Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

Inverter Multilevel - Jenis dan Kelebihan

Teknologi Inverter

Inverter adalah perangkat listrik yang mengubah arus searah (DC) menjadi arus alternatif (AC). Inverter digunakan untuk daya cadangan darurat di rumah. Inverter digunakan dalam beberapa sistem pesawat untuk mengubah sebagian daya DC pesawat menjadi AC. Daya AC digunakan terutama untuk perangkat listrik seperti lampu, radar, radio, motor, dan perangkat lainnya.

Inverter Multilevel

Sekarang banyak aplikasi industri sudah mulai membutuhkan daya tinggi. Namun beberapa peralatan di industri memerlukan daya sedang atau rendah untuk operasinya. Menggunakan sumber daya tinggi untuk semua beban industri mungkin terbukti bermanfaat bagi beberapa motor yang membutuhkan daya tinggi, sementara itu dapat merusak beban lainnya. Beberapa drive motor tegangan menengah dan aplikasi utilitas memerlukan tegangan sedang.

Inverter multi level atau multilevel telah diperkenalkan sejak tahun 1975 sebagai alternatif dalam situasi tegangan tinggi dan daya sedang. Inverter multilevel seperti inverter umumnya dan digunakan untuk aplikasi industri sebagai alternatif dalam situasi daya tinggi dan tegangan menengah.

Inverter Multilevel - Jenis dan Kelebihan

Rangkaian Inverter DC ke AC

Kebutuhan konverter multilevel adalah untuk memberikan daya output tinggi dari sumber tegangan menengah. Sumber seperti baterai, kapasitor super, panel surya adalah sumber tegangan menengah. Inverter multilevel terdiri dari beberapa sakelar. Dalam inverter multilevel, sudut pengaturan sakelar sangat penting.

Jenis-jenis Inverter Multilevel:

Inverter multilevel mempunyai tiga jenis yaitu:
  • Dioda Clamped (penjepit) inverter multilevel
  • Kapasitor Flying inverter multilevel
  • Cascade H-bridge inverter multilevel

Dioda Clamped Inverter Multilevel:

Konsep utama dari inverter ini adalah menggunakan dioda dan menyediakan level tegangan berganda melalui berbagai phase ke bank kapasitor yang ada dalam seri. Dioda mentransfer tegangan dalam jumlah terbatas, sehingga mengurangi tekanan pada perangkat listrik lainnya.

Tegangan output maksimum adalah setengah dari tegangan input DC. Ini adalah kelemahan utama dari dioda clamped inverter multilevel. Masalah ini dapat diatasi dengan meningkatkan sakelar, dioda, kapasitor. Karena masalah penyeimbangan kapasitor, ini terbatas pada tiga level.

Jenis inverter ini memberikan efisiensi tinggi karena frekuensi dasar digunakan untuk semua perangkat switching dan ini adalah metode sederhana sistem transfer daya back to back.

Contoh: 5-level dioda clamped inverter multilevel, 9-level dioda clamped inverter multilevel.
  • Dioda clamped 5-level inverter multilevel menggunakan sakelar, dioda; kapasitor tunggal, sehingga tegangan output adalah setengah dari input DC.
  • Dioda clamped 9-level inverter multilevel menggunakan sakelar, dioda; kapasitor dua kali lebih banyak dari dioda clamped 5-level inverter. Jadi output lebih dari input.
Inverter Multilevel - Jenis dan Kelebihan

Aplikasi Dioda Clamped Inverter Multilevel:

  • Kompensasi var statis
  • Drive motor berkecepatan variabel
  • Interkoneksi sistem tegangan tinggi
  • Saluran transmisi DC dan AC tegangan tinggi

Kapasitor Flying Inverter Multilevel:

Konsep utama dari inverter ini adalah menggunakan kapasitor. Ini adalah seri koneksi sel-sel switching kapasitor clamped. Kapasitor mentransfer jumlah tegangan yang terbatas ke perangkat listrik. Dalam keadaan switching inverter ini seperti di dioda clamped inverter.

