ตัวสังเกตกระแสและสถานะ (Observer) ในคอนเวอร์เตอร์ และการเฝ้าสังเกตสภาวะแวดล้อม

ทำไมต้องสังเกตแทนวัด

เซนเซอร์กระแสเพิ่มต้นทุน การสูญเสีย สัญญาณรบกวน และจุดเสีย ถ้าเรารู้แบบจำลองและวัด $v_o$, $v_{in}$, $d$ ได้ เราประมาณ $i_L$ และกระแสโหลดได้

Luenberger observer สำหรับ Buck

แบบจำลองเฉลี่ย ($\mathbf x=[i_L\;v_o]^T$, กระแสโหลด $i_o$ เป็นสัญญาณรบกวน):

ตัวสังเกต: $\dot{\hat{\mathbf x}} = A\hat{\mathbf x} + B d + L_o(y - \hat y)$ เลือก $L_o$ ให้ขั้วของ $A - L_oC_y$ เร็วกว่าลูปควบคุม 3–5 เท่า แต่ช้ากว่า $f_s/5$

ประมาณกระแสโหลดด้วย Extended-state / Disturbance observer

เพิ่มสถานะ $i_o$ โดยสมมติ $\dot i_o \approx 0$:

นำ $\hat i_o$ ไปทำ load-current feedforward → load-step dip ลดลงอย่างมาก (เทคนิคที่ใช้ใน VRM และ EV charger)

Kalman filter

เมื่อสัญญาณวัดมีสัญญาณรบกวนมาก (ADC + สวิตชิ่ง) ใช้ Kalman แบบดิสครีต: ทำนาย $\hat x^-=A_d\hat x + B_d u$, $P^-=A_dPA_d^T+Q$ แล้วแก้ไข $K=P^-C^T(CP^-C^T+R)^{-1}$ — ปรับ $Q$ (ความไม่แน่นอนของแบบจำลอง) กับ $R$ (สัญญาณรบกวนวัด) เป็นตัวแลกระหว่างความเร็วกับความเรียบ

ข้อควรระวังของการสังเกต

• ความผิดพลาดของ $L$, $C$, $r_L$ (±20%) → ค่าประมาณเอนเอียง → ใช้ร่วมกับเซนเซอร์ราคาถูกความเร็วต่ำ (fusion)
• การป้องกันกระแสเกินห้ามพึ่งค่าประมาณ ต้องมีวงจรตรวจจริงเสมอ

การเฝ้าสังเกตเหตุการณ์แวดล้อม (Condition & Event Monitoring)