INVERTER

 

1 Pengertian Inverter

            Inverter digunakan untuk mengubah daya dc menjadi ac, kebalikan dari penyearah yang mengubah daya ac menjadi daya dc. Inverter zat-padat memberikan metode yang efesien dan ekonomis untuk memperoleh perubahan dari dc ke ac.

            Rangkaian inverter pada dasarnya adalah tipe pecincang (chopper). Dalam rangkaian pecincang, catu dc secara bergantian dibuka dan ditutup atau “dicincang” oleh alat pensaklaran seperti transistor atau SCR. Dengan mengubah baik perbandingan waktu on sampai off dari frekuensi keluaran pecincang dapat dikendalikan. (Lister, 1993, Hal 318)

2 Prinsip Kerja Inverter

            Prinsip dasar kerja inverter dapat digambarkan dengan sederhana oleh rangkaian yang ditunjukkan dalam gambar 3.1a. rangkaian tersebut ditunjukkan dua buah saklar manual, A dan B. jika kedua saklar terbuka, maka dalam rangkaian tidak ada arus yang mengalir. Jika saklar A tertutup, mengalir arus I_A seperti arah yang ditunjukkan. Dan saklar B ditutup, mengalir arus I_B seperti yang ditunjukkan. Jika saklar A dan B secara bergantian dibuka dan ditutup­, maka pada terminal beban dari rangkaian keluaran akan dibangkitkan tegangan bolak balik. Dalam rangkaian inverter praktis, digunakan SCR atau transistor sebagai pengganti saklar mekanis yang ditunjukkan pada gambar 3.1a.

            SCR singkatan dari Silicon Control Rectifier yang berfungsi sebagai saklar, pengubah dan pengontrol. Adalah Dioda yang mempunyai fungsi sebagai pengendali. SCR atau Tyristor masih termasuk keluarga semikonduktor dengan karakteristik yang serupa dengan tabung thiratron. Sebagai pengendalinya adalah gate (G). SCR sering disebut Therystor. SCR sebetulnya dari bahan campuran positif dan negatif. Isi SCR terdiri dari PNPN (Positif Negatif Positif Negatif) dan biasanya disebut PNPN Trioda.

            Salah satu dari rangkaian inverter paling sederahana adalah rangkaian transformator tap-tengah yang menggunakan 2 (dua) SCR seperti yang ditunjukkan dalam gambar 3.1b. dalam rangkaian ini, kedua SCR tersebut secara bergantian menghubungkan transformator keluar ke catu dc, mula-mula dengan satu polaritas dan kemudian yang lainnya, untuk menghasilkan gelombang persegi yang mirip dengan yang ditunjukkan dalam gambar.

Gambar 3.1(a) Rangkaian untuk menggambarkan prinsip inverter,

dan (b) dasar rangkaian inverter.

     Bentuk keluaran paling ideal dari suatu inverter adalah bentuk gelombang sinius. Gelombang ini dihasilkan melalui pemilihan sifat beban rangkaian keluaran yang ideal. Hal ini dikondisikan factor beban keluaran adalah beban fundamental atau beban resistif saja. Pada pembebanan dengan beban fundamental maka arus keluarannyapun adalah arus fundamental.

Gambar 3.1 (c). Keluaran AC

                   Pada saat SCR₂ dipicu sehingga mengakibatkan SCR₁ tidak mempunyai konduksi dan mati kapasitor C diisi dengan titik 1 berpolaritas positif dan titik 2 berpolaritas negatif sehingga mengakibatkan gelombang keluaran t0 ke t1.

            Sebaliknya pada saat SCR₁ dipicu sehingga mengakibatkan SCR₂ tidak mempunyai konduksi dan mati, kapasitor C diisi dengan titik 2 berpolaritas positif dan titik 1 berpolaritas negatif sehingga mengakibatkan gelombang keluaran t1 ke t2. Hal ini disebabkan factor beban keluaran merupakan beban fundamental maka arus keluarannyapun adalah arus fundamental.

            Haruslah diingat bahwa setelah SCR mulai melakukan konduksi, gerbang kehilangan kendali terhadap arus anode. Oleh sebab itu, agar pada sistem dc dapat digunakan SCR, maka harus digunakan rangkaian kendali khusus agar menghentikan konduksi SCR pada saat yang tepat. Rangkaian yang digunakan untuk menghentikan SCR disebut rangkaian komutasi. Pada rangkaian yang ditunjukkan pada gambar 3.1b, penghentian SCR ini digunakan oleh kerja kapasitor C. jika SCR₁ dipicu dan mulai melakukan konduksi, tegangan pada SCR₁ tersebut turun dengan cepat karena penurunan tegangan pada reaktor L. Hal ini memungkinkan kapasitor menjadi bermuatan dengan titik 2 berpolaritas positif dan titik 1 berpolaritas negative. Oleh karena kerja autotransformator dari transformator keluaran, maka muatan kapasitor mendekati dua kali tegangan baterai. Pada awal setengah siklus kedua, ketika SCR₂ dipicu maka kapasitor C dihubungkan paralel pada SCR₁ dengan polaritas yang membias terbalik dan menyebabkan SCR₁ tidak mempunyai konduksi lagi. Dengan terjadinya konduksi SCR₂ dan dengan matinya SCR₁, kapasitor C diisi dengan yang berlawanan dan kemudian siklus berulang sehingga menghasilkan arus bolak-balik pada trasformator keluar. Diode D₁ dan D₂ mencegah arus pengosongan kapasitor mengalir melalui transformator.

 

 Gambar 3.2 Inverter SCR tipe-jembatan satu-fase.

Ada beberapa konfigurasi dari rangkaian inverter yang biasa digunakan. Konfigurasi inverter mirip dengan penyearah, yaitu dapat berupa rangkaian setengah gelombang, gelombang penuh, jembatan satu fase atau jembatan tiga fase. Rangkaian inverter juga dikelompokkan berdasarkan metode komunitasi yang digunakan. Inverter yang ditunjukkan pada gambar 3.2 adalah inverter tipe jembatan. Komutasinya dilakukan oleh induktor L dan kapasitor C. penyalaan dilakukan oleh rangkaian picu SCR, yang tidak ditunjukkan dalam gambar. Untuk pemakaian kapasitas besar, digunakan inverter jembatan tiga-fase. Diagram elementer inverter jembatan tiga-fase ditunjukkan dalam gambar 3.3. Kapasitor komutasi dan komponem lain yang berkaitan tidak diperlihatkan.

Jika keluaran ac dari inverter disearahkan agar menjadi dc lagi, maka kesuluruhan rangkaian disebut konverter. Penggunaan konverter biasanya untuk mengubah besarnya tegangan dc. Pemakaian konverter termasuk juga penggunaannya dalam catu daya untuk komputer dan peralatan telepon.

Gambar 3.3 Inverter SCR tipe-jembatan tiga-fase.