Transcript penyongsang tersuap arus

BAB 5
PENYONGSANG TERSUAP
ARUS DAN
TERSUAP VOLTAN
PENGENALAN
Kriteria kelajuan dan dayakilas bergantung
rekabentuk asal. Diketahui kawalan kelajuan
bagi setiap motor aruhan adalah melalui
pelarasan frekuensi.
Motor aruhan boleh dipacu dengan
menggunakan penyongsang bagi motor sangkar
tupai dan boleh menjana frekuensi sendiri.
Dengan itu,kelajuan motor sangkar tupai boleh
dikawal.
PENGENALAN
Kelebihan kaedah ini adalah:
i.
kaedahnya lebih ringkas
ii.
iii.
Padat dan cekap
Ia meliputi kawalan pada fluks pada
stator.
Apabila fluks bertambah kelajuan segerak turut
bertambah maka kelajuan turut bertambah.
Sistem yang popular dalam kawalan frekuensi
ialah ‘variable solid’ dan ‘alternator converter’.
PENGENALAN
Sistem ini menggunakan talian 3 fasa yang
disambung kepada penyongsang dan keluaran
penyongsang disambung kepada stator.
Keluaran yang dihasilkan adalah arus dan voltan
malar dalam bentuk a.u.
Terdapat dua jenis penyongsang yang
digunakan iaitu:
i.
Penyongsang frekuensi tersuap arus
ii.
Penyongsang frekuensi tersuap voltan
PENYONGSANG TUKAR TERTIB
KENDIRI
Motor segerak boleh dipacu dengan
penyongsang penukar tertib semulajadi
kerana motor segerak boleh membekalkan
kuasa reaktif yang diperlukan oleh
penyongsang.
Jika motor segerak digantikan dengan motor
aruhan, sistem penukaran frekuensi akan
rosak disebabkan motor aruhan tidak boleh
memindahkan atau menghantar kuasa reaktif.
Dan jika keadaan tadi kekal maka ia
menyerap kuasa reaktif.
PENYONGSANG TUKAR TERTIB
KENDIRI
Penyongsang tertukar tertib kendiri beroperasi
berbeza sedikit daripada penyongsang tertukar
tertib semulajadi iaitu:
i.
Ianya boleh menjana frekuensi sendiri di
mana ianya ditentukan oleh frekuensi
denyut yang diberikan pada kaki “gate”.
ii. Ianya boleh menyerap atau memindah /
menghantar kuasa reaktif. Kuasa reaktif ini
di jana atau diserap bergantung kepada
tindakan penyuisan oleh tiristor kuasa.
FUNGSI PENYONGSANG TERTUKAR
TERTIB KENDIRI BAGI SEBUAH MOTOR
ARUHAN SANGKAR TUPAI
Penyongsang tertukar tertib kendiri dapat
berfungsi untuk menukarkan kuasa arus
terus kepada arus ulang-alik.
Litar penyongsang tertukar tertib kendiri
mengandungi tiristor kuasa yang disusun
dalam litar tetimbang tiga fasa.
Bagaimanapun, setiap tiristor dikelilingi
oleh susunan kapasitor , induktor, diod
dan tiristor tambahan.
FUNGSI PENYONGSANG TERTUKAR
TERTIB KENDIRI BAGI SEBUAH MOTOR
ARUHAN SANGKAR TUPAI
Tujuan komponen-komponen tambahan ini
adalah untuk memaksa sebahagian tiristor
kuasa untuk mengalir apabila secara
normalnya ianya tidak boleh berkendali
dan memaksa sebahagian lagi tiristor
kuasa untuk berhenti mengalir sebelum
tiba masa ‘semulajadi’nya.
Secara tepatnya, tindakan penyuisan
membolehkan penukar ini menjana kuasa
reaktif.
PRINSIP ASAS PENYONGSANG
TERTUKAR TERTIB KENDIRI
Prinsip asas bagi kesemua penyongsang tertukar tertib
kendiri iaitu:
1. Kuasa kehilangan penyongsang adalah kecil, maka
kita andaikan kuasa masukan arus terus adalah
bersamaan dengan kuasa aktif keluaran arus
ulangalik.
2. Kuasa reaktif yang dijanakan oleh penyongsang tidak
dihasilkan melalui penukar tertib kapasitor dalam
litar. Kuasa reaktif adalah merujuk kepada tindakan
penyuisan itu sendiri.
3. Kuasa keluaran reaktif tidak memerlukan masukan
arus terus.
PRINSIP ASAS PENYONGSANG
TERTUKAR TERTIB KENDIRI
4. Tiristor menyambung terminal masukan
arus terus kepada terminal keluaran arus
ulang alik dalam rangkaian terkawal dengan
mengabaikan kejatuhan voltan. Ini diikuti
oleh:
a)
b)
dalam penyongsang suap voltan, talian voltan
arus ulangalik adalah bersamaan dengan
voltan masukan arus terus.
dalam penyongsang suap balik arus, talian
arus ulang alik adalah bersamaan dengan
arus terus.
