Zatvorena petlja kontrole pogona

U zatvorenom sistemu, izlaz sistema se povraća na ulaz, omogućavajući sistemu da kontrolira električni pogon i samoregulira svoj rad. Obratne petlje u električnom pogonu su ugrađene kako bi ispunile sledeće ključne zahteve:

• Poboljšanje momenata i brzine: Da poveća performanse momenata i brzine sistema.

• Poboljšanje tačnosti u stabilnom stanju: Da unapredi preciznost sistema tokom rada u stabilnom stanju.

• Zaštita: Da štiti komponente električnog pogona od mogućih oštećenja.

Ključne komponente zatvorenog sistema uključuju kontroler, pretvarač, ograničivač struje i senzor struje, među ostalima. Pretvarač ima ključnu ulogu u pretvaranju napona promenljive frekvencije u napon fiksne frekvencije i obrnuto. Ograničivač struje, s druge strane, funkcioniše kako bi sprečio prekoračenje struje preko predodređene maksimalne vrednosti. Ispod ćemo istraživati različite vrste konfiguracija zatvorenog sistema.

Kontrola ograničenja struje

Ova shema kontrole je dizajnirana da održava struje pretvarača i motora unutar sigurnog opsega tokom prelaznih operacija. Sistem sadrži petlju povratne informacije struje integrisanu sa logičkim kola praga.

Logičko kolo služi kao zaštita, štiti sistem od prekomerne struje. Ukoliko prelazne operacije dovedu do porasta struje iznad predodeđene maksimalne vrednosti, aktivira se kolo povratne informacije. Ono odmah poduzima ispravne akcije, prisiljavajući struju da padne ispod maksimalne granice. Kada struja vrati na normalne nivoe, petlja povratne informacije deaktivira, vraćajući se u stanje čekanja.

Zatvorena kontrola momenata

Sistemi zatvorene kontrole momenata su široko primenjeni u vozilima na baterije, železničkim aplikacijama i električnim vlakovima. Referentni moment T^* određuje se pozicijom pedala gasa. Kontroler petlje zatim radi u saradnji sa motorom kako bi obezbedio da realni izlaz momenta usko prati referentnu vrednost T^*. Podesavanjem pritiska na pedal gasa, operator može efektivno kontrolisati brzinu pogonskog sistema, jer izlaz momenta direktno utiče na ubrzanje i brzinu vozila ili vlaka.

Zatvorena kontrola brzine

Blok dijagram sistema zatvorene kontrole brzine prikazan je na slici ispod. Ovaj sistem ima ugnježdenu strukturu kontrole, gde je unutrašnja kontrolna petlja ugrađena unutar spoljne petlje brzine. Primarna funkcija unutrašnje kontrolne petlje jeste regulacija struje i momenta motora, osiguravajući da ostaju unutar sigurnih granica rada.

Zatvorena kontrola brzine

Pretpostavimo da postoji referentna brzina ωm∗ koja generiše pozitivnu grešku brzine Δω*m. Ova greška brzine obrađuje se kontrolerom brzine i zatim se unosi u ograničivač struje. Naučno je, ograničivač struje može biti preopterećen čak i u prisustvu manje greške brzine. Ograničivač struje zatim postavlja struju za unutrašnju petlju kontrole struje. Zatim, pogonski sistem započinje ubrzavanje. Kada se brzina pogona poklopi sa željenom brzinom, moment motora jednak je momentu opterećenja. Ova ravnoteža dovodi do smanjenja referentne brzine, rezultujući negativnom greškom brzine.

Kada ograničivač struje dostigne nasycenost, pogon ulazi u režim kočenja i počinje usporavati. Suprotno, kada ograničivač struje prestane biti nasycen, pogon gladko prelazi iz režima kočenja nazad u režim pogona.

Zatvorena kontrola brzine višemotornih pogona

U sistemima višemotornih pogona, ukupno opterećenje raspodeljeno je među više motora. Svaki deo sistema opremljen je sopstvenim motorom, koji je glavni nosilac opterećenja specifičnog za taj deo. Iako se ocene motora razlikuju u zavisnosti od tipa opterećenja koje služe, svi motori rade na istoj brzini. Kada su zahtevi za momentima pojedinih motora ispunjeni njihovim odgovarajućim pogonskim mehanizmima, pogonska valjak treba da snosi relativno mali sinkronizacioni moment, omogućavajući koordinisan rad višemotornog uređaja.

U lokomotivi, zbog različitih stepena iznošenja, točkovi se ne okreću jednolikom brzinom. Kao rezultat, vozačka brzina lokomotive se odgovarajuće fluktuira. Pored održavanja konstantne brzine, jednako je važno osigurati ravnomernu distribuciju momenta među više motora. Ako se ova ravnoteža ne postigne, jedan motor može biti preopterećen dok drugi ostaje nedovoljno iskorišćen. Ova neravnoteža konačno dovodi do situacije gde je nominalni moment cele lokomotive značajno niži od kumulativnih ocena momenta pojedinačnih motora.