Cycloconverter : AC-AC Konverter Penurun Frekuensi

( Kadek Fendy Sutrisna, 20 November 2008 )

Cycloconverter adalah rangkaian elektronika daya yang dapat mengubah gelombang masukan AC dengan frekuensi tertentu ke gelombang keluaran AC dengan frekuensi yang berbeda. Pada Figure 1(a) dapat dilihat rangkaian daya cycloconverter satu phasa. Untuk lebih mudah memahami kerja rangkaian ini sehingga dapat menurunkan frekuensi sumber adalah dengan cara membagi topologi ini menjadi 2 buah rangkaian konverter tyristor-P dan rangkaian konverter tyristor-N yang bekerja secara bergantian, seperti terlihat pada Figure 1(b). Konverter tyristor-P bekerja untuk membentuk arus keluaran pada saat periode positip-nya, sedangkan konverter tyristor-N bekerja setelahnya untuk membentuk arus keluaran pada periode negatif arus keluaran.

Pada Figure 2 terlihat bahwa untuk mengubah sumber tegangan AC 50Hz menjadi frekuensi yang lebih rendah (16,67Hz), rangkaian konverter tyristor lengan kiri bekerja sedemikian rupa dengan memainkan sudut penyalaannya selama 1,5 periode sumber. Konverter tyristor lengan kanan bekerja setelahnya.

Pada Figure 3 terlihat bahwa untuk mengubah sumber tegangan AC 50Hz menjadi frekuensi yang lebih rendah (10Hz), rangkaian konverter tyristor lengan kiri bekerja sedemikian rupa dengan memainkan sudut penyalaannya selama 2,5 periode sumber.

Dari Figure 4. dapat dilihat bahwa setiap  konverter tyristor pada rangkaian eqivalen pernah bekerja pada fase retifying dan inverting. Apabila tegangan keluaran dan arus keluaran dari konverter bernilai positip itu artinya konverter-P bekerja sebagai penyearah. Sedangkan bila tegangan keluaran bernilai negatif dan arus keluaran bernilai positip itu artinya aliran daya mengalir dari beban ke sumber, konverter-P bekerja sebagai inverter. Pada fase berikutnya konverter-P akan berhenti bekerja kemudian konverter-N akan bekerja menggantikan peran konverter-P untuk membentuk fase selanjutnya (arus beban negatif).

Gambar berikut adalah rangkaian daya cycloconverter tiga phasa berikut bentuk gelombang yang terjadi pada sisi keluarannya tiap fasa.

Bentuk gelombang keluaran cycloconverter akan lebih baik menyerupai sinus dengan cara menambah jumlah pulsa sumbernya, seperti terlihat pada Figure 6. Figure (a) adalah bentuk gelombang keluaran dengan sumber masukan gelombang AC tiga fasa. Sedangkan Figure (b) adalah bentuk gelombang keluaran dengan sumber masukan gelombang AC enam fasa. Gelombang AC enam fasa dapat dihasilkan dengan cara menjumlahkan gelombang AC tiga fasa dengan gelombang AC tiga fasa tersebut yang digeser sudutnya sejauh 30 derajat dengan menggunankan trafo tiga phasa hubungan wye-delta (trafo penggeser fasa).

Referensi :

1.  A. K. Chattopadhyay, Ph.D. Electrical Engg. Department, Bengal Engineering & Science University, Shibpur, Howrah, India.

2.  T. Saijo, S. Koike, and S. Takaduma. “Characteristics of linear synchronous motor drive cycloconverter for Maglev Vehicle ML-500 at Miyazaki test track”, IEEE Trans. on Ind. Appl., vol.IA-17, 1981, pp. 533–543.

3.  A. W. Hill, R. A. V. Turton, R. L. Dunzan, and C. L. Schwaln, “A vector controlled cycloconverter drive for an ice-breaker”, IEEE Trans. on Ind. Appl., vol.IA-23, November/December 1987, pp. 1036–1041.

4.  W. Timpe, “Cycloconverter for rolling mill drives”, IEEE Trans. on Ind. Appl., vol.IA-18, no.4, 1982, pp. 401–404.

5.  E. A. Lewis, “Cycloconverter drive systems”, IEE Conf. Proc. PEVD’96, 1996, pp. 382–389.

6.  R. P. Pallman, “First use of cycloconverter-fed ac motors in an aluminium hot strip mill”, Siemens Engineering & Automation, vol.XIV, no.2, 1992, pp. 26–29.

7.  K. Madisetti and M. A. Ramlu, “Trends in electronic control of mine hoists”, IEEE Trans.on Ind. Appl., vol.IA-22, no.6, 1986, pp. 1105–1112.