इन्वर्टर अनुकूलन उच्च-प्रेक्षणीय परीक्षण सारणियों के लिए

आधुनिक औद्योगिक अनुप्रयोगों में, इनवर्टर विद्युत ड्राइव सिस्टम के प्रमुख घटकों के रूप में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। वे सटीक गति नियंत्रण की सुविधा प्रदान करते हैं और ऊर्जा उपभोग को प्रभावी रूप से कम करते हैं, जिससे पूरे सिस्टम की कुल दक्षता और विश्वसनीयता में सुधार होता है। यह लेख टेस्ट बेंच डिज़ाइन में इनवर्टरों के प्रदर्शन मूल्यांकन और अनुकूलन पर केंद्रित है।

वास्तविक संचालन परिस्थितियों की नकल करने वाले प्रयोगशाला प्लेटफार्मों के रूप में, टेस्ट बेंच इनवर्टरों पर उच्च प्रदर्शन की मांग लगाते हैं। यह पेपर विभिन्न संचालन परिस्थितियों में इनवर्टर प्रदर्शन का विश्लेषण करता है, जिसमें गति नियंत्रण दक्षता, प्रतिक्रिया समय और ऊर्जा उपभोग जैसे महत्वपूर्ण मापदंड शामिल हैं। इसमें यह भी चर्चा की जाती है कि कैसे इनवर्टर दक्षता को अनुकूलित डिज़ाइन पैरामीटरों और नियंत्रण रणनीतियों के माध्यम से आगे बढ़ाया जा सकता है, जिससे औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए गहरी समझ और दिशा-निर्देश प्रदान किए जा सकें, और दक्षता और प्रदर्शन में लगातार अनुकूलन को बढ़ावा दिया जा सके।
1 टेस्ट बेंचों में इनवर्टरों की वर्तमान स्थिति और चुनौतियाँ
टेस्ट बेंचों में इनवर्टरों के अनुप्रयोग आधुनिक उद्योग में एक महत्वपूर्ण रुझान बन गए हैं, जिनमें मोटर इनपुट आवृत्ति को समायोजित करके सटीक गति नियंत्रण और ऊर्जा प्रबंधन संभव होता है। डेटा दिखाता है कि भारी उद्योग और निर्माण में इनवर्टर का उपयोग 85% से अधिक है, जो उद्योग ऑटोमेशन में उनके व्यापक अपनाव को दर्शाता है। हालांकि, टेस्ट बेंच इनवर्टरों पर उच्च आवश्यकताएँ लगाते हैं, विशेष रूप से गति नियंत्रण दक्षता और प्रतिक्रिया गति में। मानक औद्योगिक अनुप्रयोगों में गति नियंत्रण दक्षता ±0.5% होती है, लेकिन उच्च-परिशुद्धता वाले टेस्ट बेंचों में इसे ±0.1% या बेहतर तक सुधार करना आवश्यक होता है, जिसमें मिलीसेकंड स्तर का प्रतिक्रिया समय शामिल होता है, जो नियंत्रण सिस्टम डिज़ाइन की जटिलता को बहुत बढ़ा देता है।

ऊर्जा प्रबंधन भी उतना ही महत्वपूर्ण है। टेस्ट बेंच अक्सर लंबे समय तक उच्च लोड के तहत संचालित होते हैं, जिसके लिए उच्च दक्षता वाले इनवर्टर आवश्यक होते हैं। अध्ययन दिखाते हैं कि अनुकूलित इनवर्टर विशिष्ट परिस्थितियों में 30% से अधिक ऊर्जा बचा सकते हैं, जो ऊर्जा उपभोग को कम करना जबकि उच्च प्रदर्शन बनाए रखना आवश्यक होता है। इसके अलावा, उच्च तापमान जैसी चरम परिस्थितियों में इनवर्टर फेलर दर में बहुत बढ़ोतरी होती है, जिसके लिए विश्वसनीयता और दीर्घावधि स्थिर संचालन के लिए मजबूत डिज़ाइन आवश्यक होता है।

औद्योगिक ऑटोमेशन के साथ उन्नति के साथ, बुद्धिमत्ता और नेटवर्किंग वाले इनवर्टरों की मांग बढ़ रही है। बुद्धिमान इनवर्टर वास्तविक समय में संचालन स्थिति की निगरानी और समायोजन कर सकते हैं, रखरखाव की आवश्यकता का पूर्वानुमान कर सकते हैं, फेलर दर को कम कर सकते हैं और दक्षता में सुधार कर सकते हैं। कुछ टेस्ट बेंचों ने बुद्धिमान इनवर्टर के उपयोग से संचालन लागत को लगभग 20% तक कम किया है। सारांश में, टेस्ट बेंचों में इनवर्टर अनुप्रयोगों को उच्च परिशुद्धता, तेज प्रतिक्रिया, ऊर्जा दक्षता, विश्वसनीयता और बुद्धिमत्ता जैसी विभिन्न चुनौतियों का सामना करना पड़ता है।

