फील्ड ओरिएंटेड कन्ट्रोल क्या है?

फील्ड ओरिएंटेड कन्ट्रोल क्या है?

फील्ड ओरिएंटेड कन्ट्रोल परिभाषित

फील्ड ओरिएंटेड कन्ट्रोल एक जटिल तकनीक है जो AC इनडक्शन मोटरों को DC मोटरों के समान टोक और चुंबकीय प्रवाह को स्वतंत्र रूप से नियंत्रित करके प्रबंधित करती है।

फील्ड ओरिएंटेड कन्ट्रोल का कार्य सिद्धांत

फील्ड ओरिएंटेड कन्ट्रोल एक सदिश द्वारा प्रस्तुत स्टेटर धाराओं को नियंत्रित करने से बना होता है। यह नियंत्रण उन प्रक्षेपणों पर आधारित होता है जो एक तीन फेज समय और गति पर निर्भर प्रणाली को दो समन्वय (d और q फ्रेम) समय अपरिवर्तनीय प्रणाली में बदल देते हैं।

 ये परिवर्तन और प्रक्षेपण DC मशीन नियंत्रण की संरचना के समान होते हैं। FOC मशीनों को दो नियतांकों की आवश्यकता होती है: टोक घटक (q निर्देशांक के साथ संरेखित) और फ्लक्स घटक (d निर्देशांक के साथ संरेखित)।

AC-मोटरों के तीन-फेज वोल्टेज, धारा और फ्लक्स को जटिल स्थान सदिशों के रूप में विश्लेषित किया जा सकता है। यदि हम ia, ib, ic को स्टेटर फेजों में तात्कालिक धाराओं के रूप में लेते हैं, तो स्टेटर धारा सदिश निम्न प्रकार परिभाषित होता है:

जहाँ, (a, b, c) तीन-फेज प्रणाली के अक्ष हैं।यह धारा स्थान सदिश तीन-फेज साइनसोइडल प्रणाली का प्रतिनिधित्व करता है। इसे दो समय अपरिवर्तनीय समन्वय प्रणाली में परिवर्तित करना आवश्यक है। यह परिवर्तन दो चरणों में विभाजित किया जा सकता है:

(a, b, c) → (α, β) (क्लार्क परिवर्तन), जो दो समन्वय समय विकारी प्रणाली के आउटपुट देता है।

(a, β) → (d, q) (पार्क परिवर्तन), जो दो समन्वय समय अपरिवर्तनीय प्रणाली के आउटपुट देता है।

(a, b, c) → (α, β) प्रक्षेपण (क्लार्क परिवर्तन)तीन-फेज मात्राएँ, या तो वोल्टेज या धाराएँ, जो समय के साथ a, b, और c अक्षों पर बदलती हैं, गणितीय रूप से निम्न परिवर्तन मैट्रिक्स द्वारा α और β अक्षों पर समय के साथ बदलती दो-फेज वोल्टेज या धाराओं में परिवर्तित की जा सकती हैं:

यह मानते हुए कि a अक्ष और α अक्ष समान दिशा में हैं और β उनसे लंबवत है, हमारे पास निम्न सदिश आरेख है:

उपरोक्त प्रक्षेपण तीन-फेज प्रणाली को (α, β) दो आयामी लंबवत प्रणाली में बदल देता है जैसा कि नीचे बताया गया है:

लेकिन ये दो-फेज (α, β) धाराएँ अभी भी समय और गति पर निर्भर हैं।(α, β) → (d.q) प्रक्षेपण (पार्क परिवर्तन)यह FOC में सबसे महत्वपूर्ण परिवर्तन है। वास्तव में, यह प्रक्षेपण दो-फेज निश्चित लंबवत प्रणाली (α, β) को d, q घूर्णन संदर्भ प्रणाली में बदल देता है। परिवर्तन मैट्रिक्स नीचे दिया गया है:

जहाँ, θ घूर्णन और निश्चित संनिर्देशांक प्रणाली के बीच का कोण है।

यदि आप d अक्ष को रोटर फ्लक्स के साथ संरेखित मानते हैं, तो चित्र 2 दो संदर्भ ढांचों के लिए धारा सदिश के बीच के संबंध दिखाता है:

जहाँ, θ रोटर फ्लक्स स्थिति है। धारा सदिश के टोक और फ्लक्स घटक निम्न समीकरणों द्वारा निर्धारित किए जाते हैं:

ये घटक (α, β) घटकों और रोटर फ्लक्स स्थिति पर निर्भर करते हैं। यदि आप सटीक रोटर फ्लक्स स्थिति जानते हैं, तो ऊपरी समीकरण द्वारा d, q घटक आसानी से गणना किए जा सकते हैं। इस समय, टोक तत्काल नियंत्रित किया जा सकता है क्योंकि फ्लक्स घटक (isd) और टोक घटक (isq) अब स्वतंत्र हैं।

