การพฒนาวงจรแปลงผนไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสตรงส าหรบแหลงก าเนดพลงงานทดแทน

3

บทท 2 ทฤษฎและงานวจยทเกยวของ

ระบบผลตไฟฟาพลงงานทดแทน คอระบบผลตไฟฟาซงประกอบไปดวยแหลงก าเนดไฟฟาท

แตกตางกน แหลงก าเนดไฟฟาไดแก เซลลแสงอาทตย (Solar cells) กงหนลมผลตไฟฟา (Wind Turbine) เครองก าเนดไฟฟาเครองยนตดเซล (Diesel Gen-set) และเชลลเชอเพลง ในกรณนระบบพลงงานทดแทนจะหมายถงระบบผลตไฟฟาขนาดเลกซงมขนาดก าลงการผลตรวมไมเกน 300 กโลวตต โดยมแหลงพลงงานหลกมาจากพลงงานหมนเวยนอยางนอยหนงชนด ตวอยางเชน ใชพลงงานแสงอาทตยเปนตวผลตไฟฟา และมแบตเตอรเปนตวเกบสะสมพลงงาน ขอดของระบบผลตไฟฟา คอ มคาด าเนนการระบบทต ากวา เมอเปรยบเทยบกบระบบทมเฉพาะเครองยนตดเซล/เบนซนตอกบแบตเตอร ระบบมความนาเชอถอและความมนคงของระบบสงขน จากลกษณะของระบบผลตไฟฟาทน าเสนอในงานวจยนดงรปท 2.1 การท างานของระบบอธบายไดดงน ในเวลากลางวนเมอพลงงานจากแสงอาทตยหรอจากลมเพยงพอ เซลลแสงอาทตยและเครองก าเนดไฟฟาพลงงานลม กจะผลตไฟฟาออกมา ไฟฟาทผลตไดจากเซลลแสงอาทตยเปนไฟฟากระแสตรงจะถกแปลงใหเปนไฟฟากระแสสลบโดย Grid inverter และสงเขาสายสงไฟฟา ไฟฟาทผลตไดจากเครองก าเนดไฟฟากงหนลมเปนไฟฟากระแสสลบสามารถสงเขาสายสงไดทนท กรณทหากมไฟฟาเหลอใชจากระบบ พลงงานไฟฟาทผลตไดจะถกแปลงใหเปนไฟฟากระแสตรงโดย Battery inverter และประจไวในแบตเตอร เพอใชในเวลากลางคนหรอในเวลาทไมมแสงอาทตยและไมมลม ในเวลากลางคนระบบไฮบรดจจะจายไฟฟาใหกบผใช โดยใชไฟฟาทประจอยในแบตเตอร และไฟฟาทผลตไดจากพลงงานลม ในกรณทไฟฟาทผลตไดจากแหลงพลงงานหมนเวยนตาง ๆ และพลงงานในแบตเตอร ไมเพยงพอตอความตองการ เครองก าเนดไฟฟาดวยเครองยนตดเซลกจะเดนเครองเพอผลตไฟฟาโดยอตโนมต การท างานทงหมดทกลาวมานนถกควบคมโดยระบบคอมพวเตอร

รปท 2.1 ตวอยางระบบผลตไฟฟาพลงงานทดแทนทวไป

10.144

57/RM

UTT.re

s.2010

.41

เมอ 29

/08/25

65 13:

35:38

การพฒนาวงจรแปลงผนไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสตรงส าหรบแหลงก าเนดพลงงานทดแทน

4

2.1 วงจรเรยงกระแส 3 เฟสแบบบรดจ [6] วงจรเรยงกระแส 3 เฟสแบบบรดจจะใชกบงานทตองการก าลงไฟฟาสง ๆ และจะใหรปคลน

ทเรยกวาเปนฟลเวป โดยจะยอดคลน 6 ยอดลกคลนตอหนงคาบเวลา ซงจะท าใหไดไฟฟากระแสตรงทมรปเบลนอยมาก สามารถหาคาคาปาซเตอรทมคาไมสงนกท าหนาทฟลเตอรกจะไดไฟฟากระแสตรงทไมมรปเบล

