การออกแบบแหล่งกำเนิดแรงดันและกระแสไฟสลับชนิดโปรแกรมได้สำหรับทดสอบความแม่นยำของมิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้าชนิดเฟสเดียว

Abstract

วิทยานิพนธ์นี้นำเสนอแหล่งกำเนิดสัญญาณแรงดันและกระแสรูปไซน์ที่มีความเพี้ยนเซิงฮาร์มอนิกต่ำและสามารถปรับขนาด, เฟส และความถี่ของสัญญาณที่สร้างได้โดยสัญญาณดังกล่าวจะ ถูกนำไปใช้ในการทดสอบความแม่นยำของมิเตอร์วัดพลังงานไฟฟ้าชนิดเฟสเดียวค้างอิงตามมาตรฐาน IEC 687 วงจรที่ออกแบบจะสร้างสัญญาณแรงดันและกระแสแยกกัน ภายในประกอบไปด้วยส่วนสร้างสัญญาณต้นแบบ และส่วนขยายสัญญาณ ส่วนสร้างสัญญาณต้นแบบจะสร้างสัญญาณแรงดัน ต้นแบบรูปไซน์ที่มีขนาดค่ายอดสูงสุด ± 5 V ลองสัญญาณ สัญญาณหนึ่งจะถูกขยายโดยวงจรขยาย แรงดันเป็นสัญญาณแรงดันออกขนาดสูงสุดประมาณ 250 V[subscript rms] ส่วนอีกสัญญาณจะถูกขยายและแปลงเป็นกระแสเป็นสัญญาณกระแสออกขนาดสูงสุดประมาณ 50 A[subscript rms] ส่วนสร้างสัญญาณต้นแบบประกอบ ไปด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์ ตัวแปลงดิจิทัลเป็นแอนะล็อกขนาด 16 บิต และวงจรกรองความถี่ผ่านต่ำ วิธีการสร้างสัญญาณที่เลือกใช้คือ ขั้นตอนวิธีการค้นตาราง (Look-up table algorithm; LUT) โดยใช้ ตารางเก็บขนาดสัญญาณ 200 ค่า ส่วนขยายสัญญาณประกอบไปด้วยออปแอมป์กำลังสูงและหม้อแปลงกำลังโครงสร้างของวงจรเป็นแบบป้อนกลับเพื่อให้สัญญาณออกถูกขยายโดยที่ยังมีคุณภาพดีเหมือนสัญญาณข้า วงจรขยายสัญญาณถูกคออกแบบโดยคำนึงถึงเสถียรภาพของวงจร การคงด่า สัญญาณออก และความต่างเฟสของสัญญาณออกเทียบกับสัญญาณเข้า ผลการทดลองทดสอบการทำงานพบว่า วงจรที่ออกแบบสามารถสร้างสัญญาณแรงดันได้ในช่วง 180-250 V[subscript rms] สร้างสัญญาณกระแสได้ในช่วง 0.2-50 A[subscript rms] มีความผิดพลาดไม่เกิน 0.1 % ของค่าเต็มพิกัด ความเพี้ยนเชิง ฮาร์มอนิกรวมของสัญญาณไม่เกิน2% ความถี่ของสัญญาณอยู่ในช่วง 45-55 Hz ความผิดพลาด ไม่เกิน 0.1% ของค่าที่ตั้ง สร้างความต่างเฟสระหว่างสัญญาณได้ในช่วง 0-360 องศา ผิดพลาดไม่เกิน ± 0.5 องศา วงจรขยายมีการคงค่าแรงดันไม่เกิน 0.2 % ที่โหลดมิเตอร์ 5 ตัว และการคงค่ากระแส ไม่เกิน 0.8 % ที่โหลดสายไฟความต้านทาน 42.9 mΩ เทียบกับโหลดสายไฟความต้านทาน 6.04 mΩ