การศึกษา ออกแบบ และจำลองการทำงานตัวปรับปรุงค่าประกอบกำลังแบบบริดจ์เลสส์โทเทมโพล Study, Design, and Simulation of Bridgeless Totem-pole Power Factor Correction

Abstract

งานวิจัยนี้มีจุดประสงค์เพื่อศึกษาหลักการทำงาน เทคนิคการควบคุม การออกแบบ และการจำลองการทำงานของตัวปรับปรุงค่าประกอบกำลังแบบบริดจ์เลสส์โทเทมโพล ซึ่งเป็นตัวปรับปรุงค่าประกอบกำลังที่มีประสิทธิภาพการทำงานสูงในปัจจุบัน ตัวปรับปรุงค่าประกอบกำลังชนิดนี้มีจุดเด่นคือ รูปแบบวงจรแบบโท-เทมโพลซึ่งเป็นการแบ่งการทำงานของอุปกรณ์สวิตช์ความถี่สูงและไดโอดในวงจรบริดจ์ออกจากกัน จึงทำให้การไหลของกระแสสวิตชิ่งความถี่สูงและกระแสหลักมูลความถี่ต่ำแยกออกจากกัน ทำให้ความสูญเสียจากกระแสรี-เวิร์สรีคัฟเวอรี่ของไดโอดลดลง ดังนั้น งานวิจัยนี้จึงเน้นศึกษาหลักการทำงานและเทคนิคการควบคุมของตัวปรับปรุงค่าประกอบกำลังดังกล่าวเพื่อสร้างแบบจำลองสำหรับจำลองการทำงาน สำหรับใช้ประโยชน์เป็นเครื่องมือในการออกแบบต้นแบบจริงรวมถึงจำลองการทำงานร่วมกับระบบอิเล็กทรอนิกส์กำลังสมัยใหม่อื่นๆ และเพื่อยืนยันความถูกต้องของแบบจำลองที่สร้างขึ้น งานวิจัยนี้ได้ทำการจำลองการทำงานเพื่อพิจารณารูปคลื่นแรงดันและกระแส พร้อมทั้งเปรียบเทียบประสิทธิภาพและการรบกวนฮาร์มอนิกส์ของตัวปรับปรุงค่าประกอบกำลัง 3 แบบ ประกอบด้วย แบบบูสต์ แบบบริดจ์เลสส์ และแบบบริดจ์เลสส์โทเทมโพล ซึ่งผลการจำลองการทำงานแสดงให้เห็นว่า แบบจำลองและเทคนิคการควบคุมที่นำเสนอในงานวิจัยนี้สามารถทำงานได้เป็นอย่างดี โดยตัวปรับปรุงค่าประกอบกำลังแบบบริดจ์เลสส์โทเทมโพลมีค่าประสิทธิภาพการทำงานสูงสุด

This research proposes a study on operating modes, control technique, design, and simulation of the bridgeless totem-pole power factor correction (PFC). This PFC has high efficiency and the advantage of the totem-pole circuit where two high-frequency switches for boosting and two diodes for conducting current at line frequency. This results in the loss of the diode's reverse recovery current has been reduced. As this advantage, this research will focus on the study of operating modes and control techniques of bridgeless totem-pole PFC, where this PFC has been modeled and simulated. This model will be adopted for prototype designs and used as one component in various modern power electronics systems simulations. To confirm the validity of the study, three types of PFCs including boost, bridgeless, and bridgeless totem-pole have been simulated for discussion of current and voltage waveform and comparing the efficiency and total harmonic distortion. The simulation results show the model and control technique presented in this research can be worked very well and the bridgeless totem-pole PFC has the highest efficiency.

Keywords: ตัวปรับปรุงค่าประกอบกำลัง; บริดจ์เลสส์โทเทมโพล; แบบจำลองสวิตชิ่ง; คอนเวอร์เตอร์; Power factor correction; Bridgeless totem-pole; Switching modeling; Converter