= V sin( )an mv t

= V sin( 120 )bn mv t = V sin( 240 )bn mv t

รปท 2.2 วงจรเรยงกระแสสามเฟส

10.144

57/RM

UTT.re

s.2010

.41

เมอ 29

/08/25

65 13:

35:38

การพฒนาวงจรแปลงผนไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสตรงส าหรบแหลงก าเนดพลงงานทดแทน

5

การน ากระแสของไดโอดแตละตวจะมเวลาในการน ากระแส 120 0 และการน ากระแสของไดโอดแตละครงจะน ากระแสกนเปนคแตละคจะน ากระแส 60 0 ซงหากใชสญญาณลกคลน Vab เปน

สญญาณอางองกจะเหนวา ไดโอด D1 และ D2 น ากระแสพรอมกนทมม 03

ไดโอด D3 และ D2

น ากระแสพรอมกนทมม 3

2

3

ซงสามารถสรปไดดงน

ตารางท 2.1 มมการน ากระแสของไดโอด

2.2 วงจรทบระดบแรงดน [6]

ตวแปลงผนแบบทบระดบเปนวงจรแปลงผนไฟตรง (DC-DC Converter) ชนดหนงทจะท าใหแรงดน ทางดานเอาตพตมคามากกวาแรงดนทางดานอนพตดงวงจรในรปท 2.3 การท างานจะแบงเปน 2 แบบ คอ แบบกระแสตอเนองและแบบกระแสไมตอเนอง ในทนจะกลาวถงเฉพาะการท างานในโหมดกระแสตอเนองทใชในงานวจย

D1

Q1

+

-

LOADC

Lv

Li

OVSV

รปท 2.3 วงจรแปลงผนแบบทบระดบแรงดน

10.144

57/RM

UTT.re

s.2010

.41

เมอ 29

/08/25

65 13:

35:38

การพฒนาวงจรแปลงผนไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสตรงส าหรบแหลงก าเนดพลงงานทดแทน

6

หลกการท างานของวงจรทบระดบแรงดนเพอใหไดแรงดนไฟฟาดานออกตามตองการ จะเรมตนจากขอก าหนดทวาแรงดนไฟฟาเฉลยตกครอมตวเหนยวน าในแตละคาบเวลาจะเทากบศนยและ สามารถหากระแสไฟฟาทไหลผานตวเหนยวน าไดโดยวเคราะหการท างานของสวตชในแตละโหมด ทงนการท างานตองอยในชวงสภาวะอยตวดงน

2.2.1 ขณะสวตชน ากระแส จากรป 2.3 กระแสไฟฟาจากแหลงจายก าลงไฟฟากระแสตรงจะไหลผานตวเหนยวน า โดย

ผานสวตช ขณะเดยวกนไดโอดจะถกไบอสยอนกลบท าใหไมสามารถน ากระแสไฟฟาไดดงรป 2.4 จากกฎของเคอรชอฟฟจะไดสมการแรงดนไฟฟาดงน

+

-

LOAD

+ -SL Vv

SVOVC

Li

รปท 2.4 วงจรสมมลเมอสวตชน ากระแส

0 Ls vV (2.1)

dt

diLVv L

sL (2.2)

L

V

dt

di sL (2.3)

เมอ sV คอแรงดนแหลงจาย Lv คอแรงดนตกครอมตวเหนยวน า L คอตวเหนยวน า Li คอกระแสผานตวเหนยวน า

ขณะทสวตชน ากระแส DTdt เมออตราการเปลยนแปลงของกระแสคงท อาจจะถอวาการเพมของกระแสไฟฟาเปนเชงเสน ท าใหสามารถค านวณไดจาก

10.144

57/RM

UTT.re

s.2010

.41

เมอ 29

/08/25

65 13:

35:38

การพฒนาวงจรแปลงผนไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสตรงส าหรบแหลงก าเนดพลงงานทดแทน

7

L

V

Dt

i

t

i sLL

(2.4)

