การหาคาทเหมาะสมทสดของตวควบคมชนดสดสวนรวมกบ

เรโซแนนซ สาหรบวงจรกรองกาลงแอกทฟแบบขนานชนด 1 เฟส

บนพนฐานเทคนคการควบคมกระแสทางออม

Optimization of Proportional-Resonant Controller For

Single-Phase Shunt Active Power Filters Based On Indirect

Current Control Technique

กววชร โพธดารงชย1 วนจกร เลนวาร1* คณาพจน ยอดมณ2 1ภาควชาวศวกรรมระบบควบคมและเครองมอวด คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร

2สาขาวชาเทคโนโลยวศวกรรมไฟฟา คณะอตสาหกรรมและเทคโนโลย มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลรตนโกสนทร วทยาเขตวงไกลกงวล

ประจวบครขนธ

บทคดยอ ปจจบนไดมความสนใจเรองคณภาพไฟฟาเพมมากขน ความกาวหนาในอปกรณไฟฟาและอเลกทรอนกสกาลง

เปนสาเหตใหเกดฮารมอนกในระบบไฟฟา โดยฮารมอนกสามารถสงผลกระทบตอการทางานอปกรณตางๆ ซงกอใหเกด

ความเสยหายและการทางานผดพลาดของอปกรณ วงจรกรองกาลงแอกทฟแบบขนานเปนอปกรณชนดหนงทม

ประสทธภาพสาหรบปรบปรงคณภาพไฟฟาใหดขนดวยการกรองฮารมอนก บทความนนาเสนอการออกแบบและหาคาท

เหมาะสมทสดของตวควบคมชนดสดสวนรวมกบเรโซแนนซ (Proportional-Resonant: PR) สาหรบวงจรกรองกาลงแอก

ทฟแบบขนานชนด 1 เฟสบนพนฐานเทคนคการควบคมกระแสทางออม การหาคาทเหมาะสมทสดของตวควบคมชนด PR

อาศยวธพนฐานเชงพนธกรรม (Genetic Algorithm: GA) การตรวจสอบความถกตองของการควบคมทเสนอใชการจาลอง

จากผลการจาลองสามารถลดคาเปอรเซนตความเพยนเชงฮารมอนกรวม (%THD Harmonic Distortion: %THD) ไดต ากวา 3

เปอรเซนต ซงอยภายใตมาตรฐาน IEEE Std 519-2014

คาสาคญ : วงจรกรองกาลงแอกทฟแบบขนานชนด 1 เฟส, ตวควบคมชนดสดสวนรวมกบเรโซแนนซ (Proportional-

Resonant Controller), วธพนฐานเชงพนธกรรม (Genetic Algorithm), การควบคมกระแสทางออม

(Indirect Current Control)

Abstract

Nowadays, more attention has been paid to power quality of electricity. The advance in electrical

equipment and power electronics causes harmonics in the electrical system. Harmonics can cause damage

and malfunction of the equipment in the system. Shunt active power filters is one of effective devices used

for improving power quality by harmonic filtering. This paper proposes optimized design of proportional-

42 วศวสารลาดกระบง ปท 35 ฉบบท 2 มถนายน 2561

resonant (PR) controller for single-phase shunt active power filtes based on indirect current control

technique. Controller parameters are obtained through the use of Genetic Algorithms (GA). The validation

of the proposed control is done through simulations. The results show that %THD is reduced to less than

3% which complies with IEEE Standard 519-2014.

Keywords : Single Phase Shunt Active Power Filters, Proportional-Resonant Controller,

