Memahami Inverter: Panduan Lengkap untuk Mahasiswa Teknik Elektro dan Elektronika

Apa Itu Inverter?

Di artikel ini, kami akan menjelaskan apa itu inverter, fungsinya dan prinsip operasinya. Anda akan menemukan inverter dalam array fotovoltaik untuk menyediakan daya AC untuk digunakan di rumah dan kantor. Anda juga akan menemukan mereka dalam ‘variable frequency drivers’ untuk mengontrol kecepatan, torsi dan arah rotasi motor induksi AC pada kipas, pompa, dan kompresor.

Pengantar:

Pertama-tama, mari kita pergi ke dasar. Anda mungkin telah mengetahui dua jenis daya listrik yang berbeda yaitu Arus Langsung (DC) dan Arus Bolak-balik (AC). Arus langsung adalah yang mungkin Anda gunakan untuk lampu senter dasar, panel surya atau baterai, dan produk listrik kecil dengan papan sirkuit. Namun ketika kita berbicara tentang peralatan rumah tangga yang lebih besar, listrik bekerja cukup berbeda. Pasokan listrik dari kontak dinding Anda didasarkan pada Arus Bolak-balik (AC) dan digunakan untuk menyala-kan rumah Anda. Keduanya memiliki keterbatasan masing-masing dan oleh karena itu kita sering harus mengubah satu bentuk ke bentuk lain untuk memaksimalkan penggunaannya.

Inverter adalah perangkat yang dapat melakukan itu untuk Anda: mengubah DC ke AC. Anda dapat menggunakan osiloskop untuk melihat sinyal dari kedua jenis daya. DC akan memberikan Anda arus yang pada dasarnya mengalir ke satu arah dengan tegangan maksimal; Anda akan melihat satu garis tunggal, terus-menerus, lurus. Di sisi lain untuk AC, Anda akan melihat pola gelombang sinus seperti dengan tegangan bergantian antara titik puncak positif dan puncak negatif dalam satu siklus. Arus pada dasarnya berjalan ‘bolak-balik’.

Kerja Inverter

Untuk memahami kerja inverter, pertimbangkan rangkaian di mana sumber DC digunakan untuk menyala-kan perangkat AC. Untuk mengubah DC ke AC ada empat saklar. Saklar dipasangkan dengan cara ketika saklar 1 dan 4 tertutup, saklar 2 dan 3 akan terbuka dan sebaliknya. Oleh karena itu, beban akan mengalami arus bolak-balik meskipun terhubung ke sumber DC.

Ketika pasang saklar satu terbuka arus mengalir melalui sisi kanan perangkat AC. Demikian pula, ketika pasang saklar yang sesuai kedua terbuka arus mengalir melalui sisi kiri perangkat AC. Dan begitu, perangkat akan mengalami arus bolak-balik.

Perangkat tidak akan mengalami gelombang sinus; sebagai gantinya, switching tiba-tiba akan menghasilkan gelombang persegi. Gelombang ini sebenarnya dapat merusak perangkat listrik dan oleh karena itu perlu dihaluskan. Untuk ini insinyur menggunakan beberapa komponen listrik seperti dioda, IGBT, dan MOSFET, dll.

Penggunaan IGBT dalam Inverter:

IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) adalah perangkat semiconductor tiga terminal. Sekarang pertimbangkan rangkaian yang ditunjukkan di bawah untuk motor.

Ada sumber DC dan beban AC, dan sekumpulan IGBT yang terhubung ke kontroler. Setiap IGBT akan menerima sinyal dari kontroler memberitahu kapan terbuka dan tertutup. IGBT dipasangkan bersama.

Ketika Anda menyala rangkaian, kontroler akan menyala pasang IGBT untuk memungkinkan arus melewati mereka untuk waktu terbatas dan begitu motor akan mengalami arus bolak-balik.

Penggunaan Inverter untuk Mengontrol Kecepatan Motor:

IGBT terbuka dan tertutup dengan cara berdenyut beberapa kali per siklus, yang juga dikenal sebagai pulse width modulation. Siklus itu sendiri dibagi menjadi segmen yang lebih kecil dan kontroler memberitahu IGBT berapa lama tetap tertutup untuk setiap segmen yang lebih kecil. Dengan cara ini, IGBT memungkinkan sejumlah arus yang bervariasi mengalir melalui motor.

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

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

Penggunaan Inverter:

Inverter memiliki banyak aplikasi dan penggunaan:

• Mereka digunakan dalam adapter mobil kecil hingga kantor, aplikasi rumah tangga, dan sistem grid besar.
• Salah satu aplikasi umum adalah dalam array fotovoltaik.
• Mereka terintegrasi ke dalam Variable Frequency Drivers 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 Supplies).
• Mereka digunakan dalam sistem tenaga surya.
• Mereka dapat digunakan dalam kipas sentrifugal, mixer, pompa, konveyor, ekstruder, dll.