Konverter AC ke AC, Supply dan Cara Kerja
Konverter AC ke AC digunakan untuk mengubah bentuk gelombang AC dengan satu frekuensi dan besaran tertentu ke bentuk gelombang AC dengan frekuensi lain pada besaran lain. Konversi ini terutama diperlukan dalam hal pengontrolan kecepatan mesin, untuk frekuensi rendah dan tegangan variabel juga.
Kita tahu bahwa ada berbagai jenis beban yang bekerja dengan berbagai jenis catu daya seperti 1 phase, supply 3 phase, dan persediaan dapat dibedakan berdasarkan rentang tegangan dan frekuensi juga.
Cycloconverters lebih disukai untuk menghindari hubungan DC dan untuk menghindari banyak tahapan seperti AC ke DC ke AC yang tidak ekonomis dan menyebabkan lebih banyak kerugian. Biaya tautan DC yang diperlukan akan bervariasi sesuai dengan peringkat daya supply yang digunakan.
Gambar di atas menunjukkan prinsip kerja cycloconverter di mana frekuensi gelombang input berubah dengan mengubah sudut tembak yang diterapkan pada thyristor (SCR). Dengan mengganti thyristor tungkai positif dan negatif, kita bisa mendapatkan frekuensi output variabel yang bisa frekuensi step-up atau step-down dibandingkan dengan frekuensi input.
Cycloconverters diklasifikasikan ke dalam Berbagai Jenis Berdasarkan Kriteria yang Berbeda
Cycloconverters terdiri dari dua tungkai yaitu Tungkai positif juga disebut sebagai konverter positif dan Tungkai negatif juga disebut sebagai konverter negatif. Konverter positif beroperasi selama setengah siklus positif dan Konverter negatif beroperasi selama setengah siklus negatif.
Cycloconverter ini mengubah bentuk gelombang AC 1 phase dengan frekuensi input dan besaran t untuk menghasilkan bentuk gelombang AC dengan besaran dan frekuensi yang berbeda.
Cycloconverter ini memiliki supply AC 3 phase dengan frekuensi input dan magnitudo serta menghasilkan output sebagai gelombang AC 3 phase dengan frekuensi atau besaran output yang berbeda.
Demikian pula, untuk konverter negatif, sudut pembakaran diatur ke α = 180°, selama setengah siklus positif, dan selama setengah siklus negatif, sudut pembakaran diatur ke α = 0°.
Setelah diubah menjadi DC, tautan DC digunakan untuk menyimpan daya DC, dan kemudian lagi itu diubah menjadi AC dengan menggunakan inverter. Rangkaian konverter AC ke AC dengan tautan DC ditunjukkan pada gambar.
Namun, konverter AC ke AC dengan tautan DC tidak disarankan untuk peringkat daya tinggi karena komponen pasif tautan DC membutuhkan kapasitas yang meningkat dengan meningkatnya peringkat daya. Untuk menyimpan daya tinggi, kita memerlukan komponen penyimpanan besar DC penyimpanan besar yang tidak ekonomis dan efisien karena kerugian juga meningkat untuk konverter AC ke DC dan proses konverter DC ke AC.
Matrix converter terdiri dari sakelar dua arah yang secara praktis tidak ada arus tetapi dapat direalisasikan dengan menggunakan transistor IGBT, dan ini mampu menjalankan tegangan arus dan memblokir kedua polaritas.
Matriks konverter diklasifikasikan lagi menjadi berbagai jenis berdasarkan jumlah komponen yang digunakan.
Diperlukan 30 dioda, 12 transistor, dan 10 potensi driver terisolasi untuk konverter matriks yang sangat jarang.
12 dioda, 9 transistor dan 7 potensi driver terisolasi diperlukan untuk konverter matriks ultra sparse.
Ini lagi diklasifikasikan menjadi dua jenis berdasarkan jumlah tahap yang diambil untuk konversi, jika tegangan dan arus keduanya dikonversi dalam satu tahap, maka konverter itu dapat disebut sebagai Hybrid Direct Matrix Converter.
Jika tegangan dan arus dikonversi dalam dua tahap yang berbeda, maka konverter itu dapat disebut sebagai Hybrid Indirect Matrix Converter.
