Inverter Tanpa Trafo: Manfaat Utama dan Cara Mereka Merevolusi Tenaga Surya

Kadang-kadang, teknologi dapat melompat maju untuk komunitas secara keseluruhan. Teknologi tanpa trafo adalah salah satu perkembangan ini. Ia menawarkan utilitas, produsen daya mandiri, dan integrator pengiriman daya tanpa batas dan kompleksitas yang dikurangi. Ini berarti dua jenis instalasi PV komersial paling umum dapat menggunakan metode yang lebih efisien dan mengurangi biaya. 

Inverter tanpa trafo lebih kecil dan lebih ringan daripada kontrapart berbasis trafo, yang dapat menjadi alasan utama untuk mempertimbangkannya. 

Baca terus untuk menemukan cara kerja inverter tanpa trafo, konfigurasi rangkaian terbaik untuk mereka, pertimbangan pemasangan, dan manfaatnya.

Apa itu Inverter Tanpa Trafo?

Inverter daya mengonversi arus langsung (DC) tegangan rendah menjadi arus bolak-balik (AC) tegangan tinggi, yang digunakan oleh peralatan.

Daripada membutuhkan trafo internal untuk mengonversi energi, inverter tanpa trafo dapat meningkatkan tegangan menggunakan proses multi-langkah terkomputerisasi. Komponen elektronik dalam inverter mengubah daya DC frekwensi rendah menjadi AC frekwensi tinggi. Kemudian mengonversi daya kembali ke DC dan akhirnya ke tegangan AC frekwensi standar.

3 Konfigurasi Rangkaian Terbaik untuk Inverter Tanpa Trafo

Tiga konfigurasi rangkaian terbaik untuk inverter tanpa trafo adalah IC 4047, desain kompak 200 watt, dan rangkaian inverter surya. Mereka kecil, relatif sederhana, dan bergantung pada baterai atau daya surya daripada trafo internal.

IC 4047

Gambar 4: IC 4047

IC 4047 adalah salah satu rangkaian termudah yang dapat Anda gunakan untuk inverter tanpa trafo. Ia tidak memerlukan bootstrapping atau memerlukan driver IC khusus. 

Namun, ia dua hingga tiga kali lebih besar dari perangkat N-channel serupa dengan toleransi termal yang menurun dan spesifikasi arus yang meningkat. Oleh karena itu, desainer menghindarinya untuk unit profesional dan komersial. 

Cara Kerja

IC 4047 adalah multi-vibrator daya rendah yang dapat Anda gunakan dalam mode MV astable atau monostable. Anda dapat mengintegrasikan input pemicu eksternal dalam mode astable (pengalihan benar atau pengalihan komplementer). Dalam mode monostable, Anda dapat memicu tepi positif atau memicu tepi negatif IC.

Fitur dapat diulang ulangnya memungkinkan Anda untuk memperpanjang waktu output sesuai kebutuhan Anda.

Ia juga memiliki osilator bawaan yang memungkinkan opsi frekwensi variabel dengan jaringan RC eksternal. 

Konfigurasi

• Daya: Baterai yang dirating untuk 190V saat penuh dan 160V saat sedang terisi 
• IC 555: PWM
• Opamp IC: dikonfigurasi seperti komparator dengan gelombang segitiga untuk memproses SPWM yang diperlukan
• Pengalih buffer BJT: diatur sesuai pulsa SPWM dengan MOSFET sisi bawah diubah ke pola yang sama
• MOSFETs: harus dirating untuk menangani inverter tanpa trafo 3kva (seperti IRFB4137PBF-ND)
• Inti ferit: alih-alih trafo besi berat

Pengujian Frekwensi

Gunakan rumus berikut, mengukur f dalam Hz, Rt dalam Ohm, dan Ct dalam Farad: 

f = 1/1.453 x Rt x Ct

Anda akan ingin menguji rentang frekwensi output dengan meter frekwensi digital sampai Anda mendapatkan hasil yang diinginkan.

