The application of multi-path adaptive TABU search algorithm in fuzzy logic controller design applied for four-leg active power filter

(1)

ตัวควบคุมฟซซีลอจิกของวงจรกรองกําลังแอกทีฟแบบสวิตชสี่แถว

The Application of Multi-path Adaptive TABU Search Algorithm in Fuzzy Logic Controller Design Applied for Four-Leg Active Power Filter

จักรกฤษณ เคลือบวัง

¹

ณรงคฤทธิ์ พิมพคําวงศ

¹

ชนะเลิศ เทศกุล

²

อัครพล เนียมวรรณ

²

และ ทัศนะ ถมทอง

^1*

1อาจารย²นักศึกษา สาขาวิชาวิศวกรรมไฟฟา คณะวิศวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลลานนา จังหวัดตาก 63000

บทคัดยอ

งานวิจัยนี้กลาวถึงการประยุกตใชอัลกอริธึมการคนหาแบบตาบูเชิงปรับตัวหลายวิถี(Multi-Path Adaptive TABU Search : MATS) คนหารูปรางกฎ(Membership functions) ที่เหมาะสมใหกับตัวควบคุมฟซซีลอจิกและคนหา ยานของแอมพลิจูดของกระแสชดเชยอางอิงที่เหมาะสม เพื่อนําไปสรางเปนรูปคลื่นกระแสชดเชยอางอิงสามเฟสและนําไป เปรียบเทียบกับกระแสชดเชยจริงที่ตัวควบคุมกระแสแบบฮีสเตอรีซีส(Hysteresis Band Current Control : HBCC) เอาตพุตที่ไดจากตัวควบคุมกระแสแบบฮีสเตอรีซีส นําไปควบคุมการสวิตชของวงจรกรองกําลังชนิดสามเฟสสี่สายแบบ สวิตชสี่แถว(Four-Leg Active Power Filter : FL-APF) โดยวงจรกรองกําลังแอกทีฟดังกลาวทําหนาที่จายกําลังไฟฟา รีแอกทีฟและจายกระแสชดเชยเขาที่จุดตอรวมเพื่อลดองคประกอบฮารมอนิกของกระแสแหลงจายใหอยูในเกณฑ

ที่ยอมรับได

จากผลการจําลองระบบควบคุมวงจรกรองกําลังชนิดสามเฟสสี่สายแบบสวิตชสี่แถว พบวากลไกการคนหาของ อัลกอริธึม MATS สามารถคนหารูปรางกฎที่เหมาะสมใหกับตัวควบคุมฟซซีลอจิกไดและคนหายานแอมพลิจูดกระแส ชดเชยอางอิงที่เหมาะสมได และเมื่อนําพารามิเตอรที่หาไดไปกําหนดใหกับตัวควบคุมฟซซีลอจิกควบคุมการทํางานของ FL-APF พบวาสามารถชดเชยกําลังไฟฟารีแอกทีฟและจํากัดคาความเพี้ยนฮารมอนิกรวมของกระแสไฟฟาแหลงจายให

อยูในขอบเขต 5% ตามเกณฑมาตรฐาน IEEE-519 ได

Abstract

This paper presents the application of MATS Algorithm that used to find optimum membership function shapes for a fuzzy logic controller and used to find optimum limit range of a compensate reference current amplitude. This amplitude used to create three-phase compensate reference current signals that compare with three-phase compensate real current signals at hysteresis band current controller (HBCC) to generate gate drive signals of a FL-APF. The FL-APF delivers reactive power to point of common coupling and reduce harmonics components of all supply currents.

