Tugas UAS elektronika daya

ELEKTRONIKA DAYA

DOSEN : ANDI PAWAWOI, MT

NAMA : PRIANDIKA 1110953005

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS ANDALAS

PADANG

2013

1. Direncanakan sebuah DC-DC step down/up converter 5 kW, tegangan input 400 volt dengan kriteria arus masih kontinu pada tegangan keluaran 5 volt, beban 10% dan ripple maksimum 1% pada tegangan dan beban tersebut. Tentukan Nilai L dan C yang diperlukan. (Asumsikan Frekuensi = 500 Hz)

Rangkaian Boost Dc-Dc Converter :

Diketahui: Vo = 5 V (berdasarkan dua digit terakhir no. Bp)

Vd = 400 V

Po = 5 kW , 10%

ΔVo/Vo = 1%

Asumsi fs = 500 Hz, sehingga Ts = 1/fs = 2 x10^-3 s

Ditanya: L dan C arus kontinu

Jawab: Vo/Vd = D/(1-D)

5/400 = D/(1-D)

D = 0.0125

Po = (5 x 10³) . 10% = 500kW

Po = Vo . Io

Io = Po/Vo = 100 A

Io = (1/2L) (Ts.Vo)(1-D)²

L = (1/2Io) (Ts.Vo)(1-D)² = 98.75 x 10^-6H = 98.75 µH

ΔVo/Vo = (D.Ts)/RC, dimana R = Ro = Vo/Io = 5/100 = 0.05 Ω

ΔVo/Vo = 1%

C = (D.Ts)/0.05(0.01)

C = 5 x 10^-2 F = 50 mF

2. Sebuah Inveter jembatan dengan tegangan input 400 volt, m_a = 0,8, m_f = 5 volt dengan frekuensi fundamental 50 Hz menggunakan switching PWM bipolar. Tentukan tegangan rms fundamental dan beberapa harmonic dominan inverter tersebut.

Seperti pada Rangkaian di bawah ini:

Diketeahui:

V_d = 400 Volt

m_a = 0.8

m_f = 5 volt (Berdasarkan dua digit terakhir no.Bp)

f = 50 Hz

Ditanya:

a. Nilai Vrms fundamental

b. Beberapa harmonic dominan

Penyelesaian:

Maka untuk tegangan rms:

Tabel Acuan:

Fundamental: (V_Ao)₁ = 141.42 x 0.8 = 113. 14 Volt Pada 50 Hz

(V_Ao)₄₅ = 141.42 x 0.220 = 31.12 Volt

(V_Ao)₄₇ = 141.42 x 0.818 = 115.68 Volt

(V_Ao)₄₉ = 141.42 x 0.220 = 31.12 Volt

(V_Ao)₈₅ = 141.42 x 0.314 = 44.40 Volt

(V_Ao)₈₇ = 141.42 x 0.314 = 44.40 Volt ,dst.

Untuk beberapa Harmonik:

Dengan rumus:

sehingga h = j( 2 x 5 ) ± k

Maka:

3. Gambarkan salah satu topologi rangkaian cycloconverter dan jelaskan prinsip kerjanya dalam merubah tegangan frekuensi.

Penyelesaian:

Cycloconverter adalah rangkaian elektronika daya yang dapat mengubah gelombang masukan AC dengan frekuensi tertentu ke gelombang keluaran AC dengan frekuensi yang berbeda. Cara kerja cycloconverter satu phasa yaitu dengan membagi topologi ini menjadi 2 buah rangkaian konverter tyristor-P dan rangkaian konverter tyristor-N yang bekerja secara bergantian. Konverter tyristor-P bekerja untuk membentuk arus keluaran pada saat periode positip-nya, sedangkan konverter tyristor-N bekerja setelahnya untuk membentuk arus keluaran pada periode negatif arus keluaran.

