การหาค่ากำลังไฟฟ้าสูงสุดสำหรับอินเวอร์เตอร์แบบเชื่อมต่อกริด

1. การหาคากําลังไฟฟาสูงสุดสําหรับอินเวอรเตอรแบบเชื่อมตอกริด
โดยใชตัวประมวลผลสัญญาณดิจิตอล
นายสินชาย แซตั้ง
วิทยานิพนธนี้เปนสวนหนึ่งของการศึกษาตามหลักสูตร
ปริญญาวิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต สาขาวิชาวิศวกรรมไฟฟา
คณะวิศวกรรมศาสตร
มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกลาธนบุรี
พ.ศ. 2546

2. BPS2'M'M
;Rna~~u~naozshaguqnluu~ra!~ra~k~lan
Ll4DLMRSSULJJk2Y29U
~~~nssueue~ne~ra~u w=ua~~~larrsu~~unssue~~~~iisiis~p cI
LU~U~~~RLMLKU~ ~~~60bb$la1"b~~eb[b~n9n~~~ra~~ P&!=P

3. ข
หัวขอวิทยานิพนธ การหาคากําลังไฟฟาสูงสุดสําหรับอินเวอรเตอรแบบเชื่อมตอกริด
โดยใชตัวประมวลผลสัญญาณดิจิตอล
หนวยกิต 12
ผูเขียน นายสินชาย แซตั้ง
อาจารยที่ปรึกษา ดร.เชิดชัย ประภานวรัตน
หลักสูตร วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต
สาขาวิชา วิศวกรรมไฟฟา
ภาควิชา วิศวกรรมไฟฟา
คณะ วิศวกรรมศาสตร
พ.ศ. 2546
บทคัดยอ
วิทยานิพนธฉบับนี้เสนอการนําเอาพลังงานไฟฟากระแสตรงที่สรางจากเซลลแสงอาทิตยมาแปลงเปน
ไฟฟากระแสสลับจายเขาระบบกริด เนื่องจากคุณลักษณะของเซลลแสงอาทิตยเปนแหลงจายแบบ
ไมเปนเชิงเสน ดังนั้นจึงตองหาจุดทํางานของเซลลแสงอาทิตยที่สามารถจายกําลังไฟฟาสูงสุดที่สภาพ
บรรยากาศใดๆ โดยวิทยานิพนธนี้จะใชเทคนิคการเพิ่มคาความนําไปควบคุมวัฏจักรการทํางานของ
ตัวแปลงผันแบบทบระดับเพื่อปรับหาความตานทานที่เหมาะสมที่จะดึงเอากําลังสูงสุดของเซลล
แสงอาทิตยมาใช สวนการสรางกระแสรูปคลื่นไซนที่มีมุมเฟสทับกันกับแรงดันของระบบกริด จะใช
หลักการควบคุมแบบฮีสเตอริซีสโดยสรางสัญญาณกระแสอางอิงรูปคลื่นไซนมาเปรียบเทียบกับ
สัญญาณกระแสจริงที่จายเขาระบบกริดเพื่อไปควบคุมการทํางานของสวิตชในอินเวอรเตอร โดย
กระแสอางอิงรูปคลื่นไซนจะสรางจากผลคูณของคากระแสที่จุดจายกําลังสูงสุดกับสัญญาณไซนของ
แรงดันของระบบกริด โดยสวนควบคุมจะใชตัวประมวลผลสัญญาณดิจิตอลของบริษัท
Analog Device เบอร ADMC331 เปนตัวควบคุมการทํางานของระบบทั้งหมด จากผลการทดลอง
พบวาระบบสามารถติดตามหาจุดจายกําลังสูงสุดไดทั้งในสภาวะที่ปริมาณแสงคงที่ และสภาวะที่แสง
มีการเปลี่ยนแปลงแบบทันทีทันใด และสามารถสรางกระแสรูปคลื่นไซนที่มีมุมเฟสเดียวทับกับ
แรงดันกริดได โดยประสิทธิภาพเฉลี่ยของระบบหาจุดจายกําลังสูงสุดเทากับรอยละ 99.26 สวน
ประสิทธิภาพเฉลี่ยในการสงกําลังไฟฟาเขาระบบกริดมีคารอยละ 84.45
คําสําคัญ : เซลลแสงอาทิตย / การติดตามหาจุดจายกําลังสูงสุด / ระบบเชื่อมตอกริด

4. ค
Thesis Title DSP-Based Maximum Power Point Tracking for Grid Connected
Inverter
Thesis Credits 12
Candidate Mr. Sinchai Sae-tang
Thesis Advisor Dr. Cherdchai Prapanavarat
Program Master of Engineering
Field of Study Electrical Engineering
Department Electrical Engineering
Faculty Engineering
B.E. 2546
Abstract
This thesis proposes an algorithm that converts dc current from PV cells to ac current
which will be injected to a grid. Due to the nonlinear characteristic of PV cells, the
system must include an algorithm to track the maximum power point (MPP) at any
atmospheric conditions. The algorithm used in this thesis is the incremental
conductance method. The output of the MPPT controller is used to control the duty
cycle of a boost converter so that maximum power is obtained from the PV cells at all
times. The sinusoidal output current which is in-phase with the grid voltage is
synthesized by a hysteresis control which generates the controlling signal for inverter
switches. The controller compares the reference sinusoidal signal with the actual current
which is injected to the grid. The reference sinusoidal signal is the product of the signal
which corresponds with the maximum power available from the PV cells at that time
and the sinusoidal voltage synthesized from the mains. The system is controlled by an
ADMC331 DSP chip. The experimental results show that the maximum power point of
PV cells was closely tracked under slow and fast changing of solar radiation. The
generated sinusoidal current is in-phase with the grid voltage. The efficiency of the
maximum power point tracking circuit is 99.26 percent on average and the total
efficiency of the system is 84.45 percent.
Keywords : PV Cell / Maximum Power Point Tracking / Grid Connected System

5. ง
กิตติกรรมประกาศ
วิทยานิพนธฉบับนี้สําเร็จลุลวงไดดวยดี ผูเขียนขอขอบพระคุณ ดร.เชิดชัย ประภานวรัตน อาจารย
ประจําภาควิชาวิศวกรรมไฟฟา มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกลาธนบุรี ซึ่งเปนอาจารยที่ปรึกษา
วิทยานิพนธที่ใหแนวคิด คําปรึกษาตลอดจนชวยแนะนํา และแกไขขอบกพรองตางๆที่เกิดขึ้น
ตลอดจนจัดหาอุปกรณและเครื่องมือที่เปนประโยชนตอการทําวิทยานิพนธนี้ ขอขอบพระคุณ
ดร.อนวัช แสงสวาง อาจารยประจําภาควิชาวิศวกรรมไฟฟา มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกลา
ธนบุรี และ ดร.สมบูรณ แสงวงควาณิชย อาจารยประจําภาควิชาวิศวกรรมไฟฟา จุฬาลงกรณ
มหาวิทยาลัย ที่ไดกรุณาเปนกรรมการสอบวิทยานิพนธนี้
ผูเขียนขอขอบคุณอาจารยทุกทานที่ไดใหความรู ขอขอบคุณผูควบคุมหองปฏิบัติการทุกทานที่อํานวย
ความสะดวกในการใชเครื่องมือ ขอขอบคุณพี่ และเพื่อนทุกคนในหอง POWERLAB ที่มีสวนชวยใน
การทําวิจัยและใหขอแนะนําตาง ๆ ในการทําวิทยานิพนธฉบับนี้ และสุดทายขอขอบคุณบิดา มารดา ที่
คอยใหการสนับสนุนการศึกษา และกําลังใจแกผูเขียนตลอดมา

6. จ
สารบัญ
หนา
บทคัดยอภาษาไทย ข
บทคัดยอภาษาอังกฤษ ค
กิตติกรรมประกาศ ง
สารบัญ จ
รายการตาราง ช
รายการรูปประกอบ ซ
รายการสัญลักษณ ฎ
ประมวลศัพทและคํายอ ฑ
บทที่
