فیلڈ آرینٹڈ کنٹرول

ایسی میں انڈکشن موتروں کو کئی اپیلائنز سے لے کر صنعتی موشن کنٹرول سسٹمز تک وسیع طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ لیکن ان کا بہترین درجے کے ساتھ استعمال کرنا مشکل ہے کیونکہ ان کا ریاضیاتی ماڈل اور ننگیت کے دوران غیر خطی خصوصیات کی وجہ سے کنٹرول کرنا مشکل ہوتا ہے۔ ان عوامل کی وجہ سے انڈکشن میٹر کا کنٹرول مشکل ہوتا ہے اور یہاں ویکٹر کنٹرول جیسے عالی کارکردگی کے الگورتھم کا استعمال ضروری ہوتا ہے۔

فیلڈ آرینٹڈ کنٹرول کا تعارف

اسکالر کنٹرول جیسے "V/Hz" کا استراتیجی محدودیتوں کے ساتھ ہوتا ہے۔ اسکالر کنٹرول کا طریقہ انڈکشن میٹرز کے لیے توانائی کی تولید میں دھڑکن گیں پیدا کرتا ہے۔ اس لیے بہتر دائریک کارکردگی کے لیے ایک زیادہ برتر کنٹرول منصوبہ کی ضرورت ہوتی ہے۔ مائیکرو کنٹرولرز، ڈیجیٹل سگنل پروسیسرز اور FGPA کی ریاضیاتی پروسیسنگ کی قابلیتوں کے ذریعے، پیشگی کنٹرول منصوبوں کو لاگو کیا جا سکتا ہے تاکہ AC انڈکشن میٹر میں توانائی کی تولید اور میگنٹائزیشن کی فنکشن کو الگ کیا جا سکے۔ یہ الگ ہونے والی توانائی اور میگنٹائزیشن کو عام طور پر روتر فلکس آرینٹڈ کنٹرول (FOC) کہا جاتا ہے۔

فیلڈ آرینٹڈ کنٹرول کی طرح کنٹرول کرنے کا طریقہ ہے جس میں توانائی اور رفتار کا کنٹرول مستقیماً میٹر کی الیکٹرومیگنیٹک حالت پر مبنی ہوتا ہے، جس کی مانند ڈی سی میٹر کا کنٹرول ہوتا ہے۔ FOC پہلی ٹیکنالوجی ہے جو توانائی اور فلکس کے "واقعی" میٹر کنٹرول متغیرات کو کنٹرول کرتی ہے۔ ستارہ کے کرنٹ کے حصوں (میگنٹائزیشن فلکس اور توانائی) کو الگ کرنے کے بعد، ستارہ فلکس کا توانائی پیدا کرنے والا حصہ مستقل طور پر کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔ الگ ہونے والے کنٹرول کے ساتھ، کم رفتار پر، میٹر کی میگنٹائزیشن کی حالت کو مناسب سطح پر برقرار رکھا جا سکتا ہے اور رفتار کو کنٹرول کرنے کے لیے توانائی کو کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔
"FOC صرف عالی کارکردگی کے میٹر کے ایپلیکیشنوں کے لیے تیار کی گئی ہے جو وسیع رفتار کے مدار میں چل سکتی ہے، صفر رفتار پر مکمل توانائی پیدا کر سکتی ہے اور تیزی سے تیزی اور کم رفتار کے قابل ہوتی ہے۔"

فیلڈ آرینٹڈ کنٹرول کا عملی طریقہ

فیلڈ آرینٹڈ کنٹرول کی بنیاد یہ ہے کہ ستارہ کرنٹ کو ایک ویکٹر کی طرح کنٹرول کیا جاتا ہے۔ یہ کنٹرول ایک تبدیلی کی بنیاد پر ہوتا ہے جو تین فیز کو وقت اور رفتار کے مطابق نظام کو دو کوآرڈینیٹ (d اور q فریم) وقت کے مستقل نظام میں تبدیل کرتا ہے۔ یہ تبدیلیاں اور پروجیکشن DC مشین کنٹرول کی مانند ایک ساخت پیدا کرتی ہیں۔ FOC مشینوں کو دو مستقل کی ضرورت ہوتی ہے: توانائی کا حصہ (q کوآرڈینیٹ کے ساتھ ملتا جلتا) اور فلکس کا حصہ (d کوآرڈینیٹ کے ساتھ ملتا جلتا)۔
AC میٹروں کے تین فیز ولٹیجز، کرنٹس اور فلکسوں کو مختلط فضا کے ویکٹروں کے روپ میں تجزیہ کیا جا سکتا ہے۔ اگر ہم ia, ib, ic کو ستارہ فیزز میں فوری کرنٹس کے طور پر لیں تو ستارہ کرنٹ ویکٹر کی تعریف کی گئی ہے:

جہاں، (a, b, c) تین فیز نظام کے محور ہیں۔

یہ کرنٹ فضا ویکٹر تین فیز سینوسوئڈل نظام کی نمائندگی کرتا ہے۔ اسے دو وقت کے مستقل 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 آؤٹ پٹ دو کوآرڈینیٹ وقت کے متغیر نظام کے ہوتے ہیں۔
(a, β) → (d, q) (پارک تبدیلی)، جس کے آؤٹ پٹ دو کوآرڈینیٹ وقت کے مستقل نظام کے ہوتے ہیں۔
(a, b, c) → (α, β) پروجیکشن (کلارک تبدیلی)
تین فیز کمیٹیز کے ہر وہ یا ولٹیجز یا کرنٹس، وقت کے ساتھ a, b, اور c کے محور پر تبدیل ہوتے ہیں۔ ان کو ریاضیاتی طور پر دو فیز ولٹیجز یا کرنٹس میں تبدیل کیا جا سکتا ہے جو وقت کے ساتھ α اور β کے محور پر تبدیل ہوتے ہیں۔

اگر ہم محور a اور محور α کو ایک ہی سمت میں اور β کو ان دونوں کے اوپر لوگیں تو ہمیں نیچے کا ویکٹر ڈیاگرام ملتا ہے:

اس پروجیکشن نے تین فیز نظام کو (α, β) دو فیز متعامد نظام میں تبدیل کردیا ہے۔

لیکن یہ دو فیز (α, β) کرنٹس آبادی پر مبنی ہیں۔
(α, β) → (d.q) پروجیکشن (پارک تبدیلی)
یہ FOC کی سب سے اہم تبدیلی ہے۔ اس پروجیکشن نے دو فیز مثبت متعامد نظام (α, β) کو d, q گردش کرنے والے مرجعی نظام میں تبدیل کردیا ہے۔ تبدیلی کی میٹرکس نیچے دی گئی ہے:

جہاں، θ گردش کرنے والے اور مثبت مرجعی نظام کے درمیان زاویہ ہے۔
اگر آپ d محور کو روتر فلکس کے ساتھ ملتا جلتا سمجھتے ہیں، تو شکل 2 دو مرجعی نظام کے درمیان رشتہ داری کو ظاہر کرتا ہے۔

جہاں، θ روتر فلکس کی پوزیشن ہے۔ کرنٹ ویکٹر کے توانائی اور فلکس کے حصوں کو نیچے دی گئی مساوات کے ذریعے تعین کیا جاتا ہے:

یہ حصے کرنٹ ویکٹر (α, β) کے حصوں اور روتر فلکس کی پوزیشن پر منحصر ہیں۔ اگر آپ صحیح روتر فلکس کی پوزیشن جانتے ہیں تو، اوپر کی مساوات کے ذریعے d, q کے حصوں کو آسانی سے کیلکول کیا جا سکتا ہے۔ اس وقت، توانائی کو مستقیماً کنٹرول کیا جا سکتا ہے کیونکہ فلکس کا حصہ (isd) اور توانائی کا حصہ (isq) اب مستقل ہیں۔

فیلڈ آرینٹڈ کنٹرول کے بنیادی ماڈیول

ستارہ فیز کرنٹس کو میپ کیا جاتا ہے۔ ان میپ کرنٹس کو کلارک تبدیلی بلاک میں فیڈ کیا جاتا ہے۔ اس پروجیکشن کے آؤٹ پٹ isα اور isβ کے نام سے ملتے ہیں۔ یہ کرنٹ کے دو حصے پارک تبدیلی بلاک میں داخل ہوتے ہیں جو d, q مرجعی فریم میں کرنٹ فراہم کرتا ہے۔ isd اور isq کے حصوں کو میپ کرنے کے لیے: isdref (فلکس کا میپ) اور isqref (توانائی کا میپ) کے ساتھ مقایسه کیا جاتا ہے۔ اس وقت، کنٹرول ساخت کی ایک فائدہ یہ ہے کہ یہ سنکرون یا انڈکشن مشینوں کو کنٹرول کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ PMSM کے میں روتر فلکس کو میگنٹ کی طرف سے ثابت ہوتا ہے تو isdref کو صفر کے برابر کرنا چاہئے۔ انڈکشن میٹرز کو روتر فلکس کی تخلیق کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ وہ کام کرسکے، لہذا فلکس کا میپ صفر کے برابر نہیں ہو سکتا۔ یہ آسانی سے کلاسک کنٹرول ساختوں کی ایک بڑی کمزوری کو ختم کرتا ہے: اسنکرون سے سنکرون ڈرائیو تک کی منتقلی۔ PI کنٹرولرز کے آؤٹ پٹ Vsdref اور Vsqref ہیں۔ ان کو انورس پارک تبدیلی بلاک