Hajtóművek zárt körben történő ellenőrzése

Zárt hurok rendszerben a rendszer kimenete visszakapcsolódik a bemenetére, ezzel lehetővé téve a rendszer számára, hogy irányítsa az elektromos meghajtást, és önmagát alkalmazza. Az elektromos meghajtók visszacsatolt hurokai a következő kritikus igények kielégítésére vannak beépítve:

• Nyomaték és sebesség fejlesztése: A rendszer teljesítményének növelése nyomaték és sebesség terén.

• Állandó állapotú pontosság javítása: A rendszer állandó állapotú működés során fellépő pontosság növelése.

• Védelem: Az elektromos meghajtó komponenseinek védelme a potenciális károsodástól.

A zárt hurok rendszer kulcsfontosságú elemei közé tartozik a vezérlő, a konverter, az áramkorlát, valamint az áramérzékelő stb. A konverter létfontosságú szerepet játszik a változó frekvenciájú energia rögzített frekvenciájú energiává, illetve fordítva történő alakításában. Az áramkorlát, másrészről, arra szolgál, hogy az áram ne lépjen túl egy előre beállított maximum értéken. A továbbiakban különböző típusú zárt hurok konfigurációkat fogunk vizsgálni.

Áramkorlát vezérlés

Ez a vezérlési eljárás arra van kialakítva, hogy a konverter és a motor áramát biztonságos tartományon belül tartja a tranzienst időszakok során. A rendszer egy áram-visszacsatolt hurokkal és küszöblógikai áramkörrel rendelkezik.

A logikai áramkör olyan védelmi funkciót lát el, amely megakadályozza a túl nagy áramot. Ha a tranzienst időszakok során az áram felhalad a beállított maximum értéken, a visszacsatolt áramkör aktiválódik. Ez gyorsan korrekciós intézkedést tesz, ami eredményezzi, hogy az áram visszaesik a maximum küszöb alá. Amikor az áram visszatér normál értékre, a visszacsatolt hurok deaktiválódik, és visszatér állásba.

Zárt hurok nyomatékvezérlés

A zárt hurok nyomatékvezérlési rendszerek széles körben használódnak akkumulátorral működő járművekben, vasúti alkalmazásokban és villamos vonatokban. A referencia nyomaték T^* az üzemanyagpedál pozíciójának függvényében határozható meg. A hurokvezérlő ezután együttműködik a motornyal, hogy a valós nyomaték kimenet minél jobban kövesse a referencia értéket T^*. Az üzemanyagpedál nyomásának beállításával az operátor hatékonyan irányíthatja a meghajtó rendszer sebességét, hiszen a nyomaték kimenet közvetlenül befolyásolja a jármű vagy a vonat gyorsulását és sebességét.

Zárt hurok sebességvezérlés

A zárt hurok sebességvezérlési rendszer blokkdiagramja a lentebb látható ábrán található. Ez a rendszer beágyazott vezérlési szerkezetet jellemző, egy belső vezérlőhurokot tartalmaz, amely egy külső sebességvezérlő hurokon belül van. A belső vezérlő hurok fő feladata, hogy a motor áramát és nyomatékát szabályozza, hogy biztonságos működési tartományon belül maradjon.

Zárt hurok sebességvezérlés

Tegyük fel, hogy van egy referencia sebesség ωm∗, ami pozitív sebesség-hiba Δω*m-et generál. Ez a sebesség-hiba feldolgozódik a sebesség-vezérlőn, majd bekerül az áramkorlátra. Megjegyezzük, hogy az áramkorlát még apró sebesség-hibák esetén is túlterhelhető. Az áramkorlát ezután beállítja az áramot a belső áram-vezérlő hurokhoz. Ezt követően a meghajtó rendszer gyorsul. Amikor a meghajtó sebessége megegyezik a kívánt sebességgel, a motor nyomatéka egyenlő lesz a terhelés nyomatékával. Ez az egyensúly csökkenti a referencia sebességet, ami negatív sebesség-hibát eredményez.

Amikor az áramkorlát sättizál, a meghajtó fékező üzemmódba lép, és kezd lelassulni. Ellenben, amikor az áramkorlát újra desättizál, a meghajtó simán áttér a fékező állapotból a hajtás állapotába.

Többmotoros meghajtók zárt hurok sebességvezérlése

A többmotoros meghajtó rendszerekben az egész terhelés több motor között osztott. A rendszer minden szakaszának saját motora van, amely elsősorban az adott szakasz specifikus terhelésének viseléséért felelős. Bár a motorok besorolása a szolgáltatandó terheléstípustól függ, mind a motorok ugyanolyan sebességen működnek. Amikor minden egyes motor nyomatékigénye a saját vezérlőmékanizmusán keresztül kielégítve van, a hajtó tengely csak relatíve kis szinkronizáló nyomatékot kell, hogy viseljen, hogy a többmotoros rendszer koordinált működését biztosítsa.

Egy lokomotívan, a különböző mértékű szenvedély miatt a kerék nem egyenletes sebességgel forog. Ennek eredményeként a lokomotív hajtásának sebessége ennek megfelelően ingadozik. A konzisztens sebesség fenntartása mellett szintén fontos, hogy a nyomaték egyenletesen legyen elosztva a több motor között. Ha ez az egyensúly nem valósul meg, egy motor túlterhelhető, míg egy másik alultervezett marad. Ez az egyensúlytalanság végül abba a helyzetbe visz, hogy a teljes lokomotív nominális nyomatéka jelentősen alacsonyabb, mint a különálló motorok nyomatékmértékeinek összege.