Field Oriented Control nədir?

Saqlanmış sahə rəhbərliyi nədir?

Saqlanmış sahə rəhbərliyinin tərifləndirilməsi

Saqlanmış sahə rəhbərliyi, DC motorlarına bənzər olaraq, moment və maqnit induksiyasını müstəqil olaraq idarə edərək AC induksiya motorlarını idarə etmək üçün mürəkkəb bir texnikiyadır.

Saqlanmış sahə rəhbərliyinin iş prinsipi

Saqlanmış sahə rəhbərliyi, stator akımlarını vektorla təsvir edərək onları idarə edir. Bu idarəetmə, üç fazalı zaman və sürətə asılı olan sistemini iki koordinat (d və q düzü) zamanın dəyişməsindən asılı olmayan sisteme çevirməyə dayanır.

 Bu transformasiyalar və proyeksiyalar, DC maşının idarəedilməsinin strukturu ilə oxşar bir struktura yaradır. Saqlanmış sahə rəhbərliyi maşınları, moment komponenti (q koordinatına uyğun) və induksiya komponenti (d koordinatına uyğun) kimi iki sabit daxili referans almalıdırlar.

AC-motorların üç fazalı voltajları, akımları və induksiya cümlələri kompleks kosmos vektorları kimi analiz edilə bilər. Stator fazalarında anlık akımları ia, ib, ic kimi götürsək, stator akım vektoru aşağıdakı kimi təyin olunur:

(a, b, c) üç fazalı sistemin oxlarıdır. Bu akım kosmos vektoru üç fazalı sinusoid sistemini təsvir edir. Bu, iki zamanın dəyişməsindən asılı olmayan koordinat sistemine çevrilə malıdır. Bu transformasiya iki addıma bölünə bilər:

(a, b, c) → (α, β) (Clarke transformasiyası), bu iki koordinatlı zamanın dəyişməsindən asılı olan sistem verir.

(a, β) → (d, q) (Park transformasiyası), bu iki koordinatlı zamanın dəyişməsindən asılı olmayan sistem verir.

(a, b, c) → (α, β) proyeksiyası (Clarke transformasiyası)Üç fazalı kəsrədlər, ya voltajlar və ya akımlar, a, b, c oxları boyunca dəyişərkən, aşağıdakı transformasiya matrisi vasitəsilə α və β oxları boyunca dəyişən iki fazalı voltaj və ya akımlara çevrilə bilər:

a oxu və α oxu eyni istiqamətdə olduğunu və β onlara ortoqonal olduğunu nəzərə alsaq, aşağıdakı vektor diaqramını alırıq:

Yuxarıdakı proyeksiya, üç fazalı sistemini (α, β) iki ölçülü ortoqonal sisteme çevirdiyi kimi belirtildi:

Amma bu iki fazalı (α, β) akımlar hələ də zaman və sürətə asılıdır. (α, β) → (d.q) proyeksiyası (Park transformasiyası) Bu, FOC-da ən vacib transformasiyadır. Həqiqətən də, bu proyeksiya, iki fazalı sabit ortoqonal sistem (α, β)-i d, q fırlanan referans sistemə çevirir. Transformasiya matrisi aşağıdakı kimi verilmişdir:

Burada, θ, fırlanan və sabit koordinat sistemi arasındakı bucaqdır.

Eğer d oxunu rotordan induksiyanın ilə hərəkət etdiyini düşünürsəniz, Şəkil 2 iki referans çaraması üçün akım vektoru arasındakı əlaqəni göstərir:

Burada, θ, rotor induksiyasının mövqedir. Akım vektorunun moment və induksiya komponentləri aşağıdakı tənliklərə əsaslanır:

Bu komponentlər, akım vektorunun (α, β) komponentlərinə və rotor induksiyasının mövqeyinə bağlıdır. Əgər rotor induksiyasının mövqesini dəqiq bilirsinizsə, yuxarıdakı tənliklərə görə, d, q komponentləri asandıqda hesablanır. Bu an, moment doğrudan idarə edilə bilər, çünki induksiya komponenti (isd) və moment komponenti (isq) indi müstəqildirlər.

