PMP2-1

การชดเชยผลกระทบทเกดจากเดดไทมในอนเวอรเตอร ของระบบควบคมความเรวมอเตอรไฟฟากระแสสลบแบบซงโครนสชนดแมเหลกถาวร

Dead-Time’s Effect Compensation for Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM) Speed Control Systems

กตตพงษ สอนด (Kittipong Sondee)* ดร.สขสนต นนงาม (Dr. Suksun Nungam)**

บทคดยอ งานวจยนเปนการนาเสนอแนวทางการแกไขปญหาเดดไทมทมอยในอนเวอรเตอรของระบบควบคมความเรว

มอเตอรไฟฟากระแสสลบแบบซงโครนสชนดแมเหลกถาวรดวยวธการชดเชย ซงการมเดดไทมอยในระบบดงกลาวนนจะสงผลใหกระแสของอนเวอรเตอรมลกษณะไมเปนไซนทาใหเกดฮารมอนกสขนในระบบ และสงผลใหเสถยรภาพของระบบควบคมตาลง ในการวจยนจะใชการจาลองการทางานดวยโปรแกรม MATLAB/Simulink โดยใชการตรวจจบแรงดนผดเพยนทสญญาณขาออกของตวควบคมแบบอนทเกรททลปควบคมกระแสมาใชในการสรางแรงดนผดเพยนเพอปอนกลบเปนสญญาณชดเชยของระบบควบคม ซงจากการจาลองการทางานพบวากระแสมลกษณะความผดเพยนนอยลงหรอมลกษณะใกลเคยงสญญาณไซนมากขน และสามารถลดการเกดฮารมอนกสในระบบควบคมความเรวได รวมถงทาใหเสถยรภาพการทางานของระบบดขน

ABSTRACT Technique of compensating method is proposed for solving problems of the dead-time in an inverter of speed control system in permanent magnet synchronous motor (PMSM). Existence of dead-time in speed control system can cause distortion of inverter’s current which leads to harmonics occurring. In additions, it can affect the stability of the speed control system. MATLAB/Simulink program is adopted to simulate dead-time’s effect compensation for permanent magnet synchronous motor (PMSM) speed control systems. In this paper, the voltage distortion of the integrator output of the synchronous d-axis proportional-integral (PI) current regulator is used to compensate the output voltage distortion due to the dead time effect. The simulation results show that current and harmonics distortions are reduced. In additions, the stability of the system is increased. คาสาคญ: การชดเชยผลกระทบทเกดจากเดดไทม มอเตอรไฟฟากระแสสลบแบบซงโครนสชนดแมเหลกถาวร Key Words: Dead-Time Compensation PMSM * นกศกษา หลกสตรวศวกรรมศาสตรมหาบณฑต สาขาวศวกรรมไฟฟา คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลย พระจอมเกลาพระนครเหนอ ** รองศาสตราจารย ภาควชาวศวกรรมไฟฟา คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ

