Visokohitrostni motorjiso deležni vse večje pozornosti zaradi očitnih prednosti, kot so visoka gostota moči, majhna velikost in teža ter visoka delovna učinkovitost.Učinkovit in stabilen pogonski sistem je ključ do popolnega izkoriščanja odlične zmogljivostivisokohitrostni motorji.Ta članek analizira predvsem težavevisokohitrostni motorpoganja tehnologijo z vidika strategije krmiljenja, ocenjevanja kotov in načrtovanja topologije moči ter povzema trenutne rezultate raziskav doma in v tujini.Nato povzema in predvideva trend razvojavisokohitrostni motorpogonska tehnologija.
Del 02 Raziskovalna vsebina
Visokohitrostni motorjiimajo številne prednosti, kot so visoka gostota moči, majhna prostornina in teža ter visoka delovna učinkovitost.Široko se uporabljajo na področjih, kot so letalstvo, nacionalna obramba in varnost, proizvodnja in vsakdanje življenje, in so danes nujna raziskovalna vsebina in razvojna usmeritev.Pri aplikacijah z visoko hitrostjo obremenitve, kot so električna vretena, turbostroji, mikroplinske turbine in shranjevanje energije vztrajnika, lahko uporaba motorjev z visoko hitrostjo doseže strukturo neposrednega pogona, odpravi naprave s spremenljivo hitrostjo, bistveno zmanjša prostornino, težo in stroške vzdrževanja , hkrati pa znatno izboljša zanesljivost in ima izjemno široke možnosti uporabe.Visokohitrostni motorjise običajno nanašajo na hitrosti, ki presegajo 10 kr/min, ali vrednosti težavnosti (zmnožek hitrosti in kvadratnega korena moči), ki presegajo 1 × Motor 105 je prikazan na sliki 1, ki primerja ustrezne podatke nekaterih reprezentativnih prototipov motorjev za visoke hitrosti tako doma in mednarodno.Črtkana črta na sliki 1 je 1 × 105 težavnostna stopnja itd
1、Težave pri tehnologiji pogona z visokohitrostnimi motorji
1. Težave s stabilnostjo sistema pri visokih osnovnih frekvencah
Ko je motor v stanju visoke delovne osnovne frekvence, je zaradi omejitev, kot so čas analogno-digitalne pretvorbe, čas izvajanja algoritma digitalnega krmilnika in preklopna frekvenca pretvornika, nosilna frekvenca visokohitrostnega motornega pogonskega sistema relativno nizka. , kar povzroči znatno zmanjšanje delovanja motorja.
2. Problem visokonatančne ocene položaja rotorja v osnovni frekvenci
Med delovanjem pri visokih hitrostih je natančnost položaja rotorja ključnega pomena za delovanje motorja.Zaradi nizke zanesljivosti, velike velikosti in visokih stroškov mehanskih senzorjev položaja se algoritmi brez senzorjev pogosto uporabljajo v sistemih za krmiljenje motorjev z visoko hitrostjo.Vendar pa je v pogojih visoke delovne osnovne frekvence uporaba algoritmov brez tipala položaja dovzetna za neidealne dejavnike, kot so nelinearnost pretvornika, prostorski harmoniki, filtri zanke in odstopanja parametrov induktivnosti, kar ima za posledico pomembne napake pri oceni položaja rotorja.
3. Zatiranje valovanja v visokohitrostnih motornih pogonskih sistemih
Majhna induktivnost visokohitrostnih motorjev neizogibno vodi do problema velikega tokovnega valovanja.Dodatna izguba bakra, izguba železa, valovitost navora in hrup vibracij, ki jih povzroča visoko valovanje toka, lahko močno povečajo izgube motornih sistemov z visoko hitrostjo, zmanjšajo zmogljivost motorja, elektromagnetne motnje, ki jih povzroči hrup močnih vibracij, pa lahko pospešijo staranje voznik.Zgornja vprašanja močno vplivajo na delovanje visokohitrostnih motornih pogonskih sistemov in optimizacijska zasnova strojnih vezij z nizkimi izgubami je ključnega pomena za visokohitrostne motorne pogonske sisteme.Če povzamemo, zasnova visokohitrostnega motornega pogonskega sistema zahteva celovito upoštevanje več dejavnikov, vključno s sklopko tokovne zanke, sistemsko zakasnitvijo, napakami parametrov in tehničnimi težavami, kot je zatiranje tokovnega valovanja.To je zelo zapleten proces, ki postavlja visoke zahteve glede strategij krmiljenja, natančnosti ocene položaja rotorja in načrtovanja topologije moči.