1. บทนํา 1
1.1 ปญหาและที่มาของงานวิจัย 1
1.2 วัตถุประสงคของงานวิจัย 2
1.3 ขอบเขตของงานวิจัย 3
1.4 ระเบียบวิธีวิจัย 3
1.5 ประโยชนที่คาดวาจะไดรับ 3
1.6 โครงสรางวิทยานิพนธ 4
2. ทฤษฎีและหลักการ 5
2.1 คุณลักษณะของเซลลแสงอาทิตย 5
2.2 วิธีการหาจุดจายกําลังสูงสุด 8
2.3 การสรางกระแสรูปคลื่นไซน 14
2.4 ตัวแปลงผันแบบทบระดับ 14
2.5 อินเวอรเตอร 18
2.6 ตัวประมวลผลสัญญาณดิจิตอล 19
3. การดําเนินงานวิจัย 25
3.1 แบบจําลองระบบเชื่อมตอกริด 25

7. ฉ
3.2 การออกแบบฮารดแวร 31
3.3 การควบคุม 42
3.4 ตูจําลองแสงอาทิตยเทียม 46
4. ผลการทดลอง 48
4.1 พารามิเตอรของระบบ 48
4.2 การทดลองในตูจําลองแสงอาทิตยเทียม 49
4.3 การทดลองกับแสงอาทิตยจริง 58
5. บทสรุปและขอเสนอแนะ 61
5.1 บทสรุป 61
5.2 ขอเสนอแนะ 61
เอกสารอางอิง 63
ภาคผนวก 65
ก โครงสรางของชิ้นงานที่ใชในการทดลอง 65
ข โปรแกรมควบคุมการทํางาน 67
ประวัติผูวิจัย 81

8. ช
รายการตาราง
ตาราง หนา
2.1 เงื่อนไขที่ใชในการหาจุดจายกําลังสูงสุด 14
3.1 ลําดับการทํางานของสวิตชอินเวอรเตอร 46
4.1 คุณลักษณะของเซลลแสงอาทิตยที่ปริมาณแสงตางๆ 49
4.2 คุณลักษณะของระบบเชื่อมตอกริด 50
4.3 ประสิทธิภาพของระบบเชื่อมตอกริดที่ปริมาณแสงตางๆ 51
4.4 คุณลักษณะของเซลลแสงอาทิตยที่เวลาตางๆ 59
4.5 คุณลักษณะ และประสิทธิภาพของระบบเชื่อมตอกริดที่เวลาตางๆ 59

9. ซ
รายการรูปประกอบ
รูป หนา
1.1 ระบบที่ทํางานแบบโดดเดี่ยว 1
1.2 ระบบใชงานแบบไฮบริดจ 1
1.3 ระบบเชื่อมตอกริด 2
2.1 โครงสรางของเซลลแสงอาทิตย 5
2.2 วงจรสมมูลของเซลลแสงอาทิตย 6
2.3 กราฟคุณลักษณะของเซลลแสงอาทิตย 6
2.4 กราฟคุณลักษณะของเซลลแสงอาทิตยที่สภาวะตางๆ 7
2.5 รูปแบบของเซลลแสงอาทิตย 8
2.6 ผลของโหลดตอเซลลแสงอาทิตย 8
2.7 ลักษณะการเบี่ยงเบนจากจุดจายกําลังสูงสุดของวิธี P&Oโดยที่ Po3 > Po2 > Po1 แต 9
Po3 < PMAX(S3)และ Po2 < PMAX(S2)
2.8 กราฟกําลังไฟฟา-แรงดันของเซลลแสงอาทิตย 10
2.9 ระบบเชื่อมตอกริดแบบเฟสเดียว 11
2.10 รูปคลื่นสัญญาณที่เกิดขึ้นในระบบเชื่อมตอกริด 12
2.11 ยานการทํางานของเซลลแสงอาทิตย 12
2.12 แรงดันตกครอมตัวเก็บประจุ และกําลังไฟฟาที่ไดจากเซลลแสงอาทิตย 13
2.13 การควบคุมแบบฮีสเตอริซีส 14
2.14 วงจรตัวแปลงผันแบบทบระดับ 15
2.15 รูปคลื่นการทํางานของวงจรแปลงผันแบบทบระดับ 15
2.16 วงจรสมมูลของตัวแปลงผันแบบทบระดับ 16
2.17 อินเวอรเตอรเชื่อมตอกริดแบบแหลงจายแรงดัน 19
2.18 โครงสรางการทํางานของตัวประมวลผลสัญญาณดิจิตอล ADMC331 20
2.19 การควบคุมสัญญาณพีดับบลิวเอ็ม 20
2.20 สัญญาณพีดับบลิวเอ็มในโหมดชวงสัญญาณขาลง 22
2.21 โครงสรางตัวแปลงสัญญาณอนาล็อกเปนสัญญาณดิจิตอล 23
2.22 การอานคาสัญญาณอนาล็อก 24
3.1 ระบบเชื่อมตอกริด 25
3.2 แบบจําลองระบบเชื่อมตอกริด 26

10. ฌ
3.3 กราฟกระแส-แรงดันของเซลลแสงอาทิตยรุน MSX-30L 27
3.4 แบบจําลองตัวแปลงผันแบบทบระดับ 28
3.5 แบบจําลองอินเวอรเตอรเฟสเดียวแบบเชื่อมตอกริด 28
3.6 การควบคุมการสรางกระแสรูปคลื่นไซน 29
3.7 กราฟแรงดัน กระแส และกําลังไฟฟาเทียบกับเวลาที่ไดจากการหาจุดจายกําลังสูงสุด 30
3.8 กราฟการเปลี่ยนจุดทํางานของเซลลแสงอาทิตยขณะตามหาจุดจายกําลังสูงสุด 31
3.9 กระแสเชื่อมตอกริดขณะตามหาจุดจายกําลังสูงสุด 31
3.10 การตอพีวีอารเรยขนาด 120 วัตต 32
3.11 ฟงกชั่นการทํางานของ MAX196 34
3.12 การแปลงคาสัญญาณดิจิตอลดวยวิธีการแบบ 2 จุด 35
3.13 ฟงกชั่นการทํางานของ HCPL-788J 37
3.14 วงจรใชงานของ HCPL-788J 38
3.15 ตําแหนงตัววัดสัญญาณอนาล็อก 39
3.16 การวัดสัญญาณของ LV25-P 39
3.17 การวัดสัญญาณของ LTA50P/SP1 40
3.18 วงจรขยายและยกระดับแรงดัน 40
3.19 วงจรขับสวิตช 41
3.20 ลักษณะการตอวงจรขับ 42
3.21 แผนภาพการทํางานของโปรแกรมควบคุม 43
3.22 แผนภาพแสดงการหาจุดจายกําลังสูงสุด 44
3.23 แผนภาพแสดงการสรางรูปคลื่นกระแสไซนจายเขากริด 45
3.24 การวางตําแหนงของหลอดไฟ และที่บังแสงในตูจําลองแสงอาทิตยเทียม 47
4.1 การวัดคุณลักษณะของเซลลแสงอาทิตย 48
4.2 การวัดแรงดัน และกระแสในระบบเชื่อมตอกริด 48
4.3 กราฟกําลังไฟฟาของระบบที่ปริมาณแสงตางๆ 51
4.4 รูปคลื่นแรงดัน และกระแสอินพุตของเซลลแสงอาทิตย 52
4.5 รูปคลื่นแรงดัน และกระแสที่เชื่อมตอกับระบบกริด 52
4.6 รูปคลื่นแรงดัน และกระแสอินพุตของเซลลแสงอาทิตย 53
4.7 รูปคลื่นแรงดัน และกระแสที่เชื่อมตอกับระบบกริด 53
4.8 รูปคลื่นแรงดัน และกระแสอินพุตของเซลลแสงอาทิตย 54
4.9 รูปคลื่นแรงดัน และกระแสที่เชื่อมตอกับระบบกริด 54
4.10 รูปคลื่นแรงดัน และกระแสอินพุตของเซลลแสงอาทิตย 55

11. ญ
4.11 รูปคลื่นแรงดัน และกระแสที่เชื่อมตอกับระบบกริด 55
4.12 แรงดัน และกระแสของเซลลแสงอาทิตยเมื่อเกิดการเปลี่ยนแปลงปริมาณแสง 56
แบบทันทีทันใด
4.13 แรงดัน และกระแสของเซลลแสงอาทิตยเมื่อเกิดการเปลี่ยนแปลงปริมาณแสง 57
แบบทันทีทันใด
4.14 แรงดันตกครอมอินเวอรเตอร (Vab) 57
4.15 แรงดัน และกระแสของตัวเหนี่ยวนําของอินเวอรเตอร 58
4.16 กราฟกําลังไฟฟาที่เวลาใดๆ 60
5.1 การมอดูเลตความกวางพัลสความถี่คงตัวโดยการควบคุมรูปคลื่นของกระแส 62
ก.1 ฮารดแวรที่ใชในการทดลอง 66
ก.2 ตูจําลองแสงอาทิตยเทียม 66

12. ฎ
รายการสัญลักษณ
+HT = คาแรงดันอินพุตดานบวกที่อานเขา LEM LV25-P
−HT = คาแรงดันอินพุตดานลบที่อานเขา LEM LV25-P
∆I = กระแสกระเพื่อมของตัวเหนี่ยวนําของตัวแปลงผันแบบทบระดับ
∆ Cv = แรงดันกระเพื่อมของตัวเก็บประจุของตัวแปลงผันแบบทบระดับ
A = Ideality Factor
CC = ตัวเก็บประจุดานเอาตพุตของตัวแปลงผันแบบทบระดับ
SC = ตัวเก็บประจุสําหรับกรองระลอกแรงดันของเซลลแสงอาทิตย
D = วัฎจักรการทํางานของสวิตชตัวแปลงผันแบบทบระดับ
GE = พลังงานระหวางชั้นของสารกึ่งตัวนํา
Sf = ความถี่สวิตชชิ่ง
I = กระแสเอาตพุตของเซลลแสงอาทิตย
aI = กระแสเอาตพุตของตัวแปลงผันแบบทบระดับ
CONI = กระแสควบคุม
gridI = กระแสที่จายเขาระบบกริด
inI = กระแสอินพุตของตัวแปลงผันแบบทบระดับ
LoadI = กระแสโหลด
MAXI = กระแสที่จุดจายกําลังสูงสุดของเซลลแสงอาทิตย
PhI = กระแสที่เซลลแสงอาทิตยสรางขึ้นเมื่อไดรับปริมาณแสง
