فریکوئنسی کنورٹرز کے لیے انرجی فیڈ بیک ڈیوائسز کے سپلائرز آپ کو یاد دلاتے ہیں کہ فی الحال، AC فریکوئنسی کنورژن اسپیڈ کنٹرول سسٹمز میں سادہ توانائی کی کھپت بریک کا استعمال بڑے پیمانے پر کیا جاتا ہے، جس کے نقصانات ہیں جیسے برقی توانائی کا ضیاع، شدید مزاحمتی حرارتی نظام، اور تیز رفتار بریک کی کارکردگی۔ جب غیر مطابقت پذیر موٹریں اکثر بریک لگاتی ہیں تو فیڈ بیک بریکنگ کا استعمال توانائی کی بچت کا ایک بہت مؤثر طریقہ ہے اور بریک لگانے کے دوران ماحول اور آلات کو پہنچنے والے نقصان سے بچاتا ہے۔ برقی انجنوں اور تیل نکالنے جیسی صنعتوں میں تسلی بخش نتائج حاصل کیے گئے ہیں۔ نئے پاور الیکٹرانک آلات کے مسلسل ظہور، لاگت کی تاثیر میں اضافہ، اور توانائی کے تحفظ اور کھپت میں کمی کے بارے میں لوگوں کی آگاہی کے ساتھ، اطلاق کے امکانات کی ایک وسیع رینج موجود ہے۔
انرجی فیڈ بیک بریکنگ ڈیوائس خاص طور پر ان حالات کے لیے موزوں ہے جہاں موٹر پاور زیادہ ہو، جیسے کہ 100kw سے زیادہ یا اس کے برابر، آلات کا inertia gd2 کا لمحہ بڑا ہے، اور یہ بار بار مختصر مدت کے مسلسل کام کرنے والے نظام سے تعلق رکھتا ہے۔ تیز رفتار سے کم رفتار تک سستی کی کمی بڑی ہے، بریک لگانے کا وقت کم ہے، اور مضبوط بریک کی ضرورت ہے۔ توانائی کی بچت کے اثر کو بہتر بنانے اور بریک لگانے کے عمل کے دوران توانائی کے نقصان کو کم کرنے کے لیے، توانائی کی بچت کے اثر کو حاصل کرنے کے لیے سستی توانائی کو بازیافت کرنا اور اسے پاور گرڈ میں فیڈ بیک کرنا بھی ضروری ہے۔
فیڈ بیک بریک کا اصول
متغیر فریکوئنسی اسپیڈ ریگولیشن سسٹم میں، موٹر کی سستی اور رک جانا تعدد کو بتدریج کم کرکے حاصل کیا جاتا ہے۔ اس وقت جب تعدد کم ہوتا ہے، موٹر کی ہم وقت ساز رفتار اس کے مطابق کم ہوتی ہے۔ تاہم، مکینیکل جڑتا کی وجہ سے، موٹر کی روٹر کی رفتار میں کوئی تبدیلی نہیں ہوتی، اور اس کی رفتار کی تبدیلی میں ایک خاص وقت کا وقفہ ہوتا ہے۔ اس وقت، اصل رفتار دی گئی رفتار سے زیادہ ہو گی، جس کے نتیجے میں ایسی صورت حال ہو گی جہاں موٹر کی بیک الیکٹرو موٹیو فورس e فریکوئنسی کنورٹر کے DC ٹرمینل وولٹیج u سے زیادہ ہو، یعنی e>u۔ اس مقام پر، الیکٹرک موٹر ایک جنریٹر بن جاتی ہے، جسے نہ صرف گرڈ سے بجلی کی فراہمی کی ضرورت نہیں ہوتی، بلکہ گرڈ کو بجلی بھی بھیج سکتی ہے۔ اس سے نہ صرف بریک لگانے کا اچھا اثر پڑتا ہے بلکہ یہ حرکی توانائی کو برقی توانائی میں بھی بدلتا ہے، جسے توانائی کی وصولی کے لیے گرڈ میں بھیجا جا سکتا ہے، جس سے ایک پتھر سے دو پرندے مارے جا سکتے ہیں۔ بلاشبہ، اسے حاصل کرنے کے لیے خودکار کنٹرول کے لیے ایک انرجی فیڈ بیک ڈیوائس یونٹ ہونا چاہیے۔ اس کے علاوہ، انرجی فیڈ بیک سرکٹ میں AC اور DC ری ایکٹر، ریزسٹنس کیپیسیٹینس جذب کرنے والے، الیکٹرانک سوئچز وغیرہ بھی شامل ہونے چاہئیں۔
