เทคนิ�คการตรวจจ�บความเร�วของอ�นิดั�กชั่��นิมอเตอร�โดัยใชั่�ค�าอ�มพี�แดันิซ์�

ของโรเตอร�

Speed Sensorless techniq ue of Induction Motor Cont rol Using Rotor Impedanc

eกฤษ เฉยไสย ว�ชั่�ย ประเสร�ฐเจร�ญส*ข อ�งคณา เจร�ญม�

ภาคว�ชั่าว�ศวกรรมไฟฟ/า คณะว�ศวกรรมศาสตร� มหาว�ทยาลั�ยขอนิแก�นิ

บทค�ดัย�อ• ในบทความน�ได้�พั�ฒนา เทคน�คการตรวจั�บความเร�วของ

มอเตอร�เหน�ยวน าโด้ยใช้�ค#าอ�มพัแด้นซ์�ของโรเตอร� หลั�กการในการตรวจัจั�บความเร�วค'อ ป้)อนแรงด้�นความถี่�สู,งให�ก�บมอเตอร� แลั�วว�ด้ค#ากระแสูความถี่�สู,ง มาเพั'�อค านวณหาค#าอ�มพัแด้นซ์� โด้ยท�ค#าอ�มพัแด้นซ์�ท�ว�ด้ได้�จัะข/�นอย,#ก�บต าแหน#งของโรเตอร� ซ์/�งท�ผิ�วของโรเตอร�ต�ด้แผิ#นอลั,ม�เนยมบางๆไว� เพั'�อท าให�ค#าอ�มพัแด้นซ์�เป้ลั�ยนไป้ตามต าแหน#ง(ม2ม)ของโรเตอร� ในขณะท�โรเตอร�หม2นอ�มพัแด้นซ์�เป้ลั�ยนแป้ลังตามการหม2นของโรเตอร� ซ์/�งจัะมผิลัต#อการไหลัของกระแสูสูเตเตอร� ผิลัการทด้สูอบก�บมอเตอร� 2 แรงม�า เม'�อน าค#ากระแสูสูเตเตอร� มาผิ#านวงจัรกรองความถี่�ต �า ท าให�ทราบความเร�วของโรเตอร� ต��งแต#มอเตอร�เร��มหม2นจันถี่/งช้#วงความเร�วสู,งสู2ด้ได้�

• ค าสู าค�ญ : อ�นด้�กช้��นมอเตอร�, ต�วตรวจัว�ด้ความเร�ว, วงจัรกรองความถี่�ต �า

AC motorDrive

InductionMotor

Load SpeedSensors

ControllerSpeedControl input

ร,ป้ท� 1 แสูด้งหลั�กการควบค2มอ�นด้�กช้��นมอเตอร�

1. บทนิ2า

• ร,ป้ท� 2 การน าแผิ#นอลั,ม�เนยมบางต�ด้ท�แกนโรเตอร�

r2

r1r2 r1>

โรเตอร�

แผิ#นอลั,ม�เนยมบาง

2. หลั�กการ

i

r1

r2

irms

(a)

(b)

(c)

T

Tr 2

1

ร,ป้ท� 3 (a) การป้)อนสูนามแม#เหลั�กความถี่�สู,งให�ก�บอ�นด้�กช้��นมอเตอร�ขนาด้ 2 poles (b) ขณะท�โรเตอร�จัะหม2นท าให�สูนามแม#เหลั�ก ( )เป้ลั�ยนแป้ลังตามการหม2นของโรเตอร� (c) ร,ป้คลั'�นของกระแสูสูเตเตอร� (irms)

N

V

W

U

LCRmeter

ร,ป้ท� 4 การใช้� LLL L LLLL ว�ด้ค#า อ�มพัแด้นซ์� ของมอเตอร�

ตารางท� 1 แสูด้งขนาด้ของแผิ#นอลั,ม�เนยมการต�ด้แผิ#นอลั,ม�เนยมใสู#แกน

โรเตอร� ต�ด้ 1/2 รอบ ต�ด้ 1/3 รอบ ต�ด้ 1/4 รอบ ต�ด้ 1/6 รอบ ต�ด้ 1/9 รอบ

3. ผลัของขนิาดัของการต�ดัแผ�นิอลั4ม�เนิ�ยมท��ม�ต�อ

Impedance

ร,ป้ท� 5 การพั�นแผิ#นอลั,ม�เนยมต�ด้ก�บแกนโรเตอร�

ร,ป้ท� 6 ค#าอ�มพัแด้นซ์� ท�ว�ด้ข��ว -U N เม'�อต�ด้แผิ#นอลั,ม�เนยมใสู#แกนโรเตอร�ตามขนาด้ท��ง 6 ค#า

FunctionGenerator

LPF

500Hz,65Vdc

50Hz

Amplifier Motor Drive

Motor testuvw

R 1

Oscilloscope

4. การทดัลัอง

4.1 วงจรท��ใชั่�ทดัลัอง

ร,ป้ท� 7 วงจัรท�ใช้�ทด้ลัอง

=5 0 Hz

Passband gain(Ho) = (1+R4

/R3

)(1+R

4/R3

) = 2

ร,ป้ท�8 วงจัร Low pass Filter ท�ใช้�ในการทด้ลัอง

15v

-15v

15v

-15v

CC

R1 R2

C1

R3 R4

R4'R3'

R1' R2'

C1

VoutVin

+

-

+

-

Corner frequency (fc) =

21

CCRR1

21

CCRR1

1'2

'1121

กระแสูไหลัผิ#าน R มค#า3925 mArms

ร,ป้ท� 9 ร,ป้สู�ญญาณขนาด้ของกระแสูขณะมอเตอร�อย,#ท�ม2ม 45 องศา

4.2 ผลัการทดัลัอง4.2.1 ผิลัของกระแสู เม'�อม2มเป้ลั�ยนแลัะแรงด้�นอ�นพั2ทเป้7นร,ป้คลั'�น sine wave