L

DTVi s

onL , (2.5)

onLi , หมายถงอตราการเปลยนแปลงของกระแสไฟฟาในตวเหนยวน าขณะน ากระแส 2.2.2 ขณะสวตชไมน ากระแส

+

-

LOAD

+ -

COV

SV

OSL VVv

Li

รปท 2.5 วงจรสมมลเมอสวตชไมน ากระแส

เมอสวตชไมน ากระแส กระแสไฟฟาในตวเหนยวน าจะเปลยนแปลงทนททนใดไมได ไดโอดจะถกไบอสไปหนาใหน ากระแส ท าใหกระแสไฟฟาไหลผานตวเหนยวน าอยางตอเนอง

สมมตแรงดนไฟฟาทดานออกมคาคงท จากกฎของเคอรชอฟฟจะไดสมการของแรงดนทตกครอมตวเหนยวน าดงน

0 oLs VvV (2.6)

osL VVv (2.7)

dt

diLv L

L (2.8)

L

VV

dt

di osL (2.9)

ขณะสวตชไมน ากระแส TDdt )1( อตราการเปลยนแปลงของกระแสไฟฟาทไหลผาน

ตวเหนยวน ามคาคงทและอาจจะถอวาการลดลงของกระแสไฟฟาเปนเชงเสน ท าใหสามารถค านวณไดจาก

TDL

VVi os

offL )1()(

,

(2.10)

10.144

57/RM

UTT.re

s.2010

.41

เมอ 29

/08/25

65 13:

35:38

การพฒนาวงจรแปลงผนไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสตรงส าหรบแหลงก าเนดพลงงานทดแทน

8

ทสภาวะคงตว การเปลยนแปลงของกระแสไฟฟาทไหลผานตวเหนยวน าสทธมคาเทากบศนยจะไดวา

0,, offLonL ii (2.11)

0)1)((

L

TDVVDT

L

V oss (2.12)

0)1)(( DVVDV oss

0 DVVDVVDV oosss

0)1( DVV os

DV

V

s

o

1

1 (2.13)

2.2.3 การหาคาตวเหนยวน าทเลกทสดของวงจรทบระดบแรงดน สมตการสญเสยภายในวงจรทบระดบแรงดนมคาเทากบศนย ก าลงไฟฟาทออกจากแหลงจาย

ก าลงไฟฟากระแสตรงจะเทากบก าลงไฟฟาทโหลดไดรบโดยใหโหลดเปนตวตานทานจะได

R

VPP o

os

2

(2.14)

Lssss IVIVP (2.15)

R

VIV o

Ls

2

(2.16)

จาก D

VV s

o

1

และ R

D

V

IV

s

Ls

2

1

ดงนนจะไดวา RD

VI s

L 21

(2.17)

10.144

57/RM

UTT.re

s.2010

.41

เมอ 29

/08/25

65 13:

35:38

การพฒนาวงจรแปลงผนไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสตรงส าหรบแหลงก าเนดพลงงานทดแทน

9

กระแสไฟฟาทไหลผานตวเหนยวน าสงสดและต าสด หาไดจากคาเฉลยและการเปลยนแปลงกระแสไฟฟา ในชวงเวลาทสวตชน ากระแส และจะหากระแสไฟฟาทไหลผานตวเหนยวน าสงสดและต าสด คอ

2max,

LLL

iiI

L

DTV

RD

VI ss

L2

1

12max, (2.18)

L

DTV

RD

VI ss

L2

1

12min, (2.19)

สมมตใหกระแสไฟฟาทไหลผานตวเหนยวน าเปนแบบตอเนองและมคาเปนบวก ดงนนจะหา

คาความเหนยวน าทเลกทสด ทท าใหวงจรทบระดบแรงดนท างานไดในขอบเขตระหวางโหมดกระแสไฟฟาทไหลผานตวเหนยวน าเปนแบบตอเนองและไมตอเนอง ไดจากการก าหนดใหกระแสไฟฟาทไหลผานตวเหนยวน ามคาเปนศนยดงสมการ (2.5)