PRINSIP ASAS PENYONGSANG
TERTUKAR TERTIB KENDIRI
LITAR PENYONGSANG PENUKAR TERTIB
YANG RINGKAS
T2
T1
E
C
Q1
Q2
Rajah 5.1
R
PRINSIP KENDALIAN
Ketika SCR Q1 dipicu, bekalan E akan melalui separuh
lilitan utama iaitu T1 dan seterusnya sebabkan terhasilnya
aliran arus pada beban. Dalam masa yang sama, kapasitor
akan dicas mengikut arah arus I1.
Apabila SCR Q2 dipicu, bekalan E akan melalui lilitan utama
pengubah iaitu T1. Seterusnya dengan adanya cas pada
kapasitor, ini akan menyebabkan katod SCR Q1 menjadi
lebih positif daripada anod dan kemudian mematikan Q1.
Perubahan arah arus pada lilitan pertama akan
menyebabkan arus pada beban lilitan kedua juga akan
bertukar arah. Proses ini akan berulang di mana Q1 dan
Q2 akan dihidupkan (ON) dan dimatikan (OFF) bersilih ganti
seterusnya menghasilkan arus au dililitan beban kedua.
KENDALIAN SISTEM PENERUSPENYONGSANG BAGI
MENGAWAL KELAJUAN MOTOR
ARUHAN SANGKAR TUPAI
Penerus di sambungkan ke talian bekalan
tiga fasa dan penyongsang di
sambungkan ke stator.
Keluaran arus terus daripada penerus di
sambungkan sebagai masukan arus terus
bagi penyongsang melalui sebuah
penyambung arus terus.
KENDALIAN SISTEM PENERUSPENYONGSANG BAGI
MENGAWAL KELAJUAN MOTOR
ARUHAN SANGKAR TUPAI
Terdapat dua jenis penyambung arus
terus yang digunakan iaitu :
i. Penyambung arus terus arus malar
ii. Penyambung arus terus voltan malar
KENDALIAN SISTEM PENERUSPENYONGSANG BAGI
MENGAWAL KELAJUAN MOTOR
ARUHAN SANGKAR TUPAI
Penyambung arus terus ini dapat memberikan
peningkatan nilai bagi penyongsang tersuap
arus dan suap voltan di mana
- bagi penyongsang tersuap voltan, voltan
talian arus ulangalik adalah bersamaan
dengan voltan masukan arus terus
- bagi penyongsang tersuap arus pula, arus
talian arus ulangalik adalah bersamaan
dengan talian arus terus.
KENDALIAN SISTEM PENERUSPENYONGSANG BAGI
MENGAWAL KELAJUAN MOTOR
ARUHAN SANGKAR TUPAI
Sambungan arus malar sedemikian adalah untuk
membekalkan arus yang tetap kepada penyongsang
yang akan disuapkan secara berturutan kepada bekalan
tiga fasa bagi motor (Rajah 5.2).
Begitu juga bagi penyongsang voltan malar, ia juga
adalah bertujuan untuk membekalkan voltan yang tetap
kepada penyongsang di mana ia adalah disuiskan dari
satu fasa ke satu fasa bagi motor aruhan sangkar tupai
(Rajah 5.3).
Penyuisan ini boleh dilakukan samada secara kompleks
atau ringkas bergantung kepada rekabentuk penukar.
KENDALIAN SISTEM PENERUSPENYONGSANG BAGI
MENGAWAL KELAJUAN MOTOR
ARUHAN SANGKAR TUPAI
Penyongsang Tersuap Arus
Id
E1
Talian 3
fasa
Rajah 5.2
E2
Penyong
sang
tertukar
tertib
kendiri
Pemicu
gate
Ia
A
E
B
C
M
Motor Aruhan
Sangkar tupai
KENDALIAN SISTEM PENERUSPENYONGSANG BAGI
MENGAWAL KELAJUAN MOTOR
ARUHAN SANGKAR TUPAI
Penyongsang Tersuap Voltan
Id
Ia
Talian 3
fasa
E1
C
E2
Penyong
sang
tertukar
tertib
kendiri
A
B
C
M
Motor Aruhan
Sangkar tupai
Rajah 5.3
Pemicu gate
KUIZ
1.
2.
3.
4.
5.
Senaraikan 2 jenis penyongsang yang
digunakan.
Berikan kelebihan menggunakan penyongsang
berkenaan.
Apakah fungsi penyongsang tertib kendiri?
Di dalam penyongsang tukar tertib kendiri,
sekiranya motor segerak ditukar kepada motor
aruhan apa yang akan terjadi?
Apa yang dimaksudkan dengan kuasa
keluaran reaktif tidak memerlukan masukan
arus terus
PRINSIP ASAS PENYONGSANG PENUKAR
TERTIB KENDIRI UNTUK SEBUAH MOTOR
SANGKAR TUPAI
Rajah 5.4 : Rajah Penyongsang Tukar Tertib Kendiri Sumber Arus
PRINSIP ASAS PENYONGSANG PENUKAR
TERTIB KENDIRI UNTUK SEBUAH MOTOR
SANGKAR TUPAI
Litar ini adalah gabungan antara penyongsang
sumber arus dengan suis bertukar tertib
kendiri. Penukar tertib kendiri ini boleh
digabungkan dengan penyongsang lain.
Secara amnya kendalian adalah sama dengan
kendalian penyongsang lain tetapi berbeza
penggunaan jenis alatan penyuisan di mana
suis bertukar tertib kendiri digunakan.
