کنترل مستقیم گشتاور یا DTC یکی از روش های رایج مورد استفاده در درایو فرکانس متغیر است که برای کنترل گشتاور الکتروموتورهای سه فاز AC استفاده می شود. این روش شامل محاسبه و تخمین توان و گشتاور موتور بر اساس اندازه گیری ولتاژ و جریان ورودی به موتور است. با کنترل مناسب گشتاور، DTC کارایی و کنترل را در مقایسه با سیستم های کنترل سرعت بالا فراهم می کند.با اینل کالا همراه باشید
در این مقاله به بررسی اصول و مبانی DTC، مزایای آن نسبت به سایر سیستم های مدیریت موتور، چالش های پیاده سازی و کاربردهای صنعتی این سیستم می پردازیم.
تعریف کنترل گشتاور مستقیم (DTC).
کنترل گشتاور مستقیم (DTC) یک روش کنترل دیجیتالی است که برای کنترل سرعت و گشتاور موتور القایی سه فاز استفاده می شود.در این روش گشتاور و موتور مستقیماً توسط یک کلید برق الکترونیکی بدون استفاده از مدار کنترل می شوند.
DTC شامل محاسبه مداوم شار مغناطیسی و گشتاور موتور بر اساس اندازه گیری ولتاژ و جریان استاتور است. سپس با مقایسه گشتاور محاسبه شده و گشتاور مرجع، الگوی مدار مناسبی بر روی ولتاژ ورودی اعمال می شود تا گشتاور موتور به گشتاور مورد نظر برسد.
استفاده از DTC دارای چندین مزیت نسبت به روش های سنتی کنترل سرعت است.
اهمیت کنترل گشتاور مستقیم DTC
در مورد نیاز به کنترل مستقیم گشتاور (DTC) می توان به چند نکته مهم اشاره کرد:
DTC یک روش کنترل برداری مدرن برای موتورهای الکتریکی AC است که جایگزین روش های کنترل اسکالر سنتی (V/F) شده است.
هدف اصلی DTC کنترل مستقیم و دقیق گشتاور موتور بسته به مدل موتور الکتریکی است.
DTC شامل تنظیم کننده های گشتاور و شار است که مسئول کنترل دینامیکی گشتاور و سرعت موتور هستند.
DTC نیازی به اندازه گیری مستقیم سرعت و موقعیت روتور ندارد و از سنسورهای جریان و ولتاژ استفاده می کند.
از مزایای DTC می توان به کنترل دینامیکی بهتر، پاسخ سریع تر، راندمان بهتر و قابلیت اطمینان بیشتر اشاره کرد.
DTC در مبدل های فرکانس مختلف، کنترل کننده های حرکتی، وسایل نقلیه الکتریکی و صنایع پیشرفته استفاده می شود.
به طور کلی، DTC یک فناوری کارآمد و پیشرفته است که موتورهای الکتریکی AC را کنترل می کند و کنترل، کارایی و عملکرد سیستم های مختلف الکترومکانیکی را بهبود می بخشد.
نحوه عملکرد کنترل گشتاور مستقیم (DTC)
کنترل مستقیم گشتاور یا DTC یک روش کنترل برداری برای ماشین های الکتریکی AC است که مستقیماً گشتاور موتور را بدون نیاز به اندازه گیری سرعت و موقعیت روتور کنترل می کند. در این روش گشتاور و جریان استاتور به طور پیوسته اندازه گیری و با مقادیر مرجع مقایسه می شود. بر اساس خطای گشتاور و جریان، کنترل کننده های گشتاور و شار ولتاژ مناسب اعمال شده به استاتور را تعیین می کنند تا گشتاور موتور را به مقدار مرجع برساند.
کنترل کننده گشتاور ولتاژ مورد نیاز را بر اساس خطای گشتاور محاسبه می کند و کنترل کننده شار جهت ولتاژ را بر اساس خطای جریان انتخاب می کند. سپس ترکیب ولتاژ محاسبه شده به اینورتر به عنوان ورودی ولتاژ مرجع اعمال می شود تا ولتاژ مناسب برای استاتور ارائه شود. با این کار، گشتاور و جریان استاتور از مقادیر مرجع پیروی می کنند. DTC پاسخ موتور سریعتر، کنترل گشتاور بهتر و کارایی بیشتر را ارائه می دهد.
تئوری عملکرد کنترل جریان مستقیم (DTC)
اصل عملکرد کنترل مستقیم گشتاور (DTC) به شرح زیر است:
DTC برای کنترل سه موتور القایی AC استفاده می شود. هدف آن کنترل مستقیم جریان الکتریکی موتور است.
DTC از دو خط کنترل مجزا برای گشتاور و جریان استفاده می کند. کنترل کننده گشتاور وظیفه کنترل گشتاور الکترومغناطیسی و کنترل کننده شار وظیفه کنترل شار مغناطیسی را بر عهده دارد.
DTC نیازی به اندازه گیری روتور یا موقعیت روتور ندارد و فقط از سنسورهای جریان و ولتاژ استاتور استفاده می کند.
با مقایسه گشتاور و جریان واقعی با مقادیر مرجع، سیگنال های کنترلی مناسب برای اعمال ولتاژ به استاتور تولید می شود تا گشتاور و شار به مقادیر مورد نظر برسد.
در DTC، مدولاسیون برداری فضا (SVM) برای کنترل ولتاژ استاتور استفاده می شود.
از مزایای DTC می توان به پاسخ دینامیکی سریع، عدم نیاز به سنسور سرعت، کنترل دقیق گشتاور و افزایش راندمان اشاره کرد.
DTC ها کاربردهای زیادی در درایوها، وسایل نقلیه الکتریکی، روباتیک و صنایع پیشرفته دارند.