0

2

1

12min,

L

DTV

RD

VI ss

L (2.20)

L

DTV

RD

V ss

2

1

12

f

RDDI L

2

12

min,

(2.21)

การปรบคาความเหนยวน าทเลกทสด จากสมการ (2.6) สามารถท าไดโดยการปรบคา D หรอ

คาความตานทานโหลด R หรอคาความถสวตช

2.2.4 คาระลอกคลนของแรงดนไฟฟาดานออก การทมควเกบประจทมขนาดใหญจะสามารถรกษาใหรกษาใหแรงดนไฟฟาดานออกคงท แต

ในทางปฏบตไมสามารถเลอกใชตวเกบประจทมขนาดใหญมาก ๆ ไดเนองจากมราคาแพงและใชพนทมาก จงเลอกใชตวเกบประจทมขนาดเหมาะสมและคาระลอกคลนของแรงดนไฟฟาดานออกอยในระดบทยอมรบได

10.144

57/RM

UTT.re

s.2010

.41

เมอ 29

/08/25

65 13:

35:38

การพฒนาวงจรแปลงผนไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสตรงส าหรบแหลงก าเนดพลงงานทดแทน

10

การค านวณหาระลอกคลนของแรงดนไฟฟาดานออกจากยอดถงยอดสามารถหาไดจากกระแสไฟฟาทไหลผานตวเกบประจดงรปท 2.6

R

Vo

Ci

t

TDT

รปท 2.6 กระแสทไหลผานตวเกบประจ

onoo tIVCQ (2.22)

จาก R

VI o

o และ DTton

ดงนนจะได RC

DTV

C

tIV oono

o

RC

DT

V

V

o

o (2.23)

RCf

D

V

V

o

o (2.24)

เมอตองการจะลดอตราระลอกคลนของแรงดนไฟฟาดานออก จะท าไดโดยการลดคา D ใหเขาใกลศนย หรอการเพมคาโหลด หรอเพมคาของตวเกบประจ หรอเพมคาความถในการสวตชใหสงขน 2.3 วงจรพช-พลคอนเวอรเตอร [7],[8]

วงจรพช-พลคอนเวอรเตอรดงแสดงในรปท 2.7 จะคลายกบกรณวงจรฟอรเวรดคอนเวอรเตอรทตวเหนยวน าท าแมเหลกจะไมใชตวแปรทใชในการออกแบบ โดยทหมอแปลงไฟฟาจะก าหนดใหเปนแบบอดมคตเพอใหงายตอการวเคราะห สวตซ w1S จะน ากระแสในขณะท w 2S จะไมน ากระแส

10.144

57/RM

UTT.re

s.2010

.41

เมอ 29

/08/25

65 13:

35:38

การพฒนาวงจรแปลงผนไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสตรงส าหรบแหลงก าเนดพลงงานทดแทน

11

2.3.1 กรณสวตซ w1S น ากระแสและสวตซ w 2S ไมน ากระแส เมอสวตซ w1S น ากระแสจะเปนผลท าใหมแรงดนไฟฟาตกครอมขดลวดปฐมภม 1(P ) เทากบ

1p sV (2.25)

แรงดนไฟฟาตกครอมขดลวดปฐมภม 1(P ) จะถายเทไปยงขดลวดอก 3 ชด ทเหลอ ดงน

1S

S sP

NV

N

(2.26)

2S

S sP

NV

N

(2.27)

2 2Sw sV (2.28)

ไดโอด 1D ไดรบไบอสตรงขณะทไดโอด 2D ไดรบไบอสกลบ

2S

X S SP

NV V

N

(2.29)

0 0S

LX X SP

NV V V

N

(2.30)

รปท 2.7 วงจรพช-พลคอนเวอรเตอร

10.144

57/RM

UTT.re

s.2010

.41

เมอ 29

/08/25

65 13:

35:38

การพฒนาวงจรแปลงผนไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสตรงส าหรบแหลงก าเนดพลงงานทดแทน

