• Like
  • Save
Penyearah dioda (kuliah ke 4)
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×
 

Penyearah dioda (kuliah ke 4)

on

  • 3,186 views

penyearah dioda

penyearah dioda

Statistics

Views

Total Views
3,186
Views on SlideShare
3,044
Embed Views
142

Actions

Likes
0
Downloads
0
Comments
0

2 Embeds 142

http://e-power2008.blogspot.com 138
http://e-power2008.blogspot.de 4

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Adobe PDF

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

    Penyearah dioda (kuliah ke 4) Penyearah dioda (kuliah ke 4) Presentation Transcript

    • Penyearah Dioda Pekik Argo Dahono
    • 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 ControlledAC 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.
    • Penyearah IdealTegangan dan arus keluaran bebas riakTegangan dan arus masukan sinusoidalFaktor-daya sisi masukan sama dengansatu.Arah aliran daya bisa berbalik
    • Penyearah Satu-FasaTegangan 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 = VoArus keluaran :io = I oDaya keluaran :p o = v o i o = Vo I oDaya sesaat masukan tidak mungkin sama dengan daya sesaat keluaran.Penyearah ideal satu-fasa tidak mungkin didapat hanya dengan menggunakansaklar semikonduktor. Diperlukan komponen penyimpan energi untukmendapatkan penyearah ideal.
    • Penyearah Tiga-FasaTegangan 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 sTegangan keluaran :v o = VoArus keluaran :io = I oDaya keluaran :p o = v o i o = Vo I oDaya sesaat masukan bisa sama dengan daya sesaat keluaran. Penyearah idealtiga-fasa bisa diimplementasikan hanya dengan saklar semikonduktor tanpamenggunakan komponen penyimpan energi.
    • 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
    • Penyearah Setengah-Gelombang vs is is io 0 π 2π ωt + vL D vdvs vd R vo io 0 π 2π ωt
    • Penyearah Setengah-Gelombang vs is is io 0 π 2π ωt + D vL vdvs vd R vo io FD 0 π 2π ωt
    • Penyearah Setengah-Gelombang vs is Io 0 μ π 2π ωt is + L D vdvs vd FD io Io Io 0 π 2π ωt
    • Waktu KomutasiPada saat komutasi :L s = 2Vs sin (ωt ) di dtArus sumber berubah dari nol menuju I o μ /ωIo = 2 Vs ∫ sin (ωt )d (t ) = 2Vs [1 − cos μ ] L 0 ωL ωLI ocos μ = 1 − 2VsNilai rata - rata tegangan : 2Vs πVd = ∫μ sin (ωt )d (ωt ) = 2Vs [1 + cos μ ] 2π 2π 2VsVd = − fLI o π
    • Penyearah Setengah-Gelombang vs is is D 0 π 2π ωt + vovs C R vo 0 π 2π ωt
    • 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
    • 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
    • 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. io0 π 2π ωt 2 2Vs Vd = − 2 fLs I o π
    • 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 / R0 π 2π ωt
    • 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 20 π 2π ωt
    • Perbandingan antara penyearah center-tap dan jembatan Center-tap JembatanSetiap saat hanya satu Setiap saat ada dua diodadioda yang konduksi. yang konduksi secaraVA sekunder trafo besar. seri.Cocok untuk penerapan VA sekunder trafoarus besar tegangan minimum.rendah. Cocok untuk penerapanTegangan puncak dioda tegangan tinggi arustinggi. rendah. Tegangan puncak dioda rendah.
    • Penyearah Jembatan Beban Kapasitif vs is io D1 D3 ωt is + L vovs vo R Cd D2 D4 0 π 2π ωt
    • Hasil SimulasiL = 50 μH C = 2200 μFL = 1 mH C = 2200 μF
    • Harmonisa Arus Masukan Penyearah Satu-Fasa L=50 μH C=2200 μF L= 1 mH C= 2200 μF
    • Harmonisa Tegangan DC Penyearah Satu-Fasa L=50 μH C=2200 μF L= 1 mH C= 2200 μF
