การศ

A STU

งา

ศกษาการล

UDY ON RCON

านวจยน ไ

มห

ลดการแพรคอนเวอรเ

REDIATENVERTER

ไดรบทนอ

หาวทยาล

รายงานกเรอง

รกระจายคลเตอรโดยวธ

ED EMISSR USING C

นมต บญ

ดหนนการปการศกษ

ยศรปทม

ารวจย ง

ลนแมเหลกธปรบสมด

SION ON CIRCUIT

ญภรมย

รวจยจากมษา 2552

ม

กไฟฟาผานดลวงจร

REDUCT-BALANC

หาวทยาลย

นอากาศจา

TION FROCE

ยศรปทม

ก

OM

กตตกรรมประกาศ

งานวจยนสาเรจลลวงไปไดด ขอขอบพระคณทาน รองศาสตรจารย ดร. โยธน เปรมปราณยรตต ท

ใหคาปรกษาตลอดการทาวจย และขอขอบพระคณ มหาวทยาลยศรปทมอยางสงทใหโอกาส เวลา และ

สนบสนนงบประมาณทงหมดในการทาวจยน

คณประโยชนสงใดทไดจากงานวจยฉบบน ผจดทาขออทศใหบดรมารดา และบรพคณาจารย ตอไป

ผทาวจย

กมภาพนธ พ.ศ.2553

หวขอวจย : การศกษาการลดการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟา ผานอากาศจากคอนเวอรเตอรโดยวธปรบสมดลวงจร ผวจย : นาย นมต บญภรมย หนวยงาน : สาขาวชาวศวกรรมไฟฟา คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยศรปทม ปทพมพ : พ.ศ. 2553

บทคดยอ

งานวจยฉบบนนาเสนอการศกษาการลดการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานอากาศของคอน

เวอรเตอรโดยการปรบสมดล วตถประสงคของการศกษาจะเปนการลดสญญาณรบกวนโหมดรวม ดวยการ

ปรบความสมดลใหกบคอนเวอรเตอร ศกษาสาเหตของความไมสมดลของคอนเวอรเตอรแบบสวตชเดยว

แบงประเภทของความไมสมดลวงจรคอนเวอรเตอรเปนแบบไมสมดลแอคทฟและไมสมดลพาสซส

วเคราะหการเหนยวนาของแรงดนรบกวนโหมดรวมและกระแสรบกวนโหมดรวมปรบความสมดลในคอน

เวอรเตอรแบบสวตชเดยวโดยใชคอนเวอรเตอรแบบสวตชคและคอนเวอรเตอรแบบสมดลไฮบรดจ

ตามลาดบ ทดลองวดรปคลนของแรงดนรบกวนโหมดรวมเปรยบเทยบทงสามชนด โดยการใชคอนเวอร

เตอรขบเคลอนมอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบกระตนแยก วดหาคาแรงดนเอาทพทของคอนเวอรเตอร วด

หาคาแรงดนเคนทตกครอมตวสวตชงของคอนเวอรเตอรแบบสวตชเดยวและสวตชคทดลองวดสเปคตรม

ของการแพรกระ จายคลนแมเหลกไฟฟาผานตวนา และผานอากาศ จากคอนเวอรเตอรทงสามชนด ภายใน

หองทดสอบมาตรฐานจากผลการทดลองการวดการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานตวนา คอนเวอร

เตอรแบบสวตชคสามารถลดการแพรกระจายในระดบความถ 1 เมกะเฮรท ถง 30 เมกะเฮรท ประมาณ 20

เดซเบล คอนเวอรแบบสมดลไฮบรดจสามารถลดการแพรกระจาย ทงยานความถตา ตงแต 0.15 เมกะเฮรท

ถง 1 เมกะเฮรทประมาณ 10 เดซเบล และความถสงยานความถ 1 เมกะเฮรท ถง 30 เมกะเฮรท ประมาณ 30

เดซเบล สวนการแพรกระจายผานอากาศ คอนเวอรเตอรแบบสมดลไฮบรดจ จะมการรบกวนนอยลง และ

การแพรกระจายจะลดลง เฉลย ตลอดยาน ประมาณ 10 เดซเบล

คาสาคญ : การแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานตวนา การแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผาน

อากาศ คอนเวอรเตอรแบบสวตชเดยว คอนเวอรเตอรแบบสวตชค คอนเวอรเตอรแบบ

สมดลไฮบรดจ

Research Title : A Study on Rediated Emission on Reduction from

Converter using Circuit-Balance

Name of Researcher : Mr. Nimit Boonpirom

Name of Institution : Electrical Engineering, Faculty of Engineering, Sripatum University

Year of Publication : B.E. 2553

Abstract

The study on radiated emission on reduction from converter using circuit balance is proposed.

The objective is to reduce a common mode noise emission by balancing circuit the converter. This study

focuses on the effect of imbalance single switch converter, categories the imbalance circuit and balance

converter circuit into active and passive structure, to analyst the common mode noise voltage and

differential mode noise current. Moreover, the double switches converter and hybrid balance converter

are employed to improve the imbalance circuit of single switch converter. The time domain experimental

results of each convert show the improvement of waveform of output voltage, stress switching devices

voltage and common mode noise voltage of each converter. In addition, the spectum of conducted

emission testing results of double switch converter and hybrid balance converter show the achievement of

spectrum reduction as: 10 dB. appoximately in range 1MHz-30 MHz. on double switch converter and 20

dB. in range 0.15MHz.-30 MHz. approximately on hybrid balance converter respectively. Finally, the

spectrum of radiated testing results of each converter also illustrate the successful of spectrum reduction

as: 10 dB. in range 10 MHz.- 1GHz. Approximately.

Keywords : Conducted Noise Emission, Radiated Noise Emission, Single Switch Converter, Double

Switch Converter and Hybrid balance Converter.

1 บทนา........................................................................................................................... 1 1.1 ความเปนมาและความสาคญของปญหา ....................................................... 1 1.2 วตถประสงคของการวจย ............................................................................. 2 1.3 คาถามการวจย ............................................................................................. 2 1.4 สมมตฐานการวจย ........................................................................................ 2 1.5 ขอบเขตการวจย ........................................................................................... 2 1.6 นยามศพท ................................................................................................... 3

2 วรรณกรรมทเกยวของ ................................................................................................ 6 2.1 ความรพนฐานเกยวกบเรองทวจย ................................................................ 6 2.2 การแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟา……….................................................. 7 2.3 การแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาในตวนา................................................ 9 2.4 การแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานอากาศ............................................ 9 2.5 การแพรกระจายของกระแสรบกวนโหมดตาง.............................................. 10 2.6 การแพรกระจายของกระแสรบกวนโหมดรวม............................................. 12 2.7 คณสมบตของการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานอากาศ...................... 15 2.8 ผลงานวจยทเกยวของ……………………………………………………… 19 3 ระเบยบวธการวจย ...................................................................................................... 20 3.1 แนวคดและการปรบความไมสมดลของคอนเวอรเตอร................................ 20 3.2 ความไมสมดลของคอนเวอรเตอรแบบสวตชเดยว........................................ 23 3.3 ความสมดลแบบแอคทฟของคอนเวอรเตอรแบบสวตชค............................. 27 3.4 การปรบความสมดลของคอนเวอรเตอรแบบสวตชคโดยใชการปรบสมดล

แบบไฮบรดจ................................................................................................ 30

4 การทดลองและผลการทดลอง...................................................................................... 35 4.1 การทดลองวดคลนแรงดนและกระแสของคอนเวอรเตอรแบบสวตชเดยว

และคอนเวอรเตอรสวตชค…………………………………………………….. 35

สารบญ

สารบญ (ตอ)

4.2 อปกรณทใชทดลอง............................................................................... 36 4.3 การทดลองท 1 การวดคารปคลนของแรงดนเอาทพททขวโหลดและ

กระแสทโหลด……………………………………………………….

37 4.4 การทดลองท 2 การวดคารปคลนของแรงดนเอาทพททขวโหลดและ

แรงดนระหวางขาเดรนและซอสของมอสเฟตทใชเปนสวตซ…...........

41 4.5 การทดลองท 3 การวดรปคลนของแรงดนรบกวนโหมดรวมทขว

คอนเวอรเตอรแบบสวตชเดยวและคอนเวอรเตอรแบบสมดล ไฮบรดจ………………………………………………………………..

43 4.6 การทดลองวดการวดการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานตวนา...... 47 4.7 การทดลองวดการวดการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานอากาศ… 51 5 สรปและขอเสนอแนะ…………………………………………………………. 57 บรรณานกรม………………………………………………………………….. 59 ประวตยอผเขยน……………………………………………………………… 61

ตารางท หนา

4.1 รายละเอยดการทดลองการวดเพอเปรยบเทยบรปคลนแรงดนและกระแสเอาทพทท

โหลดระหวางวงจรคอนเวอรเตอรแบบสวตซเดยวและวงจรคอนเวอรเตอรแบบสวตชค………………………………………………………………………………

36

4.2 ขนาดของมอเตอรไฟฟากระแสตรงทใชในการทดลอง…………………………….. 36

สารบญตาราง

ภาพประกอบ หนา

2.1 การเกดสนามแมเหลกไฟฟารบกวนในลกษณะตาง ๆ…………………………….… 8 2.2 เสนทางการเดนของกระแสรบกวนโหมดตาง………………………………………. 11 2.3 การสงผานสนามแมเหลกของกระแสรบกวนโหมดตาง……………………………. 12 2.4 เสนทางเดนของกระแสในการเชอมตอสญญาณแบบโหมดรวม……………………. 13 2.5 วงจรสมดลของแหลงจายและสมดลโหลด………………………………………..... 15 2.6 ทศทางการไหลของกระแสรบกวนโหมดรวมและกระแสรบกวนโหมดตาง……….. 16 2.7 ทศทางการไหลของกระแสรบกวนโหมดรวมและกระแสรบกวนโหมดตาง……….. 16 2.8 หองทดสอบการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานอากาศ……………………….. 18 2.9 เสาอากาศทใชในการวดการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานอากาศในหอง

ทดสอบ……………………………………………………………………………… 18

3.1 แนวคดของความสมดลและไมสมดลของวงจรคอนเวอรเตอร……………………… 21 3.2 คอนเวอรเตอรแบบสวตชเดยว……………………………………………………… 23 3.3 วงจรสมมลของความไมสมดลของวงจรคอนเวอรเตอร แบบสวตชเดยว…………… 25 3.4 วงจรสมมลของความสมดลของวงจรคอนเวอรเตอร แบบสวตชค………………….. 28 3.5 โครงสรางของคอนเวอรเตอรแบบสวตชค………………………………………….. 29 3.6 โครงสรางของคอนเวอรเตอรทมการปรบความสมดลแบบไฮบรดจ……………….. 31 3.7 โครงสรางของคอนเวอรเตอรแบบสวตชคโดยใชการปรบความสมดลแบบ

ไฮบรดจ……………………………………………………………………………… 33

4.1 วงจรคอนเวอรเตอรทใชในการทดลอง……………………………………………… 38 4.2 แรงดนทขวของมอเตอรและกระแสทไหลในอารเมเจอรในสภาวะเปด……………. 39 4.3 แรงดนทขวโหลดและกระแสทไหลในอารเมเจอรในสภาวะปด……………………. 40 4.4 แรงดนทขวโหลดและแรงดนทตกครอมเดรนซอสของมอสเฟตขณะสวตชเปด…… 42 4.5 แรงดนทขวโหลดและแรงดนทตกครอมเดรนซอสของมอสเฟตขณะสวตชปด……. 43

สารบญภาพประกอบ

ภาพประกอบ หนา 4.6 แรงดนทตกครอมสวตชและกระแสทไหลผานตวสวตช…………………………… 45 4.7 ภาพขยายเพอหาคาบเวลาเปลยนแปลงของแรงดนตกครอมสวตชในและกระแส

ทไหลผานสวทซขณะทสวตชเปด………………………………………………….. 46

4.8 โครงสรางของการวดการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานตวนา……..……....... 47 4.9 เครองมอวดการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานตวนา………………..…….…. 48

4.10 สเปคตรมของสญญาณรบกวนโหมดตางและโหมดรวม…………………………… 49 4.11 สเปคตรมของสญญาณรบกวนโหมดรวมคอนเวอรเตอรแบบสมดลไฮบรดจ……… 50 4.12 โครงสรางของการวดการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานอากาศในหองปฏบต

การทดสอบการแพรกระจาย…………….…………….……………………………. 52

4.13 โครงสรางของการวดการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานอากาศในหอง ปฏบตการทดสอบการแพรกระจาย………………………………………………….

52

4.14 สเปคตรมการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานอากาศของคอนเวอรเตอรแบบสวตชเดยว…………………………………………………………………………..

53

4.15 สเปคตรมการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานอากาศของคอนเวอรเตอร แบบสวตชค…………………………………………………………………………

54

4.16 สเปคตรมการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานอากาศของวงจรคอนเวอรเตอรแบบสมดลไฮบรดจ………………………………………………………………….

55

สารบญภาพประกอบ(ตอ)

บทท 1 บทนา

1.1 ความเปนมาและความสาคญของปญหา

การแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟา นบวาเปนปรากฏการณทเกดขนไดสมอในบรเวณทมแหลงกาเนดของการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟา เชนการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาจากฟาผาจากเครองจกรกลไฟฟาจากอปกรณคอมพวเตอรอปกรณจาพวกสอสารหรออปกรณอเลกทรอ นกส เชน คอนเวอรเตอรผลกระทบของการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาจะแพรกระจายรบกวนอปกรณไฟฟาและอปกรณสอสารบรเวณใกลเคยงหรอบรเวณทอาจจะสงผานคลนแมเหลกไฟฟาไปถงจะมผลทาใหเกดความผดพลาดกบการทางานของอปกรณและอาจทาใหชารดเสยหายไดรวมถงคลนแมเหลกไฟฟาอาจจะสงผลตอมนษย ถาจานวนของคลนแมเหลกไฟฟานนมปรมาณมากและไดรบผลกระทบเปนเวลานาน

คอนเวอรเตอรเปนอปกรณไฟฟาจาพวกอเลกทรอนกสกาลงประเภทหนง ททาหนาทในการสงผานกาลงหรอขบเคลอนอปกรณไฟฟามบทบาทสาคญอยางยงในการสงผานกาลงไฟฟาทงขนาดกาลงไฟฟาขนาดเลกและขนาดใหญ ทงระบบไฟฟากระแสตรงและไฟฟากระแสสลบ คอนเวอรเตอรจะเปนอปกรณทชวยลดขนาดและกาลงไฟฟาสญเสยของหมอแปลงไฟฟา ซงเปนการสงผานกาลงไฟฟาแบบดงเดม เปนททราบดอยแลววาผลของการใชเทคโนโลยทางอเลกทรอนกสกาลง จะมผลกบคณภาพของระบบไฟฟาทาใหเกดฮารมอนกสและทาใหการการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟา คอนเวอรเตอรกเปนอปกรณประเภทดงกลาว ทสรางผลกระทบกบคณภาพระบบไฟฟาอยางยงการทางานของคอนเวอรเตอรจะทาการเปดปดวงจรยานความถสงดวยการขบเคลอนแบบพลวสมอดเลชน(PulseWidth Modulation:PWM)และจะสงผานกระแสไฟฟาและแรงดนไฟฟาทไปยงโหลดดวยการเปลยนแปลงอยางรวดเรว การเปลยนแปลงในระยะเวลาสนๆ นจะสงผลทาใหเกดการรวไหลของกระแสรบกวนโหมดรวม ระหวางคาประจแฝง (Parasitic Capacitance )ซงเปนคาประจภายในของอปกรณสวตชง กบเฟรม กราวด กระแสรบกวนโหมดรวมน จะทาใหเกดกระแสไหลวนลปขนระหวางสายตวนาสงและสายตวนากลบของคอนเวอรเตอรหลายลป ผลของความแตกตางระหวางคากระแสรบกวนโหมดรวมในแตละลป จะทาใหเกดกระแสรบกวนโหมดตางขน กระแสรบกวนโหมดรวมและกระแสรบกวนโหมดตางน เปนสาเหตหลกในการสรางสญญารบกวนคลนแมเหลกไฟฟาผานในตวนา(Conducted Emission) ไหลกลบไปสระบบไฟฟารบกวนระบบไฟฟาตาง ๆ ทอยขางเคยง และเหนยวนาคลนแมเหลกไฟฟาผานไปในอากาศ (Radiated Emission )ดวยเชนกน

2

1.2 วตถประสงคของการวจย - เพอพฒนาวธการลดการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานอากาศในวงจรคอนเวอรเตอร - เพอศกษาเปรยบเทยบผลการลดการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานอากาศ ในคอน

เวอรเตอรแบบสวตชเดยว และ คอนเวอรเตอรแบบสวตชค - เพอวเคราะหผลกระทบของกระแสรบกวนโหมดรวมทมผลตอการแพรกระจายของคลน

แมเหลกไฟฟาในตวนาและการแพรกระจายผานอากาศ

1.3 คาถามการวจย

ผลของการปรบปรงความสมดลเพอลดกระแสรบกวนโหมดรวม จะมผลตอการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาในอากาศหรอไมอยางไร และ กระแสรบกวนโหมดตางและกระแสรบกวนโหมดรวมม ผลตอการแพรกระจายคลนรบกวนคลนแมเหลกไฟฟาในตวนาและมผลตอการกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานอากาศ หรอไมอยางไร

1.4 สมมตฐานการวจย

การปรบปรงความสมดลเพอลดกระแสรบกวนโหมดรวม นอกจากจะมผลทาใหการแพรของคลนรบกวนกระจายคลนแมเหลกไฟฟาในตวนาลดลงและสงผลใหการแพรกระจายของคลนแมเหลกไฟฟาผานอากาศลดลงอกดวย และการปรบความสมดลของวงจรคอนเวอรเตอร เปนการลดคากระแสรบกวนโหมดรวม ซงมบทบาทสาคญของการเกดการแพรกระจายของคลนรบกวนคลนแมเหลกไฟฟาทงสองชนด

1.5 ขอบเขตของการวจย

- กลมเปาหมายหรอประชากร คอนเวอรเตอรแบบสวตชเดยว คอนเวอรเตอรแบบสวตชคและคอนเวอรเตอรแบบสมดลไฮบรดจ

- เนอหาของการวจย ก. สรางคอนเวอรเตอรแบบสวตชเดยว ขนาด 300 วตต เพอขบเคลอนมอเตอร

ไฟฟากระแสตรงขนาด 200 วตต 30 โวลท ข. สรางคอนเวอรเตอรแบบสวตชค ขนาด 300 วตต ขบเคลอนโหลดเชนเดยวกน

กบขอ ก.

