Sirkuit inverter tiga fasa

Kita semua tahu tentang inverter - ini adalah perangkat yang mengubah DC menjadi AC. Dan sebelumnya kita telah belajar tentang berbagai jenis inverter dan membangun inverter 12v ke 220v satu fasa. A 3 Phase Inverter mengubah tegangan DC menjadi suplai AC 3 Phase. Di sini, di tutorial ini, kita akan belajar tentang Inverter Tiga Fasa dan cara kerjanya, tetapi sebelum melangkah lebih jauh mari kita lihat bentuk gelombang tegangan dari garis tiga fasa. Pada rangkaian di atas, saluran tiga fase dihubungkan ke beban resistif dan beban menarik daya dari saluran. Jika kita menggambar bentuk gelombang tegangan untuk setiap fasa maka kita akan memiliki grafik seperti yang ditunjukkan pada gambar. Pada grafik, kita dapat melihat tiga bentuk gelombang tegangan keluar dari fase satu sama lain sebesar 120º.

Pada artikel kali ini kita akan membahas Rangkaian Inverter 3 Phase yang digunakan sebagai converter DC ke 3 phase AC. Ingatlah bahwa, bahkan di zaman modern mencapai bentuk gelombang sinusoidal yang lengkap untuk berbagai beban sangatlah sulit dan tidak praktis. Jadi di sini kita akan membahas cara kerja rangkaian konverter tiga fasa yang ideal dengan mengabaikan semua masalah yang berkaitan dengan inverter 3 fasa praktis.

3 Phase Inverter Bekerja

Sekarang mari kita lihat Rangkaian Inverter 3 Fasa dan bentuk ideal yang disederhanakan.

Di bawah ini adalah diagram rangkaian inverter tiga fasa yang dirancang menggunakan thyristor & dioda (untuk proteksi lonjakan tegangan)

Dan di bawah ini adalah diagram rangkaian inverter tiga fasa yang dirancang hanya dengan menggunakan sakelar. Seperti yang Anda lihat, enam pengaturan sakelar mekanis ini lebih berguna dalam memahami kerja inverter 3 fasa daripada rangkaian thyristor yang rumit.

Apa yang akan kita lakukan di sini adalah membuka & menutup enam sakelar ini secara simetris untuk mendapatkan output tegangan tiga fasa untuk beban resistif. Ada dua cara yang mungkin untuk memicu sakelar untuk mencapai hasil yang diinginkan, satu di mana sakelar bekerja untuk 180º dan yang lainnya di mana sakelar hanya berjalan untuk 120º. Mari kita bahas masing-masing pola di bawah ini:

A) Tiga Fase Inverter- Mode Konduksi 180 Derajat

Rangkaian ideal digambar sebelum dapat dibagi menjadi tiga segmen yaitu segmen satu, segmen dua & segmen tiga dan kita akan menggunakan notasi ini di bagian artikel selanjutnya. Segmen satu terdiri dari sepasang sakelar S1 & S2, segmen dua terdiri dari pasangan sakelar S3 & S4 dan segmen tiga terdiri dari pasangan sakelar S5 & S6. Pada waktu tertentu, kedua sakelar di segmen yang sama tidak boleh ditutup karena menyebabkan korsleting baterai yang gagal di seluruh pengaturan, jadi skenario ini harus dihindari setiap saat.

Sekarang mari kita mulai mengganti urutan dengan menutup saklar S1 di segmen pertama dari rangkaian ideal dan beri nama awal sebagai 0º. Karena waktu konduksi yang dipilih adalah 180º, saklar S1 akan ditutup dari 0º sampai 180º.

Namun setelah 120º dari fasa pertama, fasa kedua juga akan memiliki siklus positif seperti yang terlihat pada grafik tegangan tiga fasa, sehingga saklar S3 akan ditutup setelah S1. S3 ini juga akan ditutup selama 180º lagi. Jadi S3 akan ditutup dari 120º sampai 300º dan itu akan terbuka hanya setelah 300º.

Begitu pula fase ketiga juga memiliki siklus positif setelah 120º siklus positif fase kedua, seperti terlihat pada grafik di awal artikel. Jadi saklar S5 akan ditutup setelah penutupan 120º S3 yaitu 240º. Setelah sakelar ditutup, sakelar akan tetap ditutup selama 180º datang sebelum dibuka, dengan itu S5 akan ditutup dari 240º hingga 60º (siklus kedua).

