Doğrudan Moment Kontrolü ( Direct Torque Control ) Nedir?

Bilenler bilir. Asenkron/ endüksiyon motorlarında kullanılan farklı kontrol teknikleri mevcuttur.  V/F kontrol bunlardan en ünlüsü ve  tercih edilenidir. Üç fazlı motorlarda sıkça karşılaştığımız bir kavram olan 'Doğrudan Moment Kontrolü'  motorun ürettiği tork/moment çıktısını ve devamında tabii ki mil hızını gerilim/akım girdilerinden faydalanarak tahmine dayanan , yine aynı şekilde frekans kontrollü bir tekniktir.

Evet bu teknik, klasik hız/frekans kontrollü tekniklere  kıyasla biraz daha geliştirilmiş bir tekniktir.  İzah edelim:

Klasik V/F kontrollü sistemlerde aslolan gerilim ile frekans arasındaki ilişkiden yararlanarak  direk olarak motorun hızını değiştirmektir. Bunun tersi de doğrudur. Moment sabit iken hızda değiştirilebilir de.Bu sayede, örnek verecek olursak, bir asansörde kullandığımız kabin hızı hep 1 m/sn olarak sabit kalırken içerideki yolcu sayısı yani moment değişebilir ve bu kontrol şekli bizi bir dereceye kadar tatmin edebilir.  İstenirse motor hızının geri besleme yoluyla kontrol şemasına dahil edilmesi ile daha iyi bir kontrol de sağlanabilir(kapalı çevrim).Dikkat edilirse sabit hızlarda moment değişimlerine adapte olan bir teknikle karşı karşıyayız. Şimdi bu tekniği asgari ölçüde bildiğinizi kabul ederek anlatımıza devam edelim....

Doğrudan Moment / Tork kontrolü nasıl bir tekniğe dayanır ? Bu soruyu şöyle cevaplandırmak sanırım yerinde olacaktır:

Doğrudan Moment /Tork Kontrol Sistemlerine Ait  Blok Şema

Doğrudan Moment / Tork kontrolü  kısaca DMK (ing: DTC) tekniğinde temelde sadece gerilim ve akım bilgisini kullanarak bir tork kontrolü sağlanmaktadır. Burada stator gerilimlerinin entegrali alınarak bir akı bağı (flux linkage ) hesabı yapılır. Sonra bu akı bağı vektörü ile ölçülen motor akımının vektörel çarpımları üzerinden bir tork hesap edilir.  Akım ve gerilim bilgileri alınırak akı, dolayısı ile moment  tahmini olarak hesaplanır, Bu bloğun çıkışinda üretilen bilgi sırasıyla akı ve moment histeresiz kontrolörlerine  daha doğrusu karşılaştırıcılarına aktarılır.  Burada referans değerler ile karşılaştırılan değerler daha sonra anahtarlama için gerekli sinyalleri üreten ve motorun karakteristiklerine ait verileri taşıyan vektör seçim tablosunu taşıyan işaret üreticiye gönderilir. Burada şekli inceleyince sorabileceğiniz bir soru var.  Akı sektörü nedir?  Yukarıdaki şekle göre bu sektör bilgisi de tabloyu taşıyan işaret üretecine gidiyor. Sektör yani burada işaret edilen şekliyle akı sektörü, akı vektörlerinin diyagram üzerinde gösterilişine ait olan bir bölgeye karşılık geliyor. Şeklini fikir sahibi olmanız için veriyorum. 

Vektörel Akı Sektörü (Dilimi )

Sektör türkçede bildiğiniz gibi dilim manasına geliyor. Akının vektörel yani yönlü  olarak diyagramda hangi sektör ya da dilim de olduğu bilgisine göre seçim tablosu diğer bilgilerle gerekli işlemleri yaparak anahtarlama bilgisini üretiyor. Kısaca doğrudan tork kontrolü bu şekildedir.

Bu tip bir sürüş tekniği ile durma halindeki bir asansörü V/f tekniğine göre çok daha hızlı ve büyük momentlerle kaldırabilirsiniz.  Hızlı şekilde yüksek moment üretmesi istenen motor uygulamalarında tercih nedenidir. Burada unutulmaması gereken şey, bu tekniğin asıl işi torku kontrol etmektir. Eğer sürücünüzün üzerinde hız kontrolü de olmasını isterseniz değişik hız kontrolörlerinin de DTC ile birlikte çalışabileceğini bilmeniz yeterli olacaktır. DTC tekniğinde:

• Tork kontrolü için mil çıkışından bir hız veya pozisyon geri besleme işaretine ihtiyacınız olmayacaktır. Daha gelişmiş bir algoritma kullanılacak ise  böyle bir işaret kullanılabilir. 
• V/F Hız kontrolünde olduğu gibi gerilim ve frekansı kontrol edecek bir modülatör kullanma ihtiyacı bulunmamaktadir.  Bu sayede sistem aradan bu donanımın çıkması sebebiyle çok daha hızlı tepki verebilir hale gelmiş olur.
• Adım kontrolü durumunda ani sıçrama (overshooting) yaşanmaz. Bu sayede aşırı akım koruma sistemlerinin gereksiz  ani açma yapmasının önüne geçilmiş olur. 
• Değişken frekans kontrollü sistemlere göre daha düşük anahtarlama kayıplarına sahiptir. (anahtarlama sadece akının histeresiz bandı dışına çıktığında yapıldığından)
• Bu teknik moment uygulamalarında çok etkilidir. Saniyede  yaklaşık 40000 defa moment karşılaştırması yaptığı için adaptasyon yeteneği mükemmeldir. 
• Bu teknik ile bir motorun ürettiği maksimum moment yaklaşık dört katına yükseltilebilir. 
• Sistem genel olarak (hızlı tepki verme özelliğine sahip olduğu gibi)  son derece düşük hata yani sapmalarla çalışır.