- Inverter Setengah Jembatan
- Inverter Jembatan Penuh
- Simulasi Inverter Setengah Jembatan di MATLAB
- Generator Gerbang Pulsa
- Bentuk gelombang keluaran untuk Inverter Setengah Jembatan
- Simulasi Inverter Jembatan Penuh di MATLAB
- Bentuk gelombang keluaran untuk Full Bridge Inverter
Catu daya Arus Bolak -balik (AC) digunakan untuk hampir semua kebutuhan perumahan, komersial dan industri. Tetapi masalah terbesar dengan AC adalah tidak dapat disimpan untuk penggunaan di masa mendatang. Jadi AC diubah menjadi DC dan kemudian DC disimpan dalam baterai dan ultra-kapasitor. Dan sekarang setiap kali AC dibutuhkan, DC diubah lagi menjadi AC untuk menjalankan peralatan berbasis AC. Jadi perangkat yang mengubah DC menjadi AC disebut Inverter.
Untuk aplikasi satu fasa, digunakan inverter satu fasa. Terutama ada dua jenis inverter satu fase: Inverter Setengah Jembatan dan Inverter Jembatan Penuh. Di sini kita akan mempelajari bagaimana inverter ini dapat dibangun dan akan mensimulasikan rangkaian di MATLAB.
Inverter Setengah Jembatan
Jenis Inverter ini membutuhkan dua sakelar elektronika daya (MOSFET). MOSFET atau IGBT digunakan untuk tujuan switching. Diagram rangkaian inverter setengah jembatan adalah seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Seperti yang ditunjukkan pada diagram rangkaian, tegangan input DC adalah Vdc = 100 V. Sumber ini dibagi menjadi dua bagian yang sama. Sekarang pulsa gerbang diberikan ke MOSFET seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Menurut frekuensi keluaran, waktu ON dan waktu OFF MOSFET ditentukan dan pulsa gerbang dihasilkan. Kita membutuhkan daya AC 50Hz, jadi periode waktu satu siklus (0 <t <2π) adalah 20msec. Seperti yang ditunjukkan pada diagram, MOSFET-1 dipicu untuk setengah siklus pertama (0 <t <π) dan selama periode waktu ini MOSFET-2 tidak terpicu. Dalam periode ini, arus akan mengalir ke arah panah seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini dan setengah siklus keluaran AC selesai. Arus dari beban kanan ke kiri dan tegangan beban sama dengan + Vdc / 2.
Pada setengah siklus kedua (π <t <2π), MOSFET-2 dipicu dan sumber tegangan yang lebih rendah dihubungkan dengan beban. Arus dari beban kiri ke kanan arah dan tegangan beban sama dengan -Vdc / 2. Dalam periode ini, arus akan mengalir seperti yang ditunjukkan pada gambar dan setengah siklus keluaran AC lainnya selesai.
Inverter Jembatan Penuh
Pada inverter jenis ini, empat sakelar digunakan. Perbedaan utama antara half bridge dan full bridge inverter adalah nilai tegangan keluaran maksimum. Pada inverter setengah jembatan, tegangan puncak adalah setengah dari tegangan suplai DC. Pada inverter jembatan penuh, tegangan puncak sama dengan tegangan suplai DC. The diagram rangkaian jembatan penuh inverter seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah.
Denyut gerbang untuk MOSFET 1 dan 2 sama. Kedua sakelar beroperasi pada waktu yang sama. Demikian pula, MOSFET 3 dan 4 memiliki pulsa gerbang yang sama dan beroperasi pada waktu yang sama. Namun, MOSFET 1 dan 4 (lengan vertikal) tidak pernah beroperasi pada waktu yang sama. Jika ini terjadi, maka sumber tegangan DC akan dihubung pendek.
Untuk setengah siklus atas (0 <t <π), MOSFET 1 dan 2 terpicu dan arus akan mengalir seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Pada periode ini, arus mengalir dari kiri ke kanan.
Untuk setengah siklus bawah (π <t <2π), MOSFET 3 dan 4 terpicu dan arus akan mengalir seperti yang ditunjukkan pada gambar. Dalam kurun waktu ini, arus mengalir dari arah kanan ke kiri. Tegangan beban puncak sama dengan tegangan suplai DC Vdc dalam kedua kasus.
Simulasi Inverter Setengah Jembatan di MATLAB
Untuk simulasi tambahkan elemen dalam file model dari perpustakaan Simulink.