The MATS evolution mechanisms were found optimum membership functions for fuzzy logic controller. The simulation results, after setting optimum parameters, were found that the fuzzy logic controller control active power filter to compensate reactive power at the point of common coupling and limit source currents THD to 5% in range and complied with IEEE 519 standard

คําสําคัญ : อัลกอริธึมการคนหาแบบตาบูเชิงปรับตัวหลายวิถี วงจรกรองกําลังแอกทีฟ ตัวควบคุมแบบฟซซีลอจิก Keywords : Multi-Path Adaptive TABU Search, Active Power Filter, Fuzzy-Logic Controller

*ผูนิพนธประสานงานไปรษณียอิเล็กทรอนิกส [email protected] โทร. 0 5551 1962

(2)

1. บทนํา

ปญหาฮารมอนิกในระบบไฟฟาเปนปญหาคุณภาพกําลังไฟฟาประเภทหนึ่งที่มีสาเหตุจากการใชงานโหลด ไมเชิงเสนที่มีองคประกอบเปนวงจรแปลงผันหรือมีสวิตชสารกึ่งตัวนํา เชนอินเวอรเตอรควบคุมความเร็วมอเตอร

แหลงจายแบบสวิตชิ่งในคอมพิวเตอร หลอดฟลูออเรสเซนตที่มีบัลลาสตอิเล็กทรอนิกส เครื่องปองกันไฟฟาขาดชวง วงจรชารจประจุแบตเตอรี่ โทรทัศน เปนตน โหลดไมเชิงเสนดังกลาวสงผลกระทบตอระบบไฟฟาโดยรวมทําใหเกิด รูปคลื่นกระแสไฟฟาดานเขาผิดเพี้ยนไปจากรูปคลื่นซายน ความผิดเพี้ยนดังกลาวทําใหมีปริมาณความเพี้ยนฮารมอนิ

กรวมของกระแสแหลงจายเพิ่มขึ้นและทําใหคาตัวประกอบกําลังของระบบไฟฟาต่ํากวากรณีโหลดเปนเชิงเสน Cividino, (1992) และ Ellis, (1996) เครื่องใชไฟฟาในบานพักอาศัยและอาคารสํานักงานปจจุบันมีองคประกอบเปนวงจรแปลงผัน มากขึ้น จึงทําใหปริมาณกระแสฮารมอนิกโดยรวมสูงขึ้นตามและสงผลกระทบตลอดเวลาที่เครื่องใชไฟฟาเหลานั้นถูกใชงาน และทําใหเกิดผลเสียตาง ๆ เชน ทําใหอายุการใชงานของสายไฟหรืออุปกรณไฟฟามีอายุการใชงานสั้นลง รีเลยปองกัน ทํางานผิดพลาดจากคาพิกัดที่ตั้งไว หมอแปลงไฟฟามีความรอนสูงขึ้นหรือใชงานไดต่ํากวาพิกัดกําลังจริง Sadatiet al., (2008) และ Singh et al.; (1999) เปนตน

หลังจากมีการนําเสนอบทความวิจัยโดย Akagi, H. et al., (1984,1994) นักวิจัยดานวิศวกรรมไฟฟา ไดประยุกตหลักทฤษฎี “กําลังไฟฟารีแอกทีฟ ณ เวลาใด ๆ (Instantaneous reactive power)” ในการพัฒนาวงจรกรอง กําลังแอกทีฟแบบสวิตซสี่แถว เชน แกปญหากรณีแรงดันแหลงจายไฟฟาไมสมดุล Ozdemir and Ucar, (2008) โดยใชตัวควบคุมฟซซีลอจิกเพื่อชวยปรับการเก็บและจายกําลังไฟฟาจากตัวเก็บประจุ Belaidiet al., (2012) โดยตัว ควบคุมฟซซีลอจิกมีกฎจํานวน 49 กฎ สําหรับงานวิจัยนี้มุงเนนลดจํานวนกฎของตัวควบคุมฟซซีลอจิกในงานวิจัยเดิม ซึ่งมีจํานวน 49 กฎเชนกัน ทัศนะและคณะ,(2546) และประยุกตใชความสามารถของอัลกอริธึม MATS ในการคนหา รูปรางกฎที่เหมาะสมเพื่อรับคาแรงดันดีซีบัสและอัตราการเปลี่ยนแปลงมาดําเนินการตัดสินใจดวยตัวควบคุมแบบฟซซี

