17 Jenis Inverter Penjelasan Serta fungsinya Secara lengkap

Catu daya Alternating Current (AC) digunakan di hampir semua kebutuhan perumahan, komersial dan industri. Tetapi masalah terbesar dengan tegangan AC tidak dapat disimpan untuk digunakan di masa mendatang. 

Jadi AC diubah menjadi DC dan kemudian DC disimpan dalam baterai dan ultra-kapasitor. Dan sekarang kapan pun tegangan AC dibutuhkan, DC kembali diubah menjadi AC untuk menjalankan peralatan berbasis AC. Jadi alat yang mengubah DC menjadi AC disebut Inverter. Inverter digunakan untuk mengubah DC menjadi AC variabel. Variasi ini dapat berupa besarnya tegangan, jumlah fasa, frekuensi atau beda fasa.

Klasifikasi Inverter

Inverter dapat diklasifikasikan menjadi banyak jenis berdasarkan output, sumber, jenis beban, dll. Berikut adalah klasifikasi lengkap rangkaian inverter:

(I) Menurut Karakteristik Keluaran

• Inverter Gelombang Persegi
• Inverter Gelombang Sinus
• Modifikasi Inverter Gelombang Sinus

(II) Menurut Sumber Inverter

• Inverter Sumber Saat Ini
• Inverter Sumber Tegangan

(III) Menurut Jenis Beban

• Inverter Fase Tunggal
• Setengah Jembatan Inverter
• Inverter Jembatan Penuh
• Inverter Tiga Fasa
• mode 180 derajat
• mode 120 derajat

(IV) Menurut Teknik PWM yang berbeda

• Modulasi Lebar Pulsa Sederhana (SPWM)
• Modulasi Lebar Pulsa Ganda (MPWM)
• Modulasi Lebar Pulsa Sinusoidal (SPWM)
• Modulasi Lebar Pulsa sinusoidal yang dimodifikasi (MSPWM)

(V) Menurut Jumlah Tingkat Output

• Inverter Dua Tingkat Reguler
• Inverter Multi-Level

1) Inverter gelombang persegi

Bentuk gelombang keluaran dari tegangan inverter ini adalah gelombang persegi. Jenis inverter ini paling sedikit digunakan di antara semua jenis inverter lainnya karena semua peralatan dirancang untuk suplai gelombang sinus.

Jika kami mensuplai peralatan berbasis gelombang persegi ke gelombang sinus, itu mungkin rusak atau kerugian sangat tinggi. Biaya inverter ini sangat rendah tetapi aplikasinya sangat jarang. Ini dapat digunakan dalam alat sederhana dengan motor universal.

2) Gelombang sinus

Bentuk gelombang keluaran dari tegangan adalah gelombang sinus dan memberi kita keluaran yang sangat mirip dengan suplai utilitas. Ini adalah keuntungan utama dari inverter ini karena semua peralatan yang kami gunakan, dirancang untuk gelombang sinus. 

Jadi, ini adalah output yang sempurna dan memberikan jaminan bahwa peralatan akan bekerja dengan baik. Inverter jenis ini lebih mahal tetapi banyak digunakan dalam aplikasi perumahan dan komersial.

3) Gelombang sinus yang dimodifikasi

Konstruksi inverter jenis ini lebih kompleks daripada inverter gelombang persegi sederhana tetapi lebih mudah dibandingkan dengan inverter gelombang sinus murni. Output dari inverter ini bukan gelombang sinus murni atau gelombang persegi, bisa juga baca berikut Pengertian Inverter Jenis dan Prinsip Kerjanya

Output dari inverter tersebut adalah beberapa dari dua gelombang persegi. Bentuk gelombang keluaran tidak persis gelombang sinus tetapi menyerupai bentuk gelombang sinus.

4) Inverter Sumber Saat Ini

Dalam CSI, inputnya adalah sumber arus. Inverter jenis ini digunakan dalam aplikasi industri tegangan menengah, di mana bentuk gelombang arus berkualitas tinggi adalah wajib. Tetapi CSI tidak populer.

5) Inverter Sumber Tegangan

Dalam VSI, inputnya adalah sumber tegangan. Inverter jenis ini digunakan di semua aplikasi karena lebih efisien dan memiliki keandalan yang lebih tinggi serta respons dinamis yang lebih cepat. VSI mampu menjalankan motor tanpa penurunan peringkat.

6) inverter fase tunggal

Umumnya, beban residensial dan komersial menggunakan daya satu fasa. Inverter fase tunggal digunakan untuk jenis aplikasi ini. Inverter fase tunggal selanjutnya dibagi menjadi dua bagian;

Inverter Setengah Jembatan Fase Tunggal

Inverter Jembatan Penuh Fase Tunggal

7) Inverter Jembatan Setengah Fase Tunggal

Inverter jenis ini terdiri dari dua thyristor dan dua dioda dan koneksinya seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Dalam hal ini, tegangan DC total adalah Vs dan dibagi menjadi dua bagian yang sama Vs/2. Waktu untuk satu siklus adalah T detik.

