Penyearah dioda (kuliah ke 4)

1. Penyearah Dioda Pekik Argo Dahono

2. Rectifier Applications Uncontrolled AC source DC - DC Converter DC Load rectifier (a) Switched - mode dc power supplies Uncontrolled AC source PWM Inverter rectifier (b) Variable - speed AC drives. Induction Motor Controlled AC source PWM Inverter AC Load rectifier (c) Uninterruptible Power Supplies (UPS) Controlled DC Load AC source rectifier (d) DC power supplies. Phase - Controlled Phase - controlled AC system AC system rectifier inverter (e) DC power transmission systems.

3. Penyearah Ideal Tegangan dan arus keluaran bebas riak Tegangan dan arus masukan sinusoidal Faktor-daya sisi masukan sama dengan satu. Arah aliran daya bisa berbalik

4. Penyearah Satu-Fasa Tegangan dan arus masukan: v s = 2V s sin (ωt ) Arus masukan : is = 2 I s sin (ωt ) Daya masukan : p s = v s i s = V s I s [1 − cos(2ωt )] Tegangan keluaran : v o = Vo Arus keluaran : io = I o Daya keluaran : p o = v o i o = Vo I o Daya sesaat masukan tidak mungkin sama dengan daya sesaat keluaran. Penyearah ideal satu-fasa tidak mungkin didapat hanya dengan menggunakan saklar semikonduktor. Diperlukan komponen penyimpan energi untuk mendapatkan penyearah ideal.

5. Penyearah Tiga-Fasa Tegangan masukan : v sa = 2V s sin (ωt ) ( π v sb = 2V s sin ωt − 23 ) ( π v sc = 2V s sin ωt + 23 ) Arus masukan : i sa = 2 I s sin (ωt ) ( π i sb = 2 I s sin ωt − 23 ) ( π i sc = 2 I s sin ωt + 23 ) Daya masukan : p s = v sa i sa + v sb i sb + v sc i sc = 3V s I s Tegangan keluaran : v o = Vo Arus keluaran : io = I o Daya keluaran : p o = v o i o = Vo I o Daya sesaat masukan bisa sama dengan daya sesaat keluaran. Penyearah ideal tiga-fasa bisa diimplementasikan hanya dengan saklar semikonduktor tanpa menggunakan komponen penyimpan energi.

6. Penyearah Satu-Fasa Setengah-Gelombang io Tegangan keluaran rata-rata: + 1 π ∫0 2Vs sin(ωt)d(ωt) = π s 2V Vo = vo 2π vs R Arus keluaran rata-rata: Vo 2Vs Io = = R πR Arus rms masukan: 2 vs 1 π ⎛ 2Vs ⎞ 2 ∫0 ⎜ R ⎟ sin (ωt)d(ωt) = R s2 V Is = ⎜ ⎟ 2π ⎝ ⎠ VA sisi masukan : ωt VA =VsIs = Vs2 s R 2 Daya masukan: vo 2Vs2 io P =P = s o π 2R Faktor daya : 0 π 2π ωt PF = P 2 2 s = VA π 2 s

7. Penyearah Setengah-Gelombang vs is is io 0 π 2π ωt + vL D vd vs vd R vo io 0 π 2π ωt

8. Penyearah Setengah-Gelombang vs is is io 0 π 2π ωt + D vL vd vs vd R vo io FD 0 π 2π ωt

9. Penyearah Setengah-Gelombang vs is Io 0 μ π 2π ωt is + L D vd vs vd FD io Io Io 0 π 2π ωt

10. Waktu Komutasi Pada saat komutasi : L s = 2Vs sin (ωt ) di dt Arus sumber berubah dari nol menuju I o μ /ω Io = 2 Vs ∫ sin (ωt )d (t ) = 2Vs [1 − cos μ ] L 0 ωL ωLI o cos μ = 1 − 2Vs Nilai rata - rata tegangan : 2Vs π Vd = ∫μ sin (ωt )d (ωt ) = 2Vs [1 + cos μ ] 2π 2π 2Vs Vd = − fLI o π