ลอจิกที่มีจํานวนกฎนอยลง

2. วิธีการศึกษา

2.1 ระบบควบคุมวงปดสําหรับวงจรกรองกําลังแอกทีฟ

รูปที่ 1 เปนบล็อคไดอะแกรมของระบบควบคุมวงจรกรองกําลังแอกทีฟแบบวงปด ประกอบดวยแหลงจาย ไฟฟาอินพุต โหลดไมเชิงเสน(NLL) วงจรกรองกําลังแอกทีฟ(FL-APF) และวงจรควบคุมประกอบดวย ตัวควบคุมแบบ ฟซซีลอจิก(FLC) ตัวควบคุมกระแสฮีสเตอรีซีส (HCC) และสวนจุดชนวนเกต(GD)

รูปที่ 1ระบบควบคุมวงปดสําหรับวงจรกรองกําลังแอกทีฟ

2.2 วงจรเทียบเคียงของโหลดไมเชิงเสน

วงจรโหลดไมเชิงเสนในที่นี้เปนวงจรเรียงกระแสเต็มคลื่นควบคุมไมไดชนิดสามเฟสและหนึ่งเฟส ทั้งสองวงจร มีโหลดดานออก เปนตัวตานทานขนานกับตัวเก็บประจุ สามารถเขียนวงจรเทียบเคียงไดดังรูปที่ 2 และโดยอาศัยกฎ แรงดันไฟฟาของเคอรชอฟฟ(KVL) พิจารณาวงจรเรียงกระแสจะสามารถเขียนสมการสเตทไดดังสมการที่ (1)-(4) ทัศนะ และคณะ (2546)

(3)

2.2.1 วงจรเรียงกระแสเต็มคลื่นตอแบบบริดสหนึ่งเฟส 1) กรณีไดโอดนํากระแส

an s s s

L an

an iL

L R L

V V dt

diL   

2

1 ..…..(1)

2) กรณีไดโอดหยุดนํากระแส

1 1

L L

D L

C R

V C

i dt

dV   ..…..(2)

เมื่อ ⁱ^D¹ ^ⁱ^L¹ เปนกระแสดีซีดานออกที่ไหลผานวงจรเรียงกระแสหนึ่งเฟสตอแบบบริดส สามารถไหลไดเพียง ทิศทางเดียว

รูปที่ 2 วงจรเทียบเคียงของวงจรเรียงกระแสเต็มคลื่นหนึ่งเฟส ดานเอาตพุตโหลดเปน R//C 2.2.2 วงจรเรียงกระแสแบบบริดสสามเฟส

1) กรณีไดโอดนํากระแส

Lx s s s

L LL

Lx i

L R L

V V dt

di   

2

3 ...…..(3)

2) กรณีไดโอดหยุดนํากระแส

3 3 3 3 3

L L

D L

C R

V C

i dt

dV   ……..(4)

โดยที่ ⁱ^D³ ^ ⁱ^Lx เปนกระแสดีซีดานออกที่ไหลผานวงจรเรียงกระแสสามเฟสตอแบบบริดส สามารถไหลได

เพียงทิศทางเดียว

รูปที่ 3 วงจรเทียบเคียงของวงจรเรียงกระแสเต็มคลื่นสามเฟส ดานเอาตพุตโหลดเปน R//C

(4)

2.3 วงจรเทียบเคียงของวงจรกรองกําลังแอกทีฟ

วงจรกรองกําลังแอกทีฟในบทความนี้เปนแบบสวิตชสี่แถว(FL-APF) ตอขนานระหวางแหลงจายไฟฟา กับโหลดไมเชิงเสนดังรูปที่ 1 ลักษณะของวงจรกรองกําลังแอกทีฟดังรูปที่ 4 มีตัวเก็บประจุทําหนาที่จายกําลังไฟฟา รีแอกทีฟ

จากวงจรรูปที่ 4 สามารถเขียนเปนวงจรเทียบเคียงได ดังรูปที่ 5 และเขียนเปนสมการสเตทไดดังสมการที่

(5)-(9) Singh B.et al. (1998).

