Uzavřená smyčka řízení pohonů

V uzavřeném systému je výstup systému zpětně přiveden k vstupu, což umožňuje systému ovládat elektrický pohon a samo se přizpůsobovat svému chodu. Zpětnovazební smyčky v elektrickém pohonném systému jsou začleněny, aby splňovaly následující klíčové požadavky:

• Zvýšení točivého momentu a rychlosti: K zlepšení výkonu točivého momentu a rychlosti systému.

• Zlepšení přesnosti v ustáleném stavu: K zlepšení přesnosti systému během provozu v ustáleném stavu.

• Ochrana: K ochraně komponent elektrického pohonného systému před možnými poškozeními.

Klíčové komponenty uzavřeného systému zahrnují řadič, převodník, omezovač proudu a čidlo proudu, mezi jinými. Převodník hraje klíčovou roli při převodu proměnné frekvence na pevnou frekvenci a naopak. Omezovač proudu na druhou stranu slouží k tomu, aby proud nepřekročil předem nastavenou maximální hodnotu. Níže se podíváme na různé typy konfigurací uzavřených systémů.

Řízení s omezením proudu

Tento schéma řízení je navržen tak, aby udržoval proud v převodníku a motoru v bezpečném rozsahu během přechodových operací. Systém obsahuje zpětnovazební smyčku proudu integrovanou s obvodem logiky práhové hodnoty.

Obvod logiky slouží jako ochranný mechanismus, chránící systém před nadměrným proudem. Pokud přechodové operace způsobí, že proud překročí předem nastavenou maximální hodnotu, aktivuje se zpětnovazební obvod. Okamžitě provede korekční akci, která donutí proud klesnout pod maximální práh. Jakmile se proud vrátí do normálních hodnot, zpětnovazební smyčka deaktivuje a návrat do stávajícího stavu.

Uzavřené řízení točivého momentu

Systémy uzavřeného řízení točivého momentu jsou široce používány v bateriových vozidlech, železničních aplikacích a elektrických vlacích. Referenční točivý moment T^* je určen polohou pedálu akcelerátoru. Řadič smyčky pak spolupracuje s motorem, aby skutečný výstup točivého momentu těsně následoval referenční hodnotu T^*. Operátor může efektivně řídit rychlost pohonného systému změnou tlaku na pedál akcelerátoru, protože výstup točivého momentu přímo ovlivňuje akceleraci a rychlost vozidla nebo vlaku.

Uzavřené řízení rychlosti

Blokový diagram uzavřeného systému řízení rychlosti je znázorněn na následujícím obrázku. Tento systém má vnořenou strukturu řízení, kde je vnější smyčka rychlosti vnořena do vnitřní smyčky řízení. Hlavní funkce vnitřní smyčky řízení spočívá v regulaci proudu a točivého momentu motoru, aby zůstaly v bezpečných pracovních limitech.

Uzavřené řízení rychlosti

Předpokládejme, že existuje referenční rychlost ωm∗, která generuje kladnou rychlostní chybu Δω*m. Tato rychlostní chyba je zpracována rychlostním řadičem a poté předána do omezovače proudu. Poznamenejme, že i při malé rychlostní chybě může omezovač proudu přijít do přetížení. Omezovač proudu pak nastaví proud pro vnitřní smyčku řízení proudu. Poté se pohonný systém začne zrychlovat. Jakmile dosáhne požadované rychlosti, točivý moment motoru se rovná točivému momentu zatížení. Toto vyrovnaní způsobí snížení referenční rychlosti, což vede k negativní rychlostní chybě.

Jakmile omezovač proudu dosáhne nasycení, pohonný systém vstoupí do brzdícího režimu a začne zpomalovat. Naopak, když omezovač proudu opět přestane být nasycen, pohonný systém hladce přejde ze stavu brzdění zpět do stavu pohonu.

Uzavřené řízení rychlosti vícemotorových pohonů

V systémech s více motory je celkové zatížení rozděleno mezi několik motorů. Každá část systému je vybavena svým vlastním motorem, který je hlavně odpovědný za nesení zatížení specifického pro tu část. Ačkoli jsou hodnocení motorů různá v závislosti na typu zatížení, které slouží, všechny motory fungují stejnou rychlostí. Jakmile jsou požadavky na točivý moment každého jednotlivého motoru splněny jeho vlastním pohonným mechanismem, pohonná hřídel musí nést pouze relativně malý synchronizační točivý moment, což usnadňuje koordinovanou operaci více-motorového systému.

V lokomotivě, díky různému stupni opotřebení, se kola neotáčejí stejnou rychlostí. V důsledku toho se rychlost pohonu lokomotivy mění podle toho. Kromě udržování konstantní rychlosti je stejně důležité zajistit, aby byl točivý moment rovnoměrně rozdělen mezi více motory. Pokud tento rovnováha není dosažena, jeden motor může být přetížen, zatímco druhý zůstane nedostačeně využit. Tento disbalanc nakonec vede k situaci, kdy je nominální točivý moment celé lokomotivy výrazně nižší než kumulativní točivé momenty jednotlivých motorů.