تکنولوژي الکترونيک – قدرت ( Power Electronics ) ، بهره وري و کيفيت فرايندهاي صنعتي مدرن را بي وقفه بهبود مي بخشد . امروزه با کمک همين تکنولوژي امکان استفاده از منابع انرژي غيرآلاينده بازيافتي ( ReneWable Energy ) ، نظير باد و فتو ولتائيک فراهم شده است . تخمين زده مي شود که با استفاده از الکترونيک قدرت ، حدود 15 تا 20 درصد امکان صرفه جوئي انرژي الکتريکي وجود دارد . در واقع با کاهش بي وقفه قيمت ها در عرصه الکترونيک قدرت زمينه براي حضور آن ها در کاربردهاي صنعتي ، حمل و نقل و حتي خانگي فراهم مي گردد .
نيروي محرک بيشتر پمپ ها و فن هاي موتورهاي القائي هستند که در دور ثابت کار مي کنند . ليكن در سال هاي اخير با پيشرفت هاي انجام گرفته در زمينه ي تكنولوژي الكترونيك قدرت ، استفاده از موتورهاي القائي قفس سنجابي همراه با كنترل كننده دور موتور ( AC DRIVE يا اينورتر يا به طور ساده درايو ) رو به گسترش است . درايوها دستگاه هائي هستند که توان ورودي با ولتاژ و فرکانس ثابت را به توان خروجي با ولتاژ و فرکانس متغير تبديل مي کنند .
بايد توجه کرد که دور يک موتور تابعي از فرکانس منبع تغذيه آن است . براي اين منظور يک درايو نخست برق شبکه را به ولتاژ DC تبديل کرده و سپس آن را با استفاده از يک اينورتر مجدداً به ولتاژ AC با فرکانس و ولتاژ متغير تبديل مي کند . اينورتر متشکل از سوئيچ هاي قدرتي است که در سال هاي اخير تغييرات تکنولوژيک زيادي پيدا کرده اند . در واقع با معرفي سوئيچ هاي قدرتي چون IGBT با قيمت هاي رو به کاهش ، زمينه براي عرضه درايوهاي با قيمت مناسب فراهم شد . در هر حال خاطر نشان مي کنيم که شکل موج خروجي درايو ترکيبي از پالس هاي DC با دامنه ثابت است . اين موضوع موجب مي شود که خود درايو منشأ اختلالاتي در کار موتور شود . براي مثال کيفيت شکل موج خروجي درايو مي تواند سبب اتلاف حرارتي اضافي ناشي از مؤلفه هاي هارمونيکي فركانس هاي بالا در موتور شده و يا موجب نوسانات گشتاور Torque Pulsation در موتور گردد . با اين حال درايوهاي امروزي به دليل استفاده از سوئيچ هاي قدرت سريع اين نوع مشکلات را عملاً حذف کرده اند .
كنترل كننده هاي دور موتورهاي الكتريكي هر چند كه ادوات پيچيده اي هستند ولي چون در ساختمان آن ها از مدارات الكترونيك قدرت استاتيك استفاده مي شود و فاقد قطعات متحرك مي باشند ، از عمر مفيد بالائي برخوردار هستند . مزيت ديگر كنترل كننده هاي دور موتور توانائي آن ها در عودت دادن انرژي مصرفي در ترمزهاي مكانيكي و يا مقاومت هاي الكتريكي به شبكه مي باشد . در چنين شرايطي با استفاده از كنترل كننده هاي دور مدرن مي توان از اتلاف اين نوع انرژي جلوگيري نمود . به طوري كه در برخي كاربردها قيمت انرژي بازيافت شده از اين طريق ، در كمتر از يكسال معادل هزينه ي سرمايه گذاري سيستم بازيافت انرژي مي شود . کنترل کننده هاي دور موتور انواع مختلفي دارند . آن ها قادر هستند انواع موتورهاي AC و DC را کنترل کنند . قيمت کنترلرها وابسته به نوع تکنولوژي به کار رفته در ساختمان آن ها مي باشد .
ساده ترين روش کنترل موتورهاي AC روش تثبيت نسبت ولتاژ به فرکانس ( يا کنترل V/F ثابت ) مي باشد . اينک اين روش ، به طور گسترده در کاربردهاي صنعتي مورد استفاده قرار مي گيرد . اين نوع کنترلرها از نوع اسکالر بوده و به صورت حلقه باز با پايداري خوب عمل مي كنند . مزيت اين روش سادگي سيستم هاي کنترلي آن است . در مقابل اين نوع کنترلرها براي کاربردهاي با پاسخ سريع مناسب نمي باشند . روبوت ها و ماشين هاي ابزار نمونه هائي از کاربردهاي با ديناميک بالا هستند . در اين کاربردها روش هاي کنترلي برداري استفاده مي شود . در روش هاي کنترلي برداري با تفکيک مؤلفه هاي جريان استاتور به دو مؤلفه تورک ساز و فلو ساز، و کنترل آن ها با استفاده از رگولاتورهاي PI ترتيبي داده مي شود که موتور AC نظير موتور DC کنترل شود .
و بدين ترتيب تمام مزاياي موتور DC از جمله پاسخ گشتاور سريع آن ها در موتورهاي AC نيز در دسترس خواهد بود . براي مثال پاسخ گشتاور در روش هاي برداري حدود ms 20–10و در روش هاي کنترل مستقيم گشتاور ( Direct Torque Control ) اين زمان حدود ‌ ms 5 است . اينک روش هاي کنترل برداري متعددي پياده سازي شده است که بررسي آن ها خارج از حوصله اين مقاله است . در هر حال نوع کنترلر مطلوب ، متناسب با کاربرد انتخاب مي گردد .
* ارسال مقاله توسط عضو محترم سايت با نام کاربري : mashhadizadeh