Jak sterować napędami elektrycznymi
Jak są sterowane napędy elektryczne?
Definicja napędów elektrycznych
Napędy elektryczne to systemy kontrolujące pracę silników elektrycznych, w tym uruchamianie, regulację prędkości i hamowanie.
Znaczenie kontroli
Kontrola napędów elektrycznych jest niezbędna, aby zapobiec uszkodzeniom spowodowanym nagłymi zmianami napięcia lub prądu.
Sterowanie z pętlą sprzężenia zwrotnego
Systemy sterowania mogą być otwarte lub zamknięte. W systemie otwartym wyjście nie wpływa na wejście, co sprawia, że sterowanie jest niezależne od wyjścia. Natomiast w systemie zamkniętym wykorzystuje się sprzężenie zwrotne z wyjścia do dostosowywania wejścia. Jeśli wyjście przekroczy ustawioną wartość, wejście jest obniżane, a na odwrót. Sterowanie z pętlą sprzężenia zwrotnego w napędach elektrycznych pomaga chronić system, zwiększa szybkość reakcji i poprawia dokładność.
Ochrona
Wzmocnienie szybkości reakcji
Poprawa dokładności stanu ustalonego
W dalszych dyskusjach zobaczymy różne konfiguracje zamkniętych pętli sprzężenia zwrotnego używanych w napędach elektrycznych, niezależnie od rodzaju zasilania, czyli DC lub AC.
Sterowanie granicznym prądem
Podczas startu, jeśli nie zostaną podjęte środki ostrożności, silniki mogą doświadczyć ogromnego przepływu prądu. Do zarządzania tym służy regulator granicznego prądu. Monitoruje on prąd i, jeśli ten przekroczy bezpieczne limity, pętla sprzężenia zwrotnego aktywuje się, aby obniżyć prąd. Gdy wróci do bezpiecznego poziomu, pętla sprzężenia zwrotnego deaktywuje się, zapewniając normalną pracę.
Sterowanie momentem z pętlą sprzężenia zwrotnego
Ten typ regulatora momentu występuje głównie w pojazdach z napędem bateriowym, takich jak samochody, pociągi itp. Pedał gazu w tych pojazdach jest naciskany przez kierowcę, aby ustawić referencyjny moment T. Rzeczywisty moment T follows the T, który jest kontrolowany przez kierowcę za pomocą pedału gazu.*
Sterowanie prędkością z pętlą sprzężenia zwrotnego
Pętle sterowania prędkością są szeroko stosowanymi pętlami sprzężenia zwrotnego w napędach elektrycznych. Spojrzenie na diagram blokowy może pomóc zrozumieć, jak działają.
Możemy zobaczyć na diagramie, że istnieją dwie pętle sterujące, które można nazwać wewnętrzną i zewnętrzną. Wewnętrzna pętla sterowania prądem ogranicza prąd przetwornicy i silnika lub moment silnika poniżej bezpiecznego limitu. Teraz możemy zrozumieć funkcję pętli sterującej i napędu na przykładach praktycznych. Załóżmy, że referencyjna prędkość Wm* wzrasta i występuje dodatni błąd ΔWm, co oznacza, że prędkość musi być zwiększona.
Teraz wewnętrzna pętla zwiększa prąd, utrzymując go poniżej maksymalnie dopuszczalnego prądu. Następnie kierowca przyspiesza, a gdy prędkość osiągnie żądaną prędkość, moment silnika staje się równy momentowi obciążenia, a następuje spadek referencyjnej prędkości Wm, co oznacza, że nie ma potrzeby dalszego przyspieszania, ale należy zahamować, co jest realizowane przez regulator prędkości przy maksymalnie dopuszczalnym prądzie. Możemy więc powiedzieć, że podczas sterowania prędkością funkcja przenosi się ciągle z pracy motoryzacyjnej do hamowania i odwrotnie, aby zapewnić płynne działanie i pracę silnika.
