Motoare de mare vitezăprimesc o atenție din ce în ce mai mare datorită avantajelor lor evidente, cum ar fi densitatea mare de putere, dimensiunea și greutatea reduse și eficiența ridicată a muncii. Un sistem de propulsie eficient și stabil este cheia pentru a utiliza pe deplin performanța excelentă amotoare de mare viteză. Acest articol analizează în principal dificultățilemotor de mare vitezăconduce tehnologia din aspectele strategiei de control, estimarea colțului și proiectarea topologiei de putere și rezumă rezultatele cercetării actuale în țară și în străinătate. Ulterior, rezumă și prospectează tendința de dezvoltare amotor de mare vitezătehnologie de antrenare.
Partea 02 Conținutul cercetării
Motoare de mare vitezăau multe avantaje, cum ar fi densitatea mare de putere, volumul și greutatea mici și eficiența ridicată a muncii. Ele sunt utilizate pe scară largă în domenii precum aerospațial, apărare națională și siguranță, producție și viața de zi cu zi și sunt necesare pentru conținutul cercetării și direcția de dezvoltare astăzi. În aplicațiile de sarcină de mare viteză, cum ar fi fusurile electrice, turbomașinii, microturbinele cu gaz și stocarea energiei la volantă, aplicarea motoarelor de mare viteză poate realiza o structură de antrenare directă, elimina dispozitivele cu viteză variabilă, reduce semnificativ volumul, greutatea și costurile de întreținere , în timp ce îmbunătățește semnificativ fiabilitatea și are perspective de aplicare extrem de largi.Motoare de mare vitezăde obicei se referă la viteze care depășesc 10 kr/min sau la valori de dificultate (produsul vitezei și rădăcina pătrată a puterii) care depășesc 1 × Motorul de 105 este prezentat în Figura 1, care compară datele relevante ale unor prototipuri reprezentative de motoare de mare viteză, atât la nivel intern. și pe plan internațional. Linia întreruptă din figura 1 are un nivel de dificultate 1 × 105 etc
1,Dificultăți în tehnologia de acționare cu motor de mare viteză
1. Probleme de stabilitate a sistemului la frecvențe fundamentale înalte
Când motorul se află într-o stare de frecvență fundamentală de funcționare ridicată, din cauza limitărilor, cum ar fi timpul de conversie analog-digital, timpul de execuție al algoritmului controlerului digital și frecvența de comutare a invertorului, frecvența purtătoare a sistemului de acționare a motorului de mare viteză este relativ scăzută. , rezultând o scădere semnificativă a performanței de funcționare a motorului.
2. Problema estimării de înaltă precizie a poziției rotorului în frecvența fundamentală
În timpul funcționării la viteză mare, precizia poziției rotorului este crucială pentru performanța operațională a motorului. Datorită fiabilității scăzute, dimensiunilor mari și costului ridicat al senzorilor mecanici de poziție, algoritmii fără senzori sunt adesea utilizați în sistemele de control al motoarelor de mare viteză. Cu toate acestea, în condiții de înaltă frecvență fundamentală de funcționare, utilizarea algoritmilor fără senzori de poziție este susceptibilă la factori neideali, cum ar fi neliniaritatea invertorului, armonicile spațiale, filtrele de buclă și abaterile parametrilor de inductanță, ceea ce duce la erori semnificative de estimare a poziției rotorului.