rI = กระแสอิ่มตัวยอนกลับ
refI = สัญญาณกระแสอางอิง
rrI = กระแสอิ่มตัวยอนกลับที่อุณหภูมิอางอิง 298 เคลวิน
SCI = กระแสลัดวงจรของเซลลแสงอาทิตย
SCRI = กระแสลัดวงจรที่ปริมาณแสง และอุณหภูมิอางอิง
(S = 1,000 W/m2
, T = 298 K)
K = คาคงที่ของโบลซมัน ( 1.3805*10-23
JK-1
)
iK = คาสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของกระแสลัดวงจร
L = ตัวเหนี่ยวนําสําหรับกรองกระแสเอาตพุตของอินเวอรเตอร
CL = ตัวเหนี่ยวนําของตัวแปลงผันแบบทบระดับ
PN = จํานวนเซลลแสงอาทิตยที่ตอขนานกัน

13. ฏ
SN = จํานวนเซลลแสงอาทิตยที่ตออนุกรมใน 1 โมดูล
gridP = กําลังไฟฟาที่จายเขาระบบกริด
inP = กําลังไฟฟาอินพุตของตัวแปลงผันแบบทบระดับ
MAXP = กําลังไฟฟาที่จุดจายกําลังสูงสุดของเซลลแสงอาทิตย
q = ประจุอิเล็กตรอน
1R = ความตานทานที่ใชอานคาแรงดันของเซลลแสงอาทิตยเขา
HCPL-788J
2R = ความตานทานที่ใชอานคากระแสของเซลลแสงอาทิตยเขา
HCPL-788J
3R = ความตานทานที่ใชอานคาแรงดันกริดเขา LEM LV25-P
GR = ความตานทานที่ตออยูระหวางชุดขับกับไอจีบีที
MR = ความตานทานที่ใชอานคาแรงดันเอาตพุตของ LEM
OR = ความตานทานเอาตพุตของตัวแปลงผันแบบทบระดับ
S = ปริมาณแสงอาทิตย (วัตตตอตารางเมตร)
T = อุณหภูมิในหนวยเคลวิน
PT = คาบเวลาการทํางานของสวิตช
rT = อุณหภูมิอางอิงในหนวยเคลวิน (298 K)
offt = ชวงเวลาหยุดทํางานของสวิตช
ont = ชวงเวลาทํางานของสวิตช
V = แรงดันเอาตพุตของเซลลแสงอาทิตย
aV = แรงดันเอาตพุตของตัวแปลงผันแบบทบระดับ
CCV = แหลงจายแรงดันคงที่
GV = สัญญาณขับสวิตช
GEV = แรงดันตกครอมขาเกตกับขาอีมิตเตอรของไอจีบีที
gridV = แรงดันกริด
INV = แรงดันอินพุตของตัวแปลงผันแบบทบระดับ
+INV = คาแรงดันอินพุตดานบวกที่อานเขา HCPL-788J
−INV = คาแรงดันอินพุตดานลบที่อานเขา HCPL-788J
MAXV = แรงดันที่จุดจายกําลังสูงสุดของเซลลแสงอาทิตย
OCV = แรงดันขณะเปดวงจรของเซลลแสงอาทิตย
outV = แรงดันเอาตพุตของ HCPL-788J

14. ฐ
refV = แรงดันอางอิงของ HCPL-788J
SV = แหลงจายไฟกระแสตรง
senseV = แรงดันอินพุตของตัวแปลงสัญญาณอนาล็อกเปนสัญญาณดิจิตอล
ZV = แรงดันตกครอมซีเนอรไดโอด
ηmppt% = เปอรเซ็นตประสิทธิภาพของการหาจุดจายกําลังสูงสุด
ηcon% = เปอรเซ็นตประสิทธิภาพการทํางานของตัวแปลงผันแบบทบระดับ
และอินเวอรเตอร
ηtotal% = เปอรเซ็นตประสิทธิภาพรวมของระบบ

15. ฑ
ประมวลศัพทและคํายอ
ADC = analog to digital converter
ALU = arithmetic and logic unit
DSP = digital signal processor
MAC = multiplier/accumulator
PIO = digital I/O port pin
PWM = pulse width modulation
RAM = random access memory
ROM = read only memory
SPORT = serial port

16. บทที่ 1 บทนํา
1.1ปญหาและที่มาของงานวิจัย
ในปจจุบันนี้วัตถุดิบที่ใชผลิตไฟฟาเชน น้ํามัน ถานหิน กาซธรรมชาติ มีปริมาณลดลงเรื่อยๆ ดังนั้น
การหาพลังงานอยางอื่นมาทดแทนจึงมีความจําเปน ซึ่งแหลงพลังงานที่นาสนใจคือพลังงานจาก
แสงอาทิตยเนื่องจากเปนพลังงานสะอาดไมสรางผลกระทบตอสิ่งแวดลอม และสามารถพบไดทั่วโลก
การเปลี่ยนพลังงานจากแสงอาทิตยมาเปนพลังงานไฟฟาโดยตรงสามารถทําไดโดยใช
เซลลแสงอาทิตย ระบบที่ใชพลังงานจากแสงอาทิตยมี 3 ระบบคือ
1. ระบบที่ทํางานแบบโดดเดี่ยว (Stand-Alone System) เปนระบบที่ใชงานในสถานที่หางไกลหรือไม
มีระบบสายสงไฟฟาไปถึง โดยเก็บพลังงานไฟฟาไวในแบตเตอรี่ และใชอินเวอรเตอรสรางไฟฟา
กระแสสลับสําหรับจายโหลดโดยมีไดอะแกรมการทํางานดังรูปที่ 1.1 การใชงานหลักของระบบนี้
จะใชสําหรับชารจแบตเตอรรี่ และใชกับมอเตอรปมน้ํา
รูปที่ 1.1 ระบบที่ทํางานแบบโดดเดี่ยว
2. ระบบไฮบริดจ (Hybrid System) จะเปนระบบที่นําเซลลแสงอาทิตยมาใชรวมกับเครื่องกําเนิด
ไฟฟาแบบดีเซล (Diesel Generator) เพื่อชวยจายไฟฟาใหกับระบบ ซึ่งทําใหระบบสามารถจาย
ไฟฟาไดตลอดเวลา โดยไดอะแกรมการทํางานแสดงในรูปที่ 1.2
รูปที่ 1.2 ระบบใชงานแบบไฮบริดจ
Diesel
Generator
Power
Conditioning
and Control
Battery
AC Load
PV
CELL
Charge
regulator
unit
Battery
AC
Load
PV
CELL
Inverter

17. 2
3. ระบบเชื่อมตอกริด (Grid-Connected System) เปนระบบที่สรางไฟฟากระแสสลับที่มีความถี่
เดียวกับระบบกริดเพื่อจายโหลด และจายกําลังสวนที่เหลือใหกับระบบกริด โดยไดอะแกรมการ
ทํางานแสดงในรูปที่ 1.3
รูปที่ 1.3 ระบบเชื่อมตอกริด
ในการนําเอาเซลลแสงอาทิตยมาใชกับระบบตางๆ จะตองหาจุดการทํางานของเซลลแสงอาทิตยที่จาย
กําลังไฟฟาสูงสุด เนื่องจากกําลังไฟฟาที่สรางขึ้นได ณ เวลาใดเวลาหนึ่งจะแปรผันตามการ
เปลี่ยนแปลงของสภาพบรรยากาศ และโหลด นอกจากนี้เซลลแสงอาทิตยยังมีราคาสูง ดังนั้นจึงตอง
หาวิธีในการดึงเอากําลังไฟฟาสูงสุดที่เซลลแสงอาทิตยสามารถจายไดในขณะนั้นมาใช ซึ่งมีวิธีการ
ตางๆ เชน วิธีเทียบสัดสวนแรงดันขณะเปดวงจร (A fixed percentage of the open circuit voltage)
[1, 5] วิธีการรบกวนและการสังเกต (Perturbation and Observation) [2, 5] วิธีเพิ่มคาความนํา
(Incremental Conductance) [3, 5] และการหาจุดจายกําลังสูงสุดดวยหลักการของระลอกคลื่น
(A ripple-based maximum power point tracking) [4] สวนหลักการที่ใชสรางกระแสรูปคลื่นไซนจาย
เขาระบบกริดจะมีหลักการตางๆ เชนหลักการควบคุมแบบฮีสเตอริซีส (Hysteresis Control) [6, 11]
หลักการทํานายกระแส (Predictive Current Control) [7] และวิธีการมอดูเลตแบบพัลส-ไซน
(Sinusoidal Pulse Width Modulation: SPWM) [6,11]
ในวิทยานิพนธนี้เสนอการนําเทคนิคการเพิ่มคาความนํามาใชควบคุมวัฎจักรการทํางานของสวิตช
ตัวแปลงผันแบบทบระดับเพื่อหาจุดจายกําลังสูงสุดของเซลลแสงอาทิตย ซึ่งวิธีนี้เปนวิธีที่งาย
ไมซับซอน มีประสิทธิภาพสูงในการหาจุดจายกําลังสูงสุด และใชหลักการควบคุมแบบฮีสเตอริซีส
ควบคุมการสรางกระแสรูปคลื่นไซนที่จายเขากับระบบกริด โดยควบคุมการทํางานของระบบดวยตัว
ประมวลผลสัญญาณดิจิตอล ADMC331 ของ บริษัท Analog Device
1.2 วัตถุประสงคของงานวิจัย
1. เพื่อศึกษาแบบจําลอง และคุณลักษณะของเซลลแสงอาทิตย
2. เพื่อศึกษาการหาจุดจายกําลังสูงสุดของเซลลแสงอาทิตย
