Apa itu Inverter? Panduan pemula untuk Mahasiswa Teknik Elektro &Elektronik

Pengantar:

Dalam artikel ini, kami akan menjelaskan apa itu inverter, apa fungsinya, dan apa prinsip pengoperasiannya. Anda akan menemukan inverter dalam susunan fotovoltaik untuk menyediakan daya AC untuk digunakan di rumah dan kantor. Anda juga akan menemukannya di 'driver frekuensi variabel' untuk mengontrol kecepatan, torsi, dan arah putaran motor induksi AC pada kipas, pompa, dan kompresor.

Apa itu inverter?

Mari kita ke dasar-dasarnya dulu. Anda mungkin sudah mengenal dua jenis daya listrik yaitu Arus searah (DC) dan Arus Bolak-balik (AC). Arus searah adalah yang mungkin Anda gunakan untuk senter dasar, panel surya atau baterai, dan produk listrik kecil dengan papan sirkuit. Tetapi ketika kita berbicara tentang peralatan rumah tangga yang lebih besar, listrik bekerja dengan cara yang sangat berbeda. Catu daya dari stopkontak Anda didasarkan pada arus bolak-balik (AC) dan digunakan untuk menyalakan rumah Anda. Kedua jenis ini memiliki keterbatasannya sendiri sehingga kita sering kali harus mengonversi satu bentuk ke bentuk lainnya untuk memaksimalkan penggunaannya.

Inverter adalah perangkat yang dapat melakukannya untuk Anda:mengubah DC ke AC. Anda dapat menggunakan osiloskop untuk melihat sinyal dari kedua jenis kekuatan. DC akan memberi Anda arus yang pada dasarnya mengalir dalam satu arah dengan tegangan maksimum; Anda akan melihat satu garis lurus, kontinu, tunggal. Di sisi lain untuk AC, Anda akan melihat pola seperti gelombang sinusoidal dengan tegangan bolak-balik antara titik positif puncak dan titik negatif puncak dalam satu siklus. Arus pada dasarnya bergerak 'bolak-balik'.

Kerja Inverter

Untuk memahami cara kerja inverter, pertimbangkan rangkaian di mana sumber DC digunakan untuk memberi daya pada perangkat AC. Untuk mengubah DC ke AC ada empat sakelar. Sakelar dipasangkan sedemikian rupa sehingga ketika sakelar 1 dan 4 ditutup, sakelar 2 dan 3 akan terbuka dan sebaliknya. Oleh karena itu, beban akan mengalami arus bolak-balik meskipun terhubung ke sumber DC.

Saat sepasang sakelar dibuka, arus mengalir melalui sisi kanan perangkat AC. Demikian pula, ketika pasangan sakelar kedua yang sesuai terbuka, arus mengalir melalui sisi kiri perangkat AC. Jadi, perangkat akan mengalami arus bolak-balik.

Perangkat tidak akan mengalami gelombang sinus; sebaliknya, peralihan mendadak akan menghasilkan gelombang persegi. Gelombang ini justru dapat merusak perangkat listrik sehingga perlu dihaluskan. Untuk ini, teknisi menggunakan komponen listrik tertentu seperti dioda, IGBT, dan MOSFET, dll. 

Penggunaan IGBT di Inverter: 

IGBT (Transistor Bipolar Gerbang Terisolasi) adalah perangkat semikonduktor tiga terminal. Sekarang perhatikan rangkaian yang ditunjukkan di bawah ini untuk sebuah motor.

Ada sumber DC dan beban AC, dan sekumpulan IGBT yang terhubung ke pengontrol. Setiap IGBT akan menerima sinyal dari pengontrol yang memberi tahu kapan harus membuka dan menutup. IGBT dipasangkan bersama.

Saat Anda menyalakan sirkuit, pengontrol akan menyalakan sepasang IGBT untuk memungkinkan arus melewatinya untuk jangka waktu terbatas sehingga motor akan mengalami arus bolak-balik.

Penggunaan Inverter untuk Mengontrol Kecepatan Motor:

IGBT membuka dan menutup secara berdenyut beberapa kali per siklus, yang juga dikenal sebagai modulasi lebar pulsa. Siklus itu sendiri dipecah menjadi segmen yang lebih kecil dan pengontrol memberi tahu IGBT berapa lama untuk tetap tertutup untuk setiap segmen yang lebih kecil. Dengan cara ini, IGBT memungkinkan berbagai jumlah arus mengalir melalui motor.

Akibatnya, daya rata-rata per segmen menghasilkan pola gelombang sinus. Semakin banyak kita membagi siklus menjadi segmen-segmen yang lebih kecil, semakin halus gelombang sinusnya. Maka, motor akan mengalami arus bolak-balik gelombang sinus.

Pengontrol kemudian dapat digunakan untuk mengontrol jumlah waktu IGBT tertentu terbuka untuk mengontrol frekuensi dan panjang gelombang yang sesuai dari sinyal yang akan mengontrol kecepatan motor, torsi, dan arah.

Penggunaan Inverter: 

Inverter memiliki banyak aplikasi dan kegunaan:

• Mereka digunakan dalam adaptor mobil kecil ke kantor, aplikasi rumah tangga, dan sistem jaringan besar.
• Aplikasi umum ada di dalam array fotovoltaik.
• Mereka diintegrasikan ke dalam Driver Frekuensi Variabel untuk mengontrol kecepatan, torsi, dan arah motor AC.
• Mereka digunakan dalam sistem HVAC untuk properti industri dan komersial.
• Mereka dapat digunakan sebagai UPS (Uninterruptible Power Supply).
• Mereka digunakan dalam sistem tenaga surya.
• Mereka dapat digunakan pada kipas sentrifugal, mixer, pompa, konveyor, ekstruder, dll.