3. Suprimarea ondulației în sistemele de acționare cu motor de mare viteză
Inductanța mică a motoarelor de mare viteză duce inevitabil la problema ondulației mari a curentului. Pierderea suplimentară de cupru, pierderea fierului, ondularea cuplului și zgomotul de vibrație cauzat de ondularea curentului mare pot crește foarte mult pierderile sistemelor de motoare de mare viteză, pot reduce performanța motorului, iar interferența electromagnetică cauzată de zgomotul de vibrație ridicat poate accelera îmbătrânirea şofer. Problemele de mai sus afectează foarte mult performanța sistemelor de acționare a motoarelor de mare viteză, iar proiectarea de optimizare a circuitelor hardware cu pierderi reduse este crucială pentru sistemele de acționare a motoarelor de mare viteză. În rezumat, proiectarea unui sistem de acționare cu motor de mare viteză necesită o luare în considerare cuprinzătoare a mai multor factori, inclusiv cuplarea buclei de curent, întârzierea sistemului, erorile de parametri și dificultățile tehnice, cum ar fi suprimarea ondulației curente. Este un proces extrem de complex care impune cerințe mari privind strategiile de control, precizia estimării poziției rotorului și proiectarea topologiei de putere.
2, Strategia de control pentru sistemul de acționare cu motor de mare viteză
1. Modelarea sistemului de control al motorului de mare viteză
Caracteristicile frecvenței fundamentale de funcționare înalte și a raportului de frecvență purtător scăzut în sistemele de acționare a motoarelor de mare viteză, precum și influența cuplării și întârzierii motorului asupra sistemului, nu pot fi ignorate. Prin urmare, luând în considerare cei doi factori majori de mai sus, modelarea și analizarea reconstrucției sistemelor de acționare a motoarelor de mare viteză este cheia pentru îmbunătățirea în continuare a performanței de conducere a motoarelor de mare viteză.
2. Tehnologia de control al decuplării pentru motoare de mare viteză
Cea mai utilizată tehnologie în sistemele de acționare a motoarelor de înaltă performanță este controlul FOC. Ca răspuns la problema serioasă de cuplare cauzată de frecvența fundamentală mare de funcționare, principala direcție de cercetare în prezent este decuplarea strategiilor de control. Strategiile de control al decuplării studiate în prezent pot fi împărțite în principal în strategii de control al decuplării bazate pe model, strategii de control al decuplării bazate pe compensarea perturbațiilor și strategii complexe de control al decuplării bazate pe regulator vectorial. Strategiile de control ale decuplării bazate pe model includ în principal decuplarea cu feedforward și decuplarea feedback, dar această strategie este sensibilă la parametrii motorului și poate duce chiar la instabilitate a sistemului în cazurile de erori mari ale parametrilor și nu poate realiza decuplarea completă. Performanța slabă de decuplare dinamică îi limitează domeniul de aplicare. Ultimele două strategii de control al decuplării sunt în prezent puncte fierbinți de cercetare.
3. Tehnologia de compensare a întârzierii pentru sistemele cu motoare de mare viteză
Tehnologia de control al decuplării poate rezolva în mod eficient problema de cuplare a sistemelor de acționare a motoarelor de mare viteză, dar legătura de întârziere introdusă de întârziere încă există, așa că este necesară o compensare activă eficientă pentru întârzierea sistemului. În prezent, există două strategii active principale de compensare pentru întârzierea sistemului: strategii de compensare bazate pe model și strategii de compensare independente de model.
Partea 03 Concluzia cercetării
Pe baza realizărilor actuale ale cercetării înmotor de mare vitezătehnologia de acționare în comunitatea academică, combinată cu problemele existente, direcțiile de dezvoltare și cercetare a motoarelor de mare viteză includ în principal: 1) cercetare privind predicția precisă a curentului de înaltă frecvență fundamentală și probleme legate de întârzierea compensației active; 3) Cercetări privind algoritmii de control al performanțelor dinamice ridicate pentru motoarele de mare viteză; 4) Cercetări privind estimarea precisă a poziției colțului și a modelului de estimare a poziției rotorului pe domeniul de viteză maximă pentru motoarele de viteză ultra mare; 5) Cercetări privind tehnologia de compensare completă a erorilor în modelele de estimare a poziției motorului de mare viteză; 6) Cercetări privind topologia de înaltă frecvență și pierdere mare a puterii motorului de mare viteză.
Ora postării: Oct-24-2023