Genetic Algorithms, Indirect Current Control

1. บทนา

ปจจบนการพฒนาอปกรณไฟฟามความกาวหนา

ซงกอใหเกดปญหาในระบบไฟฟา ฮารมอนกเปนปญหา

โด ย เฉ พ าะใ น ง านอ ต สาหก รร ม แ ล ะเ ช ง พ า ณ ช ย

หรอ เครองใชไฟฟาภายในบาน เนองจากโหลดทไม

เปนเชง เสน เชน เค รองแปลงกระแสไฟฟา ตวขบ

กระแสสลบและกระแสตรง หลอดฟลออเรสเซนต

เครองคอมพวเตอรและยพเอส อปกรณจะสงผลใหกบ

ระบบไฟฟาและอปกรณไฟฟามการทางานทผดพลาด

หรอกอใหเกดการชารดไดงาย [1] ดงนนเพอกาจดฮาร

มอนกใหลดลง สามารถทาไดโดยใชวงจรกรองกาลง

แอกทฟ (Active power filters) ซงเปนอปกรณทสามารถ

กาจดฮารมอนกไดอยางมประสทธภาพทงในระบบหนง

เฟสและระบบไฟฟาสามเฟส [2]

เทคนคการหาคาอางองบนแกนดคว (D-Q Reference

frame) สาหรบวงจรกรองกาลงแอกทฟ (Active power

filters) เปนการหาคาขนาดและแรงดนในปรมาณดซบน

พนฐานการแปลงแกนของพารค (Park transformation)

โดยวธการอางองบนแกนดควนนจะนยมใชกบวงจร

กรองกาลงแอกทฟของระบบไฟฟาสามเฟส ซงจะไม

สามารถใชกบระบบไฟฟาหนงเฟสไดโดยตรง แต

สามารถทาไดโดยสมมตตวแปรขนใหคาของตวแปร

หรอสญญาณทสมมตขนมานนทามมลาหลงกบสญญาณ

ทกาหนดหรอสญญาณทตองการวดคาออกไป 90 องศา

เพอใหสามารถคานวณบนพนฐานของพารคได [3]

ตว ค ว บ ค ม ช น ด ส ด ส ว น ร ว ม กบ เ ร โ ซ แ น น ซ

(Proportional-resonant controller) [4] เปนตวควบคม

กระแสทมประสทธภาพและเหมาะสมกบการควบคม

กระแสอางองทเปนสญญาณกระแสสลบ

ปจจบนไดมการนาเทคนคการหาคาทเหมาะสมทสด

(Optimization) มาใชในการออกแบบตวควบคม เชน วธ

พนฐานเชงพนธกรรม (Genetic algorithm) สามารถเขา

มาชวยหาคาพาราม เตอรของตวควบคมกระแสท

เหมาะสม [5-6]

บทความนไดนาเสนอการออกแบบตวควบคมชนด

สดสวนรวมกบเรโซแนนซ ดวยการหาคาทเหมาะสม

ทสด สาหรบวงจรกรองกาลงแอกทฟแบบขนานชนด

1 เฟส บนพนฐานเทคนคการควบคมกระแสทางออม

ดวยวธพนฐานเชงพนธกรรม ผลการจาลองแสดง

ประสทธภาพการกาจดฮารมอนกในระบบใหมคาตาม

มาตรฐาน IEEE Std 519-2014 [7]

2. ทฤษฎ

รปท 1 แสดงหลกการ พนฐานของวงจรกรอ ง

กาลงแอกทฟแบบขนาน (Shunt active power filters)

มจดประสงคเพอกรองกระแสฮารมอนกออกจากระบบ

เพอใหกระแสของแหลงจายใกลเคยงรปคลนไซนและ

มความถเทากบความถมลฐานมากทสด ซงสามารถแบง

ออกเปน 2 วธ ไดแก การควบคมกระแสทางตรงและการ

ควบคมกระแสทางออม

+_

Non-linear

Loads

Shunt Active Power FilterLsh

Vs

VDC

is iL

iAF

Vpcc

Ls

รปท 1 วงจรกรองกาลงแอกทฟแบบขนาน

Ladkrabang Engineering Journal, Vol. 35, No. 2, June 2018 43

(2)

(1)

