VSD ALTIVAR SERIES
Apa itu variable speed drive?
Variable speed drive atau juga disebut dengan variable frequency drive atau singkatnya disebut dengan inverter adalah solusi aplikasi yang membutuhkan kemampuan pengaturan motor lebih lanjut, misal: pengaturan putaran motor sesuai bebannya atau sesuai nilai yang kita inginkan. Penggunaan VSD bisa untuk aplikasi motor AC maupun DC. Istilah inverter sering digunakan untuk aplikasi AC.
Ada tiga jenis inverter yang biasa dipelajar di bangku kuliah:
Secara sederhana untuk drive AC, variable speed drive atau inverter akan mengubah AC ke DC yang kemudian diatur dengan suatu teknik penyaklaran ‘switching‘ mengubah DC menjadi tegangan dan frekuensi keluaran AC yang bervariasi.
Variable Voltage Inverter (VVI)
Jenis inverter ini menggunakan konverter jembatan SCR untuk mengubah tegangan input AC ke DC. SCR adalah komponen elektronika daya yang memiliki kemampuan untuk mengatur nilai tegangan DC mulai dari 0 hingga mendekati 600 VDC. Induktor L1 sebagai choke dengan kapasitor C1 membentuk bagian dengan istilah DC-link yang membantu memperhalus kualitas tegangan DC hasil konversi. Bagian inverter sendiri terdiri dari kumpulan divais penyaklaran seperti: thyristor, transistor bipolar, MOSFET, atau IGBT. Gambaran berikut menunjukkan inverter yang menggunakan transistor bipolar. Pengatur logika, biasanya dalam bentuk kartu elektronik, yang memiliki komponen utama sebuah mikroprosesor akan mengatur kapan waktu transistor-transistor inverter hidup atau mati untuk menghasilkan tegangan dan frekuensi yang bervariasi untuk dilanjutkan ke motor sesuai bebannya.
Tipe inverter ini menggunakan enam langkah untuk menyelesaikan satu
putaran 360°(6 langkah masing-masing 60°). Oleh karena hanya enam
langkah, inverter jenis ini memiliki kekurangan yaitu torsi yang
pulsatif (peningkatan/penurunan nilai yang mendadak) setiap penyaklaran
terjadi. Dan ini dapat ditemui pada operasi kecepatan rendah seiring
variasi putaran motor. Istilah teknis dari putaran yang bervariasi ini
adalah cogging. Selain itu, bentuk gelombang sinyal keluaran
yang tidak sinusoidal sempurna mengakibatkan pemanasan berlebih di motor
yang mengakibatkan motor mesti dijalankan di bawah nilai rating-nya.
Current Source Inverter (CSI)
Jenis inverter satu ini menggunakan SCR untuk menghasilkan tegangan DC-link yang bervariasi untuk suplai ke bagian inverter yang juga terdiri dari SCR untuk menyaklarkan keluaran ke motor. Beda dengan VVI yang mengontrol tegangan, CSI justru mengontrol arus yang akan disuplai ke motor. Karena inilah pemilihan motor haruslah hati-hati agar cocok dengan drive. Berikut gambaran sederhana inverter sumber arus.
Percikan arus akibat proses penyaklaran dapat dilihat pada keluaran jika kita mengukurnya menggunakan osciloscope. Pada kecepatan rendah sifat arus yang pulsatif dapat mengakibatkan motor tersendat ‘cog‘.
Pulse Width Modulation
Teknik penyaklaran satu ini memberikan output yang lebih sinusoidal dibandingkan dua jenis inverter sebelumnya. Drive yang menggunakan PWM terbukti lebih efisien dan memberikan tingkat performa yang lebih tinggi. Sama seperti VVI, sebuah PWM juga terdiri atas rangkaian konverter, DC link, control logic, dan sebuah inverter. Biasanya konverter yang digunakan adalah tipe tidak terkontrol (dioda biasa) namun juga ada yang menggunakan setengah terkontrol atau kontrol penuh. Perhatikan gambar sebuah PWM berikut ini.
Konverter
Konverter akan mengubah tegangan AC 3 fasa menjadi tegangan DC dan dihaluskan oleh rangkaian induktor L1 dan kapasitor C1. Nilai tegangan DC yang dihasilkan adalah 1.35 kali tegangan inputnya, misal: 480VAC dihasilkan 650 VDC.
Inverter
Untuk bagian inverter, rangkaian PWM di atas menggunakan divais elektronika daya “Insulated Gate Bipolar Transistor” (IGBT ). IGBT memiliki kemampuan penyaklaran yang sangat tinggi hingga ribuan kali per detik dimana dapat aktif kurang dari 400 nano detik dan mati dalam waktu 500 nano detik. IGBT dibangun oleh sebuah gate, kolektor, dan emiter. Saat gate diberikan tegangan positif (biasanya +15VDC), arus akan mengalir melalui kolektor dan emiter. IGBT akan mati saat tegangan positif dihilangkan dari gate. Selama kondisi mati, tegangan gate IGBT akan ditahan pada nilai tegangan negatif yang kecil sekitar -15V VDC untuk mencegah agar tidak hidup dengan sendirinya.
