فیلڈ آرینٹڈ کنٹرول کیا ہے

فیلڈ اورینٹڈ کنٹرول کیا ہے؟

فیلڈ اورینٹڈ کنٹرول کی تعریف

فیلڈ اورینٹڈ کنٹرول ایک مہارت مند طریقہ ہے جس میں اے سی انڈکشن موتروں کو ٹارک اور میگناٹک فلکس کو مستقل طور پر کنٹرول کرتے ہوئے مانگتی ہے، جس کی طرح ڈی سی موتروں کو کنٹرول کیا جاتا ہے۔

فیلڈ اورینٹڈ کنٹرول کا عملی نظریہ

فیلڈ اورینٹڈ کنٹرول ایک ویکٹر کی نمائندگی کرنے والے سٹیٹر کرنٹس کو کنٹرول کرتا ہے۔ یہ کنٹرول ایک تین فیز کے وقت اور رفتار پر منحصر نظام کو دو کوآرڈینیٹ (d اور q فریم) وقت نا متغیر نظام میں تبدیل کرنے کے لئے بنیاد رکھتا ہے۔

 یہ تبدیلیاں اور تصویریں ایک ڈی سی مشین کنٹرول کی مانند ڈھانچے کو پیدا کرتی ہیں۔ FOC مشینوں کو دو دائمی قیمتیں آپریشنل رفرنس کے طور پر درکار ہوتی ہیں: ٹارک کمپوننٹ (q کوآرڈینیٹ کے ساتھ مطابقت رکھنے والا) اور فلکس کمپوننٹ (d کوآرڈینیٹ کے ساتھ مطابقت رکھنے والا)۔

ایسی موتروں کے تین فیز ولٹیجز، کرنٹس اور فلکسز کو مختلط سپیس ویکٹرز کے روپ میں تجزیہ کیا جاسکتا ہے۔ اگر ہم ia، ib، ic کو سٹیٹر فیزوں میں فی الحال کرنٹس کے طور پر لیں تو سٹیٹر کرنٹ ویکٹر کو نیچے دیا گیا ہے:

جہاں، (a, b, c) تین فیز نظام کے محور ہیں۔یہ کرنٹ سپیس ویکٹر تین فیز سنوسوئیڈل نظام کی نمائندگی کرتا ہے۔ اسے دو وقت نا متغیر کوآرڈینیٹ نظام میں تبدیل کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ یہ تبدیلی دو مرحلوں میں تقسیم کی جا سکتی ہے:

(a, b, c) → (α, β) (کلارک تبدیلی)، جس کے نتیجے میں دو کوآرڈینیٹ وقت متغیر نظام کے آؤٹ پٹ ملتے ہیں۔

(a, β) → (d, q) (پارک تبدیلی)، جس کے نتیجے میں دو کوآرڈینیٹ وقت نا متغیر نظام کے آؤٹ پٹ ملتے ہیں۔

(a, b, c) → (α, β) تصویری (کلارک تبدیلی)تین فیز کی مقداریں، چاہے ولٹیجز یا کرنٹس، وقت کے ساتھ محور a, b, اور c پر تبدیل ہوتی ہیں، کو ریاضیاتی طور پر دو فیز ولٹیجز یا کرنٹس میں تبدیل کیا جا سکتا ہے، جو وقت کے ساتھ محور α اور β پر تبدیل ہوتی ہیں۔ نیچے دی گئی تبدیلی میٹرکس کے ذریعے:

فرض کیا جائے کہ محور a اور محور α ایک ہی سمت میں ہیں اور β ان کے ساتھ متعامد ہے، تو ہمیں نیچے دیا گیا ویکٹر ڈائیاگرام ملتا ہے:

اوپر والی تصویری تین فیز نظام کو (α, β) دو بعدی متعامد نظام میں تبدیل کرتی ہے جس کا بیان نیچے دیا گیا ہے:

لیکن یہ دو فیز (α, β) کرنٹس آبیلی ہیں اور رفتار پر منحصر ہیں۔(α, β) → (d.q) تصویری (پارک تبدیلی)یہ FOC میں سب سے زیادہ اہم تبدیلی ہے۔ حقیقت میں، یہ تصویری دو فیز ثابت متعامد نظام (α, β) کو d, q گردش رہنے والے ریفرنس نظام میں تبدیل کرتی ہے۔ تبدیلی میٹرکس نیچے دی گئی ہے:

جہاں، θ گردش رہنے والا اور ثابت کوآرڈینیٹ نظام کے درمیان زاویہ ہے۔

اگر آپ d محور کو روتر فلکس کے ساتھ مطابقت رکھنے کا غور کرتے ہیں، تو شکل 2 کرنٹ ویکٹر کے لئے دو ریفرنس فریموں کے درمیان تعلق ظاہر کرتی ہے:

جہاں، θ روتر فلکس کی پوزیشن ہے۔ کرنٹ ویکٹر کے ٹارک اور فلکس کمپوننٹس نیچے دی گئی مساوات کے ذریعے تعین کیے جاتے ہیں:

یہ کمپوننٹس کرنٹ ویکٹر (α, β) کمپوننٹس اور روتر فلکس کی پوزیشن پر منحصر ہیں۔ اگر آپ صحیح روتر فلکس کی پوزیشن کو جانتے ہیں تو، اوپر کی مساوات کے ذریعے d, q کمپوننٹس آسانی سے حساب کیے جا سکتے ہیں۔ اس وقت، ٹارک کو مستقیماً کنٹرول کیا جا سکتا ہے کیونکہ فلکس کمپوننٹ (isd) اور ٹارک کمپوننٹ (isq) اب مستقل ہیں۔