3

ค. สรางคอนเวอรเตอรแบบสมดลไฮบรดจ ขบเคลอนโหลดเชนเดยวกนกบขอ ก. ง. วเคราะหและทดลองการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานตวนาและ

ทดสอบการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานอากาศจากผลของกระแสรบกวนโหมดรวม เปรยบเทยบกนระหวางในคอนเวอรเตอรทง 3 แบบ ในศนยทดสอบการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟา ตามมาตรฐาน

ระยะเวลา 1 ป

1.6 นยามศพท

• การแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟา (Electromagnetic Interference :EMI ) การเกดจากการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟา ( Electromagnetic Interference: EMI ) จากการเปลยนแปลงสถานะของแรงดน และกระแสในวงจร ซงมผลมาจากแหลงจายความถสงแบบสวทชง หรอการกาเนดสญญาณนาฬกาของวงจร ซงทาใหเกดการเปลยนแปลงอยางรวดเรว ผลจากการเปลยนแปลงสถานะนจะเกดการเชอมโยงของสายตวนาในรปแบบตางๆ

• การแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานตวนา (Conducted Emission)

จะเปนการแพรกระจายผานไปยงแหลงจายหลก และยอนกลบเขาไปในโครงขายของระบบ ระบบสงกาลงจะเปนสญญาณไซน คลนความถสงนจะผสมเขาไปในสญญาณ ไซนและไปรบกวนอปกรณอน เชนคอมพวเตอร หรออปกรณปองกนตางๆ ทาใหอปกรณปองกนนนไมสามารถทางานไดตรงตามเปาหมา

• การแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานอากาศ (Radiated Emission)

การแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานอากาศ ผานอากาศ โดยตวนาหรอตวระบายความรอน จะมหนาทเปนเสาอากาศสงคลนแมเหลกไฟฟาในขายความถสงตงแต 30 MHz – 2GHz เมอมตวนาไฟฟา ของอปกรณใกลเคยงกจะทาหนาทเปนเครองรบสญญาณแพรกระจายของคลนแมเหลกไฟฟาและเกดการรบกวนเชนเดยวกบกรณแรก

4

• การแพรกระจายจากสญญาณรบกวนโหมดรวม ( Common Mode Noise Emission)

การเกดสญญาณรบกวนในโหมดรวม เกดจากการเปลยนแปลงของจงหวะการสวตช ของสญญาณแมเหลกไฟฟา เชนสถานะการ เปด และปดของสญญาณ PWM จะทาใหเกดการรวไหลกระแสรบกวนโหมดรวมผานคาประจแฝง (Parasite Capacitance) ของ อปกรณสวตชงลงสเฟรมกราวด หรอจะเปนประจแฝง ทตาแหนงอนๆของวงจร เชน ทขวของโหลดเปนตน

• การแพรกระจายจากสญญาณรบกวนโหมดตาง (Differential Mode Noise Emission)

การเกดสญญาณรบกวนประเภทนจะเกดขนทตวนาของสายสงระหวางตวนาสง(Sending Line) และตวนากลบ ( Returning Line ) ทางเดนของการเกดสญญาณรบกวน จะมลกษณะเปนวงจรปด หรอเปนลป เมอมกระแสไฟฟาไหลผานตวนาจะเกดคลนแมเหลกคลองและเชอมโยงไปสวงจรใกลเคยง การเชอมโยงชนดนจะเปนการเชอมโยงแบบการเหนยวนา( Inductive Coupling ) แหลงการกาเนดสญญาณจะเกดจากสญญาณหลกของวงจร การเปลยนแปลงแรงดนของสญญาณนาฬกา หรอ สญญาณ PWM เปนตน

• คอนเวอรเตอรแบบสวตชเดยว (Single Switch Converter ) คอนเวอรเตอรททางานแบบบคคอนเวอรเตอร มการตดตงสวตชหรออปกรณสวตชง 1 ตวระหวางแหลงจายและโหลดผานสายตวนาสง (Sending Line) โดยทสายตวนากลบ(Returning Line) ไมมการตดตอน ทาใหเกดความไมสมดล ในจงหวะการทางานของอปกรณสวตชง ซงถอวาเปนสาเหตสาคญของการเกดการไหลของกระแสรบกวนโหมดรวม โดยทวไปอปกรณสวตชงจะใชมอสเฟตกาลงหรอไอจบท ทางานเปดปด แบบ chopper ดวยสญญาณ PWM ความถประมาณ 10 -100 kHz การจะเลอกใชมอสเฟตกาลงหรอไอจบทขนอยกบวตถประสงคการใชงาน ถาเปนการจายโหลดกาลงสง ๆ จะใช IGBT สวนถาโหลดกาลงตา ๆ จะใชมอสเฟตกาลง ในงานวจยฉบบน จะใช มอสเฟตกาลง สญญาณ PWM ขนาด 10 kHz

• คอนเวอรเตอรแบบสวตชค ( Double Switch Converter ) เปนคอนเวอรเตอรททางานแบบบคคอนเวอรเตอร มการตดตงสวตชหรออปกรณสวทชง 2 ตวอาจจะใชอปกรณมอสเฟตกาลงหรอ IGBT ทาการตดตอนวงจร 2 ตาแหนง คอ ตดตงระหวางสายตวนาสง (Sending Line)กบโหลด และทสายตวนากลบ(Returning Line)ระหวางโหลดกลบไปทแหลงจาย ทางานดวยสญญาณ PWM ในจงหวะทพรอมกนหรอซงโครไนซ กน เปนการปรบความสมดลแบบแอคทฟ(Active Balance) ดวยสวตชทงสองตว มผลทาใหกระแสรบกวนโหมด

5

รวมจะรวไหลลงทเฟรมกราวด พรอม ๆ กน และจะเกดการหกลางกนทเฟรมกราวดในจงหวะเปดและปด ซงเราถอวาเปนการทางานแบบแอคทฟ

• คอนเวอรเตอรแบบสมดลไฮบรดจ ( Double Switch Converter with Hybrid Balance ) เปนคอนเวอรเตอรททางานแบบบคคอนเวอรเตอรคลายกบคอนเวอรเตอรแบบสวตชคทกประการ คอมการตดตงสวตชหรออปกรณสวทชง 2 ตวดวยมอสเฟตกาลง ตดตงทสายตวนาสง (Sending Line) และ สายตวนากลบ(Returning Line) ทางานดวยสญญาณ PWM จงหวะทพรอมกนเชนกน หรอทเรยกวาเปนการปรบความสมดลแบบแอคทฟ(Active Balance) ดวยสวตชทงสองตว นอกจากนจะมการปรบสมดลในสวนของพาสซฟ โดยการปรบคาอมพแดนซ ระหวาสายนาสง และสายนากลบทแหลงจาย ใหมศกดาเทากนโดยการเพอคาระหวางสายนาสงและสายนากลบดวยการตดตงตวประจ ทงสองตาแหนงทงสวนแหลงจายและสวนทหนาโหลด ใหเกดความสมดลเมอเทยบกบเฟรมกราวด จากผลของการสรางสมดลดงนจะทาใหกระแสรบกวนโหมดรวมเกดการหกลางกนทวงจรสมดลทแหลงจาย และวงจรสมดลทโหลดไดเชนเดยวกบการสมดลของสวตชหรอแบบแอคทฟ

บทท 2 วรรณกรรมทเกยวของ

2.1 ความรพนฐานเกยวกบเรองทวจย

ในการทางานของอปกรณไฟฟาหรออเลกทรอนกส นยมใชการควบคมการ ทางานดวยการสวตชทความถสง เพอประโยชนของการลดการสญเสยทางกาลงไฟฟา และ สามารถลดขนาดของอปกรณตาง ๆ ใหมขนาดเลกลงได แตในทางตรงกนขาม ผลกระทบของความถสงทเกดขนจะมผลทาใหเกดการแพรกระจายแมเหลกไฟฟาออกสภายในวงจรและออกสภายนอกอปกรณใกลเคยง อาจจะแพรไดในวธการตาง ๆ เมออปกรณใกลเคยงทมคาความไวในการรบสง หรอมความออนแอตอการตานสญญาณรบกวน กจะทาใหการความผดพลาดของการทางานของอปกรณเหลานน ตวอยางเชน การทางานของเครองมอแพทย ตองการความแมนยาในการทางานสง ถาเครองมอนนไมสามารถตานการรบกวนได กจะเกดอนตรายอยางยง ถาเครองมอนนไดรบสญญาณรบกวนและทางานผดพลาด ในหวขอนจะไดกลาวถง คาศพททสาคญของการศกษาดาน EMC โดยมรายละเอยดดงน

• ความเขากนไดทางแมเหลก (Electromagnetic Compatibility: EMC) หมายถง ความสามารถของอปกรณไฟฟาหรออเลกทรอนกส ในการรบผลกระทบของการรบกวนคลนสนามแมเหลกไฟฟา โดยทางานไดอยางปกต

• การแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟา (Electromagnetic Interference: EMI) หมายถง การแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาจากแหลงกาเนดของสญญาณรบกวน โดยอาจมการแพรผานตวนา (Conducted Emission) หรอแพรผานอากาศ (Radiated Emission)

• ความสามารถในการตานทานการรบกวนคลนสนามแมเหลกไฟฟา (Electromagnetic Susceptibility หรอ Electromagnetic Immunity: EMS)

ลกษณะของการแพรกระจายคลนคลนแมเหลกไฟฟา หรอ EMI จะมลกษณะการแพรกระจายได 2 ทาง คอ การแพรกระจายผานสายตวนา ( Conducted Emission ) อาจกลาวไดวา การแพรกระจายผานสายตวนานจะเปนการแพรกระจาย จากตนเหตของการรวไหลของกระแสรบกวนโหมดรวม (Common mode noise current) และกระแสรบกวนโหมดตาง (Differential mode current ) ยอนกลบเขาไปในแหลงจายหลกของระบบ และสงผลไปสบรเวณใกลเคยงทใชแหลงจายน จากการเกดในตวนา ถากลาวอยางกวาง ๆ จะเหนไดวาทางเดนของสญญาณรบกวนในตวนาผานตวนา ถาเกดลปขนและ ซงเปรยบตวนาจะทาหนาทเปนเสาอากาศ เพอแพรสญญาณ

7

รบกวน สญญาณรบกวนนกจะแปรสภาพเปนสญญาณรบกวนผานอากาศดวย ความถของการแพรกระจายคลนสนามแมเหลกไฟฟาผานตวนาจะมยานอยระหวาง 9 kHz - 30 MHz และการกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานอากาศจะอยในยาน 30 MHz - 1 GHz

2.2 การแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟา

กลไกการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาบนอปกรณสามารถแบงแยกออกเปน 4 แบบใหญๆ ไดดงน 1. การรบกวนอนมสาเหตจากความตางศกยระหวางกราวดของระบบ โดยปกตแลวระบบหลายระบบทนามาตอกนเพอทางานรวมกนจะใชระบบกราวดของตน การแยกหรอการใชงานกราวด คนละระบบ เมอนามาตอเชอมกนจะทาใหเกดความตางศกยตกครอมระหวางกราวด ขน ผลของความตางศกยน จะทาใหเกดการเหนยวนาสนามแมเหลกและเกดการรบกวนทางแมเหลกขน เราเรยกการรบกวนในโหมดนวา Common Ground Impedance Coupling ดงแสดงในภาพประกอบท 2.1 ก 2. การรบกวนซงมสาเหตมากจากกระแสไฟฟาสงๆ ไหลผานตวนา และเหนยวนาทาใหเกดสนามแมเหลกคลองลอมรอบตวนา ตามแนวรศม และมผลในการสงเสนแรงแมเหลกเชอมโยง ( Mutual Coupling ) ไปเหนยวนาใหเกดแรงดนไฟฟาทตวนาใกลเคยง เราเรยกการรบกวนนวา Inductive Coupling ดงแสดงในรป2.1 ข. 3. การรบกวนอนมสาเหตมาจากแรงดนทอยใกลเคยง เมอนาแหลงกาเนดทมแรงดนสง ๆ มาวางใกลกบวงจรอเลกทรอนกส จะทาใหมความซมซาบ แมเหลกไฟฟา ซงอยระหวางแหลงกาเนดและวงจรอเลกทรอนกสจะมพฤตกรรม คลายกบตวประจทมอากาศเปนไดอเลกตรก สามารถสงสญญาณรบกวนจากแหลงจายไฟฟามายงอปกรณอเลกทรอนกสได เราเรยกการรบกวนนวา Capacitive Coupling ดงแสดงในภาพประกอบท 2.1 ค. 4. การรบกวนทางแมเหลกไฟฟา ชนดนมสาเหตมาจากคลนระนาบ (Plane Wave) ซงมองคประกอบดวยสนามแมเหลกไฟฟา เคลอนทไปรบกวนการทางานของวงจรอเลกทรอนกสทอยขางเคยง ดงแสดงในภาพประกอบท 2.1 ง. เราเรยกการรบกวนนวา Radiated Field Coupling

8

sU

NINI

GGz −

sU

NI

H

sU

NU

C

ก. การเชอมโยงแบบกราวดรวม

sU

HE.

ค. การเชอมโยงแบบคาประจ

ข. การเชอมโยงแบบเหนยวนา ง. การเชอมโยงแบบกระจายคลนระนาบ

ภาพประกอบท 2.1 การเกดสนามแมเหลกไฟฟารบกวนในลกษณะตาง ๆ

  2.2.1 การเกดการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟา

การเกดการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟา ( Electromagnetic Interference: EMI ) จากการเปลยนแปลงสถานะของแรงดน และกระแสในวงจร ซงมผลมาจากแหลงจายความถสง แบบสวตชง หรอการกาเนดสญญาณนาฬกาของวงจร ซงทาใหเกดการเปลยนแปลงอยางรวดเรว ผลจากการเปลยนแปลงสถานะน จะเกดการเชอมโยงของสายตวนาในรปแบบตางๆ ดงทกลาวมาแลว ถามการเหนยวนาของสนามแมเหลกหรอเชอมโยงแบบเหนยวนา กจะทาใหเกดการรบกวนสญญาณรบกวนโหมดรวม ถาเกดการเชอมโยงแบบตวประจกระทากบเฟรมกราวด จะเปนการรบกวนแบบโหมดตาง ซงจะไดนาเสนอในหวขอตอไป ผลของการแพรกระจายนจะสงไปหาวงจรหรออปกรณใกลเคยงได 2 ทาง

• การแพรกระจายของแมเหลกไฟฟาผานตวนา (Conducted Emission)

• การแพรกระจาย ของแมเหลกไฟฟาผานอากาศ (Radiated Emission)

9

2.3 การแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานตวนา

จะเปนการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานไปยงแหลงจายหลก และยอนกลบเขาไปในโครงขายของระบบ ระบบสงกาลงจะเปนสญญาณไซน คลนความถสงนจะผสมเขาไปในสญญาณ ไซน และไปรบกวนอปกรณอน เชนคอมพวเตอร หรออปกรณปองกนตางๆ ทาใหอปกรณปองกนนนไมสามารถทางานไดตรงตามเปาหมาย ในการแพรกระจายของแมเหลกไฟฟาจากคอนเวอรเตอร จะเกดการแพรกระจายผานไปยงแหลงจายกาลงไฟฟาของวงจร ยอนกลบเขาไปในระบบสงกาลงไฟฟา นอกจากนในการประยกตใชคอนเวอรเตอรกบระบบไฟฟากาลงทมขนาดกาลงไฟฟาขนาดใหญ เชน เครองกาเนดไฟฟาพลงงานลม หรอ การควบคมมอเตอรไฟฟาตาง ๆ ในโรงงานอตสาหกรรม จะเกดผลของการแพรกระจายของแมเหลกไฟฟา ซงมขนาดแปรผนตามขนาดกาลงไฟฟาและกระแสไฟฟาระบบ ผลของการแพรกระจายจะเชอมโยงไปสระบบอน ๆ ขางเคยงไปสระบบทมความออนไหวการการรบกวน เชนระบบคอมพวเตอร หรอ ระบบควบคมตาง ๆ ทใชในอตสาหกรรม เกดความคลาดเคลอนและความเสยหายตอกระบวนการได กระแสรบกวนทมบทบาทสาคญของการกาเนดสญญาณแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟา นจะเปนสญญาณรบกวนในโหมดรวม(Common Mode Noise) เนองจาก การเปลยนแปลงของสวตชงจะเกดการเชอมโยงกบ เฟรมกราวด ตวประจแฝง ผานตวระบายความรอน ไหลลงสเฟรมกราวด นอกจากน กระแสรบกวนโหมดรวม นจะแปรสภาพไปเปนกระแสรบกวนโหมดตางอกดวย การขจดสญญาณรบกวนในโหมดรวมน จะกระทาไดหลายวธ เชนการตดตงตวเหนยวนา หรอโชค เปนตวกรองสญญาณ ซงจะมผลเสยในการเกด Inspection Loss และอาจเกดการรโซแนนซ จากความถรโซแนนซ ผานตวเหนยวนาและตวเกบประตทตดตงได ซงวธน เปนทนยมโดยทวไป

2.4 การแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานอากาศ

จากสาเหตของการสรางสญญาณแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานตวนา นอกจากจะมผลจากการแพรกระจายกลบไปในระบบแลว การผานสายตวนายงมผลทาใหเกดการแพรกระจายในรปคลนผานอากาศ โดยตวนาหรอตวระบายความรอน จะมหนาทเปนเสาอากาศ สงคลนแทรกซอนของแมเหลกไฟฟาในขายความถสงตงแต 30 MHz – 2 GHz เมอมตวนาไฟฟา ของอปกรณใกลเคยง กจะทาหนาทเปนเครองรบ สญญาณการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาและเกดการรบกวนเชนเดยวกบกรณแรก

10

ในการคดคนวธการลดทอน การแพรกระจายของแมเหลกไฟฟา มดวยกนหลายวธ สรปไดดงตอไปน

• การสรางวตถปกปด (Shielding)

• การตอสายดน (Grounding)

• การสรางความสมดล (Balancing)

• การกรองสญญาณ( Filtering)

• การแยกสวนวงจร (Isolation )

• การออกแบบสายตวนา (Cable design )

• เทคนคการขจดสญญาณรบกวน (Cancellation Technique) อยางไรกตาม การลดทอน การแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาดวยวธการทสรปมาทงหมดมไดหมายถงการสามารถกาจดไดหมดสน เปนเพยงแคการลดทอนสญญาณแมเหลกไฟฟาทเกดขนใหมคาต าลงจนถงจดทยอมรบไดหรอถงจดทไมเกดการรบกวน (Interference) กนเกดขนนนเอง และนอกจากนน การทจะทาใหสญญาณรบกวนแมเหลกไฟฟาดงกลาวลดลงจนถงจดทยอมรบไดนน อาจจะตองทาหลายวธประกอบกน

2.5 การแพรกระจายของกระแสรบกวนโหมดตาง

การเกดสญญาณรบกวนประเภทนจะเกดขนทตวนาของสายสงระหวางตวนาสง (Sending Line) และตวนารบ( Returning Line ) ทางเดนของการเกดสญญาณรบกวน จะมลกษณะเปนวงจรปด หรอเปนลป เมอมกระแสไฟฟาไหลผานตวนาจะเกดสนามแมเหลกคลองและเชอมโยงไปสวงจรใกลเคยง การเชอมโยงชนดนจะเปนการเชอมโยงแบบการเหนยวนา ( Inductive Coupling ) แหลงการกาเนดสญญาณจะเกดจากสญญาณหลกของวงจร การเปลยนแปลงแรงดนของสญญาณนาฬกา หรอ สญญาณ PWM เปนตน จากภาพประกอบท 2.2 แสดงถง ทางเดนของกระแสรบกวนโหมดตาง ( IDM ) ทไหลอยในลประหวางแหลงจายหลกและโหลด การลดสญญาณ ประเภทน อาจจะลดไดดวยการลด พนทของ หรอจานวนลปทเกดขน

จากภาพประกอบท 2.3 จะเหนไดวาการเชอมโยงของสนามแมเหลกของตวเหนยวนาจากตวนา จะเกดตวเหนยวนาเชอมโยง (Mutual Inductance: M)

11

cinz

RTNz

loadzDMVDMI

ภาพประกอบท 2.2 เสนทางการเดนของกระแสรบกวนโหมดตาง

sendingL

Source

1i

Load

returningL2i

12M 21M

12L

11L

ภาพประกอบท 2.3 การสงผานสนามแมเหลกของกระแสรบกวนโหมดตาง

กาหนดให M12 = ตวเหนยวนาเชอมโยงของตวนาสง (เฮนร) M21 = ตวเหนยวนาเชอมโยงของตวนารบ (เฮนร) 1ψ = เสนแรงแมเหลกทเกดขนทตวนาสง (เวเบอร)

2ψ = เสนแรงแมเหลกทเกดขนทตวนารบ (เวเบอร) φ = เสนแรงแมเหลกตอหนงตวนา (เวเบอร)

N = จานวนตวนาทเกดสนามแมเหลก L = ตวเหนยวนาทสายตวนา

12

iNL φ

= (2.1)

dtdiM

dtdiL 2

211

11 +=ψ

dtdiM

dtdiL 1

122

22 +=ψ

จากกฎของฟาราเดย แรงดนไฟฟาเหนยวนาทเกดขนจากเสนแรงแมเหลกแตละตวนา สามารถ พจารณาไดในเชงของความหนาแนนเสนแรงแมเหลก (B) ทผวปด พนท A

∫ ⋅−= AdBdtdVN (2.2)

ถาเสนแรงแมเหลกอยในรปของไซน จะสามารถพจารณาได

∫ ⋅−= AdBdtdVN (2.3)

ดงนน จะเหนไดวาตวแปรสาคญทจะลดสญญาณรบกวนในโหมดตางนคอ การลดพนทผวปด A หรอลดคา B โดยการลดคากระแสรบกวนโหมดตาง หรอลดอตราการเปลยนแปลงของ

กระแส ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

dtdi

2.6 การแพรกระจายของกระแสรบกวนโหมดรวม

การเกดสญญาณรบกวนในโหมดรวม เกดจากการเปลยนแปลงของจงหวะการสวตช ของสญญาณแมเหลก เชนสถานะการ เปด และปดของสญญาณ PWM จะทาใหเกดการรวไหลผาน คาประจแฝง (Parasite Capacitance) ของ อปกรณสวตชง ลงสเฟรมกราวด หรอจะเปนประจแฝง ทตาแหนงอนๆของวงจร เชน ทขวของโหลดเปนตน ดงนนการเชอมโยงของสญญาณประเภทน จะเปนการเชอมโยงผานตวประจ เกดการเกบและการคายประจเกดขน จากภาพประกอบท 2.4 แสดงใหเหนถงทางเดนของกระแสรบกวนโหมดรวม ( ICM1, ICM2) ทไหลสเฟรมกราวด ทงจากสายตวนาสง ( Sending line ) และสายตวนากลบ (Returning line ) การรวไหลนเกดจากการเชอมโยงคาประจแฝง (Parasitic ) ของตวสวตชในคอนเวอรเตอรหรอใน

13

อปกรณอน ๆ ทถกเปลยนแปลงดวยความถของกระแสหรอแรงดนในระดบสง เชน สญญาณ PWM เปนตน ทางเดนหรอกงของกระแสรบกวนโหมดรวมน จะประกอบดวยคาอมพแดนซ ระหวางกงนนกบเฟรมกราวด

1CMI

1CMC

2CMI

CMV

DMV

CIRZ

RTNZ

LoadZ

gN

gL

2CMC

ภาพประกอบท 2.4 เสนทางเดนของกระแสในการเชอมตอสญญาณแบบโหมดรวม

ทาใหเกดลปของกระแสขน แตเมอกระแสนไหลผานเฟรมกราวดกลบไปทแหลงจาย จะเกดความตางศกยขนดวยอทธพลของคาอมพแดนซของเฟรมกราวดขน แรงดนเหนยวนานเราจะเรยกวาแรงดนรบกวนโหมดรวม ( cmV ) สมการพนฐานของการเกด กระแสรบกวนโหมดรวม( cmi ) จะไดจากสมการพนฐาน

dtdvcicm = (2.4)

โดยท c = คาประจแฝง v = แรงดนของแหลงจายทถกเปลยนแปลงจาก PWM

ถาพจารณาจากสภาวะคงตว

21 cmcmtotalcm III +=− (2.5)

14

เมอพจารณาจากลปของการไหลของกระแสรบกวนโหมดรวมจะเหนไดวา กระแสทงสองจะมเฟสทตรงกนขาม ถากระแสรบกวนโหมดรวมทงสองสวนนมคาปรมาณทเทากน จะเกดการหกลางกนทเฟรมกราวด ดงนนตวแปรสาคญทจะทาใหกระแสทงสองหกลางกน กคอ อมพแดนซของลปกระแสรบกวนโหมดรวมระหวางสายตวนาสงและสายตวนากลบ จะตองมคาเทากน การทลปทงสองมคาอมพแดนซเทากนน เราจะเรยกวาวงจรสมดล ผลจากความสมดลนจะสามารถลดทอนคากระแสรบกวนโหมดรวมไดดวยตวเอง โดยท กระแสทงสองสามารถหกลางกนได ทาใหผลรวมของ 0→−totalcmI นอกจากน การเกดความไมสมดลของวงจรจงถอเปนสาเหตสาคญของการเกดกระแสรบกวนโหมดรวม และคาทไมเทากนของกระแสรบกวนโหมดรวม ยงเปนผลไปสการเกดแรงดนรบกวนโหมดตางอกดวย ดงนนถอไดวาตนเหตทสาคญ ของการเกดสญญาณรบกวน จะเรมตนมาจาก สญญาณรบกวนโหมดรวม การขจดสญญาณรบกวนโหมดรวมนทาไดหลายวธ ซงจะนาเสนอตอไป

ก.

15

VL

Vs

Vs

R1

R1

C1

C1

V1

VG

V2

I1

I2

R2

R2 C2

C2

ข.

ภาพประกอบท 2.5 วงจรสมดลของแหลงจายและสมดลโหลด ก. การไหลของกระแสรบกวนโหมดรวม ข. การสมดลแหลงจายไฟฟาและสมดลโหลด

2.7 คณสมบตการแพรกระจายสนามแมเหลกไฟฟาในอากาศ

การแพรกระจายสนามแมเหลกไฟฟาทมผลจากอปกรณทางอเลกทรอนกส เปนการแพรกระจายผานตวนาไฟฟาของแผนวงจรรวม และจากสายตวนาตอเชอมวงจร ( PCB ) ในมสถานะเปนสายอากาศโดยไมมวตถประสงคใหเปนสายอากาศ และตวระบบความรอนของอปกรณสวตชง สามารถกระจายสนามแมเหลกไฟฟา ในลกษณะของการสะทอนคลนของสายอากาศ ตามมาตรฐานการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาของ FCC ไดกาหนดยานความถของการแพรกระจายผานอากาศตงแตความถ 30 MHz จนถง 1 GHz. โดย class B ในระยะความหาง 3 เมตร แต class A จะพจารณาระยะหางความหางท 10 เมตร สวนมาตรฐาน CISPR 22 วดในระยะความหาง 10 เมตร โดยถอวาระยะความหาง 3 เมตรเปนการวดสนามระยะใกล (Near Field) และระยะความหาง 10 เมตร เปนการวดสนามระยะไกล( Far Field) ระยะความถดานตา คอ 30 MHz. จะมความยาวคลน(Wave Length) 10 เมตร และความถ 1 GHz. ในความยาวคลน 30 เซนตเมตร โดยทวไปการพจารณาการวดในระยะใกลจะมความซบซอนมากกวาระยะไกล การเกดการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานอากาศ จะมผลมากจากการเกดสภาวะสายอากาศของตวนาไฟฟาเกดการสะทอนคลนแมเหลกไฟฟาไมพงประสงค จากตวนาไฟฟา จาก

16

ลายวงจรรวม(PCB) หรอเกดจากตวระบายความรอน ดงนนแนวคดของการลดการแพรกระจายคอการลดการเปนสภาวะสายอากาศไมพงประสงคของตวนาทเปนสาเหตของการแพรกระจาย 2.7.1 ความสมพนธระหวางกระแสรบกวนโหมดรวมและกระแสรบกวนโหมดตางกระแสรบกวนทงสองชนดนมความสาคญอยางยงของการเกดการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาทงในตวนาและผานอากาศ จากภาพประกอบท 2.6 แสดงทศทางของกระแสรบกวนโหมดรวม(Common mode noise current: CI

v) และกระแสรบกวนโหมดตาง ( Differential mode noise current: DI

v) และ

เกดการเหนยวนาของสนามไฟฟาในโหมดตางและโหมดรวมดงแสดงในภาพประกอบท 2.7

2Iv

DIv

cIv

1Iv

DIv

cIv

ภาพประกอบท 2.6 ทศทางการไหลของกระแสรบกวนโหมดรวม และกระแสรบกวนโหมดตาง

DIv

DEv

⎪⎪⎪⎪

⎩

⎪⎪⎪⎪

⎨

⎧

CIv

CEv

ก. ข.

