موتورهای الکتریکی به تنهایی سرعت ثابت دارند و یا سرعت انها وابسته به بار میباشد و قابل کنترل نیستند.

دو کمیت فیزیکی گشتاور و سرعت،وضعیت محور موتور را مشخص  میکنند.بنابراین برای کنترل قدرت محور موتور باید درنهایت این دو پارامتر را کنترل کرد.وقتی موتور را به بار وصل میکنیم این دو کمیت با مشخصه بار به یکدیگر وابسته میشوند.

بنابراین موتورهای الکتریکی درحالت کنترل گشتاور و یا کنترل سرعت به کار برده میشوند.زمانی که موتور الکتریکی در حالت کنترل گشتاور به کار برده میشود،سرعت به وسیله بار تعیین میشود.و زمانی که موتور الکتریکی در حالت کنترل سرعت به کار برده میشود ،گشتاور توسط بار مشخص میشود.

انواع روشهای کنترل دور پیشرفته موتور القایی

روش کنترل اسکالر:

این روش را درصنعت با عناوینی نظیر مدولاسیون عرض پالس (PWM)  یا کنترل فرکانس V/F می شناسند
نخست ولتاژ AC به ولتاژ DC تبدیل شده سپس بوسیله مدولاتور، دنباله پالسی از ولتاژ با فرکانس متغیر به موتور ارسال می شود.
در این روش مقدار V/F ثابت است بنابراین با افزایش فرکانس ، ولتاژ افزایش می یابد و در نهایت همانطوری که مشاهده می شود ، در این حالت کنترلی روی گشتاور موتور وجود ندارد و تغییرهای کنترلی ولتاژ و فرکانس هستند که بطور غیر مستقیم موتور را کنترل می کنند به علت عدم استفاده از فیدیک ، کنترلی روی موفقیت یا سرعت شافت موتور وجود ندارد همچنین استفاده از مدولاتور باعث ایجاد تاخیر در پاسخ گشتاور به سرعت می شود.

روش کنترل برداری FOC:

نمی‌توان از روش کنترل اسکالر در رنج وسیع سرعت برای کنترل موتور القایی استفاده کرد. دلیل ناکارآمد بودن این روش وابستگی گشتاور و شار به جریان‌های تزریقی به موتور می‌باشد که نمی‌توان این دو پارامتر را بصورت مستقل کنترل کرد و با تغییر یکی دیگری تغییر می‌کند.
همان طور که در شکل زیر مشخص است  در موتور DC دو سیم پیچی بصورت عمود بر هم وجود دارد بنابراین تغییرات یکی روی دیگری اثری ندارد. پس می‌توان جریان شار (سیم پیچی میدان) را ثابت در نظر گرفت و با کنترل گشتاور (جریان سیم پیچی آرمیچر) سرعت را از صفر تا بالاتر از سرعت نامی کنترل کرد:

روش کنترل برداری بر این اساس شکل گرفته است که ابتدا مدل سه فاز موتور القایی را به مدل دو سیم پیچ عمود بر هم تبدیل کرده و سعی می‌کند که جریان این دو سیم پیچی را کنترل کنند.

برای نزدیک شدن به الگویی نظیر درایوهای DC ، متغیرهای کنترلی در موتورهای القایی باید حقیقی باشند در روش اسکالر ، متغیرهای کنترلی غیر حقیقی هستند در صورتی که در این روش سعی بر آن شده تا متغیرهای حقیقی موتور (شار و گشتاور موتور) کنترل شود.
برای کنترل بردار شار و گشتاور موتور، جریان موتور باید قابل کنترل باشد اما در این موتورها کنترل سیستمی روی جریان موتور وجود ندارد. از طرفی جریان موتور تابعی ازجریان استاتور است که بنابراین با استفاده از محاسبات ریاضی پیچیده با توجه به وجود این رابطه بین جریان موتور و جریان استاتور ، شار موتور قابل کنترل میباشد.

روش کنترل برداری بر اساس جهت یابی میدان (FOC) می‌تواند موتور را براحتی کنترل کند، ولی اشکال این روش پیچیده بودن ساختار، وابستگی به پارامتر‌های ماشین و همچنین وجود چند کنترل کننده (جریان) در ساختار این روش است.

روش کنترل مستقیم گشتاور (DTC ):

برای حل مشکلات FOC روش کنترل مستقیم گشتاور (Direct Torque Control) ارائه شد. همان طور که از اسم این روش مشخص است در این روش مستقیماً ،گشتاور کنترل می‌شود.

مزایای کنترل مستقیم گشتاور:

۱- پاسخ سریع به تغییرات گشتاور : در لحظات گذرای بار ، زمان افت سرعت کاهش می یابد و در نتیجه پروسه بهتر کنترل شده و محصولات باکیفیت بالاتر عرضه می شوند.
۲- کنترل گشتاور در فرکانس پایین : این مزیت بخصوص در کاربردهایی چون جرثقیل ها و آسانسورها که بار به راه اندازی و توقف منظم و نرم نیاز دارد، قابل توجه می باشد.
3- گشتاور خطی : افزایش گشتاور بصورت خطی در کاربردهایی چون Winder
۴- دقت سرعت دینامیک: بعد از تغییر ناگهانی بار ، موتور می تواند با سرعت قابل ملاحظه ای به حالت پایدار برگردد