangan ac yang kemudian dihaluskan dengan filter kapasitor untuk mengurangi riak (ripple).

Berikut adalah diagram blok dari konverter DC-DC :

Gambar 2.4 Blok Diagram Konverter DC-DC

Pengubah daya DC-DC (DC-DC Converter) tipe peralihan atau dikenal juga dengan sebutan DC Chopper dimanfaatkan terutama untuk penyediaan tegangan keluaran DC yang bervariasi besarannya sesuai dengan permintaan pada beban. Komponen yang digunakan untuk menjalankan fungsi penghubung tersebut tidak lain adalah switch (solid state electronic switch) seperti misalnya Thyristor, MOSFET, IGBT, GTO. Berikut adalah blok diagram dari DC Chopper beserta sumber masukannya :

Baca Juga : CONTOH MAKALAH PENCAIRAN KREDIT

Gambar 2.5 Diagram Blok DC Chopper Beserta Sumber Masukan

2.2 Macam-Macam DC Chopper

Konverter DC-DC berlaku seperti halnya trafo/transformer yang mengubah tegangan AC tertentu ke tegangan AC yang lebih tinggi atau lebih rendah. Tidak ada peningkatan ataupun pengurangan daya masukan selama pengkonversian bentuk energi listriknya, sehingga secara ideal persamaan dayanya dapat dituliskan dengan persamaan sebagai berikut :

Berdasarkan penjelasan tentang definisi DC Chopper, DC Chopper dapat dibedakan menjadi beberapa macam diantara lain sebagai berikut :

2.2.1 Buck Konverter

Konverter jenis buck merupakan konverter penurun tegangan yang mengkonversikan tegangan masukan DC menjadi tegangan DC lainnya yang lebih rendah. Seperti terlihat pada gambar 2, rangkaian ini terdiri terdiri atas satu saklar aktif (MOSFET), satu saklar pasif (diode), kapasitor dan induktor sebagai tapis keluarannya.

Gambar 2.6 Rangkaian konverter DC-DC tipe buck

Untuk tegangan kerja yang rendah, saklar pasif (dioda) sering diganti dengan saklar aktif (MOSFET) sehingga susut daya pada saklar bisa dikurangi. Apabila menggunakan 2 saklar aktif, kedua saklar ini akan bekerja secara bergantian, dan hanya ada satu saklar yang menutup setiap saat. Nilai rata-rata tegangan keluaran konverter sebanding dengan rasio antara waktu penutupan saklar (saklar konduksi/ON) terhadap periode penyaklarannya. Biasanya nilai faktor daya ini tidak lebih kecil dari 0.2, karena jika dioperasikan pada rasio tegangan yang lebih tinggi, saklar akan bekerja dibawah keandalannya dan menyebabkan efisiensi konverter turun. Untuk rasio (Vd/Ed) yang sangat tinggi, biasanya digunakan konverter DC-DC yang terisolasi atau topologi yang dilengkapi dengan trafo.

                       Gambar 2.7 Tegangan Rata-Rata Buck Converter

Gambar 2.8 Persamaan Tegangan Buck Converter

Analisis riak arus keluaran diperlukan untuk bisa mendesain tapis atau filter keluaran konverter DC-DC. Dari persamaan di bawah ini, terlihat bahwa untuk mendapatkan riak arus keluran konverter buck yang kecil, diperlukan tapis induktor (L) yang nilainya akan semakin kecil dengan meningkatkan frekuensi penyaklaran. Riak arus keluaran konverter DC-DC akan bernilai maksimum apabila konverter bekerja pada duty cycle (d) = 0,5.

Baca Juga : MAKALAH KODE ETIK PERBANKAN

   

Gambar dibawah ini adalah kondisi arus yang mengalir di tapis induktor pada saat konverter DC-DC bekerja pada kondisi kritis. Yang dimaksud dengan kondisi kritis disini adalah kondisi dimana arus di induktor mengalir ke beban sampai tepat bernilai nol pada saat saklar OFF, atau induktor bekerja sebagai sumber arus. Dari gambar terlihat bahwa arus yang mengalir di induktor sebanding dengan nilai  dari riak arus keluaran. Pada kondisi ini, dari gambar terlihat bahwa nilai riak arus keluran rata-rata sebanding dengan 1/2 riak arus puncak ke puncak yang dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut:

Gambar 2.10 Penyaklaran pada Kondisi Kristis

Gambar 2.11 Bentuk Gelombang Kondisi Diskontinu

2.2.2 Boost Converter

Konverter boost berfungsi untuk menghasilkan tegangan keluaran yang lebih tinggi dibanding tegangan masukannya, atau biasa disebut dengan konverter penaik tegangan. Konverter ini banyak dimanfaatkan untuk aplikasi pembangkit listrik tenaga surya dan turbin angin.