รูปที่ 4 วงจรกรองกําลังแอกทีฟแบบสวิตชสี่แถว

รูปที่ 5 วงจรเทียบเคียงของวงจรกรองกําลังแอกทีฟแบบสวิตชสี่แถว

c an c

dc a

c c a

L V L

V iC SA

L R dt

diC

2 2 

 

 .…..(5)

c bn c

dc b

c c b

L V L

V iC SB

L R dt

diC

2 2 

 

 ..…..(6)

c cn c

dc a

c c c

L V L

V iC SC

L R dt

diC

2

2 

 

 .…..(7)

c dc n

c c n

L V iC SN

L R dt

diC

2

 

  ..…..(8)

dc n

c

b a

dc

C SN iC iC

SC

iC SB iC

dt SA dV

/ )]

* ( )

* ( ...

...

)

* ( ) [(





 ..…..(9)

เมื่อ^SXแทนสถานะการสวิตช (Switching function) ของสวิตชอิเล็กทรอนิกสในแตละแถวของวงจรกรอง กําลังแอกทีฟ ซึ่งไดจากวงจรควบคุมกระแสฮีสเตอรีซีส (HCC) ดังกลาวไวในหัวขอ 2.4.3 โดยที่

2 1 SX SX

SX   ..….(10)

เมื่อ ^X ^^{^A^,^B^,^C^,^N^}

(5)

สมการที่(1)-(10) จะนําไปใชสําหรับเขียนโปรแกรมจําลองการทํางานของระบบควบคุมวงปดทั้งหมดดวย โปรแกรม MATLAB/Simulink®

2.4 ตัวควบคุมการทํางานของวงจรกรองกําลังแอกทีฟ

2.4.1 อัลกอริธึมการคนหาแบบตาบูเชิงปรับตัวหลายวิถี

งานวิจัยนี้ใชอัลกอริธึม MATS เพื่อคนหารูปรางของฟงกชันเชิงสมาชิกที่เหมาะสมใหกับตัวควบคุมแบบฟซซี

ลอจิก กระบวนการสรางวิวัฒนาการของอัลกอริธึมการคนหาแบบตาบูเชิงปรับตัวหลายวิถีมีกระบวนการดังรูปที่ 6 โดยบล็อก MATS จะมีตัวแปรอินพุตเปนจุดเชื่อมตอระหวางกฎดานขวาของคาความผิดพลาดของแรงดันดีซี

บัส^:^xR^Errและของอัตราการเปลี่ยนแปลงของคาความผิดพลาดดังกลาว^:^xR^dErrและ ของคาแอมพลิจูดกระแส อางอิง^:^xR^Ism สําหรับจุดเชื่อมตอกฎดานซายมีระยะหางจากจุดศูนยเทากับดานขวาทั้งสามกฎ และมีตัวแปรอินพุต อีกสองตัวคือขอบเขตบนและลางของยานจํากัดแอมพลิจูดของกระแสชดเชยคือ ^:Up^limและ ^Low^lim รวม MATS มี

ตัวแปรอินพุต 5 ตัวที่จะทําการคนหา สวนเกณฑการยุติดูจากเงื่อนไขของฟงกชันเปาหมายสองขอ คือ คาทีเอชดี

กระแสแหลงจายทุกเฟสต่ํากวา 5% เปนจริง และแรงดันดีซีบัสของ FL-APF ขณะเขาสูภาวะคงตัวแลวมีคาไมเกิน

V 5

550 เปนจริง และหากคนหาไมเจอใน 1,000 รอบก็จะยุติการคนหาเชนกัน หากการคนหายุติจะแสดงผลลัพธ

การควบคุมโดยแสดงระดับทีเอชดีของกระแสแหลงจายทุกเฟสและแสดงคาเฉลี่ยแรงดันดีซีบัสของวงจรกรองกําลังแอก ทีฟในสภาวะคงตัว

รูปที่ 6 กระบวนการคนหาพารามิเตอรควบคุมที่เหมาะสมของ MATS 2.4.2 ตัวควบคุมแบบฟซซีลอจิก

ตัวแปรอินพุตสําหรับตัวควบคุมแบบฟซซีลอจิกใชตัวแปรอินพุตเปนคาความผิดพลาดและอัตราการ เปลี่ยนแปลงของคาความผิดพลาดของแรงดันดีซีบัสของวงจรกรองกําลัง ลําดับขั้นตอนการดําเนินการของตัวควบคุม ฟซซีลอจิก เปนดังนี้ Driankov,et al.(1993) และ Lee (1990).