1) 2 sumber DC - masing-masing 50V
2) 2 MOSFET
3) Beban resistif
4) Generator pulsa
5) Gerbang NOT
6) Powergui
7) Pengukuran tegangan
8) GOTO dan DARI
Hubungkan semua komponen sesuai diagram sirkuit. Tangkapan layar dari file model Half Bridge Inverter ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Pulsa gerbang 1 dan pulsa gerbang 2 adalah pulsa gerbang untuk MOSFET1 dan MOSFET2 yang dihasilkan dari rangkaian generator gerbang. Denyut gerbang dihasilkan oleh PULSE GENERATOR. Dalam kasus ini, MOSFET1 dan MOSFET2 tidak dapat dipicu secara bersamaan. Jika ini terjadi maka sumber tegangan akan dihubung pendek. Ketika MOSFET1 ditutup, MOSFET2 akan terbuka pada saat itu, dan ketika MOSFET2 ditutup, MOSFET1 terbuka pada saat itu. Jadi, jika kita menghasilkan pulsa gerbang untuk salah satu MOSFET, maka kita dapat mengaktifkan pulsa itu dan menggunakan untuk MOSFET lainnya.
Generator Gerbang Pulsa
Gambar di atas menunjukkan parameter blok generator pulsa di MATLAB. The periode adalah 2e-3 berarti 20 msec. Jika Anda membutuhkan output frekuensi 60Hz, maka periode akan menjadi 16,67 msec. The lebar pulsa adalah dalam hal persentase periode. Artinya, pulsa gerbang dihasilkan hanya untuk area ini. Dalam hal ini, kami menetapkan ini pada 50%, itu berarti pulsa gerbang periode 50% dihasilkan dan pulsa gerbang periode 50% tidak dihasilkan. The keterlambatan fase diatur 0 sec, berarti kita tidak memberikan penundaan ke gerbang pulsa. Jika ada penundaan fase, itu berarti pulsa gerbang akan dihasilkan setelah waktu ini. Misalnya, jika penundaan fase adalah 1e-3 maka pulsa gerbang akan dihasilkan setelah 10msec.
Dengan cara ini kita dapat menghasilkan pulsa gerbang untuk MOSFET1 dan sekarang kami akan mengaktifkan pulsa gerbang ini dan menggunakannya untuk MOSFET2. Dalam simulasi, kita akan menggunakan gerbang NOT logis. Gerbang NOT membalikkan output berarti akan mengubah 1 menjadi 0 dan 0 menjadi 1. Begini caranya, kita bisa mendapatkan pulsa gerbang yang berlawanan sehingga sumber DC tidak akan pernah mengalami korsleting.
Praktisnya, lebar pulsa tidak bisa 50%. MOSFET atau sakelar daya listrik apa pun membutuhkan sedikit waktu untuk mati. Untuk menghindari korsleting sumber, lebar pulsa diatur sekitar 45% untuk memberikan waktu agar MOSFET dimatikan. Periode waktu ini dikenal sebagai Waktu Mati. Tapi, untuk tujuan simulasi, kita bisa menggunakan lebar pulsa 50%.
Bentuk gelombang keluaran untuk Inverter Setengah Jembatan
Tangkapan layar ini untuk tegangan keluaran yang melintasi beban. Pada gambar ini terlihat bahwa nilai puncak tegangan beban adalah 50V, yang merupakan setengah dari supply DC dan frekuensi adalah 50Hz. Untuk menyelesaikan satu siklus, waktu yang dibutuhkan adalah 20 msec.
Simulasi Inverter Jembatan Penuh di MATLAB
Jika Anda mendapatkan output dari inverter setengah jembatan, maka mudah untuk menerapkan inverter jembatan penuh, karena sebagian besar dari semuanya tetap sama. Pada inverter jembatan penuh juga, kita hanya membutuhkan dua pulsa gerbang yang sama dengan inverter setengah jembatan. Pulsa gerbang satu untuk MOSFET 1 dan 2 dan kebalikan dari pulsa gerbang ini untuk MOSFET 3 dan 4.
Elemen dibutuhkan
1) 4 - MOSFET
2) 1 sumber DC
3) Beban resistif
4) Pengukuran tegangan
5) Generator pulsa
6) GOTO dan DARI
7) powergui
Hubungkan semua komponen seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Bentuk gelombang keluaran untuk Full Bridge Inverter
Tangkapan layar ini untuk tegangan keluaran yang melintasi beban. Di sini kita dapat melihat bahwa, nilai puncak tegangan beban sama dengan tegangan suplai DC yaitu 100V.
Anda dapat memeriksa panduan lengkap melalui Video tentang cara membangun dan mensimulasikan Inverter Jembatan Setengah dan Jembatan Penuh di MATLAB di bawah ini.