    • Sifat-Sifat Penyearah Jembatan Beban KapasitifNilai rata-rata tegangan keluaran mendekati nilaipuncak tegangan sumber.Arus masukan mengandung harmonisa ordeganjil terutama orde tiga.Waktu konduksi dioda semakin pendek jikakapasitansi tapis makin besar dan induktansisumber makin kecil.DPF sama dengan satu tetapi PF kurang darisatu. Nilai PF berubah sebagai fungsi beban,kapasitansi tapis, dan induktansi sumber.
    • Dual voltage rectifier io D1 D3 Cd is + Lvs vo R Cd D2 D4
    • Voltage doubler is N1 : N 2 D2 + D1vs R vo
    • Current Doubler io D1 L D2 is +vs vo R
    • Dahono Current Doubler is N1 : N 2 D1 + v1 vo Rvs v2 D2
    • 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 ⎟ 3iv ⎝ 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
    • 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
    • Pengaruh komutasi vun vvn vwnvun + vwn 2 0 π 2π ωt 3 2 Vd = Vll − 3 fL s I o 2π
    • Penyearah Tiga-Fasa Setengah-GelombangSetiap saat hanya satu dioda konduksi.Arus belitan mengandung komponen dcArus sumber mengandung harmonisa ordegenap.Frekuensi riak keluaran adalah tiga kalifrekuensi sumber.Cocok untuk aplikasi arus besar teganganrendah.
    • Penggunaan Zig-Zag Transformer iu ωt iv iw iRT w iSR iR
    • 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
    • Penyearah 6-Pulsa Setengah-Gelombang D3 io u D1 D2 Load n vo R ioR w v 0 T LoadT y z SS n D6 D4 x D5
    • 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. ωtiu
    • 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 3iu
    • Pengaruh Induktansi SumberLs=1 mH Ld=10 mH 3 2 Vo = Vll − 6 fLs I o π
    • Perbandingan penyearah tiga-fasa jembatan dan setengah-gelombang Jembatan Setengah-gelombangSetiap saat dua dioda konduksi Setiap saat dua dioda konduksisecara seri. secara paralel.Tidak harus memakai trafo. Nilai rata-rata arus dioda lebihVA sumber lebih kecil dibanding rendah.penyearah setengah-gelombang. Harus memakai trafo dengan VACocok untuk aplikasi tegangan besar.tinggi arus rendah. Memerlukan interphase reactor. Sensitif terhadap ketidak- setimbangan. Cocok untuk aplikasi tegangan rendah arus besar.
    • 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 induktansiiu sumber.
    • Hasil SimulasiLs = 0.1 mH C = 2200 μFLs = 1 mH C = 2200 μF
    • Harmonisa Arus MasukanPenyearah Tiga-Fasa JembatanLs = 0.1 mH C = 2200 μF Ls = 1 mH C = 2200 μF
    • Analisis HarmonisaArus masukan penyearah dioda jembatan satu-fasa mengandung harmonisa orde ganjil. NilaiDPF sama dengan satu.Tegangan dan arus keluaran penyearah diodajembatan satu-fasa mengandung harmonisaorde genap.Arus masukan penyearah dioda tiga-fasajembatan mengandung harmonisa orde ganjilbukan kelipatan tiga.Tegangan dan arus keluaran penyearah diodatiga-fasa jembatan mengandung harmonisagenap kelipatan enam.
    • Pengaruh Beban Nonlinier Satu-Fasa diJaringan 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
    • Pengaruh Beban Nonlinier Satu-Fasa diJaringan Distribusi Tiga-Fasa Empat-KawatExcessive neutral currentExcessive neutral-to-ground voltageExcessive losses on transformer andgenerator.EMC problemGround fault relay problemGrounding problems
    • 12-Pulse Rectifier r iu ir s Load AC source Load t iu uAC source v ix w x y z
    • 12-Pulse Rectifierixiriu
    • 12-Pulse Rectifier ωt
    • 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 Rectifier20o Six - Pulse Rectifier 22,5o Six - Pulse Rectifier