กระแสูไหลัผิ#าน R มค#า3699. mArms

ร,ป้ท� 10 ร,ป้สู�ญญาณขนาด้ของกระแสูขณะมอเตอร�อย,#ท�ม2ม 135 องศา

T

ร,ป้ท� 11 สู�ญญาณกระแสูขณะท�มอเตอร�หม2นด้�วยความเร�วรอบ 625

r pm

กระแสูไหลัผิ#าน R มค#า40 mArms

กระแสูท�ผิ#านวงจัร LPF มค#า5978. mArms

ร,ป้ท� 12 สู�ญญาณกระแสูท�ขณะท�มอเตอร�หม2นด้�วยความเร�ว1500 r pm

กระแสูท�ผิ#านวงจัร LPF มค#า2015. mArms

กระแสูไหลัผิ#าน R มค#า 3988. mArms

T

• ในร,ป้ท� 11 กระแสูท�ผิ#านวงจัร LPF มค#า 5978.mArms คาบเวลัา T = 4 8 mSec หาความเร�วรอบได้�จัาก r = 1/(24810-3 10) =

416 รอบต#อว�นาท ค�ด้เป้7น 625 รอบต#อนาท

• ร,ป้ท� 1 2 กระแสูท�ผิ#านวงจัร LPF มค#า 2015.mArms คาบเวลัา T = 20 mSec หาความเร�วรอบได้�จัาก r = 1/(220 - 103 25) =รอบต#อว�นาท ค�ด้เป้7น 1500 รอบต#อนาท

422. . ผิลัของกระแสู เม'�อม2มเป้ลั�ยนแลัะแรงด้�นอ�นพั2ทเป้7น ร,ป้คลั'�น square wave

กระแสูไหลัผิ#าน R มค#า 4625. mArms

ร,ป้ท� 13 ร,ป้สู�ญญาณขนาด้ของกระแสูขณะมอเตอร�อย,#ท�ม2ม45 องศา

กระแสูไหลัผิ#าน R มค#า 4427. mArms

ร,ป้ท� 1 4 ร,ป้สู�ญญาณขนาด้ของกระแสูขณะมอเตอร�อย,#ท�ม2ม 135 องศา

กระแสูไหลัผิ#าน R มค#า 4604. mArms

กระแสูท�ผิ#านวงจัร LPF มค#า 6864. mArms

T

ร,ป้ท� 1 5 กระแสูท�ว�ด้ได้�ขณะท�มอเตอร�หม2นด้�วยความเร�วรอบ 600 r pm

กระแสูไหลัผิ#าน R มค#า 4924. mArms

กระแสูท�ผิ#านวงจัร LPF มค#า 1769. mArms

ร,ป้ท� 1 6 กระแสูท�ว�ด้ได้�ขณะท�มอเตอร�หม2นด้�วยความเร�วรอบ 1500 r pm

T

• ร,ป้ท� 1 5 กระแสูท�ผิ#านวงจัร LPF มค#า LLLLL 6864 คาบเวลัา LLLL =5 หาความ

เร�วรอบได้�จัาก L LLL12 50 - 103) 10 รอบต#อว�นาท ค�ด้เป้7น 600 รอบต#อนาท

• ร,ป้ท� 1 6 กระแสูท�ผิ#านวงจัร LPF มค#า 1769. mArms คาบเวลัา 20T = mSec

หาความเร�วรอบได้�จัาก 1 2r = /( 201- 03 25) = รอบต#อว�นาท ค�ด้เป้7น 1500

รอบต#อนาท

5. สร*ป• เม'�อป้)อนแรงด้�นความถี่�สู,งให�ก�บมอเตอร�ท�ต�ด้แผิ#นอลั,ม�

เนยม ขนาด้ 1/3 รอบของแกนโรเตอร� แลั�วว�ด้ค#ากระแสูความถี่�สู,ง เพั'�อค านวณหาค#าอ�มพัแด้นซ์� ในขณะท�โรเตอร�หม2นอ�มพัแด้นซ์�เป้ลั�ยนแป้ลังตามการหม2นของโรเตอร� ซ์/�งจัะมผิลัต#อการไหลัของกระแสูสูเตเตอร� ผิลัการทด้สูอบก�บมอเตอร� 2 แรงม�า เม'�อป้)อนความถี่�สู,งร,ป้ sine wave แลัะ

square waveให�ก�บมอเตอร� จัะเก�ด้การเป้ลั�ยนแป้ลังอ�มพัแด้นซ์�ท�ใกลั�เคยงก�น จัากน��นน าสู�ญญาณท�ออกจัากมอเตอร�มาผิ#านวงจัรกรองความถี่�ต �า จัะท าให�ทราบความเร�วของโรเตอร� ต��งแต#มอเตอร�เร��มหม2นจันถี่/งช้#วงความเร�วสู,งสู2ด้ได้�

เอกสารอ�างอ�ง• 1[ ] H. Kubota, K. Matsuse, “ Speed sensorless field

oriented control of induction machines using flux observer ” ,

- 1994 1611. Pages: 1615 3vol.

• [2] . , . , . , . ,W Huangang Z Xiaoping X Wenli and Y Geng “The - speed sensorless control of induction motors at

zero frequency” - ICEMS, 2 0 0 1 . Pages:1 1 9 5 1 1 9 8 vol.2

• - [] . . , . , “ Speed sensorless induction machine control for zero speed and frequency ,” IEEE,

- 2002 400 405 1. Pages: vol.

ขอจบการนิ2าเสนิอเพี�ยงเท�านิ�6ขอบค*ณท*กท�านิ