โครงการการพฒนาชดทดลองสาหรบการปฏบ เพอแปลงไฟฟากระแส

Development of Experimental for DC

คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเชยงใหม

คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเชยงใหม

ก

รายงานการวจยฉบบสมบรณ การพฒนาชดทดลองสาหรบการปฏบตอเลกทรอนกสกาลงเพอแปลงไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแส

Development of Experimental for DC-AC ConvertersPower Electronic Laboratory

ผวจย นายยทธนา ขาสวรรณ

ภาควชาวศวกรรมไฟฟา คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเชยงใหม

เสนอตอ คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเชยงใหม

ธนวาคม 2555

ตอเลกทรอนกสกาลง เปนไฟฟากระแสสลบ

Converters

คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเชยงใหม

คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเชยงใหม

ข

กตตกรรมประกาศ ผวจยขอขอบคณ คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเชยงใหม ทใหทนอดหนน

โครงการวจยเพอการเรยนการสอน จากงบประมาณรายได ประมาณปงบประมาณ 2555 จนกระทงงานวจยเลมนเสรจสมบรณลงดวยด และขอขอบคณ ภาควชาวศวกรรมไฟฟา คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเชยงใหม ทใหความสนบสนนทางดานเครองมอในการทดลองและขอขอบคณนกศกษาปรญญาโทและนกศกษาปรญญาเอก ของหองวจยอเลกทรอนกสกาลง ทใหความชวยเหลอในการทดลองวงจร

ยทธนา ขาสวรรณ

ค

ผวจย

หวหนาโครงการ นายยทธนา ขาสวรรณ

Mr.Yuttana Kumsuwan

วฒการศกษา วศวกรรมศาสตรดษฎบณฑต (วศ.ด.) สาขาวศวกรรมไฟฟา

ประสบการณการสอนทางดานวศวกรรมไฟฟา แขนงไฟฟากาลง 13 ป

ผลงานทางวชาการทตพมพเผยแพรมากกวา 40 บทความ (ทงไทยและ ตางประเทศ)

รางวลทเคยไดรบ บทความดเดน สาขาอเลกทรอนกสกาลง ในการประชมวชาการทาง

วศวกรรมไฟฟา ครงท 31 ประจาป 2551

สถานททางาน ภาควชาวศวกรรมไฟฟา คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเชยงใหม

053-944140 ตอ 311 email: yt@eng.cmu.ac.th

ง

บทคดยอ

โครงงานนมจดประสงคเพอการศกษาวงจรอนเวอรเตอรชนดแหลงจายแรงดนเฟสเดยว

ดวยวธการสวตชแบบไบโพลารและแบบยนโพลารในเชงดจตอล อกทงศกษาออกแบบและสรางแบบจาลองวงจรอนเวอรเตอรเฟสเดยวโดยใชโปรแกรม Matlab/simulink รวมไปถงการศกษาออกแบบและสรางชดทดลองวงจรอนเวอรเตอรเฟสเดยวโดยใชไมโครคอนโทรเลอร ซงเปนการพฒนาจากวงจรอนเวอรเตอรเฟสเดยวแบบควบคมการมอดเลตจากวงจรแอนะลอก ซงขอไดเปรยบของไมโครคอนโทรเลอรคอมความยดหยนในการใชงานสง ปรบเปลยนคาตางๆไดโดยตรงจากคยสแกนหรออนพตอนๆ ทตองการ มความรวดเรวในการทางานสง สามารถใชควบคมแรงดนและความถดานออกของอนเวอรเตอรอยางถกตองแมนยา มความเรวในการประมวลผลในการทางานสง โดยการทาโครงงานนจะมงไปในการศกษาและพฒนาการเรยนร ในเรองวงจรอนเวอรเตอรเฟสเดยว การขบนาสวตชไอจบทและการนาไมโครคอนโทรเลอรมาใชในการควบคม

เพอสรางชดทดลองเพอการนาไปใชในหองปฏบตการใหไดเหนภาพจรง

จ

ABSTRACT This research aims to study the voltage source inverter (VSI) circuit for single-phase with the bipolar and unipolar switching in term of digital. In addition, study the design and modeling VSI circuit of single phase by using the Matlab/Simulink program. Including design

and construct experimental set of VSI by using microcontrollers, which was developed from the single-phase VSI with pulse-width modulated circuit in term of analog to gating signals. The advantages of microcontrollers are high flexibility to use, modify the value directly from the key scanning or the other inputs, high operation speed, accurately control the output voltage and frequency of VSI, high performance of speed processing. The research focuses on

education and learning in the single-phase VSI, gating signals of IGBT switches and application of microcontrollers for control. Finally, to created experimental set of VSI circuit for single phase by using the microcontrollers for practically use in the laboratory.

ฉ

สารบญ

หนา

กตตกรรมประกาศ ประวตผวจย บทคดยอภาษาไทย บทคดยอภาษาองกฤษ สารบญ

สารบญภาพ สารบญตาราง

ข ค ง จ ฉ

ซ ญ

บทท 1 บทนา

1.1 ความเปนมาและความสาคญของงานวจย 1 1.2 สรปสาระสาคญจากเอกสารทเกยวของ 2 1.3 วตถประสงคของงานวจย 3 1.4 ขอบเขตของการวจย 3 1.5 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ 3

บทท 2 ทฤษฎทเกยวของ 2.1 บทนา 4 2.2 สวตชโหมดอนเวอรเตอร 4

2.2.1 การสวตชงแบบพดบเบลยเอม 5 2.2.2 การสวตชงแบบรปคลนสเหลยม 12 2.3 อนเวอรเตอรเฟสเดยว 13 2.3.1 การสวตชงแรงดนไฟฟาแบบไบโพลาร 14 2.3.2 การสวตชงแรงดนไฟฟาแบบยนโพลาร

2.4 สรป

15

17

ช

บทท 3 การออกแบบและขนตอนการทดลอง 3.1 บทนา 18 3.2 ขนตอนการดาเนนงาน 18

3.3 รายละเอยดของการจาลองการทางานดวยโปรแกรมคอมพวเตอร 19 3.3.1 การจาลองการทางานของวงจรอนเวอรเตอรสาหรบแปลงไฟฟา

กระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบเฟสเดยวแบบไบโพลาร 19

3.3.2 การจาลองการทางานของวงจรอนเวอรเตอรสาหรบแปลงไฟฟา

กระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบเฟสเดยวแบบยนโพลาร

21

3.4 เครองตนแบบชดทดลองระบบแปลงไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบ 24 3.4.1 ภาควงจรควบคม 24 3.4.2 ลกษณะโครงสรางหลกของวงจรกาลง 26

3.5 สรป 27 บทท 4 ผลการทดลอง 4.1 บทนา 28 4.2 การทดลองวงจรอนเวอรเตอรเฟสเดยวดวยวธการสวตชแบบไบโพลาร 30

4.3 การทดลองวงจรอนเวอรเตอรเฟสเดยวดวยวธการสวตชแบบยนโพลาร 31 4.4 สรป 32 บทท 5 สรป

5.1 สรปผล 33 5.2 ขอเสนอแนะ 34 5.3 ปญหาทเกดขนในระหวางทาการทดลอง 34

เอกสารอางอง 35 ภาคผนวก ใบประลองชดทดลองอเลกทรอนกสกาลง 37

ซ

สารบญภาพ

หนา รปท 2.1 สวตชโหมดอนเวอรเตอรเฟสเดยว 4

รปท 2.2 สวตชโหมดอนเวอรเตอรเฟสเดยวทหนงกง 5 รปท 2.3 การสรางสญญาณสวตชงแบบพดบเบลยเอม 7 รปท 2.4 พดบเบลยเอมแบบไซน (sinusoidal pulsewidth modulation: SPWM) 8 รปท 2.5 รปคลนพดบเบลยเอมแบบโอเวอรมอดเลชน 11

รปท 2.6 สเปคตรมของรปคลนพดบเบลยเอมแบบโอเวอรมอดเลชน เมอ

2.5, 15a fm m= =

11

รปท 2.7 การควบคมคาแรงดนไฟฟาทางดานออกของอนเวอรเตอรพดบเบลยเอมโดยการปรบคา am

11

รปท 2.8 รปคลนพดบเบลยเอมแบบรปคลนสเหลยม 12 รปท 2.9 อนเวอรเตอรเฟสเดยวแบบฮารฟบรดจและแบบฟลบรดจ 13 รปท 2.10 การสวตชงแรงดนแบบไบโพลาร 15 รปท 2.11 การสวตชงแรงดนไฟฟาแบบยนโพลาร 16 รปท 3.1 ขนตอนการดาเนนงาน 18

รปท 3.2 ไดอะแกรมการจาลองอนเวอรเตอรเฟสเดยวแบบไบโพลารดวยโปรแกรม Matlab/Simulink

19

รปท 3.3 ผลการจาลองรปคลนแรงดนและอนดบฮารมอนกของแรงดนกระแสสลบดานออกของอนเวอรเตอรเฟสเดยวทไดจากการจาลอง

20

รปท 3.4 ไดอะแกรมการจาลองอนเวอรเตอรเฟสเดยวแบบยนโพลารดวยโปรแกรม Matlab/Simulink

22

รปท 3.5 ผลการจาลองรปคลนแรงดนและอนดบฮารมอนกของแรงดนกระแสสลบดานออกของอนเวอรเตอรเฟสเดยว

23

รปท 3.6 การตงคาทางานของชดทดลองวงจรอนเวอรเตอร 24 รปท 3.7 ภาพชดทดลองวงจรอนเวอรเตอรตนแบบทสรางขน 25 รปท 3.8 แผนภาพการตอชดทดลองวงจรอนเวอรเตอรเฟสเดยว 26 รปท 3.9 การตอชดโหลดสาหรบชดทดลองวงจรอนเวอรเตอร 27 รปท 4.1 ภาพการทดลองการตอทดลองจรงของวงจรอนเวอรเตอรเฟสเดยวทสรางขน 28

ฌ

รปท 4.2 ภาพการทดลองการตอทดลองจรงของวงจรอนเวอรเตอรเฟสเดยวทสรางขน (ตอ)

29

รปท 4.3 ไดอะแกรมการตอทดลองของวงจรอนเวอรเตอรเฟสเดยว ดวยวธการสวตช

แบบไบโพลาร

30 รปท 4.4 คลนสญญาณมอดเลต controlv และแรงดน ov ,สเปกตรมฮารมอนกทางดาน

ออกของอนเวอรเตอรดวยวธการสวตชแบบไบโพลาร

30 รปท 4.5 ไดอะแกรมการตอทดลองของวงจรอนเวอรเตอรเฟสเดยว ดวยวธการสวตช

แบบยน-โพลาร

31 รปท 4.6 คลนสญญาณมอดเลต และแรงดน ,สเปกตรมฮารมอนกทาง

ดานออกของอนเวอรเตอรดวยวธการสวตชแบบยนโพลาร

31

controlv±

ov

ญ

สารบญตาราง

หนา

ตารางท 2.1 ฮารมอนกของ ( ) ( )ˆ / 2Ao dh

V V 10

ตารางท 2.2 เงอนไขการสวตชงแรงดนเฟสและแรงดนไฟฟาดานออกของอนเวอรเตอรแบบยนโพลาร

16

ตารางท 2.3 การเปรยบเทยบขอด-ขอเสยของการสวตชงแรงดนไฟฟาแบบไบโพลารกบยนโพลาร

17

ตารางท 4.1 พารามเตอรตางๆ ของวงจรอนเวอรเตอรเฟสเดยวทใชสาหรบการทดสอบ

29

1

บทท 1 บทนา

1.1 ความเปนมาและความสาคญของงานวจย

การแปลงรปพลงงานไฟฟาเพอจายใหกบภาระโหลด โดยใชระบบอเลกทรอนกสกาลงมบทบาททสาคญและมการใชงานเพมสงขนทงในงานภาคอตสาหกรรมและในครวเรอน เพอเปนการเพมประสทธภาพและประหยดพลงงาน ซงภาคอตสาหกรรมมความจาเปนและตองการบคลากรทมความรและความเขาใจทงดานทฤษฎและดานปฏบตในแขนงอเลกทรอนกสกาลงเพมมากขน โดยหนงในคอนเวอรเตอรของระบบอเลกทรอนกสกาลงททาหนาทแปลงปรมาณไฟฟากระแสตรงไป

เปนปรมาณไฟฟากระแสสลบ (DC/AC converters) ถกนาไปประยกตใชงานอยางกวางขวาง อาทเชน ระบบขบเคลอนเครองจกรกลไฟฟากระแสสลบ, แหลงจายกาลงไฟฟาสารอง เปนตน

ในดานการศกษาและวจยของภาควชาวศวกรรมไฟฟา คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเชยงใหม ไดจดการเรยนการสอนในกระบวนวชาอเลกทรอนกสกาลง รหสกระบวน

วชา 252453 ใหกบนกศกษาชนปท 4 (ภาคปกตและภาคพเศษ) และกระบวนวชาอเลกทรอนกสกาลง รหสกระบวนวชา 252781 ใหกบนกศกษาในระดบปรญญาโท ซงเนอหามงเนนวชาการในเชงทฤษฎเปนหลก โดยจะใชโปรแกรมคอมพวเตอรเปนสอประกอบการเรยน การสอน ทาหนาทเพอจาลองและวเคราะหเงอนไขการทางานตางๆ ของคอนเวอรเตอรดงกลาว ซงสามารถใชงานไดดใน

ระดบหนงแตปญหาหลกทเกดขนของนกศกษาทลงเรยนในกระบวนวชาอเลกทรอนกสกาลงและสนใจทางานวจยดานอเลกทรอนกสกาลง คอขาดทกษะในตอวงจรของจรงและไมสามารถวเคราะหแกไขปญหาทเกดขนจากระบบอเลกทรอนกสกาลงในภาคปฏบตกบวงจรของจรงไดเนองจากการเรยนการสอนในกระบวนวชาดงกลาวเปนเพยงภาคทฤษฎอกทงยงขาดแคลนชดฝกสาหรบนามาใชในภาคปฏบตจรงหรอนามาใชสาหรบเปนสอประกอบการสอนแบบสาธตใหกบนกศกษาทงระดบปรญญาตรและระดบบณฑตศกษาประกอบกบอปกรณชดฝกมราคาคอนขางแพงและตองนาเขาจากตางประเทศ อกทงไมสอดคลองกบเนอหาททาการสอนในภาคทฤษฎ จากปญหาดงกลาวสงผลทาใหนกศกษาไมสามารถนาความรดานอเลกทรอนกสกาลงไปประยกตแกไขปญหากบงานจรงไดดเทาทควร ซงสงผลกระทบโดยตรงตอคณภาพการศกษาและคณภาพของ

การวจยโดยทการเรยนการสอนตลอดจนงานวจยจงมงเนนใหใชเพยงการจาลองการทางานของวงจรดวยโปรแกรมคอมพวเตอรเปนหลกหรอเรยนรผานสอมลตมเดยตางๆ ทาใหนกศกษาขาดทกษะการแกไขปญหาเชงปฏบตการสงผลโดยตรงตอการทางานโครงงานหรองานวจยตางๆ ของ

2

นกศกษาในงานวจยนจงไดนาเสนอการออกแบบและสรางชดฝกทดลองอเลกทรอนกสกาลงสาหรบคอนเวอรเตอรเพอแปลงปรมาณไฟฟากระแสตรงไปเปนปรมาณไฟฟากระแสสลบทมสมรรถนะการทางานสง ราคาถก สามารถปรบเปลยนลกษณะการตอของวงจรไดงายและมความ

สอดคลองกบเนอหาของกระบวนวชา 252453 และ 252781 ตามลาดบ โดยมวตถประสงคหลกเพอชวยเพมผลสมฤทธทางการศกษาของนกศกษาทงระดบปรญญาตรและระดบบณฑตศกษาทลงเรยนกระบวนวชาอเลกทรอนกสกาลงและชดฝกทดลองฯทนาเสนอในงานวจยนสามารถนาไปใชประกอบการสอนเปนสอในลกษณะสอนสาธต รวมทงนาไปใชในภาคปฏบตเพอใหนกศกษาท

จะตองคนควานอกเวลามาปฏบตการไดจรง

1.2 สรปสาระสาคญจากเอกสารทเกยวของ ใน [1]-[2] ไดนาเสนอชดฝกทดลองสาหรบมาใชประกอบการเรยนการสอนใหกบนกศกษา

ในระดบปรญญาตร สาขาวชาวศวกรรมไฟฟา ซงไดนาเสนอการออกแบบ,สรางและนาไปทดสอบใชงานจรง ในหวขอทเกยวของกบระบบขบเคลอนเครองจกรกลไฟฟาโดยภาพรวมของชดฝก

ทดลองฯน เปนตวอยางทดสาหรบการประยกตสรางชดทดลองขนใชงานเองทเหมาะสมกบเนอหาทเกยวของกบระบบขบเคลอนดวยไฟฟา แตอยางไรกตามขอจากดทพบของชดฝกทดลองฯนคอมความซบซอนในสวนของระบบควบคมและโครงสรางการตอวงจรในแตละรปแบบกระทาไดยาก

ใน [3]-[7] ไดนาเสนอหลกการทางภาคทฤษฎของระบบอเลกทรอนกสกาลงท ม

ความสาคญ ตอนกศกษาทเรยนสาขาวชาวศวกรรมไฟฟา แขนงอเลกทรอนกสกาลง โดยใช [6] ไดปรบปรงเนอหาหลกสตรใหสอดคลองกบชดฝกทดลองทพฒนาสรางขนมาใชงานเอง แตปญหาหลกคอความซบซอนของการตอวงจรตางๆ สาหรบทดลองนนยงกระทาไดยากเชนกน

สดทายในงานวจย [8]-[10] ไดนาเสนอชดทดลองสาหรบเนอหาเครองจกรกลไฟฟาและ

อเลกทรอนกสกาลงทใชงานในหองปฏบตการ โดยไดรวมเนอหาการทดลองทเกยวของกบระบบไฟฟากาลงเขาไปดวย แตอยางไรกตามชดทดลองทงานวจยดงกลาวนาเสนอไวยงอยบนพนฐานของตวควบคมแบบอนาลอกและไมสามารถนาไปประยกตกบโครงสรางการตอของวงจรทหลากหลายได

3

1.3 วตถประสงคของงานวจย 1. เพอศกษาพฒนา, ออกแบบและสรางชดทดลองตนแบบ ระบบอเลกทรอนกสกาลงขน

พนฐานและขนสง โดยใชตวควบคมแบบดจตอล 2. เพอจาลองการทางานของระบบอเลกทรอนกสกาลงสาหรบคอนเวอรเตอรสาหรบแปลง

ไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบ ดวยโปรแกรม Matlab/Simulink, PSIM เปรยบเทยบกบผลการทดสอบจรงกบชดทดลองตนแบบทสรางขน

3. เพอใหเกดความรความเขาใจและสามารถประยกตการออกแบบวงจรอเลกทรอนกสกาลงและแกไขปญหาจากการปฏบตงานจรงได

4. เพอพฒนาชดทดลองอเลกทรอนกสกาลงทมประสทธภาพสงขนมาใชงานไดเองลดการนาเขาจากตางประเทศ ทสามารถใชงานไดหลากหลายรปแบบ

1.4 ขอบเขตของการวจย

1. ออกแบบ, สรางและทดสอบชดทดลองตนแบบระบบอเลกทรอนกสกาลง ในหวขอการแปลงไฟฟากระแสตรงใหเปนไฟฟากระแสสลบโดยใชตวควบคมแบบดจตอล สาหรบการเรยนการสอนและงานวจย จานวน 1 ชด

2. ออกแบบและสรางใบงานท เหมาะสมและสอดคลองกบเนอหาของกระบวนวชาอเลกทรอนกส-กาลงทสามารถใชงานไดกบชดทดลองตนแบบทสรางขน เพอใหนกศกษาฝกปฏบตคนควานอกเวลาเรยนดวยตนเอง เปรยบเทยบกบแบบจาลองดวยโปรแกรม Matlab/Simulink และ PSIM จานวน 1 ชด

1.5 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ

1. ไดชดทดลองตนแบบระบบอเลกทรอนกสกาลงขนพนฐานและขนสงโดยใชตวควบคมแบบ

ดจตอลทมความยดหยนและประหยดเวลาในการทดสอบจรง ทสอดคลองตามเนอหาของกระบวนวชาอยางครบถวน

2. ไดผลการจาลองการทางานของระบบอเลกทรอนกสกาลงสาหรบคอนเวอรเตอรแปลงไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบดวยโปรแกรม Matlab/Simulink, PSIM

เปรยบเทยบกบผลการทดสอบจรงกบชดทดลองตนแบบทสรางขน 3. ไดวงจรการทดลองทถกออกแบบมาใหมความใกลเคยงกบการใชงานของอตสาหกรรม 4. ราคาของชดทดลองมราคาตา และลดการนาเขาชดทดลองจากตางประเทศ

4

บทท 2 ทฤษฎทเกยวของ

2.1 บทนา ชดทดลองสาหรบการปฏบตงานดานอเลกทรอนกสกาลงทออกแบบขน เปนชดทดลองวงจรแปลงไฟฟากระแสสลบเปนไฟฟากระแสตรง (DC-AC converter) หรอเรยกวาวงจร

อนเวอรเตอร ซงทาหนาทแปลงปรมาณไฟฟากระแสตรงใหเปนปรมาณไฟฟากระแสสลบ เพอใชงานจายใหกบภาระโหลดไฟสลบตอไป วงจรอนเวอรเตอรสามารถแบงออกไดเปน 2 กลมใหญ คอ 1.วงจรอนเวอรเตอรแบบแหลงจายแรงดนและ 2.วงจรอนเวอรเตอรแบบแหลงจายกระแส ซงชดทดลองฯทสรางขนนจะมงเนนเฉพาะวงจรอนเวอรเตอรแบบแหลงจายแรงดนโดยใชไอจบทเปน

สวตชกาลง ซงมรายละเอยดดงตอไปน

2.2 สวตชโหมดอนเวอรเตอร

การแปลงผนกาลงไฟฟาจากแรงดนไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบในรปท 2.1 (ก) สมมตวาแรงดนไฟฟาดานออก ( ov ) และกระแสไฟฟาดานออก ( oi ) ผานวงจรกรองความถสง

ออกไป เหลอเฉพาะความถตา ดงนนแรงดนและกระแสไฟฟาทไดจะเปนรปไซน กรณทแสดงในรปท 2.1 (ก) โหลดจะเปนคาความตานทานและความเหนยวนาดงนนกระแสไฟฟาจะลาหลงแรงดนไฟฟา สาหรบในรปท 2.1 (ข) กาลงไฟฟาดานออก ( op ) จะพจารณาเปนผลคณของแรงดนและกระแสไฟฟาดานออกดงน

(ก)

1

4

ก

3

2

ก

oi

ov

(ข) (ค)

รปท 2.1 สวตชโหมดอนเวอรเตอรเฟสเดยว

5

โหมดท 1 โหมดอนเวอรเตอร

ov เปนบวก oi เปนบวก op เปนบวก คอกาลงไฟฟาจะถกสงจากดานไฟฟากระแสตรง (Vd) ไปดานไฟฟากระแสสลบ (Vo)

โหมดท 2 โหมดเรยงกระแส

ov เปนลบoi เปนบวก

op เปนลบ คอกาลงไฟฟาจะถกสงจากดานไฟฟากระแสสลบ (Vo) ไปดานไฟฟากระแสตรง (Vd)

โหมดท 3 โหมดอนเวอรเตอร ov เปนลบ oi เปนลบ op เปนบวก คอกาลงไฟฟาจะถกสงจากดานไฟฟากระแสตรง (Vd)

ไปดานไฟฟากระแสสลบ (Vo)

โหมดท 4 โหมดเรยงกระแส ov เปนบวก oi เปนลบ op เปนลบ คอกาลงไฟฟาถกสงจากดานไฟฟากระแสสลบ (Vo)

ไปดานไฟฟากระแสตรง (Vd) สรปรปแบบในการทางานดงแสดงในรปท 2.1 (ค)

โดยในรปท 2.2จะแสดงเพยงหนงกงของวงจรอนเวอรเตอร คอกง A หรอ เฟส A ทสมมต

ใหแรงดนไฟฟาดานเขามคาคงทและกาหนดใหการสวตชทางานเปนแบบพดบเบลยเอม เปนวงจรทใชแสดงการทางานของวงจรอนเวอรเตอร

2

dV

2

dV

รปท 2.2 สวตชโหมดอนเวอรเตอรเฟสเดยวทหนงกง

2.2.1 การสวตชงแบบพดบเบลยเอม

ในวงจรอนเวอรเตอร ตองการจะสรางแรงดนไฟฟาดานออกเปนรปไซนทสามารถปรบขนาดและความถตามตองการได โดยจะใชสญญาณควบคมรปไซน (sinusoidal control signal) ตามความถทตองการนามาเปรยบเทยบกบรปคลนสามเหลยม (triangular waveform) ดงในรปท 2.3(ก) ความถของการสวตชง ( sf ) จะเทากบความถของรปคลนสามเหลยม

6

คายอและความหมายทสาคญของการสวตชงแบบพดบเบลยเอม มดงตอไปน

controlv สญญาณควบคมรปไซนทตองการนามาสรางแรงดนไฟฟาและความถทางดานออก

triv สญญาณรปสามเหลยมทเปนตวกาหนดความถสวตชง

1f ความถหลกมลทางดานออกของอนเวอรเตอร

sf ความถของการสวตชงของอนเวอรเตอร

am อตราการมอดเลตดานแอมพลจด

fm อตราการมอดเลตดานความถ

คา am จะนยามจากสมการท (2.1)

control

tri

ˆ

ˆa

Vm

V=

(2.1)

เมอ controlV คอคายอดของสญญาณควบคมรปไซน

triV คอคายอดสญญาณรปสามเหลยม

ถาคา 0 1am≤ ≤ จะเปนชวงการมอดเลตเชงเสนซงหมายถงองคประกอบหลกมลของแรงดนไฟฟาดานออก (fundamental-frequency component of the output voltage) โดยจะแปรผนเชงเสนกบคา am ในกรณ 1am > จะเปนชวงการควบคมแบบโอเวอรมอดเลต ซงผลของแรงดนไฟฟาดานออกจะมองคประกอบฮารมอนกสงกวาชวงการมอดเลตเชงเสน สาหรบเงอนไข

ของการสรางสญญาณสวตชงแบบพดบเบลยเอม คอ

control triv v> , AT + จะนากระแส 1

2Ao dv V= (2.2)

control triv v< , AT − จะนากระแส 1

2Ao dv V= − (2.3)

7

sf

1

(ก)

-

control tri

A

A

v v

T

T +

<

: ก

:ก

-

control tri

A

A

v v

T

T +

>

: ก

:ก

(ข)

2/

)(^

d

hO

V

V

(ค)

รปท 2.3 การสรางสญญาณสวตชงแบบพดบเบลยเอม

การทางานของสวตช AT + และ AT − จะขนอยกบผลการเปรยบเทยบของ controlv กบ triv

โดยจะมเงอนไขดงสมการท (2.2) และ (2.3) และจะไมขนกบทศทางของกระแส รปท 2.3 แสดงตวอยางเมอกาหนดเงอนไขท 0.8am = และ 15fm = ฮารมอนกสเปคตรา (harmonic spectrum)

ของ Aov โดยเขยนกราฟเทยบกบคาแกนตง ( ) ( )ˆ / 2Ao dh

V V แสดงในรปท 2.3(ค) จะมสวน

สาคญสามสวนคอ

8

1. คายอดของแรงดนไฟฟาทความถหลกมล ( ) ( )1

ˆ / 2Ao a dV m V=

โดยมความสมพนธจาก

controlcontrol tri

ˆ , ˆ 2

dAo

tri

v VV v V

V= ⋅ ≤

control control 1 control triˆ ˆsin , v V t v Vω= ≤

( ) ( )control11

tri

ˆsin , 1.0

ˆ 2

dAo a

V Vv t m

Vω

= ⋅ ≤

( ) ( ) 11/ 2 sin , 1.0 Ao a d av m V t mω= ⋅ ≤

( ) ( )1

ˆ / 2 , 1.0 Ao a d aV m V m= ⋅ ≤

(2.4)

(2.5)

สมการท (2.5) พจารณาประกอบจากรปท 2.4 แสดงใหเหนวาแรงดนไฟฟาทความถหลก

มลจะแปรผนเปนเชงเสนกบคา am ซง am จะมคาอยระหวาง 0 ถง 1

^*

2

control dAo

carrier

v VV

V

=

−−−−2

dV

++++2

dV

รปท 2.4 พดบเบลยเอมแบบไซน (sinusoidal pulsewidth modulation: SPWM)

9

2. คาไซดแบนดฮารมอนก (sideband harmonic) จะเกดขนรอบๆ 1 , 2 , 3 , ...f f fm m m

ดงแสดงในสมการท (2.6) หรอ (2.7)

( ) 1h ff jm k f= ± (2.6)

( )fh j m k= ± (2.7)

เมอ h =1 คอความถหลกมล (fundamental frequency)

ถาคา j เปนเลขค คาฮารมอนกจะเทากบคาkทเปนเลขคและถาคา j เปนเลขค คาฮารมอนกจะเทากบคาkทเปนเลขคเชน ตวอยางไซดแบนดฮารมอนกในรปท 2.3 (ค) และแสดงคาฮารมอ

นก ( ) ( )ˆ / 2Ao dh

V V ในตารางท 2.1 ซงมขอสงเกตวาคา ( ) ( )ˆ / 2Ao dh

V V จะเปนฟงกชนกบ am

3. คา fm ฮารมอนกควรจะเปนเลขค เพราะถากาหนดใหคา fm เปนเลขคกจะทาใหเกดการสมมาตรเลขค ซงแสดงไดจากสมการ ( ) ( )f t f t− = − ผลทไดคอจะมเพยงฮารมอนกเลขค

เทานนทยงปรากฏอยใน Aov สวนฮารมอนกเลขคจะหกลางกน โดยทชวง 21fm > จะถอวา fm มคามากโดยทขนาดของฮารมอนกยอย (sub-harmonics) จะมคานอยเมอเทยบกบคา fm

สาหรบกรณโอเวอรมอดเลชน ( 1am > ) จะเกดขนเมอ control triˆ ˆV V> โดยคารปคลนพ

ดบเบลยเอมจะมชวงทเปนบวกหรอลบกวางกวาหนงคาบการสวตชงแสดงดงในรปท 2.5 โอเวอรมอดเลชนมขอดคอขนาดแรงดนไฟฟาของความถหลกมลจะมคาสงกวาในกรณ 1am ≤ แตการเพมขนของแรงดนไฟฟาจะไมเปนเชงเสนจนถงคาคงทคาหนง และชวงแรงดนยอดทางดานออก

ของความถหลกมลจะมคาอยระหวาง 2dV ถง 4 2dV π เขยนเปนสมการไดดงน

( )1

4ˆ2 2

d dAo

V VV

π< < (2.8)

10

ตารางท 2.1 ฮารมอนกของ ( ) ( )ˆ / 2Ao dh

V V

ma

h 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

1 องคประกอบ ความถหลกมล

0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

mf

mf ± 2 mf ± 4

1.242 0.016

1.150 0.061

1.006 0.131

0.818 0.220

0.601 0.318 0.018

2mf ± 1 2mf ± 3 2mf ± 5

0.190 0.326 0.024

0.370 0.071

0.314 0.139 0.013

0.181 0.212 0.033

3mf 3mf ± 2 3mf ± 4 3mf ± 6

0.335 0.044

0.123 0.139 0.012

0.083 0.203 0.047

0.171 0.176 0.104 0.016

0.113 0.062 0.157 0.44

4mf ± 1 4mf ± 3 4mf ± 5 4mf ± 7

0.163 0.012

0.157 0.070

0.008 0.132 0.034

0.105 0.115 0.084 0.017

0.068 0.009 0.119 0.050

หมายเหต: ( )^ ^

ANAo

1( ) / / 2 ( ) /

2

= h d h dV V V V

เปนฟงกชนของ ma

อยางไรกตามขอเสยของกรณโอเวอรมอดเลชนกคอทาใหเกดฮารมอนกอนดบตาๆ ทอยใกลกบฮารมอนกอนดบทหนงหรอความถหลกมล เชนฮารมอนกอนดบท 3, 5, 7 เปนตน เชนในรป

ท 2.6 ซงจะเปนสาเหตทาใหเกดผลเสยมากหากนาไปใชงาน โดยเฉพาะอยางยงการนาไปขบมอเตอรเหนยวนา เพราะฮารมอนกอนดบท 3, 5, 7 จะทาใหเกดกาลงไฟฟาสญเสยและทาใหเกดความเรวหลายความเรวในเวลาเดยวกนทาใหมอเตอรไฟฟาหมนไมสมาเสมอ

11

รปท 2.5 รปคลนพดบเบลยเอมแบบโอเวอรมอดเลชน

^

Ao( ) /2

dh

VV

รปท 2.6 สเปคตรมของรปคลนพดบเบลยเอมแบบโอเวอรมอดเลชน เมอ 2.5, 15a fm m= =

4(1.273)

π=

2

)( 1

^

d

Ao

V

V

รปท 2.7 การควบคมคาแรงดนไฟฟาทางดานออกของอนเวอรเตอรพดบเบลยเอมโดยการปรบคา am

12

2.2.2 การสวตชงแบบรปคลนสเหลยม

เมอปรบเพมคา am จนกระทงถงชวงแรงดนไฟฟาดานออกโอเวอรมอดเลชนซงแรงดนไฟฟาดานออกจะมการเพมขนแบบไมเปนเชงเสน จนถงคาคงทคาหนงทมคาตวประกอบ 4 π สาหรบแนวโนมการเพมขนของแรงดนไฟฟาดานออกตอคา am จะมแนวโนมดงแสดงในรปท 2.7 กลาวคอเมอปรบเพมคา

am จนกระทงแรงดนไฟฟาดานออกไมสามารถเพมขนไดอกตอไป

ดงแสดงในรปท 2.7 ซงจะเหนไดวาคา am ตงแต 3.24 ขนไปจะจดการทางานอยในโหมดการสวตชงแบบรปคลนสเหลยม ซงจะไดขนาดของแรงดนไฟฟาดานออกทความถหลกมลดงในสมการท (2.9)

( )1

4ˆ 1.2732 2

d dAo

V VV

π = =

(2.9)

1

1

f

2

dV

2

dV−−−−

Aov

^

Ao( ) /2

dh

VV

(ก) (ข)

รปท 2.8 รปคลนพดบเบลยเอมแบบรปคลนสเหลยม

( ) ( )Ao1

Ao

ˆˆ

h

VV

h= (2.10)

สมการท (2.10) แสดงใหเหนวาแรงดนไฟฟายอดดานออกทฮารมอนกใดๆจะมคาเทากบแรงดนไฟฟายอดดานออกของความถหลกมลหารดวยคาอนดบฮารมอนกนนๆ ขอดของการทางานในชวงการสวตชงแบบรปคลนสเหลยม คอแรงดนไฟฟายอดดานออกของความถหลกมลจะมคาสงเปน 1.273 เทาของครงหนงของแรงดนไฟฟากระแสตรงดานเขา และอปกรณสวตชงจะ

ทางานทความถตาทาใหสามารถเลอกใชอปกรณสวตชงททางานทความถตาได แตมขอเสยคอจะ

13

ไมสามารถปรบคาแรงดนไฟฟาดานออกจากการปรบคา am ดงนนหากตองการปรบคาแรงดนไฟฟาดานออกจะกระทาไดเพยงการปรบระดบแรงดนไฟฟากระแสตรงดานเขา และนอกจากนนยงมขอเสยเชนเดยวกบการทางานในโหมดโอเวอรมอดเลชน คอจะมฮารมอนกอนดบ

ตาๆ ทอยใกลกบฮารมอนกอนดบทหนง เชน ฮารมอนกอนดบท 3, 5, 7, … เกดขน เชนแสดงในรปท 2.8

2.3 อนเวอรเตอรเฟสเดยว

อนเวอรเตอรเฟสเดยวจะแบงออกเปนสองชนด คอ แบบฮารฟบรดจ (half-bridge) และ

แบบฟลบรดจ (full-bridge) ในแบบฮารฟบรดจจะมตวเกบประจสองตวตอลาดบกนอยระหวางแหลงจายแรงดนไฟฟากระแสตรงและหากกาหนดใหคาตวเกบประจสองตวมคาเทากน จะทาใหแรงดนไฟฟาตกครอมตวเกบประจแตละตวจะมคาเทากนคอ 2dV จดกงกลางแรงดนไฟฟา (จด o

ในรปท 2.9 (ก)) จะมคาคงทเมอเทยบกบบสลบ (N) ดงแสดงในรปท 2.9 (ก) สวนวงจร

อนเวอรเตอรแบบฟลบรดจเฟสเดยวจะประกอบไปดวยสองกง คอกง A และ กง B ในรปท 2.9 (ข) โดยแบบฟลบรดจจะมกาลงไฟฟาสงกวาแบบฮารฟบรดจสองเทาจงเหมาะทจะเลอกใชเมอตองการจายกาลงไฟฟาโหลดสงขน

เงอนไขสาคญทอนเวอรเตอรเฟสเดยวแบบฮารฟบรดจและแบบฟลบรดจคอการทางานของสวตช AT + และ AT − ตองไมทางานพรอมกนในทกชวงเวลา มฉะนนแลวจะเกดการลดวงจรระหวางบสบวกกบบสลบ ในอดมคตเวลาการสวตชงของ AT + และ AT − จะตรงขามกน แตในทางปฏบตจะตองการชวงเวลาทสวตชทงคไมนากระแส ซงจะเรยกวาเดดไทม (deadtime) โดยเดดไทม

