Pamamahala ng Field Oriented
Ang mga motor na AC induction ay nagbibigay ng mga kahanga-hangang katangian sa operasyon tulad ng matibay, maasahan, at madali na kontrol. Ang mga ito ay malawakang ginagamit sa iba't ibang aplikasyon mula sa mga sistema ng pagkontrol ng paggalaw sa industriya hanggang sa mga appliance sa bahay. Gayunpaman, ang paggamit ng mga motor na induction sa pinakamataas na epektividad ay isang mahirap na gawain dahil sa kanilang komplikadong mathematical model at hindi linear na katangian sa panahon ng saturation. Ang mga factor na ito ay nagpapahirap sa pagkontrol ng motor na induction at nangangailangan ng paggamit ng mataas na performance na mga algorithm para sa pagkontrol tulad ng vector control.
Pagpapakilala sa Field Oriented Control
Ang scalar control tulad ng "V/Hz" strategy ay may limitasyon sa termino ng performance. Ang pamamaraan ng scalar control para sa mga motor na induction ay nagpapabuo ng mga oscillation sa torque na ipinapalabas. Kaya upang makamit ang mas magandang dynamic performance, kinakailangan ng isang mas superior na control scheme para sa Induction Motor. Sa pamamagitan ng mathematical processing capabilities na ibinibigay ng mga micro-controllers, digital signal processors, at FGPA, maaaring i-implement ang mga advanced control strategies upang i-decouple ang torque generation at magnetization functions sa isang AC induction motor. Ang decoupled torque at magnetization flux ay karaniwang tinatawag na rotor Flux Oriented Control (FOC).
Field Oriented Control ay naglalarawan ng paraan kung paano direktang batay sa electromagnetic state ng motor ang kontrol ng torque at bilis, katulad ng isang DC motor. Ang FOC ang unang teknolohiya na nakontrol ng "tunay" na motor control variables ng torque at flux. Sa pamamagitan ng decoupling sa pagitan ng stator current components (magnetizing flux at torque), maaaring kontrolin nang independiyente ang torque producing component ng stator flux. Sa mababang bilis, maaaring mapanatili ang magnetization state ng motor sa angkop na antas, at maaaring kontrolin ang torque upang regulahin ang bilis.
"Ang FOC ay natatag lamang para sa high-performance motor applications na maaaring mag-operate smoothly sa malawak na range ng bilis, maaaring bumuo ng full torque sa zero speed, at kayang mag-accelerate at decelerate nang mabilis."
Pamamaraan ng Paggana ng Field Oriented Control
Ang field oriented control ay binubuo ng pagkontrol ng stator currents na inirepresento ng isang vector. Ang kontrol na ito ay batay sa mga projection na nagtransform ang three phase time at speed dependent system sa two coordinate (d at q frame) time invariant system. Ang mga transformation at projection na ito ay nagresulta sa isang estruktura na katulad ng kontrol ng DC machine. Ang mga FOC machines kailangan ng dalawang constants bilang input references: ang torque component (aligned sa q coordinate) at ang flux component (aligned sa d coordinate).
Ang three-phase voltages, currents, at fluxes ng AC-motors ay maaaring mailarawan sa termino ng complex space vectors. Kung kukunin natin ang ia, ib, ic bilang instantaneous currents sa stator phases, ang stator current vector ay inidefine bilang sumusunod:
Kung saan, (a, b, c) ang mga axes ng three phase system.
Ang current space vector na ito ay narepresento ang three phase sinusoidal system. Kailangan itong transformin sa two time invariant coordinate system. Ang transformation na ito ay maaaring hatiin sa dalawang hakbang:
(a, b, c) → (α, β) (ang Clarke transformation), na nagbibigay ng output ng two coordinate time variant system.
(a, β) → (d, q) (ang Park transformation), na nagbibigay ng output ng two coordinate time invariant system.
Ang (a, b, c) → (α, β) Projection (Clarke transformation)
Ang three-phase quantities na either voltages o currents, na nagbabago sa oras sa mga axes a, b, at c ay maaaring matransform sa two-phase voltages o currents, na nagbabago sa oras sa mga axes α at β sa pamamagitan ng sumusunod na transformation matrix:
Assuming na ang axis a at ang axis α ay nasa parehong direksyon at β ay orthogonal sa kanila, meron tayo ang sumusunod na vector diagram:
Ang projection na ito ay nagbago ang three phase system sa (α, β) two dimension orthogonal system bilang inilapat sa ibaba:
Pero ang dalawang phase (α, β) currents ay depende pa rin sa oras at bilis.
Ang (α, β) → (d.q) projection (Park transformation)
Ang ito ang pinakamahalagang transformation sa FOC. Sa katotohanan, ang projection na ito ay nagbago ang two phase fixed orthogonal system (α, β) sa d, q rotating reference system. Ang transformation matrix ay ibinigay sa ibaba:
Kung saan, θ ang angle sa pagitan ng rotating at fixed coordinate system.
Kung ikaw ay itinuturing ang d axis na aligned sa rotor flux, ang Figure 2 ay nagpapakita ng relasyon mula sa dalawang reference frames para sa current vector:
Kung saan, θ ang rotor flux position. Ang torque at flux components ng current vector ay napagpasyahan sa pamamagitan ng sumusunod na equations:
Ang mga component na ito ay depende sa current vector (α, β) components at sa rotor flux position. Kung alam mo ang accurate rotor flux position, sa pamamagitan ng equation na ito, ang d, q component ay maaaring madaling kalkulahin. Sa instant na ito, maaaring kontrolin ang torque diretso dahil ang flux component (isd) at torque component (isq) ay independent na ngayon.
Basic Module para sa Field Oriented Control
Ang stator phase currents ay sinukat. Ang mga sukat na ito ay ipinapakilala sa Clarke transformation block. Ang mga output ng projection na ito ay may titulo na isα at isβ. Ang dalawang component ng current na ito ay pumapasok sa Park transformation block na nagbibigay ng current sa d, q reference frame. Ang isd at isq components ay kontrastado sa references: isdref (ang flux reference) at isqref (ang torque reference). Sa instant na ito, ang control structure ay may advantage: maaari itong gamitin upang kontrolin ang synchronous o induction machines sa pamamagitan lamang ng pagbabago ng flux reference at tracking rotor flux position. Sa kaso ng PMSM, ang rotor flux ay fixed na determined ng mga magnets kaya walang kailangan na lumikha ng isa. Kaya, habang kontrolin ang PMSM, ang isdref ay dapat equal sa zero. Dahil ang induction motors ay nangangailangan ng rotor flux creation upang makapag-operate, ang flux reference ay dapat hindi equal sa zero. Ito ay madaling nag-iisa sa isang ng mga pangunahing kamalian ng "classic" control structures: ang portability mula sa asynchronous to synchronous drives. Ang mga output ng PI controllers ay Vsdref at Vsqref. Sila ay inilapat sa inverse Park transformation block. Ang mga output ng projection na ito ay Vsαref at Vsβref na ipinapakilala sa space vector pulse width modulation (SVPWM) algorithm block. Ang mga output ng block na ito ay nagbibigay ng signals na nagdrdrive ng inverter. Dito, ang parehong Park at inverse Park transformations ay nangangailangan ng rotor flux position. Kaya ang rotor flux position ay esensyal sa FOC.
Ang pag-evaluate ng rotor flux position ay iba kung isasama natin ang synchronous o induction motor.
Sa kaso ng