ภาพประกอบท 2.7 ทศทางการไหลของกระแสรบกวนโหมดรวม

และกระแสรบกวนโหมดตาง ก. การเกดสนามไฟฟาของ กระแสรบกวนโหมดตาง ข. การเกดสนามไฟฟาของ กระแสรบกวนโหมดรวม

17

การไหลของกระแสรบกวนทงสองสามารถแสดงไดดงสมการท (2.6) และ(2.7) ตามลาดบ

DC

DC

III

IIIvvv

vvv

−=

+=

2

1

(2.6)

2

221

21

III

III

C

D

vvv

vvv

+=

−=

(2.7)

การทดสอบการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานอากาศ ตามมาตรฐานสากลจะใชโครงสรางสาคญของการวดสญญาณแมเหลกไฟฟาแตกตางกนขนกบชนสวนหรออปกรณทตอง การทดสอบ ขนาดของ EUT ( Equipment Under Test) ซงสามารถแบงโครงสรางไดดงน

- ผนงชลล เปนโลหะซงมคาความซมซาบทางแมเหลกสง ใชกนสญญาณแมเหลกไฟฟาจากภายนอกเขาสภายในหองทดสอบ

- ผนงเฟอรไรต เปนออกไซดของโลหะหลายชนด ใชในการดดซบสญญาณแมเหลกไฟฟา ซงมการสะทอนภายในหองคลนแมเหลกไฟฟาจะถกดดซบและไมมการสะทอนในหอง

- แผนโฟมผสมผงเฟอรไรตจะถกดดซบคลนแมเหลกไฟฟาทความถตา ภายในหองไมใหเกดการสะทอน

- พนทเปนกราวดเพลน แบบเรยบ ใชในการสะทอนสญญาณคลนแมเหลกฟา - สายอากาศจะถกตดตงอยบนเสาอากาศเคลอนทได ความสง 4 เมตร

- แทนหมน เปนจานโลหะรศม 1.5 เมตร ถง 3 เมตร ใชในการวางอปกรณทดสอบสามารถปรบมมการหมนไดตงแต 0 องศา ถง 360 องศา เพอใชในการหาตาแหนงท EUT แพรสญญาณแมเหลกไฟฟาออกมามากทสด ดงแสดงในภาพประกอบท 2.6 ( ประสทธ ทฆทฒ, ไกรสร อญชลวรพนธ, 2549, หนา 117 ) สายอากาศทใชวดสญญาณการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานอากาศ จะรบสญญาณและปอนเขาสเครองวดสญญาณรบกวนแมเหลกไฟฟา (EMI Receiver) การทดสอบหมวดนจะเรมทดสอบทความถตงแต 30 MHz.จนถง 1 GHz. ตามมาตรฐานสากลสายอากาศทนามาใชจะมหลายชนด เชน สายแบบ Biconical แบบ Log-Periodic และแบบ Bi-Log เปนตน ดงแสดงตวอยางในภาพประกอบท 2.7

18

ภาพประกอบท 2.8 หองทดสอบการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานอากาศ

ภาพประกอบท 2.9 เสาอากาศทใชในการวดการแพรกระจายคลนแมเหลก

ไฟฟาผานอากาศในหองทดสอบ

ในงานวจยฉบบนจะพจารณาการวดการแพรกระจายสนามแมเหลกไฟฟาในอากาศในระยะไกลจากผลของการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟา จากผลของกระแสรบกวนโหมดรวมทไหลในวงจรคอนเวอรเตอรแบบสวตชเดยวทไมสมดล และเกดการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานตวนา เหนยวนาใหเกดการแพรกระจายผานอากาศเมอกระแสไฟฟารบกวนโหมดรวมไหลผานตวนา แปรผลเปนสายอากาศแพรคลนสนามแมเหลกผานอากาศ ดงนนการปรบปรงความสมดลจง

19

สามารถลดการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานตวนา และมผลใหลดการแพรกระจายผานอากาศไดเชนกน ดงทไดนาเสนอในขอบเขตแลว

2.8 ผลการวจยทเกยวของ

การแพรกระจายของคลนแมเหลกไฟฟาในสายสงกาลงไฟฟาหรอในตวนาทเกดจากคอนเวอรเตอรหรออนเวอรเตอรทใชเปนตวชดเชย มกจะมสาเหตมาจากการแพรกระจายจากสญญาณรบกวนโหมดรวมและสญญาณรบกวนโหมดตางทเกดจากการเปดปดของตวสวตชในคอนเวอรเตอรดวยความถสง วธการขจดทาไดหลายวธเชน การกรองดวยตวกรอง EMI (Richard Zhang, Xin Wu and Thimothy Wang, 2003) การใชตวกรองเพอกรองสญญาณ EMI ในการศกษาการปรบปรงคณภาพทางไฟฟา ( Shikoski.J; Achkoski.R. and Rechkoska, 2000) การใชตวกรองในแหลงจายกาลงไฟฟาแบบสวตชง เพอลดการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานตวนาและอากาศ ( J. Mark Nave, 1991) ซงวธการใชตวกรอง จะมผลในดาน การเกดรโซแนนซในความถใดความถหนงได

การใช Common Mode Choke (W. Xin, M.H. Pong, Z.Y. Lu and Z.M.Qian, 2000 ) เปนการใชตวเหนยวนา เพอทาใหเกดการหกลางของกระแสรบกวนโหมดรวม มผลทาใหเพมนาหนกและเพมพนทของคอนเวอรเตอร การใชตวกรองทเปนอปกรณพาสซฟ ( H.P. Yee, 1997; D. Cochrane, D.Y. Chen, D. Boroyevic, 2003) หรอ Insection loss ( S. Nitta, T. Shimayama , 1990)และอาจทาใหการแพรกระจายของสญญาณรบกวนจากตวเหนยวนามากขนกวาเดมไดเชนกน การใชวธลดการแพรกระจายของสญญาณรบกวนโหมดรวมโดยใชหลกการสมดลวงจรคอนเวอรเตอรเชน ในวงจรคอนเวอรเตอรแบบบส (S. Masahits, Ge Li, N. Tamotsu, 2003) และการจดความสมดลโดยใชคอนเวอรเตอรแบบสวตชคและแบบสมดลไฮบรดจ ซงผเขยนเคยไดทาการวจยแลว (นมต บญภรมย, 2550) แตเปนเนนเพยงการลดการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานตวนา และการลดพลงงานสญเสยของตวสวตช

ในงานวจยฉบบนไดทาการพฒนาจากสวนเดมเพมขน โดยปรบปรงการกาหนดคาพารามเตอรของสวนประกอบวงจรสมดล และสมการสมดลรปใหม การวเคราะหการหกลางทางขนาดและเฟสของแรงดนรบกวนโหมดรวม และทาการทดลองวดการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานตวนา และ ผานอากาศ เพอพสจนผลของสาเหตการแพรกระจายจากผลการไหลของกระแสรบกวนโหมดรวม สงผลใหเกดการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาทงโหมดตางและโหมดรวม ถาวงจรมความสมดลแลว จะทาใหกระแสรบกวนโหมดรวมลดลง การแพรกระจายคลนแมเหลกทงสองทางกจะลดลงดวย ซงจะชวยใหลดขนาดของตวกรองและอปกรณชดเชยตางๆ ได

3.1

จากสมดลของวงและทางอากโหมดรวมจาแรงดนรบกวตามลาดบ กรความเชอมโดงนนความสเปรยบเสมอนปรบความสม

• คสายตวนาสงสวตชเปนคหแดนซระหวและปดวงจรกถอวาเปนสเตอรทมตวส76)

แนวคดแ

ภาพประกอบงจรทเปนสาเกาศจากความากผลของกรวนโหมดรวมขระแสรบกวนโยงทางสนามสมพนธของกนการแกไขสมดลของวงจร

ความไมสมดลงเปลยนแปลงหรอการตดตางสายตวนาไมเทากน เปสาเหตสาคญขสวตชตวเดยวแ

และการปรบค

บท 3.1 ก เหตหลกในกไมสมดลเปนะแสรบกวนขนและสงผลทงสองสวนนมแมเหลกไฟการแพรกระจสาเหตทตนเหรคอนเวอรเตอ

ลจากตาแหนงตามสถานกอวงจรระหวสงและสายตปนสาเหตใหกของการเกดคและตวสวตช

บททระเบยบว

ความไมสมดล

ไดแสดงถงการทจะเกดกานเหตใหเกดคโหมดรวมในลไปสแรงดนรนจะยอนกลบฟา เกดการแายทเกดขนจงตในภาพประอรซงจะแบงต

นงและจานวนการณเปลยนแวางสายตวนาตวนากลบในกระแสรบกวนความไมสมดชค ซงจะกลาว

ท 3 วธวจย

ลของวงจรคอ

วงจรการเชอารแพรกระจาความตางศกยนแตละลปมครบกวนโหมดบไปสแหลงจาแพรกระจายคงมสาเหตทเชะกอบท 3.1 ตามสาเหตขอ

นของตวสวตแปลงของสญสงและสายตจงหวะทมกานโหมดรวมทดลของวงจร วในหวขอตอ

ก.

อนเวอรเตอร

อมโยงจากควายคลนแมเหยในโหมดรวคาไมเทากนคดตาง และกระายไฟฟาหลกคลนแมเหลกชอมโยงกนเมอ

ข.ไดนาเสองความไมสม

ชง ซงจะทาญญาณ PWMตวนากลบมไมารเปลยนแปทเกดขนทงสอ ในทนจะนาอไป ( นมต บ

ามสาคญของลกไฟฟาทงทวมหรอแรงดนความตางศกยะแสรบกวนโทจายใหกบรกไฟฟาไปสออปรบความสนอโครงสรามดลไดดงน

าใหคาอมพแ ในกรณทมเทากนจะทลงของPWMองสายตวนาไเสนอในรปคบญภรมย , 25

งความไมทางตวนานรบกวนยนจะเกดโหมดตางะบบ เกดอากาศไดสมดลกจะงของการ

ดนซของมจานวนาใหอมพ

M ชวงเปดไมเทากน คอนเวอร550, หนา

21

ข.

ภาพประกอบท 3.1 แนวคดของความสมดลและไมสมดลของวงจรคอนเวอรเตอร

ก. วงจรการเชอมโยงระหวางการเกดการรบกวนจากสาเหตของความไมสมดล ข. แนวทางในการปรบความสมดลทนาเสนอในวจย 

22

• ความไมสมดลจากตาแหนงและคาจานวนของคาประจแฝง ( Parasitic ) ระหวางตวสวตชกบเฟรมกราวด ซงเปนทางเดนของกระแสรบกวนโหมดรวมไหลลงสเฟรมกราวด ตวประจแฝง ในทนจะพจารณาประจแฝงบรเวณแผนระบายความรอน ระหวางสายตวนา ขวโหลด ทางเดนสาคญของกระแสรบกวนโหมดรวมกคอประจแฝงทอยระหวางข วเดรนของตวสวตช ทเปนมอสเฟตกาลง ผานแผนระบายความรอนลงสเฟรมกราวด ซงจะคาอยประมาณ 20-50 pF.

• ความไมสมดลจากคาตวประจระหวางขวของโหลดกบเฟรมกราวด (Stray Capacitance) ในกรณทโหลดประเภทมอเตอรไฟฟา การรวไหลของกระแสรบกวนโหมดรวมจะเกดขน บรเวณขวกบเฟรมกราวด หรอ ระหวางตวนาในแตละชองของขดลวดกบเฟรมของมอเตอร โดยมการตอเชอมโยงดวยตวประจ เนองจากการเปลยนแปลงของกระแสจากการสงผานกาลงงานกลของมอเตอรในสภาวะชวขณะ และการเหนยวนาของแรงดนไฟฟาทเกดขนภายในขณะทโหลดมคาเหนยวนาจานวนมาก จะเปนสาเหตของการรวไหลของกระแสรบกวนโหมดรวม ผานไปเฟรมกราวดในระยะทางทใกล หรอรวไหลลงสเฟรมของมอเตอรลงสเฟรมกราวด

การแกปญหาตาง ๆ ดงกลาวมาแลวนน ไดมการแกไข เพอขจดสญญาณรบกวนโหมดรวม โดยวธตาง ๆ มากมายดงไดกลาวไปแลว ไดเนนถงการแกปญหาในการสรางความสมดลของวงจร เชน การปรบความสมดลแบบพาสซฟ และการปรบความสมดลแบบแอคทฟ

• การปรบความสมดล แบบ พาสซฟ หมายถงการปรบโดยการชดเชยความสมดลจากความไมสมดลของแหลงจายกาลงไฟฟาและความไมสมดลอนเนองมาจากการเชอมโยงดวยคาประจ เชน การเชอมโยงระหวางคาประจแฝงทตาแหนงสวตช และการเชอมโยงจากคาประจทขวของโหลด การแกไข จาเปนจะตองชดเชยคาประจเพอใหกงของทางเดนของกระแสไฟฟารบกวนโหมดรวมมคาอมพแดนซเทากน

• การปรบความสมดลแบบแอคทฟ หมายถง การปรบโดยการชดเชยตวสวตชทตดตอวงจรระหวางสายตวนาสงและสายตวนากลบ ใหมการเปลยนแปลงคาอมพแดนซของสายตวนาทงสองสอดคลองกบจงหวะการทางานของตวสวตช เพอใหกงทางเดนของกระแสรบกวนโหมดรวมมคาอมพแดนซเทากนทกสถานการณ ( นมต บญภรมย, 2550, หนา 77 ) การศกษาความไมสมดลของวงจรคอนเวอรเตอรแบบสวตชเดยว เปนวงจรพนฐานของวงจรคอนเวอรเตอรและอนเวอรเตอร ความไมสมดลทเกดขนจะมผลตอการเกดการแพรกระจายคลนแมเหลกผานตวนาและผานอากาศ การปรบความสมดลจะทาไดโดยการใชตวสวตชแบบคและการปรบสมดลแบบไฮบรดจ จะเปนการแกปญหาทตนเหตและสามารถลดขนาดของตวกรองได ซงจะไดนาเสนอในหวขอตอไป

3.2 ค

3.2.1

ในหไมสมดลขอเปลยนแปลงคาประจแฝกระแสตรงไสวนประกอบทไหลผานคาทคา Chs1 แเฟรมกราวดแ

สวนประกอบ

• แหล

• สาย

• โหล

ความไมสมด

1 การแบงส

หวขอนจะกลงวงจร ในกรจงหวะของกงลงสเฟรมกไมสมดลสายสบของความไมาประจแฝง ทละ CB เปนและคาประจแ

ภา

บสาคญของค

ลงจายไฟฟาก

สงไมสมดลห

ลดไมสมดล (

ดลของวงจรค

สวนประกอบ

ลาวถงการแบรณทเกดกระารสวตชขน เกราวดจะสาสงไฟฟาหรอมสมดลนจะพทอยภายในขคาประจแฝงรแฝงทขวของโ

าพประกอบท

คอนเวอรเตอร

กระแสตรงทไ

หรอตวนาสงไ

Terminal Im

23

อนเวอรเตอร

บของวงจรไม

บงสวนประกแสรบกวนโหเมอวเคราะหามารถแบงสอทางเดนไฟฟพจารณา ตามอง มอสเฟตกระหวางขาเดโหลดมอเตอร

ท 3.2 คอนเว

รแบบสวตชเด

ไมสมดล ( So

ไมสมดล (Tr

mbalance )

รแบบสวตชเด

มสมดลในวงจ

อบของวงจรหมดรวมรวไจากลปของกสวนประกอบฟาสมดลและมวงจรการรวไกาลงดงแสดงรนและตวระรตามลาดบ

วอรเตอรแบบ

ดยว จะแบงเปource Imbalan

ransmission L

ดยว

จรคอนเวอรเต

คอนเวอรเตอไหลลงไปสเฟระแสรบกวนบได 3 สวนโหลดไมสมดไหลของ กระงใหเหนในภาะบายความรอ

บสวตชเดยว

ปนภาคใหญไ

nce)

Line Imbalanc

ตอรชนดสวต

อร เพอวเคราฟรมกราวด เนโหมดรวมทนคอ แหลงจดล ะแสรบกวนโาพประกอบทอนของตวสว

ได 3 สวน

ce )

ตชเดยว

าะหความเมอมการทไหลผานายไฟฟาการแบง

โหมดรวมท 3.2 โดยตชตอกบ

24

ก. แหลงจายไฟฟากระแสตรงทไมสมดลเปนการพจารณาแหลงจายกระแสตรงจะเกด

ความไมสมดลถาเปรยบเทยบกบเฟรมกราวดเสมอนเฟรมกราวดเปนทางเดนไฟฟาหรอสายสงไฟฟาเพมขนอกสายหนง ซงความตางศกยทเกดระหวางสายตวนาสงและสายตวนากลบ จะขนอยกบแรงดนรวมจากผลของกระแสรบกวนโหมดรวมกบคาอมพแดนซของทางเดนไฟฟาทกระแสรบกวนโหมดรวมไหลผานทงหมด

ข. สายสงไมสมดลหรอทางเดนไฟฟาไมสมดล (Transmission Line Imbalance) ซงความไมสมดลของสายสงถอวาเปนสาเหตสาคญทสดของการเกดการไหลของกระแสรบกวนโหมดรวม สายสงไมสมดลหมายถงตวนาทสงผานคากระแสไฟฟาและกาลงไฟฟาจากแหลงจายไปสโหลด หรอตวนาไฟฟาทเชอมระหวางแหลงจายแรงดนไฟฟากระแสตรงกบโหลด ในทนความไมสมดลจะเกดขนจากการเปลยนแปลงคาอมพแดนซระหวาง สายตวนาสงดานบวกและสายตวนากลบดานลบเมออปกรณสวตชงนากระแสและหยดนากระแสตามความถสวตชหรอความถ พ ดบเบลย เอม เปนเหตใหเกดการเปลยนแปลงของแรงดนและกระแสทรอยตอระหวางเดรนและซอสเกดการไหลของกระแสรบกวนโหมดรวมผานมอสเฟต และผานตวระบายความรอนของมอสเฟตลงไปสเฟรมกราวดซงทางเดนลปของกระแสรบกวนโหมดรวมจะไดอธบายตอไป

ค. ความไมสมดลของโหลดในทนไดพจารณาเชนเดยวกบความไมสมดลของกรณอนๆ เมอโหลดไดรบแรงดนทมความถสงจะเกดการรวไหลของคาประจทอยทขวของโหลดซงในทนเราไดประยกตคอนเวอรเตอรใชกบโหลดมอเตอรไฟฟากระแสตรงเมอพจารณาจาก ภาพประกอบท 3.2 จะเหนวาคาตวประจแฝงทขวของโหลดกบเฟรมกราวด (C B) จะไมสมดล

จากความไมสมดลทงสามสวนอาจแยกตามลกษณะของวงจรไฟฟาแบงได 2 แบบ คอ ความไมสมดลแบบอนกรม( Series Imbalance ) เปนความไมสมดลจากสายสงไมสมดลและความไมสมดลแบบขนาน ( Parallel Imbalance ) เปนความไมสมดลจากแหลงจายไฟฟากระแสตรงไมสมดลและขวโหลดไมสมดล

3.2.2 ความไมสมดลในสภาวะสวตชนากระแส

จากการวเคราะหสถานะของวงจรคอนเวอรเตอรขณะสวตชนากระแสPWM ตามจงหวะของสญญาณ PWM จะเกดกระแสรบกวนโหมดรวมไหลผานคาประจแฝงจะเหนไดวาคาอมพแดนซระหวางสายสงดานบวกและอมพแดนซของสายสงดานลบจะไมเทากน ( นมต บญภรมย,2550 ,หนา 79 ) ไดถกพฒนาคาพารามเตอร ระหวางสายตวนาสงและตวนากลบในรปของ คาเหนยวนาของสายและคาประจของตวสวตชระหวางเดรนและซอสของมอสเฟต ทาใหเหนสมการ

การไหลกระเกดการเหนยแสดงดงภาพแหลงจายไฟสมการท(3.3

ภาพประกอบ

AFGV

BFV

โดยท

แสรบกวนโหยวนาแรงดนรพประกอบท ฟฟากระแสตร

)ตามลาดบ

บท 3.3 วงจรก.ข.

scmG VV +=

cmFG ZV +=

=AFGV

หมดรวมไหลรบกวนโหมด 3.3 กระแรงสมการขอ

รสมมลของค. สวตชนาก. สวตชหยด

( SSL ZZ +−

RDORTN ZIZ −

แรงดนตกค

25

ลในวงจรรวไดรวม ( Vcm )แสรบกวนโหงแรงดนรบก

ก.

