Inverter

Inverter

Inverter merupakan salah satu jenis dari peralatan elektronika daya yang banyak digunakan untuk berbagai macam keperluan pengguna energi listrik. Besarnya penggunaan inverter ini membuat begitu banyak pokok bahasan pada artikel-artikel maupun penelitian yang ditujukan untuk mengembangkannya. Pada artikel saya kali ini, saya akan membahas jenis peralatan elektronika lain, selain rectifier, chopper, maupun AC-AC converter, yaitu Inverter.



Inverter secara etimologi berasal dari bahasa Inggris yang berarti pembalik. Jadi menurut pengertian bahasa ini (umum), yang dimaksud dengan inverter adalah semua alat pembalik. Dalam istilah kelistrikan dikenal adanya converter, rectifier, dan inverter. Konverter (to convert = mengubah) adalah alat pengubah, baik dari DC ke AC (DC to AC converter) maupun dari AC ke DC (AC to DC converter). Rectifier berarti penyearah, alat ini berfungsi untuk menyearahkan tegangan AC (bolak-balik) menjadi tegangan DC (searah). Sedangkan inverter secara istilah adalah kebalikan dari rectifier, dan alat ini berfungsi untuk membalikkan tegangan DC menjadi tegangan AC. Jadi secara istilah, inverter adalah alat untuk mengubah sistem tegangan DC menjadi tegangan AC.

 

Lebih spesifik lagi, fungsi inverter adalah mengubah tegangan masukan DC menjadi tegangan keluaran AC yang simetris. Tegangan keluarannya dapat merupakan tegangan tetap maupun tegangan variabel dengan frekuensi yang tetap ataupun variabel pula. Pada prakteknya, lebih banyak diperlukan inverter dengan amplitudo dan frekuensi keluaran yang tetap.

 

Blok Diagram Inverter

Secara garis besar, berikut adalah blok diagram dari inverter.

Diagram Blok Inverter

 

Seperti yang telah dijelaskan pada bagian sebelumnya, inverter berfungsi untuk mengubah tegangan DC menjadi tegangan AC. Tegangan DC disini, berasal dari sumber DC yang dapat berupa baterai atau dari sumber tegangan AC yang disearahkan. Untuk mendapatkan tegangan keluaran yang dikehendaki, maka digunakan rangkaian kontrol. Rangkaian kontrol tersebut antara lain berfungsi untuk memberikan pemicuan untuk komponen saklar sehingga saklar dapat berbuka dan tertutup sesuai dengan pemicuan rangkaian kontrol. Berubahnya pemicuan rangkaian kontrol ini membuat perubahan pada frekuensi dan amplitudo gelombang tegangan keluaran.

 

Agar gelombang keluarannya dapat kembali mendekati gelombang sinus, maka digunakanlah filter. Pada umumnya, filter terdiri dari komponen induktif (induktor) dan juga komponen kapasitif (kapasitor).

Filter berfungsi untuk melewatkan frekuensi yang diharapkan saja. Filter yang digunakan disini biasanya merupakan filter jenis bandpass filter yang akan menangkal frekuensi rendah dan frekuensi tinggi yang tidak diharapkan pada keluarannya.

Sedangkan rangkaian kontrol berfungsi untuk mengendalikan proses penyaklaran (switching) yang terjadi pada inverter mode saklar. Pengendalian ini akan menentukan bentuk gelombang, amplitudo gelombang dan frekuensi gelombang keluaran dari sistem secara keseluruhan.

  

Klasifikasi Inverter

Berdasarkan jumlah fasa yang dibalik, inverter dibagi menjadi 2 jenis, yaitu :

• Inverter 1 Fasa
• Inverter 3 Fasa

Inverter satu fasa itu sendiri, ada tiga jenis yang terkenal, yaitu:

1. Dorong tarik (Push Pull/Centre Tapped Load).
2. Setengah jembatan (Half Bridge/Centre Tapped DC Supply).
3. Jembatan penuh (Full Bridge).

Sedangkan inverter tiga fasa, dibagi menjadi berbagai macam jenis, menyesuaikan pemicuannya, seperti :

1. Inverter Sinusoidal Pulse Width Modulation (SPWM)
2. Inverter Square Wave
3. Inverter Six Step

Masing-Masing dari jenis tersebut akan dijelaskan pada artikel selanjutnya.

 

Prinsip Kerja Inverter 

Tegangan keluaran variabel dapat ditentukan dengan mengubah tegangan masukan DC, dimana dalam hal ini pemicuan inverter dijaga untuk konstan. Disisi lain, bila tegangan masukan DC tetap, tegangan keluaran dapat diatur dengan mengubah pemicuan inverter yang dapat dilakukan dengan menggunakan kontrol modulasi lebar pulsa atau PWM (Pulse Width Modulation). 

 

Bentuk rangkaian dari inverter satu fasa dapat dilihat pada gambar dibawah ini.



Proses Kerja Inverter Satu Fasa

 

Dari gambar diatas, terlihat bahwa sumber tegangan yang ada merupakan sumber tegangan DC sebagai sumber yang akan diubah menjadi tegangan AC. S1, S2, S3 dan S4 merupakan sakelar yang pada penerapan sebenarnya dapat berupa transistor, SCR (Silicon Controlled Rectifier) atau FET (Field Effect Transistor), dan L merupakan beban.

