การควบคุมแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงแบบผสมผสานด้วยเซลล์ แสงอาทิตย์และซุปเปอร์คาปาซิเตอร์

Abstract

วิทยานิพนธ์นี้นำเสนอการควบคุมพลังงานไฟฟ้ากระแสตรงแบบผสมผสานด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ และซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ เพื่อเป็นอุปกรณ์เก็บพลังงานไฟฟ้าที่มีแรงดันคงที่ โดยกำหนดให้เซลล์แสงอาทิตย์เป็นแหล่งจ่ายไฟฟ้าหลักต่อเข้าบัสไฟฟ้ากระแสตรงขนาดแรงดัน 60 โวลต์ ผ่านวงจรทบแรงดันชนิดเหลื่อมเฟสแบบ 4 เฟส และซุปเปอร์คาปาซิเตอร์เป็นแหล่งจ่ายไฟฟ้าเสริม โดยต่อผ่านวงจรคอนเวอร์เตอร์แบบ 2 ทิศทาง เพื่อเพิ่มสภาวะพลวัตของระบบขณะโหลดมีขนาดพิกัดกาลังไฟฟ้าสูง ในวิทยานิพนธ์นี้ใช้เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกเดี่ยว พิกัดกำลังไฟฟ้า 200 วัตต์ 26 โวลต์ 7.7 แอมแปร์ และชุดวงจรอนุกรมของซุปเปอร์คาปาซิเตอร์จำนวน 12 เซลล์ แต่ละตัวมีขนาด 1200 ฟารัด 2.7 โวลต์ เป็นแหล่งจ่ายไฟฟ้า วงจรทบแรงดันและวงจรแปรงผันแบบ 2 ทิศทาง ใช้มอสเฟตกำลังเป็นสวิตซ์อิเล็กทรอนิกส์ ความถี่ในการสวิตซ์ 25 กิโลเฮิรตซ์ ควบคุมกำลังไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไฟฟ้าทั้งสองให้ได้แรงดันคงที่บนบัสไฟตรง 60 โวลต์ ด้วยการควบคุมป้อนกลับแบบคาสเคดคอนโทรลชนิดตัวควบคุมแบบพี-ไอ โดยการประมวลผลทางคณิตศาสตร์บนบอร์ด DS1104 ของบริษัท dSPACE GmbH. ทั้งนี้โดยกำหนดการทำงานของเซลล์แสงอาทิตย์และโหลดที่สภาวะต่าง ๆ ผลการทดสอบ แสดงให้เห็นสมรรถนะของระบบควบคุมแรงดันบัสของแหล่งจ่ายไฟฟ้า ที่นำเสนอ สามารถรักษาระดับแรงดันบัสไฟฟ้ากระแสตรงคงที่ 60 โวลต์ตลอดเวลา โดยตอบสนองการทำงานของโหลดขณะสภาวะการทำงานของเซลล์แสงอาทิตย์มีการเปลี่ยนแปลงพิกัดกำลังขาออกในช่วงเวลาตั้งแต่ 20.8 – 56 วินาที และสามารถควบคุมค่ากำลังไฟฟ้าขาออกขณะโหลดเต็มพิกัดภายในเวลา 2 – 10 วินาที ขึ้นอยู่กับพิกัดกำลังของเซลล์แสงอาทิตย์