جیسا کہ مشہور ہے، جنرل فریکوئنسی کنورٹرز کا برج رییکٹیفائر سرکٹ تین فیز بے قابو ہے، اس لیے ڈی سی سرکٹ اور پاور سپلائی کے درمیان دو طرفہ توانائی کی منتقلی کو حاصل کرنا ناممکن ہے۔ اس مسئلے کا مؤثر حل فعال انورٹر ٹیکنالوجی کا استعمال ہے، اور ریکٹیفائر کا حصہ ریورس ایبل ریکٹیفائر کو اپناتا ہے، جسے گرڈ سائیڈ کنورٹر بھی کہا جاتا ہے۔ گرڈ سائیڈ انورٹر کو کنٹرول کر کے، دوبارہ پیدا ہونے والی برقی توانائی کو AC پاور میں اسی فریکوئنسی، فیز اور فریکوئنسی کے ساتھ الٹا دیا جاتا ہے جس طرح گرڈ ہوتا ہے، اور بریک لگانے کے لیے گرڈ کو واپس کر دیا جاتا ہے۔ پہلے، فعال انورٹر یونٹس بنیادی طور پر تھائرسٹر سرکٹس کا استعمال کرتے تھے، جو صرف مستحکم گرڈ وولٹیج کے تحت فیڈ بیک آپریشن کو محفوظ طریقے سے انجام دے سکتے ہیں جو خرابیوں کا شکار نہیں ہوتے ہیں (گرڈ وولٹیج کے اتار چڑھاو 10% سے زیادہ نہیں)۔ اس قسم کا سرکٹ صرف مستحکم گرڈ وولٹیج کے تحت انورٹر کے فیڈ بیک آپریشن کو محفوظ طریقے سے انجام دے سکتا ہے جو خرابیوں کا شکار نہیں ہے (گرڈ وولٹیج کے اتار چڑھاو کے ساتھ 10% سے زیادہ نہیں ہے)۔ کیونکہ پاور جنریشن بریکنگ آپریشن کے دوران، اگر گرڈ وولٹیج بریک کا وقت 2ms سے زیادہ ہے، تو تبدیلی کی ناکامی ہو سکتی ہے اور اجزاء کو نقصان پہنچ سکتا ہے۔ اس کے علاوہ، گہرے کنٹرول کے دوران، اس طریقہ کار میں کم پاور فیکٹر، ہائی ہارمونک مواد، اور اوور لیپنگ کمیوٹیشن ہے، جو پاور گرڈ وولٹیج ویوفارم کو مسخ کرنے کا سبب بنے گی۔ بیک وقت پیچیدگی اور اعلی قیمت کو کنٹرول کرنا۔ مکمل طور پر کنٹرول شدہ آلات کے عملی استعمال کے ساتھ، لوگوں نے PWM کنٹرول کا استعمال کرتے ہوئے ہیلی کاپٹر کنٹرول شدہ ریورس ایبل کنورٹرز تیار کیے ہیں۔ اس طرح، گرڈ سائیڈ انورٹر کی ساخت مکمل طور پر انورٹر کی طرح ہے، دونوں PWM کنٹرول کا استعمال کرتے ہوئے۔
مندرجہ بالا تجزیہ سے، یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ حقیقی معنوں میں انورٹر کی انرجی فیڈ بیک بریک حاصل کرنے کے لیے، کلید گرڈ سائیڈ انورٹر کو کنٹرول کرنا ہے۔ مندرجہ ذیل متن مکمل طور پر کنٹرول شدہ آلات اور PWM کنٹرول طریقہ استعمال کرتے ہوئے گرڈ سائڈ انورٹر کے کنٹرول الگورتھم پر فوکس کرتا ہے۔
کنٹرول الگورتھم