Berikut gambaran gelombang keluaran inverter PWM. Penjelasan PWM sendiri adalah di luar dari bahasan kita kali ini.
Sebagai catatan, amplituda tegangan dapat kita mainkan dengan
mengatur durasi hidupnya. Untuk frekuensi rendah yang membutuhkan
tegangan rendah, durasi ini akan diperpendek hingga pembentukan arus dan
tegangan motor akan lambat. Dengan memperpanjang durasi penyaklaran,
pembentukan arus dan tegangan akan cukup lama hingga mencapai nilai yang
maksimal dibandingkan waktu yang lebih pendek.
READMORE
Variable speed drive atau juga disebut dengan variable frequency drive atau singkatnya disebut dengan inverter adalah solusi aplikasi yang membutuhkan kemampuan pengaturan motor lebih lanjut, misal: pengaturan putaran motor sesuai bebannya atau sesuai nilai yang kita inginkan. Penggunaan VSD bisa untuk aplikasi motor AC maupun DC. Istilah inverter sering digunakan untuk aplikasi AC.
Ada tiga jenis inverter yang biasa dipelajar di bangku kuliah:
- variable voltage inverter (VVI)
- current source inverter (CSI)
- pulse width inverter (PWM)
- cycloconverter
Secara sederhana untuk drive AC, variable speed drive atau inverter akan mengubah AC ke DC yang kemudian diatur dengan suatu teknik penyaklaran ‘switching‘ mengubah DC menjadi tegangan dan frekuensi keluaran AC yang bervariasi.
Variable Voltage Inverter (VVI)
Jenis inverter ini menggunakan konverter jembatan SCR untuk mengubah tegangan input AC ke DC. SCR adalah komponen elektronika daya yang memiliki kemampuan untuk mengatur nilai tegangan DC mulai dari 0 hingga mendekati 600 VDC. Induktor L1 sebagai choke dengan kapasitor C1 membentuk bagian dengan istilah DC-link yang membantu memperhalus kualitas tegangan DC hasil konversi. Bagian inverter sendiri terdiri dari kumpulan divais penyaklaran seperti: thyristor, transistor bipolar, MOSFET, atau IGBT. Gambaran berikut menunjukkan inverter yang menggunakan transistor bipolar. Pengatur logika, biasanya dalam bentuk kartu elektronik, yang memiliki komponen utama sebuah mikroprosesor akan mengatur kapan waktu transistor-transistor inverter hidup atau mati untuk menghasilkan tegangan dan frekuensi yang bervariasi untuk dilanjutkan ke motor sesuai bebannya.
variable voltage inverter circuit
waveform of a vvi
Jenis inverter satu ini menggunakan SCR untuk menghasilkan tegangan DC-link yang bervariasi untuk suplai ke bagian inverter yang juga terdiri dari SCR untuk menyaklarkan keluaran ke motor. Beda dengan VVI yang mengontrol tegangan, CSI justru mengontrol arus yang akan disuplai ke motor. Karena inilah pemilihan motor haruslah hati-hati agar cocok dengan drive. Berikut gambaran sederhana inverter sumber arus.
current source inverter schematic
waveform of current source inverter output
Teknik penyaklaran satu ini memberikan output yang lebih sinusoidal dibandingkan dua jenis inverter sebelumnya. Drive yang menggunakan PWM terbukti lebih efisien dan memberikan tingkat performa yang lebih tinggi. Sama seperti VVI, sebuah PWM juga terdiri atas rangkaian konverter, DC link, control logic, dan sebuah inverter. Biasanya konverter yang digunakan adalah tipe tidak terkontrol (dioda biasa) namun juga ada yang menggunakan setengah terkontrol atau kontrol penuh. Perhatikan gambar sebuah PWM berikut ini.
PWM drive basic schematic
Konverter akan mengubah tegangan AC 3 fasa menjadi tegangan DC dan dihaluskan oleh rangkaian induktor L1 dan kapasitor C1. Nilai tegangan DC yang dihasilkan adalah 1.35 kali tegangan inputnya, misal: 480VAC dihasilkan 650 VDC.
Inverter
Untuk bagian inverter, rangkaian PWM di atas menggunakan divais elektronika daya “Insulated Gate Bipolar Transistor” (IGBT ). IGBT memiliki kemampuan penyaklaran yang sangat tinggi hingga ribuan kali per detik dimana dapat aktif kurang dari 400 nano detik dan mati dalam waktu 500 nano detik. IGBT dibangun oleh sebuah gate, kolektor, dan emiter. Saat gate diberikan tegangan positif (biasanya +15VDC), arus akan mengalir melalui kolektor dan emiter. IGBT akan mati saat tegangan positif dihilangkan dari gate. Selama kondisi mati, tegangan gate IGBT akan ditahan pada nilai tegangan negatif yang kecil sekitar -15V VDC untuk mencegah agar tidak hidup dengan sendirinya.
insulated gate bipolar transistor
PWM waveform
PWM waveform for controlling voltage amplitude
.png "English"){kind=small}