2、 Strategija nadzora za pogonski sistem visoke hitrosti
1. Modeliranje krmilnega sistema motorja visoke hitrosti
Značilnosti visoke delovne osnovne frekvence in razmerja nizke nosilne frekvence v sistemih motornega pogona z visokimi hitrostmi, kot tudi vpliva sklopitve motorja in zakasnitve na sistem, ni mogoče prezreti.Zato je ob upoštevanju zgornjih dveh glavnih dejavnikov modeliranje in analiza rekonstrukcije pogonskih sistemov za visoke hitrosti ključ do nadaljnjega izboljšanja vozne zmogljivosti motorjev za visoke hitrosti.
2. Tehnologija krmiljenja ločevanja za visokohitrostne motorje
Najpogosteje uporabljena tehnologija v visokozmogljivih motornih pogonskih sistemih je krmiljenje FOC.Kot odgovor na resen problem sklopitve, ki ga povzroča visoka delovna osnovna frekvenca, so trenutno glavna raziskovalna usmeritev strategije nadzora ločevanja.Strategije nadzora ločevanja, ki se trenutno proučujejo, je mogoče v glavnem razdeliti na strategije nadzora ločevanja, ki temeljijo na modelu, strategije ločevanja, ki temeljijo na kompenzaciji motenj, in strategije ločevanja, ki temeljijo na kompleksnem vektorskem regulatorju.Strategije krmiljenja ločevanja, ki temeljijo na modelu, vključujejo predvsem ločevanje naprej in povratno ločevanje, vendar je ta strategija občutljiva na parametre motorja in lahko povzroči celo nestabilnost sistema v primerih velikih napak parametrov ter ne more doseči popolnega ločevanja.Slaba dinamična zmogljivost ločevanja omejuje obseg njegove uporabe.Slednji dve strategiji nadzora ločevanja sta trenutno raziskovalni žarišči.
3. Tehnologija kompenzacije zakasnitve za visokohitrostne motorne sisteme
Tehnologija nadzora ločevanja lahko učinkovito reši problem sklopitve visokohitrostnih motornih pogonskih sistemov, vendar povezava z zakasnitvijo, ki jo uvede zakasnitev, še vedno obstaja, zato je potrebna učinkovita aktivna kompenzacija za zakasnitev sistema.Trenutno obstajata dve glavni aktivni kompenzacijski strategiji za sistemsko zamudo: kompenzacijske strategije, ki temeljijo na modelu, in kompenzacijske strategije, neodvisne od modela.
Del 03 Zaključek raziskave
Na podlagi dosedanjih raziskovalnih dosežkov vvisokohitrostni motorpogonske tehnologije v akademski skupnosti, v kombinaciji z obstoječimi težavami, razvojne in raziskovalne smeri motorjev za visoke hitrosti vključujejo predvsem: 1) raziskave o natančni napovedi toka visoke osnovne frekvence in vprašanja, povezana z zakasnitvijo aktivne kompenzacije;3) Raziskave algoritmov za krmiljenje visoke dinamične zmogljivosti za visokohitrostne motorje;4) Raziskave o natančni oceni kotnega položaja in modela ocenjevanja položaja rotorja v domeni polne hitrosti za motorje z izjemno visoko hitrostjo;5) Raziskave tehnologije popolne kompenzacije za napake v modelih za ocenjevanje položaja motorja pri visokih hitrostih;6) Raziskave o visoki frekvenci in visoki izgubi topologije moči motorja visoke hitrosti.
Čas objave: 24. oktober 2023