CYCLOCONVERTER
CYCLOCONVERTER
PE
PENDNDA A H H ULULUAUANN
Pengontrol tegangan ac menghasilkan tegangan keluaran variabel, tetapi memiliki Pengontrol tegangan ac menghasilkan tegangan keluaran variabel, tetapi memiliki fre
frekuekuensi nsi yanyang g paspasti ti dan dan memmemililiki iki harmharmonionik k yang yang tintinggiggi, , terterutautama ma pada pada intintervervalal tegangan keluaran yang rendah. Tegangan keluaran yang varibel pada frekuensi yang tegangan keluaran yang rendah. Tegangan keluaran yang varibel pada frekuensi yang variabel dapat diperoleh dari konversi dua tahap: ac yang pasti ke dc variabel (misalnya, variabel dapat diperoleh dari konversi dua tahap: ac yang pasti ke dc variabel (misalnya, penyearah
penyearah terkontrol) terkontrol) dan dan dc dc variabel variabel ke ke ac ac variabel variabel pada pada frekuensi frekuensi yang yang bersifatbersifat variabel
variabel
Namun,
Namun, cycy
ee
locloconvonverterter er dapadapat t menmengurgurangi angi perperlunlunya ya satsatu u ataatau u leblebih ih convconverterter er intermediate. Cyeloconverter adalah pengubah frekuensi langsung yang dapat mengubah intermediate. Cyeloconverter adalah pengubah frekuensi langsung yang dapat mengubah daya ac pada satu frekuensi ke daya ac pada frekuensi lainnya melalui konversi ac – ac, daya ac pada satu frekuensi ke daya ac pada frekuensi lainnya melalui konversi ac – ac, tanpa melalui hubungan konvtanpa melalui hubungan konversi intermediate.ersi intermediate.
Umu
Umumnymnya a cyecyelocloconveonverterter r berberkomkomutautasi si secsecara ara natnaturaural l dan dan frefrekuekuensi nsi kelkeluaruaranan maksimum terbatas pada sebuah nilai yang merupakan bagian dari frekuensi sumber. maksimum terbatas pada sebuah nilai yang merupakan bagian dari frekuensi sumber. Maka hampir seluruh
Maka hampir seluruh aplikaplikasi cyeloconverasi cyeloconverter memiliki kecepatan rendah, motor ter memiliki kecepatan rendah, motor acac bekerja pada batasan sampai di atas 15,000 kW dengan frekuensi yang berkisar 0 sampai bekerja pada batasan sampai di atas 15,000 kW dengan frekuensi yang berkisar 0 sampai
20 Hz. Cara kerja motor ac akan dibicarakan pada Bab 15. 20 Hz. Cara kerja motor ac akan dibicarakan pada Bab 15.
Dengan mengemba
Dengan mengembangkan ngkan tekniteknik k konverskonversi i daya daya dan menggunakan metode dan menggunakan metode kontrkontrolol mo
modedernrn, , momototor r ac ac dedengangan n memenggnggununakakan an ininvevertrter er memengngamambibil l alalih ih pepenggnggununaanaan cyeloc
cyeloconvertonverter. er. Namun Namun demikdemikian, ian, kemajkemajuan uan akhir-akhir-akhir akhir dalam kecepatan dalam kecepatan switswitchingching divais daya dan adanya micro prosesor memungkinkan pemakaian dan sintesis strategi divais daya dan adanya micro prosesor memungkinkan pemakaian dan sintesis strategi konv
konversersi i yanyang g majmaju u untuntuk uk forforcedced-co-commummutattated ed dirdirectect-fr-frequequeney eney (FC(FCDFCDFC) ) untuntuk uk mengop
mengoptimistimisasi efisiensi dan asi efisiensi dan mengurmengurangi muatan angi muatan harmoharmonik [1, nik [1, 2]. Fungsi 2]. Fungsi pensaklpensaklaranaran dari FCDFC dapat diprogram untuk mengkombinasikan fungsi pensaklaran ac-dc dan dari FCDFC dapat diprogram untuk mengkombinasikan fungsi pensaklaran ac-dc dan konv
forced-commutated tidak akan dibicarakan lehih lanjut.
Cycloconverter adalah rangkaian elektronika daya yang dapat mengubah gelombang masukan AC dengan frekuensi tertentu ke gelombang keluaran AC dengan frekuensi yang berbeda.
Jenis-jenis cycloconverter:
A. Cycloconverter satu phasa
Gambar berikut ini adalah gambar cycloconverter satu fasa
Cara kerja cycloconverter satu phasa yaitu dengan membagi topologi ini menjadi 2 buah rangkaian konverter tyristor-P dan rangkaian konverter tyristor-N yang bekerja secara bergantian, seperti terlihat pada Figure 1(b).