Sampai sekarang, yang kami lakukan hanyalah mengasumsikan bahwa konduksi dilakukan setelah sakelar lapisan atas ditutup tetapi aliran arus dari rangkaian harus diselesaikan. Juga, ingatlah bahwa kedua sakelar di segmen yang sama tidak boleh ditutup pada saat yang sama, jadi jika satu sakelar ditutup maka sakelar lainnya harus terbuka.

Untuk memenuhi kedua kondisi di atas, kami akan menutup S2, S4 & S6 dalam urutan yang telah ditentukan sebelumnya. Jadi hanya setelah S1 dibuka kita harus menutup S2. Demikian pula, S4 akan ditutup setelah S3 dibuka pada 300º dan dengan cara yang sama S6 akan ditutup setelah S5 menyelesaikan siklus konduksi. Siklus perpindahan antar sakelar dari segmen yang sama ini dapat dilihat pada gambar di bawah ini. Berikut S2 mengikutiS1, S4 mengikuti S3 dan S6 mengikuti S5.

Dengan mengikuti sakelar simetris ini, kita dapat mencapai tegangan tiga fase yang diinginkan yang direpresentasikan dalam grafik. Jika kita mengisi urutan pengalihan awal pada tabel di atas, kita akan memiliki pola pengalihan lengkap untuk mode konduksi 180º seperti di bawah ini.

Dari tabel di atas kita dapat memahami bahwa:

Dari 0-60: S1, S4 & S5 ditutup dan tiga sakelar yang tersisa dibuka.

Dari 60-120: S1, S4 & S6 ditutup dan tiga sakelar yang tersisa dibuka.

Dari 120-180: S1, S3 & S6 ditutup dan tiga sakelar yang tersisa dibuka.

Dan urutan pergantian berlangsung seperti itu. Sekarang mari kita menggambar rangkaian yang disederhanakan untuk setiap langkah untuk lebih memahami parameter arus dan tegangan.

Langkah 1: (untuk 0-60) S1, S4 & S5 ditutup sementara tiga sakelar yang tersisa terbuka. Dalam kasus seperti itu, rangkaian yang disederhanakan dapat seperti yang ditunjukkan di bawah ini.

Jadi untuk 0 sampai 60: Vao = Vco = Vs / 3; Vbo = -2Vs / 3

Dengan menggunakan ini kita dapat memperoleh tegangan saluran sebagai:

Vab = Vao - V bo = Vs Vbc = Vbo - Vco = -Vs Vca = Vco - Vao = 0

Langkah2: (untuk 60 hingga 120) S1, S4 & S6 ditutup sementara tiga sakelar yang tersisa terbuka. Dalam kasus seperti itu, rangkaian yang disederhanakan dapat seperti yang ditunjukkan di bawah ini.

Jadi untuk 60 hingga 120: Vbo = Vco = -Vs / 3; Vao = 2Vs / 3

Dengan menggunakan ini kita dapat memperoleh tegangan saluran sebagai:

Vab = Vao - Vbo = Vs Vbc = Vbo - Vco = 0 Vca = Vco - Vao = -Vs

Langkah 3: (untuk 120 hingga 180) S1, S3 & S6 ditutup sementara tiga sakelar yang tersisa terbuka. Dalam kasus seperti itu, rangkaian yang disederhanakan dapat digambar seperti di bawah ini.

Jadi untuk 120 hingga 180: Vao = Vbo = Vs / 3; Vco = -2Vs / 3

Dengan menggunakan ini kita dapat memperoleh tegangan saluran sebagai:

Vab = Vao - V bo = 0 Vbc = Vbo - Vco = Vs Vca = Vco - Vao = -Vs

Demikian pula, kita dapat memperoleh tegangan fasa dan tegangan saluran untuk langkah selanjutnya dalam urutan. Dan itu bisa ditunjukkan seperti gambar di bawah ini:

A) Tiga Fase Inverter- Mode Konduksi 120 Derajat

Mode 120º mirip dengan 180º di semua aspek kecuali waktu penutupan setiap sakelar dikurangi menjadi 120, yang sebelumnya 180 derajat.

Seperti biasa, mari kita mulai mengganti urutan dengan menutup saklar S1 di segmen pertama dan jadilah angka awal ke 0º. Karena waktu konduksi yang dipilih adalah 120º, saklar S1 akan dibuka setelah 120º, sehingga S1 ditutup dari 0º ke 120º.

Karena setengah siklus sinyal sinusoidal bergerak dari 0 ke 180º, untuk sisa waktu S1 akan terbuka dan diwakili oleh area abu-abu di atas.