Skema konverter jenis ini dapat dilihat pada gambar 3 dan gambar 4, dimana komponen utamanya terdiri atas MOSFET, dioda, induktor, dan kapasitor. Jika saklar MOSFET pada kondisi tertutup, arus akan mengalir ke induktor sehingga menyebabkan energi yang tersimpan di induktor naik. Saat saklar MOSFET terbuka, arus induktor ini akan mengalir menuju beban melewati dioda sehingga energi yang tersimpan di induktor akan turun. Rasio antara tegangan keluaran dan tegangan masukan konverter sebanding dengan rasio antara periode penyaklaran dan waktu pembukaan saklar. Keunggulan dari konverter boost adalah mampu menghasilkan arus masukan yang kontiniu.

Gambar 2.12 Rangkaian konverter DC-DC tipe boost

Karena arus masukan konverter dapat dijaga kontinu, pada saat konverter ini diserikan dengan penyearah dioda, konverter ini tidak menimbulkan harmonisa pada arus sumber penyearah dioda. Atau dengan kata lain, arus sumber mempunyai bentuk gelombang mendekati sinusoidal dengan faktor daya sama dengan satu.

Gambar 2.13 Rangkaian konverter DC-DC tipe boost + penyearah dioda (faktor daya satu)

Gambar 2.16 Efek Parasitik Komponen

2.2.3 Buck-Boost Converter

Konverter buck-boost dapat menghasilkan tegangan keluaran yang lebih rendah atau lebih tinggi daripada sumbernya. Skema konverter ini dapat dilihat pada gambar 4. Rangkaian kontrol daya penyaklaran akan memberikan sinyal kepada MOSFET. Jika MOSFET OFF maka arus akan mengalir ke induktor, energi yang tersimpan di induktor akan naik. Saat saklar MOSFET ON energi di induktor akan turun dan arus mengalir menuju beban. Dengan cara seperti ini, nilai rata-rata tegangan keluaran akan sesuai dengan rasio antara waktu pembukaan dan waktu penutupan saklar. Hal inilah yang membuat topologi ini bisa menghasilkan nilai rata-rata tegangan keluaran/bebn bisa lebih tinggi maupun lebih rendah daripada tegangan sumbernya.

Gambar 2.17 Rangkaian konverter DC-DC tipe buck-boost

Berikut adalah persamaan umum dan persamaan riak arus keluaran buck boost

Masalah utama dari konverter buck-boost adalah membutuhkan tapis induktor dan kapasitor yang besar di kedua sisi masukan dan keluaran konverter, karena konverter dengan topologi seperti ini menghasilkan riak arus yang sangat tinggi. Adapun yang perlu diperhatikan juga disini adalah tegangan keluaran konverter buck-boost bernilai negatif atau berkebalikan dengan sumber tegangan masukan.

2.2.3 Konverter Cuk

Seperti halnya tipe buck-boost, konverter DC-DC topologi ini juga dapat menghasilkan tegangan keluaran yang lebih kecil ataupun lebih besar daripada sumber tegangan. Dengan tambahan induktor dan kapasitor pada sisi masukan, membuat topologi ini menghasilkan riak arus yang lebih kecil daripada topologi buck-boost.

Gambar 2.18 Konverter DC-DC tipe cuk 

2.2.4 Konverter Sepic

Konverter topologi ini adalah perbaikan dari topologi konverter DC-DC tipe cuk. Konverter topologi ini memungkinkan untuk menghasilkan tegangan keluaran yang berpolaritas sama dengan sumber tegangan masukan.

Gambar 2.19 Konverter DC-DC tipe SEPIC

Aji Fitriyan Hidayat

Skill Comes From Within Yourself, Not Other Or Family, So Be Enthusiastic For Yourself.

Bagikan Artikel ini