2 महत्वपूर्ण प्रदर्शन संकेतकों के मूल्यांकन विधियाँ
इनवर्टर प्रदर्शन का मूल्यांकन करते समय कई महत्वपूर्ण संकेतक आवश्यक होते हैं। ये मापदंड न केवल मूल बातें प्रतिबिंबित करते हैं, बल्कि विशिष्ट अनुप्रयोगों में प्रदर्शन मूल्यांकन का आधार भी बनते हैं।
गति नियंत्रण दक्षता एक मुख्य संकेतक है, जो वास्तविक आउटपुट गति और सेटपॉइंट के बीच विचलन को मापता है। सामान्य अनुप्रयोगों में ±0.5% की दक्षता की आवश्यकता होती है, जबकि उच्च-परिशुद्धता वाले अनुप्रयोगों में ±0.1% या उससे अधिक की आवश्यकता हो सकती है। मूल्यांकन विधियाँ भिन्न लोड और गतियों के तहत आउटपुट प्रदर्शन का परीक्षण शामिल करती हैं।

प्रतिक्रिया समय एक अन्य महत्वपूर्ण मापदंड है, जो इनवर्टर द्वारा एक आदेश प्राप्त करने के बाद लक्ष्य गति तक पहुंचने में लगने वाले समय को परिभाषित करता है। उच्च प्रदर्शन वाले अनुप्रयोगों में प्रतिक्रिया समय को मिलीसेकंड के भीतर नियंत्रित करना आवश्यक होता है।

ऊर्जा दक्षता विभिन्न लोडों के तहत ऊर्जा उपभोग को मापकर मूल्यांकन की जाती है। उच्च दक्षता वाले इनवर्टर ऊर्जा का उपयोग महत्वपूर्ण रूप से कम करते हैं जबकि प्रदर्शन बनाए रखते हैं। अध्ययन दिखाते हैं कि दक्ष इनवर्टर बिजली की 30% तक बचाते हैं। दक्षता मूल्यांकन आमतौर पर विभिन्न संचालन परिस्थितियों के तहत इनपुट और आउटपुट शक्ति के अनुपात की गणना करता है।विश्वसनीयता और दीर्घावधि स्थिरता चरम पर्यावरणीय परिस्थितियों के तहत लंबे समय तक परीक्षण के माध्यम से मूल्यांकन की जाती हैं ताकि स्थिरता और जीवनकाल का निर्धारण किया जा सके।

शोर स्तर, हालांकि अक्सर अनदेखा किया जाता है, कम शोर अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण है और आमतौर पर 60 डीबी से कम नियंत्रित किया जाना चाहिए। इन संकेतकों का व्यापक मूल्यांकन इनवर्टर प्रदर्शन का गहन मूल्यांकन संभव बनाता है और विशिष्ट अनुप्रयोगों में अनुकूलन के लिए वैज्ञानिक आधार प्रदान करता है।

3 टेस्ट बेंचों में इनवर्टर प्रदर्शन का सुधार
टेस्ट बेंचों में इनवर्टर प्रदर्शन को सुधारने में न केवल उपकरण के खुद को अनुकूलित करने की आवश्यकता होती है, बल्कि इसे टेस्ट बेंच सिस्टम में प्रभावी रूप से एकीकृत करने और विभिन्न संचालन परिस्थितियों के तहत अनुकूल प्रदर्शन की सुनिश्चितता की भी आवश्यकता होती है। नियंत्रण आरेख इनवर्टर के कनेक्शन और नियंत्रण तर्क का सारांश प्रदान करता है, जो इसके प्रदर्शन की समझ और सुधार का आरंभिक बिंदु होता है।

इनवर्टर अनुप्रयोगों में, इनपुट और आउटपुट सर्किट का डिज़ाइन विशेष रूप से महत्वपूर्ण होता है। एक स्थिर इनपुट सर्किट जिसमें प्रभावी फिल्टरिंग हो, वो विद्युत सप्लाई के झटकों के प्रभाव को कम करता है, जिससे सिस्टम की विश्वसनीयता में सुधार होता है। आउटपुट फिल्टर और नियंत्रण तर्क का अनुकूलन मोटर के संचालन के दौरान विद्युत विकिरण को कम करने में मदद करता है, जिससे ड्राइव दक्षता में सुधार होता है।

