Sürücülerin Kapalı Döngü Kontrolü
Kapalı döngü sisteminde, sistemin çıktısı girdiye geri beslenir. Bu, sistemin elektriksel sürüyü kontrol etmesini ve işlemesini kendi kendine ayarlamasını sağlar. Elektriksel sürücülerdeki geri besleme döngüleri, aşağıdaki kritik gereksinimleri karşılamak için entegre edilir:
Tork ve Hız Artırımı: Sistemin tork ve hız performansını artırmak için.
Durağan Durum Hassasiyetinin İyileştirilmesi: Durağan durumda sistemin hassasiyetini artırmak için.
Koruma: Elektriksel sürücü bileşenlerini potansiyel hasardan korumak için.
Kapalı döngü sisteminin temel bileşenleri, kontrolör, dönüştürücü, akım sınırlayıcı ve akım sensörü gibi unsurları içerir. Dönüştürücü, değişken frekansta güçleri sabit frekansa ve tam tersi şekilde dönüştürmede önemli bir rol oynar. Akım sınırlayıcı ise, akımın önceden belirlenen maksimum değeri aşmasını önlemek için işlev görür. Aşağıda, farklı kapalı döngü yapılandırmalarını inceleyeceğiz.
Akım Sınırı Kontrolü
Bu kontrol şeması, geçiş süreçleri sırasında dönüştürücü ve motor akımlarının güvenli bir aralıkta kalmasını sağlamayı amaçlar. Sistem, eşiği aşma mantığı devresiyle entegre edilmiş bir akım geri besleme döngüsüne sahiptir.
Mantık devresi, sistemden fazla akımın korunmasına yardımcı olur. Geçiş süreçleri sonucunda akım önceden belirlenen maksimum değer üzerinde yükseldiğinde, geri besleme devresi aktive olur. Hemen düzeltici bir eylem alır, akımı tekrar maksimum eşiğin altında getirir. Akım normal seviyelerine döndüğünde, geri besleme döngüsü devre dışı bırakılır ve bekletme moduna geçer.
Kapalı Döngü Tork Kontrolü
Kapalı döngü tork kontrol sistemleri, pil ile çalışan araçlar, demiryolu uygulamaları ve elektrikli trenlerde yaygın olarak kullanılır. Referans torku T^*, gaz pedalının konumu tarafından belirlenir. Döngü kontrolörü, motordan birlikte çalışarak, gerçek tork çıkışı referans değer T^* ile yakından uyumlu olmasını sağlar. Gaz pedalına olan baskıyı ayarlayarak, operatör sürücü sisteminin hızını etkili bir şekilde kontrol edebilir, çünkü tork çıkışı aracı veya trenin ivmesini ve hızını doğrudan etkiler.
Kapalı Döngü Hız Kontrolü
Kapalı döngü hız kontrol sisteminin blok diyagramı aşağıda gösterilmiştir. Bu sistem, dış bir hız döngüsü içinde yer alan iç bir kontrol döngüsüne sahip iç içe geçmiş bir kontrol yapısına sahiptir. İç kontrol döngüsünün temel görevi, motor akımı ve torkun güvenli işletim limitleri içinde kalmasını sağlamak olacaktır.
Kapalı Döngü Hız Kontrolü
Referans hız ωm∗ bir pozitif hız hatası Δω*m ürettiğini varsayalım. Bu hız hatası, hız kontrolörü tarafından işlenir ve ardından akım sınırlayıcısına beslenir. Not edilecek olursa, hafif bir hız hatası bile varken akım sınırlayıcısı aşırı yüklenmeye meyillidir. Akım sınırlayıcı, iç akım kontrol döngüsü için akımı belirler. Sonrasında, sürüş sistemi hızlanmaya başlar. Sürüş hızı istenen hızla eşleştiğinde, motor torku yük torkuna eşit olur. Bu denge, referans hızın azalmasına neden olur ve negatif bir hız hatası ortaya çıkar.
Akım sınırlayıcı doygunluk noktasına ulaştığında, sürüş fren moduna girer ve yavaşlamaya başlar. Akım sınırlayıcı doygunluktan sıyrıldığında, sürüş, fren modundan itici moduna sorunsuzca geçiş yapar.
Çoklu Motor Sürücülerin Kapalı Döngü Hız Kontrolü
Çoklu motor sürücü sistemlerinde, toplam yük birden fazla motora dağılır. Sistemin her bölümü, o bölüme özgü yükü taşıyan kendi motoru ile donatılmıştır. Motörlerin dereceleri, hizmet verdikleri yük tipine bağlı olarak değişse de, tüm motorlar aynı hızda çalışır. Her bir motörün tork gereksinimlerini kendi sürme mekanizması karşıladığında, sürme şaftı sadece göreceli olarak küçük bir senkronizasyon torkunu taşır, bu da çoklu motor kurulumunun koordineli işlemesini sağlar.
Bir lokomotifte, aşınma derecelerinin farklı olması nedeniyle tekerlekler birbirine eşit hızda dönmeyebilir. Bu nedenle, lokomotifin sürme hızı buna göre dalgalanır. Sabit bir hızın korunmasının yanı sıra, çoklu motorlar arasında torkun eşit dağılımının sağlanması da oldukça önemlidir. Bu denge sağlanamazsa, bir motor aşırı yüklenirken diğer bir motor yetersiz kalabilir. Bu dengesizlik, sonunda tüm lokomotifin dereceli torkunun, tekil motorların toplam tork derecelerinden çok daha düşük olmasıyla sonuçlanır.