จะอยในชวงเวลากอนจะเปลยนสถานะการสวตชจากนากระแสเปนไมนากระแส หรอจากไมนากระแสเปนนากระแส

2

dV

2

dV

2

dV

2

dV

(ก) (ข)

รปท 2.9 อนเวอรเตอรเฟสเดยวแบบฮารฟบรดจและแบบฟลบรดจ

14

2.3.1 การสวตชงแรงดนไฟฟาแบบไบโพลาร

การสวตชงแรงดนไฟฟาแบบไบโพลาร (bipolar voltage switching) คอการควบคมใหสวตชแบบบรดจทางานพรอมกนเปนค เชน ในรปท 2.9 (ข) การทางานของสวตช AT + และ BT − จะถกควบคมใหทางานพรอมกนในแตละชวงเวลา อกคหนงคอการทางานของสวตช AT − และ BT +

ดงนนแรงดนไฟฟาดานออกของกง A จะเทากบ

1

2Ao dv V= เมอ control triv v> , สวตช AT + และ BT − จะนากระแส (2.11)

1

2Ao dv V= − เมอ control triv v< , สวตช AT − และ BT + จะนากระแส (2.12)

เมอคดจากหนงกงของอนเวอรเตอรแบบบรดจ แรงดนไฟฟาดานออกของกง B จะเทากบคาลบของแรงดนไฟฟาดานออกของกง A คอ Bo Aov v= − ดงนนแรงดนไฟฟาดานออกของ

อนเวอรเตอรหรอแรงดนไฟฟาระหวางกง A กบกง B คอ

2o Ao Bo Aov v v v= − =

1ˆo a dV m V= เมอ 1.0am ≤ (2.13)

1

4ˆd o dV V V

π< < เมอ 1.0am > (2.14)

หรออาจจะสรปไดวาแรงดนไฟฟายอดดานออกจะเทากบสมการท (2.13) เมอ am อยในยานเชงเสน และแรงดนไฟฟายอดดานออกจะเทากบสมการท (2.14) เมอ

am อยในชวงโอเวอรมอดเลชน

โดยทแรงดนไฟฟาดานออกจะสวตชอยระหวาง dV+ กบ dV− ดงแสดงในรปท 2.12สวน

ไซดแบนฮารมอนกจะเกดขนรอบๆ , 2 , 3 , ...fm mf mf เชน หากความถสวตชงเทากบ 20 kHz ไซดแบน ฮารมอนกกจะเกดขนท 20 kHz, 40 kHz และ 60 kHz เปนตนดงเชนทไดอธบายในสมการท (2.7)

15

sf

1

รปท 2.10 การสวตชงแรงดนแบบไบโพลาร

2.3.2 การสวตชงแรงดนไฟฟาแบบยนโพลาร

ขอแตกตางระหวางการสวตชงแรงดนไฟฟาแบบไบโพลาร กบแบบยนโพลาร (unipolar voltage switching) กคอ ในแบบยนโพลารการควบคมสวตชในกง A กบกง Bจะแยกสญญาณ

ควบคมออกจากกน คอสวตชในกง A จะถกควบคมจากสญญาณ controlv เทยบกบสญญาณรปสามเหลยม (vtri) ขณะทสวตชในกง B จะถกควบคมจากสญญาณ controlv− เทยบกบสญญาณรปสามเหลยม (vtri) การสวตชงจะมเงอนไขดงน

เมอ control triv v> : สวตช AT + จะนากระแส AN dv V=

เมอ control triv v< : สวตช AT − จะนากระแส 0ANv =

เมอ ( )control triv v− > : สวตช BT + จะนากระแส BN dv V=

เมอ ( )control triv v− < : สวตช BT − จะนากระแส 0BNv =

16

ตารางท 2.2 เงอนไขการสวตชง แรงดนเฟสและแรงดนไฟฟาดานออกของอนเวอรเตอรแบบยน

โพลาร

เงอนไข สวตช

นากระแส สวตช

นากระแส ANv BNv ov

1 +AT −BT dV 0

dV 2

−AT +BT 0 dV dV−

3 +AT +BT dV

dV 0

4 −AT −BT 0 0 0

O

^

( )h

d

V

V

รปท 2.11 การสวตชงแรงดนไฟฟาแบบยนโพลาร

17

เงอนไขในการสรางแรงดนเฟสและแรงดนไฟฟาดานออกตกครอมโหลด ( ov ) แสดงในตารางท 2.2ผลทไดจากเงอนไขการทางานในตารางท 2.2 และรปท 2.11 คอแรงดนไฟฟาดานออกมการเปลยนแปลงระหวางแรงดนไฟฟาคาบวกไปยงศนยและศนยไปยงบวกในครงคาบสวนอกครง

คาบจะมแรงดนไฟฟาดานออกเปลยนแปลงระหวางแรงดนไฟฟาคาลบไปยงศนยและจากศนยไปยงลบ ซงจากลกษณะการทางานดงกลาวจงเรยกวธการสวตชงนวายนโพลาร สวนขนาดของแรงดนไฟฟาดานออกจะเทากนกบแบบไบโพลาร และเมอเปรยบเทยบขอด-ขอเสยของการสวตชงทงสองแบบจะไดตามตารางท 2.3

ตารางท 2.3 การเปรยบเทยบขอด-ขอเสยของการสวตชงแรงดนไฟฟาแบบไบโพลารกบยนโพลาร

ประเดน ไบโพลาร ยนโพลาร แรงดนไฟฟาดานออก ( 1

ˆoV )

1.0am ≤ 1ˆo a dV m V= 1

ˆo a dV m V=

แรงดนไฟฟาดานออก ( 1ˆoV )

1.0am > 1

4ˆd o dV V V

π< < 1

4ˆd o dV V V

π< <

แรงดนไฟฟาดานออก ( ov )

( )d dV V⇔ − 0dV ⇔

( ) 0dV− ⇔ ไซดแบนฮารมอนก , 2 , 3 , ...f f fm m m 2 , 4 , 6 , ...f f fm m m การกรองความถสง ด ดมาก

การควบคม งาย ซบซอน

2.4 สรป

อนเวอรเตอรจะทาหนาทแปลงผนกาลงไฟฟาจากแรงดนไฟฟากระแสตรงทางดานเขาเปนแรงดนไฟฟากระแสสลบทางดานออก การสวตชงของแรงดนแบบไบโพลาร และแบบยนโพลารมลกษณะแตกตางกน โดยแบบยนโพลารจะกรองความถสงไดงายกวา สาหรบการทางานของอนเวอรเตอรเฟสเดยวในการทางานแบบพดบเบลยเอมยานเชงเสน จะมขอดในการควบคมและสามารถกรองความถใหเหลอเฉพาะความถหลกมลไดงาย แตขนาดแรงดนไฟฟาทความถหลกมล

จะปรบคาไดไมมากนก ตางจากยานโอเวอรมอดเลชนและยานรปคลนสเหลยมทมขอดคอมขนาดแรงดนไฟฟาทความถหลกมลมคาสงแตกจะมผลเสยทเกดจากฮารมอนกลาดบตา สวนอตราการใชประโยชนของสวตชของโหมดรปคลนสเหลยม จะสงกวาการทางานแบบพดบเบลยเอมยานเชงเสน

18

บทท 3 การออกแบบและขนตอนการทดลอง

3.1 บทนา ในบทนไดอธบายถงการออกแบบและขนตอนการทดลอง รวมถงขนตอนดาเนนงานตางๆ ของงานวจยสรางชดทดลองฯจากไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบ ซงสามารถปรบเปลยนลกษณะการตอวงจรไดงายและมความสอดคลองในเนอหาบทเรยนกระบวนวชาอเลกทรอนกสกาลง โดยผใชสามารถเปรยบเทยบผลการทดลอง อาทเชน คลนแรงดน คลนกระแส ในสวนตางๆของวงจรระหวางการจาลองดวยโปรแกรมคอมพวเตอรกบผลการทดสอบจรง โดยการออกแบบ

นนสามารถแบงได 2 หวขอ อนดบแรกคอสวนของภาคซอฟทแวรหรอโปรแกรมทเขยนใหแกไมโครคอนโทรเลอร และสวนทสองคอภาคฮารดแวรหรอสวนของอปกรณทใชในการควบคมชดทดลองและทาหนาทตดตอรบคาสงกบผใชงาน

3.2 ขนตอนการดาเนนงาน

รปท 3.1 ขนตอนการดาเนนงาน

19

3.3 รายละเอยดของการจาลองการทางานดวยโปรแกรมคอมพวเตอร

สวนประกอบของโครงการวจยนจะเปนการจาลองการทางานของวงจรอนเวอรเตอรทาหนาทแปลงไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบ ดวยโปรแกรม Matlab/Simulink รวมกบ PSIM เพอจาลองการทางานของวงจรดงกลาว ซงมรายละเอยดตอไปน

3.3.1 การจาลองการทางานของวงจรอนเวอรเตอรสาหรบแปลงไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบเฟสเดยวแบบไบโพลาร

กาหนดเงอนไขของการจาลองการทางานของวงจรอนเวอรเตอรเฟสเดยวแบบฟลบรดจ ทมแหลงเชอมโยงกระแสตรง (dc link) ขนาด 200 V กาหนดใหคาดชนการมอดเลชน ma

