Learning the basics of Grid Tie Inverter and Operation [EP3]

ในการทดลองตอนที่ 3 สำหรับสำหรับการเรียนรู้วงจรกริดไทริอินเวอร์เตอร์นี้ จะเป็นการสร้างวงจรขับกำลังแบบฟูลบริดจ์อินเวอร์เตอร์เพื่อทำหน้าที่ส่งกำลังไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายกระแสตรง (DC Power Source) เข้าไปยังแหล่งจ่ายกำลังไฟฟ้ากระแสสลับ (AC Power Source) ซึ่งวงจรขับกำลังเป็นการใช้เพาเวอร์มอสเฟตทั้งหมดจะทำงานที่แรงดันอินพุตต่ำและกระแสสูง สำหรับจ่ายกำลังให้กับหม้อแปลงขนาดประมาณ 12VAC ซึ่งจำลองให้เป็นแหล่งจ่ายกำลังไฟฟ้าหลัก 220VAC/50-60Hz โดยใช้การออกแบบวงจรที่เรียบง่ายสำหรับการเรียนรู้ในตอนที่ 3 ครั้งนี้

สำหรับรูปที่ 1 และรูปที่ 2 จะเป็นการเตรียมอุปกรณ์ต่างๆ สำหรับการประกอบวงจรฟูลบริดจ์อินเวอร์เตอร์ โดยจะใช้อุปกรณ์ขับกำลังเป็นเพาเวอร์มอสเฟต เพื่อให้ง่ายสำหรับการออกแบบวงจรขับที่ขาเกต ซึ่งตัวเพาเวอร์มอสเฟตทั้งหมดจะถูกบัดกรีบนแผ่น PCB โดยตรงแบบไม่ใช้ฮีตซิ้ง ตามในรูปที่ 2 ทั้งนี้ ในกรณีใช้งานที่กระแสไม่เกิน 5A ต่อเนื่องในการทดลอง

ในรูปที่ 3 และรูปที่ 4 แสดงลักษณะของบอร์ดฟูลบริดจ์อินเวอร์เตอร์ที่ประกอบเสร็จแล้ว เพื่อการเชื่อมต่อเข้ากับตัวหม้อแปลงซึ่งจะทำหน้าที่เชื่อมต่อการจ่ายกำลังไฟฟ้าเข้าด้วยกัน ทั้งนี้ลักษณะของการทดลองฟูลบริดจ์อินเวอร์เตอร์จะใช้สัญญาณขับขาเกตจากวงจรที่ออกแบบในตอนที่ 2 เข้าร่วมด้วยดังแสดงในรูปที่ 4

สำหรับรูปที่ 5 ถึงรูปที่ 7 เป็นการทดลองส่วนของวงจรสร้างสัญญาณขับพัลซ์สี่เหลี่ยมอีกครั้ง เพื่อตรวจสอบความถูกต้อง และปรับขนาดของความกว้างพัลซ์วิดมอดูเลตชั่น โดยในรูปที่ 7 จะเป็นสัญญาณที่วัดตำแหน่งเอาต์พุต (Phase1) และ (Phase2) ของไอซี LM393 ดังแสดงในรูปที่ 6

สำหรับรูปที่ 8 ถึงรูปที่ 10 เป็นการทดลองในส่วนของวงจรฟูลบริดจ์อินเวอร์เตอร์ โดยการวัดสัญญาณที่ตำแหน่งเอาต์พุตของวงจรจุด A และ B ในรูปที่ 10 โดยตรงจุดนี้จะทำการเชื่อมต่อกับตัวหม้อแปลงด้วยเช่นกัน และแหล่งจ่ายไฟเลี้ยงกระแสตรงในการทดลอง (VCC) มีขนาด 20VDC สำหรับวงจรนี้ถ้าสังเกตตัววงจรอินเวอร์เตอร์จะใช้เพาเวอร์มอสเฟต 2 ชนิดต่อเข้าด้วยกันคือแบบ N ชาแนล P ชาแนล และทรานซิสเตอร์อีก 2 ตัว (Q5 และ Q6) สำหรับปรับระดับสัญญาณให้กับเพาเวอร์มอสเฟต P ชาแนล (Q3 และ Q4) ทำงานได้อย่างเหมาะสม

ในรูปที่ 11 จะเป็นลักษณะของการทดลองวงจรฟูลบริดจ์อินเวอร์เตอร์ในตอนที่ 3 นี้ โดยจากการทดลองการทำงานของตัววงจรนั้น ทำงานงานได้อย่างถูกต้องและสามารถจ่ายกระแสที่ 3A ต่อเนื่องได้ โดยความร้อนที่เกิดขึ้นกับตัวเพาเวอร์มอสเฟตไม่สูงมากนัก ในตอนต่อไปจะเป็นการทดลองเชื่อมต่อวงจรอินเวอร์นี้กับหม้อแปลงจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับ 12VAC เพื่อส่งผ่านกำลังไฟฟ้าเข้าด้วยกันอีกครั้งครับ.

Reference

1. https://www.inverter.com/solar-on-grid-inverter-circuit-design
2. https://www.researchgate.net/publication/281841873_Design_and_analysis_of_a_transformer-less_single-phase_grid-tie_photovoltaic_inverter_using_boost_converter_with_Immittance_conversion_topology
3. https://solar.smps.us/grid-tie-inverter-schematic.html
4. https://www.elektormagazine.com/labs/solar-grid-tie-inverter-re-engineered
5. https://www.homemade-circuits.com/simplest-grid-tie-inverter-gti-circuit/
6. https://www.mdpi.com/2079-9292/12/4/860
7. https://romanblack.com/micro_gt.htm
8. https://www.semanticscholar.org/paper/Design-and-implementation-a-specific-grid-tie-for-Abdar-Chakraverty/3c5babe3c6d1a601cfd4c5987541fb26ae1f9ad3
9. https://www.ti.com/lit/an/sprabt0/sprabt0.pdf
10. https://www.ti.com/lit/ug/tiduay6e/tiduay6e.pdf
11. https://www.electro-tech-online.com/threads/i-need-your-suggestions-on-my-grid-tie-inverter-design.140892/
12. https://www.instructables.com/Grid-Tie-Inverter-V3/
13. https://www.instructables.com/Grid-Tie-Inverter-V2/
14. https://www.ti.com/lit/ug/tidub21d/tidub21d.pdf