11. Penyearah Setengah-Gelombang vs is is D 0 π 2π ωt + vo vs C R vo 0 π 2π ωt

12. Penyearah Satu-Fasa Center-Tap Tegangan keluaran rata-rata: is N1 : N 2 iD1 io 2 2 ⎛ N2 ⎞ Vo = ⎜ ⎟V s π ⎜ N1 ⎟ + v1 D1 R vo ⎝ ⎠ vs v2 iD 2 Arus keluaran rata-rata: I o = Vo / R D2 Arus dioda rata-rata: vs I D1 = I D 2 = I o / 2 is Arus dioda rms : N 2 Vs ωt I D1 = I D 2 = rms rms N1 R 2 VA sekunder trafo : vo ⎛N ⎞ 2 rms ⎛ N ⎞ 2V s2 io VAsek = 2×⎜ 2 ⎜N ⎟V s × I D = ⎜ 2 ⎟ ⎟ ⎜N ⎟ ⎝ 1 ⎠ ⎝ 1⎠ R VA primer trafo : 0 π 2π ωt VA pri = V s I s

13. Penyearah Satu-Fasa Center-Tap Beban Induktif is N1 : N 2 iD1 io Tegangan keluaran rata-rata: + D1 L vo 2 2 ⎛ N2 ⎞ v1 Vo = ⎜ ⎟V s R π ⎜ N1 ⎝ ⎟ ⎠ vs Tegangan masukan : v2 i D2 N1 π Vs = Vo N2 2 2 D2 Arus keluaran rata-rata: vs I o = Vo / R is Arus dioda rata-rata: I D1 = I D 2 = I o / 2 Arus dioda rms : ωt Io I D1 = I D 2 = rms rms 2 VA sekunder trafo : vo ⎛N ⎞ π VAsek = 2 × ⎜ 2 ⎜N ⎟V s × I D = Vo I o ⎟ rms ⎝ 1 ⎠ 2 io Arus rms primer trafo: ⎛N ⎞ I s = ⎜ 2 ⎟I o ⎜N ⎟ ⎝ 1⎠ 0 π 2π ωt VA primer trafo : π VA pri = V s I s = Vo I o 2 2

14. Komutasi iD1 + Ls v1 D1 Io Komutasi : proses v2 + Ls iD 2 perpindahan arus dari D2 satu lengan ke lengan vs is yang lain. Induktansi sumber ωt menyebabkan perpindahan arus vo memerlukan waktu. io 0 π 2π ωt 2 2Vs Vd = − 2 fLs I o π

15. Penyearah Satu-Fasa Jembatan io D1 D3 is 2 2 Average output voltage : Vo,av = + Vs vs R vo π RMS output voltage : Vo,rms = Vs D2 D4 Vo Average output current : I o,av = vs R is RMS output current : I o,rms = Vs / R Average diode current : I Dav = I o / 2 ωt Vs RMS diode current : I Drms = R 2 vo io Input power : Pin = Vs2 / R 0 π 2π ωt

16. Penyearah Satu-Fasa Jembatan Beban Induktif io Tegangan keluaran rata-rata: 2 2 D1 D3 L Vo = Vs is π + Tegangan masukan : vo π vs R Vs = Vo 2 2 Arus keluaran rata-rata: D2 D4 I o = Vo / R Arus dioda rata-rata: I D1 = I D 2 = I o / 2 vs is Arus dioda rms : Io I D1 = I D 2 = rms rms ωt 2 Arus rms sumber: I s = Io vo VA primer trafo : io π VA pri = V s I s = Vo I o 2 2 0 π 2π ωt

17. Perbandingan antara penyearah center-tap dan jembatan Center-tap Jembatan Setiap saat hanya satu Setiap saat ada dua dioda dioda yang konduksi. yang konduksi secara VA sekunder trafo besar. seri. Cocok untuk penerapan VA sekunder trafo arus besar tegangan minimum. rendah. Cocok untuk penerapan Tegangan puncak dioda tegangan tinggi arus tinggi. rendah. Tegangan puncak dioda rendah.

18. Penyearah Jembatan Beban Kapasitif vs is io D1 D3 ωt is + L vo vs vo R Cd D2 D4 0 π 2π ωt

19. Hasil Simulasi L = 50 μH C = 2200 μF L = 1 mH C = 2200 μF

20. Harmonisa Arus Masukan Penyearah Satu-Fasa L=50 μH C=2200 μF L= 1 mH C= 2200 μF

21. Harmonisa Tegangan DC Penyearah Satu-Fasa L=50 μH C=2200 μF L= 1 mH C= 2200 μF

22. Sifat-Sifat Penyearah Jembatan Beban Kapasitif Nilai rata-rata tegangan keluaran mendekati nilai puncak tegangan sumber. Arus masukan mengandung harmonisa orde ganjil terutama orde tiga. Waktu konduksi dioda semakin pendek jika kapasitansi tapis makin besar dan induktansi sumber makin kecil. DPF sama dengan satu tetapi PF kurang dari satu. Nilai PF berubah sebagai fungsi beban, kapasitansi tapis, dan induktansi sumber.