PRINSIP ASAS PENYONGSANG PENUKAR
TERTIB KENDIRI UNTUK SEBUAH MOTOR
SANGKAR TUPAI
Rajah di atas menggunakan sumber arus
sebagai puncanya dan ia menggunakan 6
tertib kendiri sebagai suis S1 ke S6
perbezaan antara fasa 60 darjah dan
setiap suisnya dihidupkan ke 120 darjah.
Cara kawalan akan ditunjukkan di bawah
PRINSIP ASAS PENYONGSANG PENUKAR
TERTIB KENDIRI UNTUK SEBUAH MOTOR
SANGKAR TUPAI
INTERVAL
I
II
III
IV
V
VI
SUIS YANG DI’ON’KAN
S1 , S6
S2 , S1
S3 , S2
S4 , S3
S5 , S4
S6 , S5
Berdasarkan jadual di atas, suis akan diONkan secara
serentak di mana satu untuk kumpulan atas (S1, S3 dan
S5) dan satu lagi untuk kumpulan bawah (S2, S4 dan S6)
PRINSIP ASAS PENYONGSANG PENUKAR
TERTIB KENDIRI UNTUK SEBUAH MOTOR
SANGKAR TUPAI
(a)
(b)
(c)
Rajah 5.5
PRINSIP ASAS PENYONGSANG PENUKAR
TERTIB KENDIRI UNTUK SEBUAH MOTOR
SANGKAR TUPAI
Rajah 5.6
SISTEM PENERUS PENYONGSANG UNTUK
MENGAWAL KELAJUAN MOTOR SANGKAR
TUPAI
Rajah 5.7 : Litar Penerus Penyongsang 3 Fasa
SISTEM PENERUS PENYONGSANG UNTUK
MENGAWAL KELAJUAN MOTOR SANGKAR
TUPAI
Dari Rajah 5.7 di atas, litar boleh
dibahagikan kepada 3 bahagian iaitu:
i.
Bahagian penerus
ii.
Bahagian penapis dan pemenggal
iii.
Bahagian penyongsang
SISTEM PENERUS PENYONGSANG UNTUK
MENGAWAL KELAJUAN MOTOR SANGKAR
TUPAI
Bahagian penerus
-
Tujuan : menukarkan bekalan au kepada at.
-
Kegunaan: digunakan oleh penyongsang
dan dgn ini perubahan frekuensi dan voltan
au boleh dikawal bila melalui penyongsang.
-
Boleh menggunakan kawalan:
i. Penerus terkawal (guna peranti terkawal spt
SCR)
ii. Penerus jenis tidak terkawal (guna diod)
SISTEM PENERUS PENYONGSANG UNTUK
MENGAWAL KELAJUAN MOTOR SANGKAR
TUPAI
Bahagian Penapis
-
Terdiri daripada aruhan dan kapasitor.
-
Fungsi : Mengurangkan kandungan riak
yang terdapat pada voltan yang dihasilkan
penerus 3 fasa.
-
Fungsi Komponen aruhan dan kapasitor :
i. menyimpan cas atau tenaga
melaluinya. Atau
ii. membuang cas bagi kapasitor dan tenaga
bagi aruhan bila arus tidak melaluinya.
SISTEM PENERUS PENYONGSANG UNTUK
MENGAWAL KELAJUAN MOTOR SANGKAR
TUPAI
Bahagian Penyongsang
- Fungsi : menukarkan voltan au kepada voltan
at yang mempunyai frekuensi yang boleh
dikawal.
- Setiap pasang komponen (transistor, diod,
SCR dll) yang terdapat dalam litar akan
diONkan secara berselang-seli dan setiap
transistor tersebut diONkan mengikut sudut
voltan bekalan dan boleh dikawal pada sudut
picuan komponen.
TERMOLOGI TERSUAP VOLTAN
Penyongsang tersuap voltan (voltage source
inverter) atau boleh dikenali sebagai
penyongsang sumber voltan merupakan sejenis
penyongsang yang mengambil kuasa masukan
dalam bentuk sumber voltan arus terus (AT)
bolehubah.
Sumber ini akan melaraskan semula voltan
masukan untuk membekalkan amplitud voltan
keluaran yang diperlukan daripada
penyongsang.
TERMOLOGI TERSUAP ARUS
Penyongsang tersuap arus (current source
inverter) atau boleh dikenali sebagai
penyongsang sumber arus merupakan
sejenis penyongsang yang mengambil
kuasa masukan dalam bentuk sumber
voltan arus terus (AT) bolehubah.
Sumber ini akan melaraskan semula arus
masukan untuk membekalkan amplitud
voltan keluaran yang diperlukan daripada
penyongsang.
PENYONGSANG TERSUAP VOLTAN
Penyongsang tersuap voltan (voltage fed inverter
atau VFI) atau dikenali sebagai penyongsang
voltan bolehubah (VVI) merupakan sejenis
penyongsang yang mengambil kuasa masukan
dalam bentuk sumber voltan arus terus (AT)
bolehubah.
Sumber ini akan melaraskan semula voltan
masukan untuk membekalkan amplitud voltan
keluaran yang diperlukan daripada penyongsang.