फील्ड ओरिएंटेड कन्ट्रोल के लिए बुनियादी मॉड्यूल

स्टेटर फेज धाराएँ मापी जाती हैं। ये मापी गई धाराएँ क्लार्क परिवर्तन ब्लॉक में डाली जाती हैं। इस प्रक्षेपण के आउटपुट isα और isβ के रूप में नामित होते हैं। इन धारा के दो घटक पार्क परिवर्तन ब्लॉक में प्रवेश करते हैं जो d, q संदर्भ फ्रेम में धारा प्रदान करता है। 

isd और isq घटक isdref (फ्लक्स संदर्भ) और isqref (टोक संदर्भ) से तुलना की जाते हैं। इस समय, नियंत्रण संरचना का एक लाभ है: यह या तो सिंक्रोनस या इंडक्शन मशीनों को नियंत्रित करने के लिए उपयोग किया जा सकता है, सिर्फ फ्लक्स संदर्भ और रोटर फ्लक्स स्थिति का पीछा करके। PMSM के मामले में रोटर फ्लक्स चुंबकों द्वारा निश्चित होता है, इसलिए एक बनाने की आवश्यकता नहीं होती है। 

इसलिए, PMSM को नियंत्रित करते समय, isdref शून्य के बराबर होना चाहिए। क्योंकि इंडक्शन मोटरों को काम करने के लिए रोटर फ्लक्स का निर्माण की आवश्यकता होती है, फ्लक्स संदर्भ शून्य के बराबर नहीं होना चाहिए। यह आसानी से "क्लासिक" नियंत्रण संरचनाओं की एक प्रमुख कमी को दूर कर देता है: एसिंक्रोनस से सिंक्रोनस ड्राइव्स तक की पोर्टेबिलिटी। 

PI नियंत्रकों के आउटपुट Vsdref और Vsqref होते हैं। इन्हें इनवर्ट पार्क परिवर्तन ब्लॉक पर लागू किया जाता है। इस प्रक्षेपण के आउटपुट Vsαref और Vsβref स्पेस वेक्टर पल्स विस्तार मोडुलेशन (SVPWM) एल्गोरिथ्म ब्लॉक में डाले जाते हैं। इस ब्लॉक के आउटपुट इनवर्टर को चलाने वाले सिग्नल प्रदान करते हैं। यहाँ पार्क और इनवर्ट पार्क परिवर्तन दोनों को रोटर फ्लक्स स्थिति की आवश्यकता होती है। इसलिए रोटर फ्लक्स स्थिति FOC का अहम हिस्सा है।

रोटर फ्लक्स स्थिति का मूल्यांकन यदि हम सिंक्रोनस या इंडक्शन मोटर को ध्यान में रखते हैं, तो यह अलग होता है।सिंक्रोनस मोटरों के मामले में, रोटर गति रोटर फ्लक्स गति के बराबर होती है। फिर रोटर फ्लक्स स्थिति स्थिति सेंसर या रोटर गति के समाकलन द्वारा सीधे निर्धारित की जाती है।

असिंक्रोनस मोटरों के मामले में, रोटर गति रोटर फ्लक्स गति के बराबर नहीं होती क्योंकि स्लिप के कारण; इसलिए रोटर फ्लक्स स्थिति (θ) का मूल्यांकन करने के लिए एक विशेष विधि का उपयोग किया जाता है (θ)। यह विधि धारा मॉडल का उपयोग करती है, जिसके लिए इंडक्शन मोटर मॉडल के d, q घूर्णन संदर्भ फ्रेम में दो समीकरणों की आवश्यकता होती है।

सरलीकृत अप्रत्यक्ष FOC ब्लॉक आरेख

फील्ड ओरिएंटेड कन्ट्रोल का वर्गीकरण

इंडक्शन मोटर ड्राइव के लिए FOC व्यापक रूप से दो प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है: अप्रत्यक्ष FOC और प्रत्यक्ष FOC योजनाएँ। DFOC रणनीति में रोटर फ्लक्स सदिश या तो एयर-गैप में स्थापित फ्लक्स सेंसर द्वारा मापा जाता है या वोल्टेज समीकरणों का उपयोग करके इलेक्ट्रिकल मशीन पैरामीटर से शुरू किया जाता है।

 लेकिन IFOC के मामले में रोटर फ्लक्स सदिश को फील्ड ओरिएंटेड कन्ट्रोल समीकरणों (धारा मॉडल) का उपयोग करके अनुमान लगाया जाता है, जिसके लिए रोटर गति का मापन आवश्यक होता है। दोनों योजनाओं में से, IFOC अधिक सामान्य रूप से उपयोग किया जाता है क्योंकि बंद लूप मोड में यह आसानी से शून्य गति से लेकर उच्च-गति फील्ड-वीनिंग तक की गति की सीमा में काम कर सकता है।

फील्ड ओरिएंटेड कन्ट्रोल के फायदे

• सुधार टोक प्रतिक्रिया।

• कम आवृत्ति और कम गति पर टोक नियंत्रण।

• सामान्य गति सटीकता।

• मोटर