 

Prinsip kerja inverter satu fasa dapat digambarkan melalui gambar diatas. Pada mulanya sakelar S1 dan S4 ditutup secara bersamaan, maka akan timbul tegangan pada beban, dimana arus listrik akan mengalir dari sumber, S1, beban, S4 lalu ke sumber lagi 

 

Kemudian S1 dan S4 dibuka kembali sedangkan S2 dan S3 yang ditutup, akibatnya muncul beda tegangan antara beban, dengan demikian arus listrik akan mengalir dari sumber, S3, beban, S2, lalu ke sumber lagi. Jika hal ini dilakukan terus maka pada titik A dan B akan muncul tegangan AC. Tegangan keluarannya dapat dilihat paga gambar berikut.



Gelombang Keluaran Inverter Satu Fasa



 

Aplikasi Inverter

Berbagai macam aplikasi dari penggunaan inverter dapat ditemui disekeliling kita. Salah satu contohnya adalah penggunaan Air Conditioner (AC) inverter. Kecilnya daya listrik yang dikonsumsi oleh suatu inverter, menginspirasi para pabrikan AC untuk menggunakan inverter untuk mengecilkan konsumsi dayanya. Alhasil, saat ini banyak sekali kita temukan penggunaan AC inverter untuk kebutuhan rumah tangga.

 

Untuk contoh lainnya, inverter juga digunakan untuk penghematan energi penggunaan lampu. Saat ini, banyak juga kita temukan produk lampu dengan jaminan hemat energi. Lampu tersebut memanfaatkan inverter untuk menghemat energi seperti halnya AC hemat energi. Tegangan AC yang masuk ke lampu disearahkan terlebih dahulu dengan menggunakan rectifier (penyearah) menjadi tegangan DC, lalu diubah lagi menjadi tegangan AC dengan menggunakan inverter. Untuk menjaga agar lampu tetap terang, maka frekuensi tegangan AC keluaran inverter dinaikkan hingga ratusan kali lipat dari frekuensi semulanya.

 

Untuk penerapannya dibidang industri, inverter banyak digunakan ketika suplai listrik dari PLN terputus. Ketika terjadi pemadaman listrik, suplai listrik yang digunakan oleh perusahaan tersebut untuk menjaga kontinuitas peralatan tertentu, adalah dari baterai. Karena sebagian peralatan disuplai dengan tegangan AC, maka tegangan DC dari baterai harus diubah terlebih dahulu menjadi tegangan AC. Alat yang digunakan ialah inverter. Oleh karena itu, inverter banyak digunakan oleh perusahaan dalam keadaan darurat.

 

Kelebihan dan Kekurangan Inverter

Masing-masing peralatan elektronika daya pasti memiliki kelebihan dan kekurangan dalam penggunaannya. Seperti yang dijelaskan pada bagian sebelumnya, inverter dapat mengkonsumsi daya listrik yang lebih kecil dengan cara meningkatkan frekuensi tegangan AC-nya. Dalam penggunaan inverter yang dipadukan dengan rectifier (penyearah), akan memiliki losses (rugi-rugi) yang lebih kecil jika dibandingkan dengan paduan antara inverter dengan transformator. Hal ini dikarenakan oleh adanya rugi-rugi besi, rugi-rugi tembaga, rugi-rugi magnetisasi, dan lain sebagainya yang terjadi pada transformator.

 

Pengunaan komponen pensaklaran pada inverter, seperti thyristor, SCR (Silicon Controlled Rectifier), ataupun FET (Field Effect Transistor), menyebabkan dampak yang buruk dari adanya proses buka-tutup (switching) dari komponen tersebut. Dampak buruk tersebut adalah munculnya harmonisa yang jika harmonisa tersebut melebihi ambang batas dari yang telah ditetapkan oleh IEEE 519-1992, dapat menimbulkan berbagai macam dampak lanjutan terhadap peralatan-peralatan lain yang tersambung dengan inverter tersebut, seperti cepat panasnya transformator, terganggunya peralatan proteksi, terganggunya peralatan kontrol, dan lain sebagainya.

 

Untuk mengatasi harmonisa, dapat dilakukan dengan pemasangan filter harmonisa. Filter harmonisa itu sendiri, dapat dibagi menjadi 2 jenis, yaitu filter pasif dan filter aktif. Filter pasif hanya dapat menghilangkan harmonisa dengan frekuensi tertentu. Sedangkan filter aktif, dapat menghilangkan harmonisa dengan berbagai macam frekuensi dengan cara menghasilkan perubahan gelombang yang memiliki nilai yang sama namun berkebalikan terhadap perubahan gelombang mula sehingga bentuk gelombangnya tetap sinusoidal.

Sumber Gambar : turnonthesun.com.au

Video Terkait :
Lecture 22 - Basics of DC to AC Converter 1
http://www.youtube.com/watch?v=7CReXeMAXHA

Lecture 23 - Basics of DC to AC Converter 2
http://www.youtube.com/watch?v=tMFFmmw3LTg