12

รปท 2.8 กระแสไหลผาน

ถาสมมตใหแรงดนไฟฟาดานออก 0V และแรงดนไฟฟาตกคอม XL มคาคงท ชวงเวลาท

สวตซน ากระแสจะเปนผลท าใหกระแสไฟฟาไหลผาน XL มคาเพมขน การเปลยนแปลงของกระแสไฟฟาไหลผาน XL ในชวงเวลาทสวตซ w1S น ากระแสจะมคาเทากบ

0S

SPLx Lx

x

NV V

Ni it DT L

(2.31)

0

SS

PLx closed

x

NV V

Ni DT

L

(2.32)

2.3.2 กรณสวตซ w1S ไมน ากระแสและสวตซ w 2S น ากระแส จะเปนผลท าใหแรงดนไฟฟาตกครอมขดลวดปฐมภม p 2V เทากบ

2p sV (2.33)

แรงดนไฟฟาตกครอมขดลวดปฐมภม จะถายเทไปยงขดลวดอก 3 ชดทเหลอ ดงน

1P SV (2.34)

10.144

57/RM

UTT.re

s.2010

.41

เมอ 29

/08/25

65 13:

35:38

การพฒนาวงจรแปลงผนไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสตรงส าหรบแหลงก าเนดพลงงานทดแทน

13

1S

S SP

NV

N

(2.35)

2S

S SP

NV

N

(2.36)

1 2Sw SV (2.37)

เมอไดโอด 2D ไดรบไบอสไปหนาขณะทไดโอด 1D ไดรบไบอสกลบ

2S

X S SP

NV

N

(2.38)

0 0S

LX X SP

NV V V

N

(2.39)

โดยทแรงดนไฟฟา LX จะเปนสญญาณพลสทมคาเปนบวก โดยคากระแสไฟฟาไหลผาน

XL จะมคาเพมขนอยางตอเนองเมอสวตซ w 2S น ากระแส และการเปลยนแปลงของกระแสไฟฟาไหลผาน XL สามารถหาไดโดยใหสมการท (2.39)

2.3.3 กรณสวตซ w1S และ w 2S ไมน ากระแส ในกรณททงสวตซ w1S และ w 2S ไมน ากระแส กระแสไฟฟาทขดลวดปฐมภม 1P และ 2P จะ

มคาเทากบศนย แตกระแสไฟฟาไหลผาน XL จะยงคงไหลผานอยางตอเนอง เปนผลท าใหไดโอด 1D และ 2D ยงคงไดรบไบอสตรง แรงดนไฟฟาตกครอมขดลวดทตยภมแตละขดจะมคาเทากบศนย โดยทแรงดนไฟฟาตกครอม XL มคาเทากบ

0X (2.40)

0 0LX X V V (2.41)

แรงดนไฟฟาตกครอม XL มคาเทากบ 0V เปนผลท าใหกระแสไฟฟาไหลผาน XL จะมคาลดลงดวยการเปลยนแปลงเทากบ

2

LX LX O

X

i i VTt LDT

(2.42)

10.144

57/RM

UTT.re

s.2010

.41

เมอ 29

/08/25

65 13:

35:38

การพฒนาวงจรแปลงผนไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสตรงส าหรบแหลงก าเนดพลงงานทดแทน

14

แกสมการหาคา LXi จะได

0 12LX open

X

Vi D T

L

(2.43)

เนองจากการเปลยนแปลงสทธของกระแสไฟฟาของตวเหนยวน าทสภาวะอยตวในหนงคาบเวลาจะตองมคาเทากบศนย ดงนน

0 0

0

10

2

LX LXclosed open

S S P

X X

i i

V ( N / N ) V VDT D T

L L

(2.44)

แกสมการหาคา 0V จะได

0 2 SS

P

NV V D

N

(2.45)

โดยท D ในทนจะหมายถง ดวตไซเคลของสวตซแตละตว

คาระลอกคลนของแรงดนกจะสามารถหาไดคลายกบกรณวงจรบก จะได

02

0

1 232 X

V DV L Cf

(2.46)

