Zatvorena petlja upravljanja pogonom

U zatvorenom krugu, izlaz sustava prenosi se natrag na ulaz, omogućujući sustavu upravljanje električnim pogonom i samoodređivanje njegovog rada. Obratni krugovi u električnom pognu su ugrađeni kako bi ispunili sljedeće ključne zahtjeve:

• Poboljšanje momenta i brzine: Za poboljšanje performansi momenta i brzine sustava.

• Poboljšanje točnosti u stabilnom stanju: Za poboljšanje preciznosti sustava tijekom rada u stabilnom stanju.

• Zaštita: Za zaštitu komponenti električnog pogona od mogućih oštećenja.

Ključne komponente zatvorenog kruga uključuju kontroler, pretvarač, ograničitelj struje i senzor struje, među ostalima. Pretvarač igra ključnu ulogu u pretvaranju promjenljive frekvencije struje u fiksnu frekvenciju i obrnuto. Ograničitelj struje, s druge strane, služi za sprječavanje prelaska struje preko unaprijed postavljene maksimalne vrijednosti. U nastavku ćemo istražiti različite vrste konfiguracija zatvorenog kruga.

Kontrola ograničenja struje

Ova shema kontrole dizajnirana je da održi struje pretvarača i motora unutar sigurnog raspona tijekom prelaznih operacija. Sustav ima obratni krug struje integrisan s logičkom šemom praga.

Logička šema služi kao zaštita, štiti sustav od prevelike struje. Ukoliko prelazne operacije uzrokuju da struja premaši unaprijed postavljenu maksimalnu vrijednost, aktivira se obratni krug. On odmah poduzima korektivne mjere, prisiljavajući struju da pada ispod maksimalne granice. Kada struja vratit te normalne razine, obratni krug deaktivira se, vraćajući se u stanje pripravnosti.

Zatvorena kontrola momenata

Sustavi zatvorene kontrole momenata široko se koriste u baterijskim vozilima, željezničkim primjenama i električnim vlakovima. Referentni moment T^* određuje se položajem pedala akceleratora. Kontroler petlje onda djeluje u skladu s motorom kako bi osigurao da stvarni izlazni moment blizu prati referentnu vrijednost T^*. Pomoću prilagođavanja pritiska na pedal akceleratora, operator može efektivno kontrolirati brzinu pogonskog sustava, jer izlazni moment direktno utječe na ubrzanje i brzinu vozila ili vlaka.

Zatvorena kontrola brzine

Blok dijagram sustava zatvorene kontrole brzine prikazan je na slici ispod. Taj sustav ima ugniježđenu strukturu kontrole, s unutarnjom kontrolnom petljom ugrađenom unutar vanjske petlje brzine. Primarna funkcija unutarnje kontrolne petlje jest regulacija struje i momenta motora, osiguravajući da ostaju unutar sigurnih granica rada.

Zatvorena kontrola brzine

Pretpostavimo da postoji referentna brzina ωm∗ koja generira pozitivnu grešku brzine Δω*m. Ta greška brzine obrađuje se kontrolerom brzine, a zatim prenosi se u ograničitelj struje. Važno je napomenuti da ograničitelj struje može doći do preopterećenja čak i u prisustvu male greške brzine. Ograničitelj struje onda postavlja struju za unutarnju kontrolnu petlju struje. Zatim, sustav pogađanja započinje ubrzavanje. Kada brzina pogona dostigne željenu brzinu, moment motora jednak je momentu opterećenja. To ravnotežno stanje uzrokuje smanjenje referentne brzine, što rezultira negativnom greškom brzine.

Kada ograničitelj struje doseže nasycenje, pogon ulazi u mod zaustavljanja i počinje usporavati. Suprotno, kada ograničitelj struje prestane biti nasycen, pogon gladko prelazi iz stanja zaustavljanja natrag u mod pogona.

Zatvorena kontrola brzine više-motornih pogona

U sustavima sa više motornih pogona, ukupno opterećenje raspodijeljeno je među više motora. Svaki dio sustava opremljen je svojim motorom, koji je glavni nosilac specifičnog opterećenja tog dijela. Iako se ocjene motora razlikuju ovisno o vrsti opterećenja koje služe, svi motori rade na istoj brzini. Kada su zahtjevi za momentom svakog pojedinog motora ispunjeni njihovim odgovarajućim pogonskim mehanizmom, pogonski valjak treba samo nositi relativno mali sinkronizacijski moment, omogućujući koordiniran rad više-motornog sustava.

U lokomotivi, zbog različitih stupnjeva trošenja, kotači ne okreću se jednolikom brzinom. Kao rezultat, vozačka brzina lokomotive fluktuira odgovarajuće. Pored održavanja konstantne brzine, jednako je važno osigurati da se moment ravnomjerno raspodijeli među više motora. Ako ta ravnoteža nije postignuta, jedan motor može doći do preopterećenja, dok drugi ostaje nedovoljno iskorišten. Ova neravnoteža konačno dovodi do situacije u kojoj je nominalni moment cijele lokomotive znatno manji od kumulativnih ocjena momenta pojedinačnih motora.