Power
Conditioning
and Control
Grid
PV
CELL
AC Load

18. 3
3. เพื่อศึกษาระบบเชื่อมตอกริด
4. เพื่อศึกษาการใชงานตัวประมวลผลสัญญาณดิจิตอล ADMC331 ของบริษัท Analog Device ในการ
ควบคุมการทํางานของระบบ
1.3 ขอบเขตของงานวิจัย
1. ออกแบบระบบใหสามารถติดตามหาจุดจายกําลังสูงสุดของเซลลแสงอาทิตยได
2. ออกแบบระบบใหสามารถแปลงไฟฟากระแสตรงจากเซลลแสงอาทิตยใหเปนไฟฟากระแสสลับ
จายกระแสรูปคลื่นไซนที่มีเฟสตรงกับเฟสแรงดันของระบบกริดเขาระบบกริดได
1.4 ระเบียบวิธีวิจัย
1. ศึกษาคุณลักษณะการทํางานของเซลลแสงอาทิตย และการหาจุดจายกําลังสูงสุดดวยวิธีเพิ่มคา
ความนํา
2. ศึกษาอินเวอรเตอรระบบเชื่อมตอกริด
3. สรางแบบจําลองเซลลแสงอาทิตย และการเชื่อมตอเขากับระบบดวยโปรแกรม
MATLAB/SIMULINK
4. ศึกษาการใชงานตัวประมวลผลสัญญาณดิจิตอล ADMC331 ของ บริษัท Analog Device
5. ออกแบบฮารดแวรและเขียนโปรแกรมควบคุมการหาจุดจายกําลังสูงสุด และการสรางกระแส
รูปคลื่นไซนจายเขาระบบกริด
6. ทดลอง และสรุปผลการทํางานของระบบควบคุม
1.5 ประโยชนที่คาดวาจะไดรับ
1. ไดทราบคุณลักษณะการทํางานของเซลลแสงอาทิตย
2. สามารถวิเคราะห และออกแบบฮารดแวรที่ใชงานได

19. 4
3. สามารถเขียนโปรแกรมควบคุมการทํางานของระบบบนตัวประมวลผลสัญญาณดิจิตอล
ADMC331 ใหสามารถดึงกําลังไฟฟาสูงสุดของเซลลแสงอาทิตยมาจายเขาสูระบบกริดได
1.6 โครงสรางวิทยานิพนธ
บทที่ 2 จะกลาวถึงทฤษฎีที่เกี่ยวของกับวิทยานิพนธฉบับนี้ไดแก คุณลักษณะการทํางานของเซลล
แสงอาทิตย เทคนิคการหาจุดจายกําลังสูงสุด การควบคุมการสรางกระแสรูปคลื่นไซนดวยหลักการฮิส
เตอรีซิส การทํางานของตัวแปลงผันแบบทบระดับ การทํางานของอินเวอรเตอร และโครงสรางการ
ทํางานของตัวประมวลผลสัญญาณดิจิตอล ในบทที่ 3 จะเปนสวนขั้นตอนการดําเนินงานตั้งแตการใช
โปรแกรม MATLAB/SIMULINK จำลองการทํางานของเซลลแสงอาทิตย และการทํางานของระบบ
เชื่อมตอกริด โครงสรางของอุปกรณที่ใชในวิทยานิพนธ การออกแบบโปรแกรมควบคุมการทํางาน
ของระบบบนตัวประมวลผลสัญญาณดิจิตอล ADMC331 และโครงสรางของตูจําลองแสงอาทิตยเทียม
สวนบทที่ 4 จะเปนผลการทดลองการหาจุดจายกําลังสูงสุดของเซลลแสงอาทิตย และการเชื่อมตอ
เซลลแสงอาทิตยเขากับระบบกริดโดยทดลองกับตูจําลองแสงอาทิตยเทียม และการทดลองกับ
แสงอาทิตยจริง และบทที่ 5 จะเปนบทสรุปการทํางานทั้งหมด และขอเสนอแนะตางๆ

20. บทที่ 2 ทฤษฎี และหลักการ
ในบทนี้จะกลาวถึงทฤษฎีที่เกี่ยวของ ไดแกคุณลักษณะของเซลลแสงอาทิตย การหาจุดจายกําลังสูงสุด
การทํางานของตัวแปลงผันแบบทบระดับ อินเวอรเตอรและการทํางานของตัวประมวลผลสัญญาณ
ดิจิตอล
2.1 คุณลักษณะของเซลลแสงอาทิตย
เซลลแสงอาทิตย 1 เซลลจะประกอบดวยสารกึ่งตัวนําชนิดพี สารกึ่งตัวนําชนิดเอ็น และชั้นระหวาง
สารกึ่งตัวนําพีและเอ็น (P-N Junction) ซึ่งทั้งหมดนี้ประกอบกันเปนแผนบางๆ ที่เรียกวาเวเฟอรดังรูป
ที่ 2.1 เมื่อเซลลแสงอาทิตยไดรับแสงอาทิตยพลังงานจากแสงอาทิตยที่เรียกวาโฟตอนจะทําใหสารกึ่ง
ตัวนําแยกตัวเปนคูของโฮลและอิเล็กตรอน โดยโฮลจะวิ่งไปดานสารกึ่งตัวนําชนิดพีทําใหเกิด
ศักดาไฟฟาบวก สวนอิเล็กตรอนจะวิ่งไปดานสารกึ่งตัวนําชนิดเอ็นทําใหเกิดศักดาไฟฟาลบ เมื่อนํา
โหลดมาตอก็จะเกิดการไหลของกระแสไฟฟา
รูปที่ 2.1 โครงสรางของเซลลแสงอาทิตย
สารกึ่งตัวนําที่นํามาใชผลิตเซลลแสงอาทิตยสวนมากจะเปนซิลิกอนเนื่องจากเปนวัตถุดิบที่มีอยู
จํานวนมากบนโลก โดยแบงไดเปน 3 ประเภทคือ
1. ซิลิกอนแบบผลึกเดี่ยว (Monocrystalline Si cells) จะมีประสิทธิภาพ 15-24 เปอรเซ็นต และ
สามารถตอบสนองตอแสงในแถบความยาวคลื่นกวาง โดยมีประสิทธิภาพที่ดีในชวงความยาวคลื่น
ยาวของแสงอาทิตย เซลลชนิดนี้มีเสถียรภาพทางประสิทธิภาพดี
2. ซิลิกอนแบบหลายผลึก (Polycrystalline Si cells) จะมีประสิทธิภาพ 10-17 เปอรเซ็นต และ
สามารถตอบสนองตอแสงในแถบความยาวคลื่นกวาง
+
+
+
+
-
-
-
light
Negative electrode
Positive electrode
Negative doped silicon (N type)
Positive doped silicon (P type)
PN Junction
I

21. 6
3. ซิลิกอนแบบอะมอรฟส (Amorphous Si cells) จะมีประสิทธิภาพ 8-13 เปอรเซ็นต และสามารถ
ตอบสนองตอแสงไดดีในชวงความยาวคลื่นสั้นของแสงอาทิตย
รูปที่ 2.2 วงจรสมมูลของเซลลแสงอาทิตย
รูปที่ 2.3 กราฟคุณลักษณะของเซลลแสงอาทิตย
จากโครงสรางของเซลลแสงอาทิตยสามารถนํามาเขียนเปนวงจรสมมูลในรูปของแหลงจายกระแสตอ
ขนานกับไดโอด และไดกราฟคุณลักษณะของเซลลแสงอาทิตยดังรูปที่ 2.2 และ 2.3 จากกราฟกระแส-
แรงดันจะพบวามีจุดที่สําคัญ 2 จุดคือแรงดันขณะเปดวงจร (VOC) และกระแสลัดวงจร (ISC) โดยขณะที่
เกิดการลัดวงจรของเซลลแสงอาทิตยกระแสที่สรางขึ้นไดจะไหลผานวงจรภายนอก สวนขณะเปด
วงจรของเซลลแสงอาทิตยกระแสที่สรางขึ้นไดจะไหลผานไดโอดที่ตอขนานภายในเซลล จากวงจร
สมมูลสามารถเขียนสมการความสัมพันธของกระแสและแรงดันอยางงายเมื่อละคาความตานทาน
ขนาน (Rsh) และคาความตานทานอนุกรม (Rs) ไดดังสมการ (2.1), (2.2) และ (2.3) [3]
( )⎡ ⎤= − −
⎢ ⎥⎣ ⎦
P Ph P r
S
qV
I N I N I exp 1AKTN (2.1)
( )⎡ ⎤⎡ ⎤= −
⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦ ⎣ ⎦
3
G
r rr
r r
qET 1 1I I expT kA T T (2.2)
( )⎡ ⎤= + −⎣ ⎦Ph SCR i r
SI I k T T 100 (2.3)
จากสมการ (2.1), (2.2), (2.3) และวงจรสมมูลในรูปที่ 2.2 พบวาคุณลักษณะของเซลลแสงอาทิตยจะ
ขึ้นอยูกับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ปริมาณแสงที่ตกกระทบบนเซลลแสงอาทิตย และโหลดที่ตอ
Rs
Rsh RoIPh V
+
-
I
ISC
IMAX
I/P
VMAX
PMAX
VOC
V

22. 7
อยูในวงจร เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิจะมีผลตอแรงดันที่จายออกมาของเซลลแสงอาทิตย
ในขณะที่การเปลี่ยนแปลงปริมาณแสงจะมีผลตอกระแสที่จายไดของเซลลแสงอาทิตยดังรูปที่ 2.4
รูปที่ 2.4 กราฟคุณลักษณะของเซลลแสงอาทิตยที่สภาวะตางๆ
เนื่องจากเซลลแสงอาทิตยที่ผลิตจากผลึกซิลิกอนขนาด 1 ตารางเซนติเมตรจะมีแรงดันขณะเปดวงจร
ประมาณ 0.6-0.7 โวลต และกระแสลัดวงจร 20 – 40 มิลลิแอมป ดังนั้นถาตองการเพิ่มแรงดันไฟฟาก็