2.1 การควบคมกระแสแบบทางออม

จากรปท 2 แสดงโครงสรางวงจรกรองกาลงแอกทฟ

แบบขนานชนด 1 เฟส ทควบคมกระแสแบบทางออม

โดยการควบคมกระแสแบบทางออม จะใชสญญาณ

อางอง *si ทเปนกระแสรปคลนไซนมความถเทากบ

ความถมลฐาน ทผานการคานวณจากการวดกระแสท

โหลด Li และวดกระแสทแหลงจาย si เพอทาการ

ปอนกลบไปยงระบบควบคม เพอบงคบใหกระแสท

แหลงจายเปนรปคลนไซนทความถเทากบความถมลฐาน

เปนไปตามสญญาณอางอง เพอกาจดกระแสฮารมอนก

ออกไป [8] ซงการควบคมกระแสแบบทางออมมขอดคอ

สามารถควบคมกระแส si โดยตรงทาใหแนใจวา

กระแส si เปนรปคลนไซน แตขอเสยคอ การออกแบบ

ตวควบคมมความซบซอนเนองจากไมทราบคาฟงกชน

ถายโอนทแนนอน

Non-linearload

C

pcc

Inverter

Control System

iL isVs

Lsh

Rsh

ish

Rs LsiLiS

Vs

+

_

รปท 2 โครงสรางวงจรกรองกาลงแอกทฟแบบขนาน

ชนด 1 เฟส ทควบคมกระแสแบบทางออม

2.2 ตวควบคมชนดสดสวนรวมกบเรโซแนนซ

ตวควบคมสดสวนรวมกบเรโซแนนซจะมอตราขยาย

เปนคาอนนตทความถเรโซแนนซ สมการของตวควบคม

แบบสดสวนรวมกบเรโซแนนซแสดงไดดงสมการท (1)

[9]

ω= +

+2 20

( ) rK sG s Kc p

s

ตวควบคมสดสวนรวมกบเรโซแนนซไดนามาพฒนา

สาหรบการประยกตใชบนแกนหยดนง (Stationary

reference frame) เพอควบคมสญญาณทความถมลฐาน

ไดอยางแมนยา ดงน นเพอเพมประสทธภาพของตว

ควบคมชนดน ไดมการแกไขสวนของเรโซแนนซ โดย

เพมเทอม ω0 ตามสมการท (2) [10]

02 2

0

( )K srG s Kc p

s

ω

ω= +

+

โดย

Kp คอ อตราขยายแบบสดสวน

Kr คอ อตราขยายแบบเรโซแนนซ

ω0 คอ ความถเรโซแนนซ

จากรปท 3 แสดงผลตอบสนองทางความถดวย

แผนภาพโบเดของสมการท (2) โดยกาหนดให Kp=1,

Kr=1 และ ω0 = 50 Hz (314 rad/s) ซงจะเหนไดวาท

ความถเรโซแนนซจะมอตราขยายทสง ทาใหมการ

ตอบสนองทรวดเรว

0

100

200

300

400

Mag

nitu

de (d

B)

101 102103 104

-90

-45

0

45

90

Phas

e (d

eg)

Frequency (rad/s)

