VEKTÖR KONTROL (FOC)

VEKTÖR KONTROL (FILED ORIENTED CONTROL)

Vektör Kontrol veya başka bir deyişle Field Orineted Control yani FOC nedir?

Vektör kontrol algoritması geniş hız aralıklarında dahi iyi performans verebilmekte ve motorun dinamik modelini kullanarak geçici fazlardaki tork değişimlerini de dikkate almakta ve rotor pozisyonuna göre motor akısını ayarlayabilmektedir. SMSM sinüs formunda bir TEMK’e (BEMF) sahip olduğu için uygulanacak gerilim de bu sinüs formunu oluşturacak şekilde olmalıdır ve bu gerilim formu uzay vektör modülasyonu tekniği (space vector modulation technique) kullanılarak üretilir. Uygulanan akımın sinüs formunda olmasının sebebi bu motor tipinde en düşük tork dalgalanmasının bu şekilde sağlanabiliyor olmasıdır. Vektör kontrol algoritması ile yapılan akım kontrolünün temel şeması aşağıda verilmiştir. 

Vektör kontrol algoritması şu adımlarla özetlenebilir.

1. Motorun faz akımları tespit edilir. 3 fazdan ilk ikisi olan i_a ve i_b ölçülür ve i_c ise aşağıdaki denklem kullanılarak hesaplanır.

• i_a + i_b + i_c = 0                                            

2. 3 faz akımının oluşturduğu 3 eksenli ve 2 boyutlu koordinat sistemi 2 eksenli koordinat sistemine dönüştürülür, buna Clarke Dönüşümü denir, bu dönüşüm sonucu i_α ve i_β akımları bulunur. Bu akımlar arasındaki açı 90º’dir. Koordinat sisteminin referansı değişmemiştir, yani faz akımlarına göre bu eksen hareketsizdir. Statordan bakıldığında bu akımlar zamanla değişmektedir.

3. Önceki aşamada elde edilen, 2 eksenli dik koordinat sistemine dönüştürülmüş stator akımları rotor akısı ile birlikte dönen yeni bir 2 eksenli dik koordinat sistemine dönüştürülür, bu dönüşüme Park Dönüşümü denir. Bunun sonucunda i_α, i_β ve rotor açısı olan θ kullanılarak i_d ve i_q elde edilir, bu yeni akımlar da birbirine diktir. Kararlı halde bu iki akımın değeri sabit kalır.

4. i_d akımı rotorun mıknatıslanma akısını, i_q akımı ise motorun tork çıkışını üretir, bu akımları referans değerlere regüle edebilmek için PID kontrolör yapısı kullanılır. Birinci PID kontrolörün girişi i_d referansı ile ölçümler sonucu hesaplanan i_d değeri arasındaki fark (hata sinyali), çıkışı ise V_d gerilimidir. İkinci PID kontrolörün girişi i_q referansı ile ölçümler sonucu hesaplanan i_q değeri arasındaki fark (hata sinyali), çıkışı ise V_q gerilimidir.

5. V_α, V_β, i_α ve i_β kullanılarak yeni dönüşüm açısının kestirimi yapılır (sensörsüz algoritmada) veya ölçülmüş olan θ (sensörlü algoritmada) değeri kullanılır.

6. Döner eksen takımında tanımlanan V_d ve V_q gerilimleri rotor açısal pozisyonu θ kullanılarak durağan eksen takımında tanımlı olan V_α ve V_β’ya dönüştürülür, bu dönüşüm Ters Park Dönüşümü olarak isimlendirilir.

7. V_α ve V_β gerilimleri 3 fazlı koordinat sistemindeki V_a, V_b ve V_c gerilimlerine dönüştürülür ve bu gerilim değerleri PWM görev periyotlarının hesaplanması için kullanılır, bu işlem uzay vektör modülasyonu (space vector modulation) algoritması kullanılarak gerçekleştirilir.