Design of 12-pulse AC to DC converter for small hydro generator connected grid system
โดย ชาคริต วินิจธรรม
ปี 2556
บทคัดย่อ (Abstract)
วิทยานิพนธ์นี้นำเสนอการออกแบบวงจรแปลงผันแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับเป็นแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงแบบ 12 พัลส์ สำหรับระบบเชื่อมโยงเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันน้าขนาดเล็ก ซึ่งวงจรนี้ สามารถลดกระแสฮาร์มอนิกส์ในระบบไฟฟ้ากำลังได้และแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงด้านออกจะมีค่าเป็น 2 เท่า เมื่อเปรียบเทียบกับโครงสร้างวงจรแบบ 6 พัลส์
การออกแบบวงจรแปลงผันแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับเป็นแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงแบบ 12 พัลส์นั้น จำเป็นต้องควบคุมแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงด้านออกให้คงที่ โดยใช้เทคนิคการควบคุมแบบ PI โดยแยกการควบคุมเป็น 2 ชุด เพื่อสร้างสัญญาณขับนำสวิตช์แบบ PWM ไปขับอุปกรณ์ โดยจาลองการทำงานด้วยโปรแกรม MATLAB/Simulink และทดสอบเครื่องต้นแบบในห้องปฏิบัติการ ควบคุมการทำงานผ่านบอร์ด dSPACE รุ่น DS1104
ผลการจำลองด้วยโปรแกรม MATLAB/Simulink โดยใช้ภาระโหลดขนาด 5 กิโลวัตต์ และ 10 กิโลวัตต์ วงจรสามารถรักษาแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงด้านออกได้คงที่ 650 โวลต์ 7.5 แอมป์ และ 15 แอมป์ ตามลำดับ และผลการทดสอบจากเครื่องต้นแบบนั้นจะใช้เงื่อนไขเดียวกับการจำลอง ภายใต้ข้อจำกัดของพิกัดอุปกรณ์ จึงสามารถรักษาแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงด้านออกคงที่ได้เพียง 400 โวลต์ 4.8 แอมป์ และ 9 แอมป์ ตามลำดับ ดังนั้นวงจรที่นำเสนอนี้ สามารถควบคุมแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงด้านออกให้คงที่ได้ มีความน่าเชื่อถือในการทำงานภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด แม้เมื่อมีโหลดเพิ่มขึ้น และค่าส่วนประกอบของกระแสฮาร์มอนิกส์เมื่อเปรียบเทียบระหว่างการจำลองกับการทดสอบพบว่ามีค่าต่างกันอยู่ร้อยละ 40 เนื่องจากถูกจำกัดด้วยอุปกรณ์ในห้องปฏิบัติการ
This thesis proposes the design of the 12-Pulse AC to DC converter for small hydro generator connected to the grid system. This converter can reduce current harmonic component value in electrical power system and increase the DC output voltage was two times, compared with typical structure of the 6-Pulse AC to DC converter.
To design 12-Pulse converter control circuit of constant DC output voltage is necessary by using control technique 2 sets PI controller. The driver signal is generated using PWM technique for driving IGBT devices. The simulation method used a MATLAB/Simulink environment. The experiment of this thesis was setup via dSPACE DS1104 board in the laboratory level.
The simulation is modeled in MATLAB/Simulink using the 5 kW and 10 kW as resistive load. This converter can control the DC output voltage at 650V 7.5A and 15A, respectively. The experiment is set with the same condition as simulation model, under the limitation of devices rating. The experiment result showed that the converter can control the DC output voltage at 400V 4.8A and 9A, respectively. Therefore, the proposed converter can control the output voltage that can reliable operate under laboratory condition, although when the load was increased. The current harmonic component value compared between the simulation and experiment result, is difference about 40%, because the limitation of the laboratory rated device.