= 0.9โดยมโหลดความตานทาน2 Ω และตวเหนยวนาคา 10 mH ตออนกรมกน กาหนดใหความถสวตชง 5 kHz การควบคมดวยเทคนคพดบเบลยเอมชนด SPWM ตองการคาแรงดนไฟฟาดานออกเทากบ 178 V แบบไบโพลารโดยกาหนดใหสวตชในอนเวอรเตอรทเปนอดมคต

จงคานวณหาคา

(ก) จงแสดงรปคลนพรอมสเปคตราของแรงดนดานออก

(ข) คารากของกาลงสองเฉลยของแรงดนไฟฟาดานออกคาแรงดนทความถหลกมล และคา THDv

(ค)เงอนไขแรงดนไฟฟาดานออกททาใหเกดการทางานในโหมดโอเวอรมอดเลชนและจะเกดผลเสยอะไรเกดขน

วธทา (ก) จงแสดงรปคลนพรอมสเปคตรมของแรงดนดานออก

รปท 3.2 ไดอะแกรมการจาลองอนเวอรเตอรเฟสเดยวแบบไบโพลารดวยโปรแกรม Matlab/Simulink

20

(ก)

(ข)

รปท 3.3 ผลการจาลองรปคลนแรงดนและอนดบฮารมอนกของแรงดนกระแสสลบดานออกของอนเวอรเตอรเฟสเดยวทไดจากการจาลอง

(ข) คารากของกาลงสองเฉลยของแรงดนไฟฟาดานออกคาแรงดนทความถหลกมลและคา THDv

ผลการจาลองไดคาแรงดนยอดทความถหลกมล (50 เฮรตซ) = 177.7 V หรอมแรงดนของคารากกาลงสองเฉลยคอ 177.7 / 2 = 125.67 V โดยมคา THDv ทไดจากผลการจาลองดวยโปรแกรม Matlab/simulinkเทากบ123.83% โดยคานวณถงฮารมอนกลาดบท 30 (รปแสดงผลฮารมอนกถงลาดบท 50) สาหรบคารากของกาลงสองเฉลยของแรงดนไฟฟาดานออก สามารถหาได

ดงน

21

เมอพจารณารวมกบรปท 3.3 (ข) สามารถหาไดดงน

302

1/222 2

2 1

1 1 1

1=

− = = = −

∑ h

h rms rms

VV V V

THDV V V

1/22

1

1/22

1

123.83% 1177.7

200 V

rmsv

rms

rms

VTHD

V

V

V

= −

= −

=

(3.1)

(ค) เงอนไขแรงดนไฟฟาดานออกททาใหเกดการทางานในโหมดโอเวอรมอดเลชนและจะเกดผลเสยอะไรเกดขน

กรณ ma = 1, 1 0.707o a dV m V= × ×

1 0.707 1 200 141.4 VoV = × × =

ในกรณแรงดนเชอมโยงไฟฟากระแสตรงเทากบ 200 V เมอใชกบอนเวอรเตอรเฟสเดยวชนดฟลบรดจควบคมแบบ SPWM ไบโพลาร หากปรบใหแรงดนไฟฟาดานออกทความถหลกมลมคามากกวา 141.4 V จะทาใหอนเวอรเตอรทางานโหมดแรงดนซงผลเสยคอการเกดฮารมอนกอนดบตาๆทอยใกลกบความถหลกมล

3.3.2 การจาลองการทางานของวงจรอนเวอรเตอรสาหรบแปลงไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบเฟสเดยวแบบยนโพลาร

กาหนดเงอนไขของการจาลองการทางานของวงจรอนเวอรเตอรเฟสเดยวแบบฟลบรดจ ทมแหลงเชอมโยงกระแสตรง (dc link) ขนาด 200 V กาหนดใหคาดชนการมอดเลชน ma

= 0.9โดยมโหลดความตานทาน 2 Ω และตวเหนยวนาคา 10 mH ตออนกรมกน กาหนดใหความถสวตชง 5 kHz การควบคมดวยเทคนคพดบเบลยเอมชนด SPWM ตองการคาแรงดนไฟฟาดานออกเทากบ 178 V แบบยนโพลารโดยกาหนดใหสวตชในอนเวอรเตอรทเปนอดมคต

จงคานวณหาคา

22

(ก) จงแสดงรปคลนพรอมสเปคตราของแรงดนดานออก

(ข) คารากของกาลงสองเฉลยของแรงดนไฟฟาดานออกคาแรงดนทความถหลกมลและคา THDv

วธทา (ก) จงแสดงรปคลนพรอมสเปคตรมของแรงดนดานออก

รปท 3.4 ไดอะแกรมการจาลองอนเวอรเตอรเฟสเดยวแบบยนโพลารดวยโปรแกรม Matlab/Simulink

(ก)

23

(ข)

รปท 3.5 ผลการจาลองรปคลนแรงดนและอนดบฮารมอนกของแรงดนกระแสสลบดานออกของอนเวอรเตอรเฟสเดยว

(ข) คารากของกาลงสองเฉลยของแรงดนไฟฟาดานออกคาแรงดนทความถหลกมลและคา THDv

ผลการจาลองไดคาแรงดนยอดทความถหลกมล (50 เฮรตซ) = 177.7 V หรอมแรงดนของคารากกาลงสองเฉลยคอ 177.7 / 2 = 125.67 V โดยมคา THDv ทไดจากผลการจาลองดวยโปรแกรม Matlab/simulinkเทากบ66.23% โดยคานวณถงฮารมอนกลาดบท 30 (รปแสดงผลฮารมอนกถงลาดบท 50) สาหรบคารากของกาลงสองเฉลยของแรงดนไฟฟาดานออก สามารถหาไดดงน

เมอพจารณารวมกบรปท 3.3 (ข) สามารถหาไดดงน

302

1/222 2

2 1

1 1 1

1=

− = = = −

∑ h

h rms rms

VV V V

THDV V V

1/22

1

1/22

1

66.23% 1177.7

153.7 V

rmsv

rms

rms

VTHD

V

V

V

= −

= −

=

(3.2)

24

จากผลการจาลองจะไดคายอดของแรงดนทความถหลกมล 177.7 V ดงนนจะทาการหาคายอดของแรงดนไฟฟาดานออกและจะสงเกตเหนไดวามฮารมอนกทความถสวตชงและฮารมอนกรอบๆ 10 kHz และจานวน 2 เทาของ 10 kHz เปนตนทาใหกรณยนโพลารมความถคตออฟสงกวากรณไบโพลาร จะชวยลดขนาด LC ในวงจรกรองความถใหมขนาดเลกลงได ซงจะแตกตางจากกรณไบโพลารทมคายอดและมฮารมอนกทความถสวตชงและฮารมอนกรอบๆ 10 kHz, 20 kHz และ 30 kHz เปนตน 3.4 เครองตนแบบชดทดลองระบบแปลงไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบ 3.4.1 ภาควงจรควบคม

การแปลงไฟฟากระแสตรงใหเปนไฟฟากระแสสลบจะอาศยโครงสรางของวงจรกาลงทใชไอจบท ทาหนาทเปนสวตช โดยถกนามาตอในลกษณะเปนวงจรอนเวอรเตอรเฟสเดยวแบบเตมคลน ทสามารถควบคมปรมาณแรงดนไฟฟากระแสสลบและความถทางดานออกได โดยอาศยหลกการควบคมการมอด-เลตความกวางพลส ซงคาอตราการมอดเลตนสามารถปรบคาไดในยานเชงเสนตงแต 0 ถง 1 โดยในรปท 3.4 แสดงหลกการตงคาการทางานใหกบชดทดลองฯ ทไดสราง

ขน รายละเอยดประกอบดวยโปรแกรมควบคมอตราการมอดเลตของสวตชโหมดอนเวอรเตอร ทผใชงานสามารถกดเลอกวงจรหรอหวขอสาหรบทาการทดลองไดทงวงจรอนเวอรเตอรเฟสเดยวหรอสามเฟส (แตในโครงการวจยนจะพจารณาเฉพาะเฟสเดยว) ตวอยาง เชน ผใชกดเลอกทาการทดลองหวขอวงจรอนเวอรเตอรเฟสเดยว แบบยนโพลาร เปนตน ทงนผใชจะตองตอสายของชด

ทดลองฯ ใหสอดคลองกนในแตละหวขอการทดลอง ซงจะไดกลาวถงในรายละเอยดสาหรบวธการตอสายการทดลองในหวขอตอไป

รปท 3.6 การตงคาทางานของชดทดลองวงจรอนเวอรเตอร

25

(ก)

(ข)

รปท 3.7 ภาพชดทดลองวงจรอนเวอรเตอรตนแบบทสรางขน

26

3.4.2 ลกษณะโครงสรางหลกของวงจรกาลง โครงสรางหลกของวงจรกาลงของการแปลงไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบเฟสเดยว หรอวงจรอนเวอรเตอรเฟสเดยว ทสามารถควบคมไดทงแรงดนและความถดานออก แบบยนโพลารและไบโพลาร โดยจะใชสวตชไอจบทเปนสวตชกาลง ซงสามารถเลอกตอสายวงจรไดทงสอง

แบบ คอวงจรเตมคลนและวงจรครงคลน โดยชดทดลองฯ ทสรางขนสามารถตอใชงานไดโดยตรงกบแหลงจายไฟฟากระแสสลบเฟสเดยว 220V 50Hz (เพอความสะดวกในการตอทดลอง) ไดออกแบบเปนโหลดความตานทาน และโหลดความเหนยวนา ซงสามารถเลอกตอไดทงแบบอนกรมและแบบขนาน รายละเอยดดงกลาวทไดอธบายในขางตน ไดแสดงตามไดอะแกรมการตอวงจร