Dioda clamping tidak diperlukan dalam jenis inverter multilevel ini. Outputnya adalah setengah dari tegangan input DC. Ini adalah kelemahan dari inverter multilevel kapasitor flying. Ini juga memiliki redundansi switching dalam phase untuk menyeimbangkan kapasitor yang flying. Itu dapat mengontrol aliran daya aktif dan reaktif. Tetapi karena switching frekuensi tinggi, switching kerugian akan terjadi.

EX: kapasitor flying 5-level inverter multilevel, 9-level kapasitor flying inverter multilevel.
  • Inverter ini sama seperti dioda clamped inverter multilevel
  • Dalam inverter ini hanya sakelar dan kapasitor yang digunakan.
Inverter Multilevel - Jenis dan Kelebihan

Aplikasi Capacitor Flying Inverter Multilevel

  • Kontrol motor induksi menggunakan rangkaian DTC (Direct Torque Control)
  • Pembangkit var statis
  • Baik aplikasi konversi AC-DC dan DC-AC
  • Konverter dengan kemampuan distorsi Harmonik
  • Penyearah arus sinusoidal

Cascaded H-Bridge Inverter Multilevel

Inverter multilevel cascaded H-bride adalah menggunakan kapasitor dan sakelar dan membutuhkan lebih sedikit jumlah komponen di setiap level. Topologi ini terdiri dari serangkaian sel konversi daya dan daya dapat dengan mudah dilevelkan. Kombinasi pasangan kapasitor dan sakelar disebut bridge-H dan memberikan tegangan DC input terpisah untuk masing-masing bridge-H.

Ini terdiri dari sel-sel bridge-H dan setiap sel dapat memberikan tiga tegangan yang berbeda seperti nol, DC positif dan tegangan DC negatif. Salah satu keuntungan dari jenis inverter multilevel ini adalah bahwa ia membutuhkan jumlah komponen yang lebih sedikit dibandingkan dengan dioda clamped dan inverter kapasitor flying. Harga dan berat inverter kurang dari dua inverter. Soft-switching dimungkinkan oleh beberapa metode switching baru.

Cascaded (aliran) inverter multilevel digunakan untuk menghilangkan transformator besar yang diperlukan dalam kasus inverter multi-phase konvensional, klem dioda yang diperlukan dalam kasus dioda clamped inverter dan kapasitor flying yang diperlukan dalam kasus inverter kapasitor flying. Tetapi ini membutuhkan sejumlah besar tegangan terisolasi untuk memasok setiap sel.

Misal: 5- H-bridge inverter multilevel, 9- H-bridge clamped inverter multilevel.
  • Inverter ini juga sama seperti dioda clamped multi inverter.
Inverter Multilevel - Jenis dan Kelebihan

Aplikasi Cascaded H-Bridge Inverter Multilevel

  • Penggerak motor
  • Filter aktif
  • Penggerak kendaraan listrik
  • Pemanfaatan sumber daya DC
  • Kompensator faktor daya
  • Sistem tautan frekuensi back to back
  • Berinteraksi dengan sumber daya energi terbarukan.

Kelebihan Inverter Multilevel

Konverter multilevel memiliki beberapa keunggulan, yaitu:

1. Tegangan Mode Umum:

Inverter multilevel menghasilkan tegangan mode umum, mengurangi tekanan motor dan tidak merusak motor.

2. Arus Input:

Inverter multilevel dapat menarik arus input dengan distorsi rendah

3. Frekuensi switching:

Inverter multilevel dapat beroperasi pada kedua frekuensi switching fundamental yang merupakan frekuensi switching lebih tinggi dan frekuensi switching lebih rendah. Perlu dicatat bahwa frekuensi switching yang lebih rendah berarti kehilangan switching yang lebih rendah dan efisiensi yang lebih tinggi tercapai.

4. Mengurangi distorsi harmonik:

Teknik eliminasi harmonik selektif bersama dengan topologi multi level menghasilkan distorsi harmonik total menjadi rendah dalam bentuk gelombang output tanpa menggunakan rangkaian filter apa pun.