Motori velike brzinedobijaju sve veću pažnju zbog svojih očiglednih prednosti kao što su velika gustina snage, mala veličina i težina, te visoka radna efikasnost.Efikasan i stabilan pogonski sistem je ključ za potpuno korištenje odličnih performansimotori velike brzine.Ovaj članak uglavnom analizira poteškoćebrzi motorpokreće tehnologiju sa aspekata strategije upravljanja, procene ugla i dizajna topologije snage, i sumira trenutne rezultate istraživanja u zemlji i inostranstvu.Nakon toga sumira i prospektira trend razvojabrzi motorpogonska tehnologija.
Dio 02 Sadržaj istraživanja
Motori velike brzineimaju mnoge prednosti kao što su velika gustina snage, mala zapremina i težina i visoka radna efikasnost.Oni se široko koriste u oblastima kao što su vazduhoplovstvo, nacionalna odbrana i bezbednost, proizvodnja i svakodnevni život, a danas su neophodan istraživački sadržaj i pravac razvoja.U aplikacijama za opterećenje pri velikim brzinama kao što su električna vretena, turbomašine, mikro plinske turbine i skladištenje energije zamašnjaka, primjenom motora velike brzine može se postići direktna pogonska struktura, eliminirati uređaje s promjenjivom brzinom, značajno smanjiti volumen, težinu i troškove održavanja , dok značajno poboljšava pouzdanost i ima izuzetno široke izglede za primjenu.Motori velike brzineobično se odnose na brzine veće od 10kr/min ili vrijednosti težine (proizvod brzine i kvadratnog korijena snage) veće od 1 × Motor od 105 prikazan je na slici 1, koja upoređuje relevantne podatke nekih reprezentativnih prototipova brzih motora u zemlji i međunarodno.Isprekidana linija na slici 1 je 1 × 105 nivo težine, itd
1、Poteškoće u tehnologiji pogona motora velike brzine
1. Problemi stabilnosti sistema na visokim osnovnim frekvencijama
Kada je motor u visokom operativnom stanju osnovne frekvencije, zbog ograničenja kao što su vrijeme analogno-digitalne konverzije, vrijeme izvršenja algoritma digitalnog kontrolera i frekvencija prebacivanja invertera, frekvencija nosioca brzog motornog pogona je relativno niska. , što rezultira značajnim smanjenjem radnih performansi motora.
2. Problem precizne procjene položaja rotora u osnovnoj frekvenciji
Tokom rada pri velikim brzinama, tačnost položaja rotora je ključna za radne performanse motora.Zbog niske pouzdanosti, velike veličine i visoke cijene mehaničkih senzora položaja, algoritmi bez senzora se često koriste u sistemima upravljanja motorima velike brzine.Međutim, u uslovima visoke radne osnovne frekvencije, upotreba algoritama bez senzora položaja podložna je neidealnim faktorima kao što su nelinearnost pretvarača, prostorni harmonici, filteri petlje i odstupanja parametara induktivnosti, što rezultira značajnim greškama u procjeni položaja rotora.
3. Suzbijanje talasa u sistemima pogona motora velike brzine
Mala induktivnost motora velike brzine neizbježno dovodi do problema velikog talasanja struje.Dodatni gubitak bakra, gubitak gvožđa, talasanje obrtnog momenta i vibracijska buka uzrokovana talasanjem velike struje mogu uvelike povećati gubitke sistema motora velike brzine, smanjiti performanse motora, a elektromagnetne smetnje uzrokovane bukom visokih vibracija mogu ubrzati starenje motora. vozač.Gore navedeni problemi uvelike utiču na performanse sistema pogona motora velike brzine, a optimizacijski dizajn hardverskih kola sa malim gubicima je ključan za sisteme pogona motora velike brzine.Ukratko, dizajn sistema pogona motora velike brzine zahtijeva sveobuhvatno razmatranje više faktora, uključujući sprezanje strujne petlje, kašnjenje sistema, greške u parametrima i tehničke poteškoće kao što je suzbijanje strujnog talasa.To je vrlo složen proces koji postavlja visoke zahtjeve za strategije upravljanja, tačnost procjene položaja rotora i dizajn topologije snage.
2、 Strategija upravljanja za High Speed Motor Drive System
1. Modeliranje sistema upravljanja motorom velike brzine
Karakteristike visoke radne osnovne frekvencije i niskog omjera noseće frekvencije u brzim motornim pogonskim sistemima, kao i utjecaj sprege motora i kašnjenja na sistem, ne mogu se zanemariti.Stoga, uzimajući u obzir gornja dva glavna faktora, modeliranje i analiza rekonstrukcije brzih motornih pogonskih sistema je ključ za dalje poboljšanje performansi vožnje brzih motora.
2. Tehnologija upravljanja odvajanjem za motore velike brzine
Najrasprostranjenija tehnologija u sistemima motornih pogona visokih performansi je FOC kontrola.Kao odgovor na ozbiljan problem spajanja uzrokovan visokom radnom osnovnom frekvencijom, glavni smjer istraživanja trenutno je razdvajanje upravljačkih strategija.Strategije upravljanja razdvajanjem koje se trenutno proučavaju mogu se uglavnom podijeliti na strategije upravljanja razdvajanjem zasnovane na modelu, strategije razdvajanja zasnovane na kompenzaciji smetnji i strategije upravljanja razdvajanja zasnovane na složenom vektorskom regulatoru.Strategije upravljanja razdvajanjem zasnovane na modelu uglavnom uključuju razdvajanje unapred i povratne sprege, ali ova strategija je osetljiva na parametre motora i može čak dovesti do nestabilnosti sistema u slučajevima velikih grešaka parametara i ne može postići potpuno razdvajanje.Loše performanse dinamičkog razdvajanja ograničavaju opseg njegove primjene.Potonje dvije strategije kontrole razdvajanja su trenutno žarišta istraživanja.
3. Tehnologija kompenzacije kašnjenja za sisteme motora velike brzine
Tehnologija upravljanja odvajanjem može efikasno riješiti problem spajanja brzih motornih pogonskih sistema, ali veza kašnjenja uvedena kašnjenjem i dalje postoji, tako da je potrebna efikasna aktivna kompenzacija za kašnjenje sistema.Trenutno postoje dvije glavne aktivne strategije kompenzacije za kašnjenje sistema: strategije kompenzacije zasnovane na modelu i strategije kompenzacije nezavisne od modela.
Dio 03 Zaključak istraživanja
Na osnovu dosadašnjih istraživačkih dostignuća ubrzi motorpogonska tehnologija u akademskoj zajednici, u kombinaciji sa postojećim problemima, pravci razvoja i istraživanja brzih motora uglavnom obuhvataju: 1) istraživanja o preciznom predviđanju struje visoke osnovne frekvencije i pitanja vezanih za aktivnu kompenzaciju kašnjenja;3) Istraživanje algoritama upravljanja visokim dinamičkim performansama za brze motore;4) Istraživanje precizne procjene položaja ugla i modela procjene položaja rotora u domenu pune brzine za ultra velike brzine motora;5) Istraživanje tehnologije pune kompenzacije za greške u modelima za procjenu položaja motora velikih brzina;6) Istraživanje visoke frekvencije i velikog gubitka topologije snage motora velike brzine.
Vrijeme objave: 24.10.2023