Vysokorýchlostné motorydostávajú čoraz väčšiu pozornosť kvôli ich zjavným výhodám, ako je vysoká hustota výkonu, malé rozmery a hmotnosť a vysoká efektivita práce. Efektívny a stabilný systém pohonu je kľúčom k plnému využitiu vynikajúceho výkonuvysokorýchlostné motory. Tento článok analyzuje najmä ťažkostivysokootáčkový motortechnológie pohonov z aspektov stratégie riadenia, odhadu rohu a návrhu topológie výkonu a sumarizuje aktuálne výsledky výskumu doma aj v zahraničí. Následne sumarizuje a perspektívne sleduje vývojový trendvysokootáčkový motortechnológia pohonu.
Časť 02 Obsah výskumu
Vysokorýchlostné motorymajú mnoho výhod, ako je vysoká hustota výkonu, malý objem a hmotnosť a vysoká efektivita práce. Sú široko používané v oblastiach, ako je letectvo, národná obrana a bezpečnosť, výroba a každodenný život, a sú dnes nevyhnutným obsahom výskumu a smerovania vývoja. V aplikáciách s vysokorýchlostným zaťažením, ako sú elektrické vretená, turbostroje, mikroplynové turbíny a ukladanie energie zotrvačníka, môže aplikácia vysokorýchlostných motorov dosiahnuť štruktúru priameho pohonu, eliminovať zariadenia s premenlivou rýchlosťou, výrazne znížiť objem, hmotnosť a náklady na údržbu. , pričom výrazne zlepšuje spoľahlivosť a má mimoriadne široké možnosti použitia.Vysokorýchlostné motoryzvyčajne označujú rýchlosti presahujúce 10 kr/min alebo hodnoty obtiažnosti (súčin rýchlosti a druhej odmocniny výkonu) presahujúce 1 × Motor 105 je znázornený na obrázku 1, ktorý porovnáva relevantné údaje niektorých reprezentatívnych prototypov vysokorýchlostných motorov v domácom prostredí. a medzinárodne. Prerušovaná čiara na obrázku 1 je úroveň obtiažnosti 1 × 105 atď
1,Ťažkosti s technológiou vysokorýchlostného pohonu motora
1. Problémy so stabilitou systému pri vysokých základných frekvenciách
Keď je motor v stave vysokej prevádzkovej základnej frekvencie, kvôli obmedzeniam, ako je čas analógovo-digitálnej konverzie, čas vykonania algoritmu digitálneho regulátora a frekvencia spínania meniča, je nosná frekvencia systému pohonu vysokorýchlostného motora relatívne nízka. čo má za následok výrazné zníženie prevádzkového výkonu motora.
2. Problém vysoko presného odhadu polohy rotora v základnej frekvencii
Počas vysokorýchlostnej prevádzky je presnosť polohy rotora rozhodujúca pre prevádzkový výkon motora. V dôsledku nízkej spoľahlivosti, veľkých rozmerov a vysokých nákladov na mechanické snímače polohy sa vo vysokorýchlostných riadiacich systémoch motora často používajú bezsenzorové algoritmy. Avšak v podmienkach vysokej prevádzkovej základnej frekvencie je použitie polohových bezsenzorových algoritmov citlivé na neideálne faktory, ako je nelinearita meniča, priestorové harmonické, slučkové filtre a odchýlky parametrov indukčnosti, čo vedie k významným chybám odhadu polohy rotora.