441

PMP2-2

บทนา ในปจจบนระบบควบคมความเรวของมอเตอรไฟฟากระแสสลบ (Ac machine drive) ทใชมอเตอรไฟฟากระแสสลบแบบซงโครนสชนดแมเหลกถาวร(PMSM) ไดมการพฒนาและถกใชกนอยางแพรหลายในโรงงานอตสาหกรรม ในการทางานของระบบควบคมความเรวจาเปนทจะตองมสวนประกอบของอนเวอรเตอรเพอใชในการจายกาลงไฟฟา ซงโดยสวนใหญแลวจะใชเทคนค Pulse width modulationในการปรบความเรวของมอเตอรไฟฟากระแสสลบ แมวาอนเวอรเตอรจะสามารถจายแรงดนและกระแสใหกบมอเตอรไฟฟาดงกลาวได แตในความเปนจรงแลวแรงดนและกระแสทไดจากอนเวอรเตอรยงมความผดเพยนอย [2],[3] อนเนองมาจากคณลกษณะความไมเปนเชงเสนของอปกรณสวตช เชน ชวงเวลา ON/OFF, แรงดนตกครอมสวตชขณะนากระแส, ผลของเดดไทมในอนเวอรเตอร และเมอพจารณาแลวพบวาสวนทมผลมากทสดตอความผดเพยนของแรงดนและกระแสคอผลทเกดจากเดดไทมในอนเวอรเตอร ซงเปนสงทไมสามารถหลกเลยงได เพอปองกนการลดวงจรทจะเกดขนเนองจากการทางานพรอมกนของสวตชตวบนและตวลางในแตละกงของอนเวอรเตอรขณะกาลงเปลยนสถานะ แรงดนและกระแสผดเพยนดงกลาวจะสงผลใหเกดฮารมอนกสขนในระบบควบคมความเรว ซงเปนผลทาใหเสถยรภาพของการควบคมความเรวและการควบคมแรงบดลดลง การแกไขปญหาคณลกษณะความไมเปนเชงเสนของอปกรณสวตชไดมการแกไขมาอยางตอเนอง ซงโดยสวนใหญแลวจะใชเทคนค การวเคราะหแรงดนทผดเพยนแบบคาเฉลย (Average value theory) [7], [9] โดยเทคนค นจะปอนแรงดน ทผด เ พยนในแตละคาบเวลาเขาไปในระบบเพอชดเชยปญหาทเกดขน เทคนคการปรบความกวางของพลสในแตละคาบเวลาเพอใหสญญาณพลสทไดใกลเคยงกบอดมคตมากทสด (A pulse-base compensation method) [6] โดยเทคนคน

จาเปนทจะตองตรวจจบทศทางกระแสของอนเวอรเตอรเทคนคการชดเชยแบบปอนไปขางหนา (Feed forward method) [10],[5] โดยสญญาณทใชในการชดเชยจะถกปอนเขาไปเพอลดความผดเพยนของแรงดนและกระแสทเกดขน สญญาณทใชในการชดเชยดงกลาวจะถกคานวณจากคาเวลาเดดไทม คาบเวลาความถสวตช ทศทางกระแสของอนเวอรเตอร แรงดนทดซบส ซงในบางครงจะถกละเลยผลของแรงดนตกครอมสวตช เทคนคการปรบความถสวตชใหสอดคลองกบการทางานของโหลด[1],[8] เทคนคการชดเชยแบบออนไลน(Online methods) [4], [12] ซงเปนเทคนคทมการคานวณทซบซอนรวมทงตองมการปรบคาของตวแปรตางๆใหสอดคลองกบโหลดขณะทางาน แตอยางไรกตามเทคนคตางๆทไดกลาวมาแลวนนยงไมสามารถชดเชยผลทเกดขนเนองจากเดดไทมในอนเวอรเตอรไดอยางสมบรณ เนองจากในความเปนจรงขณะทางานยงมคาของตวแปรตางๆทเปลยนไปมคาไมคงทขนอยกบการทางานของโหลดเชน ความถสวตช แรงดนตกครอมอปกรณสวตช แรงดนดซบส เฟสของกระแส ความเรวของมอเตอร เปนตน ซงคาตางๆเหลานลวนแลวแตสงผลใหเทคนคการชดเชยดงกลาวไมสามารถทางานไดอยางสมบรณ รวมท งเทคนคสวนใหญทไดกลาวมาแลวนนจาเปนตองตรวจจบทศทางของกระแสมาเพอใชสรางสญญาณชดเชยดงนนอาจเกดความผดพลาดของการตรวจจบกระแสขณะตดศนย(Clamped to zero) [11] ซงสงผลใหการชดเชยไมสามารถทางานไดอยางสมบรณ

ในงานวจยนจงขอเสนอการชดเชยผลทเกดจากเดดไทมในอนเวอรเตอร อกวธหนงโดยใชการตรวจจบแรงดนผดเพยนทสญญาณขาออกของตวควบคมแบบอนทเกรททลปควบคมกระแสมาใชในการสรางแรงดนผดเพยน เพอปอนเขาไปชดเชยผลทเกดจากเดดไทมในอนเวอรเตอร เนองจากโดยทวไประบบควบคมความเรวมอเตอรไฟฟากระแสสลบ PMSM จะนยมกาหนดใหกระแสอางองท d-axis ของลปกระแสมคาเทากบศนย