KP = 1 Kr = 1

ωo=314 rad/s

รปท 3 ผลตอบสนองทางความถของตวควบคมสดสวน

รวมกบเรโซแนนซ

3. ระบบทนาเสนอ

3.1 ตวควบคมชนดสดสวนรวมกบเรโซแนนซ สาหรบ

วงจรกรองกาลงแอกทฟแบบขนานชนด 1 เฟส

วงจรกรองกาลงแอกทฟแบบขนานชนด 1 เฟส ท

ควบคมกระแสแบบทางออมทนาเสนอ แสดงในรปท 4

จะสงเกตไดวาทาการวดคากระแส แรงดนและความถ

ของแหลงจายเทาน น โดยตวควบคม PR จะบงคบ

กระแสทไหลผานตวเหนยวนา shi เพอใหได si ใหตาม

กระแสอางอง *si ซงตวควบคมกระแสชนดสดสวน

รวมกบเรโซแนนซถกออกแบบใหมความถเรโซแนนซม

คาเทากบความถมลฐาน 50 เฮรตซ

44 วศวสารลาดกระบง ปท 35 ฉบบท 2 มถนายน 2561

Non-linearload

PWM

Driver

PR Current

Controller

Reference Source

Current Generation

VDC

VDC

+

_PI VoltageController

is*

+_

C

pcc

*

Inverter

Rs LsiLiS

Vs

Vs

iL

Lsh

Rsh

ish

iS

iDC

+

_

รปท 4 โครงสรางระบบทนาเสนอ

3.2 เทคนคการสรางสญญาณอางอง

การสรางสญญาณอางอง คอการวดคากระแสโหลด

Li เขามาคานวณทางคณตศาสตร เ พอใหไดมาซง

สญญาณอางองของระบบควบคม การตรวจจบกระแส

โหลดเพอสรางสญญาณอางองบนแกนดคว โดยใช

พนฐานการแปลงแกนของพารค จะสามารถนามาใช

กาจดกระแสฮารมอนกสาหรบวงจรกรองกาลงแอกทฟ

แบบขนานได

จากรปท 5 แสดงบลอกไดอะแกรมการตรวจจบ

กระแสโหลดเพอสรางสญญาณอางอง *si โดยทาการ

กาหนดคาของตวแปรหรอสญญาณกระแสทโหลด Liแ ล ะ ท า ก า ร แ ป ล ง แ ก น ใ ห ไ ป อ ย บ น แ น ว แ ก น

Axisα β− (Stationary reference frame) ซงจะไดตว

แปร Li α และ Li β จากนนกาหนดใหตวแปร Li β ทามมลา

หลงออกไป 90 องศา หรอ / 2π− ตอมาทาการเปลยน

กระแสโหลด Li α และ Li β ใหไปอยบนแกนดคว (D-Q

Reference frame) ผลลพธ ทไดคอ d Axis− ( Ldi )

และ q Axis− ( Lqi ) เมอไดคา Ldi และ Lqi จะทาการ

นากระแส Ldi ผานวงจรกรองความถตาผาน (Low pass

filter) ไปบวกกบเทอมของการควบคมบสแรงดนดซ

(DC-Link) จะไดคา Ld DCi i+ จากนนทาการอนเวอรส

(Inverse) คากระแส Ld DCi i+ ในรปแบบแกนดคว ให

กลบไปอยในรปของ Stationary reference frame ดงนน

จะไดคากระแสอางอง *si

-π/2

ϴ VS

iL

iLα

iLβ

α-β

α-β d-q

d-qiLd

iLq

1-phase to α-β α-β to d-q d-q to α-β

iLd

iS*

LPF +

+

PLL

iDC

ϴ

รปท 5 บลอกไดอะแกรมการตรวจจบกระแสโหลดเพอ

สรางสญญาณอางอง *si

3.3 ทฤษฎขนตอนวธพนฐานเชงพนธกรรม

วธพนฐานเชงพนธกรรม (Genetic algorithm) หรอ

GA เปนวธการคนหาคาตอบทดทสดโดยใชหลกการ

คดเลอกแบบธรรมชาตและหลกการทางสายพนธศาสตร

รปท 6 แสดงองคประกอบและการทางานของ GA

Initialization(Randomly Generate

Population)

Fitness Function Evaluation

GenerationOf

New Population

-Fittest Solution-Termination?

Crossover

Mutation

Output BestSolution

GA START END

No

Yes

Reproduction

Selection

รปท 6 องคประกอบและการทางานของ

Genetic Algorithm

การทางานของ Genetic Algorithm เรมตนดวยการ

หาคาประชากรดวยวธการสม โดยทการทาซ าแตละครง

นน จะมวธการดาเนนการคอ ปฏบตการทางสายพนธ

(Reproduction) หลงจากขบวนการคดเลอกไดดาเนนไป

จนเสรจสมบรณ โครโมโซมลกหลานจะถกสรางขนใหม

จากโครโมโซมทถกคดเลอกมาเปนตนกาเนดสายพนธ

โดยการเอาโครโมโซมทเปนตนกาเนดสายพนธนนมาทา

การเปลยนแปลงใหเกดโครโมโซมใหมขน ขนตอน

ดงกลาวเปนขนตอนทสาคญอกอยางหนงของวฏจกร

ของ GA ซงมการคาดหวงวาโครโมโซมลกหลานท

เกดขนนน จะไดรบสวนดของโครโมโซมตนกาเนดสาย

พนธโดยผานปฏบตการทางสายพนธน จะมอย 2 วธ

หลกๆ คอ การทาครอสโอเวอรและการทามวเทชน

ครอสโอเวอรเปนวธการรวมตวใหมของโครโมโซม

โดยทาการรวมสวนยอยระหวางโครโมโซมตนกาเนด

Ladkrabang Engineering Journal, Vol. 35, No. 2, June 2018 45

(4)