ข.

วามไมสมดลระแส ดนากระแส

() dDOSW II +

2cmRTN I

รอมทขวโหล

ไหลจากผลขอ) ขนระหวางหมดรวมจะไกวนโหมดรว

ลของวงจรคอ

21 dmdm II ++

ลดตาแหนง A

องการเกดกรงสายสงดานลหลผานเฟรมวมจะแสดงดง

นเวอรเตอรแ

)1cmI

A กบ เฟรมก

ะแสทงสองนลบและเฟรมกมกราวดและกงสมการท(3.

แบบสวตชเดย

(3.1 (3.2

ราวด

นจะทาใหกราวด ดงกลบไปท2) และ

ยว

) 2)

26

BFGV = แรงดนตกครอมทขวโหลดตาแหนง B กบ เฟรมกราวด

SLZ = คาอมพแดนซของทางเดนไฟฟาตวนาสงพจารณาทงคาความ ตานทานและคาความเหนยวนาของสายตวนาสง

= SLSL jXR +

SWZ = คาอมพแดนซของมอสเฟตกาลงขณะปดวงจรประกอบดวยคา ความตานทานและประจแฝงทรอยตอ

= )(SWCSW jXR −

RTNZ = คาอมพแดนซของทางเดนไฟฟาตวนากลบ = RTNRTN jXR +

Docm2cm1 I ,I ,I = กระแสรบกวนโหมดรวมทงสองลปและกระแสโหลด ตามลาดบ

dm2dm1 I ,I = กระแสรบกวนโหมดตางทงสองลป

สมการท (3.1) และ(3.2) แสดงสมการแรงดนระหวางทขวโหลดดานบวกกบเฟรมกราวด และจะเหนทางเดนของการไหลของกระแสรบกวนโหมดรวมและกระแสรบกวนโหมดตาง คาแรงดนรบกวนโหมดรวมจะแสดงดงสมการท (3.3) และ สมการท (3.4)

( ) ( )[ ]DOswSLcmRTNcmdmdmswSLBFGAFGcm IZZIZIIIZZVVV )()(21

21

2121 ++++++++=

[ ]DORTNs IZV +−21 (3.3)

( )BFGAFGcm VVV +=21 (3.4)

( )[ ]2121)(21

2 cmRTNcmdmdmswSLs IZIIIZZV

++++= (3.5)

1LdsCIR ZRZ += (3.6)

2LRTN ZZ = (3.7)

RTNmswSL

sDO ZZZZ

VI+++

= (3.8)

( ) ( )211 )( dmdmDOAFGscmswSL

scm IIIVVV

ZZVI ++−−++

=

( ) ( )211 )( dmdmDODMcmswSL

scm IIIVV

ZZVI ++−−+

= (3.9)

( ) DOBFGcmswSL

scm IVV

ZZVI +−+

=)(2

( ) DODMswSL

scm IV

ZZVI −+

=)(2 (3.10)

27

⎪⎭

⎪⎬

⎫

>>

>+

BFGAFG

cmcm

RTNswSL

IVII

ZZZ

12

)( (3.11)

จากโครงสรางวงจรทไมสมดลของการไหลกระแสรบกวนโหมดรวมจะเปนสาเหตททาใหเกดแรงดนไฟฟาโหมดตางขนโดยแรงดนนจะตกครอมระหวางขวของโหลดกบเฟรมกราวด ดงแสดงในสมการท (3.12)

BFGAFGdm VVV −= (3.12)

3.2.3 ความไมสมดลในสภาวะปด

จากภาพประกอบท 3.3 ข เมอมอสเฟตหยดทางาน คาอมพแดนซระหวางขาเดรนและซอส จะสงมาก (เขาสอนนต)จะมผลทาใหเกดความไมสมดลระหวางอมพแดนซของสายสงดานบวกและสายสงดานลบ เชนเดยวกนกบในสภาวะสวตชนากระแส คณสมบตของความไมสมดลแสดงใหเหนในสมการท (3.13)

⎪⎭

⎪⎬

⎫

≅=>>

>>∞=

BFGAFG

cmcm

RTNSL

VVII

ZZ012 (3.13)

โดยท 02 ≅−= RTNcmcmBFG ZIVV

0≅−= ABBFGAFG VVV

3.3 ความสมดลแบบแอคทฟของวงจรคอนเวอรเตอรแบบสวตชค

ดงไดแสดงใหเหนแลวถงสาเหตของความไมสมดลของวงจรเมอเทยบกบเฟรมกราวด และเกดการไหลกระแสรบกวนโหมดรวมและกระแสรบกวนโหมดตาง ดงทไดเคยนาเสนอไปแลว ( นมต บญภรมย, 2550,หนา 82 ) จากหวขอท 3.2 ไดแสดงถงทศทางการไหลของกระแสรบกวนโหมดตางและโหมดรวม โดยผลรวมคาอมพแดนซในแตละลประหวางสายตวนาสงและสายตวนากลบในวงจรไฟฟาไมเทากน การแกปญหาเราจะพยายามใหคาอมพแดนซ ในลปทงสองเทากน ท งในขณะทสวตชปดวงจร และสวตชเปดวงจร วธทสามารถแกไดด คอเพมสวตชในสายตวนากลบดวย เพราะการทางานของสวตชมลกษณะเปนอปกรณแอคทฟทเปลยนสถานะตามจงหวะของการสวตช ตลอดเวลาการทางาน วงจรคอนเวอรเตอรทนามาแกไขปญหาน เราเรยกวาเปน

วงจรคอนเวอแบบสวตชคและ Chs2 ตาโหมดรวมทขนาดใกลเครบกวนโหมดสภาวะตวสว

ภาพป

3.3.1

จากสวตชทงสองสายสงดานบทงสองมคาใวงจรใกลเคยบรเวณขวตอกระแสตรงโจะใหอปกรณ

อรเตอรแบบสและคาประจมลาดบจากเไหลจากตวสยงกนและจะดรวมไดซงตอวตชนากระแส

ระกอบท 3.4

1 ความสมด

ภาพประกอบงถกสงใหตอบวกและสายสใกลเคยงกน ยงกนจะตางกอดานลบกบเฟโดยทความไมณพาสซฟเปน

สวตชค จากจแฝงทเกดขนเหตผลทตองสวตชง ลงสหกลางกนทเอไปจะแสดงสและสวตชห

4 วงจรสมม

ลของคอนเวอ

บท 3.5 แสดอวงจรหรอสภสงดานลบจากดงนนลปขอกนเลกนอยจาฟรมกราวดเทมสมดลทงสอนตวปรบซงจะ

28

กภาพประกอบนระหวางขวเดงการปรบคาอเฟรมกราวดเฟรมกราวดทคณสมบตขอยดนากระแส

ลของความส

อรเตอรแบบส

ดงใหเหนถงวภาวะเปดสามกเหตผลของงกระแสรบกกความไมสมทานนและอกองนจะเปนควะไดทาปรบอ

บท 3.4 จะดรนและซอสอมดแดนซข มคาใกลเคยทาใหเปนแนองความสมดลส เชนเดยวกน

สมดลของวงจ

สวตชค ในสภ

วงจรสมมลขมารถเหนควาการทางานพกวนโหมดรวมดลของโหลดสวนหนงคอความไมสมดลยางสมบรณใ

ะเหนโครงสรสของตวสวตองสายสงจะยงกนเพราะผวทางหนงในลของสายสงโกบหวขอทน

รคอนเวอรเต

ภาวะสวตชนา

องคอนเวอรมสมดลของครอมกนและพมทงสองลปจดคอทขวโหลความไมสมดลจากวงจรขนในหวขอตอไป

รางของคอนเชงทงสองตวะทาใหกระแสผานคาอมพแนการทจะลดคโดยทาการวเคนาเสนอไปแล

ตอรแบบสวตช

ากระแส

เตอรแบบสวคาอมพแดนซพารามเตอรขจะมองคประลดจะมคาประดลของแหลงจานในทางกาป

เวอรเตอรว คอ Chs1 สรบกวนแดนซทมคากระแสคราะหในว

ชค

วตชคเมอซระหวางของสวตชกอบของะจแฝง ทจายไฟฟารปรบเรา

ภาพประกอบบท 3.5

Vcm+

-

RG.

G

U

โครงสรางขอก. สวตชนข. สวตชห

+-VS

Chs1

+

-

Source nbalance

29

ก

ข.

องคอนเวอรเตากระแส ยดนากระแส

TraLine

Z

Z

ก.

ตอรแบบสวต

ส

D S

DS

nsmissione Balance

∞≈2SWZ

∞≈1SWZ

ตชค

D

Frame Gr

TermUnba

 

MDM

round

B

A

CT

minal lance

30

เมอเกดความสมดลคาอมพแดนซของสายตวนาสงดานบวกและสายตวนากลบดานลบและความตานทานของเดรนซอสของมอสเฟตทใชเปนสวตชทงสองตวมคาเทากนคาแรงดนรบกวนโหมดรวมจะแสดงไดดงสมการท (3.14)

BFGABSWSLcmscm VVZZIVV ++++−= )( 11 ABs VV ≈

21 cmCIR

BFGcm

CIR

BFGcmcm I

ZVV

ZVV

I ≅−

=−

≅

⎪⎭

⎪⎬

⎫

≅≅

+=+

BFGAFG

CMcm

SWRTNSWSL

IVII

ZZZZ

12

21 )()( (3.14)

โดยท

RTNRTNRTN

SLSLSL

jXRZjXRZ

+=+=

)2(22

)1(11

SWCSWSW

SWCSWSW

jXRZjXRZ

−=−=

3.3.2 ความสมดลของคอนเวอรเตอรแบบสวตชค ในสภาวะสวตชปด

สวตชทงสองปดวงจร คาอมพแดนซทงสองสายกจะมคาอมพแดนซเทาๆ กนเชน จะมคาเขาใกลอนนตทาใหไมเกดลปการไหลของ กระแสรบกวนโหมดรวมดงแสดงในภาพประกอบท 3.6 คาสมการอมพแดนซของตวสวตชทงสองจะแสดงไดดงสมการท (3.15)

⎪⎭

⎪⎬

⎫

=≅=≅∞==

0012

21

BFGAFG

cmcm

SWSW

IVIIZZ

(3.15)

3.4 การปรบความสมดลดวยวงจรคอนเวอรเตอรแบบสมดลแบบไฮบรดจ

จากหวขอทผานมาจะเหนไดวา การใชคอนเวอรเตอรทม 2 สวตชจะชวยแกปญหาของการเกดความไมสมดลของอมพแดนซไดเปนอยางด แตเมอพจารณากจะเปนวาในสวนของแหลงจายและโหลด ทงสองดานจะยงไมมความสมดลเชนกน แตการแกปญหาทงสองแหงนทาไดไมยงยากนกเพราะเปนความไมสมดลแบบพาสซส การแกปญหาจะใชการตออปกรณชดเชย เพอใหวงจรสมมลเมอเทยบกบเฟรมกรานดแลวเกดความสมดล ซงความสมดลทเปนการใชสวตชหรอแบบแอคทฟ และการสมดลแบบพาสซสทใชอปกรณชดเชยน เราจะเรยกวาเปนความสมดลแบบไฮบรดจ

ผลขสมบรณ การเรยกความสมปรบทงสายตนาสงการตอเตอรทมการป

ภาพประ

จากภสวนท 1 การ

ขนคาปแฝง

จะใแหควา

สวนท 2 การดาน

ของการปรบครปรบความสมดลนวาการตวนาสงแหลอตวประจเพมปรบความสม

ะกอบท 3.6

ภาพประกอบรปรบความสานกบแหลงจประจแฝงของไมควรเกน ใชใกลเคยงกลงจายจะใชตามถสงขน รใชตวสวตชแนตวนากลบ

ความสมดลจมดลแบบพาสรปรบสมดลแลงจายไฟฟากมทแหลงจายมดลแบบไฮบร

โครงสรางข

บท 3.6 แสดงสมดลของแหจายไฟฟากระงตวมอสเฟต 1 Fμ กบคาประจแฝตงแต 0.5 -

แบบค โดยใช

31

จะทาใหกระสซฟโดยการแบบไฮบรดจกระแสตรงแลและทขวโหลรดจในภาพป

ของคอนเวอร

งใหเหนถงกาลงจายไฟฟาะแสตรงลงสเดานสายตวน

ฝงของมอสเฟ 3 Fμ ไมค

ชมอสเฟตควบ

แสรบกวนโใหตวประจแโครงสรางขอละขวโหลดโลดตามลาดบประกอบท 3.6

รเตอรทมการ

ารปรบความสากระแสตรงโเฟรมกราวด นาสงการกาห

ฟตคอประมาควรสงกวานเ

บคมการเปดป

หมดรวม เกแกไขความไมองการปรบสโดยการใชตวบดงแสดงโคร6

ปรบความสม

สมดลแบบไฮโดยการตอตวและการใช Cหนดคาตวประ

าณ 100 -60เพอปองกนค

ปดวงจรทงสา

ดการหกลางมสมดลแบบขสมดลแบบไฮวสวตชแบบครงสรางของค

มดลแบบไฮบ

ฮบรดจทง 3 สวประจ CS1 Csb เพอจะสะจเพอชดเชย

00 pF. คาตคาอมพแดนซ

ายตวนาสงแล

งกนอยางขนาน เราฮบรดจจะคทสายตวคอนเวอร

บรดจ

สวน และ CS2

สมดลของยตวประจ

ตวประจทซจะตาเมอ

ละสายสง

สวนท 3 การกราโดย

3.4.1

เมอไฮบรดจดงแจะแสดงทศทคาแรงดนรบตอวงจรใหวสายสงทงสอกบเฟรมกราประจสมดลทเกดขนจะหกสามารถขจดเชนเดยวกนแ

รใชตวประจตาวด คอคา Cยพจารณาสภ

1 ความสม

ทาการชดเชแสดงในภาพปทางลปการไหบกวนโหมดรวงจรคอนเวอองคอ ZCIR แลวด จะถกแบทแหลงจายจากลางกนทเฟดกระแสรบกและจะเปนผล

ตอขนานทขวCTB ซงความาวะตวสวตช

มดลของคอนเ

ชยเพอใหเกดประกอบท 3.หลของกระแสรวมทเกดขนไรเตอรเมอวงละ ZRTN จะมคบงออกเปนครากผลของการฟรมกราวดมกวนโหมดรวลใหการแพรก

32

วของโหลด เพมสมดลของวงชนากระแสแล

เวอรเตอรแบ

ดความสมดล7 นนถาพจารสรบกวนโหมไดจากภาพปงจรไดรบการคาเทากนนอกรงหนงแรงดนรสมดลนจะทผลทาใหคาแวมใหลดลงนกระจายของแ

พอใหอมพแดงจรคอนเวอรละปดเชนเดยว

บสมดลไฮบร

ลทก ๆสวนโรณาสถานะกมดรวม (Icm1, Iระกอบท 3.7รปรบทสมบรกจากนแรงดนนทแหลงจายทาให กระแสแรงดนรบกวนนจะมผลไปมเหลกทเกดข

ก.