442

PMP2-3

ดงนนสญญาณขาออกของตวควบคมแบบอนทเกรททลปควบคมกระแสจะมคาคงท แตเนองจากการมอยของ เดดไทมในอนเวอรเตอรจงทาใหแรงดนดงกลาวมการกระเพอม ดงนนเราสามารถลดผลทเกดจากการใสเดดไทมในอนเวอรเตอรไดดวยการกาจดแรงดนกระเพอมดงกลาวใหกลบมามคาคงท โดยจะไมขนกบการเปลยนแปลงของโหลดและการเปลยนแปลงของคาตวแปรตางๆในขณะทางานซงเทคนคนจะใหผลของการชดเชยทดกวาและมการคานวณทางคณตศาสตรทไมซบซอน รวมทงยงสามารถทางานทสภาวะทรานเชยนทไดดและไมเกดปญหาความผดพลาดของการตรวจจบกระแสขณะตดศนย และยงไมตองตออปกรณภายนอกใดๆเพมเตม จงเปนแนวทางทดหากนาวธการชดเชยดงกลาวไปใสไวในระบบควบคมความเรวของมอเตอรไฟฟากระแสสลบ PMSM เพอทาใหระบบมเสถยรภาพในการทางานทดขน

ทฤษฎและหลกการทเกยวของ 1. ผลกระทบของเดดไทมในอนเวอรเตอร ลกษณะโดยทวไปของอนเวอรเตอรสามเฟสในสวน

ภาคกาลงสามารถแสดงไดดงภาพท 1 ไอจบททงหกตวจะถกขบดวยสญญาณพลสวธมอดเลชนทถกรวมเขากบเวลาเดดไทมเพอปองกนความเสยหายในขณะเปลยนสถานะของไอจบทตวบนและตวลาง โดยชวงเวลาเดดไทมจะมคานอยมากเมอเทยบกบคาบเวลาของสวตช โดยทวไปมคาประมาณ 2-5 S

dcV n

dcV2

dcV2

aS bS cS

cSaS bS

asibsi

csi

1D

2D

3D 5D

4D 6D

ab

c

ภาพท 1 แสดงวงจรภาคกาลงอนเวอรเตอรสามเฟสทตอ กบโหลดมอเตอรไฟฟากระแสสลบ PMSM

ในภาพท 2 แสดงใหเหนถงรปแบบสญญาณสวตชของเฟสเอโดยในรปท 2(ก) เปนสญญาณขบทขาเกตของไอจบท Sa และ S a โดยไมรวมชวงเวลาเดดไทมสวนในภาพท 2(ข) เปนสญญาณขบทขาเกตของไอจบท Sa และ S a โดยรวมชวงเวลาเดดไทมซงจะพบวาสญญาณ Sa และ S a ตางถกหนวงดวยชวงเวลาเดดไทม Td ซงจะไมเหมอนกบสญญาณในอดมคต ภาพท 2(ค) จะแสดงแรงดน Van ทวดเทยบระหวางจด a และจด n โดยไมรวมเวลาเดดไทม และในภาพท 2(ง) และ 2(จ) แสดงแรงดน Van ทรวมชวงเวลาเดดไทมและชวงเวลา ON/OFF ของอปกรณสวตชตามทศทางการไหลของกระแสโหลด จากภาพท 2(ง ) และ 2(จ ) สามารถพจารณาคาบเวลาทผดเพยนไดดงสมการท 1 และ 2 ตามทศทางการไหลของกระแสโหลด และสามารถเขยนแรงดนความผดเพยนไดดงภาพท 2(ฉ) และ 2(ช) แรงดนความผดเพยนสามารถหาคาไดโดยการใชสมการท 3 และสมการท 4

sTsT

d onT t

dTdT

offt

offt

d onT t

aS

aS

aS

aS

anV

anV

anV0asi

0asi

0asi

0asi V

V

ภาพท 2 แสดงรปแบบสญญาณการสวตช ก) สญญาณ

PWM อดมคต ข) สญญาณ PWM ทรวมเวลาเดดไทม ค) แรงดน Van อดมคต ง), จ) แรงดน Van ทรวมชวงเวลาเดดไทม ฉ),ช) แรงดนผดเพยนตามทศทางของกระแสโหลดทเฟสเอ

