BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN
2.5. Konverter elektronika daya
Konverter elektronika daya adalah teknologi yang dapat mengubah daya listrik dari satu bentuk sistem ke bentuk sistem lain, dengan menggunakan kombinasi piranti semikonduktor daya tinggi dan komponen pasif seperti transformator, induktor, dan kapasitor [18]. Kombinasi konverter elektronika daya ini dapat digunakan untuk konversi daya sumber energi terbarukan sesuai keperluan ataupun tujuannya. Konverter daya dapat dibagi menjadi empat yaitu:
konverter DC-DC, konverter AC-DC, konverter DC-AC, konverter AC-AC.
Secara sederhana diagram kombinasi jenis konverter elektronika daya dapat dilihat Pada Gambar 2.5. [7].
Gambar 2.5. Diagram aplikasi konverter elektronika daya [7]
2.5.1. Konverter DC-DC
Konverter DC-DC merupakan salah satu jenis konverter elektronika daya.
Konverter DC-DC sering menjadi bagian dalam wilayah power suplly yang diaplikasikan dalam piranti elektronika. Dalam prakteknya peralatan elektronika konverter DC-DC sering diaplikasikan untuk mendapatkan tegangan DC dari power supply utama. Tegangan power suplly utama akan dikonversi ke nilai yang sesuai dengan kebutuhan suatu blok rangkaian. Pada aplikasi misalnya untuk menaikkan dari tegangan 1,5 V ke 5 V atau menurunkan tegangan dari 9 V menjadi 5 V. Kemungkinan yang terjadi pada input dan output pada suatu konverter DC-DC: input dan output mungkin berbeda besar nilainya, output mungkin terisolasi secara elektrik dari input, dan output tegangan diatur dengan adanya variasi tegangan input dan arus beban [18].
Gambar 2.6. Rangkaian dasar konverter DC-DC [7]
Konverter DC-DC terdiri dari tiga jenis yaitu konverter buck, boost, buck-boost seperti pada Gambar 2.6. Konverter buck dengan grafik rasio duty dari 0 ke 1 berfungsi menurunkan tegangan input, misalnya dari tegangan DC 12 V ke 5 V.
Konverter boost dengan grafik rasio duty yang meningkat hingga batas tertentu, misalnya menaikkan tegangan input dari 5 V menjadi 15 V. Konverter buck-boost dengan rasio duty yang bernilai negatif menunjukkan bahwa fungsi konverter ini adalah menaikkan atau menurunkan tegangan input, tetapi dengan polaritas yang berbeda dengan input, misalnya dari 12 V menjadi -15 V [7].
2.5.2. Konverter AC-DC
Konverter AC-DC atau penyearah merupakan sistem yang dapat mengubah sistem kelistrikan AC menjadi sistem kelistrikan DC. Hampir semua peralatan elektronik yang terhubung sumber AC mengaplikasikan konverter AC-DC. Konverter AC-DC pada peralatan elektronika biasanya digunakan untuk mendapatkan tegangan DC sesuai kebutuhan dengan masukan tegangan AC.
Konverter AC-DC ada yang memiliki kontrol dan tanpa memiliki kontrol, baik aplikasi pada sistem satu atau tiga fasa penyearah jembatan dioda untuk mengubah saluran AC ke tegangan DC yang tidak dikontrol. Untuk kontrol tegangan keluaran penyearah DC konverter AC-DC menggunakan thyristor dan konverter AC-DC tanpa kontrol menggunakan dioda. Untuk pemodelan rangkaian konverter AC-DC sistem tiga fasa dapat dilihat pada Gambar 2.7 [18].
Gambar 2.7. Konverter AC-DC tiga fasa
2.5.3. Konverter DC-AC
Konverter DC-AC merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengubah tegangan DC menjadi AC. Konverter ini biasnya digunakan dalam berbagai aplikasi seperti UPS, motor drive dan aplikasi sistem tenaga [7].
Konverter DC-AC terbagi atas tiga jenis yaitu Voltage Source Inverter (VSI), Current Source Inverter (CSI), dan Z-source Inverter (ZSI) [19].
VSI menggunakan sumber tegangan konstan yang biasanya disediakan oleh penyearah sumber tegangan dan DC link kapasitif, untuk menghasilkan bentuk gelombang tegangan yang diaktifkan pada output dengan komponen tegangan dasar dengan frekuensi yang dapat disesuaikan, fasa, dan amplitudo yang sesuai dengan tegangan referensi yang diinginkan. VSI menggunakan PWM untuk mendapatkan tegangan output dengan kombinasi tegangan referensi dan carrier yang menghasilkan gelombang switching. Skema sederhana konfigurasi konverter DC-AC dengan sistem VSI dapat dilihat pada Gambar 2.8 [19].
Gambar 2.8. Konfigurasi VSI
CSI tidak seperti VSI, menggunakan sumber arus konstan yang biasanya disuplai oleh penyearah terkontrol dan DC link induktif, untuk menghasilkan bentuk gelombang arus yang diaktifkan pada output dengan penyesuaian frekuensi, fasa, dan amplitudo [20]. CSI juga memiliki kesamaan dengan VSI menggunakan PWM sebagai driver bagian komponen switching. Skema sederhana konfigurasi konverter DC-AC dengan sistem CSI dapat dilihat pada Gambar 2.9 [19].
Gambar 2.9. Konfigurasi CSI
ZSI menggunakan kapasitor dan induktor pada sisi tegangan input VDC.
ZSI terdiri dari impedansi LC berbentuk X, yang membuatnya berbeda dalam struktur dari VSI atau CSI. Sistem ZSI sebagian besar digunakan dalam sistem tiga fasa, dan tegangan input yang akan meningkat merupakan pengaruh kondisi impedansi jembatan penuh LC pada konverter. Skema sederhana konfigurasi konverter DC-AC dengan sistem ZSI dapat dilihat pada Gambar 2.10 [12].
Gambar 2.10. Konfigurasi ZSI
2.5.4. Konverter AC-AC
Konverter elektronika daya AC-AC bekerja dengan menerima tenaga listrik dari satu sistem AC dan mengubahnya untuk pengiriman ke sistem AC lain dengan bentuk gelombang amplitudo, frekuensi, dan fasa yang berbeda sesuai
kebutuhan. Konverter elektronika daya AC-AC dapat berupa sistem satu atau tiga fasa tergantung pada daya beban yang digunakan.
Gambar 2.11. Konfigurasi konverter AC-AC setengah glombang
Gambar 2.12. Konfigurasi konverter AC-AC gelombang penuh
Untuk membuat variasi tegangan efektif atau root-mean-square (rms) terhadap beban pada frekuensi konstan dikenal sebagai pengontrol tegangan AC.
Konverter daya AC-AC yang daya AC dengan frekuensi tertentu dikonversi menjadi daya AC frekuensi lain secara langsung tanpa konversi DC atau dikenal
sebagai cyclocoinverters, yang sebagian besar menggunakan thyrystor. Konverter AC-AC terdiri atas setengah gelombang dan gelombang penuh. Untuk konfigurasi konverter AC-AC setengah gelombang dapat dilihat pada Gambar 2.11, sedangkan konfigurasi konverter AC-AC gelombang penuh dapat dilihat pada Gambar 2.12 [21].