Biasanya pemacu VFI berkurang keupayaan untuk
dikenakan pembrekan secara penjanaan semula.
Pemacu ini adalah paling mudah binaannya dan
digunakan dalam industri untuk penggunaan
sehingga 400 kuasa kuda (k.k.).
Kawalan Kelajuan Motor Au Secara VVI
Jenis 6 Langkah
i) Sistem menerima voltan masukan au yang nominal
dan menukarkan kepada voltan keluaran at
bolehubah.
ii) Voltan keluaran dikenakan kepada voltagecontrolled-oscillator secara bergilir-gilir akan
menghasilkan frekuensi yang berkadar terus
dengan voltan keluaran bekalan kuasa at.
iii) Keluaran voltage-controlled-oscillator
kemudiannya digunakan untuk memacu six phase
logic yang akan membekalkan keluaran denyut
kepada optical coupler, buffer driver dan power
inverters.
Kawalan Kelajuan Motor Au Secara VVI
Jenis 6 Langkah
Rajah 5.8 : Rajah blok kawalan kelajuan motor au
Penyongsang VVI Jenis 6 Langkah
i)
Rajah 5.9 di bawah, menunjukkan rajah inverter 6
langkah yg telah dimudahkan akan digunakan untuk
menunjukkan turutan penyuisan yang betul.
Setiap suis adalah transistor atau thyristor. Voltan dan
arus keluaran untuk beban resistive ditunjukkan pada
Rajah 5.10 di bawah.
Bentuk gelombang arus mengandungi 6 langkah
berlainan bila suis mengikut turutan yg betul. Oleh itu
ia dinamakan 6 langkah.
Penyongsang VVI Jenis 6 Langkah
Rajah 5.9
Penyongsang VVI Jenis 6 Langkah
Rajah 5.10
Penyongsang VVI Jenis 6 Langkah
ii)
Setiap voltan yang dikenakan kepada ketiga-tiga fasa
dianjakkan 120 darjah spt yang ditunjukkan. Rajah ini
menunjukkan voltan talian Vab, Vbc dan Vca.
iii)
Semasa tempoh masa 1 dan 2, voltan daripada a ke b
adalah +V di mana b berkeupayaan –V.
iv)
Semasa tempoh masa 3, voltan a ke b adalah sifar di
mana kedua-dua a dan b adalah +V. Dengan cara ini
bentuk gelombang 6 langkah diperolehi.
v)
Voltan keluaran boleh ditukar dengan mengubah
voltan masukan arus terus. Frekuensi keluaran boleh
diubah dengan mengubah frekuensi penyuisan
transistor (S1 – S6). Biasanya frekuensi maksima
untuk kawalan kelajuan motor yang menggunakan
inverter 6 langkah adalah 200 Hz.
Penyongsang VVI Jenis 6 Langkah
vi)
Rajah 5.10 menunjukkan pada sebarang ketika 3 suis
akan diONkan iaitu satu suis akan mengalirkan dalam
setiap tetimbang dan kaki yang lain akan disuiskan
dengan lengahan 120. Rajah 5.11 dan Rajah 5.12
menunjukkan transistor Q1 –Q6 secara teorinya
mengalirkan untuk 180.
vii)
Bagaimanapun untuk situasi yang praktikal, adalah perlu
untuk menyediakan lengah masa (biasanya 10o – 15o)
kepada fasa arus semasa pengaliran dari +ve ke –ve.
viii)
Lengah masa ini membolehkan sesebuah transistor
OFF dahulu sebelum transistor yang lain ON. Ini adalah
untuk mengelakkan “cross conduction” (konduksi
terpintas) yang boleh merosakkan transistor kuasa.
Dengan itu, masa pengaliran maksima adalah 165o
daripada tempoh 360o. Diod disambungkan selari
dengan transistor akan mengalirkan arus bila transistor
OFF diwakili oleh Ic pada Rajah 5.13.
Penyongsang VVI Jenis 6 Langkah
Rajah 5.11
Penyongsang VVI Jenis 6 Langkah
Rajah 5.12
Penyongsang VVI Jenis 6 Langkah
Rajah 5.13
Penyongsang VVI Jenis SCR
Rajah 5.14
Penyongsang VVI Jenis SCR
Prinsip Operasi
i)
Kuasa 1 fasa, 220V dikenakan kepada
penerus jenis tetimbang (D9 – D12) melalui
fius F1 dan F2 serta reaktor talian L1.
ii)
Voltan arus terus yang dihasilkan oleh
tetimbang ditapiskan oleh penapis kapasitor
C4. Voltan at bernilai tetap ini kemudiannya
diperolehi pada talian 1 dan 5. Perhatikan
bahawa tidak terdapat SCR melintangi talian
au. Dengan itu, rekabentuk ini adalah baik
untuk menghadapi kebisingan talian dan
spikes yang boleh menjejaskan memicuan
SCR di bahagian at.
Penyongsang VVI Jenis SCR
iii) 6 SCR (SCR1 – SCR6) dan 6 diod (D1 – D6) membawa
arus dalam tetimbang voltan bolehlaras.
SCR akan disuiskan ON dan OFF untuk
Sepasang
setiap fasa.
