وکتور کنترل چیست؟

وکتور کنترل Vector Control در اینورتر به کنترل اندازه و همچنین سرعت شار مغناطیسی در موتور ac می‌پردازد. این عمل توسط تنظیم کننده الکترونیکی و حلقه‌های کنترل جدا صورت می‌گیرد. در موتورهای dc جریان تولید گشتاور و جریان تولید میدان مغناطیسی، به 2 عد سیم پیچ جداگانه استاتور و آرمیچر اعمال می‌گردد. در صورتی‌که در موتور القایی ac این دو جریان تنها به سیم‌ پیچ استاتور وارد می‌شود و به همین دلیل برای جدا کردن آن‌ها نیاز به روش دیگری است.

در هنگام اتصال دستگاه اینورتر به موتور الکتریکی، جریان ورودی به سیم پیچ استاتور به درایو اعمال می‌شود این مورد کمیت ‌برداری (Vector Quantity) محسوب می‌شود. این بردار ورودی از طریق اینورتر به 2 بخش متعامد Orthogonal تجزیه می‌شود. یکی از اجزا برای کنترل کردن میدان مغناطیسی بخش روتور به شکل مستقیم کارایی دارد و دیگری به جهت کنترل میدان مغناطیسی بخش استاتور مورد استفاده است. در واقع وظیفه اصلی وکتور کنترل Vector Control در اینورتر نگه داشتن زاویه 90 درجه میان بردار شار (روتور و استاتور) است که با عوض شدن دامنه بردار جریان، به گشتاور مدنظر برسد. در نتیجه اینورتر می‌تواند سرعت گشتاور الکتروموتور را به درستی و کاملا دقیق کنترل نماید و در هر فرکانسی، گشتاور اسمی ارائه نماید.

در صورتی‌که قصد خرید اینورتر با قابلیت کنترل برداری دقیق Vector Control را دارید، می‌توانید با کارشناسان با تجربه و متخصص ما در بخش فروش مجموعه نیک صنعت تماس بگیرید و از مشاوره رایگان بهره‌مند شوید.

نمودار وکتور کنترل

نحوه کارکرد مد کنترل (VC) Vector Control

در مدار داخلی درایو معمولی، شش عدد دیود ورودی تعبیه می‌شود، که ولتاژ (ورودی) را یکسو می‌کند. بعد توسط فیلترهای خازن آن را صاف می‌نماید و بعد این سیگنال به قطعه IGBT وارد می‌شود و به سیگنال ورودی موتور مبدل می‌شود. در صورتی‌که درایو از قابلیت وکتور کنترل Vector Control برخوردار باشد، دو حلقه کنترلی مجزا از هم به مداری اضافه می‌شود. می‌توان با سنجش و اندازه گیری جریان و سرعت دقیق موتور، گشتاور تولیدی را مشخص کرد و همچنان سرعت را روی مقدار پایدار و ثابتی حفظ کرد.

در این موقعیت بعد از اینکه از سرعت مناسب منحرف شدیم، حلقه کنترل PI درون درایو عمل می‌کند و متغیرهای مورد نیاز را جهت برگشتن به وضعیت استاندارد تغییر می‌دهد. به طور مثال اگر در هنگام کار موتور الکتریکی گشتاور بار زیاد شود، ولتاژ همراه با جریان خروجی به نوعی اصلاح خواهد شد که باعث ثابت ماندن سرعت شفت موتور می‌شود. به این ترتیب اگر با گرمای استاتور، شار مغناطیسی کاهش یابد، ولتاژ افزایش پیدا می‌کند و در نتیجه شار میدان مغناطیسی تصحیح می‌گردد تا وضعیت به حالت نرمال و مطلوب برگردد.

مزایای استفاده از روش Vector Control

  • توانایی کنترل کردن دقیق سرعت بخش شفت موتور از سرعت 0 تا سرعت‌های بسیار زیاد
  • توانایی ایجاد گشتاور در فرکانس 0 برای حفظ بار متصل به شفت
  • واکنش دینامیکی مناسب در شرایط شتاب acceleration و کاهش سرعت deceleration موتور با امکان تنظیمات سرعت حلقه بسته Close-loop با دقت بالا
  • با امکان تطبیق و هماهنگی با موتور آسنکرون و سنکرون
  • افزایش حد گشتاور محدود (شکستگی)
  • ثبات گردش شفت موتور در سرعت پایین و بالا با امکان تغییر میزان بار

انواع Vector Control در درایو

به‌صورت کلی پروسه کنترل جهت دار درایو به 2 صورت انجام می‌گیرد که با نام VC و SVC معروف است. در ادامه به توضیح و بررسی هر یک از آن‌ها می‌پردازیم.