Contoh:
Rangkaian terdiri dari sistem supply (dengan transformator, penyearah, dan regulator untuk mengubah AC ke DC) yang terhubung ke mikrokontroler dan supply AC dipertahankan di Cycloconverter. Mikrokontroler terhubung dengan Optocoupler dan pemilihan mode. Cycloconverter terhubung dengan motor.
Kecepatan motor induksi dapat bervariasi dalam tiga langkah seperti F, F/2 dan F/3. Mikrokontroler terhubung dengan sakelar geser dan status sakelar ini dapat bervariasi sehingga mikrokontroler akan mengirimkan pulsa pemicu yang sesuai ke jembatan ganda thyristor Cycloconverter.
Dengan variasi pulsa pemicu, frekuensi bentuk gelombang output dari Cycloconverter dapat bervariasi. Dengan demikian, kontrol kecepatan motor induksi 1 phase dapat dicapai.
Ini semua tentang beberapa konverter AC ke AC bersama dengan diskusi singkat dan prinsip kerja mereka. Konverter ini sebagian besar ditemukan di peralatan konversi daya tinggi yang terkait dengan aplikasi kontrol elektronik daya.
Kita tahu bahwa ada berbagai jenis beban yang bekerja dengan berbagai jenis catu daya seperti 1 phase, supply 3 phase, dan persediaan dapat dibedakan berdasarkan rentang tegangan dan frekuensi juga.
Konverter AC ke AC
Kami memerlukan tegangan dan frekuensi tertentu untuk mengoperasikan beberapa perangkat atau mesin khusus. Untuk kontrol kecepatan motor induksi, konverter AC ke AC (Cycloconverters) digunakan secara utama. Untuk mendapatkan power supply AC yang diinginkan dari catu daya yang sebenarnya, kita memerlukan beberapa konverter yang disebut konverter AC ke AC.Jenis Konverter AC ke AC
Konverter AC ke AC dapat diklasifikasikan ke dalam beberapa tipe:- Konverter AC ke AC (Cycloconverters)
- Konverter AC ke AC dengan tautan DC
- Matriks Konverter
- Konverter Matriks Hibrid
1. Cycloconverters (Konverter AC ke AC )
Cycloconverters umumnya disebut sebagai pengubah frekuensi yang mengubah daya AC dengan satu frekuensi input menjadi daya AC dengan frekuensi output yang berbeda, dan dapat digunakan untuk mengubah besarnya daya AC juga.Cycloconverters lebih disukai untuk menghindari hubungan DC dan untuk menghindari banyak tahapan seperti AC ke DC ke AC yang tidak ekonomis dan menyebabkan lebih banyak kerugian. Biaya tautan DC yang diperlukan akan bervariasi sesuai dengan peringkat daya supply yang digunakan.
Gambar di atas menunjukkan prinsip kerja cycloconverter di mana frekuensi gelombang input berubah dengan mengubah sudut tembak yang diterapkan pada thyristor (SCR). Dengan mengganti thyristor tungkai positif dan negatif, kita bisa mendapatkan frekuensi output variabel yang bisa frekuensi step-up atau step-down dibandingkan dengan frekuensi input.
Cycloconverters diklasifikasikan ke dalam Berbagai Jenis Berdasarkan Kriteria yang Berbeda
Cycloconverters terdiri dari dua tungkai yaitu Tungkai positif juga disebut sebagai konverter positif dan Tungkai negatif juga disebut sebagai konverter negatif. Konverter positif beroperasi selama setengah siklus positif dan Konverter negatif beroperasi selama setengah siklus negatif.
Klasifikasi Cycloconverters Berdasarkan Mode Operasi
Mode Blokir Cycloconverters
Cycloconverters ini tidak memerlukan reaktor pembatas karena dalam mode ini hanya satu ekstremitas baik ekstremitas positif atau negatif melakukan pada satu waktu, dan ekstremitas lainnya diblokir. Oleh karena itu, ini disebut sebagai Blocking Mode Cycloconverters.Mode Arus Sirkulasi Cycloconverter
Reaktor pembatas Cycloconverters ini perlu sebagai konverter positif dan konverter negatif sekaligus, dan karenanya reaktor ditempatkan untuk membatasi arus yang bersirkulasi. Karena kedua konverter berjalan pada saat yang sama, akan ada arus sirkulasi dalam sistem, dan karenanya, itu disebut sebagai Circulating Current Mode Cycloconverter.Klasifikasi Cycloconverters Berdasarkan Jumlah Phase Tegangan Output
Cycloconverters 1 Phase
Ini juga diklasifikasikan menjadi dua jenis berdasarkan jumlah phase input.1-Ø to 1- Ø Cylcoconverter
Cycloconverter ini mengubah bentuk gelombang AC 1 phase dengan frekuensi input dan besaran t untuk menghasilkan bentuk gelombang AC dengan besaran dan frekuensi yang berbeda.
3-Ø to 1- Ø Phase Cycloconverter
Cycloconverter ini memiliki supply AC 3 phase dengan frekuensi dan magnitudo input dan menghasilkan output sebagai gelombang AC 1 phase dengan frekuensi atau magnitudo output yang berbeda.3-Ø to 3- Ø Phase Cycloconverter
Cycloconverter ini memiliki supply AC 3 phase dengan frekuensi input dan magnitudo serta menghasilkan output sebagai gelombang AC 3 phase dengan frekuensi atau besaran output yang berbeda.
Klasifikasi Cycloconverters Berdasarkan Sudut Menembak Anggota Badan Positif dan Negatif
Cycloconverters Sampul
Dalam jenis Cycloconverters ini, sudut tembak ditetapkan untuk siklus setengah positif dan negatif selama setengah siklus positif. Untuk konverter positif, sudut tembak diatur ke α = 0°, dan selama siklus setengah negatif, tembakan sudut diatur ke α = 180°.Demikian pula, untuk konverter negatif, sudut pembakaran diatur ke α = 180°, selama setengah siklus positif, dan selama setengah siklus negatif, sudut pembakaran diatur ke α = 0°.
Cycloconverters yang dikendalikan phase
Dengan menggunakan jenis Cycloconverters ini, kita dapat mengubah besarnya tegangan output selain frekuensi output. Keduanya dapat divariasikan dengan memvariasikan sudut tembak konverter.2. Konverter AC ke AC dengan Tautan DC
Konverter AC ke AC dengan tautan DC umumnya terdiri dari penyearah, tautan DC dan inverter seperti dalam proses ini konverter AC ke DC dengan menggunakan penyearah.Setelah diubah menjadi DC, tautan DC digunakan untuk menyimpan daya DC, dan kemudian lagi itu diubah menjadi AC dengan menggunakan inverter. Rangkaian konverter AC ke AC dengan tautan DC ditunjukkan pada gambar.
Konverter AC ke AC dengan tautan DC diklasifikasikan ke dalam dua jenis:
Konverter Inverter Arus Sumber
Dalam jenis inverter ini, satu atau dua seri induktor digunakan antara satu atau kedua anggota badan sambungan antara penyearah dan inverter. Penyearah yang digunakan di sini adalah perangkat switching yang dikontrol phase seperti Jembatan Thyristor (SCR).Konverter Inverter Sumber Tegangan
Dalam jenis konverter ini, tautan DC terdiri dari kapasitor shunt dan penyearah terdiri dari dioda bridge. Dioda bridge lebih disukai untuk beban rendah karena distorsi saluran AC dan faktor daya rendah yang disebabkan oleh Dioda bridge lebih rendah daripada Jembatan Thyristor (SCR).Namun, konverter AC ke AC dengan tautan DC tidak disarankan untuk peringkat daya tinggi karena komponen pasif tautan DC membutuhkan kapasitas yang meningkat dengan meningkatnya peringkat daya. Untuk menyimpan daya tinggi, kita memerlukan komponen penyimpanan besar DC penyimpanan besar yang tidak ekonomis dan efisien karena kerugian juga meningkat untuk konverter AC ke DC dan proses konverter DC ke AC.
