تتميز محركات الأقراص المتغيرة التردد ذات -الجهد العام المنخفض- بجهد خرج يتراوح من 380 إلى 650 فولت، وقدرة خرج تتراوح من 0.75 إلى 400 كيلووات، وتردد تشغيل يتراوح من 0 إلى 400 هرتز.
تستخدم جميع دوائرها الرئيسية دوائر التيار المتردد -التيار المستمر-التيار المتردد. وقد مرت أساليب السيطرة عليها عبر الأجيال الأربعة التالية:
طريقة التحكم في تعديل عرض النبضة الجيبية (SPWM).
وتشمل خصائصه بنية دائرة تحكم بسيطة، وتكلفة أقل، وخصائص ميكانيكية جيدة، مما يلبي متطلبات التحكم السلس في السرعة في محركات الأقراص العامة. وقد تم استخدامه على نطاق واسع في مختلف المجالات الصناعية. ومع ذلك، عند الترددات المنخفضة، وبسبب انخفاض جهد الخرج، يتأثر عزم الدوران بشكل كبير بانخفاض جهد مقاومة الجزء الثابت، مما يقلل من الحد الأقصى لعزم دوران الخرج. علاوة على ذلك، فإن خصائصه الميكانيكية ليست قوية مثل خصائص محرك التيار المستمر، كما أن قدرته على عزم الدوران الديناميكي وأداء التحكم الثابت في السرعة ليست مرضية تمامًا. أداء النظام ليس مرتفعًا، ويتغير منحنى التحكم مع اختلافات الحمل، وتكون استجابة عزم الدوران بطيئة، واستخدام عزم دوران المحرك منخفض. عند السرعات المنخفضة، يتدهور الأداء بسبب مقاومة الجزء الثابت وتأثيرات المنطقة الميتة للعاكس، ويزداد الاستقرار سوءًا. لذلك، طور الباحثون تنظيم سرعة التردد المتغير للتحكم في ناقلات الأمراض.
طريقة التحكم في عرض نبض ناقل الجهد الكهربي (SVPWM).
تعتمد هذه الطريقة على تأثير التوليد الإجمالي لشكل الموجة ثلاثي الطور-، بهدف تقريب المسار الدائري المثالي للمجال المغناطيسي الدوار في فجوة هواء المحرك. فهو يولد شكل موجة معدلة على ثلاث -أطوار في خطوة واحدة، باستخدام مضلع منقوش لتقريب الدائرة. بعد الاستخدام العملي، تم تحسينه من خلال إدخال تعويض التردد للتخلص من أخطاء التحكم في السرعة؛ تقدير سعة التدفق المغناطيسي من خلال ردود الفعل للقضاء على تأثير مقاومة الجزء الثابت عند السرعات المنخفضة؛ وإغلاق جهد الخرج وحلقات التيار لتحسين الدقة الديناميكية والاستقرار. ومع ذلك، فإن دائرة التحكم تحتوي على العديد من المكونات، ولم يتم تقديم تنظيم عزم الدوران، لذلك لم يتم تحسين أداء النظام بشكل أساسي.
طريقة التحكم في ناقلات الأمراض (VC).
يتضمن تنظيم سرعة التردد المتغير للتحكم في المتجهات تحويل تيارات الجزء الثابت Ia وIb وIc لمحرك غير متزامن في نظام إحداثي ثلاثي -طور إلى تيارات متناوبة مكافئة Ia1 وIb1 في نظام إحداثي ثابت ثنائي الطور-من خلال تحويل ثلاث-طور إلى ثنائي-طور. بعد ذلك، من خلال التحويل الدوار الموجه بواسطة المجال المغناطيسي للدوار، يتم تحويلها إلى تيارات DC مكافئة Im1 وIt1 في نظام إحداثيات دوار بشكل متزامن (Im1 يعادل تيار الإثارة لمحرك DC؛ It1 يعادل تيار عضو الإنتاج المتناسب مع عزم الدوران). يتم بعد ذلك محاكاة طريقة التحكم في محرك التيار المستمر للحصول على كميات التحكم في محرك التيار المستمر. من خلال تحويلات الإحداثيات العكسية المقابلة، يتم تحقيق التحكم في المحرك غير المتزامن. في الأساس، إنه يعادل تحويل محرك التيار المتردد إلى محرك تيار مستمر، والتحكم بشكل مستقل في مكونات السرعة والمجال المغناطيسي. من خلال التحكم في وصلة تدفق الجزء الدوار، ثم تحلل تيار الجزء الثابت للحصول على مكونات عزم الدوران والمجال المغناطيسي، يتم تحقيق التحكم المتعامد أو المنفصل من خلال تحويل الإحداثيات. كان إدخال طريقة مكافحة ناقلات الأمراض رائداً. ومع ذلك، في التطبيقات العملية، نظرًا لصعوبة المراقبة الدقيقة لوصلة تدفق الدوار، تتأثر خصائص النظام بشكل كبير بمعلمات المحرك، ويكون تحويل دوران المتجهات المستخدم في عملية التحكم في محرك DC المكافئة معقدًا، مما يجعل من الصعب تحقيق النتائج التحليلية المثالية في الممارسة العملية.