การวเคราะหทไดกระท ามากอนหนานไมไดค านงถงผลของตวเหนยวน า mL ของหมอแปลงไฟฟาโดยถาท าการเพมผลของตวเหนยวน า mL ในวงจรสมมล จะไดวา คากระแส Lmi จะเพมขนเมอสวตซ w1S น ากระแส จากนนจะไหลวนอยภายในหมอแปลงไฟฟาเมอสวตซ w1S และ w 2S ไมน ากระแส และกระแสไฟฟา Lmi จะมคาลดลงเมอสวตซ w 2S น ากระแส เนองจากชวงเวลาในการน ากระแสของทงสวตซ w1S และ w 2S จะเทากน เปนผลท าใหการเปลยนแปลงสทธของกระแส Lmi มคาเทากบศนย กลาวอกนยหนงกคอในทางอดมคต แกนแมเหลกของหมอแปลงไฟฟาจะถกรเซตภายในแตละคาบเวลาของการสวตช

10.144

57/RM

UTT.re

s.2010

.41

เมอ 29

/08/25

65 13:

35:38

การพฒนาวงจรแปลงผนไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสตรงส าหรบแหลงก าเนดพลงงานทดแทน

15

2.4 ตวควบคมอตโนมตในงานอตสาหกรรม [9] ตวควบคมอตโนมตในงานอตสาหกรรม ท าหนาทเปนตวเปรยบเทยบสญญาณระหวาง

สญญาณทางออก (Output) ของระบบกบสญญาณทางเขา (Input) หรอคาทตองการควบคมหรอคาอางอง (Reference) ทมคาคงทของระบบ ผลของการเปรยบเทยบทไดคอคาเบยงเบนหรอคาผดพลาด (Error) หลงจากนนตวควบคมอตโนมตจะน าคาเบยงเบนไปสรางเปนสญญาณขนมาใหมเพอควบคมใหระบบลดการเบยงเบนหรอ ลดคาผดพลาดลงใหเปนศนยหรอนอยทสดเทาทจะท าไดลกษณะการท างานของตวควบคมอตโนมตทสรางสญญาณขนมาควบคมระบบดงกลาวน เรยกวา “การท างานควบคม” ซงสามารถแบงตวควบคมอตโนมตออกเปนแบบตาง ๆ ไดดงน

1) ตวควบคมแบบ ปด-เปด หรอ แบบสองต าแหนง 2) ตวควบคมแบบสดสวน (Proportional Controller หรอ P Controller) 3) ตวควบคมแบบบรณาการรวมหนวย (Integral Controller หรอ I Controller) 4) ตวควบคมแบบสดสวน รวมกบแบบบรณาการรวมหนวย (PI Controller) 5) ตวควบคมแบบสดสวน รวมกบแบบอนพนธ (PD Controller) 6) ตวควบคมแบบสดสวน รวมกบแบบบรณาการรวมหนวย รวมกบแบบอนพนธ

(Proportional plus Integral plus Derivative Controller หรอ PID Controller)

ตวควบคมอตโนมตในโรงงานอตสาหกรรมสวนใหญ จะใชในระบบควบคมความดนของ

ของไหล เชน น ามน หรอ อากาศ การเลอกใชตวควบคมอตโนมตตองดความเหมาะสมของโรงงาน

และสภาวะการท างาน อาจรวมไปถงความปลอดภย ความผดพลาดทยอมรบได ขนาดและน าหนก

ของผลตภณฑ เปนตน ซงในทนขอกลาวถงเฉพาะในสวนของตวควบคมแบบสดสวนรวมกบแบบ

บรณาการรวมหนวย (PI Controller) เพยงอยางเดยว

2.4.1 การกระท าการควบคมแบบสดสวนรวมกบแบบบรณาการรวมหนวย

การกระท าการควบคมแบบสดสวนรวมกบแบบบรณาการรวมหนวยหรอการควบคมแบบพไอ (PI Controller) นคาของสญญาณทางออกของตวควบคมก าหนดไดดงสมการท (2.47)

( ) ( ) ( )0Kp tM t KpE t E t dtTi

(2.47)

