फील्ड ओरिएंटेड कंट्रोल

AC इंडक्शन मोटर टाउगनेस, विश्वसनीयता और नियंत्रण की सुगमता जैसे प्रशंसनीय संचालन विशेषताएँ प्रदान करते हैं। इनका उपयोग औद्योगिक गति नियंत्रण प्रणालियों से घरेलू उपकरणों तक विस्तृत रूप से किया जाता है। हालांकि, इंडक्शन मोटर का अधिकतम कार्यक्षमता पर उपयोग करना उनके जटिल गणितीय मॉडल और बहुलकता के कारण एक चुनौतीपूर्ण कार्य है। इन कारकों से इंडक्शन मोटर का नियंत्रण कठिन हो जाता है और वेक्टर नियंत्रण जैसे उच्च प्रदर्शन वाले नियंत्रण एल्गोरिदम के उपयोग की आवश्यकता पड़ती है।

फील्ड ओरिएंटेड कंट्रोल का परिचय

“V/Hz” रणनीति जैसे स्केलर नियंत्रण के प्रदर्शन में सीमाएँ होती हैं। इंडक्शन मोटर के लिए स्केलर नियंत्रण विधि उत्पन्न टाऊक पर दोलन उत्पन्न करती है। इसलिए बेहतर गतिक प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए, इंडक्शन मोटर के लिए एक उन्नत नियंत्रण योजना की आवश्यकता होती है। माइक्रो-कंट्रोलर, डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर और FGPA द्वारा प्रदान किए गए गणितीय प्रक्रिया क्षमताओं के साथ, एसी इंडक्शन मोटर में टाऊक उत्पादन और चुंबकीय फ़्लक्स के फ़ंक्शन को विघटित करने वाली उन्नत नियंत्रण रणनीतियाँ लागू की जा सकती हैं। यह विघटित टाऊक और चुंबकीय फ़्लक्स सामान्यतः रोटर फ़्लक्स ओरिएंटेड कंट्रोल (FOC) के रूप में जाना जाता है।

फील्ड ओरिएंटेड कंट्रोल टाऊक और गति के नियंत्रण का वर्णन करता है, जो मोटर की विद्युत चुंबकीय स्थिति पर आधारित होता है, जैसा कि DC मोटर में होता है। FOC टाऊक और फ़्लक्स के "वास्तविक" मोटर नियंत्रण चर को नियंत्रित करने वाली पहली तकनीक है। स्टेटर करंट घटकों (चुंबकीय फ़्लक्स और टाऊक) के बीच विघटन के साथ, स्टेटर फ़्लक्स के टाऊक उत्पादक घटक को स्वतंत्र रूप से नियंत्रित किया जा सकता है। विघटित नियंत्रण, निम्न गति पर, मोटर की चुंबकीय स्थिति को उचित स्तर पर बनाए रखा जा सकता है, और टाऊक को गति को नियंत्रित करने के लिए नियंत्रित किया जा सकता है।
“FOC उच्च प्रदर्शन वाले मोटर अनुप्रयोगों के लिए विकसित किया गया है, जो व्यापक गति विस्तार पर निर्विवाद रूप से कार्य कर सकते हैं, शून्य गति पर पूर्ण टाऊक उत्पन्न कर सकते हैं, और तेज त्वरण और धीमी गति कर सकते हैं।”

फील्ड ओरिएंटेड कंट्रोल का कार्य सिद्धांत

फील्ड ओरिएंटेड कंट्रोल स्टेटर करंटों को एक वेक्टर द्वारा नियंत्रित करने पर आधारित है। यह नियंत्रण प्रक्षेपणों पर आधारित है, जो तीन फेज टाइम और गति पर निर्भर प्रणाली को दो निर्देशांक (d और q फ़्रेम) टाइम अपरिवर्तनीय प्रणाली में बदल देते हैं। इन परिवर्तनों और प्रक्षेपणों से DC मशीन नियंत्रण के समान एक संरचना बनती है। FOC मशीनों को दो नियतांकों की आवश्यकता होती है: टाऊक घटक (q निर्देशांक के साथ संरेखित) और फ़्लक्स घटक (d निर्देशांक के साथ संरेखित)।
एसी-मोटरों के तीन-फेज वोल्टेज, करंट और फ़्लक्स को जटिल स्पेस वेक्टरों के संदर्भ में विश्लेषित किया जा सकता है। यदि हम ia, ib, ic को स्टेटर फेजों में तात्कालिक करंट मानें, तो स्टेटर करंट वेक्टर निम्न प्रकार परिभाषित किया जाता है:

जहाँ, (a, b, c) तीन फेज प्रणाली के अक्ष हैं।

यह करंट स्पेस वेक्टर तीन-फेज साइनसोइडल प्रणाली का प्रतिनिधित्व करता है। इसे दो टाइम अपरिवर्तनीय निर्देशांक प्रणाली में बदलना चाहिए। यह परिवर्तन दो चरणों में विभाजित किया जा सकता है:
(a, b, c) → (α, β) (क्लार्क परिवर्तन), जो दो निर्देशांक टाइम विकल्पी प्रणाली का आउटपुट देता है।
(α, β) → (d, q) (पार्क परिवर्तन), जो दो निर्देशांक टाइम अपरिवर्तनीय प्रणाली का आउटपुट देता है।
(a, b, c) → (α, β) प्रक्षेपण (क्लार्क परिवर्तन)
तीन-फेज मात्राएं, चाहे वे वोल्टेज हों या करंट, जो a, b, और c अक्षों के साथ समय में बदलती हैं, गणितीय रूप से α और β अक्षों के साथ समय में बदलने वाले दो-फेज वोल्टेज या करंट में परिवर्तित की जा सकती हैं निम्न परिवर्तन मैट्रिक्स द्वारा:

यह मानते हुए कि अक्ष a और अक्ष α एक ही दिशा में हैं और β उनके लंबवत है, हमारे पास निम्न वेक्टर आरेख है:

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

लेकिन ये दो फेज (α, β) करंट 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 संदर्भ प्रणाली के बीच का कोण है।
यदि आप d अक्ष को रोटर फ़्लक्स के साथ संरेखित मानें, तो चित्र 2 दो संदर्भ फ़्रेमों के लिए करंट वेक्टर के लिए संबंध दिखाता है:

जहाँ, θ रोटर फ़्लक्स स्थिति है। करंट वेक्टर के टाऊक और फ़्लक्स घटक निम्न समीकरणों द्वारा निर्धारित किए जाते हैं: