که سرعت لغزش با معادله  و ثابت زمانی رتور با  مشخص می‌شود. در حالت پایدار  و i_dr = ۰ . دیاگرام فازوری جهت یابی میدان ماشین القایی در شکل(۳-۲) نشان داده شده است.

شکل ۱‌-۳- دیاگرام فازوری جهت‌یابی میدان موتور القایی.
معادله (۱-۳۱) نشان می‌دهد که شار ماشین می‌تواند با کنترل مؤلفه جریان i_ds تعیین شود. بنابراین در حالت پایدار شار ثابت می‌تواند با i_ds ثابت بدست آید. به عنوان یک نتیجه ، کنترل گشتاور به راحتی می‌تواند توسط کنترل i_ds همان طور که در معادله (۱-۲۹) دیده می‌شود بدست آید. معادله (۱-۳۲) مهمترین بیان برای اجرای عملی کنترل مستقیم میدان در ماشین القایی است که بعداً مورد بحث قرار خواهد گرفت.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

۱-۴-طرح اساسی کنترل جهت‌یابی میدان
کنترل جهت‌یابی میدان ماشین‌ها به دو ثابت به عنوان ورودی های مرجع نیاز دارد: مؤلفه گشتاور هم راستا با محور q و مؤلفه شار هم راستا با محور d. چون کنترل جهت یابی واقعاً به طرح هایی بستگی دارد که ساختمان کنترلی آن می‌تواند کمیت‌های الکتریکی لحظه‌ای را دست‌کاری کند، این موضوع کنترل دقیقی را در خیلی از کارهای عملی مطرح می‌کند. بنابراین کنترل جهت‌یابی میدان برتری‌هایی در روش‌های زیر دارد:
الف ) دسترسی آسان به مرجع ثابت (مؤلفه گشتاور و مؤلفه شار جریان استاتور)
کاربرد آسان کنترل مستقیم گشتاور ، زیرا در چهارچوب مرجع d-q که گشتاور بیان می‌شود داریم :  با ثابت نگه داشتن دامنه شار رتور یک ارتباط خطی بین گشتاور و مؤلفه گشتاوربردار جریان استاتور خواهیم داشت. آن گاه می‌توانیم گشتاور را توسط کنترل این مؤلفه کنترل کنیم. بلوک دیاگرام عمومی سیستم کنترل جهت یابی میدان برای یک موتور القایی در شکل ۱-۴ نشان داده شده است. تغییرات زیادی در کنترل جهت یابی میدان ماشین القایی وجود دارد. بسته به چهارچوب مرجع تبدیل به کار رفته ، دو نوع کنترل جهت یابی میدان بیشتر به کار می‌رود ؛ جهت یابی شار رتور (RFO) و جهت یابی شار استاتور (SFO). در کنترل برداری جهت یابی شار رتور ، چهارچوب مرجع به طور سنکرون با شار رتور می‌چرخد ، در حالیکه در جهت یابی شار استاتور چهارچوب مرجع با شار استاتور می‌چرخد. در هر دوی این چهارچوب های مرجع ، دینامیک یک ماشین القایی شبیه یک ماشین DC ظاهر می‌شود که اجازه می‌دهد همانند یک ماشین DC کنترل شود. هم چنین کنترل جهت یابی میدان رتور را می‌توان به صورت کنترل جهت یابی مستقیم و یا غیر مستقیم میدان طبقه بندی کرد که بسته به چگونگی شکل فوران مورد نیاز برای اجرای انتقال چهارچوب مرجع فراهم می‌شود.

شکل ۱‌-‌‌۴- بلوک دیاگرام عمومی برای سیستم کنترل جهت‌یابی میدان.
باتوجه به این بلوک دیاگرام ابتدا جریان های سه فازه به مرجع ساکن استاتور انتقال داده شده،سپس به کمک بردارهای یکه به مرجع مختصات گردان منتقل می شوند.بعد از این ،این جریان ها با مقایسه مقادیرجریان های مرجع و عبور از کنترل کننده های PI،ولتاژهای مرجع اعمالی به اینورتر را تولید می کنند.اینورتر نیز با دریافت این ولتاژهای مرجع می تواند ولتاژمورد نیاز برای تغذیه موتور را فراهم نماید.
۱-۵-کنترل مستقیم جهت یابی میدان^[۲]
آگاهی از موقعیت لحظه به لحظه بردار شار ، هم راستا با چهارچوب مرجع گردان برای جهت یابی صحیح میدان از شرایط ضروری است. معمولاً شناسایی موقعیت شار بر اساس اندازه گیری مستقیم و یا تخمین از روی سایر کمیت های قابل اندازه گیری می‌تواند باشد. چنین دیدگاهی، جهت یابی مستقیم میدان نامیده می‌شود. تنها شار فاصله هوایی می‌تواند مستقیماً اندازه گیری شود. یک طرح ساده برای تخمین بردار شار رتور مبتنی بر اندازه گیری شار فاصله هوایی و جریان استاتور است. عیب روش اندازه گیری مستقیم این است که حس‌گر شار، گران قیمت بوده و احتیاج به محل نصب و نگهداری ویژه دارد. بنابراین موجب کاهش قابلیت اعتماد در موتور القایی است. در عمل شار رتور از جریان و ولتاژ استاتور محاسبه می‌شود. این تکنیک نیازمند آگاهی از مقاومت استاتور همراه با اندوکتانس نشتی و مغناطیس کنندگی می‌باشد. به طور معمول برای انجام این کار از رؤیتگر مدل ولتاژ استفاده می‌گردد. طرح جهت یابی مستقیم میدان در شکل ۱-۵ نشان داده شده است.

شکل ۱‌-‌‌۵- طرح جهت‌یابی مستقیم میدان.
شار استاتور در راستای محورهای  و  در چهارچوب مربع ساکن می‌تواند از معادلات زیر تخمین زده شود:

شار رتوررا نیز می توان با معادلات زیر تخمین زد:

که  اندوکتانس نشتی است. این روش به پارامترهایی همچون مقاومت استاتور و اندوکتانس نشتی بستگی دارد. مطالعه حساسیت پارامترها نشان می‌دهد که اندوکتانس نشتی می‌تواند اثرات مهمی روی عملکرد سیستم همچون پایداری ، پاسخ دینامیکی و بهره برداری از ماشین و اینورتر داشته باشد. در این مورد مشکل اساسی نیاز به پارامترهای موتور سه فاز است. مقاومت استاتور یک مسئله مهم است، چرا که به درجه حرارت بستگی دارد. دو پارامتر القایی یعنی اندوکتانس مغناطیس شوندگی واندوکتانس معادل رتور به طور معمول تحت تأثیر اشباع قرار می‌گیرند. همچنین انتگرال گیری از سیگنال ها،درفرکانس پایین و قابل ملاحظه شدن افت ولتاژ اهمی رتور در سرعت کم مشکلاتی را ایجاد می کند. این محدودیت ها مانع استفاده از این طرح در سرعت کم می‌شود. به هر حال ، این یک کار عملی است که در بالاتر از یک رنج سرعت قابل قبول و در بسیاری از کاربردها به کار گرفته می شود.
۱-۶-کنترل غیر مستقیم جهت یابی میدان^[۳]
جهت یابی غیر مستقیم میدان مبتنی بر ارتباط با لغزش طوری که در معادله (۱-۳۲) نشان داده شده است ، می‌باشد. الگوریتم کنترل برای محاسبه زاویه شار رتور با بهره گرفتن از کنترل IFO در شکل ۱-۶ نشان داده شده است.

شکل ۱-‌‌۶- طرح جهت یابی غیر مستقیم میدان.
این الگوریتم بر این فرض استوار است که شار در راستای محور q صفر است که یک شرط را به فرمان لغزش که  است، تحمیل می‌کند. شرط لازم و کافی برای ضمانت اینکه تمام شار در راستای محور d قرار داشته باشداین است که شار در راستای محور q صفر باشد. آن گاه می‌توان زاویه را با افزودن زاویه لغزش و زاویه رتور محاسبه کرد. زاویه لغزش شرط لازم و کافی برای کنترل مجزای شار و گشتاور را در بردارد. IFOC یک کنترل پیش خور به ثابت زمانی است که در فرکانس لغزش پیش خور جهت یابی میدان را انجام می‌دهد. این کنترل پیش خور به ثابت زمانی مدار باز رتور T_r خیلی حساس است. بنابراین باید به منظور رسیدن به کنترل مجزای گشتاور و شار به وسیله کنترل i_qs و i_ds ، Tr به طور مناسبی شناسایی گردد. وقتی T_r به صورت صحیح تنظیم نشود موتور نیز میزان نشده خواهد بود و عملکرد کنترلر ناشی از کنترل مجزای گشتاور و شار کند خواهد بود.
۱-۷-کنترل سرعت متغیر ماشین القایی
یک سیستم درایو ماشین القایی سرعت متغیر شامل یک ماشین القایی ، یک اینورتر قدرت و یک کنترلر مبتنی بر میکروپروسسور است. معمولاً دو حلقه فیدبک به طور نمونه برای انجام کنترل جهت یابی میدان و کنترل سرعت وجود دارد. کنترل جهت یابی میدان با حلقه داخلی جریان اجراء می‌شود، کنترل مجزای شار و گشتاور می‌تواند با تنظیم جریان محورهای d و q بدست آورده شود. در ناحیه کنترل الکتریکی درایوها ، لختی درایو و مشخصات بار در بسیاری از موارد تغییر می‌کند. علیرغم اینکه کنترل جریان برای عملکرد گشتاور مهم است، کنترل کننده جریان خود به صورت مستقیم به اجراء سیستم ضربه می‌زند. مطلوب این است که سیستم درایوی داشته باشیم که بتواند پاسخ دینامیکی سریعی ارائه دهد، شکل یک کنترل غیرحساس به پارامتر و بازگشت سریع از افت سرعت به خاطر زیر فشار قرار گرفتن بارها ، داشته باشد. یک کنترل کننده رضایت بخش سرعت برای رسیدن به پاسخ مطلوب خیلی مهم است. به طور سنتی یک کنترل کننده تناسبی انتگرالی (PI) در حلقه تنظیم سرعت خارجی مورد استفاده قرار می‌گیرد. اگر کنترل کننده PI به خوبی میزان شود یک اجراء نسبتاً خوبی را با وضعیت نیرومند و مقاوم ارائه می‌دهد. کنترل کننده PI معمولاً در یک ناحیه خطی با چشم پوشی از اثر اشباع و غیرخطی بودن طراحی می‌شود. در بعضی از نواحی کار، رفتار چنین کنترل کننده ای می‌تواند رضایت بخش باشد. وقتی که کنترل کننده برای درایو موتور سرعت متغیر به کار می‌رود ، عملکرد بد درایو باعث فراجهش بزرگ ، زمان تنظیم آهسته و حتی ناپایداری می گردد. بنابراین پارامترهای کنترل کننده باید مطابق شرایط عملکرد متغیر موتور القایی اصلاح شوند. این موضوع دشواری^[۴] on-line کردن پارامترهای کنترل کننده را اضافه نموده و باعث بوجود آمدن چند اشکال در کاربرد PI به عنوان کنترل کننده سرعت می‌شود که عبارتند از:
الف) کنترل کننده PI یک تنظیم ثابت بهره PI دارد که نمی‌تواند نیازمندیهای فرمان های مختلف سرعت را میزان کند.
ب) عدم توانایی کنترل کننده سرعت PI در میزان شدن دستی ، وقتی که پارامترهای ماشین تغییر می‌کنند.
ج )تنظیم بهره PI خیلی زمان بر است.
محدودیت های کنترل کننده PI باعث جستجوی تکنیک های دیگر کنترل همانند منطق فازی ، کنترل مد لغزشی ، کنترل تطبیقی و غیره شده است. کنترل منطق فازی^[۵] (FLC) یک روش منظم برای وارد کردن تجربه بدن درکنترل کننده ها ارائه می‌دهد. این روش با مدارهای غیر خطی بالا بهتر اجراء می‌شود. فائق آمدن بر پارامترهای متغیر اهمیت کشف کردن تکنیک های کنترل غیر از کنترل کننده PI متداول را تأیید می‌کند. کنترل مد لغزشی به دلیل عدم حساسیت به پارامترهای متغیر (در صورتی که حد و مرزهای پارامتر متغیر شناخته شود) و ساده بودن از نظر محاسبه برای اجراء چهره ای جذاب از خود نشان داده است. یک امر ضروری در کنترل مد لغزشی این است که کنترل فیدبک به صورت ناپیوسته چندین بار در فضای حالت سوئیچ شود. در حالت ایده آل ، کنترل ، با کلید زنی با فرکانس بی نهایت بالا برای حذف انحرافات از لغزش گوناگون رخ می‌دهد. در عمل فرکانس کلید زنی، به دلیل محدود بودن زمان و غیردینامیکی بودن مدل نمی‌تواند بی نهایت بالا باشد. این یک مشکل نامطلوب برای بسیاری از کاربردهاست که برای رفع آن طرح هایی هم چون کنترل کننده مد لغزشی با لایه مرزی و کنترل کننده فازی مد لغزشی پیشنهاد گردیده است.