เมอ M(t) คอ สญญาณทางออกของตวควบคม E(t) คอ สญญาณผดพลาดทเกดขน

10.144

57/RM

UTT.re

s.2010

.41

เมอ 29

/08/25

65 13:

35:38

การพฒนาวงจรแปลงผนไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสตรงส าหรบแหลงก าเนดพลงงานทดแทน

16

หรอเขยนในรปของฟงกชนโอนยาย (Transfer Function) ไดคอ

sTKp

sE

sM

i

11

)(

)( (2.48)

เมอ Kp คอ ความไวของสดสวนหรออตราการขยาย

Ti คอ เวลาบรณาการรวมหนวย คาของ K pและ Ti สามารถทจะเปลยนแปลงคาได ซงการปรบคาจะมผลตอการกระท า การ

ควบคมแบบบรณาการรวมหนวย แตถาปรบคาความไวของสดสวน Kp จะสงผลใหทงการกระท าการควบคมแบบสดสวนและการกระท าแบบบรณาการรวมหนวย สวนกลบของ Ti เรยกวา“อตราสวนจดใหม” เปนจ านวนครงตอวนาท การควบคมแบบสดสวนเรมตนใหม จากสมการท (2.28) เขยนเปนบลอกไดอะแกรม ไดดงรปท 2.9

รปท 2.9 บลอกไดอะแกรมตวควบคมแบบสดสวนรวมกบแบบบรณาการรวมหนวย [13]

สมมตใหสญญาณผดพลาด E(t) เปนฟงกชนยนตสเตป (unit step) ดงรปท 2.10 (ก) สญญาณทางขาออกของตวควบคม M(s) จะไดดงรปท 2.10 (ข)

รปท 2.10 สญญาณผดพลาดเปนยนตสเตปกบสญญาณทางออกของตวควบคมพไอ

10.144

57/RM

UTT.re

s.2010

.41

เมอ 29

/08/25

65 13:

35:38

การพฒนาวงจรแปลงผนไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสตรงส าหรบแหลงก าเนดพลงงานทดแทน

17

วงจรอเลกทรอนกสทท าหนาทเปนตวควบคมแบบสดสวนรวมกบแบบบรณาการรวมหนวย ดงรปท 2.11

รปท 2.11 ตวควบคมแบบสดสวนรวมกบแบบบรณาการรวมหนวย

จากรปท 2.11 เขยนฟงกชนโอนยาย (Transfer Function) ไดดงสมการ (2.49)

( )

( )

1

11

V s KO

V si

RK

RsC

S

(2.49)

ก าหนดให

11

1

SsCR

RK

(2.50)

ดงนน

KR

sCRK

sCR

KR

K

sV

sV S

S

i

O

1

1

)(

)( (2.51)

R

sCR

sV

sV S

i

O

1

)(

)(

(2.52)

SRCsV

sV

Si

O 11

)(

)( (2.53)

10.144

57/RM

UTT.re

s.2010

.41

เมอ 29

/08/25

65 13:

35:38

การพฒนาวงจรแปลงผนไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสตรงส าหรบแหลงก าเนดพลงงานทดแทน

18

ก าหนดให SRC โดย คอ คาเวลาคงตวของการบรณาการรวมหนวย

ดงนน ssV

sV

i

O

11

)(

)( (2.54)

การควบคมแบบสดสวนรวมกบแบบบรณาการรวมหนวย (PI Control) มผลตอระบบคอ 1) ท าใหระบบมการตอบสนองเรวเหมอนการควบคมแบบสดสวน 2) ท าใหระบบมความแมนย าเหมอนการควบคมแบบบรณาการรวมหนวย ดงนนการควบคมแบบสดสวนรวมกบแบบบรณาการรวมหนวย จะมผลท าใหระบบมความ

ผดพลาด (Error) นอยทสด ทสภาวะคงตว (Steady State) และมผลตอการตอบสนองทรวดเรว

2.5 ตวประมวลผลสญญาณดจตอล [10] การพฒนาดานการประมวลผลทางคณตศาสตรทมความเรวสง ท าใหมการคดคนประดษฐตว

