Penyearah terkendali (controlled rectifier) atau sering juga disebut dengan konverter merupakan rangkaian elektronika daya yang berfungsi untuk mengubah tegangan sumber masukan arus bolak-balik dalam bentuk sinusoida menjadi tegangan luaran dalam bentuk tegangan searah yang dapat diatur/ dikendalikan. 

Komponen semikonduktor daya yang digunakan umumnya berupa SCR yang beroperasi sebagai sakelar, pengubah, dan pengatur. Jenis sumber tegangan masukan untuk mencatu rangkaian konverter dapat digunakan tegangan bolak-balik satu fasa maupun tiga fasa. 

Konverter satu fasa merupakan rangkaian penyearah daya dengan sumber masukan tegangan bolak-balik satu fasa, sedangkan konverter tiga fasa rangkaian penyearah daya dengan sumber masukan tegangan bolak-balik tiga fasa. Berbeda dengan penyearah daya, dalam Penyearah Terkendali, rangkaian konverter dapat dilakukan dalam bentuk penyearahan terkendali setengah gelombang (halfwave), penyearah gelombang penuh (fullwave), dan semikonverter. Pembebanan pada rangkaian penyearah terkendali juga dipasang beban resistif atau beban resistifinduktif.

PENYEARAH 3 PHASA

Penyearah tiga fase biasanya digunakan dalam industri untuk dibutuhkannya tegangan dc dan arus untuk beban day yang besar. Sumber tegangan tiga fase memiliki keseimbangan daya karena di pasok oleh tiga fase R, S dan T. Sumber daya dan dioda diasumsikan ideal dalam analisis awal dari rangkaian Hanya satu dioda di bagian atas jembatan/ bridge yang bekerja pada satu waktu (D1, D3, atau D5). Hanya satu dioda di bagian bawah jembatan/ bridge yang dapat bekerja pada satu waktu (D2, D4, atau D6).

 D1 dan D4 tidak dapat dilewati arus pada saat yang sama. Demikian pula, D3 dan D6 tidak dapat pula di lewati arus secara bersamaan, begitu juga antara D5 dan D2. Beban output tegangan adalah salah satu line-to-line tegangan dari sumber. Misalnya, ketika D1 dan D2 menyala, tegangan output tersedia. Dioda yang ada di ditentukan oleh tegangan line-to-line dimana yang tertinggi pada saat itu.

Ada enam kombinasi line-to-line tegangan (setiap 60 °). Karena dari enam transisi yang terjadi untuk setiap periode sumber tegangan, sirkuit yang ini disebut penyearah enam pulse. Frekuensi dasar dari tegangan keluaran adalah 6 * w (w grid frequency)

Gambar 4-16 (a) Penyearah tiga fase  penuh/full, (b) Sumber dan tegangan output,  (c) Beban resistif

Perhitungan kekuatan daya dari sumber tiga fase adalah sebagai berikut:

Nilai rata-rata atau dc tegangan output

Garis tegangan puncak ke puncak

harmonik output adalah 6kw, k = 1, 2, 3.

Ketika arus beban disaring oleh induktansi, arus keluaran pada dasarnya dc.

Representasi Fourier dari baris saat ini:

Harmonik  6K  1, k = 1, 2, 3,. . . .

Gambar 4-17 Penyearah tiga fase output tersaring

Karena ini arus harmonik dapat menimbulkan masalah dalam sistem ac, filter sering diperlukan untuk mencegah harmonik ini memasuki sistem ac.

Gambar 4-18 Filter  ac harmonik

CONTOH 4-12 PR

Penyearah tiga fase terkendali

Gambar 4-21 Normalisasi keluaran tegangan harmonik penyearah tiga fase

Gambar 4-20 (a) Penyearah tiga fase terkontrol, (b) Output tegangan untuk 45°

Tegangan keluaran rata-rata

 Harmonik untuk tegangan output tetap 6K, tetapi amplitudo adalah fungsi dari alpha

SEBUAH CONTROLLER PENYEARAH TIGA FASA 

    Sebuah controller penyearah tiga fase memiliki tegangan masukan yang 480V rms pada 60Hz. Beban diibaratkan sebagai tahanan dan induktansi dengan R adalah 10 ohm dan L adalah 50mH. (a) Tentukan keterlambatan sudut yang diperlukan untuk menghasilkan arus rata-rata di 50A beban. (b) Tentukan amplitudo harmonik n adalah 6 dan n adalah 12.

SOLUSI

(a) Komponen yang diperlukan dalam bridge tegangan output

Rumus (4-47) digunakan untuk menentukan delay yang diperlukan

(b) amplitudo tegangan harmonik diperkirakan dari grafik dalam gambar 4-21. untuk

tegangan harmonik yang dinormalisasi adalah

menggunakan

maka

nilai arus harmonik kemudian :

PENYEARAH DUA BELAS-PULSE

• Perhatikan bahwa koneksi Star-Star dan Star Delta memiliki pergeseran fasa 30 ° .

Gambar 4-22 (a) A 12 pulsa penyearah tiga fasa, 9b) Output tegangan untuk alpha> 0

    Delay sudut untuk bridge biasanya sama. Dc output jumlah output dc dari setiap bridge:

• Outputnya memiliki frekuensi harmonik yang merupakan kelipatan dari 12 kali frekuensi sumber (12k, k = 1, 2, 3, …).
• Filtering untuk menghasilkan output dc yang relatif murni lebih mudah daripada yang dibutuhkan untuk rectifier 6 pulsa
• Keuntungan lain dari menggunakan konverter 12-pulsa daripada converter 6-pulsa adalah harmonik berkurang yang terjadi dalam sistem ac.

Dengan demikian, beberapa harmonik pada sisi ac dihilangkan dengan menggunakan skema 12-pulsa daripada skema 6-pulsa.

• Prinsip ini dapat diperluas untuk pengaturan tingkat pulse yang lebih tinggi dengan memasukkan peningkatan jumlah konverter 6 pulse dengan transformator yang memiliki pergeseran fase yang tepat.
• The harmonik ac karakteristik konverter p-pulsa akan pk  1, k = 1, 2, 3,. .
• Sistem power konverter  memiliki keterbatasan praktis dari 12 pulse  karena biaya besar untuk memproduksi transformator tegangan tinggi dengan pergeseran fase yang tepat.
• Namun, sistem industri tegangan rendah umumnya memiliki konverter sampai dengan 48 pulsa.

Operasi Converter tiga fase sebagai Inverter

Gambar 4-23 (a) Enam pulsa converter tiga fase beroperasi sebagai inverter, (b) tegangan output Bridge adalah 150°

Hal ini juga memungkinkan untuk bridge tiga fasa untuk beroperasi sebagai inverter, memiliki aliran listrik dari sisi ke sisi dc ac.

Dc saat ini harus berada dalam arah yang ditunjukkan karena SCRs di bridge sendiri. Tegangan keluaran jembatan harus negatif. Delay sudut> 90 °