23. Dual voltage rectifier io D1 D3 Cd is + L vs vo R Cd D2 D4

24. Voltage doubler is N1 : N 2 D2 + D1 vs R vo

25. Current Doubler io D1 L D2 is + vs vo R

26. Dahono Current Doubler is N1 : N 2 D1 + v1 vo R vs v2 D2

27. Penyearah Tiga-Fasa Setengah-Gelombang Tegangan keluaran rata-rata: iw D3 io u iu 3 2 D1 Vo = Vlls 2π R D2 Tegangan sekunder trafo : Load n AC source iv vo 2π T Vlls = Vo 3 2 w v S Arus dioda rata-rata dan rms: vun vvn vwn I D1 = I D 2 = I D3 = I o / 3 Io I D1 = I D 2 = I D3 = rms rms rms 3 0 π 2π ωt VA sekunder trafo : 2π VAsek = 3Vlls I s = Vo I o 3 2 Arus rms primer trafo : iu ⎛N ⎞ I ωt Ip =⎜ 2 ⎟ o ⎜N ⎟ 3 iv ⎝ 1⎠ Tegangan primer trafo: iw ⎛ N ⎞ 2π Vllp = ⎜ 1 ⎟ ⎜ N ⎟ 3 6 Vo ⎝ 2⎠ iR VA primer trafo : 2π VApri = 3Vllp I p = Vo I o 3 2

28. Analisis Harmonisa Arus Masukan ∞ ∞ iR = ∑ an cos (n ω t ) + ∑ bn sin (n ω t ) n =1 n =1 Gelombang simetris ganjil, jadi a n = 0 . Io ⎡ π 5π / 3 sin (n ω t )d (ω t ) − ∫ sin (n ω t )d (ω t )⎤ π ⎢ ∫π / 3 bn = ⎥ ⎣ π ⎦ bn = Io [cos (n π / 3 ) + cos (5 n π / 3 ) − 2 cos (n π )] nπ b3 n = 0

29. Pengaruh komutasi vun vvn vwn vun + vwn 2 0 π 2π ωt 3 2 Vd = Vll − 3 fL s I o 2π

30. Penyearah Tiga-Fasa Setengah-Gelombang Setiap saat hanya satu dioda konduksi. Arus belitan mengandung komponen dc Arus sumber mengandung harmonisa orde genap. Frekuensi riak keluaran adalah tiga kali frekuensi sumber. Cocok untuk aplikasi arus besar tegangan rendah.

31. Penggunaan Zig-Zag Transformer iu ωt iv iw iRT w iSR iR

32. Penggunaan Zig-Zag Transformer 3 2 Vo = Vlls 2π 2π Vlls = Vo 3 2 Tegangan Line - to - neutral Nilai rms arus primer tra fo : 2π Vln s = Vo Ip = N 2 Io 3 6 N1 6 Tegangan tiap segmen belitan : N 2π V 2π Vllp = 1 Vo Vseg = ln s = Vo N2 3 2 3 9 2 VA primer tra fo : Nilai efektif arus belitan sekunder : π I VA pri = 3Vllp I p = Vo I o Is = o 3 3 VA belitan sekunder trafo : 4π VAsek = 6Vseg I s = Vo I o 3 6

33. Penyearah 6-Pulsa Setengah-Gelombang D3 io u D1 D2 Load n vo R io R w v 0 T Load T y z S S n' D6 D4 x D5

34. Penyearah Tiga-Fasa Jembatan io D1 D3 D5 iu u Tegangan keluaran rata-rata: iv vo 3 2 n v R Vo = Vll iw π w D2 D4 D6 Tegangan sumber : π vun vvn vwn Vll = Vo 3 2 Arus dioda rata-rata: 0 π 2π ωt I D = Io / 3 Beban resistif bukan beban ideal bagi penyearah tiga-fasa. Faktor daya tidak sama dengan satu dan harmonisa tidak sama dengan nol. ωt iu