Saqlanmış sahə rəhbərliyi üçün əsas modul

Stator faz akımları ölçülür. Ölçülmüş bu akımlar Clarke transformasiya blokuza gətirilir. Bu proyeksiyanın çıxışları isα və isβ adlandırılır. Bu akımın iki komponenti Park transformasiya blokuna gətirilir və d, q referans çaramasında akımı verir. 

isd və isq komponentləri, isdref (induksiya referansı) və isqref (moment referansı) kimi referanslara müqayisə edilir. Bu an, idarəetmə strukturunda bir üstünlük var: sadəcə induksiya referansını dəyişərək və rotor induksiyasının mövqesini izləyərək, bu, ya sinxron və ya induksiya maşınlarını idarə etmək üçün istifadə edilə bilər. PMSM-də rotor induksiyası magnitlər tərəfindən sabit olaraq təyin edilir, buna görə də biri yaratılmaması lazımdır. 

Buna görə, PMSM-i idarə etmək zamanı, isdref sıfıra bərabər olmalıdır. İnduksiya motorları işləmək üçün rotor induksiyasının yaradılması lazımdır, buna görə də induksiya referansı sıfırdan fərqli olmalıdır. Bu, "klasik" idarəetmə strukturlarının ən böyük xətalardan birini - asinhron və sinxron sürücülərin arasında portabilitəti asandıqda aradan qaldırır. 

PI kontrolörünün çıxışları Vsdref və Vsqref-dir. Onlar invers Park transformasiya blokuna tətbiq olunur. Bu proyeksiyanın çıxışları Vsαref və Vsβref kosmos vektoru impuls genişliyi modulyasiya (SVPWM) alqoritmi blokuna gətirilir. Bu blokun çıxışları inverteri sürdürən signalları verir. Burada hem Park, hem də invers Park transformasiyaları rotor induksiyasının mövqesinə ehtiyac duyar. Buna görə, rotor induksiyasının mövqesi, FOC-nin özüdür.

Rotor induksiyasının mövqesinin qiymətləndirilməsi, sinxron və ya induksiya motorunu nəzərə alsaq fərqlidir. Sinxron motor(s) üçün, rotor sürəti rotor induksiyasının sürətinə bərabərdir. Onda rotor induksiyasının mövqesi pozisiya sensoru və ya rotor sürətinin inteqralı vasitəsilə doğrudan təyin olunur.

Asinhron motor(s) üçün, rotor sürəti rotor induksiyasının sürəti ilə bərabər deyil, çünki slip var; buna görə, rotor induksiyasının mövqesini (θ) qiymətləndirmək üçün xüsusi bir metod istifadə olunur. Bu metod, d, q fırlanan referans çaramasında induksiya motor modelinin iki tənliyinə ehtiyacı olan akım modelindən istifadə edir.

Simplified Indirect FOC Block Diagram

Saqlanmış sahə rəhbərliyinin klassifikasiyası

İnduksiya motor sürücüsü üçün FOC, genel olaraq iki növə ayrılanır: Düzgünü olmayan FOC və Düzgünü FOC şemaları. DFOC strategiyasında, rotor induksiyası ya hava boşluğunun içində yerleştirilmiş bir induksiya sensoru vasitəsilə ölçülür, ya da elektrik maşının parametrlərindən başlayaraq voltaj tənlikləri ilə hesablanır.

 Lakin IFOC-də, rotor induksiyası rotor sürəti ölçümünə ehtiyac duyulan saqlanmış sahə rəhbərliyi tənlikləri (akım modeli) ilə təxmin edilir. Hər iki şemadan, IFOC daha tez istifadə olunur, çünki kapalı çevrə rejimində, sıfır sürətdən yüksək sürətli induksiya zayıflamasına qədər tam sürət diapazonunda asandıqda işləyə bilir.

Saqlanmış sahə rəhbərliyinin üstünlükləri

• Moment cavabının gücləndirilməsi.

• Düşük frekanslarda və düşük sürətdə moment idarəetməsi.

• Dinamik sürət dəqiqliyi.

• Motorun ölçüsündə, qiymətində və enerji istifadəsində azalmalar.

• Dörd kvadrantlı işləmə.

• Qısa müddətli aşırı yüklənmə imkanı.