ทําไดโดยการนําเซลลแสงอาทิตยมาตออนุกรมกัน และถาตองการเพิ่มปริมาณกระแสก็ทําไดโดยการ
นําเซลลแสงอาทิตยมาตอขนานกัน ซึ่งการนําเอาเซลลแสงอาทิตยยอยเหลานี้มารวมกันเปนเซลล
แสงอาทิตยหนวยใหญขึ้นจะเรียกวาพีวีโมดูล หากนําพีวีโมดูลมาตอเพื่อเพิ่มปริมาณทางไฟฟาก็จะ
เรียกวาเปนพีวีพาแนล และการนําพีวีพาแนลมาตอรวมกันเปนระบบใหญจะเรียกวาพีวีอารเรยดังรูปที่
2.5
0 5 10 15 20
Voltage (V)
0
0.5
1
1.5
2
2.5
Current(A)
1
2
3
4
0
5
10
15
20
25
30
35
Power(W)
0 5 10 15 20 25
Voltage (V)
25
1
2
3
4
T = 25°C
1. 1000 W/m2
2. 900 W/m2
3. 800 W/m2
4. 700 W/m2
ก) เมื่อปริมาณแสงเปลี่ยนในขณะที่อุณหภูมิคงที่
0
5
10
15
20
25
30
35
0 5 10 15 20 25
1
2
3
4
Voltage (V)
Power(W)
0 5 10 15 20 25
0
0.5
1
1.5
2
2.5
1
2
3
4
Voltage (V)
Current(A)
S = 1000 W/m2
1. 0°C 2. 25°C
3. 50°C 4. 75°C
ข) เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนในขณะที่ปริมาณแสงคงที่

23. 8
รูปที่ 2.5 รูปแบบของเซลลแสงอาทิตย
2.2 วิธีการหาจุดจายกําลังสูงสุด
การจายกําลังสูงสุดของเซลลแสงอาทิตยใหกับโหลดพบวาเสนกราฟคุณลักษณะของโหลด
(Load line) จะตองเหมาะสมกับเสนกราฟระหวางแรงดันและกระแสของเซลลแสงอาทิตยดังรูปที่ 2.6
พบวาจากเสนกราฟคุณลักษณะของโหลดที่แสดงดวยเสน OA เซลลแสงอาทิตยจะจายกําลังเปน P1
ซึ่งมีคานอยกวากําลังที่เซลลแสงอาทิตยสามารถจายไดสูงสุดคือ P2 ดังนั้นจึงมีเทคนิคตางๆ ในการหา
จุดจายกําลังสูงสุดของเซลลแสงอาทิตย
รูปที่ 2.6 ผลของโหลดตอเซลลแสงอาทิตย
2.2.1 วิธีเทียบสัดสวนแรงดันขณะเปดวงจร (A fixed percentage of the open-circuit
voltage) [1]
วิธีนี้จะตั้งอยูบนพื้นฐานที่วาแรงดันที่จุดจายกําลังสูงสุดจะมีความสัมพันธเปนเชิงเสนกับแรงดันขณะ
เปดวงจร โดยกําหนดใหแรงดันที่จุดจายกําลังสูงสุดมีคาประมาณ 76 เปอรเซ็นตของแรงดันขณะเปด
วงจร แตเนื่องจากแรงดันขณะเปดวงจรไมคงที่ในแตละเวลาดังนั้นการทํางานของวิธีนี้จะทํางานเปน
คาบเวลาโดยตัดโหลดออกเพื่อวัดขนาดแรงดันขณะเปดวงจรเพื่อนําไปหาแรงดันที่จุดจายกําลังสูงสุด
PV ArrayPV PanelPV ModulePV Cell
P1
P2
VMAXV VOC
IMAX
I
ISC
IPV
VPV
P2 > P1
load
curve
O
A

24. 9
(โดยทั่วไปจะตัดโหลดออกทุกๆ 1 วินาที เปนเวลา10-50 ms) ซึ่งขอเสียของวิธีนี้คือจะทําใหการ
ทํางานของโหลดไมตอเนื่อง
2.2.2 วิธีการรบกวนและการสังเกต (Perturbation and Observation: P&O) [2]
วิธีนี้เปนวิธีที่งายไมซับซอนทํางานเปนคาบเวลาโดยใชการเปรียบเทียบกําลังไฟฟาของเซลล
แสงอาทิตยในคาบเวลาปจจุบันกับคาบเวลากอนดังสมการ (2.4)
= − −dP P(k) P(k 1) (2.4)
โดยถาอัตราการเปลี่ยนแปลงกําลังไฟฟามีคาเปนบวกระบบจะปรับทิศทางของแรงดัน (เพิ่มหรือลด
แรงดัน) ตามทิศทางเดิม และถาอัตราการเปลี่ยนแปลงกําลังไฟฟามีคาเปนลบระบบจะปรับทิศทางของ
แรงดันสวนทางกับทิศทางเดิมเพื่อวิ่งเขาหาจุดจายกําลังสูงสุด ซึ่งวิธีนี้สามารถทํางานไดดีที่สภาวะคง
ตัว (สภาวะที่ปริมาณแสง และอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงอยางชาๆ) แตจะมีขอเสียคือเมื่อเกิดการ
เปลี่ยนแปลงปริมาณแสงอยางรวดเร็วจะทําใหการตามหาจุดจายกําลังสูงสุดผิดพลาดไดดังรูปที่ 2.7
รูปที่ 2.7 ลักษณะการเบี่ยงเบนจากจุดจายกําลังสูงสุดของวิธี P&O
โดยที่ Po3 > Po2 > Po1 แต Po3 < PMAX(S3) และ Po2 < PMAX(S2) [2]
จากรูปที่ 2.7 สมมติจุดการทํางานเริ่มตนของเซลลแสงอาทิตยอยูที่จุด 1 ซึ่งเปนจุดจายกําลังสูงสุดที่
ปริมาณแสง S1 เมื่อรบกวนระบบครั้งตอไปในขณะที่ปริมาณแสงเพิ่มขึ้นเปน S2 จะไดคากําลังไฟฟา
ที่จุดที่ 2 ซึ่งมีกําลังไฟฟามากกวาจุดที่ 1 แตนอยกวาจุดที่ 4 ซึ่งเปนจุดจายกําลังสูงสุดของปริมาณแสง
S2 ระบบก็จะปรับเพิ่มแรงดันขึ้นซึ่งทําใหจุดทํางานวิ่งออกจากจุดจายกําลังสูงสุดของปริมาณแสง S2
และเมื่อรบกวนระบบอีกครั้งในขณะที่ปริมาณแสงเพิ่มขึ้นเปน S3 จะไดคากําลังไฟฟาที่จุด 3 ซึ่งมี

25. 10
กําลังไฟฟามากกวาจุดที่ 2 แตนอยกวาจุดที่ 5 ซึ่งเปนจุดที่ใหกําลังไฟฟาสูงสุดของปริมาณ S3 ระบบก็
จะปรับเพิ่มแรงดันขึ้นอีกทําใหจุดการทํางานเบี่ยงเบนไปจากจุดจายกําลังสูงสุดทําใหไมสามารถดึง
กําลังสูงสุดมาใชได สวนการที่ระบบจะสามารถกลับมาหาจุดจายกําลังสูงสุดไดอยางถูกตองอีกครั้งจะ
เกิดขึ้นก็ตอเมื่อปริมาณแสงมีการเปลี่ยนแปลงชาลง หรือเขาสูสภาวะคงตัว
2.2.3 วิธีเพิ่มคาความนํา (Incremental Conductance: IncCond) [3]
จากกราฟกําลังไฟฟา-แรงดันของเซลลแสงอาทิตยในรูปที่ 2.8 จะไดความสัมพันธของอัตราการ
เปลี่ยนแปลงกําลังไฟฟาตออัตราการเปลี่ยนแปลงแรงดันเปน
รูปที่ 2.8 กราฟกําลังไฟฟา-แรงดันของเซลลแสงอาทิตย
- ถา >dP 0dV แสดงวาจุดทํางานอยูทางดานซายของจุดจายกําลังสูงสุด
- ถา =dP 0dV แสดงวาจุดทํางานอยูที่จุดจายกําลังสูงสุด
- ถา <dP 0dV แสดงวาจุดทํางานอยูทางดานขวาของจุดจายกําลังสูงสุด
ดังนั้นถาเราจัด dP
dV ใหมใหอยูในรูปของกระแส และแรงดันจะไดสมการเปน
( )
=
d VIdP
dV dV
= +dP dV dII VdV dV dV
= +dP dII VdV dV (2.5)
ดังนั้นที่จุดจายกําลังสูงสุดจะไดคาเปน
+ =dII 0V dV (2.6)
P
VMAX
PMAX
Voc
V
dP
dV
dP
0
dV
>
dP
0
dV
<

26. 11
โดย I
V คือคาความนําของเซลลแสงอาทิตย และ dI
dV คือคาอัตราการเปลี่ยนแปลงความนํา ซึ่งถา
ผลรวมของสมการ (2.6) มีคาเปนบวกแสดงวาระบบกําลังทํางานทางดานซายของจุดจายกําลังสูงสุด
ตัวระบบก็จะปรับคาแรงดันเพิ่มขึ้น แตถาผลรวมมีคาเปนลบแสดงวาระบบทํางานอยูทางดานขวาของ
จุดจายกําลังสูงสุดระบบก็จะปรับลดคาแรงดันลง และถาผลรวมมีคาเทากับศูนยแสดงวาระบบทํางาน
ที่จุดจายกําลังสูงสุดระบบก็จะคงแรงดันเดิมนั้นไว
วิธีนี้จะสามารถหาจุดจายกําลังสูงสุดไดแมจะเกิดการเปลี่ยนแปลงปริมาณแสงอยางรวดเร็ว แตก็มี
ขั้นตอนการคํานวณเพิ่มขึ้น
2.2.4 การหาจุดจายกําลังสูงสุดดวยหลักการของระลอกคลื่น (A Ripple-Based Maximum
Power Point Tracking) [4]
จากคุณลักษณะของระบบเชื่อมตอกริดเฟสเดียวดังรูปที่ 2.9 จะทําใหกําลังไฟฟาทางดานไฟสลับมี
ความถี่เปน 2 เทาของความถี่ระบบกริดทําใหเกิดระลอกคลื่นบนแรงดัน และกําลังไฟฟาทางดาน