Bentuk gelombang keluaran cycloconverter akan lebih baik menyerupai sinus dengan cara menambah jumlah pulsa sumbernya. bentuk gelombang keluaran dengan sumber masukan gelombang AC tiga fasa. bentuk gelombang keluaran dengan sumber masukan gelombang AC enam fasa.Gelombang AC enam fasa dapat dihasilkan dengan cara menjumlahkan gelombang AC tiga fasa dengan gelombang AC tiga fasa tersebut yang digeser sudutnya sejauh 30 derajat dengan menggunankan trafo tiga phasa hubungan wye-delta (trafo penggeser fasa).

Cycloconverter adalah rangkaian elektronika daya yang dapat mengubah gelombang masukan AC dengan frekuensi tertentu ke gelombang keluaran AC dengan frekuensi yang berbeda. Pada Figure 1(a) dapat dilihat rangkaian daya cycloconverter satu phasa. Untuk lebih mudah memahami kerja rangkaian ini sehingga dapat menurunkan frekuensi sumber adalah dengan cara membagi topologi ini menjadi 2 buah rangkaian konverter tyristor-P dan rangkaian konverter tyristor-N yang bekerja secara bergantian, seperti terlihat pada Figure 1(b). Konverter tyristor-P bekerja untuk membentuk arus keluaran pada saat periode positip-nya, sedangkan konverter tyristor-N bekerja setelahnya untuk membentuk arus keluaran pada periode negatif arus keluaran.

Pada Figure 2 terlihat bahwa untuk mengubah sumber tegangan AC 50Hz menjadi frekuensi yang lebih rendah (16,67Hz), rangkaian konverter tyristor lengan kiri bekerja sedemikian rupa dengan memainkan sudut penyalaannya selama 1,5 periode sumber. Konverter tyristor lengan kanan bekerja setelahnya.

Pada Figure 3 terlihat bahwa untuk mengubah sumber tegangan AC 50Hz menjadi frekuensi yang lebih rendah (10Hz), rangkaian konverter tyristor lengan kiri bekerja sedemikian rupa dengan memainkan sudut penyalaannya selama 2,5 periode sumber.

Dari Figure 4. dapat dilihat bahwa setiap  konverter tyristor pada rangkaian eqivalen pernah bekerja pada fase retifying dan inverting. Apabila tegangan keluaran dan arus keluaran dari konverter bernilai positip itu artinya konverter-P bekerja sebagai penyearah. Sedangkan bila tegangan keluaran bernilai negatif dan arus keluaran bernilai positip itu artinya aliran daya mengalir dari beban ke sumber, konverter-P bekerja sebagai inverter. Pada fase berikutnya konverter-P akan berhenti bekerja kemudian konverter-N akan bekerja menggantikan peran konverter-P untuk membentuk fase selanjutnya (arus beban negatif).

Gambar berikut adalah rangkaian daya cycloconverter tiga phasa berikut bentuk gelombang yang terjadi pada sisi keluarannya tiap fasa.

Bentuk gelombang keluaran cycloconverter akan lebih baik menyerupai sinus dengan cara menambah jumlah pulsa sumbernya, seperti terlihat pada Figure 6. Figure (a) adalah bentuk gelombang keluaran dengan sumber masukan gelombang AC tiga fasa. Sedangkan Figure (b) adalah bentuk gelombang keluaran dengan sumber masukan gelombang AC enam fasa. Gelombang AC enam fasa dapat dihasilkan dengan cara menjumlahkan gelombang AC tiga fasa dengan gelombang AC tiga fasa tersebut yang digeser sudutnya sejauh 30 derajat dengan menggunankan trafo tiga phasa hubungan wye-delta (trafo penggeser fasa).

DAFTAR PUSTAKA

E. A. Lewis, “Cycloconverter drive systems”, IEE Conf. Proc. PEVD’96, 1996, pp. 382-389.

R. P. Pallman, “First use of cycloconverter-fed ac motors in an aluminium hot strip mill”, Siemens Engineering & Automation, vol.XIV, no.2, 1992, pp. 26-29.

K. Madisetti and M. A. Ramlu, “Trends in electronic control of mine hoists”, IEEE Trans.on Ind. Appl, vol. IA-22, no.6, 1986, pp. 1105-1112