(5)

(3)

สายพนธ ตงแตสองโครโมโซมขนไป เพอใหกลายเปน

โครโมโซมลกหลาน โครโมโซมลกหลานทไดจาก

การครอสโอเวอรนจะมพนธกรรมจากตนกาเนดสาย

พน ธอยในตว มวเทชนเปนวธการแปรผนยนหรอ

สวนยอยของโครโมโซม ซงเปรยบเทยบไดกบการกลาย

พนธของสงมชวต ดวยปกตแลวการทามวเทชนจะมคา

คอนขางต า ถามวเทชนคอการเปลยนแปลงยนของ

โครโมโซมแลว ในระบบจรงมวเทชนกจะเปนการ

เป ล ย น แ ปล ง เ ช ง ตว เล ข เ ช น กน ก า ร ทา ม ว เทชน

เปรยบเสมอนก ารกาวเดนไปสคาตอบของระบบ

เชนเดยวกบการทาครอสโอเวอร ยงไปกวานนการทามว

เทชนย งสามารถถก พจารณาเ พอทาให เ ก ดความ

หลากหลายขนในกลมประชากร มผลใหคาตอบทเกดขน

ในขบวนการ GA ครอบคลมพนทการคนหาคาตอบได

ทวถงยงขน [11]

ในงานวจยนการหาคาพารามเตอรของตวควบคม PR

กาหนดให ω0 = 2π(50) เรเดยนตอวนาท ซงวธการ

ออกแบบจะเรมตนจากการสมคาของ Kp และ Kr โดย

กาหนด Kp อยในชวง [0-20] และ Kr อยในชวง [0-20]

คาพารามเตอรตางๆ ของ GA แสดงในตารางท 2

หลงจากนน GA จะคานวณคาพารามเตอรตางๆ ใหอย

ในรปของ z-domain ดวยวธ Bilinear Approximation

กอนนาคาทไดไปใสในสมการของตวควบคม PR ใน

z-domain ดงสมการ (3) += +

− +2(z)2

CZ

Az BG K p

z C

ωω

ω

=

= −

= +

0

0

2 2

01

r s

r s

s

T

B T

C T

A K

K

จาก น นทาก าร กาหน ด ใ หหา ค า ท 50 ร น

(Generations) และในแตละรน ใหคานวณรอบละ 10

Individuals ในขณะกระบวนการทา GA น นได

กาหนดใหหาคาความผดพลาดของระบบ มคานอยทสด

ดวยวธ Integral of absolute error (IAE) ซงมความ

เหมาะสมกบวงจรกรองกาลงแอก ทฟแบบข นาน

เนองจากมการตอบสนองทไมเรวมากและมการแกวง

กวด (Oscillation) นอย โดยเปนการวดคาระหวางกระแส

อางอง *si กบกระแสแหลงจาย si ดงสมการ (4) เมอทา

การหาคากระบวนการ GA แลว เราจะไดคาพารามเตอร

ออกมาเชน คาอตราขยายและคาความผดพลาด

0

*( ) ( )= −∫T

S St

IAE i t i t dt

รปท 7 แสดง Timing diagram ของการหาคาท

เหมาะสมทสดสาหรบตวควบคมกระแส โดยกาหนดให

t0 = 0.15 s คอเวลาเรมตน เพอใหระบบเสถยรกอนหา

คาทเหมาะสมและ T = 0.6 s คอเวลาสนสดการคานวณ

แตละรอบ นอกจากนมการตรวจสอบความไมเสถยรของ

ระบบ ดวยการวดคาแรงดน DC-link ทเวลา t = 0.3 ถง

0.59 s

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6

Start simulation Stop simulation

Check dc-link voltage Check dc-link voltage

Time(s)