व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, नियंत्रण रणनीतियों का अनुकूलन भी उतना ही महत्वपूर्ण है। नियंत्रण पैरामीटरों को समायोजित करना और स्टार्ट/स्टॉप विशेषताओं का अनुकूलन करना यांत्रिक तनाव को कम कर सकता है और उपकरण के जीवनकाल को बढ़ा सकता है। नियंत्रण आरेख में वर्तमान और वोल्टेज डिटेक्शन सर्किट का उपयोग उन्नत नियंत्रण एल्गोरिदम (जैसे, PID नियंत्रण) को लागू करने के लिए किया जा सकता है, जिससे लोड के झटकों के दौरान स्थिर आउटपुट सुनिश्चित किया जा सकता है। उन्नत निगरानी और निदान कार्यों को एकीकृत करने से महत्वपूर्ण पैरामीटरों की वास्तविक समय में निगरानी और संभावित फेलरों की रोकथाम संभव होती है।

संरक्षण सर्किट डिज़ाइन असामान्य स्थितियों में तेजी से विद्युत की विच्छेदन की सुनिश्चितता करता है, जिससे इनवर्टर और मोटर को क्षति से बचाया जा सकता है। इसलिए, इनवर्टर प्रदर्शन को सुधारने के लिए उपकरण के प्रदर्शन, सिस्टम एकीकरण और उन्नत नियंत्रण रणनीतियों को ध्यान में रखने वाली एक समग्र दृष्टिकोण की आवश्यकता होती है ताकि कुल प्रदर्शन को अधिकतम किया जा सके। चित्र 1 में दिखाया गया है।

4 केस स्टडी
एक ऑटोमोबाइल घटक परीक्षण सुविधा ने ट्रांसमिशन प्रदर्शन परीक्षण के लिए 4 kW ABB ACS550 इनवर्टर का उपयोग किया। प्रारंभिक मूल्यांकन दिखाता था कि पूर्ण लोड के तहत केवल 90% दक्षता थी, जो GB 18613-2020 मानक में IE3 दक्षता स्तर की 95% की आवश्यकता से बहुत कम थी। इसके अलावा, स्टार्ट/स्टॉप प्रतिक्रिया समय 200 मिलीसेकंड तक पहुंच गया, जिससे परीक्षण डेटा अस्थिर हो गया।

इंजीनियरिंग टीम ने एक श्रृंखला अनुकूलन उपायों को लागू किया: इनवर्टर के PID नियंत्रण पैरामीटरों को ट्यून करके और स्टार्ट/स्टॉप वक्रों को अनुकूलित करके, यांत्रिक तनाव को महत्वपूर्ण रूप से कम किया, प्रतिक्रिया समय को 50 मिलीसेकंड से कम किया और परीक्षण डेटा की स्थिरता में बहुत सुधार किया। हार्डवेयर दृष्टिकोण से, उच्च दक्षता वाले कूलिंग सिस्टम और कम नुकसान वाले कैपेसिटर्स को अपग्रेड करके दक्षता को 92% तक बढ़ाया, जो IE3 मानक के निकट पहुंच गया। उन्नत निगरानी सॉफ्टवेयर को पेश किया गया था ताकि ऑपरेशनल डेटा की वास्तविक समय में निगरानी और पूर्वानुमान रखरखाव संभव हो सके, जिससे अप्रत्याशित डाउनटाइम कम हो गया। फेलर के बीच का औसत समय (MTBF) 800 घंटों से 1,500 घंटों से अधिक तक बढ़ गया। इसके अलावा, मोटर-इनवर्टर मेल और सिग्नल प्रसारण पथों का अनुकूलन नियंत्रण परिशुद्धता में सुधार किया और परीक्षण परिणामों की विश्वसनीयता में सुधार किया।

इन समग्र अनुकूलनों के माध्यम से, टेस्ट बेंच का कुल प्रदर्शन महत्वपूर्ण रूप से सुधार हुआ, जिसमें इनवर्टर की दक्षता और विश्वसनीयता नए स्तरों पर पहुंच गई। यह मामला तकनीकी और प्रबंधन अनुकूलन के संयोजन के प्रभावी अभ्यास को दर्शाता है जो इनवर्टर प्रदर्शन को सुधारता है।

5 इनवर्टर नियंत्रण सिस्टम का अनुकूलन डिज़ाइन
इनवर्टर नियंत्रण सिस्टम के अनुकूलन डिज़ाइन के बारे में चर्चा करते समय, निम्नलिखित पहलुओं पर ध्यान केंद्रित किया जाना चाहिए:

• नियंत्रण रणनीतियों में नवाचार: फजी तर्क या न्यूरल नेटवर्क जैसी उन्नत एल्गोरिदमों का उपयोग करके सिस्टम प्रतिक्रिया समय और नियंत्रण दक