Teori Dasar Praktikum Pengujian Inverter

Inverter

Power Inverter atau biasanya disebut dengan Inverter adalah suatu rangkaian atau perangkat elektronika yang dapat mengubah arus listrik searah (DC) ke arus listrik bolak-balik (AC) pada tegangan dan frekuensi yang dibutuhkan sesuai dengan perancangan rangkaiannya. Sumber-sumber arus listrik searah atau arus DC yang merupakan Input dari Power Inverter tersebut dapat berupa Baterai, Aki maupun Sel Surya (Solar Cell). Inverter ini akan sangat bermanfaat apabila digunakan di daerah-daerah yang memiliki keterbatasan pasokan arus listrik AC. Karena dengan adanya Power Inverter, kita dapat menggunakan Aki ataupun Sel Surya untuk menggerakan peralatan-peralatan rumah tangga seperti Televisi, Kipas Angin, Komputer atau bahkan Kulkas dan Mesin Cuci yang pada umumnya memerlukan sumber listrik AC yang bertegangan 220V ataupun 110V.

Inverter di dalam PLTS berfungsi untuk mengubah arus searah (direct current – DC) yang dibangkitkan oleh sistem modul photovoltaic dan baterai menjadi arus bolak balik (alternating current – AC), sehingga PLTS dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan listrik sebagaimana disediakan olehpembangkit konvensional (diesel genset dan PLN).

1.      Gelombang Output Power Inverter

Bentuk-bentuk Gelombang yang dapat dihasilkan oleh Power Inverter diantaranya adalah gelombang persegi (square wave), gelombang sinus (sine wave), gelombang sinus yang dimodifikasi (modified sine wave) dan gelombang modulasi pulsa lebar (pulse width modulated wave) tergantung pada desain rangkaian inverter yang bersangkutan. Namun pada saat ini, bentuk-bentuk gelombang yang paling banyak digunakan adalah bentuk gelombang sinus (sine wave) dan gelombang sinus yang dimodifikasi (modified sine wave). Sedangkan Frekuensi arus listrik yang dihasilkan pada umumnya adalah sekitar 50Hz atau 60Hz dengan Tegangan Output sekitar 120V atau 240V. Output Daya listrik yang paling umum ditemui untuk produk-produk konsumer  adalah sekitar 150 watt hingga 3000 watt.

a)      Gelombang persegi (square wave)

Gambar 1 Gelombang Persegi Pada Inverter

Inverter ini adalah yang paling sederhana. Walaupu inverter jenis ini dapat menghasilkan tegangan 220 VAC, 50 Hz namun kualitasnya sangat buruk. Sehingga dapat digunakan pada beberapa alat listrik saja. Hal ini disebabkan karena karakteristik output inverter ini adalah memiliki level ‘’total harmonic distortion’’ yang tinggi. Mungkin karena alas an itu inverter ini disebut ‘’dirty power supply’’.

b)     Gelombang sinus yang dimodifikasi (modified sine wave)

Gambar 2 Gelombang Sinus yang Dimodifikasi

Wave Modified Sine Wave disebut juga ‘’Modified Square Wave’’ atau ‘’Quasy Sine Wave’’ karena gelombang modified sine wave hampir sama dengan square wave, namun pada modified sine wave outputnya menyentuh titik 0 untuk beberapa saat sebelum pindah ke positif atau negatif. Selain itu karena modified sine wave mempunyai harmonic distortion yang lebih sedikit disbanding square wave maka dapat dipakai untuk beberapa alat listrik seperti computer, tv, lampu namun tidak bias untuk beban-beban yang lebih sensitive.

c)      Gelombang sinus murni (Wave Pure Sine)

Gambar 3 Gelombang Sinus Murni (Wave Pure Sine)

Wave Pure Sine Wave atau true sine wave merupakan gelombang inverter yang hampir menyerupai (bahkan lebih baik dibandingkan dengan gelombang sinusoida sempurna pada jaringan listrik dalam hal ini PLN. Dengan total harmonic distortion (THD) < 3% sehingga cocok untuk semua alat elektronik. Olen sebab itu inverter ibi juga disebut “clean power supply”. Teknologi yang digunakan inverter jenis ini umumnya disebut pulse width modulation (PWM) yang dapat mengubah tegangan DC menjadi AC dengan bentuk gelombang yang hamper sama dengan gelombang sinusoida.