Start fitness functioncalculation

รปท 7 Timing diagram ของการหาคาเหมาะสมทสด

สาหรบตวควบคมกระแส

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Generations

0.02984

0.02986

0.02988

0.0299

0.02992

0.02994

0.02996

0.02998

Best

valu

e

รปท 8 กราฟแสดงความสมพนธระหวาง Fitness

Function กบจานวนรอบ

หลงจากทาการหาคาทเหมาะสมทสดดวยวธพนฐาน

เชงพนธกรรม GA แลว กราฟความสมพนธแสดงดงรป

ท 8 ซงจะไดคาพารามเตอรของตวควบคมกระแสชนด

สดสวนรวมกบเรโซแนนซทเหมาะสมทสดและมคา

ความผดพลาดนอยทสด คา Kp มคาเทากบ 12.7254 และ

Kr มคาเทากบ 9.7077 ตวควบคมสดทายทไดแสดงดง

สมการ (5) −= +

− +2

0.0061 0.0061(z) 12.7254

2 1C

Z

zG

z

46 วศวสารลาดกระบง ปท 35 ฉบบท 2 มถนายน 2561

4. ผลการจาลอง

งานวจยนไดทาการจาลองการทางานของวงจร

กาลงแอกทฟ ดวยโปรแกรม MATLAB/SIMULINK

(SimPowerSystems) ดงรปท 9 โดยคาพารามเตอรของ

ระบบแสดงในตารางท 1 ผลการจาลองแสดงดงตอไปน

รปท 10 แสดงการจาลองรปคลนกระแสของการ

ตรวจจบกระแสโหลดเพอกาเนดสญญาณอางองสาหรบ

วงจรกรองกาลงแอกทฟแบบขนานชนด 1 เฟส บนแกน

อางองดคว (D-Q Reference frame)

รปท 11 แสดงรปคลนสญญาณระหวาง si และ *si

ของวงจรกรองกาลงแอกทฟแบบขนานชนด 1 เฟส กอน

และหลงการชดเชยกระแสฮารมอนก ทเวลา t = 0.06 s

จะเหนไดวากอนชดเชยกระแสฮารมอนกนน กระแสท

แหลงจาย มรปคลนทไมเปนไปตามรปคลนกระแส

อางอง *si แสดงวายงมกระแสฮารมอนกปะปนอยและ

หลงจากทาการชดเชยกระแสฮารมอนก ทเวลา t = 0.06 s

จะเหนไดวากระแสทแหลงจาย si มรปคลนใกลเคยง

รปคลนกระแสอางอง *si ซงแสดงวาสามารถชดเชย

กระแสฮารมอนก ไดจ รง สงผลใหสามารถลดคา

เปอรเซนตความเพยนเชงฮารมอนกรวม )(%s

THDi จาก

27.18% เปน 2.58% ซงจะมคาลดลงตากวาเมอเปรยบ

เทยบกบบทความ [5]-[12]

-50

0

50

-50

0

50

0

20

40

0

250

500

0

20

40

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12Time(s)

-50

0

50

Ampli

tude(A

)Am

plitud

e(A)

Ampli

tude(A

)Am

plitud

e(V)

Ampli

tude(A

)Am

plitud

e(A)

iLβ

VDC

iLd iDC+

iS*

iLα

Ldi

รปท 10 รปคลนสญญาณ

, ,L Li iα β , , +Ld DC Ld DCi V i i และ *si

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12Time(s)

-40-30-20-10

010203040

Ampl

itude

(A)

Actual current Reference current

รปท 11 รปคลนสญญาณของวงจรกรองกาลงแอกทฟ

แบบขนานชนด 1 เฟส กอนและหลงการชดเชยกระแส

ฮารมอนก ทเวลา t = 0.06 s

Non-linear Load

Linear Load

Shunt Active Filter

รปท 9 บลอกการจาลองของระบบ

Ladkrabang Engineering Journal, Vol. 35, No. 2, June 2018 47

-500

0

500A

mp

litu

de(

V)