ประมวลผลทใชส าหรบการค านวณทางคณตศาสตรทเรยกวาตวประมวลผลสญญาณดจตอล หรอทเรยกวา ดเอสพ (DSP) โดยตวประมวลผลดงกลาวจะเนนทความเรวของค าสงทางคณตศาสตร ในปจจบนทบรษทผผลตชปดเอสพอยหลายบรษทและชปของแตละบรษทยงแบงตามลกษณะการใชงานทแตกตางการไป ในโครงงานนไดเลอกใชชปของบรษท Analog Device เบอร ADMCF326 โดยมรายละเอยดตาง ๆ ดงทจะกลาวตอไป

2.5.1 คณลกษณะของ ADMCF326BST ตวประมวลผลสญญาณดจตอลเบอร ADMCF326BST ของบรษท Analog Device ม

โครงสรางของตวประมวลผลสญญาณดจตอลเปนแบบจดทศนยมคงทขนาด 16 บต (16 bit fixed-point digital signal processing) โดยมคณสมบตดงน

- เปนตวประมวลผลสญญาณดจตอลขนาด 16 บต ใชแรงดนไฟเลยง 5 โวลต - ความเรวในการประมวลผล 20 MIPS (ลานค าสงในหนงวนาท) ตอ 1 แมชชนไซเคล - ฮารดแวรการคณแบบขนานขนาด 16 บต มผลลพธเปน 32 บต - ม Accumulator ขนาด 32 บต และ Arithmetic logic unit ขนาด 32 บต - มพอรตอนพท/เอาทพตขนาด 24 บต

- หนวยความจ าโปรแกรมแบบแรม ขนาด 512 x 24 บต แบบรอม ขนาด 4k x 24 บต - หนวยความจ าขอมลแบบแรม ขนาด 512 x 16 บต - หนวยความจ าโปรแกรมแบบแฟลช ขนาด 4k x 24 บต

- ตวสรางสญญาณพดบบลวเอม (Pluse width modulation, PWM) ขนาด 16 บต - ตวแปลงสญญาณอนาลอกเปนดจตอลขนาด 12 บต จ านวน 7 ชอง รบคาอนาลอกได 4 ชองในเวลาเดยวกน

10.144

57/RM

UTT.re

s.2010

.41

เมอ 29

/08/25

65 13:

35:38

การพฒนาวงจรแปลงผนไฟฟากระแสตรงเปนไฟฟากระแสตรงส าหรบแหลงก าเนดพลงงานทดแทน

19

- มตวโปรแกรมการประวงเวลา (Dead time) และตวยกเลกพลสทแคบ (Narrow Pulse Deletion)

- มขาทรปของพดบบลวเอมจากภายนอก (External PWM Trip) - มยานอณหภมการใชงานตงแต –40 ถง 85 องศาเซลเซยส - มปรโปรแกรมฟงกชนทางคณตศาสตร - ตดตอกบดบกเจอร (Debugger) ผานทางพอรตอนกรมดวยบอด (Baud) แบบอตโนมต ตวประมวลผลสญญาณดจตอลเบอร ADMCF326BST จะประกอบไปดวยระบบประมวลผล

อสระ 3 ชดคอ สวนประมวลผลทางคณตศาสตร (Arithmetic and Logic Unit : ALU) ฮารดแวรการคณ และฮารดแวรการบวก (Multiplier/Accumulator : MAC) และฮารดแวรการชฟท (Shift) โดยกระบวนการประมวลผลจะเปนแบบ 16 บต โดยมหนวยความจ าทงแบบรอม แบบแรมและแบบแฟลกตดตอกบดบคเจอร (Debugger) ผานพอรตอนกรม

รปท 2.12 โครงสรางของตวประมวลผลสญญาณดจตอลเบอร ADMCF326BST

รปท 2.13 สถาปตยกรรมของตวประมวลผลหลกของ ADMCF326BST

10.144

57/RM

UTT.re

s.2010

.41

เมอ 29

/08/25

65 13:

35:38