Please use this identifier to cite or link to this item: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/34834
Title: วงจรกรองด้านออกแบบไฮบริดชนิดใหม่สำหรับลดทอนผลประทบจากแรงดันโหมดร่วมความถี่สูง ในระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ด้วยอินเวอร์เตอร์แบบพีดับเบิลยูเอ็ม
Other Titles: A novel hybrid output filter for mitigating adverse effects of high-frequency common-mode voltages in PWM inverter-fed motor drive systems
Authors: เพ็ญนภา ไพโรจน์อมรชัย
Advisors: สมบูรณ์ แสงวงค์วาณิชย์
สุรพงศ์ สุวรรณกวิน
Other author: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิศวกรรมศาสตร์
Advisor's Email: Somboon.Sa@Chula.ac.th
surapong.su@eng.chula.ac.th
Subjects: อินเวอร์เตอร์
เครื่องกรองไฟฟ้า
วงจรไฟฟ้า
แรงดันไฟฟ้าเกิน
Electric inverters
Electric filters
Electric circuits
Overvoltage
Issue Date: 2552
Publisher: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
Abstract: ศึกษาปัญหาที่เกิดจากแรงดันโหมดร่วมที่ด้านออกของอินเวอร์เตอร์ และเสนอวงจรกรองชนิดใหม่สำหรับแก้ปัญหาดังกล่าวด้วย ในด้านปัญหาของแรงดันโหมดร่วมนั้น วิทยานพนธ์นี้ได้เสนอการวิเคราะห์ปรากฏการณ์การอัดประจุบัสไฟตรง ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ใหม่ที่ยังไม่มีการอธิบายเกี่ยวกับกลไกการเกิดปรากฏการณ์มาก่อน ปรากฏการณ์นี้สามารถอธิบายได้ด้วยการวิเคราะห์หาวงจรสมมูลโหมดร่วม และโหมดผลต่างที่แม่นยำของอินเวอร์เตอร์โดยพิจารณาพฤติกรรมการนำกระแสของวงจรเรียงกระแส และวงจรอินเวอร์เตอร์ด้านหลังพร้อมกัน วงจรสมมูลที่วิเคราะห์ได้ นอกจากจะสามารถใช้อธิบายการเกิดปรากฏการณ์การอัดประจุบัสไฟตรงได้แล้ว ยังแสดงให้เห็นว่า การสวิตช์ของวงจรเรียงกระแสและอินเวอร์เตอร์ด้านหลัง ทำให้เกิดการเชื่อมร่วมกันระหว่างสัญญาณโหมดร่วมและโหมดผลต่างในระบบ และยังพบว่ากระแสโหมดร่วมและการอัดประจุบัสไฟตรง จะมีพฤติกรรมที่แตกต่างกันตามย่านการทำงานของวงจรเรียงกระแส ในด้านการแก้ปัญหาที่เกิดจากแรงดันโหมดร่วมนั้น วิทยานิพนธ์นี้นำเสนอวงจรกรองด้านออกแบบไฮบริดชนิดใหม่ที่มีขนาดเล็ก และมีแบนด์วิดท์การลดทอนแรงดันโหมดร่วมที่กว้าง วงจรกรองทที่เสนอมีองค์ประกอบ 3 ส่วน ได้แก่ 1) วงจรกรองแอกทีฟที่เป็นอินเวอร์เตอร์ 4 ระดับ 1 ขา 2) หม้อแปลงเชื่อมแบบต่อแบบโหมดร่วม และ 3) วงจรกรองพาสซีฟขนาดเล็ก วงจรกรองแอกทีฟที่เป็นอินเวอร์เตอร์ 4 ระดับ สามารถสร้างแรงดันชดเชยแรงดันโหมดร่วมได้ดี อีกทั้งยังสามารถใช้ได้กับระบบขับเคลื่อนที่มีพิกัดแรงดันสูงได้ วิทยานิพนธ์นี้ยังเสนอแนวคิดใหม่ในการกำจัดแรงดันโหมดร่วม โดยแยกพิจารณาองค์ประกอบของแรงดันโหมดร่วม และเลือกชดเชยเฉพาะองค์ประกอบที่ความถี่สูงกว่าความถี่การสวิตซ์ขึ้นไป ที่เป็นสาเหตุของปัญหาต่างๆ ทำให้หม้อแปลงเชื่อมร่วมมีขนาดเล็กลงถึง 1/10 เท่า เมื่อเทียบกับกรณีวงจรกรองอกทีฟแบบเดิม ที่ชดเชยองค์ประกอบของแรงดันโหมดร่วมทั้งหมด นอกจากนี้วงจรกรองพาสซีฟขนาดเล็กที่เพิ่มขึ้นมา จะช่วยลดทอนแรงดันโหมดร่วมในย่านความถี่สูงเกินกว่าแบนด์วิดท์ของวงจรแอกทีฟ ผลการจำลองและผลการทดลองยืนยันความถูกต้องของ การวิเคราะห์ทางทฤษฎีเกี่ยวกับปรากฏการณ์การอัดประจุบัสไฟตรง และประสิทธิผลของวงจรกรองด้านออกแบบไฮบริด ในการแก้ปัญหาจากแรงดันโหมดร่วม
Other Abstract: To study the problems caused by the common-mode voltage at the output of the PWM inverter and proposes a new hybrid output filter for solving these problems. With regard to the common-mode voltage problems, an overvoltage trip due to DC bus charging is recognized as a new common-mode phenomenon whose mechanism has not yet been clearly explained. This dc bus charging phenomenon is analyzed using precise common-mode and differential-mode equivalent circuits of the PWM inverter, which are derived by taking the switching behaviors of the rectifier and the inverter circuits into account. It is revealed that the conduction of diodes in the rectifier and the power switches in the inverter circuit are the source of the coupling between the common-mode and differential-mode circuits. It has also been found that the behaviors of the common-mode current and the dc bus charging phenomenon depend on the operating mode of the rectifier. As a remedy to the problems caused by the common-mode voltage, this thesis proposes a new hybrid output filter which is smaller and has a wider filtering bandwidth of the common-mode voltage than the conventional active filters. Its structure is composed of 1) a single-leg four-level active filter 2) a common-mode coupling transformer and 3) a small passive filter. The single-leg four-level active filter provides good common-mode voltage compensation and is applicable to high voltage motor drive systems. In particular, this thesis introduces a new concept of common-mode voltage compensation. The idea is to extract and compensate only the common-mode voltage in the frequency range higher than the switching frequency, which are the main cause of all common-mode voltage problems. Owing to this concept of compensation, the size of the coupling transformer can be reduced to about 1/10 as compared with that of the pure active filters which compensate every components of the common-mode voltage. An additional small passive LC filter incorporated in the hybrid filter helps to enhance the suppression of the common-mode voltage in the high-frequency range. Simulation and experiment confirm the validity of the theoretical results regarding the dc bus charging phenomenon and the effectiveness of the proposed hybrid filter in mitigating the common-mode voltage problems.
Description: วิทยานิพนธ์ (วศ.ด.)--จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2552
Degree Name: วิศวกรรมศาสตรดุษฎีบัณฑิต
Degree Level: ปริญญาเอก
Degree Discipline: วิศวกรรมไฟฟ้า
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/34834
Type: Thesis
Appears in Collections:Eng - Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
pennapa_pa.pdf6.32 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.