प्रत्यक्ष आघूर्ण बल नियंत्रण

प्रत्यक्ष आघूर्ण बल नियंत्रण (डीटीसी) तीन-चरण एसी विद्युत मोटर के आघूर्ण बल (और इस प्रकार अंत में गति) को नियंत्रित करने के लिए परिवर्ती-आवृत्ति चालन में उपयोग की जाने वाली एक विधि है। इसमें मोटर के चुंबकीय प्रवाहऔर आघूर्ण बल के एक अनुमान की गणना सम्मिलित है जो मोटर के मापित वोल्टेज और धारा पर आधारित है।

डीटीसी नियंत्रण प्लेटफार्म
स्थिरक फ्लक्स बंधता का अनुमान स्थिरक वोल्टेज को एकीकृत करके लगाया जाता है। आघूर्ण बल अनुमानित स्थिरक फ्लक्स बंधता सदिश और मापा मोटर धारा सदिश के अन्योन्य गुणन के रूप में अनुमानित है। तब अनुमानित प्रवाह परिमाण और आघूर्ण बल की तुलना उनके संदर्भ मूल्यों के साथ की जाती है। यदि अनुमानित प्रवाह या आघूर्ण बल संदर्भ सहिष्णुता से बहुत दूर विचलित हो जाता है, तो परिवर्तनीय आवृत्ति चालन के ट्रांजिस्टर इस तरह से बंद हो होते हैं और इस तरह से प्रवाह और आघूर्ण बल त्रुटियाँ उनके सहिष्णु बैंड में तेजी से वापस आ जाएंगी। इस प्रकार प्रत्यक्ष आघूर्ण बल नियंत्रण शैथिल्य या बैंग-बैंग नियंत्रण का एक रूप है।

प्रमुख प्रतिस्पर्धी वीएफडी नियंत्रण प्लेटफॉर्म का अवलोकन,

डीटीसी के गुणों को निम्नानुसार चित्रित किया जा सकता है,
 * संदर्भों को बदलकर आघूर्ण बल और फ्लक्स को बहुत तेजी से बदला जा सकता है
 * उच्च दक्षता और न्यून हानि- स्विचन हानि को कम से कम किया जाता है क्योंकि ट्रांजिस्टर केवल तभी स्विच किए जाते हैं जब उनके शैथिल्य बैंड के भीतर आघूर्ण बल और फ्लक्स रखने की आवश्यकता होती है
 * चरण प्रतिक्रिया में कोई अतिलंघन नहीं है
 * कोई गतिशील समन्वय परिवर्तन की आवश्यकता नहीं है, सभी गणनाएं स्थिर समन्वय प्रणाली में की जाती हैं
 * कोई अलग न्यूनाधिक की आवश्यकता नहीं है, शैथिल्य नियंत्रण सीधे स्विच नियंत्रण संकेतों को परिभाषित करता है
 * कोई पीआई धारा नियंत्रक नहीं है। इस प्रकार नियंत्रण की कोई समस्वरण आवश्यक नहीं है
 * ट्रांजिस्टर की स्विचन आवृत्ति स्थिर नहीं होती है। हालाँकि, सहिष्णुता बैंड की चौड़ाई को नियंत्रित करके औसत स्विचन आवृत्ति को मोटे तौर पर इसके संदर्भ मूल्य पर रखा जा सकता है। यह धारा और आघूर्ण बल रिपल को भी छोटा रखता है। इस प्रकार सदिश नियंत्रित चालन के साथ तथा समान स्विचन आवृत्ति के साथ आघूर्ण बल और धारा तरंग समान परिमाण के होते हैं।
 * शैथिल्य नियंत्रण के कारण स्विचन प्रक्रिया स्वभाव से यादृच्छिक होती है। इस प्रकार धारा आवृत्ति स्पेक्ट्रम में कोई पीक नहीं है। इसका आगे मतलब है कि मशीन का श्रव्य शोर कम है
 * एल्गोरिदम (कलन विधि ) (वोल्टेज एकीकरण में) में मध्यवर्ती डीसी परिपथ के वोल्टेज भिन्नता को स्वचालित रूप से ध्यान में रखा जाता है। इस प्रकार डीसी वोल्टेज रिपल (उपघटन) या डीसी वोल्टेज ट्रांजिस्टर के कारण कोई समस्या नहीं होती है
 * तेजी से नियंत्रण के कारण घूर्णी मशीन के लिए तुल्यकालन सीधा है, बस आघूर्ण बल संदर्भ को शून्य करें और इन्वर्टर चालू करें। फ्लक्स की पहचान पहले धारा स्पंद द्वारा की जाएगी
 * फ्लक्स और आघूर्ण बल को सहिष्णुता बैंड से दूर जाने से रोकने में सक्षम होने के लिए डिजिटल नियंत्रण उपकरण को बहुत तेज होना चाहिए। सामान्यतः नियंत्रण एल्गोरिदम को 10 - 30 माइक्रोसेकंड या कम अंतराल के साथ निष्पादित करना होता है। हालांकि, कलन विधि की सहजता के कारण आवश्यक गणनाओं की मात्रा कम है
 * धारा मापने वाले उपकरणों को बिना शोर के उच्च गुणवत्ता वाला होना चाहिए क्योंकि मापे गए संकेतों में स्पाइक्स आसानी से गलत नियंत्रण क्रियाओं का कारण बनते हैं। आगे की जटिलता यह है कि शोर को दूर करने के लिए कोई कम-पास निस्यंदन का उपयोग नहीं किया जा सकता है क्योंकि निस्यंदन के परिणामस्वरूप वास्तविक मूल्यों में देरी होती है जो शैथिल्य नियंत्रण को बर्बाद कर देती है
 * फ्लक्स अनुमान त्रुटि को कम रखने के लिए स्थिरक वोल्टेज माप में यथासंभव कम ऑफसेट त्रुटि होनी चाहिए। इस कारण से स्थिरक वोल्टेज का अनुमान सामान्यतः मापा डीसी मध्यवर्ती सर्किट वोल्टेज और ट्रांजिस्टर नियंत्रण संकेत से लगाया जाता है
 * उच्च गति में विधि किसी भी मोटर पैरामीटर के प्रति संवेदनशील नहीं है। हालांकि, कम गति पर स्थिरक फ्लक्स आकलन में उपयोग किए जाने वाले स्थिरक प्रतिरोध में त्रुटि महत्वपूर्ण हो जाती है