Tindakan ini akan menyebabkan setiap fasa menjadi positif
– negatif – positif – negatif - …. Secara bergilir-gilir. SCR1
dan SCR2 digunakan untuk fasa A, SCR3 dan SCR4 untuk
fasa B dam
SCR5 dan SCR6 untuk fasa C.
Tenaga untuk tetimbang voltan bolehlaras datang dpd
kapasitor C3. Dengan kata lain, SCR mengeluarkan kuasa
dari C3 untuk menjalankan motor dan mereka secara
berterusan cuba untuk discaskan C3. Kapasitor C3 dicas
oleh tetimbang voltan tetap.
Penyongsang VVI Jenis SCR
iv)
Setiap pasangan SCR yang mengawal setiap fasa
di ON dan OFF dalam turutan masa yang teratur
untuk membekalkan kuasa 3 fasa kepada motor,
jika penyuisan ON dan OFF dicepatkan maka
lebih tinggi frekuensi yang diperolehi.
v)
6 SCR dalam tetimbang voltan tetap (SCR 11 –
SCR 16) beroperasi dalam selari dengan
tetimbang voltan bolehlaras yang setara (SCR 1 –
SCR 6). Tujuan tetimbang voltan tetap adalah
untuk membekalkan tenaga kepada C3 semasa
beban motor menggunakannya dan mengOFFkan
commute SCR dalam tetimbang voltan boleh
laras.
Penyongsang VVI Jenis SCR
vi) Bila SCR dalam tetimbang voltan bolehlaras (misalnya
SCR 1 diONkan, SCR senilainya dalam tetimbang voltan
tetap (SCR 11) boleh diONkan sehingga pada kadar 10
kHz. Ia akan ON untuk satu denyut bila voltan C3 terlalu
rendah. Bila ia ON untuk satu denyut, tenaga yang datang
dari talian at (talian 1 dan 5) akan melalui X1 dan X2.
Sebahagian dari tenaga ini akan pergi ke motor,
selebihnya akan pergi ke diod (D1 – D6) dan membantu
mengecas semula C3.
Jika nilai voltan C3 berterusan terlalu rendah satu lagi
denyut tenaga akan dipanggil dan sekali lagi SCR dalam
tetimbang voltan tetap akan ON. Denyutan tenaga persaat
sehingga sebanyak 10,000 denyut boleh diperolehi
daripada setiap SCR dalam tetimbang voltan tetap.
Penyongsang VVI Jenis SCR
vii)
Untuk commutate OFF satu SCR dalam tetimbang
voltan boleh laras (misalnya SCR 1) getnya diOFFkan.
Kemudian pasangannya dalam tetimbang voltan tetap
(SCR 11) akan ON untuk satu denyut menyebabkan
arus mengalir. Sebahagian arus mengalir kepada
motor, selebihnya mengalir melalui diod D1. Tindakan
ini akan memiraukan SCR1 menyebabkan ia berhenti
mengalir.
vii)
SCR dalam tetimbang voltan tetap mengOFFkan
dirinya sendiri secara natural selepas setiap denyut
sebab ia mengalir dalam litar penala. Voltan akan
meningkat pada penghujung denyut untuk
menghalang sebarang pengaliran arus seterusnya.
VVI Jenis PWM
KENAPA PWM JENIS VVI DIPILIH BERBANDING
VVI 6 LANGKAH
Dalam kawalan motor aruhan menggunakan VVI 6 langkah
terdapat 4 kekurangan utama:
i)
ii)
iii)
iv)
Kuasa mesti mengalir melalui 2 atau 3 set suis semikonduktor. Ini
akan meningkatkan kos pemacu dan menurunkan kecekapan.
Inverter yang berasingan akan menambahkan saiz fizikal package
pemacu. Ini menyebabkan saiz motor aruhan au yang kecil tidak
bermakna disebabkan oleh bahagian inverter yang besar.
Bentuk gelombang keluaran inverter 6 langkah membawa kepada
pepnurunan keupayaan motor. Berlaku pertambahan kehilangan
hasil dari kandungan harmonik yang tinggi dalam arus motor
terutamanya pada operasi kelajuan rendah.
Bentuk gelombang 6 langkah menghasilkan motor berpusing
dalam keadaan tersentak-sentak.
VVI Jenis PWM
KEKURANGAN DI ATAS MEMBAWA KEPADA
TERCIPTANYA KAWALAN KUASA YANG LEBIH BAIK
IAITU PWM
Dalam pemacu inverter voltan bolehubah, frekuensi
bolehubah yang diterangkan sebelum ini, voltan dc link
boleh dikekalkan tetap dengan rektifier diod seperti
pada Rajah 5.15, keluaran frekuensi fundamental boleh
dikawal secara elektronik dengan menggunakan teknik
PWM.
Dengan cara ini transistor akan disuiskan ON dan OFF
dengan kerap antara separuh kitaran untuk menjanakan
keluaran voltan bolehlaras, yang mana biasanya
mempunyai kandungan harmonik yang rendah. Ada
beberapa teknik PWM. Teknik sinusoidal adalah yang
biasa digunakan seperti Rajah 5.16
VVI Jenis PWM
Rajah 5.15
VVI Jenis PWM
Rajah 5.16
VVI Jenis PWM
a) Gel voltan keluaran maksima b) Gelombang Separuh
(½) Voltan Keluaran c) Gelombang Keluaran Separuh
(½) Voltan dan Separuh (½) frekuensi
Rajah 5.16
VVI Jenis PWM
Gelombang segitiga dibandingkan dengan
isyarat gel sinus dan titik crossover menentukan
titik “turn OFF” untuk transistor. Gel segitiga
adalah segerak dgn isyarat gelombang sinus
kecuali pada julat frekuensi rendah.