35. Penyearah Jembatan Beban Induktif io D1 D3 D5 L iu u Tegangan keluaran rata-rata: iv vo n v R 3 2 Vo = Vll π iw w D2 D4 D6 Tegangan sumber : π vun vvn vwn Vll = Vo 3 2 Arus dioda rata-rata: 0 π 2π ωt ID = Io / 3 Arus rms sumber : 2 Il = Io 3 VA sumber : ωt π VA = 3Vll I l = Vo I o 3 iu

36. Pengaruh Induktansi Sumber Ls=1 mH Ld=10 mH 3 2 Vo = Vll − 6 fLs I o π

37. Perbandingan penyearah tiga-fasa jembatan dan setengah-gelombang Jembatan Setengah-gelombang Setiap saat dua dioda konduksi Setiap saat dua dioda konduksi secara seri. secara paralel. Tidak harus memakai trafo. Nilai rata-rata arus dioda lebih VA sumber lebih kecil dibanding rendah. penyearah setengah-gelombang. Harus memakai trafo dengan VA Cocok untuk aplikasi tegangan besar. tinggi arus rendah. Memerlukan interphase reactor. Sensitif terhadap ketidak- setimbangan. Cocok untuk aplikasi tegangan rendah arus besar.

38. Penyearah Tiga-Fasa Tapis Kapasitif D1 D3 D5 iu u iv vo n v C R Nilai rata-rata tegangan iw w D2 D4 D6 keluaran mendekati nilai vun vvn vwn puncak tegangan antar fasa sumber. Kandungan harmonisa 0 π 2π ωt arus sumber lebih besar dibanding dengan tapis induktif. PF jauh lebih rendah ωt dibanding DPF. Nilai PF menaik dengan naiknya induktansi iu sumber.

39. Hasil Simulasi Ls = 0.1 mH C = 2200 μF Ls = 1 mH C = 2200 μF

40. Harmonisa Arus Masukan Penyearah Tiga-Fasa Jembatan Ls = 0.1 mH C = 2200 μF Ls = 1 mH C = 2200 μF

41. Analisis Harmonisa Arus masukan penyearah dioda jembatan satu- fasa mengandung harmonisa orde ganjil. Nilai DPF sama dengan satu. Tegangan dan arus keluaran penyearah dioda jembatan satu-fasa mengandung harmonisa orde genap. Arus masukan penyearah dioda tiga-fasa jembatan mengandung harmonisa orde ganjil bukan kelipatan tiga. Tegangan dan arus keluaran penyearah dioda tiga-fasa jembatan mengandung harmonisa genap kelipatan enam.

42. Pengaruh Beban Nonlinier Satu-Fasa di Jaringan Distribusi Tiga-Fasa Empat-Kawat ∞ ia = 2 ∑ I n cos(nωt ) n =1 ∞ ⎡ ⎛ 2π ⎞⎤ ib = 2 ∑ I n cos ⎢n⎜ ωt − ⎟⎥ n =1 ⎣ ⎝ 3 ⎠⎦ ∞ ⎡ ⎛ 2π ⎞⎤ ic = 2 ∑ I n cos ⎢n⎜ ωt + ⎟⎥ n =1 ⎣ ⎝ 3 ⎠⎦ in = ia + ib + ic ∞ =3 2 ∑ I k cos(kωt ) k = 3n

43. Pengaruh Beban Nonlinier Satu-Fasa di Jaringan Distribusi Tiga-Fasa Empat-Kawat Excessive neutral current Excessive neutral-to-ground voltage Excessive losses on transformer and generator. EMC problem Ground fault relay problem Grounding problems

44. 12-Pulse Rectifier r iu ir s Load AC source Load t iu u AC source v ix w x y z

45. 12-Pulse Rectifier ix ir iu

46. 12-Pulse Rectifier ωt

47. 6N-Pulse Rectifier − 22,5o Six - Pulse Rectifier − 20o Six - Pulse Rectifier − 7,5o Six - Pulse Rectifier 0o Six - Pulse Rectifier 7,5o Six - Pulse Rectifier 20o Six - Pulse Rectifier 22,5o Six - Pulse Rectifier

Penyearah dioda (kuliah ke 4)

Estás leyendo una previsualización.

Eche un vistazo a continuación

Penyearah dioda (kuliah ke 4)

Más Contenido Relacionado

Presentaciones para usted (18)

A los espectadores también les gustó (17)

Similares a Penyearah dioda (kuliah ke 4) (20)

Más de Sugeng Widodo (14)

Más reciente (20)

Penyearah dioda (kuliah ke 4)