Sekarang setelah 120º dari fase pertama, fase kedua juga akan memiliki siklus positif seperti yang disebutkan sebelumnya, sehingga sakelar S3 akan ditutup setelah S1. S3 ini juga akan ditutup selama 120º lagi. Jadi S3 akan ditutup dari 120º hingga 240º.

Demikian pula fase ketiga juga memiliki siklus positif setelah 120º siklus positif fase kedua sehingga sakelar S5 akan ditutup setelah 120º penutupan S3. Setelah sakelar ditutup, sakelar akan terus ditutup selama 120º sebelum dibuka dan dengan itu, sakelar S5 akan ditutup dari 240º hingga 360º

Siklus sakelar simetris ini akan dilanjutkan untuk mencapai tegangan tiga fase yang diinginkan. Jika kita mengisi urutan pengalihan awal dan akhir pada tabel di atas, kita akan memiliki pola pengalihan lengkap untuk mode konduksi 120º seperti di bawah ini.

Dari tabel di atas kita dapat memahami bahwa:

Dari 0-60: S1 & S4 ditutup sementara sakelar yang tersisa dibuka.

Dari 60-120: S1 & S6 ditutup sementara sakelar yang tersisa dibuka.

Dari 120-180: S3 & S6 ditutup sementara sakelar yang tersisa dibuka.

Dari 180-240: S2 & S3 ditutup sementara sakelar yang tersisa dibuka

Dari 240-300: S2 & S5 ditutup sementara sakelar yang tersisa dibuka

Dari 300-360: S4 & S5 ditutup sementara sakelar yang tersisa dibuka

Dan urutan langkah ini berlangsung seperti itu. Sekarang mari kita menggambar rangkaian yang disederhanakan untuk setiap langkah untuk lebih memahami aliran arus dan parameter tegangan dari rangkaian Inverter 3 Fasa.

Langkah 1: (untuk 0-60) S1, S4 ditutup sementara empat sakelar yang tersisa terbuka. Dalam kasus seperti itu, rangkaian yang disederhanakan dapat ditunjukkan seperti di bawah ini.

Jadi untuk 0 sampai 60: Vao = Vs / 2, Vco = 0; Vbo = -Vs / 2

Dengan menggunakan ini kita dapat memperoleh tegangan saluran sebagai:

Vab = Vao - V bo = Vs Vbc = Vbo - Vco = -Vs / 2 Vca = Vco - Vao = -Vs / 2

Langkah2: (untuk 60 hingga 120) S1 & S6 ditutup sementara sakelar yang tersisa terbuka. Dalam kasus seperti itu, rangkaian yang disederhanakan dapat ditunjukkan seperti di bawah ini.

Jadi untuk 60 hingga 120: Vbo = 0, Vco = -Vs / 2 & Vao = Vs / 2

Dengan menggunakan ini kita dapat memperoleh tegangan saluran sebagai:

Vab = Vao - Vbo = Vs / 2 Vbc = Vbo - Vco = Vs / 2 Vca = Vco - Vao = -Vs

Step3: (untuk 120 hingga 180) S3 & S6 ditutup sementara sakelar yang tersisa terbuka. Dalam kasus seperti itu, rangkaian yang disederhanakan dapat ditunjukkan seperti di bawah ini.

Jadi untuk 120 hingga 180: Vao = 0, Vbo = Vs / 2 & Vco = -Vs / 2

Dengan menggunakan ini kita dapat memperoleh tegangan saluran sebagai:

Vab = Vao - V bo = -Vs / 2 Vbc = Vbo - Vco = Vs Vca = Vco - Vao = -Vs / 2

Demikian pula, kita dapat memperoleh tegangan fasa dan tegangan saluran untuk langkah selanjutnya berikutnya. Dan jika kita menggambar grafik untuk semua langkah tersebut maka kita akan mendapatkan sesuatu seperti di bawah ini.

Hal ini dapat dilihat pada grafik output dari kedua kasus switching 180º dan 120º bahwa kita telah mencapai tegangan tiga fasa bolak-balik pada tiga terminal keluaran. Meskipun bentuk gelombang keluaran bukan gelombang sinus murni, itu menyerupai bentuk gelombang tegangan tiga fase. Ini adalah rangkaian ideal sederhana dan bentuk gelombang yang diperkirakan untuk memahami kerja inverter 3 fasa. Anda dapat merancang model kerja berdasarkan teori ini menggunakan sirkuit thyristor, switching, kontrol, dan perlindungan.