Замкнутый цикл управления приводами

В замкнутой системе выход системы подается на вход, что позволяет системе контролировать электропривод и самостоятельно корректировать свою работу. Обратные связи в электроприводе используются для выполнения следующих ключевых требований:

• Повышение момента и скорости: Для увеличения производительности по моменту и скорости системы.

• Улучшение статической точности: Для повышения точности системы при стационарной работе.

• Защита: Для защиты компонентов электропривода от возможного повреждения.

Ключевые компоненты замкнутой системы включают контроллер, преобразователь, ограничитель тока и датчик тока, среди прочего. Преобразователь играет важную роль в преобразовании переменного частотного питания в постоянное и наоборот. Ограничитель тока, с другой стороны, служит для предотвращения превышения током заранее установленного максимального значения. Ниже мы рассмотрим различные типы конфигураций замкнутых систем.

Контроль ограничения тока

Эта схема управления предназначена для поддержания токов преобразователя и двигателя в безопасных пределах во время переходных процессов. Система включает петлю обратной связи по току, интегрированную с логическим цепью порогового уровня.

Логическая цепь служит защитой, защищая систему от избыточного тока. В случае, если переходные процессы вызывают увеличение тока выше заранее установленного максимального значения, активируется цепь обратной связи. Она немедленно принимает корректирующие меры, заставляя ток упасть ниже максимального порога. После того как ток возвращается к нормальным уровням, петля обратной связи деактивируется, возобновляя свое состояние ожидания.

Замкнутое управление моментом

Системы замкнутого управления моментом широко применяются в автомобилях с электрическим приводом, железнодорожных применениях и электрических поездах. Регулируемый момент T^* определяется положением педали акселератора. Контроллер петли затем работает в тандеме с двигателем, чтобы обеспечить, что фактический выходной момент точно соответствовал бы заданному значению T^*. Изменяя давление на педаль акселератора, оператор может эффективно управлять скоростью приводной системы, так как выходной момент напрямую влияет на ускорение и скорость автомобиля или поезда.

Замкнутое управление скоростью

Блок-схема системы замкнутого управления скоростью показана на рисунке ниже. Эта система имеет вложенную структуру управления, где внутренняя петля управления встроена в внешнюю петлю управления скоростью. Основная функция внутренней петли управления — регулирование тока и момента двигателя, обеспечивая их безопасные рабочие пределы.

Замкнутое управление скоростью

Предположим, есть эталонная скорость ωm∗, которая генерирует положительную ошибку скорости Δω*m. Эта ошибка скорости обрабатывается контроллером скорости, а затем подается на ограничитель тока. Заметим, что ограничитель тока может перегружаться даже при небольшой ошибке скорости. Ограничитель тока затем устанавливает ток для внутренней петли управления током. Затем система привода начинает ускоряться. Как только скорость привода достигает желаемой скорости, момент двигателя равен моменту нагрузки. Это равновесие приводит к уменьшению эталонной скорости, в результате чего возникает отрицательная ошибка скорости.

Когда ограничитель тока достигает насыщения, привод переходит в режим торможения и начинает замедляться. Наоборот, когда ограничитель тока выходит из состояния насыщения, привод плавно переходит из режима торможения обратно в режим работы.

Замкнутое управление скоростью многомоторных приводов

В многомоторных системах привода общая нагрузка распределяется между несколькими двигателями. Каждый участок системы оснащен своим собственным двигателем, который в основном несет нагрузку, специфическую для этого участка. Хотя характеристики двигателей различаются в зависимости от типа обслуживаемой нагрузки, все двигатели работают на одной и той же скорости. Когда требования к моменту каждого отдельного двигателя удовлетворяются его соответствующим приводным механизмом, валу привода нужно нести относительно небольшой синхронизирующий момент, что облегчает согласованную работу многомоторной установки.

В локомотиве из-за различных степеней износа колеса не вращаются с одинаковой скоростью. В результате скорость движения локомотива также колеблется. Помимо поддержания постоянной скорости, также важно обеспечивать равномерное распределение момента между несколькими двигателями. Если это равновесие не достигается, один двигатель может оказаться перегруженным, в то время как другой будет недогружен. Этот дисбаланс в конечном итоге приводит к ситуации, когда номинальный момент всего локомотива значительно ниже суммарных номинальных моментов отдельных двигателей.