به طور کلی، DTC یک روش کنترل برداری پیشرفته و کارآمد برای موتورهای القایی AC است.
چگونه از DTC برای کنترل مستقیم گشتاور استفاده می شود؟
کنترل مستقیم گشتاور (DTC) کاربردهای زیادی در صنایع مختلف دارد که در زیر به برخی از آنها اشاره می شود:
برای مدیریت موتورهای الکتریکی کششی در خودروهای الکتریکی و هیبریدی و بهبود عملکرد و کارایی
و درایوهای الکتریکی و سیستم های حرکت الکتریکی برای کنترل سرعت و قدرت ماشین های الکتریکی
در انواع ماشین آلات صنعتی مانند پمپ، کمپرسور، نوار نقاله و … جهت بهبود کنترل و کارایی.
در روبات ها و ماشین ابزار با سیستم های CNC برای کنترل دقیق موتورهای حرکتی
در توربین های بادی و توربین های گازی برای کنترل بهتر گشتاور و سرعت
در کشتی ها و قطارها، موتورهای کشش الکتریکی کنترل می شوند
در صنعت هوافضا برای کنترل موقعیت و جهت موتورهای الکتریکی استفاده می شود
در تهویه مطبوع و پمپ های حرارتی برای بهبود کنترل و کارایی
مقایسه کنترل گشتاور مستقیم DTC با سیستم های کنترل موتور سنتی
در مقایسه با سیستم های مدیریت موتور معمولی، کنترل مستقیم گشتاور (DTC) دارای مزایا و ویژگی های زیر است:
DTC کنترل مستقیم گشتاور امکان کنترل مستقیم و دقیق گشتاور الکتریکی موتور را فراهم می کند. در حالی که در روش مرسوم کنترل غیر مستقیم گشتاور به صورت الکتریکی انجام می شود.
DTC پاسخ دینامیکی بهتر و سریع تری نسبت به کنترل اسکالر V/F دارد. زمان رسیدن به گشتاور مرجع کوتاهتر است.
کنترل مستقیم DTC نیازی به اندازه گیری سرعت و موقعیت روتور ندارد و از سنسورهای جریان و ولتاژ ساده تری استفاده می کند.
حفاظت کنترل گشتاور مستقیم DTC و ایمنی در برابر اضافه بار و خطای مدار بالاتر است.
کنترل گشتاور مستقیم DTC امکان کنترل بهینه مصرف انرژی و راندمان بیشتر را فراهم می کند.
پیاده سازی و پیکربندی یک کنترلر DTC نسبت به کنترلرهای پیچیده تر مانند FOC آسان تر است.
کنترل مستقیم گشتاور DTC ساختاری مدولار دارد و برای اجرا در تجهیزات مختلف بسیار انعطاف پذیر است.
به طور کلی کنترل گشتاور مستقیم DTC روشی مدرن و مناسب برای کنترل تجهیزات الکتریکی است.
مزایای کنترل گشتاور مستقیم DTC چیست؟
کنترل آنلاین مستقیم (DTC) نسبت به روش های سنتی مدیریت موتور مزایای زیادی دارد:
کنترل سریع و دقیق گشتاور موتور
پاسخ دینامیکی بهتر به تغییرات بار
بهبود شتاب و کنترل گشتاور در حالت گذرا
افزایش راندمان و بهبود مصرف انرژی
به دلیل این کاهش جریان و تلفات
کاهش هارمونیک و لرزش موتور
هیچ سنسور سرعت یا موقعیت موتور مورد نیاز نیست.
قابلیت اطمینان بالا و حفاظت از اضافه بار
عملکرد خوب در سرعت بالا و گشتاور کم
ساختار مدولار و انعطاف پذیر برای اجرا
کنترل و تنظیم پارامترها آسان تر است
بنابراین DTC بهترین و پیشرفته ترین فناوری برای کنترل موتورهای الکتریکی است.
راه اندازی موتور الکتریکی با حالت DTC
برای و راه اندازی یک موتور الکتریکی سه فاز AC با استفاده از روش کنترل گشتاور مستقیم (DTC)، مراحل زیر را دنبال کنید:
انتخاب ولتاژ متناوب سه فاز مناسب و شناسایی مشخصات و مقادیر آن
تجهیزات الکترونیکی قدرت مانند اینورتر سه فاز را انتخاب کنید و پارامترهای آن را تنظیم کنید
اندازه گیری جریان و ولتاژ هر فاز از استاتور با استفاده از سنسورهای جریان و ولتاژ
گشتاور و شار را از اندازه گیری های جریان و ولتاژ محاسبه کنید
گشتاور و شار محاسبه شده را با مقادیر مرجع مقایسه کنید و نرخ خطا را محاسبه کنید
استفاده از سیگنال های کنترلی مناسب برای تنظیم ولتاژ و فرکانس اینورتر
کنترل ولتاژ و فرکانس مبدل به طوری که گشتاور و شار موتور به مقادیر مرجع برسد.
یک بار مکانیکی روی شفت موتور قرار دهید و عملکرد DTC را بررسی کنید
با این روش موتور الکتریکی توسط کنترلر DTC به طور دقیق و بهینه کنترل می شود.
✅ نتیجه گیری نهایی
کنترل گشتاور مستقیم (DTC) یک فناوری جدید و قدرتمند برای کنترل دقیق و بهینه موتورهای الکتریکی است. که کارایی را بهبود می بخشد افزایش کارایی و هزینه های تولید را کاهش دهد توصیه می کنیم برای بهبود سیستم های الکترومکانیکی خود از مشاوره و خدمات اینل کالا استفاده کنید.