گرڈ سائیڈ انورٹرز کے لیے کنٹرول الگورتھم عام طور پر ویکٹر کنٹرول الگورتھم کو اپناتا ہے، جہاں vdc، v * dc، اور △ vdc بالترتیب ڈی سی بس وولٹیج کی ماپا قدر، دی گئی قدر، اور کنٹرول کی خرابی کی نمائندگی کرتے ہیں۔ id、i*d、 Δ id گرڈ سائیڈ انورٹر کے d-axis کی پیمائش شدہ قدر، دی گئی قدر اور کنٹرول کی خرابی کی نمائندگی کرتا ہے۔ iq、i*q、 Δ iq پیمائش شدہ قدر، دی گئی قدر، اور گرڈ سائیڈ کنورٹر کے q-axis کرنٹ کی کنٹرول کی خرابی کی نمائندگی کرتا ہے۔ Δ v * d، v * d، اور v * q بالترتیب d-axis آؤٹ پٹ وولٹیج انحراف سیٹ پوائنٹ، d-axis آؤٹ پٹ وولٹیج سیٹ پوائنٹ، اور q-axis آؤٹ پٹ وولٹیج سیٹ پوائنٹ گرڈ سائیڈ انورٹر کی نمائندگی کرتے ہیں۔ EABC, V * ABC، اور IABC بالترتیب گرڈ پوٹینشل، گرڈ سائیڈ کنورٹر آؤٹ پٹ وولٹیج، اور آؤٹ پٹ کرنٹ کی تین فیز فوری قدروں کی فوری دی گئی قدروں کی نمائندگی کرتے ہیں۔ e φ بالترتیب گرڈ پوٹینشل کے طول و عرض اور مرحلے کی نمائندگی کرتا ہے۔
ویکٹر کنٹرول الگورتھم ناپے ہوئے DC بس وولٹیج اور دی گئی قدر کے درمیان فرق کا حساب لگاتا ہے، اور PI ریگولیٹر کے ذریعے d-axis کرنٹ کی دی گئی قدر حاصل کرتا ہے۔ پھر، گرڈ وولٹیج کے ناپے ہوئے مرحلے کی بنیاد پر، گرڈ سائیڈ انورٹر کا ماپا ہوا آؤٹ پٹ کرنٹ d-axis کرنٹ اور q-axis کرنٹ کی پیمائش شدہ قدروں کو حاصل کرنے کے لیے ہم آہنگی سے تبدیل ہوتا ہے۔ pi ایڈجسٹمنٹ کے بعد، d-axis ویلیو کو d-axis وولٹیج اور q-axis وولٹیج کی دی گئی قدروں کو حاصل کرنے کے لیے گرڈ وولٹیج کے طول و عرض میں شامل کیا جاتا ہے۔ سنکرونس کوآرڈینیٹ الٹا تبدیلی کے بعد، آؤٹ پٹ حاصل کیا جاتا ہے۔
اس الگورتھم کا فائدہ اعلیٰ کنٹرول کی درستگی اور اچھا متحرک ردعمل ہے۔ نقصان یہ ہے کہ کنٹرول الگورتھم میں بہت سی کوآرڈینیٹ تبدیلیاں ہیں، اور الگورتھم پیچیدہ ہے، جس کے لیے کنٹرول پروسیسر سے زیادہ کمپیوٹیشنل پاور کی ضرورت ہوتی ہے۔
یہ موجودہ ٹریکنگ PWM ریکٹیفائر کمپوزیشن کو اپناتا ہے۔ یہ آسان الگورتھم تھری فیز آؤٹ پٹ کرنٹ کا سیٹ پوائنٹ حاصل کرنے کے لیے ماپا گرڈ وولٹیج فیز لوک اپ ٹیبل سے حاصل کردہ تھری فیز سائن ریفرنس ویلیو کے ساتھ d-axis کرنٹ سیٹ پوائنٹ کو براہ راست ضرب دیتا ہے، اور پھر تھری فیز آؤٹ پٹ وولٹیج اور آؤٹ پٹ کے سیٹ پوائنٹ کو حاصل کرنے کے لیے سادہ pi ایڈجسٹمنٹ انجام دیتا ہے۔ اس الگورتھم میں کوآرڈینیٹ ٹرانسفارمیشن کیلکولیشنز کو چھوڑنے کی وجہ سے، کنٹرول پروسیسر کے لیے کمپیوٹیشنل پاور کی ضروریات نسبتاً کم ہیں۔ دوسری طرف، خود PI ریگولیٹر کی خصوصیات کی وجہ سے، اس کے AC بہاؤ کے کنٹرول میں ایک خاص مستحکم حالت کی خرابی ہے، لہذا اس الگورتھم کا پاور فیکٹر معیاری ویکٹر کنٹرول الگورتھم سے کم ہے۔ متحرک عمل کے دوران، DC بس وولٹیج کا اتار چڑھاؤ نسبتاً بڑا ہوتا ہے، اور تیز رفتار متحرک عمل کے دوران DC بس وولٹیج اور دیگر خرابیوں کا امکان نسبتاً زیادہ ہوتا ہے۔
