Inverter sudah menempati peran penting di dunia teknologi modern dikarenakan adanya kenaikan signifikan mobil listrik dan teknologi energi terbarukan. Inverter mengubah daya DC menjadi daya AC inverter juga digunakan dalam suplai daya bebaskan ruang kontrol mesin listrik dan filter daya aktif. Artikel ini akan menjelaskan cara mendapatkan output tenaga listrik sinusoidal murni dari input daya DC secara bertahap. 

Arus bolak-balik secara berkala membalikan arahnya, atas alasan inilah nilai rata-rata arus bolak-balik selama satu siklus akan menjadi 0. 

Sebelum melanjutkan ke produksi gelombang sinus, mari kita lihat bagaimana arus bolak-balik gelombang kotak dihasilkan. Sebenarnya inverter tipe lama biasa menghasilkan output gelombang kotak sederhana, mari kita susun rangkaian menarik seperti yang ditunjukkan. Dengan 4 saklar dan 1 tegangan input, sirkuit ini dikenal sebagai full bridge inverter, output ditarik antara titik A dan B. Agar analisa rangkaian ini lebih mudah mari kita ganti beban asli ini dengan beban hipotetis, perhatikan arusnya saat saklar S1 dan S4 yang on serta S2 dan S3 off. 

Sekarang lakukan sebaliknya dan amati arus yang ada, jelas bahwa aliran arus bolak-balik nya berlawanan seperti juga tegangan output di seluruh beban. Ini adalah teknik dasar yang menghasilkan arus bolak-balik gelombang kotak. Kita semua tahu bahwa frekuensi suplai daya AC yang tersedia di rumah kita adalah 50 Hz, ini berarti kita perlu menghidupkan saklar on dan off 100 kali dalam 1 detik yang tidak mungkin dilakukan baik secara manual atau dengan menggunakan saklar mekanis. Kami memperkenalkan saklar semikonduktor seperti mosfet untuk tujuan ini, saklar jenis ini bisa menyalakan dan mematikan ribuan kali per detik dengan bantuan pengontrol sinyal kita bisa melakukan On atau Off transistor dengan sangat mudah. Output gelombang kotak adalah perkiraan tinggi output gelombang sinus, inverter lama digunakan untuk memproduksinya. Itulah sebabnya anda akan mendengar suara dengungan saat menyalakan kipas angin atau peralatan lainnya yang menggunakan kekuatan gelombang kotak, mereka juga memanaskan peralatan listrik. Inverter modern menghasilkan output sinusoidal murni, mari kita lihat bagaimana inverter memperolehnya. 

Sebuah teknik yang disebut pengaturan lebar pulsa modulasi digunakan untuk memperolehnya. Logika dari lebar pulsa modulasi sederhana saja, menghasilkan tegangan DC dalam bentuk pulsa dengan lebar yang berbeda, dia akan menghasilkan pulsa dengan lebar yang lebih besar saat anda berada di daerah yang membutuhkan amplitudo yang lebih tinggi. Pulsa untuk gelombang sinus terlihat seperti ini

Sekarang inilah bagian yang sulit, apa yang akan terjadi jika anda merata-ratakan pulsa ini dalam interval waktu yang kecil. Anda akan terkejut saat melihat bahwa bentuk pulsa rata-rata terlihat sangat mirip dengan kurva shine, semakin halus pulsa yang digunakan semakin baik bentuk kurva sinus. Sekarang pertanyaan sebenarnya adalah bagaimana cara menghasilkan pulsa ini dan bagaimana cara kita merata-ratakan dengan cara yang praktis? Mari kita lihat bagaimana penerapannya di inverter yang sebenarnya, dua komparator digunakan untuk percobaan ini. Komparator membandingkan gelombang sinus dengan gelombang segitiga, 1 komparator menggunakan gelombang sinus normal dan komparator lainnya menggunakan gelombang sinus terbalik. Komparator pertama mengendalikan saklar S1 dan S2 dan komparator kedua mengendalikan saklar S3 dan S4. Saklar S1 dan S2 menentukan tingkat tegangan pada titik A dan dua saklar lainnya menentukan tingkat tegangan pada titik B. Bisa dilihat bahwa satu cabang dari output komparator dilengkapi dengan gerbang not. Sudah pasti apabila S1 on, maka S2 akan off dan sebaliknya, ini juga berarti kita tidak pernah bisa menyalakan S1 dan S2 pada saat bersamaan yang akan menyebabkan sirkuit DC mengalami hubung singkat. 


Menyalakan S1 akan memberikan tegangan sel pada titik A dan menyalakan S2 memberikan tegangan 0 pada titik yang sama, sama halnya dengan poin B. Logika perpindahan PWM sederhana saja, bila nilai gelombang sinus lebih dari gelombang segitiga komparator menghasilkan 1 sinyal jika tidak sinyal 0. Sekarang amati variasi tegangan pada kumparan pertama yang sesuai logika ini, sinyal kontrol 1 menyalakan mosfet. Pulsa tegangan yang dihasilkan pada titik A, seperti yang ditunjukkan proses yang sama dan amati pulsa tegangan yang dihasilkan pada titik B.

Karena kita menarik tegangan output antara titik A dan B, tegangan bersih akan menjadi perbedaan antara A dan B. Ini adalah ponstain yang tepat yang kita butuhkan untuk menciptakan gelombang sinus, semakin halus gelombang segitiganya semakin akurat ponstain yang dihasilkan. 

Pertanyaan selanjutnya adalah bagaimana kita bisa merata-ratakannya? untuk membuatnya persis sinusoidal, elemen penyimpan energi seperti induktor dan kapasitor digunakan untuk memperlancar aliran listrik, mereka disebut filter pasif. Induktor digunakan untuk memperlancar arus dan kapasitor digunakan untuk memperlancar tegangan, kesimpulannya dengan jembatan inverter teknik PWM dan filter pasif yang baik anda dapat menghasilkan tegangan sinusoidal dan mengoperasikan semua peralatan tanpa menimbulkan kebisingan. 

Teknologi inverter yang telah kami jelaskan sejauh ini hanya memiliki 2 level tegangan, bagaimana jika kita mengenalkan 1 level tegangan lagi? ini akan memberikan perkiraan gelombang sinus yang lebih baik lagi dan dapat dengan seketika mengurangi error. Teknologi inverter multilevel seperti ini digunakan dalam aplikasi presisi tinggi seperti kincir angin dan mobil listrik. Inverter yang digunakan pada mobil listrik memiliki frekuensi dan kontrol amplitudo yang cerdas. Faktanya frekuensi mengendalikan kecepatan mobil listrik dan amplitudo mengendalikan kekuatannya, dengan cara ini inverter bertindak sebagai otak mobil listrik dengan cara menghasilkan tenaga listrik yang ideal untuk kondisi berkendara.

Kami berharap artikel ini memberikan ilmu yang mumpuni tentang cara kerja inverter, kami mengharapkan dukungan anda. Terima kasih


Source : YouTube – Ilmu Rekayasa : Inverter, Bagaimana cara kerjanya?