طريقة التحكم المباشر في عزم الدوران (DTC).
في عام 1985، اقترح البروفيسور ديبنبروك من جامعة الرور في ألمانيا لأول مرة تقنية التردد المتغير للتحكم المباشر في عزم الدوران. لقد نجحت هذه التكنولوجيا إلى حد كبير في حل أوجه القصور في طريقة التحكم في المتجهات المذكورة أعلاه، وتطورت بسرعة بسبب مفهوم التحكم الجديد، وبنية النظام البسيطة والواضحة، والأداء الديناميكي والثابت الممتاز. لقد تم تطبيق هذه التقنية بنجاح على محركات التيار المتردد عالية الطاقة-لجر القاطرات الكهربائية. يقوم التحكم المباشر في عزم الدوران بتحليل النموذج الرياضي لمحرك التيار المتردد في نظام إحداثيات الجزء الثابت بشكل مباشر ويتحكم في رابط تدفق المحرك وعزم الدوران. لا يتطلب تحويل محرك التيار المتردد إلى محرك تيار مستمر مكافئ، وبالتالي القضاء على العديد من الحسابات المعقدة في تحويل دوران المتجهات؛ فهو لا يحتاج إلى تقليد التحكم في محرك التيار المستمر، ولا يحتاج إلى تبسيط النموذج الرياضي لمحرك التيار المتردد لفصله.
طريقة التحكم في محول المصفوفة
إن التردد المتغير VVVF، والتردد المتغير للتحكم في المتجهات، والتردد المتغير للتحكم في عزم الدوران المباشر كلها أنواع من تحويل تردد التيار المتردد -DC- AC. تشمل عيوبها الشائعة انخفاض عامل طاقة المدخلات، والتيارات التوافقية الكبيرة، والحاجة إلى مكثفات تخزين الطاقة الكبيرة في دائرة التيار المستمر، وعدم القدرة على تغذية الطاقة المتجددة مرة أخرى إلى شبكة الطاقة، مما يعني أنها لا تستطيع العمل في أربعة أرباع. ولذلك، ظهرت محولات المصفوفة. نظرًا لأن محولات المصفوفة تلغي وصلة التيار المستمر الوسيطة، فإنها تلغي الحاجة إلى مكثفات إلكتروليتية كبيرة وباهظة الثمن. يمكنهم تحقيق عامل قدرة قدره 1، وتيار دخل جيبي، وتشغيل -أربعة أرباع، مما يؤدي إلى كثافة طاقة عالية. على الرغم من أن هذه التكنولوجيا لم تصل بعد إلى مرحلة النضج، إلا أنها لا تزال تجتذب العديد من العلماء لإجراء-أبحاث متعمقة. جوهرها ليس التحكم غير المباشر في التيار، أو التدفق المغناطيسي، وما إلى ذلك، بل التحكم المباشر في عزم الدوران. الطرق المحددة هي:
التحكم في التدفق المغناطيسي للجزء الثابت عن طريق إدخال مراقب التدفق المغناطيسي للجزء الثابت لتحقيق طريقة تحكم بدون مستشعر.
يعتمد التحديد التلقائي (ID) على نموذج رياضي حركي دقيق لتحديد المعلمات الحركية تلقائيًا.
حساب القيم الفعلية لممانعة الجزء الثابت، والحث المتبادل، وعوامل التشبع المغناطيسي، والقصور الذاتي، وما إلى ذلك، لحساب عزم الدوران الفعلي، والتدفق المغناطيسي للجزء الثابت، وسرعة الدوار للتحكم في الوقت الحقيقي-.
تنفيذ النطاق-التحكم في النطاق: توليد إشارات PWM استنادًا إلى النطاق-التحكم في النطاق للتدفق المغناطيسي وعزم الدوران للتحكم في حالة تبديل العاكس.
تتمتع محولات المصفوفة باستجابة عزم دوران سريعة (<2ms), high speed accuracy (±2%, without PG feedback), and high torque accuracy (<+3%); they also have high starting torque and high torque accuracy, especially at low speeds (including zero speed), where they can output 150% to 200% torque.