Belajar Inverter dengan MATLAB Simulink

Dengan Nama Allah Sang Maha Pengasih Sang Maha Penyayang

 

Ini adalah tulisan ringkas hasil belajar saya tentang Inverter dengan menggunakan software MATLAB. Untuk versi pdf nya:

 

https://www.researchgate.net/publication/288493743_Belajar_Tentang_Inverter_dengan_MATLAB_Simulink

 

Sepengetahuan saya, Inverter adalah rangkaian elektronik untuk mengonversi sumber daya listrik DC (searah) menjadi AC (bolak-balik). Salah satu rangkaian inverter adalah sebagaimana Gambar 1 yang saya capture dari buku (Brown, Rawtani, & Patil, 2005).

  

Gambar 1 Inverter DC ke AC satu fasa

 

Rangkaian terdiri dari empat transistor yang seolah berfungsi sebagai saklar yang dikendalikan oleh sinyal S1, S2, S3, dan S4 dan empat dioda anti-parallel (berlawanan arah) untuk mencegah kerusakan pada transistor ketika ada arus balik. Node a-b dihubungkan ke beban, dalam Gambar 1 dimisalkan beban induktif.

 

Transistor atas dan bawah, harus saling berkebalikan agar tidak terjadi hubung-singkat, jadi bila S1 ON maka S3 harus OFF. Sehingga terdapat empat kombinasi

1. S1 ON, S4 ON ..... beban dikenai + Vo
2. S2 ON, S3 ON ..... beban dikenai − Vo
3. S1 ON, S2 ON ..... beban dikenai tegangan nol (Vo = 0)
4. S3 ON, S4 ON ..... beban dikenai tegangan nol (Vo = 0)

Kombinasi 1 dan 2 inilah yang digunakan untuk mengubah tegangan DC menjadi AC. Sinyal kendali terhadap transistor S1, S2, S3, dan S4 diatur dengan menggunakan teknik Pulse Width Modulation (PWM).

 

MATLAB menyediakan simulator siap pakai untuk Single-Phase PWM Inverter. Anda dapat menggunakannya untuk belajar Inverter dengan mengetikkan power_1phPWM_IGBT di Command Window MATLAB.

 

 

Gambar 2 Rangkaian simulator Single-Phase PWM Inverter di MATLAB Simulink

 

Simulasi ini menggunakan transistor IGBT yang mewakili transistor IGBT, GTO, MOSFET ideal beserta dioda anti-parallel dan beban resistif dan induktif. Sinyal kontrol (pulsa) dari PWM mengatur switching keempat transistor. Dua parameter penting pada PWM antara lain

• Modulation Index (m): nilai perbandingan Vout/Vdc untuk mengatur amplitudo tegangan AC output, nilainya 0 < m < 1
• Frequency of Output Voltage: untuk mengatur frekuensi tengangan AC output yang diinginkan (Hz).

Dalam simulasi ini, m = 0.8 dan f = 60 Hz. Bila menjalankan simulasinya, Anda akan mendapatkan hasil seperti Gambar 3 berikut.

  

 

Gambar 3 Hasil simulasi Single-Phase PWM Inverter dengan MATLAB Simulink

Nampak bahwa arus bolak-balik sudah terbentuk tetapi tegangan output masih berupa rentatan pulsa gelombang kotak (square wave). Hal ini terjadi karena inverter menghasilkan tegangan output dalam banyak frekuensi. Anda memerlukan filter untuk memunculkan tegangan output dengan frekuensi yang dikehendaki. Filter yang umum digunakan adalah filter LC. Misalnya, L 800 μH dan C 400 μF sebagaimana Gambar 4.

Gambar 4 Menambah filter LC untuk sinyal tegangan AC output

 

 

 

Gambar 5 Sinyal tegangan AC setelah melewati filter LC

 

Setelah ditambahkan filter LC, sinyal tegangan AC luaran inverter menjadi seperti Gambar 5. Tegangan AC output sudah nampak seperti gelombang sinusoidal, namun arus menjadi terdistorsi. Dalam hal ini, solusinya adalah penentuan nilai L dan C dalam filter yang tepat.

 

Sekian. Semoga bermanfaat. Alhamdulillahirabbil alamin.

Notes: Bila artikel ini bermanfaat bagi Saudara-i, kami harap Anda sedia like Facebook Fanpage kami: Masjidillah. Like dan dukungan Anda sangat bermakna bagi kami. Terimakasih.

Referensi

Brown, M., Rawtani, J., & Patil, D. (2005). Practical Troubleshooting of Electrical Equipment and Control Circuits. Netherlands: Newnes.

The MathWorks, Inc. (2006). MATLAB 7.6 Product Help. The MathWorks, Inc.