ไฟตรงจากระลอกคลื่นของทั้ง 2 สัญญาณสามารถนําไปใชหาจุดจายกําลังสูงสุดของเซลลแสงอาทิตย
ไดโดยสัญญาณที่เกิดขึ้นแสดงดังรูปที่ 2.10
รูปที่ 2.9 ระบบเชื่อมตอกริดแบบเฟสเดียว
ในการวิเคราะหการหาจุดจายกําลังสูงสุดดวยระลอกคลื่นแรงดันและกําลังไฟฟาจะพิจารณาเปน
คาบเวลา รูปที่ 2.11 จะแสดงพื้นที่การทํางานของเซลลแสงอาทิตยจะแบงเปนพื้นที่สวน A, B และ C
โดยพื้นที่สวน A จะมีแรงดันต่ํากวาแรงดันที่จุดจายกําลังสูงสุด พื้นที่สวน B จะมีแรงดันใกลกับ
แรงดันที่จุดจายกําลังสูงสุด และพื้นที่สวน C จะมีแรงดันสูงกวาแรงดันที่จุดจายกําลังสูงสุด และเมื่อ
จําลองการทํางานของเซลลแสงอาทิตยใหทํางานจากพื้นที่ C ไปยังพื้นที่ A (ที่เวลา 0 วินาที ถึง 0.6
วินาที) จะไดสัญญาณดังรูปที่ 2.12 ซึ่งพบวา
- ในพื้นที่สวน A ระลอกคลื่นของแรงดัน และกําลังไฟฟามีคาสูงสุดหรือต่ําสุดที่เวลาเดียวกัน
- ในพื้นที่สวน B จะมีระลอกคลื่นกําลังไฟฟาต่ํา และมีความถี่เพิ่มขึ้น
GridS1 S3
S4S2
L
Power
Transformer
PV
Cell VPV
IPV
IL

27. 12
- ในพื้นที่สวน C ที่เวลาเดียวกันระลอกคลื่นของแรงดันจะมีคาสูงสุด (ต่ําสุด) ในขณะที่
ระลอกคลื่นของกําลังไฟฟาจะมีคาต่ําสุด (สูงสุด)
- ระลอกคลื่นของกําลังไฟฟาจะมีคามากขึ้นเมื่อจุดทํางานเคลื่อนที่ออกจากจุดจายกําลังสูงสุด
รูปที่ 2.10 รูปคลื่นสัญญาณที่เกิดขึ้นในระบบเชื่อมตอกริด [4]
รูปที่ 2.11 ยานการทํางานของเซลลแสงอาทิตย [4]
ก) กระแสที่จายเขาระบบกริด
ข) กระแสที่จายจากเซลลแสงอาทิตย และแรงดันตกครอมตัวเก็บ
t (mS)
t (mS)
t (mS)
ค) กําลังไฟฟาที่ไดจากเซลล
t (mS)

28. 13
รูปที่ 2.12 แรงดันตกครอมตัวเก็บประจุ และกําลังไฟฟาที่ไดจากเซลลแสงอาทิตย [4]
จากลักษณะดังกลาวสามารถที่จะนําไปใชปรับจุดทํางานใหเขาใกลจุดจายกําลังสูงสุดโดยการเพิ่มหรือ
ลดคาแรงดันอางอิง (Vref) ดวยแรงดันคานอยๆ ซึ่งคาอัตราการเปลี่ยนแปลงแรงดันจะเปนตัว
ตรวจสอบเสนทางของจุดทํางานวาวิ่งเขาหรือวิ่งออกจากจุดจายกําลังสูงสุด สวนคาอัตราการ
เปลี่ยนแปลงกําลังไฟฟาจะเปนตัวบอกพื้นที่ของจุดทํางานวาอยูในพื้นที่สวนใด (A, B หรือ C) จากรูป
ที่ 2.12 เมื่อเปรียบเทียบคา P1n และ P2n พบวา P1n มีคามากกวา P2n แสดงวาจุดทํางานอยูในพื้นที่ A และ
เมื่อเปรียบเทียบคา V2O และ V2n พบวา V2O มีคามากกวา V2n แสดงวาเสนทางการเดินของจุดทํางานวิ่ง
ไปทางซายของกราฟกําลังไฟฟา-แรงดันของเซลลแสงอาทิตย สรุปไดวาขณะนี้จุดทํางานอยูในพื้นที่
A และกําลังวิ่งออกจากจุดจายกําลังสูงสุด ดังนั้นจะตองเพิ่มคาแรงดันอางอิงเพื่อไปควบคุมใหจุด
ทํางานวิ่งเขาหาจุดจายกําลังสูงสุด โดยคาตัวแปรตางๆคือ (ดูรูปที่ 2.10 ประกอบ)
P1n คือ คากําลังไฟฟาที่ไดในชวงที่ระลอกคลื่นแรงดันมีคาสูงสุดที่คาบเวลาปจจุบัน
P2n คือ คากําลังไฟฟาที่ไดในชวงที่ระลอกคลื่นแรงดันมีคาต่ําสุดที่คาบเวลาปจจุบัน
V2O คือ คาระลอกคลื่นแรงดันต่ําสุดที่คาบเวลากอน
V2n คือ คาระลอกคลื่นแรงดันต่ําสุดที่คาบเวลาปจจุบัน
แตถาจุดทํางานอยูในพื้นที่ B แรงดันอางอิงที่ใชจะแทนดวยแรงดันเฉลี่ย (Vmean)
+
= 1n 2n
mean
V V
V 2 (2.7)
ขั้นตอนการควบคุมการหาจุดจายกําลังสูงสุดแสดงดังตารางที่ 2 .1

29. 14
ตารางที่ 2.1 เงื่อนไขที่ใชในการหาจุดจายกําลังสูงสุด [4]
2.3 การสรางกระแสรูปคลื่นไซน
การสรางกระแสรูปคลื่นไซนจะใชเทคนิคการควบคุมแบบฮิสเตอริซีส (Hysteresis Control) หรือ
เรียกวาวิธีแบง-แบงกระแส (current bang-bang) ดังรูปที่ 2.13 โดยใชการเปรียบเทียบกระแสโหลดกับ
กระแสอางอิงรูปไซน เมื่อกระแสโหลดมีคาเกินขอบเขตบนของกระแสอางอิงสวิตชก็จะตัดวงจรเพื่อ
ลดกระแสโหลด และเมื่อกระแสโหลดลดลงต่ํากวาขอบลางของกระแสอางอิง สวิตชก็จะตอวงจรเพื่อ
เพิ่มกระแสโหลดใหม การใชเทคนิคนี้จะมีขอดีคือไดรูปคลื่นของกระแสใกลเคียงไซน และสามารถ
ควบคุมใหวงจรตอบสนองตอการเปลี่ยนความถี่หรือแอมพลิจูดของกระแสอางอิงไดอยางรวดเร็ว แต
เนื่องจากความถี่ในการตัดตอวงจรจะไมคงที่ทําใหการวิเคราะหเชิงความถี่ และการกรองฮารมอนิกจะ
มีความยุงยากขึ้น
รูปที่ 2.13 การควบคุมแบบฮีสเตอริซีส
2.4 ตัวแปลงผันแบบทบระดับ (Boost Converter)
ตัวแปลงผันแบบทบระดับเปนวงจรแปลงผันไฟตรง (DC-DC Converter) ชนิดหนึ่งที่จะทําใหแรงดัน
ทางดานเอาตพุตมีคามากกวาแรงดันทางดานอินพุตดังวงจรในรูปที่ 2.14 การทํางานจะแบงเปน 2
Iref ILoad
VG
InverterVs Load
Iref
ILoad
VG

30. 15
แบบคือแบบกระแสตอเนื่อง และแบบกระแสไมตอเนื่อง ในที่นี้จะกลาวถึงเฉพาะการทํางานในโหมด
กระแสตอเนื่องที่ใชในงานวิจัย ซึ่งมีรูปคลื่นการทํางานดังรูปที่ 2.15 และมีขั้นตอนการทํางาน 2 โหมด
คือ
รูปที่ 2.14 วงจรตัวแปลงผันแบบทบระดับ
รูปที่ 2.15 รูปคลื่นการทํางานของวงจรแปลงผันแบบทบระดับ
โหมดที่ 1 ชวงเวลา ontt0 ≤<
โหมดที่ 1 จะเริ่มจากการที่สวิตช SB ตอวงจรที่เวลา t = 0 ถึงเวลา t = ton ในขณะที่ไดโอด D จะไดรับ
แรงดันไบอัสกลับทําใหไมนํากระแส ซึ่งมีวงจรสมมูลดังรูปที่ 2.16 ก) กระแสที่ไหลผานตัวเหนี่ยวนํา
จะเพิ่มขึ้นอยางเปนเชิงเสนจาก I1 ถึง I2 โดยแรงดันตกครอมตัวเหนี่ยวนําแสดงดังสมการ (2.8) และ
ในชวงนี้ตัวเก็บประจุจะเปนตัวจายกระแสใหกับโหลด ซึ่งตัวเก็บประจุจะตองมีคามากพอที่จะจาย
กระแสใหโหลดไดในชวงเวลา ton โดยกระแสเฉลี่ยของตัวเก็บประจุจะเทากับกระแสเฉลี่ยของโหลด
t
t
t
t
t
t
VSB(t)
Va
IL(t)
iD(t)
iC(t)
vc(t)
io(t)
Va
Ia
Ia
I2 -Ia
I1 -Ia
I2
I1
I2
I1
IL
DTP TP TP+DTP
I
vc
0
ton
LOADVs
Lc
Cc
SB
D
IC
IL(t)
io(t)
+
-
Va
+
-
VSB(t)
iC(t)
Ia
iD(t)

31. 16
− ∆= =2 1
S C C
on on
I I IV L Lt t (2.8)
∆
= C
on
S
L I
t V (2.9)
พลังงานที่เก็บในตัวเหนี่ยวนํามีคาเทากับ
( )= ∆ 21E L I2
= 2 2
S on
1 V t2L (2.10)
โหมดที่ 2 ชวงเวลา < ≤on Pt t T
ในโหมดนี้สวิตช SB จะตัดวงจรที่เวลา t = ton ซึ่งมีวงจรสมมูลดังรูปที่ 2.16 ข) กระแสที่เกิดขึ้นจะไหล
ผานตัวเหนี่ยวนํา ไดโอด ตัวเก็บประจุ และโหลด โดยกระแสที่ไหลผานตัวเหนี่ยวนําจะลดลงอยาง
เปนเชิงเสนจาก I2 สู I1 จนกระทั่งสวิตช SB ตอวงจรอีกครั้งในวัฎจักรการทํางานถัดไป
รูปที่ 2.16 วงจรสมมูลของตัวแปลงผันแบบทบระดับ
