การควบคุมมอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านในย่านกาลังไฟฟ้าคงที่ด้วยหลักการชดเชยมุมเฟสก้าวหน้าด้วยการประยุกต์ใช้บอร์ดประมวลผลสัญญาณดิจิตอล dsPIC30F2010

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์ เพื่อควบคุมการขับเคลื่อนมอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านซึ่งเป็นมอเตอร์ความเร็วสูงที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในงานอุตสาหกรรม ในส่วนขยายความเร็วและแรงบิดในย่านการทางานกาลังไฟฟ้าคงที่ด้วยหลักการชดเชยมุมเฟสก้าวหน้าระหว่างกระแสขาเข้ากับแรงดันต้านกลับของมอเตอร์ โดยศึกษาผลการตอบสนองของด้านความเร็วและแรงบิดมอเตอร์ขณะมีการชดเชยมุมเฟสที่ค่าต่างๆ เพื่อเป็นแนวทางในการออกแบบชุดควบคุมการขับเคลื่อนมอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุด งานวิจัยแบ่งออกเป็นสองส่วนคือ ในส่วนแรกเป็นการสร้างแบบจาลองของมอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านด้วยโปรแกรม MATLAB/Simulink เพื่อศึกษาพฤติกรรมความเร็วและแรงบิดของมอเตอร์ทั้งขณะไม่มีการชดเชยมุมเฟส และขณะมีการชดเชยมุมเฟสก้าวหน้าที่ค่าต่างๆ ส่วนที่สองเป็นการประยุกต์ใช้บอร์ดประมวลผลสัญญาณดิจิตอลรุ่น dsPIC30F2010 ในการควบคุมการขับเคลื่อนมอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านขนาดพิกัดกำลังไฟฟ้า 500 วัตต์ แรงดัน 48 VDC พร้อมทั้งแสดงผลการทดสอบโดยใช้โปรแกรม Graphic User Interface เพื่อนำผลที่ได้จากชุดทดสอบเชิงปฏิบัติเปรียบเทียบกับผลที่ได้กับผลที่ได้จากแบบจำลอง ผลที่ได้จากชุดทดสอบการควบคุมการขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงไร้แปรงถ่านเชิงปฏิบัติพบว่า เมื่อโหลดมีพิกัดที่ 0.28 นิวตัน-เมตร และมอเตอร์จะความเร็วที่ 300 รอบ/นาที เมื่อไม่มีการชดเชยมุมเฟส และเมื่อมีการปรับค่ามุมเฟสก้าวหน้าเป็น 5, 10 และ 15 มอเตอร์จะมีความเร็วที่ 412, 442 และ 451 รอบ/นาที ตามลำดับ ซึ่งจะเห็นได้ว่ามอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านสามารถเพิ่มค่าความเร็วขึ้นได้ด้วยหลักการชดเชยมุมเฟสก้าวหน้าในย่านกาลังไฟฟ้าคงที่

This research is purposed to control a Brushless DC (BLDC) motor, which is a high speed motor and widely uses in various industrial applications. It concentrates in increasing motor speed and torque in constant power operating using a Phase Advanced Angle Compensation (PAAC) technique. This PAAC technique is to control phase angle between input current and back EMF of such motor. This leads into the studying of the motor speed response and its toque in various values of the phase advanced angle in order to design a BLDC drive control for a better performance. This thesis is separated into two steps. Firstly, a BLDC motor is modeled and simulated using MATLAB/Simulink program in order to investigate a motor speed and its torque both with and without the compensation of such phase angle in PAAC technique. Secondly, a control of BLDC motor of 500 Watt, 48 VDC power rating is built using the PAAC technique. However, the control is implemented by dsPIC30F2010 DSP board and Graphic User Interfacing program in order to display the experimental results. From the experimental results of the BLDC motor control, it shows that when the motor load is at 0.28 N-m motor is at 300 rpm. when the control has no compensation of such PAAC angle. And at the same motor load, when the phase advanced angle is at 5, 10 and 15 , motor speed is about 412, 442 and 451 rpm., respectively. It means that the BLDC motor control that using PAAC technique can raise the motor speed in a constant power operating mode.