อนเวอรเตอรเฟสเดยวแบบเตมคลน ดงรปท 3.6 และรปท 3.7 เปนไดอะแกรมของชดโหลดชนดตางๆ ทสามารถเลอกตอใชงานใหเหมาะสมกบการทดลอง สาหรบในรปท 3.5 แสดงภาพถายของชดทดลองฯตนแบบทไดออกแบบและสรางขน ทไดนาเสนอในโครงงานวจยน

+

−

L N

+

−

u

v

w

R

S

C

+

−

S1

S2

S3 S5

S4 S6

D1 D3 D5

D2 D4 D6

รปท 3.8 แผนภาพการตอชดทดลองวงจรอนเวอรเตอรเฟสเดยว

27

100

Ω

100

Ω

100

Ω

50

mH

50

mH

100

Ω

100

Ω

100

Ω

50

mH

50

mH

(ก) กรณโหลดตวตานทาน (ข) กรณโหลดตวตานทานตออนกรมตวเหนยวนา

รปท 3.9 การตอชดโหลดสาหรบชดทดลองวงจรอนเวอรเตอร

3.5 สรป ในบทนไดกลาวถงวธการดาเนนงานการสรางชดทดลองวงจรอนเวอรเตอรททาหนาทแปลงปรมาณไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบเฟสเดยว ซงเปนการทางานรวมกนระหวางไมโครคอนโทรเลอรททาหนาทเปนซอฟทแวรของชดทดลองกบชดภาคกาลงททาหนาทรบคาสงจากผใชทผานมายงไมโครคอนโทรเลอรและทาการสรางสญญาณทถกตองออกไป ซงจากการดาเนนงานทผานมาชดทดลองสามารถทางานไดอยางปกตตรงกบความตองการของผใช

28

บทท 4 ผลการทดลอง

4.1 บทนา จากบทท 2 และบทท 3 ไดอธบายถงทฤษฎพนฐานของวงจรอนเวอรเตอรเฟสเดยวและ

หลกการออกแบบและจาลองการทางานของวงจรแบบตางๆ ทใชสาหรบสรางชดทดลองการแปลงไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบ ในบทนนาเสนอผลการทดลองทไดจากชดทดลองฯทสรางขน เพอเปรยบเทยบกบคาทไดจากการจาลองการทางานของวงจรแปลงไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบเฟสเดยว ดวยวธการสวตซแบบยนโพลารและแบบไบโพลาร โดยมโครงสรางการตอ

วงจรสาหรบทดลองดงแสดงตามรปท 4.1 ซงกาหนดการทดลองในเงอนไขทสอดคลองกบผลการจาลองทไดอธบายไวในหวขอท 3.3

รปท 4.1 ภาพการทดลองการตอทดลองจรงของวงจรอนเวอรเตอรเฟสเดยวทสรางขน

29

รปท 4.2 ภาพการทดลองการตอทดลองจรงของวงจรอนเวอรเตอรเฟสเดยวทสรางขน (ตอ)

ตารางท 4.1 พารามเตอรตางๆ ของวงจรอนเวอรเตอรเฟสเดยวทใชสาหรบการทดสอบ

แรงดนไฟฟาดานเขา (s

v ) 220 Vrms

ความถหลกมล (s

f ) 50 Hz

ความถสวตชงของอนเวอรเตอร (sw

f ) 5 kHz

ขนาดตวเกบประจทบสไฟตรง (dc

C ) 2,400 Fµ ขนาดตวเหนยวนาของโหลด ( L ) 80 mH

คาความตานทานของโหลด ( R ) 175 Ω แรงดนเชอมโยงไฟตรง (

dcV ) 200 V

ดชนการมอดเลต 0.9

30

4.2 การทดลองวงจรอนเวอรเตอรเฟสเดยวดวยวธการสวตชแบบไบโพลาร

220V

50 Hz

+

+

−

−

1D

4D

3D

2D

1Di

3Di

c

cs

s s

s

DD

D D

C=4.5 Fµ

L=80mH

s

R

Load

รปท 4.3 ไดอะแกรมการตอทดลองของวงจรอนเวอรเตอรเฟสเดยว ดวยวธการสวตชแบบไบโพลาร

รปท 4.4 คลนสญญาณมอดเลต controlv และแรงดน ov , สเปกตรมฮารมอนกทางดานออกของอนเวอรเตอร ดวยวธการสวตชแบบไบโพลาร

controlv

ov

31

4.3 การทดลองวงจรอนเวอรเตอรเฟสเดยวดวยวธการสวตชแบบยนโพลาร

220V

50 Hz

+

+

−

−

1D

4D

3D

2D

1Di

3Di

c

cs

s s

s

DD

D D

C=4.5 Fµ

L=80mH

s

R

Load

รปท 4.5 ไดอะแกรมการตอทดลองของวงจรอนเวอรเตอรเฟสเดยว ดวยวธการสวตชแบบยนโพลาร

รปท 4.6 คลนสญญาณมอดเลต และแรงดน , สเปกตรมฮารมอนกทางดานออกของอนเวอรเตอร ดวยวธการสวตชแบบยนโพลาร

controlv±

ov

controlv−

controlv

ov

32

4.4 สรป ในบทนไดกลาวถงผลการทดสอบชดทดลองวงจรอนเวอรเตอรเฟสเดยวทสรางขน โดยทาการทดลองในเงอนไขเดยวกนกบหวขอท 3.3 ซงเปนผลการจาลองของวธการควบคมสวตชแบบไบโพลารและยนโพลาร (ดงแสดงในรปท 4.3 และรปท 4.4 ลาดบ) ซงจากผลการทดลองชด

ทดลองฯ ทสรางขนสามารถแปลงปรมาณไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบเฟสเดยว ทมคณลกษณะของคลนแรงดน,ความถและสเปกตรมทางดานออกของอนเวอรเตอรสอดคลองกบผลการจาลองทางทฤษฎทไดกลาวไวในบทท 3 โดยนกศกษาผทาการทดลองสามารถเรยนรและทดสอบจรง เชนปรบเปลยนอตราการมอดเลตความกวางพลสและเปลยนรปแบบการตอวงจรการ

ทดสอบ การใชงานเครองมดวด รวมทงคานวณเปรยบเทยบผลการทดลองไดจากแบบจาลองดวยโปรแกรม Matlab/Simulink กบผลทไดจากการทดลองจรง

33

บทท 5 สรปและขอเสนอแนะ

5.1 สรปผล

งานวจยนไดเรมจากการศกษาขอมลตางๆ ทเกยวของ โดยมวตถประสงคเพอพฒนาชดทดลองสาหรบปฏบตการอเลกทรอนกสกาลง ในหวขอการแปลงไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบเฟสเดยว โดยทาการศกษาการทางานของวงจรอนเวอรเตอรเฟสเดยวแบบแหลงจายแรงดน ดวยวธการสวตชแบบ ยนโพลารและแบบไบโพลาร โดยใชไอจบทเปนอปกรณสวตชกาลง จากการศกษาพบวาวงจรแปลงผนไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบ สามารถใชทดลองการ

ทางานเพอศกษาคณลกษณะของวงจร ไดทงวธการควบคมขนาดแรงดนและความถทางดานออกของอนเวอรเตอรโดยวธการมอดเลตความกวางพลส ทงนแรงดนดานออกทไดจากวงจรจะมคาขนอยกบคาอตราการมอดเลตทปอนใหกบอปกรณสวตชกาลง จากการทดลองใชชดทดลองฯ ทสรางขนกบนกศกษาระดบปรญญาตร ทเรยนกระบวน

วชา252435 และ นกศกษาปรญญาโท ทเรยนกระบวนวชา 252781 พบวานกศกษาสามารถทาการทดลองไดดวยตนเองเพอศกษาลกษณะการทางานของวงจรอนเวอรเตอรเฟสเดยว โดยสามารถทาการวดคลนแรงดน, คลนกระแส ทไดจากชดทดลองฯ นาไปเปรยบเทยบกบผลการจาลองการทางานดวยโปรแกรม Matlab/Simulink และ PSIM เพอเปนการเพมพนความร ความ

เขาใจ ซงนาไปสการวเคราะหแกไขปญหาของวงจรการแปลงไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบ ซงชดทดลองฯทสราง ไดยนยนประสทธภาพการทางานของวธการทนาเสนอเพอจะชวยทงผสอนและผเรยนใหสามารถเขาใจเนอหาของกระบวนวชาอเลกทรอนกสกาลงในหวขอการแปลงไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสสลบไดดขน

34

5.2 ขอเสนอแนะ จากผลการดาเนนการพบวางานทควรปรบปรงและพฒนาเพมเตมเพอทาใหประสทธภาพของชดลองสงขน คอ 5.2.1 ทาการควบคมแบบวงปด เพอใหสามารถทดลองในเงอนไขแรงดนดานออกคงทเมอ

มการเปลยนแปลงโหลด 5.2.2 เพมเตมวงจรอนเวอรเตอรสามเฟส ดวยวธสวตชแบบตางๆ 5.2.3 เพมสวนวงจรปองกน (ปองกนกระแสเกน และปองกนแรงดนเกน)

5.3 ปญหาทเกดขนในระหวางทาการทดลอง 5.3.1 โปรแกรมทางานผดพลาด เนองจากเกดสญญาณรบกวนจากแมเหลก สงผลทาให

สญญาณขบสวตชทางานผดพลาด 5.3.2 การนาวงจรหลายๆ สวนมาทดลองรวมกน ทาใหยากในการตรวจหาจดบกพรอง

และแกไขขอผดพลาดเพอใหไดทเหมาะสมทสด

35

เอกสารอางอง [1] E. Mese, “Project-oriented adjustable speed motor drive course for undergraduate

curricula,” IEEE Trans. Educ., vol. 49, no. 2, pp. 236-246, May 2006. [2] S. Li and R. Challo, “Restructuring an electric machinery course with an integrative

approach and computer-assisted teaching mythology,” IEEE Trans. Educ., vol. 49, no. 1, pp. 16-28, Feb. 2006.

