การศึกษาวิธีการควบคุมแบบสภาวะคงทนของอินเวอร์เตอร์สามระดับ

Abstract

โดยทั่วไปอินเวอร์เตอร์แบบหลายระดับ มักนิยมใช้ในงานที่มีพิกัดกำลังไฟฟ้าและแรงดันสูง เนื่องจากมีฮาร์โมนิกส์ค่อนข้างต่ำและมีอัตราการใช้งานของสวิตซ์กาลัง (Switch Utility Ratio) ต่ำกว่าของอินเวอร์เตอร์แบบ 2 ระดับที่ใช้กันโดยทั่วไป แต่เนื่องจากวงจรอินเวอร์เตอร์แบบหลายระดับจะมีจุดด้อยคือ ใช้สวิตซ์กำลังจำนวนมาก ทำให้มีความเสี่ยงต่อเสถียรภาพการทำงานของวงจร เมื่อเกิดความบกพร่องขึ้นกับสวิตซ์กำลังในวงจรอินเวอร์เตอร์นั้น วิทยานิพนธ์นี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อออกแบบและสร้างวงจรอินเวอร์เตอร์ 3 ระดับชนิดไดโอดแคลมป์พร้อมระบบควบคุมการทำงานของวงจรแบบสภาวะคงทน เพื่อให้วงจรอินเวอร์เตอร์สามารถทำงานอย่างต่อเนื่องไปได้หลังจากเกิดความบกพร่องขึ้นที่สวิตซ์กำลังใดๆ ในวงจรทั้งแบบการลัดวงจรและแบบการเปิดวงจร ทั้งนี้ผลการจาลองการทำงานของวงจรอินเวอร์เตอร์ดังกล่าวด้วยโปรแกรม MATLAB/Simulink แสดงให้เห็นว่าหลักการควบคุมแบบสภาวะคงทนที่นำเสนอสามารถคืนกลับสภาวะการทางานของวงจรอินเวอร์เตอร์ได้หลังจากการเกิดความบกพร่องขึ้นในวงจร อย่างไรก็ตาม วิทยานิพนธ์นี้ได้ประยุกต์ใช้บอร์ดประมวลผลสัญญาณดิจิตอลในระบบควบคุมสภาวะคงทน พร้อมทดสอบกับวงจรอินเวอร์เตอร์ 3 ระดับเชิงปฏิบัติ ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่าระบบควบคุมดังกล่าวสามารถควบคุมการทำงานของวงจรขณะจำลองการเกิดความบกพร่องของสวิตซ์กำลังในวงจรได้สอดคล้องกับผลการจำลองระบบด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์และจุดประสงค์ที่ตั้งไว้

A multi-level inverter is generally applied in various high power and high voltage rating work due to the less harmonics contents and lower Switching Utility Ratio of main power switching devices compared to a traditional two-level inverter. However, its significant weak point is the risk of instability when the fault occurs in inverter circuit, resulting from using a great number of main power switching devices. This research has proposed the integration of a novel inherent robustness control into a diode clamped three-level inverter (DCTLI) as a fault tolerant control of power switching devices in the inverter. The proposed robustness control was able to restore the normal functioning of DCTLI during power switch failure. MATLAB/Simulink was utilized to simulate the proposed diode clamped three-level inverter in the absence and presence of power switch failure. The simulation result indicated that the proposed inherent robustness control scheme was operationally compatible with the three-phase diode clamped three-level inverter as a fault tolerant control against power switch failure. However, the Digital Signal Processor board such as TMS32F28335 and STM32F4 was implemented in such inherent robustness control in order to recover the operation of 3-phase 3-level diode clamped inverter in case of power switch failure. This corresponded to the simulation result in that the control scheme was able to recover the system operation practically.