1) แปลงคาคริปสอินพุตใหอยูในยานเอกภพสัมพัทธ [-1,1] ไดคาฟซซีอินพุต

2) อนุมานคาฟซซีอินพุตโดยใชตัวดําเนินการเลือกคาต่ําสุด(Min Implication) วิธีการตามสมการที่ (11)

 ( ), ( )

min ) , ,

(u v w _A u _B v

C  

  ..…(11)

เมื่อ ^A^,^B^,^C คือ กฎที่อยูในเอกภพสัมพัทธ ^uและ ^v ของตัวแปรอินพุต และเอกภพสัมพัทธ ^w ของตัวแปร เอาตพุต

3) แจงเหตุสูผลดวยตัวดําเนินการเลือกคาสูงสุด (Max Aggregation) ดวยสมการที่ (12) จะไดคาความเปนสมาชิกของ แตละกฎในเอกภพสัมพัทธ ^w

)]

, , ( ) , , ( max[

) (

3

1

w v u w

v u

w i

i C R

i

CR  

 



^

 .….(12)

(6)

เมื่อ ^Rⁱ ^⁽^A^and ^B⁾^^Cⁱ

 คือ ตัวดําเนินการ SUP-MIN

4) แปลงคาฟซซีกลับ(Defuzzification) ดวยวิธีพิจารณาความสูง(Height Method) ตามสมการที่ (13)





  ₃ 1 3

1

i i i

i iC X



…….(13)

เมื่อ^ⁱ ^คาความเปนสมาชิกของกฎที่ ⁱในเอกภพสัมพัทธ^wของตัวแปรเอาตพุต

i 

C คาคริปสเอาตพุตตามแกน ^x ที่อยูในพื้นที่ของกฎที่ⁱ ในเอกภพสัมพัทธ ^w 5) นําคาคริปสเอาตพุตที่ไดเขากระบวนการควบคุมตามสมการ (14)

) *

1 ( )

(k I k X

I_smxref  _smxref   ……(14)

รูปที่ 7 ตัวควบคุมแบบฟซซีลอจิกสําหรับวงจรกรองกําลังแอกทีฟ

คากระแสไฟฟาอางอิงจากแหลงจายที่คํานวณไดจากสมการ ที่ (15) นําไปคูณกับคาแรงดันไฟฟาตอหนวยของแตละ เฟส Usx จะไดสัญญาณกระแสไฟฟาอางอิงของแหลงจาย ดังสมการที่ (15)-(16) และนําไปคํานวณคากระแสไฟฟา ไหลผานวงจรกรองกําลังอางอิงไดจากสมการที่ (17) Singh B.et al. (1998).

sx smxref

sxref x I x U

I ( ) ( )* ……(15)

เมื่อ ^x^^{^a^,^b^,^c^}

)]

( ) ( ) ( [ )

(x iL k iL x iL x

I_snref  _a  _b  _c …….(16)

) ( ) ( )

(k I x i x

I_cxref  _sxref  _L ……(17)

เมื่อ ^x^^{^a^,^b^,^c^,ⁿ^}

 ) (k

iL_x คากระแสโหลดไมเชิงเสนแตละเฟส

ตัวควบคุมฟซซีลอจิกในบทความนี้ไดออกแบบใหมีจํานวนกฎ 9 กฎ ตารางกฎดังรูปที่ 8

(7)

