實驗平台分別以兩套電腦、運動控制卡、變頻器、感應馬達架構之 PC_Based 實驗 系統做為驗證平台，其中一套充當主動式負載，另一套則針對本文提出之理論進行實驗 操作。過程中，首先在個人電腦中，由 Matlab Simulink 軟體，根據本計劃所提出之理 論架構撰寫程式，進行模擬，證明其可行性。接著再經由電腦介面，將程式下載至以 DSP 為中心所設計之運動控制卡，並藉由控制卡輸出之信號控制變頻器驅動感應馬達。
最後將三相電流與轉子實際轉速信號回送至電腦中，整體架構如圖 6 所示。其中程式中 所用之參數值採用附件所示之值。
PWM INV
IM
∗
vas
∗
vbs
∗
vcs
ias
ibs
ics
R S T
PC_Based System
PWM INV
IM
∗
vas
∗
vbs
∗
vcs
ias
ibs
ics
R S T
Load
圖 6. 實驗平台架構圖。
3.1 模擬
選擇ωr∗ =60 r/min 之操作點，其iˆdse =0.3A，iˆqse =0.3A，φˆdse =0.319Wb，φˆqse =0Wb，
依實際參數分析， K 須滿足(26)~(28)式。最後結論，在穩定操作下 K 之範圍為
-0.6 < K < 1.438 (30) 圖 7(a)所示，當 K =1.0967 時滿足(48)式之條件，而且同樣在K =100，I K =0.1 條件下，p 系統能在穩定狀態中運轉情況。圖 7(b)所顯示，因為不滿足(30)式之條件，因此分別在 T=9 秒時系統開始發散。圖 8 顯示操作於回升煞車模式下(τ <0)，調整觀察器增益 K ， 系統操作情形，同時也證明本計劃提出之方法之正確性。
(a) K =1.0967，K =100，I K =0.1 (b) K =1.5，p K =100，I K =0.1 p 圖 7. 改變 Observer Gain K 系統操作情形。
(a) K =0，K =100，I K =0.1 (b) K =1.2，p K =100，I K =0.1 p 圖 8. 回升煞車模式系統操作情形(τ = -0.5 N-m)。
3.2 實作
本計劃所提出之理論僅需利用觀測器增益 K 值，使系統在 Regenerating-Mode 操作 時能夠穩定控制。圖 9~圖 10 所示，為操作於馬達模式、回升煞車模式下，調整 K 值轉 子速度估測與磁通估測之實際運轉情況。圖 9(a)所示，為馬達模式下，設定感應馬達
∗
ω =60 r/min 低速運轉下， K =0、r K =600、I K =1.0 轉子速度之估測情形；而當操作於p
∗
ω =100 r/min 之回升煞車模式中，系統產生發散不穩定之現象，如圖 9(b)所示。而圖 10(a)r
所示，為調整 K 值後有效地使系統穩定運轉。圖 10(b)所示，為定子電阻估測情形，並 在 t = 6 sec，加上 1Ω，模擬定子電阻因環境變動改變時，定子電阻估測器估測情形能有 效地追隨實際定子電阻之變化。
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 -200
0 200
speed (r/min)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0 0.2 0.4 fluxds
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
-1 0 1 fluxqs
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
-5 0 5 isds
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
-1 0 1 isqs
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35
-20 0 20
speed (r/min)
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35
-505x 1016 fluxds
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35
-1 0 1 fluxqs
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35
-2 0 2
idss
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35
-0.2 0 0.2
Iqss
(a) (b)
圖 9. (a)ω =60 r/min， K = 0，r∗ K =600，I K = 1.0 轉子速度之估測情形、 p (b)ω =60 r/min， K = 0，∗r K =600，I K = 1.0 轉子速度之估測情形。 p
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
-100 0 100
speed (r/min)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0 0.2 0.4 fluxds
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
-1 0 1 fluxqs
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
-5 0 5 isds
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
-1 0 1 isqs
(a) (b) 圖 10. (a)調整 K =0.6 轉子速度估測、
(b)定子電阻估測(當 T= 6 sec 定子加上 1Ω)。
附錄 馬達規格表
Rs 4.7 Ω Ls 119.0902 mH Lm 113.0449 mH Rr 1.38195 Ω Lr 118.5406 mH
J 0.000676 kg-m2 B 0.000515 NT-m/rad/s
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( )
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