डीटीसी के ये स्पष्ट लाभ एक उच्च प्रतिचयन दर (एफओसी के लिए 6-15 किलोहर्ट्ज़ की तुलना में 40 किलोहर्ट्ज़ तक) की आवश्यकता से ऑफसेट होते हैं, जिससे इन्वर्टर में उच्च स्विचन हानि होती है, तथा एक अधिक जटिल मोटर प्रारूप, और निम्न आघूर्ण बल तरंग उत्पन्न होता है।

गति संवेदक के बिना भी प्रत्यक्ष आघूर्ण बल प्रणाली बहुत अच्छा प्रदर्शन करती है। हालांकि, फ्लक्स का अनुमान सामान्यतः मोटर चरण वोल्टेज के एकीकरण पर आधारित होता है। वोल्टेज माप और स्थिरक प्रतिरोध अनुमान में अपरिहार्य त्रुटियों के कारण एकीकृत कम गति पर गलत हो जाते हैं। इस प्रकार यदि परिवर्ती आवृत्ति चालन की निर्गत आवृत्ति शून्य है तो मोटर को नियंत्रित करना संभव नहीं है। हालांकि, नियंत्रण प्रणाली के सावधानीपूर्वक डिजाइन से 0.5 हर्ट्ज से 1 हर्ट्ज की सीमा में न्यूनतम आवृत्ति होना संभव है जो एक स्थिर स्थिति से पूर्ण आघूर्ण बल के साथ एक प्रेरण मोटर शुरू करने के लिए पर्याप्त है। अत्यधिक प्रवाह अनुमान विचलन को रोकने के लिए गति शून्य सीमा के माध्यम से तेजी से गुजर रही है, तो घूर्णन दिशा का उलटा भी संभव है।

यदि शून्य आवृत्ति संचालन सहित कम गति पर निरंतर संचालन की आवश्यकता होती है, तो डीटीसी प्रणाली में एक गति या स्थिति संवेदक जोड़ा जा सकता है। संवेदक के साथ, पूरे गति सीमा में आघूर्ण बल और गति नियंत्रण की उच्च सटीकता को बनाए रखा जा सकता है।

इतिहास
डीटीसी को मैनफ्रेड डेपेनब्रॉक द्वारा अमेरिका और जर्मनी में एकस्वित कराया गया था, बाद के पेटेंट को 20 अक्टूबर, 1984 को दायर किया गया था, दोनों पेटेंट को प्रत्यक्ष आत्म-नियंत्रण (डीएससी) कहा गया था। हालांकि, इसाओ ताकाहाशी और तोशीहिको नोगुची ने सितंबर 1984 में प्रस्तुत एक आईईईजे पेपर में डीटीसी नामक एक समान नियंत्रण तकनीक का वर्णन किया। और 1986 के अंत में प्रकाशित एक IEEE पेपर में। डीटीसी नवाचार इस प्रकार सामान्यतः सभी तीन व्यक्तियों को श्रेय दिया जाता है।