รูปที่ 8 ตารางกฎสําหรับตัวควบคุมฟซซีลอจิก

หลังจากใชอัลกอริธึม MATS ในกระบวนการทําวิวัฒนาการของโปรแกรมเพื่อคนหารูปรางฟงกชันเชิงสมาชิกรูป สามเหลี่ยมที่เหมาะสมใหกับตัวควบคุมฟซซีลอจิกโดยกําหนดเงื่อนไขการยุติของฟงกชันเปาหมายคือ คาแรงดันตก ครอม^Cdcอยูในขอบเขตที่กําหนด ⁵⁵⁰^⁵^V และคา ^{THDi _}^xของรูปคลื่นกระแสดานแหลงจายไมเกิน ⁵^% ในทุกเฟส ในรูปที่ 9 เปนรูปรางของฟงกชันเชิงสมาชิกที่คนหาไดกรณีโหลดไมเชิงเสนมีคา ^THD^ixเริ่มตนอยูใน ระดับสูง

รูปที่ 9 รูปรางของฟงกชันเชิงสมาชิกที่ทําใหกระบวนการคนหายุติ

2.4.3 ตัวควบคุมกระแสฮีสเตอรีซีส (HCC)

เอาตพุตจากตัวควบคุมแบบพีไอหรือตัวควบคุมแบบฟซซีลอจิกจะถูกสงมาที่ตัวควบคุมกระแสฮีสเตอรีซีสเพื่อทํา หนาที่เปรียบเทียบกระแสไฟฟาไหลผานวงจรกรองกําลังคาอางอิงกับคาจริงแลวตัดสินใจสั่งใหเกิดการสวิตชที่วงจร กรองกําลัง โดยมีเงื่อนไขการตัดสินใจดังสมการที่ (18)-(21)

HB I

I_cxhb_,_min  _cxref  ……(18)

HB I

I_cxhb_,_max  _cxref  ……(19)

(8)

1 2 , 0

min 1

,  

I then SX SX I

if _cxreal _cxhb ……(20)

0 2 , 1

max 1

,  

I then SX SX I

if _cxreal _cxhb ……(21)

เมื่อ^SX¹และ ^SX² เปน สถานะการสวิตชของสวิตชอิเล็กทรอนิกสกําลังตัวบนและตัวลางในวงจรกรอง กําลังแอกทีฟในแถวที่ตอกับเฟส X

สถานะดังกลาวใชเปนสัญญาณกระตุนขาเกตใหกับสวิตชอิเล็กทรอนิกสกําลัง สวน HB เปนความกวางของ แถบฮีสเตอรีซีส

3. ผลการศึกษาและอภิปรายผล

3.1 คาพารามิเตอรที่ใชทดสอบ

รูปที่ 10 คือแบบจําลองระบบควบคุมวงปดของวงจรกรองกําลังแอกทีฟแบบสวิตชสี่แถวควบคุมดวยตัว ควบคุมฟซซีลอจิกโดยกําหนดพารามิเตอรหลักของระบบดังนี้

} , , {

; 50 ,

220V Hz x a b c

V_xn  _rms 

} , , {

; 50 ,

380V Hz LL ab bc ca

V_LL  _rms 

F Cdc

V

Vdc_ref 550 ; 4500

kHz f

mH L

R_c 0.1; _c3.0 ; 25

และทําการทดสอบที่สภาวะโหลดไมเชิงเสนเริ่มตนมีคาความเพี้ยนฮารมอนิกรวมของรูปคลื่นกระแสแหลงจายในระดับ ปานกลางและระดับสูงโดยกําหนดพารามิเตอรของโหลดไมเชิงเสนตามตารางที่ 1

ตารางที่ 1 คาพารามิเตอรที่กําหนดในสวนวงจรโหลดไมเชิงเสน

วงจรที่ พารามิเตอรของโหลดไมเชิงเสน

THDi_A

[%] THDi_B

[%] THDi_C

[%]

ระดับของ THDi ]

[ : 

Rs L_s: mH[ ] C_L:[F] R_L:[]

1 1 0.25 470 20 49.81 51.3024 51.045 สูง

2 3 0.25 470 20 32.735 33.755 33.396 ปานกลาง

(9)

รูปที่ 10 แบบจําลองวงจรกรองกําลังแอกทีฟแบบสวิตชสี่แถวควบคุมดวยตัวควบคุมแบบฟซซีลอจิก ตารางที่ 2 พารามิเตอรสําหรับตัวควบคุมฟซซีลอจิกที่อัลกอริธึม MATS คนพบ