443

PMP2-4

, 0 (1)

, 0 (2)

, 0 (3)2

err d on off as

err d on off as

d on offdc as

S

d o

T T t t i

T T t t i

T t tV V iT

T tV

, 0 (4)2n off

dc asS

tV iT

จากสมการท 3 และ 4 เปนสมการแสดงแรงดน

ผดเพยนของเฟสเอเพยงเฟสเดยว ซงถาหากพจารณาในระบบสามเฟสเราสามารถพจารณาแรงดนทผดเพยนในแตละเฟสทมความสอดคลองกบทศทางของกระแสของโหลดไดดงสมการท 5 [2]

' '

' '

' '

' dc

= 2sign( ) sign( ) sign( )

= 2sign( ) sign( ) sign( )

= 2sign( ) sign( ) sign( )

1 V

3 2

1, sign( )

as as bs cs

bs bs cs as

cs cs as bs

s

off on d

as

V V i i i

V V i i i

V V i i i

MV

T

M t t T

i

0

(5)0, 0

as

as

i

i

ในสมการท 5 แรงดน ' ' ', ,as bs csV V V เปนแรงดนผดเพยนคาเฉลยในแตละเฟส แรงดนดงกลาวหากทาการแปลงแกนใหอยบนแกนอางองคงท(stationary reference frame) จะสามารถแสดงไดดงภาพท 3 ซงพบวาแรงดนผดเพยนจะกลบเฟสสญญาณอย 180 องศาทางไฟฟากบสญญาณของกระแสและสามารถใชอนกรมฟเรยรในการวเคราะหหาอนดบของฮารมอนกสทเกดขนได ซงอนดบฮารมอนกสดงกลาวถกแสดงในสมการท 6 และ7 จากสมการดงกลาวจะพบวาการมอยข อ ง เ ด ด ไ ท ม ท า ใ ห เ ก ด ฮ า ร ม อ น ก ส อน ด บ ท 1,5,7,11,13… ขนในระบบควบคมความเรวมอเตอร

43 V 2

3 V

43 V

23 V

23

V

23

V

e t

e t

sdsV

sqsV s

qsi

sdsi

ภาพท 3 แสดงแรงดนผดเพยนเทยบกบกระแสบนแกน

อางองคงท -axis ไฟฟากระแสสลบ PMSM โดยฮารมอนกสดงกลาวจะสงผลตอเสถยรภาพของการควบคมความเรวและการควบคมแรงบท รวมทงทาใหกระแสของมอเตอรไฟฟากระแสสลบ PMSM เกดความผดเพยน

ผลการวจยและการอภปรายผล

จากสมการท 6 และ 7 สามารถพจารณาใหอยในรปของกระแสในสภาวะโหลดสมดลทอยบนแกนอางองคงทไดดงสมการท 8 และ 9

_4 1sin( ) sin 5( ) 5

1 sin 7( ) 74 1 sin11( ) 11

1 sin13( ) ... (8)13

serr e e

L

e

eL

e

i V t tZ

t

V tZ

t

_

_

4 1 1sin sin 5 sin 7 5 71 1 sin11 sin13 ... (6)11 13

4 1 1cos cos5 cos75 71 1 cos11 cos13 ... (7)11 13

serr e e e

e e

serr e e e

e e

v V t t t

t t

v V t t t

t t

444

PMP2-5

_4 cos( )

1 1 cos5( ) cos7( ) 5 74 1 cos11( )11

1 cos13( ) ... (9)13

serr e

e e

e

e

i V tZL

t t

V tZL

t

เมอ LZ และ คอ อมพแดนซของโหลดและมมเฟสของโหลดตามลาดบ

จากสมการท 6 และสมการท 7 สามารถเขยนใหอยบนแกนอางองเคลอนท (synchronous reference frame)ไดดงสมการท 10 และ 11