Konverter tyristor-P bekerja untuk membentuk arus keluaran pada saat periode positip-nya, sedangkan konverter tyristor-N bekerja setelahnya untuk membentuk arus
keluaran pada periode negatif arus keluaran.
Contoh cara kerja : 1.Pada Figure 2 terlihat bahwa untuk mengubah sumber tegangan AC 50Hz menjadi frekuensi yang lebih rendah (16,67Hz), rangkaian konverter tyristor lengan kiri bekerja sedemikian rupa dengan memainkan sudut penyalaannya selama 1,5 periode sumber. Konverter tyristor lengan kanan bekerja setelahnya.
1. Pada Figure 3 terlihat bahwa untuk mengubah sumber tegangan AC 50Hz menjadi frekuensi yang lebih rendah (10Hz), rangkaian konverter tyristor lengan kiri bekerja sedemikian rupa dengan memainkan sudut penyalaannya selama 2,5 periode sumber.
2. Dari Figure 4. dapat dilihat bahwa setiap konverter tyristor pada rangkaian eqivalen pernah bekerja pada fase retifying dan inverting. Apabila tegangan keluaran dan arus keluaran dari konverter bernilai positip itu artinya konverter-P bekerja sebagai penyearah. Sedangkan bila tegangan keluaran bernilai negatif
dan arus keluaran bernilai positip itu artinya aliran daya mengalir dari beban ke sumber, konverter-P bekerja sebagai inverter. Pada fase berikutnya konverter-P akan berhenti bekerja kemudian konverter-N akan bekerja menggantikan peran konverter-P untuk membentuk fase selanjutnya (arus beban negatif).
SINGLE-PHASE AC/AC VOLTAGE CONTROLLER
• Pengontrol tegangan AC-AC satu fasa memiliki 3 buah metode dalam
pengontrolannya yaitu
- phase angel control / pengontrol sudut fasa - on/ off control / kontrol dua kondisi on off - PWM AC chopper control.
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
(a), terdiri atas sepasang SCR yang terhubung secara Antiparalel (back-to-back /inverse paralel) sehingga memberikan pengontrolan simetris gelombang penuh dua arah (bidirectional full-wave symmetrical ) dan SCR dapat diganti dengan sebuah Triac seperti pada gambar (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 (c), dan pada gambar (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 dioda dan SCR, dikenal dengan thyrode controller seperti terlihat pada gambar (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.
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 ndimana n adalah siklus utuh dan dimatikan selama t mdengan m adalah siklus utuh
(integral cycle) seperti terlihat pada Gambar di bawah. SCR atau Triac yang digunakan sebagai switch akan dipicu saat zero crossing input
Untuk tegangan input sinusoidal:
dan tegangan output rms adalah :
dimanak = n / (n +m)= duty cycle dan Vs = tegangan fasa rms. Faktor daya nya adalah :
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
B. Cycloconverter tiga phasa
Gambar berikut adalah rangkaian daya cycloconverter tiga phasa berikut bentuk gelombang yang terjadi pada sisi keluarannya tiap fasa.
Bentuk gelombang keluaran cycloconverter akan lebih baik menyerupai sinus dengan cara menambah jumlah pulsa sumbernya, seperti terlihat pada gambar dibawah adalah bentuk gelombang keluaran dengan sumber masukan gelombang AC tiga fasa. Sedangkan Gambar 6(b) adalah bentuk gelombang keluaran dengan sumber masukan gelombang AC enam fasa.
Gelombang AC enam fasa dapat dihasilkan dengan cara menjumlahkan gelombang AC tiga fasa dengan gelombang AC tiga fasa tersebut yang digeser sudutnya sejauh 30 derajat dengan menggunankan trafo tiga phasa hubungan wye-delta (trafo penggeser fasa
Aplikasi Cycloconverter dapat dilihat pada industri-industri yang menggunakan motor induksi berdaya besar dan dengan kecepatan yang rendah seperti industri pengolahan semen, aplikasi pada rolling ball mill, scherbius drive, mine-winders yang berkapasitas lebih dari 20 MW. Konverter AC-AC banyak juga dipakai pada sistem pembangkit listrik tenaga angin (PLTB) berdaya besar, dan kecepatan berubah seperti
(b) Sistem PLTB kecepatan berubah (variable-speed back to back conventer)
Sistem variable speed (d) dan (e) adalah sistem PLTB yang dibedakan berdasarkan jenis generator yang digunakan.