พารามิเตอร THDi ปานกลาง

(10%-40%) THDi สูง

(40%ขึ้นไป)

xRErr 0.8335 0.7385

xRdErr 0.9188 0.3124

xRIsm 0.2172 0.2061

UpLim 35.5913 35.6073

LowLim -25.2930 -25.5485

THDi_A 4.4725% 5.0454%

THDi_B 4.8321% 4.2538%

THDi_C 4.9252% 3.6689%

Vdcbus 555.4831 555.6702

Count 236 351

Time (sec.) 2.1236e+004 3.189e+004

3.2 ผลการจําลองการทํางาน

ขอมูลในตารางที่ 2 เปนรูปรางของฟงกชันเชิงสมาชิกของตัวควบคุมฟซซีลอจิกและขอบเขตยานอิ่มตัวของ

Ismnxซึ่งเปนตัวแปรเอาตพุตของตัวควบคุมฟซซีลอจิกใชเปนแอมพลิจูดของกระแสชดเชย คาพารามิเตอรทั้งหมดทํา ใหฟงกชันเปาหมายเปนจริงและทําใหอัลกอริธึม MATS ยุติการคนหา

(10)

ผลตอบสนองของการควบคุมรูปที่ 11 ประกอบดวยรูปคลื่นกระแสแหลงจายกอนชดเชย ^:ⁱ^Lx รูปคลื่น กระแสชดเชย ^:ⁱ^Cxและแรงดันดีซีบัสของแอกทีฟฟลเตอร^:^V^dcbus รูปที่ 12 เปนรูปคลื่นกระแสแหลงจายหลังไดรับ การชดเชย รูปที่ 13 เปนรูปคลื่นแรงดันดีซีบัสในชวงเริ่มตนจะสังเกตไดวาไมมีการออสซิลเลตในชวงภาวะทรานเชียนท

และใชเวลาเขาสูภาวะคงตัว 0.12 วินาที รูปที่ 14 แสดงคาความเพี้ยนฮารมอนิกรวม ^:^{THDi _}^x ของรูปคลื่น กระแสแหลงจายหลังไดรับการชดเชยซึ่งมีคาไมเกิน 5% ตามเกณฑมาตรฐาน IEEE std-519

รูปที่ 11 รูปคลื่นกระแสไฟฟาจากแหลงจายอินพุต และกระแสไฟฟาชดเชยจากวงจรกรองกําลังแอกทีฟ ที่ทดสอบกับ โหลดไมเชิงเสนแบบมีความเพี้ยนฮารมอนิกรวมสูง

รูปที่ 12รูปคลื่นกระแสไฟฟาแหลงจายหลังไดรับการชดเชยดวยกระแส ^iCx

(11)

รูปที่ 13แรงดันดีซีบัสวงจรกรองกําลังแอกทีฟในสภาวะเริ่มตน

รูปที่ 14 คาความเพี้ยนฮารมอนิกรวมของรูปคลื่นกระแสไฟฟาแหลงจายหลังตอวงจรกรองกําลังแอกทีฟ

4. สรุป

อัลกอริทึม MATS สามารถคนหารูปรางของฟงกชันเชิงสมาชิกและยานของแอมพลิจูดกระแสชดเชยใหกับตัว ควบคุมฟซซีลอจิกไดแมวาฐานกฎของตัวควบคุมนี้มีเพียง 9 กฎ ซึ่งลดจํานวนกฎที่ใชในการตัดสินใจลงจากงานวิจัยเดิม ทัศนะ และคณะ (2546). จํานวน 40 กฎ แตตัวควบคุมฟซซีลอจิกในงานวิจัยนี้สามารถควบคุมการทํางานของวงจร กรองกําลังแอกทีฟแบบสวิตชสี่แถวใหทําการชดเชยกําลังไฟฟารีแอกทีฟและจายกระแสชดเชยทําใหรูปคลื่น กระแสไฟฟาแหลงจายมีองคประกอบฮารมอนิกไมเกิน 5% ตามเกณฑมาตรฐาน IEEE std-519 ได แมจะมีการ เปลี่ยนแปลงของโหลดไมเชิงเสนทั้งกรณีทีเอชดีปานกลางและสูง (ตามตารางที่ 1)