_

_

4 12 24sin 6 sin12 .. (10)35 1434 21 cos 635

2 cos12 ... (11)143

rd err e e

rq err e

e

v V t t

v V t

t

เชนเดยวกนสมการท 10 และ 11 สามารถเขยนให

อยในรปของกระแสในสภาวะโหลดสมดลไดดงสมการท 12 และ 13

_ 66

1212

_ 66

1212

4 12 sin(6 ) 35

24 sin(12 ) ... (12)143

4 1 2 cos(6 ) 35

2 cos(12 ) ... (13)143

rd err e

e

rq err e

s

e

i V tZ

tZ

i V tR Z

tZ

2 2

1

( )

tan ,( 6,12,....)

k s e s s e s

e sk

s

Z R jk L R k L

k LkR

sR คอ คาความตานทานขดลวดสเตเตอร sL คอคาความเหนยวนาทขดลวดสเตเตอร จากสมการท 10 และ 11สามารถแสดงเปนแรงดนผดเพยนไดดงภาพท 4

2

t

_rd errv

_rq errv

ภาพท 4 แสดงแรงดนผดเพยน _rd errv และ _

rq errv บน

แกนอางองแบบเคลอนท

2. ทฤษฎและหลกการของการชดเชยเดดไทม วธการชดเชยทไดนาเสนอนจะใชสญญาณขาออกจากตวควบคมแบบอนทเกรทมาใชสรางสญญาณเพอใชในการชดเชยดงแสดงไดดงภาพท 5

e

rd _ int egv

e

,v

*d_comv *q_comv

rd _ erri

rd _ ref =0i

rdi

rq _ refi

iKS

pK

pK

rqi

ภาพท 5 แสดงการนาสญญาณขาออกจากตวควบคม

แบบอนทเกรทมาใชสรางสญญาณชดเชย ในสมการท 12 และ 13 เปนกระแสผดเพยนบนแกนอางองแบบเคลอนทของระบบโดยประกอบดวยฮารมอนกสอนดบท 6 , 12 และฮารมอนกสอนดบสง จากสมการดงกลาวพบวาอนดบฮารมอนกสอนดบท 6 มผลตอความผดเพยนของกระแสมากกวาฮารมอนกสอนดบท 12 ดงนนในทนเราจะทาการวเคราะหสญญาณเพยงฮารมอนกสอนดบท 6 เทานน ในภาพท 5 _

rd refi

และ _rq refi คอกระแสอางองบนแกนอางองแบบ

เมอ

445

PMP2-6

เคลอนท *_d comv และ *

_q comv เปนสญญาณทใชในการชดเชยของระบบ สญญาณ _ int

rd egv คอสญญาณทใชใน

การตรวจจบแรงดนผดเพยนของระบบทไดจากตวควบคมแบบอนทเกรทซงสามารถพจารณาและหาคาไดดงสมการท 14

_ integ _0

_0

= ( )

= (14)

tr r rd i d ref d

tr

i d err

v k i i dt

k i dt

แทนสมการท 12 ลงในสมการท 14 โดยพจารณาฮารมอ นกสอนดบท 6 จะไดดงสมการท 15 ซงจะพบวาสมการประกอบไปดวยฟงกชนของไซนและโคไซน โดยมมของฟงกชนท งสองจะสอดคลองกบมมโรเตอรของมอเตอรไฟฟากระแสสลบ PMSM และมความถเปนหกเทาของความถทางไฟฟาของระบบควบคม ซงทาใหงายตอการนาสญญาณดงกลาวไปทาการควบคมเพอสรางสญญาณผดเพยนและชดเชยใหกบระบบ