ดนซทขวโหลรเตอรทเกดขนวกนกบหวขอ

รดจเมอสวตช

โดยใชการปการทางานขอIcm2)ทงสองล

7ในสภาวะทสรณ จะเหนไดนทแหลงจายไยเดม (VS/2) ดสรบกวนโหมวนโหมดรวมปสกระแสรขนลดลงตาม

ลดสมดลเทยบน จะสามารถอทผานมา

ชนากระแส

ปรบความสมงสวตชทงสอปซงจะนาไปสวตชทงสองดวาคาอมพแไฟฟากระแสดวยผลของกาดรวม( ICM1,มจะเทากบศบกวนโหมดไปดวย

บกบเฟรมถวเคราะห

มดลแบบองสถานะปพจารณางเปดหรอดนซของตรงเทยบารเพมตว, ICM2) ทนยการทดตางดวย

ภาพประกอบ

 

2−sV

2−sV

โดยท

บท 3.7 โครงควก.ข.

( +− SWSL ZZ

( +− SRTN ZZ

( SL ZZ +

DO ZI =

1cm II =

สรางของคอนวามสมดลแบ. สวตชนาก. สวตชหยด

()1 + cmDOW II

AV

()2 +DOSW II

BV

V

()1 RTSW ZZ =

( SLm ZZZ ++

2cmI

33

นเวอรเตอรแบบไฮบรดจ ระแส ดนากระแส

)1 =− AFGm V

(2

sFG ZV

−=

)2 − BFGcm VI

2s

BFG ZV

−=

−= AFGdm VV

)2SWTN Z+

)22

1 CIRSW

ss

ZZ

VV

+

+

ข.

บบสวตชคโด

0

(1)SWSL IZZ +

0=

( DORTN IIZ +

0=− BFGV

(2

SWRTN ZZ +

ดยใชการปรบ

)1cmDO II +

)2cmI

)2W

บ

(3.

(3.

(3.

16)

17)

.18)

34

⎪⎭

⎪⎬

⎫

==

+=+

BFGAFG

cmcm

SWRTNSWSL

IVII

ZZZZ

12

21 )()( (3.19)

3.4.2 ความสมดลของคอนเวอรเตอรแบบสมดลไฮบรดจเมอสวตช หยดนากระแส

ในสภาวะสวตชหยดนากระแสกเชนเดยวกบคอนเวอรเตอรแบบสมดลไฮบรดจในหวขอท 3 คาอมพแดนซของสวตชทงสองจะเขาสอนนตเชนเดยวกน ดงนนจะไมมคากระแสรบกวนโหมดรวมในสภาวะนดงแสดงคาของอมพแดนซกระแสรบกวนโหมดรวม และแรงดนทขวโหลด ดงสมการท (3.20)

⎪⎭

⎪⎬

⎫

====∞==

0012

21

BFGAFG

cmcm

swsw

IVIIZZ

(3.20)

ในบทนไดกลาวถงหลกการและการวเคราะหความไมสมดลของคอนเวอรเตอรแบบสวตชเดยว สรางสมการและวงจรสมมลในสภาวะเปดและปดของสวตช ในคอนเวอรเตอรแบบตาง ๆ โดยไดปรบปรงจากงานวจยทผานมา ( นมต บญภรมย, 2550, หนา 78-89) โดยกาหนดคาอมพแดนซระหวางสายตวนาสงและสายตวนากลบ ในรปขององคประกอบเชงซอนระหวางคาความตานทานสายตวนาสงและคาเหนยวนาของสายตวนาสง และคาอมพแดนซของสายตวนากลบเชนเดยวกน นอกจากนยงกาหนดคาอมพแดนซของตวสวตชในรปมอสเฟตกาลงเปนคาความตานทานและคาประจแฝง โดยจากการวเคราะหสมการในขณะทสวตชเปดวงจรและปดวงจร ไดเหนถงความไมสมดลของวงจรในแตละลปอยางชดเจน นอกจากนไดแกไขการไหลของกระแสรบกวนโหมดรวม ทเปนสาเหตของการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานตวนาและผานอากาศ โดยการปรบวงจรใหเกดการหกลางกนทงสองลป โดยพจารณาจากลปของสายตวนาสงกบเฟรมกราวด และสายตวนากลบกบเฟรมกราวด หลายกบวงจรสมมลของระบบ 3 เฟส เมอพจารณาเฟรมกราวดเปนตวนา เสนหนง การปรบความสมดลกระทาได 2 ชนดคอการปรบสมดลแบบแอคทฟ คอการใชสวตชคและ ปรบสมดลแบบสมบรณทงแอคทฟและพาสซส โดยการปรบสมดลทงแหลงจาย สายตวนาสงและกลบ และทขวโหลด ซงเรยกวาการปรบสมดลแบบไฮบรดจ จะเกดการหกลางอยางชดเจนทงขณะเปดวงจรและปดวงจร โดยในบทตอไปจะนาเสนอการทดลองวดสญญาณ ในโดเมนเวลาและโดเมนความถ ทงการแพรกระจายผานตวนาและการแพรกระจายผานอากาศ

บทท 4 การทดลองและผลการทดลอง

หลกการของการปรบสมดลวงจรคอนเวอรเตอร แบบสวตชคและแบบไฮบรดจ โดยได

นาเสนอหลกการปรบความสมดล และกาหนดคาพารามเตอรในวงจรการไหลของกระแสรบกวนโหมดรวม สายตวนาสงและสายตวนากลบ โดยพฒนาจากงานวจยทผานมา (นมต บญภรมย, 2550) และกาหนดตวแปรในรปวงจรสมมล ดงแสดงในบทท3 และการวเคราะหการไหลของกระแสรบกวนโหมดรวมทลดลงหลงจากมการปรบสมดลทงสองแบบไปแลวนน ในบทนจะไดกลาวถงการทดลองวดการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาทงในตวนาและการแพรคลนแมเหลกไฟฟาผานอากาศ

การปรบสมดลนนเราอาจจะจาแนกไดเปนสองแบบคอการปรบความสมดลทงแบบพาสซสและแบบแอคทฟ เพอใหเกดผลการลดลงของกระแสรบกวนโหมดรวม ซงเปนสาเหตสาคญของการเกดสญญาณรบกวนในตวนาและซงเปนทมาในเกดการ สญญาณรบกวนในอากาศการทดลองจะแบบการทดลองออกเปนสองสวน สวนท 1 จะเปนการทดลองวดความสมดลของของแรงดนและกระแสระหวางวงจรคอนเวอรเตอรเปรยบเทยบกอนและหลงการปรบปรง สวนท 2 เปนการวดการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานอากาศแบบระยะไกลตามมาตรฐานการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟา

4.1 การทดลองวดรปคลนแรงดนและกระแส ของคอนเวอร เตอรแบบสวตชเดยวและคอนเวอรเตอรแบบสวตชค

ในหวขอนจะเปนการทดลองเพอวดคาแรงดนและกระแสเอาทพท ระหวางคอนเวอรเตอรทงสองแบบ คอ คอนเวอรเตอรแบบสวตชเดยว และคอนเวอรเตอรแบบสวตชค โดยการทดลองการวดจะพจารณารปคลนสญญาณในโดเมนของเวลาเพอเปรยบเทยบรปคลนของแรงดนเอาทพท แรงดนรบกวนโหมดรวมโดยการวดแรงดนทงสองสวนระหวางสายตวนาสงและสายตวนากลบของคอนเวอรเตอรแบบสวตชเดยวและสวตชคเพอใหเหนความสมดล และการหกลางกนของแรงดนรบกวนโหมดรวมทมผลทาใหสามารถลดกระแสรบกวนโหมดรวมได ดงรายการทดลองจะสรปหวขอการทดลองในตารางท 4.1 อปกรณทใชประกอบการทดลองโดยจะประยกตคอนเวอรเตอรเพอขบเคลอนมอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบกระตนแยก ดงแสดงรายละเอยดในหวขอท 4.2

36

ตารางท 4.1 รายละเอยดการทดลองการวดเพอเปรยบเทยบรปคลนแรงดนและกระแสเอาทพททโหลดระหวางวงจรคอนเวอรเตอรแบบสวตชเดยวและวงจรคอนเวอรเตอรแบบสวตชค

การ

ทดลอง หวขอการทดลอง วตถประสงคการทดลอง

1 การวดรปคลนแรงดนเอาทพททขวโหลดและกระแสทโหลด

วดการเกดแรงดนกระดงของแรงดนและกระแสเอาทพท ระหวางการเปลยนสถานะของสวตช

2 การวดคารปคลนของแรงดนเอาทพททขวโหลดและแรงดนทตกครอมสวตช .

วดขนาดของแรงดนทตกครอมสวตช ในสภาวะเปดและปด

3 การวดคาแรงดนทขวโหลดเทยบกบเฟรมกราวดระหวางสายตวนาสงและสายตวนากลบ

เพอวเคราะหการหกลางของแรงดนรบกวนโหมดรวม และศกษาการกลบเฟสของแรงดนรบกวนโหมดรวม ทคอนเวอรเตอรทงสองชนด

4.2. อปกรณทใชทดลอง

4. 2. 1 D.C. shunt wound motor separately exited

ขนาดของมอเตอรไฟฟากระแสตรงทใชในการทดลองจะมพกดตามตารางท 6.1

ตารางท 4.2 ขนาดของมอเตอรไฟฟากระแสตรงทใชในการทดลอง

แรงดนพกด 30 Volt กาลงไฟฟาพกด 200 Watt กระแสพกด 6.2 Amp. ความเรวรอบ 1250 r.p.m.

37

4.2.2 เครองจายกาลงไฟฟากระแสตรง ( D.C. power supply)

- D.C. power supply ขนาด 500 W.,0-60 volt จานวน 2 ชด ใชขบเคลอนวงจร

อารเมเจอรและวงจรสรางสนามแมเหลก

4.2.3 เครองมอวดไฟฟา

-D.C. volt meter 0 - 60 volt. 2 ตว

-D.C. amp meter 0 - 10 amp. 2 ตว

-Digital Storage Oscilloscope(DSO) 150 MHz.

( Yogogawa รน DL1540C) พรอมอปกรณวดรปคลนกระแส

( Current Sensor Prob.) 1:1 A/V

4.3 การทดลองท 1 การวดคารปคลนของแรงดนเอาทพททขวโหล และกระแสทโหลด

การทดลองนจะเปนการประยกตคอนเวอรเตอรแบบสวตชเดยวและแบบสวตชคเพอขบเคลอนมอเตอรไฟฟากระแสตรง ดงรายละเอยดทกลาวแลวขางตนโดยมขนตอนการทดลองดงน

ก.

38

ข.

ภาพประกอบท 4.1 วงจรคอนเวอรเตอรทใชในการทดลอง

ก. แบบสวตชเดยว

ข. แบบคอนเวอรเตอรแบบสวตชค

4.3.1. ตอวงจรการทดลองดงภาพประกอบท 4.1 ก. ข. โดยจายแรงดนใหมอเตอรเทากบ

พกด ปรบความถของ PWM เทากบ 10 kHz ดวตไซเคล 80 เปอรเซนต

4.3.2 วดคาแรงดนทขวของมอเตอรระหวางจด A-B และวดกระแสมอเตอรดวย Current

Prob และดจตอลออสซโลสโคปดงแสดงในภาพประกอบท 4.2 จะเหนไดวาในชวงทสวตชเปลยน

สภาวะเปดและชวงเวลาการปดวงจร จะเปดแรงดนชวขณะของแรงดนทขวโหลดจะเกดการออส

ซเลชนเปนแรงดนกระดง( Ringing )จานวนมากในคอนเวอรเตอรแบบสวตชเดยว สาเหตของการ

สวตชนทาใหเกดการออสซเลส ของแรงดนกระดง และ กระแสโหลด ซงเปนผลทาใหเกดการ

เปลยนแปลงของกระแสทความถสง และเกดการรวไหลของกระแสรบกวนโหมดรวม ซงจาก

ภาพประกอบท 4.2 เมอพจารณาภาพขยายจะเกดความถทเปนผลจากองคประกอบของคาอมพ

แดนซอนประกอบดวยเหนยวนาของสายตวนาสงและคาอมพแดนซของตวสวตช ซงมคาประจแฝง

และการรวไหลผานประจแฝงผานไปทเฟรมกราวด วธหนงทสามารถลดการเกดแรงดนกระดงน

อาจจะใชวงจรสนบเบอร ซงไดมการทาวจยเพอลดการรวไหลของแรงดนรบกวนโหมดรวมโดยใช

วงจรสนบเบอรเชนเดยวกน แตกไมสามารถลดไดมากและจะเกดกาลงไฟฟาสญเสยทวงจรสนบ

เบอรไดเชนเดยวกน

ภาพประ

4.3.3

เตอรแบบสว

ทางตรงจะท

ซอนเรนจะข

ะกอบท 4.2

3 ในภาพประ

วตชค จะเปน

าใหการรวไห

ขนอยกบควา

แรงดนทขว ในสภาวะเป

ก. คอนข. คอน

ะกอบท 4.3

นไดวา คาแรง

หลของกระแส

ามถกระดงท

39

ก.

ข.

ของมอเตอรแปด นเวอรเตอรแบนเวอรเตอรแบ

เปนผลการ

งดนกระดง ล

สรบกวนโหม

ทงในชวงสวต

และกระแสท

บบสวตชเดยวบบสวตชเดยว

ทดลองเชนเด

ลดนอยลงทงใ

มดรวมมนอย

ตชเปดและส

ไหลในอารเม

วขณะสวตชเปวขณะสวตชป

ดยวกบหวขอ

ในชวงสวตช

ยลง เพราะกา

สวตชปด ดงจ

มเจอร

ปด ด

อ 4.3.2 แตใชค

ชเปดและสวต

ารรวไหลผาน

จะเปนไดจาก

คอนเวอร

ตชปด ผล

นตวประจ

กรปคลน

กระแสจะมค

ครอมตวสวต

ขนาดของแร

ภาพป

ความถกระดง

ตชในขณะท

งดนพกดของ

ประกอบท 4.3

งผสมอยดวย

ทสวตชปด ด

งตวสวตชหร

3 แรงดนทขว

ก. คอนข. คอน

40

ย และอกปร

ดงนนเปนการ

อ มอสเฟตกา

ก.

ข. วโหลดและกรนเวอรเตอร แบนเวอรเตอร แบ

ะการหนงกา

รลดคาสญเส

าลงไดอกดวย

ระแสทไหลใบบสวตชคขณบบสวตชคขณ

ารใชสวตชคจ

สยของตวสวต

ยดงจะนาเสน

นอารเมเจอรณะสวตชเปดณะสวตชปด

จะชวยลดแร

ตชและยงสา

นอใหหวขอตอ

ในสภาวะปด

งดนทตก

ามารถลด

อไป

ด

4.4 การทดล

การทจะมผลทาใหของอปกรณสมอสเฟตลงไเฟตในขณะท

4.4.1และแรงดนทสภาวะจากเปแรงดนเคน แรงดนจากแชวครของกามอสเฟต หรกระดงในชสถานะการเเปลยนแปลงมฉะนนจะเกนอยกวาแรงด

ลองท 2 การ ขาเด

ทดลองนจะเปหแรงดนทตกคสวตชงใหนอดทาใหราคาถทมอสเฟตอยใ1 ปรบคาเรมตทตกครอมขาปดและปด ใ ในคอนเวหลงจายไฟฟรเปลยนแปลอเรยกวา แรงวงการเปลยปลยนแปลงงของกระแสกดอนตรายกดนทโหลด ซ

รวดคารปคลนรนและซอสข

ปนการวดเพอครอมอปกรณอยลงได เชนถกลงและนอในสภาวะหยดตนการทดลอเดรนซอสขอในคอนเวอรอรเตอรแบบ

ฟากระแสตรงลงสถานะเปดงดนเคนนน จนแปลง ดงนดวย สวนใน

ส ดงนนโดยทบตวสวตช ซซงถอวาการใช

41

นของแรงดนเของมอสเฟตท

อพสจนใหเหณสวตชงลดนนในทนใชมอสกจากน สามดทางานไดเชองเชนเดยวกนองมอสเฟต เตอรแบบสวบสวตชเดยวจง จากภาพประดและปด ตามจะมขนาดเทาน นในการอนชวงสวตชปทวไปตองมวซงในกรณขอชสวตชคจะเป

ก.