-50

0

50

Am

pli

tud

e(A

)

-50

0

50

Am

pli

tud

e(A

)

0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16

Time(s)

-20

0

20

Am

pli

tud

e(A

)

VS

iS

iL

iSh

เพ�มโหลดเชงเสนท�เวลา t = 0.10 s

รปท 12 รปคลนสญญาณของวงจรกรองกาลงแอกทฟ

กรณเพมโหลดเชงเสน ทเวลา t = 0.10 s

รปท 12 แสดงรปคลน Vs , si , Li และ shi ขณะ

ชดเชยกระแสฮารมอนก กรณเพมโหลดเชงเสนทเวลา

t =0.10 s จะเหนไดวาระบบสามารถควบคม si ตดตาม

สญญาณอางอง *si ไดอยางมประสทธภาพ สงผลให

สาม าร ถ ล ด คา เปอร เ ซน ตค วาม เพ ย น เ ช ง ฮ า ร ม อ

นกรวม )(%s

THDi จาก 17.13% เปน 1.75%

รปท 13 แสดงภาพขยายรปคลนสญญาณ siและ *

si ของรปท 11 กรณตอโหลดแบบไมเปนเชงเสนท

สภาวะคงตว กระแสทแหลงจาย si มรปคลนสญญาณ

เปนรปไซนทสมบรณและใกลเคยงกบ *si ทความถ

เทากบ 50 เฮรตซ รปท 14 เปรยบเทยบผลการตอบสนอง

ระหวางตวควบคม PI [6] และตวควบคม PR โดยสงเกต

ไดวาชวงความชนสงตวควบคม PR มผลการตอบสนอง

ทรวดเรวทาใหมคาความผดพลาดของระบบนอย ซง

ดกวาตวควบคม PI

0.20 0.205 0.21 0.215 0.22 0.225 0.23 0.235 0.24Time(s)

-30

-20

-10

0

10

20

30

Am

plitu

de(A

)

Actual current Reference current

THD = 2.58%

รปท 13 รปคลนสญญาณ si และ *si ทสภาวะคงตว

0.20 0.202 0.204 0.206 0.208 0.210 0.212 0.214 0.216 0.218 0.22

Time(s)

-30

-20

-10

0

10

20

30

Ampl

itude

(A)

(PR)

(PI)