Untuk setengah siklus 0 <t <T/2, thyristor T1 konduksi. Tegangan beban adalah Vs/2 karena sumber tegangan atas Vs/2.

Untuk paruh kedua siklus T/2 <t <T, thyristor T1 dikomutasi dan T2 konduksi. Selama periode ini, tegangan beban adalah -Vs/2 karena sumber yang lebih rendah Vs/2.

Vo = Vs/2

Dengan operasi ini, kita bisa mendapatkan bentuk gelombang tegangan bolak-balik dengan frekuensi 1/T Hz dan amplitudo puncak Vs/2. Bentuk gelombang keluaran adalah gelombang persegi. Ini akan melewati filter dan menghilangkan harmonik yang tidak diinginkan yang memberi kita bentuk gelombang sinus murni. Frekuensi gelombang dapat dikontrol oleh waktu ON (Ton) dan waktu OFF (Toff) dari thyristor.

Besarnya tegangan keluaran adalah setengah dari tegangan suplai dan periode pemanfaatan sumber adalah 50%. Ini adalah kelemahan dari inverter setengah jembatan dan solusinya adalah inverter jembatan penuh.

8) Inverter Jembatan Penuh Fase Tunggal

Dalam jenis inverter ini, empat thyristor dan empat dioda digunakan. Diagram rangkaian jembatan penuh satu fasa adalah seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Pada suatu waktu dua thyristor T1 dan T2 melakukan untuk setengah siklus pertama 0 < t < T/2. Selama periode ini, tegangan beban adalah Vs yang mirip dengan tegangan suplai DC.

Untuk paruh kedua siklus T/2 < t < T, dua thyristor T3 dan T4 konduksi. Tegangan beban selama periode ini adalah -Vs.

Di sini kita bisa mendapatkan tegangan output AC sama dengan tegangan suplai DC dan faktor pemanfaatan sumber adalah 100%. Bentuk gelombang tegangan keluaran adalah bentuk gelombang persegi dan filter digunakan untuk mengubahnya menjadi gelombang sinus.

Jika semua thyristor melakukan pada saat yang sama atau dalam pasangan (T1 dan T3) atau (T2 dan T4) maka sumber akan dihubung singkat. Dioda dihubungkan dalam rangkaian sebagai dioda umpan balik karena digunakan untuk umpan balik energi ke sumber DC.

Jika kita bandingkan inverter jembatan penuh dengan inverter jembatan setengah, untuk beban tegangan suplai DC yang diberikan, tegangan keluaran adalah dua kali dan daya keluaran adalah empat kali pada inverter jembatan penuh.

9) Inverter Jembatan Tiga Fasa

Dalam kasus beban industri, suplai ac tiga fasa digunakan dan untuk ini, kita harus menggunakan inverter tiga fasa. Dalam jenis inverter ini, enam thyristor dan enam dioda digunakan dan dihubungkan seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Itu dapat beroperasi dalam dua mode sesuai dengan tingkat pulsa gerbang.

10) mode 180 derajat

Dalam mode operasi ini, waktu konduksi untuk thyristor adalah 180 derajat. Pada setiap periode, tiga thyristor (satu thyristor dari setiap fase) berada dalam mode konduksi. Bentuk tegangan fasa adalah bentuk gelombang tiga langkah dan bentuk tegangan saluran adalah gelombang kuasi-persegi seperti yang ditunjukkan pada gambar.

Vab = Va0 – Vb0

Vbc = Vb0 – Vc0

Vca = Vc0 – Va0

Pada operasi ini, selisih waktu antara pergantian thyristor keluar dan konduksi thyristor masuk adalah nol. Jadi konduksi simultan dari thyristor masuk dan keluar adalah mungkin. Ini menghasilkan korsleting sumber. Untuk menghindari kesulitan ini, mode operasi 120 derajat digunakan.

11) mode 120 derajat

Dalam operasi ini, pada suatu waktu hanya dua thyristor yang bekerja. Salah satu fase thyristor tidak terhubung ke terminal positif atau terhubung ke terminal negatif. Waktu konduksi untuk setiap thyristor adalah 120 derajat. Bentuk tegangan saluran adalah bentuk gelombang tiga langkah dan bentuk tegangan fasa adalah bentuk gelombang kuasi-persegi.

Bentuk gelombang tegangan saluran, tegangan fasa dan pulsa gerbang thyristor adalah seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas.

Dalam sakelar elektronik daya apa pun, ada dua jenis kerugian; rugi konduksi dan rugi switching. Rugi konduksi berarti rugi keadaan ON di sakelar dan rugi pensaklaran berarti rugi keadaan OFF di sakelar. Umumnya, rugi konduksi lebih besar daripada rugi pensaklaran di sebagian besar operasi.

Jika kita mempertimbangkan mode 180 derajat untuk satu operasi 60 derajat, tiga sakelar terbuka dan tiga sakelar tertutup. Berarti rugi total sama dengan tiga kali rugi konduksi ditambah tiga kali rugi switching.