مد کنترل VC یا همان مدار بسته

مد VC که به آن Close-loop می‌گویند، در واقع راهی برای کنترل برداری از طریق فیدبک است. به این علت برای راه اندازی مد وکتور کنترل VC نیاز به نصب کردن انکودر در قسمت پشت موتور الکتریکی یا در خط می‌باشد. درایو با داشتن وکتور کنترل قادر است، به وسیله انکودر از جریان خروجی الکتروموتور feedback بگیرد و به این صورت تغییرات لازم را در خروجی موتور اجرا کند. که باعث بهتر شدن کارکرد آن می‌شود. در واقع بهتر است بگوییم این فیدبک به Micro controller داخل اینورتر امکان را فراهم می‌کند تا الگو را به‌صورتی تنظیم نماید که بدون در نظر گرفتن سرعت، گشتاور همچنان پایدار و ثابت باقی بماند. در این صورت به سبب کار با انکودر، دقت محاسبه بالا است و ضریب خطا تا حدود بسیار زیادی کم می‌شود.به همین دلیل از درایوهای مجهز به وکتور کنترل VC در کاربردهای دقیق‌تر استفاده می‌کنند.

مد SVC یا فاقد Open-loop sensors

نوع دیگری از درایو با امکانات کنترل برداری، به نام SVC یا همان سنسور وکتور کنترل شناخته می‌شود. در این مدل از اینورترها که به نام حلقه باز معروف است، نیاز به نصب کردن انکودر نیست و تنها از جریان موتور برای فیدبک استفاده می‌گردد. در این نوع درایوها ریزپردازنده مدل ریاضی از متغیرهای (پارامتر) کارکردی موتور ایجاد می‌کند و آن را در حافظه قرار می‌دهد.

در زمان کارکرد موتور، Micro controller به‌صورت مداوم جریان خروجی را با آن که در حافظه قرار دارد، قیاس می‌کند و ویرایش‌های لازم را برای بهینه سازی عملکرد اجرا می‌کند.

کاربردهای اصلی وکتور کنترل Vector Control در درایو

به‌صورت کلی در کاربردهایی که نیازمند دقت بالا برای تنظیمات دقیق سرعت و گشتاور است، از اینورترهایی با  امکان کنترل برداری استفاده می‌کنند. در ادامه کاربردهای دیگر وکتور کنترل در اینورتر را بیان می‌کنیم.

  • برای کنترل کردن موتورهای الکتریکی سنگین
  • دستگاه‌های سانتریفیوژ
  • دستگاه قالب گیری تزریقی
  • آسانسور (بالابر)
  • جرثقیل

تفاوت اصلی مدل کنترل VC و V/F

در VFD با طراحی استاندارد که به آن درایو اسکالر هم می‌گویند، نسبتی از ولتاژ به فرکانس برای رسیدن به گشتاور مورد نظر، همیشه ثابت است. در صورتی‌که اینورتر هیچ بازخوردی (فیدبک) از موتور الکتریکی نمی‌گیرد که گشتاور مدنظر ایجاد شده است؟ یا خیر؟ به عنوان مثال در نظر بگیرید که فرکانس 40Hz به موتور داده شود و باید گشتاوری مطابق آن فرکانس ایجاد گردد. اما در VFD خصوصا در فرکانس‌های پایین نمی‌توان این مورد را متوجه شد.

نتیجه‌گیری

یکی از موارد مهم در کارکرد درست اینورتر و کاهش نیاز به تعمیر درایو مربوط به تنظیمات درست و دقیق پارامترهای آن است. اگر دستگاه به درستی راه اندازی و نصب شود و تنظیم پارامترهای آن مطابق با منوال برند سازنده اجرا گردد، عملکرد دقیق و سریعی را در کاربردهای صنعتی مختلف ارائه می‌دهد. و موجب بهینه شدن انرژی می‌شود.

راه‌های ارتباطی نیک صنعت

  • شماره تماس: 87700210-021 (30 خط)
  • واحد فروش: 09197872783
  • واحد آموزش: 09197872786
  • واحد تعمیرات: 09197872789
  • ایمیل: info@nicsanat.com
  • آدرس شرکت: تهران، خیابان بهشتی، خیابان میرعماد، کوچه پیمانی(یازدهم)، پلاک 17