สําหรับแรงดันตกครอมตัวเหนี่ยวนําแสดงดังสมการ (2.11) ในโหมดนี้กระแสจากแหลงจายจะชารต
ประจุใหกับตัวเก็บประจุ
− ∆− = =2 1
a S C C
off off
I I IV V L Lt t (2.11)
Lc IL(t)
LOADVs CC
IC
io(t)
+
-
Va
iC(t)
Ia
vc(t)
+
-
ก) โหมดที่ 1
LOADVs
Lc
Cc
D
IC
IL(t)
io(t)
+
-
Va
iC(t)
Ia
iD(t)
vc(t)
+
-
ข) โหมดที่ 2

32. 17
∆
= −
C
off
a S
L I
t V V (2.12)
ในชวงสภาวะคงตัวกระแสกระเพื่อมของตัวเหนี่ยวนําในชวง ton และ toff จะมีคาเทากันดังนั้นจาก
สมการ (2.9) และ (2.12) จะได
( )−
∆ = = a S offS on
C C
V V tV t
I L L (2.13)
แทนคา =on Pt DT และ ( )= −off Pt 1 D T ในสมการ (2.13) จะได
( )( )= − −S P a S PV DT V V 1 D T
( )= − − +a P S P S PV 1 D T V T V DT (2.14)
เมื่อจัดรูปสมการ 2.14 จะไดความสัมพันธของแรงดันอินพุต และแรงดันเอาตพุตเปน
= −
S
a
V
V 1 D (2.15)
จากกฎทรงพลังงานจะไดวากําลังอินพุตเทากับกําลังเอาตพุตดังนั้นจะไดความสัมพันธของกระแส
อินพุต และกระแสเอาตพุตเปน
= −
a
in
I
I 1 D (2.16)
จากสมการ (2.15) และ (2.16) จะเห็นวาคาของแรงดัน และกระแสเอาตพุตจะมีความสัมพันธกับ
วัฎจักรการทํางานของสวิตช โดยที่คาบการทํางานของสวิตชหาไดจาก
= = +P on off
S
1T t tf
( )
∆
=
−
C a
S a S
L V I
V V V
(2.17)
แทนคาสมการ (2.15) ในสมการ (2.17) จะไดความสัมพันธของคากระแสกระเพื่อมของตัวเหนี่ยวนํา
∆ = S
S
V D
I f L (2.18)
พิจารณาที่ตัวเก็บประจุในสภาวะคงตัวผลคูณของกระแสดิสชารตประจุกับชวงเวลาที่สวิตชทํางาน จะ
เทากับผลคูณของกระแสชารตประจุกับชวงเวลาที่สวิตชไมทํางาน ดังนั้นการหาแรงดันกระเพื่อมของ
ตัวเก็บประจุจึงพิจารณาจากชวงสวิตชทํางานโดยกระแสเฉลี่ยของตัวเก็บประจุจะเทากับกระแสเฉลี่ย
ของโหลดดังนี้
∆ = − = ∫
ton
c c c a
C
0
1v v v (0) I dtC
∆ = a on
c
C
I t
v C (2.19)
จากสมการ (2.15) เราสามารถจัดใหอยูในรูปของคา ton ไดดังนี้

33. 18
= =− − −
S S P S P
P P on
V V T V T
1 D T DT T t (2.20)
−
= − =S P a S
on P
a S a
V T V V
t T V f V (2.21)
แทนสมการ (2.15) และ (2.21) ในสมการ (2.19) จะไดความสัมพันธของแรงดันกระเพื่อมของตัวเก็บ
ประจุเปน
( )−
∆ = =a a S a
c
a S C S C
I V V I D
v V f C f C (2.22)
จากสมการ (2.22) พบวาคาแรงดันกระเพื่อมเอาตพุตสามารถลดไดโดยการเพิ่มความถี่ในการสวิตช
และการเพิ่มขนาดของตัวเก็บประจุ
2.5 อินเวอรเตอร
อินเวอรเตอรจะทําหนาที่เปนตัวเชื่อมตอระหวางเซลลแสงอาทิตยกับระบบกริดโดยจะแปลงไฟ
กระแสตรงที่เกิดจากเซลลแสงอาทิตยไปเปนไฟกระแสสลับจายเขาระบบกริด สําหรับอินเวอรเตอรที่
ใชในการเชื่อมตอกับระบบกริดจะมี 2 ชนิดคือ
1. อินเวอรเตอรแบบแหลงจายแรงดัน (Voltage-Source Inverter: VSI) จะมีตัวเก็บประจุตอขนานกับ
แหลงจายแรงดันกระแสตรง
2. อินเวอรเตอรแบบแหลงจายกระแส (Current-Source Inverter: CSI) จะมีตัวเหนี่ยวนําตออนุกรม
กับแหลงจายแรงดันกระแสตรง
อินเวอรเตอรที่นิยมนํามาใชงานกับเซลลแสงอาทิตยจะเปนอินเวอรเตอรแบบแหลงจายแรงดัน
ถึงแมวาตัวเซลลแสงอาทิตยจะทําตัวเปนแหลงจายกระแสก็ตาม ดังนั้นในที่นี้จะกลาวถึงเฉพาะ
อินเวอรเตอรแบบแหลงจายแรงดันซึ่งการควบคุมการทํางานของอินเวอรเตอรจะมีอยู 2 แบบคือการ
ควบคุมดวยแรงดัน (Voltage-Control Inverter:VCI) และการควบคุมดวยกระแส (Current-Control
Inverter:CCI) ดังแสดงในรูปที่ 2.17 ก) และ 2.17 ข) โดยวิธีการควบคุมแรงดันจะควบคุมการจาย
กําลังไฟฟาของเซลลแสงอาทิตยเขาสูระบบกริดดวยมุมเฟส (δ) ระหวางแรงดันของอินเวอรเตอรกับ
แรงดันกริด ซึ่งจะทําใหแรงดันของอินเวอรเตอรตามแรงดันกริด สวนหลักการควบคุมดวยกระแสจะ
เปนการควบคุมใหกระแสจายเขากับระบบกริดมีมุมเฟสเดียวกับแรงดันของระบบกริด

34. 19
รูปที่ 2.17 อินเวอรเตอรเชื่อมตอกริดแบบแหลงจายแรงดัน
2.6 ตัวประมวลผลสัญญาณดิจิตอล (Digital Signal Processing: DSP)
ตัวประมวลผลสัญญาณดิจิตอลที่ใชในวิทยานิพนธนี้จะใชชิป ADMC331 ของบริษัท Analog Device
เปนชิปที่อยูในตระกูล ADSP-2100 มีสถาปตยกรรมภายในแสดงดังรูปที่ 2.18 การคํานวณเปนแบบ
Fix point สามารถประมวลคําสั่งได 26 ลานคําสั่งใน 1 วินาที โดยมีโครงสรางตางๆ ดังนี้
1. สวนการคํานวณจะประกอบดวยสวนการคํานวณทางเลขคณิต และตรรกศาสตร (ALU) สวนการ
คูณ (MAC) และสวนการเลื่อนบิต (Shifter)
2. หนวยความจําจะประกอบดวยหนวยความจําแบบอานและเขียนได (RAM) แบงเปนพื้นที่สวนของ
โปรแกรมและสวนของขอมูล โดยพื้นที่สวนของโปรแกรมจะมีขนาด 24 บิต จํานวน 2048
ตําแหนง พื้นที่สวนของขอมูลจะมีขนาด 16 บิต จํานวน 1024 ตําแหนง และหนวยความจําแบบ
อานอยางเดียว (ROM) จะมีสวนพื้นที่เก็บโปรแกรมขนาด 24 บิต จํานวน 2048 ตําแหนง
3. สวนติดตอภายนอกประกอบดวยสวนสรางสัญญาณสามเหลี่ยม (PWM) ตัวแปลงสัญญาณ
อนาล็อกเปนสัญญาณดิจิตอลขนาด 12 บิต พอรตอนุกรม และอินพุต/เอาทพุตพอรตขนาด 24 บิต
ก) วิธีควบคุมดวยแรงดัน
+
-
VDC C1
S1
S2
S3
S4
L1
L2
C2
Lm
GridLoad
Control System
PV
Cell
0Vm∠
δ∠Vcδ,Vc
+
-
VDC C1
S1
S2
S3
S4
L1
L2
C2
Lm
GridLoad
Control System
PV
Cell
Iref
Ic
i
ข) วิธีควบคุมดวยกระแส

35. 20
รูปที่ 2.18 โครงสรางการทํางานของตัวประมวลผลสัญญาณดิจิตอล ADMC331
2.6.1 การทํางานของ 3 เฟสพีดับบลิวเอ็ม
ชิป ADMC 331 สามารถสรางสัญญาณพีดับบลิวเอ็ม ขนาด 16 บิตจํานวน 6 สัญญาณคือ AH, AL,
BH, BL, CH และ CL ดังแสดงในรูปที่ 2.19 จะมีโหมดการทํางาน 2 โหมดคือการทํางานในชวง
สัญญาณขาขึ้น (Active High) และการทํางานในชวงสัญญาณขาลง (Active Low) จะกําหนดโหมด
รูปที่ 2.19 การควบคุมสัญญาณพีดับบลิวเอ็ม
PROGRAM
SEQUENCER
WATCHDOG
TIMER
24-BIT
PIO
PROGRAM MEMORY ADDRESS
DATA MEMORY ADDRESS
PROGRAM MEMORY DATA
DATA MEMORY DATA
TIMER
2 * 8 BIT
AUXPWM
7
ANALOG
INPUTS
16-BIT
3-PHASE
PWM
DATA
ADDRESS
GENERATORS
DAG 1 DAG 2
PROGRAM
ROM
2K * 24
PROGRAM
RAM
2K * 24
DATA
RAM
1K * 16
MEMORY
ARITHMETIC UNITS
ALU MAC SHIFTER
SERIAL PORTS
SPORT 0 SPORT 1
ADSP-2100 BASE
ARCHITECTURE
PWMTM (15 . . . 0)
PWMDT (9 . . . 0)
PWMPD (9 . . . 0)
PWMSYNCWT(7 . . . 0)