Nisbah kamilan genap dikekalkan untuk
memperbaiki kandungan harmonik. Voltan
keluaran fundamental boleh dilaraskan dengan
melaraskan modulasi. Kawalan voltan PWM
boleh digunakan dlam kawasan dayakilas tetap.
VVI Jenis PWM
Dalam kawasan kuasa tetap, kendalian adalah
sama seperti pada pemacu gel segiempat.
Biasanya frekuensi pembawa gel segitiga
adalah antara 1.2 – 2.5 kHz. Harmonik yang
rendah dan denyut dayakilas yang kecil semasa
frekuensi rendah membolehkan julat kawalan
kelajuan menjadi lebih besar iaitu daripada
kelajuan hampir 0 ppm ke keupayaan dayakilas
penuh motor.
Ciri-ciri inverter PWM menjadikan ianya
digunakan dalam pelbagai kegunaan seperti
mesin pole pakaian tekstil percetakan dan paper
mills.
PENYONGSANG TERSUAP ARUS
CSI (current-source inverter) dikenali juga current fed
inverter mempunyai litar yang sama dengan litar VVI
(voltage-variable inverter) yang telah dibincangkan.
Tetapi dalam CSI ini yang diubah adalah arus bukannya
voltan.
CSI memerlukan sumber arus terus yang tetap merujuk
kepada kebolehannya membekalkan jumlah arus yang
besar tanpa menurunkan nilai beban dalam litar.
Rajah 5.17, menunjukkan litar kuasa untuk penyongsang
tersuap arus menggunakan Darlington kuasa sebagai
suis. Penerus terkawal fasa menjanakan arus terus
bolehubah yang mana akan ditukarkan kepada sumber
arus dengan menyambungkan sebuah induktor yang
besar bersiri dengannya. Penerus terkawal (SCR), diikuti
dengan pemenggal AT boleh juga digunakan untuk
mendapatkan sumber AT bolehubah.
PENYONGSANG TERSUAP ARUS
Rajah 5.17
PENYONGSANG TERSUAP ARUS
Mod kawalan penyongsang boleh diperolehi
samada dalam bentuk enam (6) langkah
ataupun pemodulatan lebar denyut seperti VVI.
Rajah 5.18, menunjukkan rajah blok pemacu
arus ulangalik frekuensi bolehlaras model 1580
Graham. Pemacu ini menggunakan CSI. Ia
terdiri daripada dua (2) bahagian besar iaitu :
i) Bahagian Kawalan
ii) Bahagian Kuasa
PENYONGSANG TERSUAP ARUS
i. BAHAGIAN KAWALAN
Bahagian kawalan mempunyai litar
pengaturan (regulating circuitry) untuk
voltan dan arus serta litar logik pintu
tiristor (SCR gating logic circuitry).
PENYONGSANG TERSUAP ARUS
Rajah 5.18
PENYONGSANG TERSUAP ARUS
ii.
BAHAGIAN KUASA
Peringkat pertama di bahagian kuasa ialah tetimbang masukan
(input bridge) yang akan menukarkan kuasa masukan arus ulangalik
tiga fasa kepada arus tetap. Arus terus tetap pula akan dibekalkan
kepada pemenggal sumber arus. Pemenggal ini akan mengubah at
tetap kepada denyut at melalui induktor yang besar. Induktor
menjadikan sumber arus bagi beban.
Tetimbang masukan pada Rajah 5.18 adalah dari jenis penerus
tetimbang diod tiga (3) fasa yang konvensional. Ia mengandungi
diod D13-D18. Kegunaan penerus ini adalah untuk menukar kuasa
masukan tiga (3) fasa kepada bus voltan AT tetap. Kapasitor C1
ialah bank kapasitor elektrolitik. Kapasitor ini dicas kepada
keupayaan bus. Dengan voltan talian 460V arus ulang alik, C1 akan
dicas kepada 620V .
PENYONGSANG TERSUAP ARUS
Rajah 5.19
PENYONGSANG TERSUAP ARUS
Peringkat kedua dalam litar kuasa ialah
pemenggal (chopper). Pemenggal ialah suis
elektronik yang akan ON dan OFFkan induktor
besar daripada bus AT secara silih berganti.
Atau dengan kata lain arus tetap dari peringkat
pertama akan dibekalkan kepada pemenggal
sumber arus (current source chopper).
Pemenggal mengubah arus terus tetap kepada
denyut arus terus melalui induktor yang besar.
Induktor menjadi sumber arus bagi beban
(motor aruhan). Litar pemenggal yang telah
dipermudahkan ditunjukkan pada Rajah 5.20.