2.      Klasifikasi Penggunaan Inverter

Di dalam PLTS penggunaan inverter dapat dibagi menjadi tiga kategori utama, yaitu:

a)      Grid Inverter (Kisi)

Merupakan inverter yang langsung mengkonversikan arus searah dari modul photovolatic menjadi arus bolak-balik, dan langsung dipasok/ terhubung ke jaringan PLN. Inverter ini pada umumnya tidak dilengkapi dengan baterai.

b)      Stand-alone Inverter (Berdiri Sendiri)

Merupakan inverter yang pada umumnya mengkonversikan arus searah yang berasal dari baterai. Arus modul photovoltaic digunakan untuk mengisi baterai terlebih dahulu sebelum dikonversikan menjadi arus bolak balik. Sesuai namanya, inverter ini pada umumnya dipergunakan untuk penyediaan listrik secara island system atau terpisah dari grid.

c)      Inverter Khusus

Inverter untuk aplikasi khusus pada dasarnya merupakan suatu inverter yang dirancang untuk suatu aplikasi spesifik atau diintegrasikan ke dalam suatu sistem pemakaian. Contoh Inverter untuk aplikasi spesifik yang utama adalah inverter yang dirancang untuk keperluan penggerak pompa air. Inverter ini tidak menggunakan baterai, sehingga inverter langsung terhubung ke Panel Surya menuju kepompa air (direct coupling). Pemakaian terbanyak untuk jenis inverter ini adalah untuk keperluan catu daya lampu neon (tubular lamp – TL).

3.      Prinsip Kerja Inverter

Sederhananya, suatu Power Inverter yang dapat mengubah arus listrik DC ke arus listrik AC ini hanya terdiri dari rangkaian Osilator, rangkaian Saklar (Switch) dan sebuah Transformator (trafo) CT seperti yang ditunjukan pada gambar dibawah ini.

Gambar 4 Rangkaian Inverter

Sumber daya yang berupa arus listrik DC dengan tegangan rendah (contoh 12V) diberikan ke Center Tap (CT) Sekunder Transformator sedangkan dua ujung Transformator lainnya (titik A dan titik B) dihubungkan melalui saklar (switch) dua arah ke ground rangkaian. Jika saklar terhubung pada titik A akan menyebabkan arus listrik jalur 1 mengalir dari terminal positif baterai ke Center Tap Primer Transformator yang kemudian mengalir ke titik A Transformator hingga ke ground melalui saklar. Pada saat saklar dipindahkan dari titik A ke titik B, arus listrik yang mengalir pada jalur 1 akan berhenti dan arus listrik jalur 2 akan mulai mengalir dari terminal positif baterai ke Center Tap Primer Transformator hingga ke ground melalui Saklar titik B. Titik A, B dan Jalur 1, 2 dapat dilihat pada gambar diatas.

Peralihan ON dan OFF atau A dan B pada Saklar (Switch) ini dikendalikan oleh sebuah rangkaian Osilator yang berfungsi sebagai pembangkit frekuensi 50Hz yaitu mengalihkan arus listrik dari titik A ke titik B dan titik B ke titik A dengan kecepatan 50 kali per detik. Dengan demikian, arus listrik DC yang mengalir di jalur 1 dan jalur 2 juga bergantian sebanyak 50 kali per detik juga sehingga ekivalen dengan arus listrik AC yang berfrekuensi 50Hz. Sedangkan komponen utama yang digunakan sebagai Switch di rangkaian Switch Inverter tersebut pada umumnya adalah MOSFET ataupun Transistor.

Sekunder Transformator akan menghasilkan Output yang berupa tegangan yang lebih tinggi (contohnya 120V atau 240V) tergantung pada jumlah lilitan pada kumparan sekunder Transformator atau rasio lilitan antara Primer dan Sekunder Transformator yang digunakan pada Inverter tersebut.