การศึกษาเปรียบเทียบสัญญาณอ้างอิง SPWM และ HIPWM ของวงจรอินเวอร์เตอร์ไดโอดแคลมป์ 5 ระดับ

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาเปรียบเทียบรูปแบบของการมอดูเลชั่นสัญญาณ ในอินเวอร์เตอร์ 3 เฟส แบบไดโอดแคลมป์ชนิด 5 ระดับ เพื่อลดค่าความเพี้ยนฮาร์มอนิกส์รวมของแรงดันขาออก (THD[subscriptV]) ของอินเวอร์เตอร์ ซึ่งTHD[subscriptV] นี้เป็นต้นเหตุทำให้แรงดันในระบบไฟฟ้าเพี้ยนไปจากรูปคลื่นไซน์ จนเกิดความเสียหายแก่อุปกรณ์ไฟฟ้าในระบบไฟฟ้านั้นๆ งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาเปรียบเทียบค่าTHD[subscriptV] ของอินเวอร์เตอร์ 3 เฟส แบบไดโอดแคลมป์ ชนิด 5 ระดับ จากผลการจำลองระบบด้วย MATLAB/Simulink และผลทดสอบเชิงปฏิบัติ ทั้งนี้เปรียบเทียบด้วย 2 หลักการมอดูเลชั่น คือ Sine PWM และแบบ HIPWM โดยมีวิธีเทียบสัญญาณในแต่ละแบบ อีกแบบละ 3 หลักการ คือ PD, POD และ APOD ซึ่งวงจรอินเวอร์เตอร์ในงานวิจัยนี้ มีพิกัด 120 V[subscriptDC], 1000 W โดยประมาณ ส่วนวงจรควบคุมเป็นการประยุกต์ใช้การ์ดอินเตอร์เฟส รุ่น STM32F417IG ในการสร้างสัญญาณควบคุมรูปแบบต่างๆ ทั้งนี้ใช้ความถี่สวิตชิ่งที่ประมาณ 1 kHz ผลการวิจัยในเชิงปฏิบัติเมื่อทำการต่อโหลดความต้านทาน 500Ω ให้กับอินเวอร์เตอร์ พบว่าค่าปริมาณTHD[subscriptV] ของแรงดันขาออกของหลักการมอดูเลชั่นแบบ Sine PWM โดยวิธีเทียบสัญญาณแบบ PD, POD และ APOD มีค่าเท่ากับ 13.80%, 21.00% และ 22.60% ตามลำดับ และหลักการมอดูเลชั่นแบบ HIPWM โดยวิธีเทียบสัญญาณแบบ PD, POD และ APOD มีค่าเท่ากับ 10.30%, 17.00% และ 18.80% ตามลำดับ ซึ่งจะเห็นได้ว่า หลักการมอดูเลชั่นแบบ HIPWM โดยวิธีเทียบสัญญาณแบบ PD ให้ค่า THD[subscriptV] ที่ต่ำที่สุด

This research aimed to compare the patterns of the modulation signal in the 5-level-type of 3-phase diode clamp inverter and to reduce harmonic distortion of the output voltage (THD[subscriptV]) of the inverter which caused distortion pressure from the sine wave in the power system and resulted in the damage of the electrical equipment within the system. The experiment consisted of the simulation of MATLAB / Simulink and practical experiment from the comparison of the two-principle modulation: Sine PWM and HIPWM, and then each was experimentally compared by three more principles: PD, POD and APOD. The inverter in this study rate at 120 VDC, 1000 W approximately. The control circuit was the application of interface card version STM32F417IG. Approximately 1 kHz switching frequency was utilized to form various type of the control signal. The result was as follows: when the 500Ω load resistance was connected to the inverter, it was found that the THD[subscriptV] output voltage of the Sine PWM modulation by the principles of PD, POD and APOD were 13.80%, 21.00% and 22.60% respectively. The HIPWM modulation by the principles of PD, POD and APOD were 10.30%, 17.00% and 18.80%, respectively. This showed that the HIPWM modulation by the PD principle was the lowest THD[subscriptV].