PENYONGSANG TERSUAP ARUS
Rajah 5.20
PENYONGSANG TERSUAP ARUS
Berdasarkan pada Rajah 5.20, apabila
gegelung disambung bus AT keupayaan tetap,
arus akan bertambah. Kedudukan suis
elektronik seperti ini dinamakan INC. Bila suis
dalam kedudukan buka, induktor L18 dan L19
menetapkan aliran arus tanpa bantuan dari bus
AT. Ini akan menarik keluar tenaga dari induktor
dan menyebabkan arus menurun. Kedudukan
suis seperti ini dipanggil “decrease” atau DEC.
PENYONGSANG TERSUAP ARUS
Arus beban dikesan oleh peranti “Hall Effect”
yang memberi voltan keluaran terus ini dan
disuapkan semula kepada litar pengaturan di
mana ia dibandingkan dengan nilai yang
diperlukan oleh sistem untuk menggerakkan
beban (motor). Litar pengaturan kemudiannya
mengubah masa yang digunakan dalam
keadaan bertambah atau increase. Tindakan ini
akan mengawal arus beban supaya berada
pada nilai yang diperlukan.
PENYONGSANG TERSUAP ARUS
Rajah 5.21
PENYONGSANG TERSUAP ARUS
Peringkat Akhir ialah tetimbang invertor. Tetimbang
inverter menyalurkan pemenggal kepada fasa yang betul
motor 3 fasa untuk jumlah masa yang betul.
Rajah 5.21, merupakan bahagian penyongsang. Ia
adalah penyongsang enam (6) langkah dengan SCR1 SCR6 menyuiskan arus beban pada kadar yang betul
sebagaimana yang ditentukan oleh litar kawalan.
Penukartertib kapasitor iaitu C28 – C33 menyimpan
tenaga yang diperlukan untuk mematikan SCR dengan
cara menyongsangkan voltan terminalnya.
Diod D1 – D6 mengasingkan kapasitor daripada
beban. Hanya dua (2) SCR sahaja yang dihidupkan
pada sebarang ketika. Dua SCR tersebut akan mati
apabila SCR yang bersebelahan dengannya dipicu pada
fasa seterusnya.
PENYONGSANG TERSUAP ARUS
Induktor motor juga memainkan peranan di
mana penukartertib induktor akan menyimpan
tenaga yang diperlukan untuk menukartertib dan
tenaga ini juga akan mengecas kapasitor untuk
kitaran yang berikutnya.
Pemenggal mengawal arus dalam
penyongsang yang datang dari L18. Walaupun
terdapat dua laluan selari untuk arus, jumlah
keduanya tidak akan menjadi lebih besar dari
arus keluaran dari pemenggal. Penyongsang
hanya akan mengawal masa untuk arus
mengalir melalui setiap fasa motor.
PENYONGSANG TERSUAP ARUS
Voltan at pada terminal masukan inverter yang akan
berubah menurut permintaan beban. Pada tanpa beban,
voltan akan hampir-hampir sinusoidal dengan
berlakunya setiap kali SCR commutated. Rajah 5.22
menunjukkan arus dan voltan fasa di bahagian inverter.
Dapat dilihat bahawa arus mengalir untuk 120 pada
arah positif, berhenti untuk 60 dan kemudian
mengulangi pengaliran tetapi mengikut arah negatif pula.
Arus positif untuk fasa A ialah apabila SCR1 mengalir
dengan samada SCR6 atau SCR2 mengalir. Gelombang
gerigi (sawtooth) berlaku di bahagian atas arus
kesekenaan (coincides) dengan pertukaran keadaan
pemenggal di antara keadaaan menambah dan
mengurang.
PENYONGSANG TERSUAP ARUS
Rajah 5.22
PENYONGSANG TERSUAP ARUS
DUA KELEBIHAN PENYONGSANG
ARUS TETAP
i.
Arus puncak yang rendah melalui
transistor.
ii.
Beroperasi dengan baik pada
kelajuan yang rendah dan
merupakan litar kuasa yang lasak.
PENYONGSANG TERSUAP ARUS
Rajah 5.23
Prinsip Kendalian
Gate Turn Off Thyristor (GTO) atau thyristor dengan litar
tukartertib paksaan akan digunakan untuk membolehkan
penyuisan S1 sehingga S6 yang diterangkan dalam Rajah
5.23. Disebabkan voltan balikan harus dihalang pada
sebahagian daripada setiap kitaran. GTO dengan kebolehan
menghalang voltan balikan mesti digunakan. Jika GTO tidak
mempunyai kebolehan tersebut, diod fast recovery harus
disambung secara siri dengan thyristor tersebut.
Apabila thyristor digunakan, tukartertib paksaan diperlukan.
Ia akan menjadi lebih ekonomikal jika bank kapasitor
digunakan. Ia digunakan untuk mengurangkan voltage spikes
dan juga untuk tukartertib. Jika bank kapasitor dipilih,
kombinasi kapasitor-motor akan memperolehi faktor kuasa
yang mendahului. Dengan itu, thyristor boleh dimatikan
secara semulajadi. Tukartertib cara ini dipanggil tukartertib
beban. Faktor kuasa mendahului di bawah semua keadaan
operasi penyongsang dan motor, melibatkan larasan dalam
frekuensi dan beban motor boleh diperolehi apabila kapasitor
boleh laras digunakan.
