Vysokorychlostní motorydostávají stále větší pozornost kvůli jejich zjevným výhodám, jako je vysoká hustota výkonu, malé rozměry a hmotnost a vysoká efektivita práce. Efektivní a stabilní systém pohonu je klíčem k plnému využití vynikajícího výkonuvysokorychlostní motory. Tento článek analyzuje především obtíževysokootáčkový motortechnologie pohonů z hlediska strategie řízení, odhadu rohů a návrhu topologie výkonu a shrnuje aktuální výsledky výzkumu doma i v zahraničí. Následně shrnuje a výhledově sleduje vývojový trendvysokootáčkový motortechnologie pohonu.
Část 02 Obsah výzkumu
Vysokorychlostní motorymají mnoho výhod, jako je vysoká hustota výkonu, malý objem a hmotnost a vysoká efektivita práce. Jsou široce používány v oblastech, jako je letectví, národní obrana a bezpečnost, výroba a každodenní život, a jsou dnes nezbytným obsahem výzkumu a vývoje. V aplikacích s vysokorychlostním zatížením, jako jsou elektrická vřetena, turbosoustrojí, mikroplynové turbíny a akumulace energie setrvačníku, může použití vysokorychlostních motorů dosáhnout struktury přímého pohonu, eliminovat zařízení s proměnnou rychlostí, výrazně snížit objem, hmotnost a náklady na údržbu. , přičemž výrazně zlepšuje spolehlivost a má extrémně široké aplikační vyhlídky.Vysokorychlostní motoryobvykle odkazují na rychlosti přesahující 10 kr/min nebo hodnoty obtížnosti (součin rychlosti a druhé odmocniny výkonu) přesahující 1 × Motor 105 je znázorněn na obrázku 1, který porovnává relevantní údaje některých reprezentativních prototypů vysokorychlostních motorů v tuzemsku. a mezinárodně. Přerušovaná čára na obrázku 1 je úroveň obtížnosti 1 × 105 atd
1,Potíže s technologií vysokorychlostního pohonu motoru
1. Problémy se stabilitou systému při vysokých základních frekvencích
Když je motor ve stavu vysoké provozní základní frekvence, kvůli omezením, jako je doba převodu analogového signálu na digitální, doba provádění algoritmu digitálního regulátoru a frekvence spínání měniče, je nosná frekvence systému vysokorychlostního pohonu motoru relativně nízká. což má za následek výrazné snížení provozního výkonu motoru.
2. Problém vysoce přesného odhadu polohy rotoru v základní frekvenci
Při vysokorychlostním provozu je přesnost polohy rotoru rozhodující pro provozní výkon motoru. Vzhledem k nízké spolehlivosti, velkým rozměrům a vysokým nákladům na mechanické snímače polohy se ve vysokorychlostních řídicích systémech motorů často používají bezsenzorové algoritmy. Avšak za podmínek vysoké provozní základní frekvence je použití bezsnímačových algoritmů polohy citlivé na neideální faktory, jako je nelinearita invertoru, prostorové harmonické, smyčkové filtry a odchylky parametrů indukčnosti, což vede k významným chybám odhadu polohy rotoru.
3. Potlačení zvlnění v systémech vysokorychlostních motorů
Malá indukčnost vysokorychlostních motorů nevyhnutelně vede k problému velkého zvlnění proudu. Dodatečné ztráty mědi, ztráty železa, zvlnění točivého momentu a vibrační hluk způsobený vysokým zvlněním proudu mohou výrazně zvýšit ztráty vysokorychlostních motorových systémů, snížit výkon motoru a elektromagnetické rušení způsobené vysokým hlukem vibrací může urychlit stárnutí motoru. řidič. Výše uvedené problémy výrazně ovlivňují výkon vysokorychlostních motorových pohonných systémů a optimalizační návrh nízkoztrátových hardwarových obvodů je pro vysokorychlostní motorové pohonné systémy zásadní. Stručně řečeno, návrh systému pohonu vysokorychlostním motorem vyžaduje komplexní zvážení mnoha faktorů, včetně vazby proudové smyčky, zpoždění systému, chyb parametrů a technických potíží, jako je potlačení zvlnění proudu. Jde o vysoce komplexní proces, který klade vysoké nároky na strategie řízení, přesnost odhadu polohy rotoru a návrh topologie výkonu.
2、 Strategie řízení pro vysokorychlostní systém pohonu motoru
1. Modelování systému řízení vysokorychlostního motoru
Charakteristiky vysoké provozní základní frekvence a nízkého poměru nosné frekvence u vysokorychlostních motorových pohonných systémů, stejně jako vliv vazby motoru a zpoždění na systém, nelze ignorovat. Proto, vezmeme-li v úvahu výše uvedené dva hlavní faktory, je modelování a analýza rekonstrukce systémů pohonu vysokorychlostních motorů klíčem k dalšímu zlepšování jízdního výkonu vysokorychlostních motorů.
2. Technologie řízení oddělení pro vysokorychlostní motory
Nejpoužívanější technologií ve vysoce výkonných motorových pohonných systémech je řízení FOC. V reakci na vážný problém vazby způsobený vysokou provozní základní frekvencí je hlavním směrem výzkumu v současnosti oddělování řídicích strategií. V současnosti studované strategie řízení oddělení lze rozdělit hlavně na strategie řízení oddělení založené na modelu, strategie řízení oddělení založené na kompenzaci poruch a strategie řízení oddělení založené na komplexních vektorových regulátorech. Strategie řízení oddělování založené na modelu zahrnují zejména oddělování dopředné vazby a oddělování zpětné vazby, ale tato strategie je citlivá na parametry motoru a může dokonce vést k nestabilitě systému v případě velkých chyb parametrů a nemůže dosáhnout úplného oddělení. Špatný výkon dynamického oddělení omezuje rozsah jeho použití. Poslední dvě oddělovací kontrolní strategie jsou v současnosti aktivními body výzkumu.
3. Technologie kompenzace zpoždění pro vysokorychlostní motorové systémy
Technologie řízení oddělení může účinně vyřešit problém s připojením vysokorychlostních motorových pohonných systémů, ale zpožďovací spojení zavedené zpožděním stále existuje, takže je zapotřebí účinná aktivní kompenzace zpoždění systému. V současnosti existují dvě hlavní aktivní kompenzační strategie pro systémové zpoždění: kompenzační strategie založené na modelu a kompenzační strategie nezávislé na modelu.
Část 03 Závěr výzkumu
Na základě dosavadních výsledků výzkumu vvysokootáčkový motortechnologie pohonů v akademické obci v kombinaci se stávajícími problémy, směry vývoje a výzkumu vysokorychlostních motorů zahrnují zejména: 1) výzkum přesné predikce proudu s vysokou základní frekvencí a problémů souvisejících se zpožděním aktivní kompenzace; 3) Výzkum vysoce dynamických řídicích algoritmů pro vysokorychlostní motory; 4) Výzkum přesného odhadu polohy rohu a modelu odhadu polohy rotoru v oblasti plné rychlosti pro ultra vysokorychlostní motory; 5) Výzkum technologie plné kompenzace chyb v modelech odhadu polohy vysokorychlostního motoru; 6) Výzkum vysokofrekvenční topologie a vysoké ztráty vysokorychlostního výkonu motoru.
Čas odeslání: 24. října 2023