_ integ _0

66

0

66

6

=

4 12 = sin(6 ) 35

4 2 = cos6 (cos ) 35

sin 6 (sin ) (15)

tr rd i d err

t

i e

i ee

e

v k i dt

Vk t dtZ

Vk tZ

t

สมการท 15 สามารถจดรปไดใหมดงสมการท 16

_ integ 1 2

1 66

2 66

cos6 sin 6

4 2 cos35

4 2 sin (16)35

rd e e

ie

ie

v K t K t

VK K Z

VK K Z

et

e t

12

6

4

3

e

et

2

1

ภาพท 6 แสดงฮารมอนกสอนดบท 6 ซงสอดคลองกบ สมการท 16 และชวงของการอนทเกรททสอด

คลองกบมมของโรเตอร

3. เทคนคทใชในการชดเชยเดดไทม จากสมการท 16 เปนแรงดนของฮารมอนกสอนดบท 6 ซงเปนแรงดนผดเพยนทตรวจจบไดจากตวควบคมแบบอนทเกรท และสามารถขจดแรงดนผดเพยนดงกลาวไดดวยการแบงชวงการอนทเกรทออกเปนทงหมดสชวงดงแสดงในภาพท 6

6 62

_ int 20 0

3 32

_ int 2

6 6

21

1 ( ) sin 6 (17)3

2 ( ) sin 6 - (18)3

Integ1 Integ2 = 2 (19)3

rd eg e e e

rd eg e e e

KInteg v d K d

KInteg v d K d

K

446

PMP2-7

Sec 1 Sec 2

Sec 3 Sec 4

12

6

3

Integ 1Integ 2

Integ 3Integ 4

Rotor positione

0

Sine function

cosine function

te

2

1

Integ 1

Integ 2

Integ 3

Integ 4

+-

+-

++

comK

S

+-

*sum 0

sum*V dq _com

Controller and Compensatorrd _int egv

comK

Detection of harmonics by integral operation

Eq(24),Eq(25)

1

2

dcV+ -

3 to 2

Encoder

SVPWM

2 to 3Coordinate Transform

iK

S

pK

PIrid _ref 0

rid

eDead Time Compensator

NS

PMSM

4

e

te

te

++

++

++

+

+-

-

riq _ref

riq

rd _int egv

e e

e

,v

*abcv

riq

rid ia

ib

*d_com

v *q_comv

Dead Time Compensator

จากสมการท 17 และ18 เปนการแบงชวงอนทเกรท 0 -

6 และ

6 -

3 การแบงชวงแบบนสามารถขจดเทอม

ของโคไซนในสมการท 16 โดยผลของการอนท เกรทสามารถเขยนรวมเปนคาคงทไดในสมการท 19

12 121

_ integ 10 0

6 61

_ integ 1

12 12

12

Integ3= ( ) cos6 (20)6

Integ4= ( ) cos6 (21)6

Integ3 Integ4 = (22)3

rd e e e

rd e e e

Kv d K d

Kv d K d

K

จากสมการท 20 และ 21 เปนการแบงชวงอนท

เกรท 0 - 12 และ

12 -

6 การแบงชวงแบบนสามารถ

ขจดเทอมของไซนในสมการท 16 โดยผลของการอนทเกรทสามารถเขยนรวมเปนคาคงทไดในสมการท 22

เมอรวมคาคงท ทไดจากการอนทเกรทท งสชวงจะไดสมการท 23 และสามารถขจดฮารมอนกสอนดบท 6 และ 12 ใหหมดไปไดดวยการทาใหสมการท 23 มคาเทากบศนยโดยใชตวควบคมอนทเกรทปอนผานสมการท 24 และสมการท 25 เพอใชเปนสญญาณชดเชยของระบบตอไป บลอกไดอะแกรมทใชในการควบคมถกแสดงในภาพท 7

2 11 2

*_

*_

2 + = + (23)

3 312 24

sin 6 sin12 (24)35 143

2 2cos6 cos12 (25)

35 143

sum

d com com e e

q com com e e

K K

v K t t

v K t t

ภาพท 7 บลอกไดอะแกรมระบบควบคมและการชดเชยเดดไทมในอนเวอรเตอรของระบบควบคมความเรวของ มอเตอรไฟฟากระแสสลบแบบซงโครนสชนดแมเหลกถาวร