डीटीसी और डीएससी के बीच एकमात्र अंतर पथ के आकार का है जिसके साथ फ्लक्स सदिश नियंत्रित होता है, तथा पूर्व पथ अर्ध-वृत्ताकार होता है जबकि बाद वाला षट्कोणीय होता है जैसे कि डीटीसी की स्विचन आवृत्ति डीएससी से अधिक होती है। डीटीसी तदनुसार निम्न-से-मध्य शक्‍ति चालन के लिए लक्षित है जबकि डीएससी सामान्यतः उच्च शक्‍ति चालन के लिए उपयोग किया जाता है। (सरलता के लिए, शेष लेख केवल डीटीसी शब्द का उपयोग करता है।)

1980 के दशक के मध्य से इसकी शुरूआत के अनुप्रयोगों के बाद से, डीटीसी का उपयोग इसकी सादगी और उच्च प्रदर्शन प्रेरण मोटर (आईएम) चालन अनुप्रयोगों के लिए बहुत तेज़ आघूर्ण बल और प्रवाह नियंत्रण प्रतिक्रिया के कारण लाभ के लिए किया गया है।

बादर की 1989 की थीसिस में डीटीसी का भी अध्ययन किया गया था, जो इस विषय का बहुत अच्छा उपचार प्रदान करता है।

एबीबी द्वारा विकसित पहला प्रमुख सफल वाणिज्यिक डीटीसी उत्पाद में 1980 के दशक के अंत में जर्मन डीई502 और डीई10023 डीजल विधुत रेल इंज और एसीएस600 चालन फैमिली के 1995 के प्रक्षेपण के लिए कर्षण अनुप्रयोग सम्मिलित थे। एसीएस600 चालन को तब से एसीएस800 द्वारा बदल दिया गया है। वास, टिटिनेन एट अल और नैश एसीएस600 और डीटीसी का अच्छा निष्पादन प्रदान करते हैं।

डीटीसी को तीन-चरण ग्रिड साइड वोल्टता परिवर्तक नियंत्रण पर भी लागू किया गया है। मशीन को नियंत्रित करने वाले ट्रांजिस्टर इन्वर्टर की संरचना में ग्रिड साइड परिवर्तक के समान है। इस प्रकार यह एसी को डी. सी. में परिशोध करने के अलावा डीसी से एसी ग्रिड में ऊर्जा भी वापस ले सकता है। इसके अलावा, चरण धाराओं की तरंग बहुत ज्यावक्रीय है और शक्ति गुणक को वांछित के रूप में समायोजित किया जा सकता है। ग्रिड साइड परिवर्तक डीटीसी संस्करण में ग्रिड को एक बड़ी विद्युत मशीन माना जाता है।

आंतरिक स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मशीन (आईपीएमएसएम) के लिए डीटीसी तकनीकों को 1990 के दशक के अंत में पेश किया गया था और तुल्यकालिक अनिच्छा मोटर (सिनआरएम) 2010 के दशक में पेश किया गया थ।

2000 के दशक की शुरुआत में डीटीसी को युग्म फेड मशीन नियंत्रण के लिए लागू किया गया था। 1-3 मेगावाट पवन चक्की अनुप्रयोगों में सामान्यतः युग्म फीड जेनरेटर का उपयोग किया जाता है।

डीटीसी के उत्कृष्ट आघूर्ण बल नियंत्रण प्रदर्शन को देखते हुए, यह आश्चर्यजनक था कि एबीबी का पहला सर्वो चालन फैमिली, एसीएसएम1, केवल 2007 में पेश किया गया था। वास्तव में, चूंकि डीटीसी के कार्यान्वयन के लिए एफओसी के तुलनीय प्रदर्शन प्रदान करने के लिए अधिक परिष्कृत हार्डवेयर की आवश्यकता होती है, इसलिए इसका पहला औद्योगिक अनुप्रयोग बहुत बाद में आया।

1990 के दशक के अंत से डीटीसी और इसके संशोधनों जैसे अंतरिक्ष सदिश मॉड्यूलेशन के बारे में कई पत्र प्रकाशित किए गए हैं, जो निरंतर स्विचन आवृत्ति प्रदान करते है।

2000 के दशक के मध्य में डेपेनब्रॉक के प्रमुख डीटीसी पेटेंट की समाप्ति के आलोक में, यह हो सकता है कि एबीबी के अलावा अन्य कंपनियों ने अपने चालन में डीटीसी जैसी सुविधाओं को सम्मिलित किया हो।

यह भी देखें

 * सदिश नियंत्रण (मोटर)