روش‌های کنترل موتور القایی -بخش سوم

در بخش قبلی روش‌های کنترل اسکالر شرح داده شد. همان طور که گفته شد پیاده سازی این روش بسیار راحت و ارزان می‌باشد، ولی نمی‌توان در رنج وسیع سرعت از این روش برای کنترل موتور القایی استفاده کرد. دلیل ناکارآمد بودن این روش وابستگی گشتاور و شار به جریان‌های تزریقی به موتور می‌باشد که نمی‌توان این دو پارامتر را بصورت مستقل کنترل کرد و با تغییر یکی دیگری تغییر می‌کند.

همان طور که در شکل زیر مشخص است در موتور DC دو سیم پیچی بصورت عمود بر هم وجود دارد بنابراین تغییرات یکی روی دیگری اثری ندارد. پس می‌توان جریان شار (سیم پیچی میدان) را ثابت در نظر گرفت و با کنترل گشتاور (جریان سیم پیچی آرمیچر) سرعت را از صفر تا بالاتر از سرعت نامی کنترل کرد:




روش کنترل برداری بر این اساس شکل گرفته است که ابتدا مدل سه فاز موتور القایی را به مدل دو سیم پیچ عمود بر هم تبدیل کرده و سعی می‌کند که جریان این دو سیم پیچی را کنترل کند. برای مثال فرض کنید موتور القایی با سه سیم پیچی موجود می‌باشد:



MMF گردان بصورت زیر قابل محاسبه است:


توجه کنید که اگر جریان‌ها را متعادل و سینوسی در نظر بگیریم پس داریم:

با توجه به رابطه بالا می‌توانیم مدل سه سیم پیچی را به دو سیم پیچی عمود بر هم بصورت زیر در نظر بگیریم:



توجه کنید که مقدار جریان در این حالت DC و تعداد دور سیم پیچی ۱.۵ برابر شده است. همان طور که مشخص است، چون دو سیم پیچی بر عمود هستند پس دیگر بر یکدیگر تاثیر نمی‌گذارند.
اساس کنترل برداری نیز مثل مثال بالا می‌باشد یعنی با تبدیل مدل سه فاز به مدل دو فاز dq دوار.‌
می‌توان با جهت دهی مناسب شار گشتاور را با جریان iqs و مقدار شار را با ids کنترل کرد.
با توجه به اینکه کدام شار برای جهت دهی انتخاب شود روش کنترل برداری به سه روش پیاده سازی می‌شود:

روش جهت دهی شار روتور (Rotor Flux Oriented)
روش جهت دهی شار استاتور (Stator Flux Oriented)
روش جهت دهی شار مغناطیس کنندگی (Magnetizing Flux Oriented)

مزیت و معایب هر یک از روش‌های بالا عبارت انداز:
روش جهت دهی شار روتور نسبت به پارامتر‌های موتور حساس و دارای مدار مجزاساز (Decouple) پیچیده می‌باشد، ولی این روش پایدار می‌باشد.
روش جهت دهی شار استاتور حساسیت کمتری نسبت به پارامتر‌های موتور دارد و مدار مجزاساز (Decouple) آن ساده می‌باشد، ولی این روش دارای محدودیت جریان iqs جهت پایداری می‌باشد.
روش جهت دهی شار مغناطیس کنندگی حساسیت نسبت به لرزش و حرارت موتور دارد و همچنین اندازه گیری شار در این روش مشکل می‌باشد و دارای محدودیت جریان iqs جهت پایداری می‌باشد.
با توجه به مطالب گفته شده، چون ما نیاز به کنترل پایدار داریم بنابراین به سراغ روش جهت دهی شار روتور می‌رویم.
با توجه به اینکه زاویه روتور چگونه اندازه گیری می‌شود روش‌های کنترل برداری به دو روش پیاده سازی می‌شوند:

روش مستقیم (Direct)
روش غیرمستقیم (Indirect)

در روش مستقیم زاویه روتور مستقیماً بوسیله سنسور اندازه گیری می‌شود، ولی در روش غیر مستقیم موقعیت روتور بوسیله پارامتر‌های دیگر تخمین زده می‌شود.
با توجه به اینکه از چه نوع اینورتری برای کنترل استفاده می‌شود روش‌های کنترل برداری به دو روش زیرتقسیم بندی می‌شوند:

اینورتر منبع ولتاژی
اینورتر منبع جریانی

در این رابطه فقط باید اشاره کنم که اینورتر‌های منبع جریانی معمولاً برای موتور‌های خیلی بزرگ استفاده می‌شوند.
در ادامه روش جهت دهی شار روتور به دو روش مستقیم و غیر مستقیم توضیح داده می‌شود.

 

برای مطالعه ادامه به روش‌های کنترل موتور القایی- بخش چهارم توجه فرمایید.