فیڈ بیک بریک کی خصوصیات
سخت الفاظ میں، گرڈ سائیڈ انورٹر کو محض "ریکٹیفائر" کے طور پر نہیں کہا جا سکتا کیونکہ یہ ایک ریکٹیفائر اور انورٹر دونوں کے طور پر کام کر سکتا ہے۔ سیلف ٹرن آف ڈیوائسز کے استعمال کی وجہ سے، AC کرنٹ کی شدت اور فیز کو مناسب PWM موڈ کے ذریعے کنٹرول کیا جا سکتا ہے، جو ان پٹ کرنٹ اپروچ کو سائن ویو بناتا ہے اور اس بات کو یقینی بناتا ہے کہ سسٹم کا پاور فیکٹر ہمیشہ 1 تک پہنچتا ہے۔ جب موٹر ڈیسیلریشن بریکنگ کے ذریعے انورٹر سے ری جنریٹو پاور واپس آتی ہے، تو ڈی سی کرنٹ کے فیز ان پٹ وولٹ کے فیز میں اضافہ ہو سکتا ہے۔ دوبارہ پیدا ہونے والے آپریشن کو حاصل کرنے کے لیے پاور سپلائی وولٹیج، اور دوبارہ پیدا ہونے والی طاقت کو AC پاور گرڈ میں فیڈ کیا جا سکتا ہے، جبکہ سسٹم اب بھی دی گئی قدر پر DC وولٹیج کو برقرار رکھ سکتا ہے۔ اس صورت میں، گرڈ سائیڈ انورٹر ایک فعال انورٹر حالت میں کام کرتا ہے۔ یہ دو طرفہ طاقت کے بہاؤ کو حاصل کرنا آسان بناتا ہے اور تیز رفتار متحرک ردعمل کی رفتار رکھتا ہے۔ ایک ہی وقت میں، یہ ٹوپولوجی ڈھانچہ سسٹم کو AC اور DC اطراف کے درمیان رد عمل اور فعال طاقت کے تبادلے کو مکمل طور پر کنٹرول کرنے کے قابل بناتا ہے، جس کی کارکردگی 97% تک ہوتی ہے اور اہم اقتصادی فوائد ہوتے ہیں۔ گرمی کا نقصان بریک لگانے سے توانائی کی کھپت کا 1% ہے، اور یہ پاور گرڈ کو آلودہ نہیں کرتا ہے۔ پاور فیکٹر تقریبا 1 ہے، جو ماحول دوست ہے. لہذا، فیڈ بیک بریک کو PWM AC ٹرانسمیشن کے انرجی فیڈ بیک بریکنگ منظرناموں میں توانائی کی بچت کے آپریشن کے لیے بڑے پیمانے پر استعمال کیا جا سکتا ہے، خاص طور پر ایسے حالات میں جہاں بار بار بریک لگانے کی ضرورت ہوتی ہے۔ الیکٹرک موٹر کی طاقت بھی زیادہ ہے، اور توانائی کی بچت کا اثر نمایاں ہے۔ آپریٹنگ حالات پر منحصر ہے، اوسط توانائی کی بچت کا اثر تقریبا 20٪ ہے. فیڈ بیک کنٹرول کو لاگو کرنے کی واحد خرابی کنٹرول سسٹم کی پیچیدہ ساخت ہے۔
خلاصہ طور پر، یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ انرجی فیڈ بیک سسٹم ڈیوائس کے توانائی کی کھپت بریکنگ اور ڈی سی بریکنگ کے مقابلے بہت زیادہ فائدے ہیں۔ فیڈ بیک بریک کا استعمال کرکے دوبارہ پیدا ہونے والی بجلی کو گرڈ میں فیڈ کرنے کے لیے، یہ توانائی کی کھپت کو کم کرنے اور بجلی کے اخراجات کو بچانے کا اثر حاصل کر سکتا ہے۔ لہٰذا، چین کے مختلف حصوں میں تیز رفتار اقتصادی ترقی کی وجہ سے بجلی کی قلت کی موجودہ صورتحال میں، فیڈ بیک بریک کو فروغ دینے اور لاگو کرنے کی توانائی کی بچت کی اہمیت ہے۔