Daftar Komponen 

• C1 = 0.1uF / PPC
• R1 = 56k
• Resistor IC pin 10 /11 = 330 ohm – 2nos
• MOSFET P-channel atas = FQP4P40 – 2nos
• MOSFET N-channel bawah = IRF740 = 2nos
• Resistor gate MOSFET = 100k – 2nos
• Opto-coupler = 4N25 – 2 nos
• Dioda Zener = 12V, 1/2 watt – 2 nos

Desain Kompak 200 Watt

Konfigurasi 200 watt sederhana dan efisien, tidak memerlukan trafo berat. Baterai yang menyangginya tidak mengambil banyak ruang dan menghasilkan 110 V AC pada 200 watt. 

Cara Kerja

Rangkaian inverter sederhana 200 Watt menggunakan tegangan input DC tinggi dari delapan belas baterai 12 volt. IC memerlukan tegangan operasi ketat 5-15 volt, jadi ini berasal dari salah satu baterai 12 volt.

Konfigurasi

• Daya: delapan belas baterai 12 volt secara berurutan
• Osilator: gerbang N1 (dari IC 4093)
• IC: input dari salah satu baterai 12 volt, diterapkan ke output IC yang relevan 
• Untuk inversi gelombang sinus murni: gunakan generator gelombang sinus alih-alih osilator input

Daftar Komponen 

• Baterai = 12V/4AH, 18 nos.
• D1 = 1N4148
• NAND IC = 4093,
• Q1, Q2 = MPSA92
• Q3 = MJE350
• Q4, Q5 = MJE340
• Q6, Q7 = K1058,
• Q8, Q9 = J162

Rangkaian Inverter Surya Tanpa Trafo

Gambar 3: Sistem Rangkaian Inverter Surya Tanpa Trafo

Desain rangkaian inverter surya tanpa trafo menghilangkan trafo dengan menggunakan MOSFET tegangan tinggi untuk memanfaatkan energi surya. Regulator tegangan dapat membantu mengatur fluktuasi daya berdasarkan kehilangan dan keuntungan daya dari fluktuasi sinar matahari.

Cara Kerja

Rangkaian inverter surya tanpa trafo mengonversi energi surya menjadi listrik AC. Mereka memiliki tiga tahap utama: osilator, output, dan pengiriman daya.

Konfigurasi

• Daya: panel surya dengan rentang tegangan open-circuit 17V (senja) hingga 24V (sinar matahari terang), disalurkan ke B1 dan B2
• Resistor penurun dan dioda zener: batasi ke tegangan zener 15V
• Stabilisator tegangan: untuk mengatur tegangan output surya antara hari cerah dan mendung, yang bisa berkisar dari 170V-260V
• Mosfets: jenis N dan P yang dirating 450V dan 5 ampere
• Osilator: IC 555
• Output: MOSFET daya tegangan tinggi

Rumus untuk R₁, R₂, dan C₁

T₁=0.7(R₁+R₂)C dan T₂=0.7R₁C

jadi

T=0.7(R₁+2R₂)C atau f=1.4/(R₁+2R₂)C

di mana

T₁ = periode tinggi, T₂ = periode rendah, T = periode total, dan f = frekwensi

Daftar Komponen 

• B1 dan B2 = dari panel surya
• C1 = 0.1uF
• Dioda = adalah 1N4148
• R1 = 6K8
• R2 = 140K
• R3 = 10K, 10 watt,
• R4, R5 = 100 Ohm, 1/4 watt
• Z1 = 5.1V 1 watt

Atau, Anda dapat memasang rangkaian inverter H-bridge lengkap. Keuntungannya adalah Anda hanya perlu memasang satu susunan panel surya untuk mendapatkan output 220V.

Gambar 5: Sistem Rangkaian Inverter Surya Tanpa Trafo

Desain rangkaian inverter surya tanpa trafo menghilangkan trafo dengan menggunakan MOSFET tegangan tinggi untuk memanfaatkan energi surya. Regulator tegangan dapat membantu mengatur fluktuasi daya berdasarkan kehilangan dan keuntungan daya dari fluktuasi sinar matahari.