447

PMP2-8

อปกรณและวธการวจย ในงานวจย นจะใชการจาลองการทางานดวยโปรแกรม MATHLAB/Simulink V.2009 a ซงถกแสดงในภาพท 8 เพอจาลองการทางานของระบบควบคมความเรวมอเตอรไฟฟากระแสสลบ PMSM และระบบชดเชยผลกระทบทเกดจากเดดไทมในอนเวอรเตอรโดยคาพารามเตอรทใชในการจาลองถกแสดงตามตารางท 1

ผลการวจยและการอภปรายผล

ภาพท 9 แสดงกระแส r

di ของระบบควบคม ก) กระแส rdi ขณะทไมมการชดเชยเดดไทมและ ข) กระแส r

di ขณะทมการชดเชยเดดไทม

ตารางท 1 แสดงคาพารามเตอรตางๆทใชในการจาลอง

ภาพท 10 แสดงกระแส rqi ของระบบควบคม ก)

กระแส rqi ขณะทไมมการชดเชยเดดไทม

และ ข) กระแส rqi ขณะทมการชดเชย

เดดไทม

ภาพท 8 แสดงบลอกไดอะแกรมทใชในการจาลองการทางานดวยโปรแกรม MATHLAB/Simulink V.2009 a

448

PMP2-9

ภาพท 11 แสดงกระแสทงสามเฟสของมอเตอรไฟฟา

กระแสสลบ PMSM ก) กระแสขณะทไมม การชดเชยผลของเดดไทม ข) กระแสขณะทาการชดเชยผลของเดดไทม

ภาพท 12 แสดงแรงดน _ integ

rdv ทไดจากตวควบคมอนท

เกรท ก) แรงดน _ integrdv ขณะไมมการชดเชย

ผลของเดดไทม ข) แรงดน _ integ_comrdv ขณะม

การชดเชยผลของเดดไทม

ภาพท 13 แสดงผลรวมของการอนทเกรท sum

ภาพท 14 แสดงแรงดนทใชในการชดเชยเดดไทม ก) แรงดน *

_q comv ข) แรงดน *_d comv

จากผลการจาลองการทางาน ในภาพท 9 และภาพ

ท 10 จะเหนไดวากระแส rdi และ r

qi ในขณะทไมมการชดเชยผลของเดดไทมจะมความผดเพยนของกระแสมากแตในขณะเดยวกนเมอทาการชดเชยผลของเดดไทมจะทาใหความผดเพยนดงกลาวลดนอยลง หากพจารณาภาพท 11 จะพบวาเมอทาการชดเชยผลทเกดจากเดดไทมกระแสจะมลกษณะเปนไซนทไมผดเพยนซงจะชวยลดฮารมอนกสทเกดขนในระบบได ในภาพท 12 เปนการแสดงแรงดน _ integ

rdv ซงจะพบวาเมอมการ

ชดเชยผลของเดดไทมแลวแรงดน _ integ_comrdv ซงเปน

แรงดนผดเพยนทถกตรวจจบไดจะมขนาดลดลงเขาใกลศนย ในภาพท 13 เปนการแสดงผลรวมของการ อนทเกรท ซงจะพบวาผลรวมดงกลาวจะมขนาดลดลงเปนลาดบขนโดยการลดลงจะลดลงในทกๆ

3 จนใน

ทสดจะมคาเขาใกลศนยเมอระบบสามารถทาการชดเชยเดดไทมได ในภาพท14 เปนการแสดงแรงดน *

_d comvและ *

_q comv ท ใชในการชดเชยโดยแรงดนชดเชยดงกลาวไดมาจากการปอนคาคงท comK ผานสมการท 24 และ 25 ตามลาดบโดยจะพบวา สญญาณทใชในการชดเชยผลของเดดไทมเมอเขาสสภาวะคงตวแลวจะมลกษณะเหมอนกบสญญาณความผดเพยนในภาพท 4