รปท 14 เปรยบเทยบผลการตอบสนองระหวางตว

ควบคม PI และตวควบคม PR

5. สรปการทดลอง

งานวจยนไดนาเสนอการหาคาทเหมาะสมทสดของ

วง จร ก ร อง กาลงแ อ ก ท ฟ แ บบข น า น ช น ด 1 เฟ ส

บนพนฐานเทคนคการควบคมกระแสแบบทางออม

โดยใชตวควบคมชนดสดสวนรวมกบเรโซแนนซทได

หาคาทเหมาะสมทสดของตวควบคม ดวยวธพนฐานเชง

พนธกรรม เพอเขามาชวยหาคาพารามเตอรของตว

ควบคมใหไดผลลพธทดทสด ผลการจาลองเปนไปตาม

วตถประสงค ทไดออกแบบไว โดยสามารถลดคา

เปอรเซนตความเพยนเชงฮารมอนกรวม )(%s

THDi จาก

27.18% เปน 2.58% กรณโหลดทไมเปนเชงเสนและ

สามารถลดคาเปอรเซนตความเพยนของกระแสฮารมอ

นกรวม )(%s

THDi จาก 17.13% เปน 1.75% กรณโหลดท

เชงเสนและโหลดทไมเปนเชงเสน ซงอยในเกณฑ

มาตรฐานของ IEEE Std 519-2014 งานวจยในอนาคต

จะเปนการนาไปทดสอบกบระบบจรง

ตารางท 1 พารามเตอรของระบบ

พารามเตอร คาพารามเตอร

แหลงจายแรงดนและความถ 220 Vrms, 50 Hz

โหลดแบบเชงเสน 25 mH, 20 Ω

โหลดแบบไมเชงเสน วงจรเรยงกระแส,

20 mH, 10 Ω

อมพแดนซของตวกรองแอกทฟ 3.3 mH, 0.3 Ω

แรงดนบสไฟตรงอางอง 400 V

คาปาซเตอรบสแรงดนไฟตรง 1100 µF, 900 V

ความถการสวตช 20 kHz

48 วศวสารลาดกระบง ปท 35 ฉบบท 2 มถนายน 2561

ตารางท 2 พารามเตอรของ GA

6. กตตกรรมประกาศ

งานวจยนไดรบการสนนสนนจาก “ Research

Strengthening Project of the Faculty of Engineering, King

Mongkut’s University of Technology Thonburi”

7. เอกสารอางอง

[1] Report of the IEEE Task Force on the Effects of

Harmonics on Equipment, “Effects of harmonics on

equipment,” IEEE Transactions on Power Delivery,

vol. 8, No. 2, pp. 672–680, April 1993.

[2] Jou, H.-004C., Wu, J.-C. and Chu, H.-Y., 1994,

“New Single-Phase Active Power Filter,” IEE

Proceedings-Electric Power Applications, Vol. 141,

No. 3, pp. 129-134.

[3] Zhang, R., Cardinal, M., Szczesny, P. and Dame,

M., 2002, “A Grid Simulator with Control of

Single-Phase Power Converters in D-Q Rotating

Frame,” IEEE Power Electronics Specialists

Conference, IEEE 33rd Annual, pp. 1431-1436.

[4] Lenwari, W., 2013, “Optimized Design of Modified

Proportional-Resonant Controller for Current

Control of Active Filters,” 2013 IEEE International

Conference on Industrial Technology (ICIT),

February 25-28, Cape Town, pp. 894-899.

[5] Yodmanee, K. and Lenwari, W., 2016, “PI

controller optimization for indirect current control

for single-phase shunt active filter”, Ladkrabang

Engineering Journal, Vol.33, No.1, March, pp. 42-

47.

[6] Lenwari, W., Sumner, M. and Zanchetta, P., 2009,

“The Use of Genetic Algorithms for the Design of

Resonant Compensators for Active Filters,” IEEE

Transactions on Industrial Electronics, Vol. 56, No.

8, pp. 2852-2861.

[7] IEEE, 2014, “519-2014 IEEE Recommended

Practice and Requirements for Harmonic Control in

Electric Power Systems,” IEEE Standard 519-2014

(Revision of IEEE Standard 519-1992), June 11, pp.

1-29.

[8] Rahmani, S., AI-Haddad, K. and Fnaiech, F., 2003,

“Reduced Switch Number Single-Phase Shunt

Active Power Filter Using an Indirect Current

Control Technique,” 2003 IEEE International

Conference on Industrial Technology, December

10-12, pp. 1107-1112.

[9] S. Fukuda and R. Imamura, “Application of a

sinusoidal internal model to current control of

three-phase utility-interface converters,” IEEE

Transactions on Industrial Electronics, vol. 52, no.

2, pp. 420–426, Apr. 2005

[10] D. N. Zmood, D. G. Holmes, and G. Bode,

“Frequency domain analysis of three phase linear

current regulators,” IEEE Transactions on Industry

Applications, vol. 37, no. 2, pp. 601–610, Mar./Apr.

2001.

[11] Haupt, R.L. and Haupt, S.E., 2004, Practical

Genetic Algorithms, 2nd ed., John Wiley & Sons

Press, United States of America, pp. 27-65.

[12] Kongkachart, S. and Kinnares, V., 2009, “Improvement of

Indirect Current Control Algorithm Using Proportional

Integral-Resonant Controller in Active Power Filters”,

Ladkrabang Engineering Journal, Vol.26, No.4, December,

pp. 25-30.

พารามเตอร คาพารามเตอร

คาอตราขยายแบบสดสวน Kp [0-20]

คาอตราขยายแบบเรโซแนนซ Kr [0-20]

คาความหางของรน

(Generation Gap) 0.9

คาอตราการไขวเปลยนพนธ

(Crossover Rate) 0.7

คาอตราการกลายพนธ

(Mutation Rate) 0.05