เอาทพททขวโทใชเปนสวตช

นถงผลดของอยลง ซงเทาสเฟตกาลง มารถลดแรงดชนกน ดงมลานกบการทดล

เพอวดคาแวตชเดยว จะเจะมขนาดเทาะกอบท 4.4 กมลาดบ แรงดากบแรงดนทอกแบบตองปดกเชนเดยววงจรสนบเบงคอนเวอรเตปนแกปญหาใ

โหลดและแรงช

งการใชคอนเวกบวาเราสามกสามารถลดนเคน(Stress ดบการทดลอลองท 1 วดแแรงดนชวคร เหนไดวา ขนากบแรงดนทก. และ ข. จะนทตกครอม โหลดหรอแหงคานงถงคาวกน จะเกดแอรเพอปองกตอรแบบสวตในกรณนไดเช

งดนระหวาง

วอรเตอรแบบมารถลดขนาดขนาดพกดขอ Voltage ) องดงน แรงดนทขวข ขณะเมอมกานาดแรงดนสทขวโหลด หระเปนการแสด ขาเดรนและหลงจาย และพงเกนในสแรงดนกระดงกนการเปลยนตชคแรงดนทชนกน

บสวตชคดของพกดองแรงดนของมอส

ของโหลดารเปลยนสงสดของรอเทากบดงสภาวะซอสของะมแรงดนเตทหรองจากการนแปลงน ทสวตชจะ

ภาพประกอบ

บท 4.4

แรงดนทขวโคอนเวอรเตอ

ก. คข. ค

42

ข. โหลดและแรงอรแบบสวตชคอนเวอรเตอรคอนเวอรเตอร

ก.

งดนทตกครอชเดยว ร แบบสวตชเ รแบบสวตชเ

อมมอสเฟตขอ

ดยวขณะเปดดยวขณะปด

อง

ภาพประกอบ

4.4.2เชนเดยวกนกครอมสวตชขตวสวตชทาใวาแรงดนกรอนเนองมาจการเกด di/dt

4.5 การทดล

4.5.1รวมระหวาและคอนเวเนองมากจเชนเดยวกน

บท 4.5

2 ในลาดบตกบหวขอทผาของคอนเวอรใหมผลกบขนะดง ของคอนากการเฉลยคt หรอ dv/dt ไ

ลองท 3

1 การทดลางสายตวนาสวอรเตอรแบบจาก คอนเวอน และมการป

แรงดนทขวโคอนเวอรเตอ ก. ค ข. ค

ตอไป จะเปนกานมา จะเหนรเตอรแบบสวนาดของตวสวนเวอรเตอรแบคาแรงดนเคนไดเปนอยางด

การวดรปคลสวตชเดยวแ

ลองนมวตถปสงและสายตวบสมดลไฮบรอรเตอรแบบสปรบความสม

43

ข.

โหลดและแรงอนแบบสวตชคอนเวอรเตอรคอนเวอรเตอร

การวดแรงดนนไดวาคาแรงดวตชเดยวจากวตชและกาลบบสวตชคจะ ซงมคาประด

ลนของแรงดนละคอนเวอรเ

ระสงคเพอจะวนากลบ เปรรดจ เหตผลทสมดลไฮบรมดลทกสวนแ

งดนทตกครอชค ร แบบสวตชครแบบสวตชค

นทครอมตวสดนทตกครอมกผลดสวนนจงไฟฟาสญเสะนอยกวาคอนะมาณครงหน

นรบกวนโหมเตอรแบบสมด

ะหาความสมยบเทยบระหเลอกเฉพาะคดจเปนคอนแลวทงในสว

อมมอสเฟตขอ

คขณะเปด คขณะปด

วตช ในคอนมสวตชจะมคจะทาใหสามาสยขณะสวตชนเวอรเตอรแนงเทานน ซงส

ดรวมทขวคอดลไฮบรดจ

มพนธระหวางวางคอนเวอรคอนเวอรเตอเวอรเตอรทปนของพาสซ

อง

เวอรเตอรแบคานอยกวาแรารถลดคาแรงช นอกจากนจบบสวตชเดยสามารถแกปญ

อนเวอรเตอรแ

งแรงดนรบกรเตอรแบบส อรแบบสมดลประกอบดวสและแอคทฟ

บสวตชคงดนทตกงดนเคนทจะเหนไดยว เหตผลญหาเรอง

แบบ

วนโหมดวตชเดยวลไฮบรดจยสวตชคฟ ทาให

44

เหนความแตกตางของความสมดลของแรงดนรบกวนโหมดรวมไดชดเจน จงไมขอนาการปรบความสมดลแบบสวตชคมากลาว การวดคาแรงดนรบกวนโหมดรวมน ในความเปนจรงแลวอาจจะไมใชแรงดนรบกวนโหมดรวมทแทจรงเพราะแรงดนรบกวนโหมดรวม แตขอใชแรงดนทขวโหลดเทยบกบเฟรมกราวดน เปรยบเสมอนการกาหนดแรงดนตาแหนงหนง ทเทยบเคยงตาแหนงเดยวกน ในลปดานลางและดานบนของสายตวนาสงและสายตวนากลบ ดงนนถาแรงดนท งสองมคาเทากนและสมมาตรกนกเปรยบเทยบเคยงใหเปนแรงดนรบกวนโหมดรวมไดเชนเดยวกน การวดจะทาการวดแรงดน ทขวของโหลดระหวางจด A กลบเฟรมกราวดคอแรงดน VAG และ จด B เปนจดทขวโหลดทสายตวนากลบกบเฟรมกราวด คอแรงดน VBG โดยมหลกการพจารณาวงจรวาถากระแสรบกวนโหมดรวมทไหลลงสเฟรมกราวดเกดการหกลางกนทลปของสายตวนาสงและสายตวนากลบแลวจะตองมแรงดนรบกวนโหมดรวมเทากนและมทศทางตรงขามกน โดยการวดแรงดนดงกลาวทคอนเวอรเตอรแบบสวตชเ ดยว ดงแสดงใหเหนในภาพประกอบท 4.6 ก. ซงแรงดนรบกวนโหมดรวมทงสองสวนมความไมสมดลกน สวนในภาพประกอบท 4.6 ข เปนการวดลกษณะเดยวกนทวดทคอนเวอรเตอรแบบไฮบรดจ จะเหนไดวาแรงดนทงสองมความสมดลกน และมเฟสตรงกนขามกน เมอเปนดงนคากระแสรบกวนโหมดรวมทเกดขนกจะมคาเทากนหรอใกลเคยงกน และมเฟสตรงขามกน จะเกดการหกลางกนทเฟรมกราวด ตามหลกการทไดนาเสนอไปแลวนน

เมอทาการขยายภาพแรงดนดงภาพประกอบท 4.7 จะเหนไดวาในภาพ ก. เปนภาพขยายของแรงดนรบกวนโหมดรวมของคอนเวอรเตอรแบบสวตช เดยวจะมขนาดระหวางแรงดน VAG และ VBGไมเทากน และยงมเฟสไมตรงกน ดงนนจงไมเกดการหกลางกน สวนในภาพประกอบท 4.7 ข, ค. เปนภาพขยายของคอนเวอรเตอรแบบไฮบรดจ จะเหนไดวา เฟสของแรงดนทงสองจะมคาตรงขามกนดวย จากแรงดนกระดงทเกดขน มการออสซเลส ทมเฟสคอนขางจะตรงกนขามกน ในการวดไดทาการลดแรงดนลงเพอใหเหนภาพอยางชดเจน โดยเนนในสวนของสภาวะชวคร จาก 2 รปคลน ไปจนถง 4 รปคลน จากภาพประกอบท 4.7 จะเหนไดอยางชดเจนถงสญญาณแรงดนกระดง ทเปน VAGและ VBG มเฟสทหกลางกนรปคลนตอรปคลน

45

.

ก

ข.

ภาพประกอบท 4.6      แรงดนทขวโหลดเทยบกบเฟรมกราวด  ก.  คอนเวอรเตอรแบบสวตชเดยว ข.  คอนเวอรเตอรแบบสมดลไฮบรดจ   

 

 ก.

VAG

VBG

VAG

VBG

46

ข.

      ค.

ภาพประกอบท 4.7 ภาพขยายการหกลางของเฟสของแรงดนรบกวนโหมดรวม ก. คอนเวอรเตอรแบบสวตชเดยว

ข.,ค. คอนเวอรเตอรแบบสวตชไฮบรดจ

งานวจยทผานมาไดเคยนาเสนอการจดความสมดลลกษณะนเชนกน ทไมไดแสดงความสมพนธของเฟสของการหกลางอยางชดเจน ดงนในงานวจยนไดนาแนวทางดงกลาวมาเพมรายละเอยดใหมากขน เพอเปนการยนยนหลกการสมดล ในการลดปญหาของการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาในตวนา และ เปนผลไปสการลดการรบกวนคลนแมเหลกไฟฟาผานอากาศได โดยจะมผลการวดสญญาณรบกวนทงในโหมดตาง และโหมดรวม ในหวขอตอไป

VAG

VBG

4.6 ก

การ

ผานตวนา โด

ของเวลาเรย

แพรกระจาย

ภาพประกอบ

(LISN) มหน

จากภายนอก

ความถสงเพอ

หรอเครองรบ

ผานคอนพวเ

ทดลองในหอ

ภาพปร

การทดลองวด

รทดลองตอจา

ดยหลงจากท

ยบรอยแลว

ยคลนแมเหล

บท 4.8 สวนป

นาทปองกนส

กเขาสวงจรกา

อวดคากระแส

บคาการวดกา

เตอรตอไป ด

องปฏบตการท

ะกอบท 4.8

ดการแพรกระ

ากนจะเปนกา

ทไดพสจนให

เราจะทากา

ลกไฟฟามาต

ประกอบจะปร

สญญาณรบกว

ารทดลอง เพ

สรบกวนโหม

ารแพรกระจา

ดงแสดงภาพป

ทดลอง

โครงสรางข

47

ะจายคลนแมเ

ารทดลองวดค

หเหนถงผลขอ

รวดการแพร

ตรฐาน โดยม

ระกอบดวย ส

วนจากวงจรท

พอมใหการทด

มดรวมทไหล

ายคลนแมเหล

ประกอบท 4

ก

ของการวดการ

เหลกไฟฟาผ

คาสเปคตรมก

องสญญาณแ

รกระจายคล

มการตดต งอ

สวนท 1 คอ L

ทดลองสภาย

ดลองผดพรา

ลในวงจรทดล

ลกไฟฟา (EM

.8 และ4.9

ก.

รแพรกระจาย

านตวนา

การแพรกระจ

รงดนรบกวน

ลนในหองป

ปกรณในกา

Line Impedan

ยนอกและปอ

ก สวนท 2

ลองและนาไป

MI Receiver)

จะเปนวงจร

ยคลนแมเหลก

จายคลนแมเห

นโหมดรวมใ

ฏบตการทด

ารทดลองดง

nce Stabilizer

องกนสญญาณ

เปนโพรบว

ปตอกบอปกร

และนาไปปร

รและอปกรณ

กไฟฟาผานต

หลกไฟฟา

ในโดเมน

ดลองการ

แสดงใน

Network

ณรบกวน

วดกระแส

รณการวด

ระมวลผล

ณจรงทใช

วนา

ภาพ

พประกอบท

4.9 เครอง

48

มอวดการแพ

ก.

รกระจายคลน

นแมเหลกไฟฟาผานตวนา

า

49

ข.

ภาพประกอบท 4.10 สเปคตรมของกระแสรบกวนโหมดตางและโหมดรวม ก. คอนเวอรเตอรแบบสวตชเดยว  ข. คอนเวอรเตอรแบบไฮบรดจ 

จากผลการวดสเปคตรมของการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาในตวนาของคอนเวอรเตอรแบบสวตชเดยวและแบบสวตชคแสดงใหเหนดงรปท 4.10 เมอเปรยบเทยวกนจะเหนไดวาระดบการแพรกระจายของคลนของแบบสวตชคจะลดลงตงแตยานความถสงคอระหวางความถตงแต 1 MHz ไปจนถง 30 MHz. ซงเปนผลจากกระแสรบกวนโหมดรวมลดลงจากการปรบปรงความสมดลวงจรคอนเวอรเตอรโดยใช 2 สวตชหรอใชสวตชคแตความสมดลจะยงสามารถปรบปรงใหดมากขนโดยการสรางความสมดลแบบไฮบรดจดงจะแสดงใหเหนถงผลของสเปคตรมของคอนเวอรเตอรแบบไฮบรดจจะสามารถลดคาสญญาณการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาไดทงในยานความถตาและความถสงดงแสดงใหเหนสเปคตรมของการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาในคอนเวอรเตอรแบบสมดลไฮบรดจเปรยบเทยบกบคอนเวอรเตอรแบบสวตชเดยวผลการแพรกระจายคลนแมเหลก ไฟฟาลดลงตงแตยาน 1 MHz – 30 MHz. สวนในยานความถาตาจะลดลงจากเดมประมาณ 10 dB ตงแตยาน 0.15 MHz – 1 MHz. แสดงใหเหนวาความสมดลของวงจรแบบไฮบรดจเปนการปรบปรงความสมดลทสมบรณ ทงความสมดลแบบพาสซสคอความสมดลจากคาประจซอนเรนทงสองดานคอดานสายตวนาสง และสายตวนากลบมการรวไหลของกระแสรบกวนโหมดรวมในระดบใกลเคยงกนและไหลไปหกลางกนใน เฟรมกราวนด และความสมดลแบบแอคทฟ ซงเปนการทางานของตวสวตชงพรอมกนทงสองดาน ทาใหเฟสของแรงดนกระดงของตวสวตชงทงสองดานม

เฟสตรงขามกเมอเราปรบปกลาวไปแลวผลใหสเปคตท 4.10 และ 4

ภาพประ

กน และเฟสขปรงทางเดนขอในบทท 2 ตรมของการแ4.11 ตามลาด

ะกอบท 4.11

ของกระแสรบองวงจรกระแผลการทดลอพรกระจายคลบ

  สเปคตรม

ของคอนเก. สญข. ส

50

บกวนโหมดรแสรบกวนโหองไดแสดงใหลนแมเหลกไ

ก.

มกระแสรบกวอรเตอรแบบญญาณรบกวนสญญาณรบกว

รวมกจะมเฟสมดรวม ใหเก

หเหนผลของคฟฟาในตวนา

ข. กวนโหมดรวมบความสมดลนแวดลอม วนโหมดรวม

สตรงขามกนเชกดเปนลป ทมความสมดลขอาลดลง ดงแส

ม ลไฮบรดจ

 

ชนกน เมอเปมการหกลางกองวงจร ทงสสดงตงแตภาพ

นเชนนน กนดงทไดสองแบบมพประกอบ

51

4.7 การทดลองวดการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานอากาศ

ดงทไดกลาวหลกการอยางกวาง ๆ ไปแลวในบทท 3 ในภาพประกอบท 3.1 ไดแสดงให

เหนวาความสมพนธระหวางการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานอากาศ เปนผลมาจากกระแส

รบกวนโหมดรวม และมผลใหเกดกระแสรบกวนโหมดตาง เกดการแพรกระจายในตวนาเขาไปส

ในวงจรหลกหรอไหลยอนเขาไปในแหลงจาย ไปรบกวนอปกรณขางเคยงทตออยใกลเคยงหรอตอ

รวมอย การแพรกระจายคลนสนามแมเหลกไฟฟาในตวนาน จะทาใหเกดการแพรกระจายคลน

แมเหลกไฟฟาผานอากาศ เนองจากกระแสรบกวนทมความถสงไหลผานตวนา จะเกดการเชอมโยง

ในลกษณะตาง ๆ กนตามทไดกลาวมาแลว ตวนาจะแสดงผลเปนสายอากาศแพรกระจายคลน

สนามแมเหลกไฟฟาผานอากาศ ซงเปนการสงสญญาณ หรอแพรสนามแมเหลกแบบไมพงประสงค

ดงนการปองกนการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานอากาศ ไดมการปองกนในลกษณะตาง ๆ

เชนกาหนดรปแบบของลายวงจร บนแผนลายวงจรรวม ใหเกดสนามแมเหลกไฟฟาในนอยทสด

หรอเปนการสรางกาบงหรอชลลตวนา หรอ แผนลายวงจรรวมในลกษณะตาง ๆ

ในงานวจยฉบบน ใชหลกการการของการลดการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาในตวนา

เพอใหยงผลไปยงการลดการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาในอากาศ โดยใชการปรบความสมดล

เพอขจดหรอลดกระแสรบกวนโหมดรวม ซงเปนผลใหชวยลดกระแสรบกวนโหมดตางดวยเชนกน

ตามมาตรฐาน การทดลองหรอการทดสอบการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟา ของอปกรณไฟฟา

จะถกจาลองใหอยคลายสภาวะจรงของจะทาการทดสอบหรอทดลองในระยะ 3 เมตร หรอเรยกวา

การทดสอบระยะไกล (Far Field) โดยเพอเปนการประเมนการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟา

เหมอนกนอปกรณไฟฟาทอยในบาน และกระทบกบบานใกลเคยง นอกจากนจะมการทดสอบใน

ระยะใกลคอระยะ 1 เมตร หรอเรยกวา การทดสอบระยะใกล (Near Field) เพอวเคราะหประเมนการ

แพรกระจายทผลกบอปกรณไฟฟาใกลเคยงในบรเวณเดยวกน หรอเปนการประเมนสาเหตของการ

แพรวามาจากแหลงใดในอปกรณไฟฟา หรอวงจรไฟฟาสวนใด

ในงานวจยฉบบนจะเปนการทดลองหรอทดสอบการแพรกระจายในระยะไกลหรอเรยกวา

Far Field โดยจะตอวงจรคอนเวอรเตอรขบเคลอนมอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบกระตนแยกโดยใช

คอนเวอรเตอรแบบสวตชเดยว สวตชค และแบบสมดลไฮบรดจตามลาดบ

ภาพประกอบ

จากภ

คลนแมเหลก

ปลอดความถ

ประกอบดวย

ในระยะหาง

เครองรบหรอ

เชนกน

ภาพประกอบ

บท 4.12 โค

ห

ภาพประกอบ

กไฟฟาผานอา

ถ ในทนเปน

ยเสาอากาศเค

3 เมตร โดยจ

อตววดจะเคล

บท 4.13 โค

ห

ครงสรางของ

หองปฏบตกา

บท 4.12 แส

ากาศ โดยปร

นตาแหนง P

รองรบดงแส

จะวดในแนวแ

ลอนท ในระย

ครงสรางของ

หองปฏบตกา

52

งการวดการแพ

ารทดสอบกา

สดงถงโครงส

ะกอบดวยชน

CB ทอยบน

ดงในภาพปร

แกนตง (Vert

ยะ 3 เมตร ท

งการวดการแพ

ารทดสอบกา

พรกระจายคล

รแพรกระจาย

สรางของการท

นงานหรอวงจ

นโตะและสาม

ระกอบท 4.1

tical) และแกน

ทงสองแกน

พรกระจายคล

รแพรกระจาย

ลนแมเหลกไฟ

ย

ทดลองหรอก

จรคอนเวอรเต

มารถหมนได

3 เพอใหตร

นนอน ( Hori

และ ในระยะ

ลนแมเหลกไฟ

ย

ฟฟาผานอาก

การวดการแพ

ตอรทตงอยภา

360 องศา

วจจบการแพ

izontal) โดยเ

ะ 1 เมตร ทง

ฟฟาผานอาก

าศใน

รกระจาย

ายในหอง

า ภายใน

รกระจาย

สาอากาศ

งสองแกน

าศใน

ภาพประกอบ

การทดลองก

การทดลองก

ภาพประกอบ

ทใชในการว

บท 4.14 สข

ระทาเชนเดย

บคอนเวอรเต

บท 4.16 แตล

ดโดยทาการห

สเปคตรมการ

ของคอนเวอร

ก. แนวต

ยวกนกบการท

ตอรทง 3 ชนด

ะภาพจะแสด

หมนตงแตมม53

ก.

ข.

รแพรกระจาย

รเตอรแบบสว

ตง ข. แน

ทดลองการแพ

ด บนทกผลก

ดงใหเหนการว

ม 0 องศา ถง 3

ยคลนแมเหลก

วตชเดยว

นวนอน

พรกระจายคล

ารทดลองดงแ

วดในระยะไก

360 องศาในล

กไฟฟาผานอา

ลนแมเหลกไฟ

แสดงในภาพ

กลในแนวนอ

ลกษณะการว

ากาศ

ฟฟาผานตวน

พประกอบท 4

นและแนวตง

างแบบเดยวก

า โดยทา

4.14 ถง

งของโตะ

กน จะ

เหนไดวาการ

เหมอนการแ

ทงหมดซงจะ

ภาพประกอบ

รแพรกระจาย

พรกระจายผา

ะยงขนอยอกห

บท 4.15 สข

ยของคลนแมเ

านตวนาอนเน

หลายปจจยใน

สเปคตรมการ

ของคอนเวอร

ก. แน

54

เหลกไฟฟาผา

นองมาจากกา

นการแพรกระ

ก.

ข.

รแพรกระจาย

รเตอรแบบสว

นวตง ข

านอากาศจะล

รวดระยะไกล

ะจายผานอาก

ยคลนแมเหลก

วตชค

ข. แนวนอน

ลดลง แตการล

ลเปนการพจา

กาศ

กไฟฟาผานอา

ลดลงอาจจะไ

ารณาในภาพร

ากาศ

ไมชดเจน

รวม

ภาพประกอ

จาก3 แบบดงภาพมการแพรกรในยานความแตเมอพจารMHz จะมขนวดในแนวแก

อบท 4.16 ส

ข

ผลการทดลอพประกอบท ระจายคลนแมถประมาณ 12ณาในเงอนไนาดใกลเคยงกกนนอนคอนเ

สเปคตรมการ

ของวงจรคอน

ก. แนว

องวดการแพร4.14 – 4.16 พมเหลกไฟฟาม20 MHz จะมขเดยวกนเมอกนและในยานเวอรเตอรแบ

55

รแพรกระจาย

นเวอรเตอรแบ

วตง ข.

กระจายคลนพบวา การแพมาก ในยาน 6มขนาดสงสด อทาการทดลน 120 MHz กบสวตชคจะม

ก.

ข. ยคลนแมเหลก

บบสมดลไฮบ

แนวนอน

แมเหลกไฟฟพรกระจายขอ60 MHz ขนไ ประมาณ 30องวดกบคอนการรบกวนจะมการรบกวน

กไฟฟาผานอ

บรดจ

ฟาผานอากาศองคอนเวอรเตไป โดยมขนา dB และมกานเวอรเตอรแะมนอยลงโดยนอยกวาแบบ

ากาศ

ศของคอนเวอตอรแบบสวตด สงสดท 40ารรบกวนคอนแบบสวตชคใยเฉพาะอยางบสวตชเดยวข

รเตอรทง ชเดยวจะ

0 dB และนขางมาก นยาน 60 ยงในการขนาดของ

56

สเปคตรมในแนวแกนนอนจะนอยลงกวาแบบแรกโดยเฉพาะอยางยง ในยานความถ ตงแต 100 MHz ขนไปเมอมาพจารณาผลการทดลองของคอนเวอรเตอรแบบสมดลไฮบรดจจะเหนไดวาการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาหรอการรบกวนจะมนอยลงทงในแนวตงและแนวนอนแตสภาวะชวครทความถ 60 MHz และความถ 120 MHz. จะมใกลเคยงกน ทเปนเชนน จะเปนเพราะสภาวะชวครของการสวตชจะเกดขนในจงหวะเดยวกน นอกจากนการพจารณาการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาอาจจะตองพจารณาอกหลายกรณ เชน ลกษณะของสายตวนา การออกแบบลายวงจรรวม หรอ การแพรกระจายในปจจยอนๆแตในทน ผทาวจยไดพจารณาเพยงผลกระทบหรอผลสบเนองของการลดกระแสรบกวนโหมดรวม และการลดการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาในตวนาซงสงผลตอการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานอากาศเพยงกรณเดยวซงจากผลการทด ลองจะเหนไดวาผลกระทบตามสมมตฐานของความเกยวโยงเกดผลใหการแพรกระจายคลนแม เหลกไฟฟาลดลงไดจรง เมอมการลดหรอขจดกระแสรบกวนโหมดรวมหรออกนยหนงอาจกลาวไดวาการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาในตวนา สงผลใหเกดการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานอากาศอยางมนยสาคญ

บทท 5 สรปและขอเสนอแนะ

ในงานวจยฉบบนไดนาเสนอการลดการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานอากาศ โดยการใชวธปรบสมดลวงจร ของคอนเวอรเตอรโดยวเคราะหผลการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานอากาศทเปนผลมากจากการไหลวนของสญญาณรบกวนโหมดรวม และสงผลใหเกดการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานตวนาและการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานอากาศตาม ลาดบ และจากการวเคราะหสาเหตสาคญประการหนงของการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาทงสองทางดงทกลาวมาแลวน ไดพบวาความไมสมดลของวงจรโดยในทนไดวเคราะหวงจรคอนเวอรเตอรในกรณทเปนคอนเวอรเตอรแบบสวตชเดยวในขณะทขบโหลดทเปนมอเตอรไฟฟากระแส ตรงแบบกระตนแยก ทาใหเกดการไหลของกระแสรบกวนโหมดรวม ในขณะทเกดทางานของตวสวตช ทเปนมอสเฟตกาลง ตามทางานของวงจร ชอปเปอรดวยสญญาณ PWM เกดการรวไหลของกระแสรบกวนโหมดรวม ผานคาประจแฝง ผานตวระบายความรอนลงสเฟรมกราวด แตเนองจากการรวไหลของกระแสรบกวนโหมดรวมดงกลาวเกดขนในดานเดยวของสวตชทอยในสายตวนาสง ทสายตวนากลบจะเปนการตอวงจรโดยตรงจากโหมดทเปนมอเตอรกลบไปสแหลงจายหลกหรอแหลงจายไฟฟากระแสตรง ดงนนกระแสรบกวนโหมดรวมนกจะไหลวนจากเฟรมกราวดกลบไปสแหลงจาย จากแนวคดในการปรบปรงความสมดลโดยการพยายามใหกระบวนการรวไหลซงเราไมสามารถควบคมไดนเกดขนทงสองดานจะไดเพมตวสวตชในสายตวนากลบทาใหเกดเปนคอนเวอรเตอรแบบสวตชคหรอ 2 สวตชขน จากผลของการปรบปรงเชนนจะทาใหเกดความสมดลซงเราเรยกวาเปนความสมดลแบบแอคทฟ เพราะสเตทของการทางานมทงเปดและปดจะทาใหเกดการรวไหลของกระแสรบกวนโหมดรวมทงสองดานและไหลไปรวมกนทเฟรมกราวด แตเนองจากเฟสของกระแสทรวไหลทงสองดานมทศทางตรงขามกน จงเกดการหกลางขนทเฟรมกราวดกระแสรวไหลโหมดรวมนจะถกขจดใหนอยลงหรอลดลงอยางสมบรณ นอกจากผลของการสมดลแบบแอคทฟแลว เพอใหเกดความสมดลยงสมบรณยงไดนาเสนอการปรบความสมดลแบบไฮบรดจ โดยการพยายามทาใหแหลงจาย และโหมด มความสมดลของวงจรระหวางสายตวนาสงและสายตวนากลบเมอเทยบกบเฟรมกราวดโดยการตอตวประจ ระหวางขวของแหลงจายทดานบวกและดานลบลงสเฟรมกราวด และทาเชนเดยวกนนทขวของโหลดจากผลการปรบปรงดงน ความสมดลระหวางแอคทฟและพาสซสจะมผลทาใหกระแสรบกวนโหมดรวมลดนอยลงและเกดความสมดลไดอยางสมบรณ จากผลการทดลองทงในสวนของการวดสญญาณของแรงดนรบกวนโหมดรวมเมอเทยบกบเฟรมกราวดจะแสดงใหเหนถงรปคลนของแรงดนรบกวนโหมดรวมมปรมาณเทากน

58

เมอทาการปรบความสมดลเรยบรอยแลวและเมอทาการทดลองวดการแพรกระจายคลนแมเหลก ไฟฟาผานตวนาในหองทดสอบมาตรฐานกพบวาการลดลงของสเปคตรมของการแพรกระจายคลนผานตวนา ลดลงตามลาดบ จากการปรบสมดลโดยใชคอนเวอรเตอรแบบสวตชคและคอนเวอรเตอรแบบสมดลไฮบรดจ โดยสเปคตรมสามารถลดลงทงในยานความถตาและความถสงซงเปนผลใหลดการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานอากาศไดเชนเดยวกน ดงผลการทดลองในบทท 4 การแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานอากาศจากลดลงในยานความถสงและการรบกวนจะมคานอย ลงตามลาดบ แตอยางไรกด แมวาการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานอากาศ จะเปนผลสบเนองมากจากการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานตวนา ทเปนสาเหตของการไหลของกระแสรบกวนโหมดรวมดงทกลาวมาแลวแตกยงมอกหลายปจจยในการทจะเกดการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟ ฟาผานอากาศ เชนลกษณะของตวนาระยะของสายวงจรในแผนวงจรรวมรปแบบของตวระบายความรอนและการแพรกระจายจากตวนาอนๆซงสามารถแสดงผลเปนสายอากาศไดทงสน ในงานวจยฉบบนไดนาเสนอเพยงแนวทางของตนเหตสาคญกรณหนงซงเปนผลมาจากกระแสรบกวนโหมดรวม ในวงจรอเลกทรอนกสกาลงจาพวกคอนเวอรเตอรเทานน สวนสาเหตอนจะตองมการศกษาตอไป และอกประการหนงการทดลองในงานวจยนเปนการวดการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาผานอากาศ ในกรณของการแพรระยะไกลซงจะไดผลในภาพรวมเทานนในการวเคราะหในลาดบตอไปอาจจะตองคานงถงการวดการแพรกระจายในระยะใกลซงสามารถวเคราะหและประเมนถงผลสรปและสาเหตไดอยางละเอยดมากขนตอไป

ภาคผนวก

60  

บรรณานกรม

Clayton, A., and Paul. 2006. Introduction to Electromagnetic Compatibility. USA: John Willey & Son. Henry W, Ott. 1989. Noise Reduction Techniques in Electronic Systems. USA: John Willey & Son. John C. Fluke. 1991. Controlling Conducted Emissions by Design. USA: Van Nostrand Reinhold.

Mark Nave, J. 1991. Power Line Filter Design for Switched-Mode Power Supplied. USA: Van Nosstrand Reinhold.

Xin, M.H., Pong, Lu Z.Y., and Z.M. Qian. 2000. “ Novel boost PFC with low common mode EMI: Modelling and design.” IEEE APEC Proc. 2:178-182.

Yee,H.P. 1997. “An EMI Suppression MOSFET Driver, Power Electronic Conference and Exposition.” APEC’97 Conference Proceeding 1997. 1: 242-248.

D. Cochrane, D.Y. Chen, & D. Boroyevic. 2003. “Passive Cancellation of Common-Mode Noise in Power Electronic Circuit.” IEEE Trans. on Power Electronics. 8, 5 : 756-763.

Nitta,S., and Shimayama, T. 1990. “Non-Resonating Noise Filter.” IEEE Int. & Symp.on EMC 90. 683-687.

Masahits, S., Ge Li, and Tamotsu,N. 2003. “Balanced Switching Converter to ReduceCommon-Mode Conducted Noise.” IEEE Trans. on Industrial Electronics. 50, 6: 1095-1099.

Nimit Boonpirom, Yothin Prempraneerach, Kitti Paithhoonwatanakij, Kraison Aunchaleevarapan, and Shuichi Nitta. 2007. “A Study on the System Imbalance of the Single- Switch Converter for the Conductive Common Mode Noise Reduction.” IEICE Transaction on Communication, E90-B , 8 : 2126-2137.

ประสทธ ทฆพฒ และไกรสร อญชลวรพนธ. 2549. EMC 1: มาตรฐานอปกรณไฟฟาอเลกทรอนกส มาตรฐานทดสอบ. กรงเทพมหานคร: สานกพมพจฬาลงกรณมหาวทยาลย.

นมต บญภรมย. 2550. “การวเคราะหเสถยรภาพแบบสญญาณขนาดเลกของเครองกาเนดไฟฟาพลงงานลม และการแทรกซอนของแมเหลกไฟฟของคอนเวอรเตอรทเปนตวชดเชย.” วทยานพนธปรญญาดษฏบณฑต ภาควชาวศวกรรมไฟฟา บณฑตวทยาลยสถาบนเทคโนโลยเจาคณทหารลาดกระบง.

 

ประวตยอผวจย

ชอ นาย นมต บญภรมย.

วน เดอน ปเกด วนท 8 ตลาคม 2498

สถานทเกด กรเทพมหานคร

สถานทอยปจจบน 42/19 หม 3 ต. บานใหม อ. ปากเกรด จ. นนทบร

ตาแหนงหนาทการงานปจจบน หวหนาสาขาวชาวศวกรรมไฟฟา

สถานททางานปจจบน คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยศรปทม

ประวตการศกษา พ.ศ. 2530 คอบ. (วศวกรรมไฟฟากาลง) จาก สถาบนเทคโนโลยราชมงคล วทยาเขตเทเวศน พ.ศ. 2542 วศม.จาก สถาบนเทคโนโลยเจาคณทหารลาดกระบง พศ. 2551 วศด จาก สถาบนเทคโนโลยเจาคณทหารลาดกระบง 61