Controllo a circuito chiuso dei dispositivi di azionamento

In un sistema a ciclo chiuso, l'uscita del sistema viene reindirizzata all'ingresso, consentendo al sistema di controllare la propulsione elettrica e di regolare automaticamente il suo funzionamento. I circuiti di retroazione in una propulsione elettrica sono incorporati per soddisfare i seguenti requisiti critici:

• Miglioramento della coppia e della velocità: Per aumentare le prestazioni di coppia e velocità del sistema.

• Miglioramento dell'accuratezza nello stato stazionario: Per migliorare la precisione del sistema durante il funzionamento in stato stazionario.

• Protezione: Per salvaguardare i componenti della propulsione elettrica da possibili danni.

I componenti chiave di un sistema a ciclo chiuso includono il controllore, il convertitore, il limitatore di corrente e il sensore di corrente, tra gli altri. Il convertitore svolge un ruolo cruciale nella conversione della potenza ad alta frequenza in potenza a frequenza fissa e viceversa. Il limitatore di corrente, d'altra parte, serve a prevenire che la corrente superi un valore massimo prefissato. Di seguito esploreremo i diversi tipi di configurazioni a ciclo chiuso.

Controllo del limite di corrente

Questo schema di controllo è progettato per mantenere la corrente del convertitore e del motore entro un range sicuro durante le operazioni transitorie. Il sistema presenta un circuito di retroazione di corrente integrato con un circuito logico di soglia.

Il circuito logico funge da protezione, salvaguardando il sistema da correnti eccessive. In caso di operazioni transitorie che causino un aumento della corrente oltre il valore massimo prefissato, si attiva il circuito di retroazione. Questo agisce prontamente, obbligando la corrente a scendere sotto la soglia massima. Una volta che la corrente torna ai livelli normali, il circuito di retroazione si disattiva, riprendendo lo stato di standby.

Controllo a ciclo chiuso della coppia

I sistemi di controllo a ciclo chiuso della coppia sono ampiamente utilizzati in veicoli alimentati a batteria, applicazioni ferroviarie e treni elettrici. La coppia di riferimento T^* è determinata dalla posizione del pedale dell'acceleratore. Il controllore del loop lavora quindi in tandem con il motore per assicurare che l'uscita effettiva della coppia segua strettamente il valore di riferimento T^*. Regolando la pressione sul pedale dell'acceleratore, l'operatore può controllare efficacemente la velocità del sistema di propulsione, poiché l'uscita della coppia influenza direttamente l'accelerazione e la velocità del veicolo o del treno.

Controllo a ciclo chiuso della velocità

Il diagramma a blocchi del sistema di controllo a ciclo chiuso della velocità è illustrato nella figura sottostante. Questo sistema presenta una struttura di controllo annidata, con un loop di controllo interno incorporato all'interno di un loop di velocità esterno. La funzione principale del loop di controllo interno è regolare la corrente e la coppia del motore, garantendo che rimangano entro limiti di funzionamento sicuri.

Controllo a ciclo chiuso della velocità

Supponiamo che ci sia una velocità di riferimento ωm∗ che genera un errore di velocità positivo Δω*m. Questo errore di velocità viene elaborato da un controllore di velocità e poi inviato a un limitatore di corrente. Nota bene, il limitatore di corrente può diventare sovraccarico anche in presenza di un piccolo errore di velocità. Il limitatore di corrente imposta quindi la corrente per il loop di controllo della corrente interna. Successivamente, il sistema di propulsione inizia l'accelerazione. Una volta che la velocità di propulsione raggiunge la velocità desiderata, la coppia del motore è uguale alla coppia di carico. Questo equilibrio causa una diminuzione della velocità di riferimento, risultando in un errore di velocità negativo.

Quando il limitatore di corrente raggiunge la saturazione, il sistema di propulsione entra in modalità frenante e inizia a decelerare. Al contrario, quando il limitatore di corrente smette di essere saturato, il sistema passa in modo fluido dalla modalità frenante alla modalità motrice.

Controllo a ciclo chiuso della velocità di sistemi multi-motore

Nei sistemi di propulsione multi-motore, il carico complessivo è distribuito tra più motori. Ogni sezione del sistema è dotata del proprio motore, che è principalmente responsabile del carico specifico di quella sezione. Sebbene le prestazioni dei motori varino a seconda del tipo di carico che servono, tutti i motori operano alla stessa velocità. Quando i requisiti di coppia di ciascun motore sono soddisfatti dal rispettivo meccanismo di guida, l'albero motore deve sopportare solo una relativamente piccola coppia di sincronizzazione, facilitando l'operazione coordinata della configurazione multi-motore.

In una locomotiva, a causa di gradi variabili di usura, le ruote non ruotano a una velocità uniforme. Di conseguenza, la velocità di propulsione della locomotiva fluttua di conseguenza. Oltre a mantenere una velocità costante, è altrettanto cruciale assicurare che la coppia sia distribuita in modo uniforme tra i motori multipli. Se questo equilibrio non viene raggiunto, un motore potrebbe diventare sovraccarico mentre un altro rimane sottoutilizzato. Questo squilibrio porta infine a una situazione in cui la coppia nominale dell'intera locomotiva è significativamente inferiore alla somma delle prestazioni di coppia dei singoli motori.