فیلڈ کنٹرول کے لئے بنیادی مودول

سٹیٹر فیز کرنٹس کو ناپا جاتا ہے۔ ان ناپے گئے کرنٹس کو کلارک تبدیلی بلاک میں دیا جاتا ہے۔ اس پروجیشن کے آؤٹ پٹ isα اور isβ کہلاتے ہیں۔ کرنٹ کے یہ دو حصے پارک تبدیلی بلاک میں داخل ہوتے ہیں جو d، q ریفرنس فریم میں کرنٹ فراہم کرتا ہے۔

isd اور isq کے حصے کو ریفرنسز سے موازنہ کیا جاتا ہے: isdref (فلکس ریفرنس) اور isqref (ٹورک ریفرنس)۔ اس وقت، کنٹرول سٹرکچر کے پاس ایک فائدہ ہوتا ہے: صرف فلکس ریفرنس کو تبدیل کرکے اور روتر فلکس پوزیشن کو ٹریک کرکے یہ سنکرونیس یا انڈکشن مشینز کو کنٹرول کرنے کے لئے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ PMSM کے ماملا میں روتر فلکس میگنٹس کے ذریعے متعین ہوتا ہے تو اس کو بنانے کی ضرورت نہیں ہوتی۔

لہذا، PMSM کو کنٹرول کرتے وقت، isdref صفر کے برابر ہونا چاہئے۔ کیونکہ انڈکشن موٹرز کے لئے روتر فلکس بنانے کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ وہ کام کر سکیں، فلکس ریفرنس صفر کے برابر نہیں ہونا چاہئے۔ یہ آسانی سے "کلاسیک" کنٹرول سٹرکچرز کے ایک اہم خلل کو ختم کردیتا ہے: اسنکرون کے سے سنکرون ڈرائیوز تک کی قابل منتقلی۔

PI کنٹرولرز کے آؤٹ پٹ Vsdref اور Vsqref ہوتے ہیں۔ انہیں انورس پارک تبدیلی بلاک پر لاگو کیا جاتا ہے۔ اس پروجیشن کے آؤٹ پٹ Vsαref اور Vsβref کو سپیس ویکٹر پالس وڈتھ مودولیشن (SVPWM) الگورتھم بلاک میں دیا جاتا ہے۔ اس بلاک کے آؤٹ پٹ انورٹر کو چلانے والے سگنل فراہم کرتے ہیں۔ یہاں پارک اور انورس پارک تبدیلی دونوں کو روتر فلکس پوزیشن کی ضرورت ہوتی ہے۔ لہذا روتر فلکس پوزیشن FOC کا اہم حصہ ہے۔

روتر فلکس پوزیشن کا احاطہ کرنا سنکرون یا انڈکشن موٹر کو دیکھتے ہوئے مختلف ہوتا ہے۔ سنکرون موٹر کے ماملا میں، روتر سپیڈ روتر فلکس سپیڈ کے برابر ہوتا ہے۔ پھر روتر فلکس پوزیشن کو پوزیشن سینسر یا روتر سپیڈ کی انٹیگریشن سے مستقیماً متعین کیا جاتا ہے۔

انڈکشن موٹر کے ماملا میں، روتر سپیڈ روتر فلکس سپیڈ کے برابر نہیں ہوتا کیونکہ سلپ کی وجہ سے؛ لہذا خاص طریقہ استعمال کیا جاتا ہے روتر فلکس پوزیشن (θ) کا احاطہ کرنے کے لئے۔ یہ طریقہ کرنٹ مودل کا استعمال کرتا ہے، جسے d، q گردش ریفرنس فریم میں انڈکشن موٹر مودل کے دو مساوات کی ضرورت ہوتی ہے۔

سimplified indirect foc block diagram

فیلڈ کنٹرول کی درجہ بندی

انڈکشن موٹر ڈرائیو کے لئے FOC کو کلیہ طور پر دو قسموں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: Indirect FOC اور Direct FOC schemes۔ DFOC سٹریٹیجی میں روتر فلکس ویکٹر کو ایئر-گیپ میں مونٹ کردہ ایک فلکس سینسر کے ذریعے یا الیکٹرکل مشین پیرامیٹرز سے شروع ہونے والی ولٹیج مساوات کے ذریعے ناپا جاتا ہے۔

لیکن IFOC کے ماملا میں روتر فلکس ویکٹر کو فیلڈ کنٹرول مساوات (کرنٹ مودل) کے ذریعے ایسٹیمیٹ کیا جاتا ہے جسے روتر سپیڈ کی میزاج کی ضرورت ہوتی ہے۔ دونوں سکیموں میں سے IFOC زیادہ عام استعمال ہوتا ہے کیونکہ بند لوپ میڈ میں یہ آسانی سے صفر سپیڈ سے لے کر ہائی سپیڈ فیلڈ-ویکننگ تک کام کر سکتا ہے۔

فیلڈ کنٹرول کے فوائد

• بہتر ٹورک ریسپونس۔

• کم فریکوئنسی اور کم سپیڈ پر ٹورک کنٹرول۔

• ڈائنامک سپیڈ کی صحت۔

• موٹر کی سائز کی کمی، کوسٹ اور پاور کنسامشن کی کمی۔

• چار کوارڈنٹ آپریشن۔

• کم مدت کی اوور لود کی صلاحیت۔