Prinsip Kendalian
Kapasitor bolehlaras dapat dihasilkan dengan
menggunakan penjana VAR jenis mendahului statik.
Penjana ini berfungsi sebagai 2 kegunaan iaitu
memberikan tukartertib untuk mengurangkan voltage
spike. Tetapi dengan menggunakan Penjana VAR akan
meningkatkan kos dan kompleks (lebih rumit).
Dua fungsi tersebut juga dapat diperolehi dengan
mengubah kedudukan kapasitor. Litar yang biasa
digunakan adalah Auto Sequential CSI (ASCI). Seperti
rajah 5.23, ia menggunakan 6 thyristor T!-T6 untuk
menjalankan fungsi penyuisan. Tukartertib paksaan
pada thyristor dapat diperolehi dengan pertolongan 6
kapasitor C1-C6 yang sama nilainya.
Prinsip Kendalian
Kapasitor juga diatur agar pemindahan arus yang sekata
antara fasa motor pada penyuisan serta merta. Di
samping menggunakan spikes penyuisan, diod
menolong memegang cas pada kapasitor dengan
kekutuban yang bersesuaian untuk tukartertib thyristor.
Setiap thyristor juga mempunyai induktor di/dt dan litar
snubber thyristor akan dipicu mengikut jujukan nombor
dengan perbezaan fasa 60 darjah dan 2 thyristor perlu
beroperasi pada satu masa.
Dalam keadaan steady state, keadaan jujukan adalah
sama untuk setiap penyuisan. Ia adalah cukup jika
operasi penyongsang diuji untuk 1 penyuisan sahaja.
PENYONGSANG TERSUAP ARUS
Rajah 5.24
Biarkan T1 dan T2 dihidupkan. Id akan mengalir melalui T1, D1
fasa A, fasa C, D2 dan T2. Thyristor yang seterusnya yang akan
hidup adalah T3. Bila tukartertib berlaku dan Id (sumber arus) akan
mengalir melalui arah T3, D3 fasa B, fasaC D2 dan T2. Ini akan
melibatkan proses mematikan T1 dan memindahkan Id dari fasa A
ke fasa B. Seterusnya kita akan analisis bagaimana pemindahan
arus dapat dilakukan dalam litar itu.
Merujuk Rajah 5.24, seperti yang dinyatakan, komponen T1, D1, T2
dan D2 adalah dikonduksikan. Ini bukan menyebabkan C1 dan C5
dicas dengan polariti yang ditunjukkan dalam rajah semasa
tukartertib sebelum ini. Bila T3 dihidupkan, voltan pada C1 akan
dikenakan untuk pincang songsang T1 di mana ia akan
ditukartrertib. Litar yang berfungsi adalah seperti pada Rajah 5.24.
Arus akan mengalir melalui T3, litar selari C1, C3 siri dengan C5,
D1, fasa A, fasa C, D2 dan T2. D3 tidak dikonduksi kerana pincang
songsang oleh C1 melalui aliran D1, fasa A, fasa B. Id akan
mengalir melalui litar selari C1, C3 siri C5. Secara linear,
menyongsang voltan C1 sehingga ia adalah cukup untuk
memioncang hadapan D3. Bila D3 dihidupkan, arus dalam fasa B
akan mula mengalir. Apabila C1 dicas, arus fasa A akan
berkurangan dan arus pada fasa B akan meningkat pada kadar
tertentukan oleh nilai kapasitor dan ia akan memindahkan arus
berperingkat dari fasa A ke fasa B.
Semasa arus dipindahkan C1 dicas dengan plat kanan
positif dan C3 dicas pada plat kiri positif. C3 dicas
dengan kekutuban yang akan menukartertib T3 dan T5
akan dihidupkan untuk menukartertib untuk kapasitor
atau thyristor.
Dalam proses menukartertib T1, bila T1 sudah tidak
dikonduksi, C1 akan dipincang songsang melalui T1
untuk sesuatu sela masa dimana ia bergantung kepada
nilai C1 dan Id. Dengan memilih nilai C1 yang
bersesuaian, pincang songsang C1 untuk semua nilai Id
akan membolehkan masa yang cukup untuk mematikan
T1. Untuk menggunakan switching spikes adalah untuk
memastikan kadar voltan adalah bersesuaian dan
kapasitor besar diperlukan. Nilai kapasitor harus
direkabentuk secara teliti.
Kebaikan CSI
i.
Litar kuasa yang lasak dan reliable
i.
Arus puncak yang rendah melalui transistor
i.
Tidak berlaku kerosakan pada bahagian
inverter hanya menyebabkan peningkatan
arus kerosakan yang perlahan, yang mana
boleh diatasi dengan mudah
i.
Beroperasi dengan baik pada kelajuan
rendah.
Kelemahan CSI
i.
Julat frekuensi inverter yang terhad dan
dayakilas permulaan yang rendah berbanding
dengan mesin VVI
i.
Saiz induktor dc link yang besar menjadikan
inverter bulky (banyak ruang)
i.
Response pemacu adalah sluggish(lembab)
dan kecenderungan menjadi tidak stabil pada
beban ringan dan kelajuan tinggi. Itu
sebabnya current fed inverter (CFI) digunakan
pada julat kuasa kuda pertengahan dan tinggi
sahaja.