449

PMP2-10

สรปผลการวจย ในงานวจยนเปนการจาลองการทางานของระบบ

ชดเชยผลทเกดจากเดดไทมในอนเวอรเตอรโดยใชโปรแกรม MATHLAB/Simulink V.2009a โดยผลทไดพบวาระบบชดเชยสามารถทาการชดเชยผลทเกดจากเดดไทมและผลของความไมเปนเชงเสนของอปกรณสวตซไดเปนอยางด อกท งการใชเทคนคการชดเชยดงกลาวไมจาเปนตองตออปกรณภายนอกใดๆเพมเตม และยงครอบคลมการทางานในสภาวะตางๆของระบบควบคมความเรวไดเปนอยางดอกดวย ดงน นระบบชดเชยดงกลาวจงเหมาะทจะทาไปใชกบระบบควบคมความเรวเพอใหไดเสถยรภาพของการทางานทดขน

แนวทางการพฒนาตอ ในสวนของการจาลองการทางานทไดถกนาเสนอ

ไปแลวนนเปนการจาลองการทางานโดยใชโปรแกรม MATHLAB/Simulink V.2009a ซงในลาดบตอไปจะไดนาหลกการชดเชยดงกลาวไปสรางระบบชดเชยเดดไทมในระบบจรงของระบบควบคมความเรวมอเตอรไฟฟากระแสสลบ PMSM เพอใหเหนถงแนวทางในการปฏบตและจะถกนาเสนอในโอกาสตอไป

เอกสารอางอง 1. Attainese, C., Nardi, V. and Tomasso, G. “A Novel

SVM Strategy for VSI Dead-Time-Effect Reduction” IEEE Transactions on Industrial Applications 41.6 (2005) : 1667-1673.

2. Choi, J., and Sul, S. “Inverter Output Voltage Synthesis Using Novel Dead Time Compensation.” Transactions on Power Electronics 11.2 (1996) : 221-227.

3. Evans, P.D., ACGI, D., and Close, P.R. “Harmonic Distortion in PWM Inverter Output Waveforms.” IEEE Proceedings 134.4 (1987) : 224-232.

4. Kim, H., Moon, H., and Youn, M. “On-Line dead-Time Compensation Method Using Distrubance Observer.” IEEE Transactions on Power Electronics 18.6 (2003) : 1336-1344.

5. Kim, S.H., Park, T.S., Yoo, J.Y., Park, G.T., and Kim, N.J. “Dead Time Compensation in a vector-

controlled Induction machine.” IEEE (1998) : 1011-1016.

6. Leggate, D., and Kerkman, R.J. “Pulse-Based Dead-Time Compensator for PWM Voltage Inverters.” IEEE 44.2 (1997) : 191-197.

7. Murai, Y., Watanbe, T., and Iwasaki, H. “Waveform Distort ion and Correction Circuit for PWM Inverters with Switching Lag-Times.” Transactions on Industry Applications 23.5 (1987) : 881-885.

8. Oliveira, A.C., Jacobina, C.B., and Lima, A.M. “Improved Dead-Time Compensation for Sinusoidal PWM Inverter Operating at High Switching Frequencies.” IEEE Transactions on Industrial Electronics 54.4 (2007) : 2295-2303.

9. Seung-Gi J., Bang-Sup, L., Kyung-Seo, K., and Min-Ho, P. “The Analysis and compensation of Dead Time Effects in PWM Inverters.” IEEE (1988) : 667-671.

10. Sukegawa, T., Kamiyoma, K., Mizuno, K., Matsui, T., and Okuyoma, T. “Fully Digital, Vectorlled PWM VSI-Fed ac Drives with an Inverter Dead-Time Comensation Strategy.” Transactions on Industry Applications 27.3(1991) : 552-558.

11. Urasaki, N., Senjyu, T., Uzento, K., and Funabashi, T. “A dead-Time Compensation

Strategy for Permanent Magnet Synchronus Motor Drive Suppressing Current Distortion.” IEEE (2003) :1255-1260.

12. Urasaki, N., Uezato, K., and Funabashi, T. “An Adaptive Dead-Time Compensation Strategy for voltage Source Inverter Fed Motor Drives” IEEE Transactions on Power Electronics 20.5 (2005) : 1150-1160.

450