Kerugian total dalam 180 derajat = 3 (rugi konduktansi) + 3 (rugi switching)

Jika kita mempertimbangkan mode 120 derajat untuk satu operasi 60 derajat, dua sakelar terbuka dan empat sakelar lainnya tertutup. Berarti rugi total sama dengan dua kali rugi konduktansi ditambah empat kali rugi switching.

Kerugian total dalam 120 derajat = 2 (rugi konduktansi) + 4 (rugi switching)

Output dari inverter adalah sinyal gelombang persegi dan sinyal ini tidak digunakan untuk beban. Teknik Pulse Width Modulation (PWM) digunakan untuk mengontrol tegangan keluaran AC. Kontrol ini diperoleh dengan mengontrol periode ON dan OFF sakelar. 

Dalam teknik PWM dua sinyal digunakan; satu adalah sinyal referensi dan yang kedua adalah sinyal pembawa segitiga. Pulsa gerbang untuk sakelar dihasilkan dengan membandingkan kedua sinyal ini. Ada berbagai jenis teknik PWM.

12) Modulasi Lebar Pulsa Tunggal (PWM tunggal)

Untuk setiap setengah siklus, satu-satunya pulsa yang tersedia dalam teknik kontrol ini. Sinyal referensi adalah sinyal gelombang persegi dan sinyal pembawa adalah sinyal gelombang segitiga. 

Pulsa gerbang untuk sakelar dihasilkan dengan membandingkan sinyal referensi dan sinyal pembawa. Frekuensi tegangan keluaran dikendalikan oleh frekuensi sinyal referensi. Amplitudo sinyal referensi adalah Ar dan amplitudo sinyal pembawa adalah Ac, maka indeks modulasi dapat didefinisikan sebagai Ar/Ac. Kelemahan utama dari teknik ini adalah konten harmonik yang tinggi.

13) Modulasi Lebar Pulsa Ganda (MPWM)

Kelemahan teknik modulasi lebar pulsa tunggal diselesaikan dengan beberapa PWM. Dalam teknik ini, alih-alih satu pulsa, beberapa pulsa digunakan di setiap setengah siklus tegangan output. Gerbang dibangkitkan dengan membandingkan sinyal referensi dan sinyal pembawa. Frekuensi output dikendalikan dengan mengontrol frekuensi sinyal pembawa. Indeks modulasi digunakan untuk mengontrol tegangan keluaran.

Jumlah pulsa per setengah siklus = fc/ (2*f0)

Dimana fc = frekuensi sinyal pembawa

f0 = frekuensi sinyal keluaran

14) Modulasi Lebar Pulsa Sinusoidal (SPWM)

Teknik kontrol ini banyak digunakan dalam aplikasi industri. Dalam kedua metode di atas, sinyal referensi adalah sinyal gelombang persegi. Namun dalam metode ini, sinyal referensi adalah sinyal gelombang sinus. 

Pulsa gerbang untuk sakelar dihasilkan dengan membandingkan sinyal referensi gelombang sinus dengan gelombang pembawa segitiga. Lebar setiap pulsa bervariasi dengan variasi amplitudo gelombang sinus. Frekuensi gelombang keluaran sama dengan frekuensi sinyal referensi. Tegangan output adalah gelombang sinus dan tegangan RMS dapat dikontrol oleh indeks modulasi. Bentuk gelombang seperti pada gambar di bawah ini.

15) Modulasi Lebar Pulsa Sinusoidal yang Dimodifikasi (MSPWM)

Karena karakteristik gelombang sinus, lebar pulsa gelombang tidak dapat diubah dengan variasi indeks modulasi dalam teknik SPWM. Itulah sebabnya, teknik MSPWN diperkenalkan. Dalam teknik ini, sinyal pembawa diterapkan selama interval 60 derajat pertama dan terakhir dari setiap setengah siklus. Dengan cara ini, karakteristik harmoniknya ditingkatkan. Keuntungan utama dari teknik ini adalah peningkatan komponen fundamental, pengurangan jumlah perangkat daya switching dan penurunan kerugian switching. Bentuk gelombangnya seperti pada gambar di bawah ini.

16) Inverter dua tingkat reguler

Inverter ini hanya memiliki level tegangan pada output yaitu tegangan puncak positif dan tegangan puncak negatif. Terkadang, memiliki level tegangan nol juga dikenal sebagai inverter dua level.

17) Inverter Multilevel

Inverter ini dapat memiliki beberapa level tegangan pada output. Inverter multi-level dibagi menjadi empat bagian.

• Inverter kapasitor 
• Inverter Terjepit Dioda
• Inverter Hibrida
• Inverter tipe-H Cascade

Setiap inverter memiliki desain sendiri untuk pengoperasiannya, di sini kami telah menjelaskan inverter ini secara singkat.

Aji Fitriyan Hidayat

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

Bagikan Artikel ini