Stängd loopreglering av drivsystem

I ett slutet system loopas systemets utdata tillbaka till ingången, vilket möjligör för systemet att styra den elektriska drivningen och självjustera sitt fungerande. Feedbackloopar i en elektrisk drivning inkluderas för att uppfylla följande kritiska krav:

• Förbättring av vridmoment och hastighet: För att öka systemets prestanda vad gäller vridmoment och hastighet.

• Förbättring av stillastående noggrannhet: För att öka systemets precision under stillastående drift.

• Skydd: För att skydda komponenterna i den elektriska drivningen från potentiell skada.

De viktigaste komponenterna i ett slutet system inkluderar reglern, omvandlaren, strömbegränsaren och strömsensorn, bland andra. Omvandlaren spelar en viktig roll genom att omvandla variabelfrekvensström till fast frekvens och vice versa. Strömbegränsaren däremot fungerar för att förhindra att strömmen överstiger ett förinställt maxivärde. Nedan kommer vi att utforska de olika typerna av slutna loopkonfigurationer.

Strömbegränsningskontroll

Detta kontrollschema är utformat för att hålla omvandlarens och motorns strömmar inom ett säkert område under övergångsoperationer. Systemet har en strömförstärkningsloop integrerad med en tröskellogikkrets.

Logikkretsen fungerar som ett skydd, skyddande systemet från överdriven ström. Om övergångsoperationer orsakar att strömmen stiger över det förinställda maxivärdet aktiveras feedbackkretsen. Den tar snabbt korrektiva åtgärder, tvingar strömmen nedanför maxitröskeln. När strömmen återgår till normala nivåer avaktiveras feedbackloopen och återgår till sin beredskapsstatus.

Sluten-loop vridmomentkontroll

System med sluten-loop vridmomentkontroll används ofta i batteridrivna fordon, järnvägsapplikationer och elektriska tåg. Referensvridmomentet T^* bestäms av gaspedalens position. Loopregulatorn arbetar sedan tillsammans med motorn för att säkerställa att det faktiska vridmomentutdata nära följer referensvärdet T^*. Genom att justera trycket på gaspedalen kan operatören effektivt styra drivsystemets hastighet, eftersom vridmomentutdata direkt påverkar accelerationen och hastigheten hos fordonet eller tåget.

Sluten-loop hastighetskontroll

Blockdiagrammet för det slutna hastighetskontrollsystemet visas i figuren nedan. Detta system har en kapslad kontrollstruktur, med en inre kontrollloop inbäddad i en yttre hastighetsloop. Den primära funktionen för den inre kontrollloopen är att reglera motorströmmen och vridmomentet, och se till att de förblir inom säkra driftgränser.

Sluten-loop hastighetskontroll

Antag att det finns en referenshastighet ωm∗ som genererar en positiv hastighetsfel Δω*m. Detta hastighetsfel bearbetas av en hastighetsregulator och matas sedan in i en strömbegränsare. Noterbart är att strömbegränsaren kan bli överbelastad även vid en liten hastighetsfel. Strömbegränsaren ställer sedan in strömmen för den inre strömkontrollloopen. Därefter initierar drivsystemet acceleration. När drivhastigheten matchar den önskade hastigheten blir motorn vridmoment lika med lastvridmomentet. Detta jämvikt gör att referenshastigheten minskar, vilket resulterar i ett negativt hastighetsfel.

När strömbegränsaren når mättnad går driften in i bromsläge och börjar decelerera. Omvänt, när strömbegränsaren blir desättad övergår driften smidigt från bromsläge till drivläge.

Sluten-loop hastighetskontroll av flermotor-drivningar

I flermotordrivningsystem fördelas den totala belastningen mellan flera motorer. Varje del av systemet är utrustat med sin egen motor, som främst ansvarar för att bära belastningen specifik för den delen. Även om motorernas dimensionering varierar beroende på typen av belastning de betjänar, fungerar alla motorerna på samma hastighet. När vridmomentkraven för varje enskild motor uppfylls av dess respektive drivningsmekanism behöver drivaxeln bara bära ett relativt litet synkroniserande vridmoment, vilket underlättar koordinerad drift av flermotorkonfigurationen.

I en lokomotiv, på grund av varierande grad av nötning, roterar inte hjulen med likformig hastighet. Som ett resultat av detta varierar lokomotivets drivhastighet. Förutom att bibehålla en konsekvent hastighet, är det lika viktigt att säkerställa att vridmomentet jämnt fördelas mellan de flera motorerna. Om denna balans inte uppnås kan en motor bli överbelastad medan en annan förblir underanvänd. Denna obalans leder till att den nominella vridmomentet för hela lokomotivet är betydligt lägre än de sammanlagda vridmomentdimensionerna för de enskilda motorerna.