3. Potlačenie zvlnenia v systémoch pohonu vysokorýchlostných motorov
Malá indukčnosť vysokorýchlostných motorov nevyhnutne vedie k problému veľkého zvlnenia prúdu. Dodatočná strata medi, strata železa, zvlnenie krútiaceho momentu a hluk vibrácií spôsobený vysokým zvlnením prúdu môžu výrazne zvýšiť straty systémov vysokorýchlostných motorov, znížiť výkon motora a elektromagnetické rušenie spôsobené vysokým hlukom vibrácií môže urýchliť starnutie motora. vodič. Vyššie uvedené problémy výrazne ovplyvňujú výkon vysokorýchlostných motorových pohonných systémov a optimalizačný návrh nízkostratových hardvérových obvodov je rozhodujúci pre vysokorýchlostné motorové pohonné systémy. Stručne povedané, návrh systému pohonu vysokorýchlostného motora vyžaduje komplexné zváženie viacerých faktorov, vrátane prepojenia prúdovej slučky, oneskorenia systému, chýb parametrov a technických ťažkostí, ako je potlačenie zvlnenia prúdu. Ide o vysoko komplexný proces, ktorý kladie vysoké nároky na riadiace stratégie, presnosť odhadu polohy rotora a návrh topológie výkonu.
2、 Stratégia riadenia pre vysokorýchlostný systém pohonu motora
1. Modelovanie vysokorýchlostného riadiaceho systému motora
Charakteristiky vysokej prevádzkovej základnej frekvencie a pomeru nízkej nosnej frekvencie vo vysokorýchlostných motorových pohonných systémoch, ako aj vplyv väzby motora a oneskorenia na systém nemožno ignorovať. Preto, berúc do úvahy vyššie uvedené dva hlavné faktory, modelovanie a analýza rekonštrukcie vysokorýchlostných motorových pohonných systémov je kľúčom k ďalšiemu zlepšovaniu jazdného výkonu vysokorýchlostných motorov.
2. Technológia oddelenia riadenia pre vysokorýchlostné motory
Najpoužívanejšou technológiou vo vysokovýkonných motorových pohonných systémoch je riadenie FOC. V reakcii na vážny problém s väzbou spôsobený vysokou prevádzkovou základnou frekvenciou je v súčasnosti hlavným smerom výskumu oddelenie riadiacich stratégií. V súčasnosti študované stratégie riadenia oddelenia možno rozdeliť najmä na stratégie riadenia oddelenia založené na modeli, stratégie riadenia oddelenia založené na kompenzácii porúch a stratégie riadenia oddelenia založené na komplexnom vektorovom regulátore. Stratégie riadenia oddeľovania založeného na modeli zahŕňajú hlavne oddeľovanie spätnej väzby a spätnú väzbu, ale táto stratégia je citlivá na parametre motora a môže dokonca viesť k nestabilite systému v prípade veľkých chýb parametrov a nemôže dosiahnuť úplné oddelenie. Zlý výkon dynamického oddelenia obmedzuje rozsah jeho použitia. Posledné dve stratégie kontroly oddelenia sú v súčasnosti stredobodom výskumu.
3. Technológia kompenzácie oneskorenia pre vysokorýchlostné motorové systémy
Technológia riadenia oddelenia môže efektívne vyriešiť problém s prepojením vysokorýchlostných motorových pohonných systémov, ale oneskorenie zavedené oneskorením stále existuje, takže je potrebná účinná aktívna kompenzácia oneskorenia systému. V súčasnosti existujú dve hlavné aktívne stratégie kompenzácie oneskorenia systému: stratégie kompenzácie založené na modeli a stratégie kompenzácie nezávislé od modelu.
Časť 03 Záver výskumu
Na základe doterajších výsledkov výskumu vvysokootáčkový motortechnológie pohonov v akademickej komunite v kombinácii s existujúcimi problémami, smery vývoja a výskumu vysokorýchlostných motorov zahŕňajú najmä: 1) výskum presnej predikcie prúdu vysokej základnej frekvencie a problémov súvisiacich s oneskorením aktívnej kompenzácie; 3) Výskum vysoko dynamických riadiacich algoritmov pre vysokorýchlostné motory; 4) Výskum presného odhadu polohy rohu a modelu odhadu polohy rotora v doméne s plnou rýchlosťou pre ultra vysokorýchlostné motory; 5) Výskum technológie úplnej kompenzácie chýb v modeloch odhadu polohy vysokorýchlostného motora; 6) Výskum vysokofrekvenčnej topológie a vysokej straty vysokorýchlostného výkonu motora.
Čas odoslania: 24. októbra 2023