MODECTRL(6)
PWMCHA (15 . . . 0)
PWMCHB (15 . . . 0)
PWMCHC (15 . . . 0)
THREE-PHASE
PWM TIMING
UNIT
CLK SYNC RESET
GATE
DRIVE
UNIT
CLK POL
OUTPUT
CONTROL
UNIT
SYNC
SWITCHED
RELUCTANCE
CONTROL
UNIT
SR
PWMSEG PWMGATE
PWM
CONFIGURATION
REGISTERS
PWM DUTY CYCLE
REGISTERS
PWMSWT (0)
OR
AH
AL
CL
CH
BL
BH
CLKOUT
PWMSYNC
PWMPOLPWMSYNC
PWMTRIP
TO INTERRUPT
CONTROLLER
PWMTRIP
PWMSR

36. 21
การทํางานจากขา PWMPOL ในวิทยานิพนธนี้จะใชโหมดการทํางานในชวงสัญญาณขาขึ้น โดยปกติคู
ของสัญญาณ (เชน AH กับ AL) จะทํางานสลับกันใน 1 คาบเวลา ซึ่งการควบคุมการทํางานของ
พีดับบลิวเอ็ม จะควบคุมจากรีจีสเตอรตางๆ คือ
1. รีจิสเตอร PWMTM เปนรีจิสเตอรขนาด 16 บิต ที่ใชกําหนดคาบเวลาของสัญญาณ
พีดับบลิวเอ็ม โดยมีความสัมพันธกับความถี่พื้นฐานของตัวประมวลผลสัญญาณดิจิตอล
( =CLKOUT
CK
1f t ) ซึ่งสามารถหาคาบเวลาของสัญญาณพีดับบลิวเอ็มไดจากสมการ (2.23) โดย PWMf
คือความถี่ของสัญญาณพีดับบลิวเอ็มที่ตองการ
= =CLKOUT CLKIN
PWM PWM
f f
PWMTM 2*f f (2.23)
2. รีจิสเตอร PWMDT เปนรีจิสเตอรขนาด 10 บิต เปนตัวควบคุมชวงเวลาระหวางการหยุดทํางานของ
คูสัญญาณทั้ง 3 คูของสัญญาณพีดับบลิวเอ็ม (dead time:TD) โดยมีความสัมพันธดังนี้
=D CKT PWMDT*2*t (2.24)
3. รีจิสเตอร PWMCHA, PWMCHB และ PWMCHC เปนรีจิสเตอรขนาด 16 บิต ใชควบคุมวัฏจักร
การทํางานของคูสัญญาณพีดับบลิวเอ็ม โดยรีจิสเตอร PWMCHA จะควบคุมวัฏการทํางานของ
คูสัญญาณ AH กับ AL รีจิสเตอร PWMCHB จะควบคุมวัฏการทํางานของคูสัญญาณ BH กับ BL และ
รีจิสเตอร PWMCHC จะควบคุมวัฏการทํางานของคูสัญญาณ CH กับ CL รูปที่ 2.20 จะแสดงสัญญาณ
พีดับบลิวเอ็ม ที่ทํางานในโหมดชวงสัญญาณขาลง โดยวัฏจักรการทํางานสามารถคํานวณไดจาก
สมการดังนี้
( )= −AH CKT 2* PWMCHA PWMDT *t
( )= − −AL CKT 2* PWMTM PWMCHA PWMDT *t
−= =AH
AH
S
T PWMCHA PWMDTD T PWMTM
− −= =AL
AL
S
T PWMTM PWMCHA PWMDTD T PWMTM (2.25)
4. รีจิสเตอร PWMPD เปนรีจิสเตอรขนาด 10 บิต ใชกําหนดเวลาทํางานต่ําสุดของสัญญาณ
พีดับบลิวเอ็ม โดยถาชวงเวลาทํางานของสัญญาณ พีดับบลิวเอ็ม (TAH) มีคานอยกวาคาในรีจิสเตอร
PWMPD จะทําใหสัญญาณ AH หยุดทํางาน (วัฏจักรการทํางานเปน 0 เปอรเซ็นต) และสัญญาณ AL

37. 22
จะทํางานตลอดคาบเวลา (วัฏจักรการทํางานเปน 100 เปอรเซ็นต) ซึ่งเวลาทํางานต่ําสุดของสัญญาณ
พีดับบลิวเอ็มกําหนดจาก
=MIN CKT PWMPD*t (2.26)
5. รีจิสเตอร PWMSEG จะเปนตัวสั่งใหสัญญาณพีดับบลิวเอ็ม (AH-CL) สามารถทํางานเปนอิสระตอ
กันโดยควบคุมจากบิตที่ 0–5 และสามารถควบคุมใหคูสัญญาณสามารถสลับวัฏจักรการทํางานไดโดย
ควบคุมจากบิตที่ 6-8 โดยบิตที่ 8 จะควบคุมคูสัญญาณ AH/AL บิตที่ 7 จะควบคุมคูสัญญาณ BH/BL
และบิตที่ 6 จะควบคุมคูสัญญาณ CH/CL
6. รีจิสเตอร PWMSWT เปนรีจิสเตอรขนาด 1 บิต ที่ใชสั่งใหสัญญาณ พีดับบลิวเอ็ม ทั้งหมดหยุด
ทํางานโดยใสคา “1” เขาไปในรีจิสเตอร นอกจากนี้สัญญาณพีดับบลิวเอ็มจะหยุดการทํางานเมื่อไดรับ
สัญญาณขาลงจากขา PWMTRIP
รูปที่ 2.20 สัญญาณพีดับบลิวเอ็มในโหมดชวงสัญญาณขาลง
2.6.2 ตัวแปลงสัญญาณอนาล็อกเปนสัญญาณดิจิตอล (Analog to Digital Converter:
ADC)
โครงสรางของตัวแปลงสัญญาณอนาล็อกเปนสัญญาณดิจิตอลแสดงดังรูปที่ 2.21 จะประกอบดวย
1. สวนรับสัญญาณอนาล็อกจะมีชองรับสัญญาณอนาล็อกจํานวน 7 ชองสัญญาณ
2. ตัวนับสัญญาณนาฬิกา (Counter) ขนาด 12 บิต จะมีการทํางาน 2 โหมด โดยเลือกจากบิต ADCCNT
(บิตที่ 7) ในรีจิสเตอร MODECTRL ถา ADCCNT มีคาเทากับศูนยตัวนับสัญญาณนาฬิกาจะนับคาที่
ทุกๆ 2 เทาของคาบเวลาสัญญาณ CLKOUT (76.9 ns) ถา ADCCNT มีคาเทากับหนึ่งตัวนับสัญญาณ
PWMCHA PWMCHA
2*PWMDT 2*PWMDT
PWMTM PWMTM
AH
AL

38. 23
นาฬิกาจะนับคาทุกๆ คาบเวลาของสัญญาณ CLKOUT (38.5 ns) โดยคาที่ตัวนับสัญญาณนาฬิกานับ
ไดมากที่สุดในแตละโหมดหาไดจาก
Max Count = min(4095, (TPWM – TCRST)/2tCK MODECTRL Bit 7 = 0
Max Count = min(4095, (TPWM – TCRST)/tCK MODECTRL Bit 7 = 1
3. รีจิสเตอรสําหรับเก็บคาสัญญาณดิจิตอลจะประกอบดวยรีจิสเตอร ADC1, ADC2, ACD3 และ
ADCAUX โดยที่รีจิสเตอร ADC1, ADC2 และ ACD3 จะเก็บคาสัญญาณจากสัญญาณ V1, V2 และ
V3 โดยตรง สวนรีจิสเตอร ADCAUX จะเก็บคาสัญญาณที่ไดจากการเลือกสัญญาณ VAUX0,
VAUX1, VAUX2 หรือ VAUX3
รูปที่ 2.21 โครงสรางตัวแปลงสัญญาณอนาล็อกเปนสัญญาณดิจิตอล
การทํางานของตัวแปลงสัญญาณอนาล็อกเปนสัญญาณดิจิตอลจะใชการเปรียบเทียบคาแรงดันของ
สัญญาณอนาล็อกกับแรงดันอางอิงที่สรางจากตัวเก็บประจุภายนอกที่เปนตัวกําหนดความถี่การทํางาน
ของสัญญาณพีดับบลิวเอ็ม ไซเคิลการทํางานจะเริ่มขึ้นเมื่อเกิดสัญญาณบวกของ PWMSYNC ตัวนับ
สัญญาณนาฬิกาจะถูกรีเซ็ท และแรงดันอางอิง (แรงดันที่ชารจตัวเก็บประจุ) จะคอยๆ เพิ่มขึ้นในอัตรา
คงที่ดังรูปที่ 2.22 ถาแรงดันอางอิงมีคานอยกวาคาแรงดันของสัญญาณอนาล็อกตัวนับสัญญาณนาฬิกา
ก็จะนับคาเพิ่มขึ้นจนกระทั่งแรงดันอางอิงมีคามากกวาแรงดันของสัญญาณอนาล็อกตัวนับสัญญาณ
นาฬิกาจะหยุดนับ และนําคาที่นับไดเก็บไวที่รีจิสเตอรสําหรับเก็บคาสัญญาณดิจิตอลเพื่อสงคาใหกับ
DSP แตถาแรงดันอนาล็อกมีคามากกวาแรงดันอางอิงสูงสุดคาที่เก็บในรีจิสเตอรสําหรับเก็บคา
สัญญาณดิจิตอลจะมีคาเปน 0xFFF0
การเลือกคาตัวเก็บประจุสําหรับกําหนดความถี่ของสัญญาณ พีดับบลิวเอ็ม เพื่อใหไดคาที่เหมาะสมใน
การอานคาสัญญาณอนาล็อกหาไดจาก
ADC
TIMER
BLOCK
ADC 1
ADC 2
ADC 3
ADCAUX
MODECTRL (7)
ADC
REGISTER
S
CLKOUT
-
+
-
+
-
+
-
+
PWMSYNC
4-1
MUX
VAUX0
VAUX3
VAUX2
VAUX1
ADMUX0
ADMUX1
V1
V3
V2
SGND
CAPIN
ICONST
VREF
C

39. 24
( )( )−
=
CONST PWM CRST
NOM
0.9*I T T
C 1.1*3.5 (2.27)
โดย ICONST คือ คากระแสจากแหลงจายกระแสภายในตัว DSP มีคาเทากับ 13.5 µA
TCRST คือ เวลาการทํางานของสัญญาณ PWMSYNC
รูปที่ 2.22 การอานคาสัญญาณอนาล็อก
T P W M -
T C R S T
C O M P A R A T O R
O U T P U T
V V IL
tV IL
T C R S T
V C
V C M A X
P W M S Y N C
V 1
t