5. กิตติกรรมประกาศ

งานวิจัยนี้สําเร็จลุลวงดวยดีโดยการสนับสนุนของโครงการการวิจัยภาคปฏิบัติและการพัฒนา (Project of Hands-on Research and Development) ของมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลลานนา ทั้งนี้ผูวิจัย ขอขอบพระคุณ ศาสตราจารย ดร.ณรงคฤทธิ์ สมบัติสมภพ และคณะที่ปรึกษาทุกทานที่ไดใหคําแนะนําในการทําวิจัย อยางตอเนื่อง

(12)

6. เอกสารอางอิง

ทัศนะ ถมทอง จักรเพชร มัทราช และ สุทธิชัย เปรมฤดีปรีชาชาญ. 2546. การออกแบบตัวควบคุมฟซซีลอจิก ปรับตัวไดโดยใชหลักทฤษฎีฟซซีลอจิกและจีนีติกอัลกอริทึม.วารสารวิจัยและฝกอบรม ปที่ 7 ฉบับที่ 1, : 11-23.

จักรกฤษณ เคลือบวัง. 2553. การพัฒนาอัลกอริธึมการคนหาแบบตาบูเชิงปรับตัวหลายวิถี. วิทยานิพนธวิศวกรรม ศาสตรดุษฎีบัณฑิต สาขาวิชาวิศวกรรมไฟฟา มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี.

Akagi, H.; Kanazawa, Y.; and Nabae, A. 1984.Instantaneous reactive power compensators comprising switching devices without energy storage elements,in IEEE Trans. Industry Application, 1A-20, :625-630.

Akagi, H. 1994.Trends in active power line conditioners,in IEEE Trans. Power Electronics, : 263-268.

Belaidi, R.; Haddouche, A.; and Guendouz, H. 2012.Fuzzy logic controller based three-phase shunt active power filter for compensating harmonics and reactive power under unbalanced main voltages,in Jour. of Energy Procedia, Vol.18, : 560-570.

Cividino, L. 1992. Power factor, harmonic distortion, causes, effects and considerations, in 14^th International telecommunications Energy Conference, : 506 – 513.

Driankov, D.; Hellendoorn H.; and Reinfrank, M. 1993. An Introduction to Fuzzy Control, Berlin Heidelberg New York :Springer-Verlag.

Ellis R. G. 1996. Harmonic analysis of industrial power systems,in IEEE Trans. Industry Application, Vol. 32 No. 2, : 417-421.

IEEE Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Electrical Power systems, IEEE Std 519-1992, Apr. 1993.

Lee, C. C. 1990. Fuzzy logic in control systems : Fuzzy logic controller-Part I-II, in IEEE Trans.

Systems, Man and Cybernetics, Vol. 20 No. 2, : 404-435.

Ozdemir, E.; and Ucar, M. 2008. Control of a 3-phase 4-leg active power filter under non-ideal mains voltage condition,in Jour. of Electric Power Systems Research, vol. 78, : 58-73.

Sadati, S. B.; Tahani, A.; Darvishi, B.; Dargahi, M.; and Yousefi, H. 2008. Comparison of distribution transformer losses and capacity under linear and harmonic loads, in IEEE 2^nd International Power and Energy Conference, : 1265 – 1269.

Singh, B.; Al-Haddad, K.; and Chandra, A. 1998.Harmonic elimination reactive power compensation and load balancing in three-phase electric distribution systems supplying non-linear loads,in Jour. of Electric Power Systems Research, vol. 44, : 93-100.

Singh, B. ; Al-Haddad K.; and Chandra A. 1999. A Review of Active Filters for Power Quality Improvement,in IEEE Trans. on Industrial Electronics, Vol. 46 No. 5, : 960-971.