Konfigurasi

• Daya: panel surya dengan rentang tegangan open-circuit 17V (senja) hingga 24V (sinar matahari terang), disalurkan ke B1 dan B2
• Resistor penurun dan dioda zener: batasi ke tegangan zener 15V
• Stabilisator tegangan: untuk mengatur tegangan output surya antara hari cerah dan mendung yang bisa berkisar dari 170V-260V
• Mosfets: jenis N dan P yang dirating 450V dan 5 ampere
• Osilator: IC 555
• Output: MOSFET daya tegangan tinggi

Rumus untuk R₁, R₂, dan C₁

T₁=0.7(R₁+R₂)C dan T₂=0.7R₁C

jadi

T=0.7(R₁+2R₂)C atau f=1.4/(R₁+2R₂)C

di mana

T₁ = periode tinggi, T₂ = periode rendah, T = periode total, dan f = frekwensi

Daftar Komponen 

• B1 dan B2 = dari panel surya
• C1 = 0.1uF
• Dioda = adalah 1N4148
• R1 = 6K8
• R2 = 140K
• R3 = 10K, 10 watt,
• R4, R5 = 100 Ohm, 1/4 watt
• Z1 = 5.1V 1 watt

Atau, Anda dapat memasang rangkaian inverter H-bridge lengkap. Keuntungannya adalah Anda hanya perlu memasang satu susunan panel surya untuk mendapatkan output 220V.

Pertimbangan Pemasangan Inverter Tanpa Trafo

Gambar 4: Pekerja yang memasang dan menguji inverter tanpa trafo

Menggunakan inverter tradisional berarti masing-masing harus dipasangkan dengan satu trafo isolasi atau kustom. Daya segera berkurang karena trafo isolasi paling banyak 99% efisien. Plus, ukuran besar dan rentang yang terbatas segera menghalangi Anda. Inverter tanpa trafo terhubung langsung ke bangunan atau sub panel jika ukurannya cukup.

Tanpa trafo berat, desainnya ringan dan mudah dimanewverkan, sehingga opsi pemasangan meningkat. Saya juga akan menghilangkan kabel DC dalam jumlah besar dan panjang serta biaya kabel AC. Anda dapat menghubungkan beberapa inverter paralel tanpa trafo menggunakan daya langsung untuk kinerja yang paling stabil. 

Perbedaan Antara Inverter Berbasis Trafo dan Tanpa Trafo

Perbedaan utama antara inverter tanpa trafo dan inverter tradisional adalah trafo itu sendiri. Ketidakhadiran trafo membebaskan ruang untuk desain yang lebih bersih, lebih ringan, dan langsung. Ini juga membuatnya lebih efisien. Proses terkomputerisasi dan komponen listrik yang ditingkatkan menggantikan trafo.

Sumber daya tak terputus ini sekarang umum di lingkungan pusat data dengan instalasi yang lebih kecil. Mereka tersedia dalam berbagai rating daya dari di bawah 10 kVA hingga sekitar 300 kVA. 

Manfaat Menggunakan Inverter Tanpa Trafo

Gambar 5: Inverter tanpa trafo yang ringan dan kompak

Inverter tanpa trafo lebih efisien daripada konvensional dan mampu menghindari kehilangan energi internal. Ini juga menghilangkan biaya komponen tambahan karena tidak ada trafo, yang besar dan berukuran besar. Versi tanpa trafo ringan dan kompak dan menggunakan pengalihan elektronik alih-alih mekanis. 

Inverter tanpa trafo juga memiliki kebisingan mekanis yang lebih sedikit dan panas yang lebih sedikit dari komponen mekanis. Secara keseluruhan, properti ini membuat konstruksi lebih murah karena tidak memerlukan kipas pendingin, trafo, dan komponen besar lainnya. 

Inverter konvensional bekerja melalui satu PowerPoint. Artinya, kinerja untuk satu komponen yang rendah akan menurunkan output DC keseluruhan. Dengan inverter tanpa trafo, Anda dapat memasangnya di dua arah yang berbeda sambil menghasilkan output DC.

Kesimpulan

Secara keseluruhan, inverter tanpa trafo hemat biaya karena komponen listrik yang lebih sedikit dan lebih efisien. Anda memiliki berbagai opsi untuk dipilih dengan rangkaian, tetapi keuntungan utama model tanpa trafo adalah keberagaman. Penggunaan peralatan dan elektronik yang lebih kecil dan lebih kompak membuat produksi dan biaya untuk konsumen lebih murah.

Opsi rangkaian bergantung pada jenis output DC yang diperlukan. Atau, komponen tanpa trafo memberikan keuntungan kecepatan dan efisiensi. Teknologi ini telah berkembang dan ditingkatkan selama bertahun-tahun dan akan merevolusi konsumsi elektronik di masa depan.