3. Konverter Matriks
Matriks konverter digunakan untuk mengkonversi AC ke AC secara langsung tanpa menggunakan tautan DC apa pun untuk meningkatkan keandalan dan efisiensi sistem dengan mengurangi biaya dan kerugian elemen penyimpanan tautan DC.Matrix converter terdiri dari sakelar dua arah yang secara praktis tidak ada arus tetapi dapat direalisasikan dengan menggunakan transistor IGBT, dan ini mampu menjalankan tegangan arus dan memblokir kedua polaritas.
Matriks konverter diklasifikasikan lagi menjadi berbagai jenis berdasarkan jumlah komponen yang digunakan.
Konverter Matriks Jarang (sparse)
Fungsi konverter matriks sparse identik dengan konverter matriks langsung, tetapi di sini jumlah sakelar yang diperlukan kurang dari konverter matriks langsung, dan dengan demikian keandalan sistem dapat ditingkatkan dengan mengurangi kompleksitas pengendalian. Diperlukan 18 dioda, 15 transistor, dan 7 potensi driver terisolasi untuk sparse matrix converter.Konverter Matriks Sangat Jarang (very sparse)
Jumlah dioda meningkat dengan berkurangnya jumlah transistor dibandingkan dengan konverter matriks sparse, dan dengan demikian, karena lebih banyak jumlah dioda, kerugian konduksi tinggi. Fungsi konverter matriks very sparse mirip dengan konverter matriks sparse/langsung.Diperlukan 30 dioda, 12 transistor, dan 10 potensi driver terisolasi untuk konverter matriks yang sangat jarang.
Konverter Matriks Ultra Jarang (ultra sparse)
Ini digunakan untuk penggerak kecepatan variabel dinamika rendah karena tahap input konverter ini searah, dan karena ini, ada perpindahan phase yang dapat diterima antara arus input dasar dan tegangan input. Demikian pula, untuk dasar tegangan output dan arus output adalah 30°, dan karenanya ini sebagian besar digunakan untuk drive PSM kecepatan variabel dari dinamika rendah.12 dioda, 9 transistor dan 7 potensi driver terisolasi diperlukan untuk konverter matriks ultra sparse.
Konverter Matriks Hibrida
Matriks konverter yang mengkonversi AC/DC/AC disebut sebagai konverter matriks Hibrid, dan mirip dengan konverter matriks, konverter hibrida ini juga tidak menggunakan kapasitor atau induktor atau tautan DC.Ini lagi diklasifikasikan menjadi dua jenis berdasarkan jumlah tahap yang diambil untuk konversi, jika tegangan dan arus keduanya dikonversi dalam satu tahap, maka konverter itu dapat disebut sebagai Hybrid Direct Matrix Converter.
Jika tegangan dan arus dikonversi dalam dua tahap yang berbeda, maka konverter itu dapat disebut sebagai Hybrid Indirect Matrix Converter.
Contoh:
Cycloconverter menggunakan Thyristor (SCR)
Proyek Cycloconverter adalah mengenai kontrol kecepatan motor induksi 1 phase dengan menggunakan teknik Cycloconverter dengan Thyristor (SCR). Motor induksi adalah mesin kecepatan konstan yang sering digunakan di banyak peralatan rumah tangga seperti mesin cuci, pompa air, dan penyedot debu.Rangkaian terdiri dari sistem supply (dengan transformator, penyearah, dan regulator untuk mengubah AC ke DC) yang terhubung ke mikrokontroler dan supply AC dipertahankan di Cycloconverter. Mikrokontroler terhubung dengan Optocoupler dan pemilihan mode. Cycloconverter terhubung dengan motor.
Kecepatan motor induksi dapat bervariasi dalam tiga langkah seperti F, F/2 dan F/3. Mikrokontroler terhubung dengan sakelar geser dan status sakelar ini dapat bervariasi sehingga mikrokontroler akan mengirimkan pulsa pemicu yang sesuai ke jembatan ganda thyristor Cycloconverter.
Dengan variasi pulsa pemicu, frekuensi bentuk gelombang output dari Cycloconverter dapat bervariasi. Dengan demikian, kontrol kecepatan motor induksi 1 phase dapat dicapai.
Ini semua tentang beberapa konverter AC ke AC bersama dengan diskusi singkat dan prinsip kerja mereka. Konverter ini sebagian besar ditemukan di peralatan konversi daya tinggi yang terkait dengan aplikasi kontrol elektronik daya.