[3] N. Mohan, T. M. undeland, and W. P. Robbins, Power Electronics: Converters,

Applications, and Design, 2nd ed. New York: Wiley, 1995. [4] N. Mohan, W. P. Robbins, P. Imbertson, T. M. Underland, R. C. Panaitescu, A. K. Jain,

P. Jose, and T. Begalke, “Restructuring of first courses in power electronics and electric drives that integrates digital control,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 18, no. 1, pp.

429-437, Jan. 2003. [5] F. Blaaberg, M. P. Kazmierkowski, J. K. Pedersen, P. Thoogersen, and M. Tonnes, “An

industry-university collaboration in power electronics and drives,” IEEE Trans. Educ., vol. 43, no. 1, pp. 52-57, Feb. 2000.

[6] E. A. McShane, M. Trivedi, and K. Shenai, “An improved approach to application-specific power electronics education: Curriculum development,” IEEE Trans. Educ., vol. 44, no. 3, pp. 282-288, Aug. 2001.

[7] C. Fernandez, O. Garcia, J. A. Cobos, and J. Uceda, “Self-learning laboratory set-up for teaching power electronics combining simulations and measurements,” in Rec., IEEE

Power Electronics Specialists Conf., vol.2, 2002, pp. 449-454. [8] P. T. Krein, "A broad-based laboratory for power electronics and electric machines",

Rec., IEEE Power Electronics Specialists Conf., pp. 959 - 964 , 1993. [9] P. T. Krein and P. W. Sauer, "An integrated laboratory for electric machines, power

systems, and power electronics", IEEE Trans. Power Syst., vol. 7, no.3, pp. 1060 - 1066, 1992.

[10] D. A. Torrey, "A project-oriented power electronics laboratory ", IEEE Trans.Power

Electron., vol. 9, no. 3, pp. 250 - 255, 1994.

36

ภาคผนวก

37

ใบประลองชดทดลองอเลกทรอนกสกาลง Power Electronics Laboratory Sheets

อนเวอรเตอรหนงเฟส

DC-AC Single Phase Inverter

วตถประสงค 1. เพอศกษาการทางานและการใชงานอนเวอรเตอรหนงเฟส

2. ฝกทกษะการใชออสซโลสโคปและเครองมอวดแบบอนๆ

3. เพอศกษาคณลกษณะของอนเวอรเตอรทใช

อปกรณการทดลอง 1. ชดทดลองอเลกทรอนกสกาลง AC-DC Converter 1 ชด 2. ชดทดลองอเลกทรอนกสกาลง DC-AC Converter 1 ชด

3. แผงชดทดลองโหลด 1 ชด 4. สายไฟตอวงจร 30 เสน 5. ออสซลโลสโคป 1 เสน 6. ดจตอลมลตมเตอร 1 เครอง

ลาดบขนการทดลอง

38

การทดลองท 1 อนเวอรเตอรหนงเฟสดวยเทคนคการสวตชงแบบไบโพลาร

1.1 ตอวงจรตามรปท 1

220V

50 Hz

+

+

−

−

1D

4D

3D

2D

1Di

3Di

c

cs

s s

s

DD

D D

C=4.5 Fµ

L=80mH

s

R

Load

2R

1R

3R

4R

6R

5R

รปท 1 วงจรการทดลองท 1

+

−

L N

+

−

u

v

w

R

S

C

+

−

S1

S2

S3 S5

S4 S6

D1 D3 D5

D2 D4 D6

รปท 2 การตอวงจรบนแผงการทดลอง

1.2 ทาการปอนคาพารามเตอรตางๆ บนชดควบคมดงตอไปน โดยทดสอบเปนแบบ Bipolar กาหนดขอมลตามตารางท 1 ตารางท 1 ขนตอนการตงคา DC to AC Inverter 1φ ของการทดลองท 1

ลาดบท คาสง คาทกาหนด

1 Modulation set mode 0.1-1.4

2 Carrier FREQ. Setting 5 kHz

3 Frequency Setting 50 Hz

39

1.3 เมอปอนคาตามขอ 1.2 แลวทาการวดแรงดนเอาตพต ตารางท 2 บนทกผลการทดลองท 1

วธการ am

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.2 1.4

วด ( )o rmsV

คานวณ ( )o rmsV

1.4 นาคาทไดจากตารางท 1 พลอตกราฟความสมพนธระหวาง am กบแรงดนลงในรปท 3

oV

am

รปท 3 ความสมพนธระหวาง

am กบแรงดน

1.5 ใชออสซโลสโคปวดและวาดรปสญญาณแรงดนเอาตพต

รปท

40

สโคปวดและวาดรปสญญาณแรงดนเอาตพต am =

รปท 4 คลนแรงดนเอาตพตโดยใชออสซโลสโคปวด

0.8=

คลนแรงดนเอาตพตโดยใชออสซโลสโคปวด

41

การทดลองท 2 อนเวอรเตอรหนงเฟสดวยเทคนคการสวตชงแบบยนโพลาร

2.1 ตอวงจรตามรปท 4

220V

50 Hz

+

+

−

−

1D

4D

3D

2D

1Di

3Di

c

cs

s s

s

DD

D D

C=4.5 Fµ

L=80mH

s

R

Load

2R

1R

3R

4R

6R

5R

รปท 5 วงจรการทดลองท 2

+

−

L N

+

−

u

v

w

R

S

C

+

−

S1

S2

S3 S5

S4 S6

D1 D3 D5

D2 D4 D6

รปท 6 การตอวงจรบนแผงการทดลอง

42

2.2 ทาการปอนคาพารามเตอรตางๆ บนชดควบคมดงตอไปน โดยทดสอบเปนแบบ Unipolar กาหนดขอมลแสดงในตารางท 3

ตารางท 3 ขนตอนการตงคา DC to AC Inverter 1φ ของการทดลองท 2

ลาดบท คาสง คาทกาหนด

1 Modulation set mode 0.1-1.4

2 Carrier FREQ. Setting 5 kHz

3 Frequency Setting 50 Hz

2.3 เมอปอนคาตามขอ 2.2 แลวทาการปอนคา แลวทาการวดแรงดนเอาตพต ตารางท 4 บนทกผลการทดลองท 2

วธการ am

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.2 1.4

วด ( )o rmsV

คานวณ ( )o rmsV

2.4 นาคาทไดจากตารางท 2 พลอตกราฟความสมพนธระหวาง

am กบแรงดนลงในรปท 7

oV

am

รปท 7 ความสมพนธระหวาง

am กบแรงดน

2.5 ใชออสซโลสโคป

รปท

43

ใชออสซโลสโคปวดและวาดรปสญญาณแรงดนเอาตพตam =

รปท 8 คลนแรงดนเอาตพตโดยใชออสซโลสโคปวด

0.8=

คลนแรงดนเอาตพตโดยใชออสซโลสโคปวด

44

การทดลองท 3 การเปรยบเทยบผลการทดสอบของอนเวอรเตอรหนงเฟส

ดวยเทคนคการสวตชงแบบไบโพลารและยนโพลาร

3.1 ตอวงจรการทดลองตามรปท 8

220V

50 Hz

+

+

−

−

1D

4D

3D

2D

1Di

3Di

c

cs

s s

s

DD

D D

C=4.5 Fµ

L=80mH

s

R

Load

2R

1R

3R

4R

6R

5R

รปท 9 วงจรการทดลองท 3

3.2 ทาการปอนคาพารามเตอรตางๆ บนชดควบคมดงตอไปน โดยทดสอบเปนแบบ

(Bipolar, Unipolar) กาหนดขอมลดงน

ตารางท 5 ขนตอนการตงคา DC to AC Inverter 1φ ของการทดลองท 3

ลาดบท คาสง คาทกาหนด

1 Modulation set mode 0.1-1.4

2 Carrier FREQ. Setting 5 kHz

3 Frequency Setting 50 Hz

3.3 การมอตแบบ

0.8am =

รปท

3.4 การมอตแบบ

เอาตพต 0.8am =

รปท

45

การมอตแบบ 2 ขว (Bipolar) ใชออสซโลสโคปวดและวาดรปสญญาณแรงดนเอาตพต

รปท 10 คลนแรงดนเอาตพตโดยใชออสซโลสโคปวด

การมอตแบบ 1 ขว (Unipolar) ใชออสซโลสโคปวดและวาดรปสญญาณแรงดน

รปท 11 คลนแรงดนเอาตพตโดยใชออสซโลสโคปวด

วดและวาดรปสญญาณแรงดนเอาตพต

คลนแรงดนเอาตพตโดยใชออสซโลสโคปวด

วดและวาดรปสญญาณแรงดน

คลนแรงดนเอาตพตโดยใชออสซโลสโคปวด

46

คาถามหลงการทดลอง 1. จงบอกถงความแตกตางระหวาง Bipolar กบ Unipolar

2. ความถsf ตางๆ มผลอยางไรกบสญญาณเอาตพต

สรปผลการทดลอง