Inverter Gate-Commutated (Konverter Ac/Dc)
Kebanyakan VSD masa sekarang dengan batasan 1-500 kW menurut pada peralatan gate-commutated menyerupai GTO, MOSFET, BJT dan IGBT, yang mana sanggup di ON dan OFF dengan rangkaian kontrol daya rendah yang dihubungkan pada gerbang kontrol komponen diatas.
Prinsip operasinya, inverter bekerja pada sumber tegangan DC yang menghasilkan keluaran variabel frekuensi AC. Dapat juga dioperasikan sebagai inverter gelombang langkah atau inverter PWM. Pada inverter gelombang langkah, transistor sebagai saklar dengan perbedaan phasa 600 dan masing-masing transistor dijaga untuk 1800. Variasi output bentuk gelomban frekuensi AC, selama antara transitor menjelma ON. Output tegangan AC bervariasi dengan perubahan tegangan input DC. Inverter jenis ini mempunyai duduk kasus pada torsi pulsa yang menjadi harmonik pada tegangan output. Yang memperlihatkan gerakan pulsa pada rotor dengan kecepatan rendah.
Pulsa torsi sanggup dieliminasi dengan memakai pulse width modulation (PWM) jenis inverter menyerupai ini outputnya mempunyai konten harmonik rendah. Detailnya jenis inverter ini akan dijelaskan pada serpihan ini. Dengan sumber DC dan saklar elektro daya, ini tidak memungkinkan didapatkan tegangan sinusiodal murni pada beban. Dengan cara yang lain, ini sanggup memungkinkan untuk membangkitkan mendekati arus sinusiodal. Oleh lantaran itu, bahwa arus yang mengalir pada rangkaian induktif harus memdekati arus sinusioda yang memungkinkan.
Inverter Gelombang Kotak Satu-Phase
Prinsip rangkaian inverter gate-controlled, ditunjukan pada gambar 6-1 yang terdiri dari empat semikonduktor daya yang mensuplai beban induktif.
Rangkaian ini sanggup dianggap sebagai sakalar elektronik balik, yang mana tegangan DC input sanggup dihubungkan pada beban induktif dengan cara sebagai berikut :
- S1 = on, S4 = on ..... memperlihatkan + VD pada beban
- S2 = on, S3 = on ..... memperlihatkan – VD pada beban
- S1 = on, S2 = on ..... memperlihatkan tegangan nol pada beban
- S3 = on, S4 = on ..... memperlihatkan tegangan nol pada beban
- S1 = on, S3 = on ..... memperlihatkan kesalahan hubung singkat 6
- S2 = on, S4 = on ..... memperlihatkan kesalahan hubung singkat
Walaupun demikian, keempat saklar sanggup dikontrol untuk memberiakan bentuk gelombang kotak pada beban induktif, menyerupai yang ditunjukan pada gambar 6-1. Disini memakai konfigurasi pensaklaran (1) dan (2), tetapi bukan konfigurasi (3) atau (4). Secara jelas, untuk keselamatan pengoperasian yang berkelanjutan, opsi ke (4) harus selalu dihindari. Pada kasus ini secara murni beban induktif, bentuk gelombang arus yaitu bentuk gelombang segitiga, menyerupai yang ditunjukan pada gambar 6-2.
Pada serpihan pertama siklus, arus negatif melalui saklar S1 dan S4 yang terhubung. Sebab kebanyakan komponen elektro daya tidak sanggup konduk secara negatif, untuk menghindari ancaman pensaklaran, arus negatif ini akan dialihkan.
Oleh lantaran itu, biasanya digunakan dioda, anti paralel dengan pensaklaran untuk mengalirkan arus terus. Dioda tersebut kadang kala disebut reaktif atau freewheeling dioda. Dioda tersebut konduk kalau polaritas tegangan dan arus berlawanan. Ini akan menjadikan kalau arah-mundur ajaran daya kembali ke sumber tegangan DC. Output frekuensi gelombang kotak priodik disebut frekuensi dasar. Menggunakan analisis Fourier, beberapa bentuk gelombang berulang-ulang sanggup ditetapkan kedalam jumlah bentuk gelombang sinusiodal. Masing-masing meliputi satu sinusiodal pada frekuensi dasar dan jumlah harmonik sinusiodal pada frekuensi tinggi, yang mana lebih dari satu frekuensi dasar. Spektrum harmonik untuk output gelombang kotak menyerupai yang ditunjukan pada gambar 6-3. Dengan menaikan frekuensi, amplitude tegangan harmonik turun dengan cepat.
Dari ilustrasi ini bahwa output tegangan gelombang kotak, mempunyai banyak komponen yang belum diketahui seharusnya magnitude yang besar pada frekuensi dasar. Arus yang mengalir pada beban yang disebabkan oleh distorsi tegangan output, sebagaimana yang didemontrasikan oleh bentuk gelombang arus non-sinusiodal. Contoh ini, arus yang mempunyai bentuk segitiga.
Jika tegangan gelombang kotak yang ditunjukan terhadap motor induksi satu phasa, motor akan bekerja pada frekuensi gelombang kotak. Keadaan komponen linier (induktif/resistif beban), bagaimanapun juga, ini akan tergambar arus non-sinusiodal dan akan menahan penambahan panas yang diakibatkan arus harmonik. Arus tersebut sanggup juga membangkitkan pulsa torsi. Untuk merubah kecepatan motor, frekuensi dasar dari output inverter sanggup dirubah dengan mengatur pensaklaran kecepatan. Untuk menaikan frekuensi, pensaklaran kecepatan sanggup dinaikkan, dan untuk menurunkan frekuensi, pensaklaran kecepatan sanggup diturunkan.
Magnitude tegangan output sanggup juga dikontrol. Tegangan output inverter rata-rata sanggup diturunkan dengan memasukan prioda tegangan nol, memakai saklar konfigurasi (3). Masing-masing setengah siklus yang terdiri dari pulsa kotak, yang hanya sebagian dari setengah prioda, menyerupai yang ditunjukan dalam gambar 6-4.
Proses perubahan lebar pulsa, untuk mengurangi nilai rata-rata RMS dari bentuk gelombang disebut PWM. Contoh gambar 6-24 phasa tunggal, PWM memungkinkan untuk mengontrol nilai RMS tegangan output. Komponen dasar tegangan sinusiodal yaitu secara kontinue berubah dengan batasan sebagai berikut :
Spektrum harmonik disini bentuk gelombang dimodifikasi tergantung dari serpihan dari pulsa tersebut, gelombang kotak penuh, tetapi secara umum sama dengan bentuk gelombang yang ditunjukan sebelumnya.