Motors d'alta velocitatestan rebent una atenció creixent a causa dels seus avantatges evidents, com ara l'alta densitat de potència, la mida i el pes reduïts i l'alta eficiència de treball.Un sistema de conducció eficient i estable és la clau per aprofitar al màxim l'excel·lent rendiment demotors d'alta velocitat.Aquest article analitza principalment les dificultats demotor d'alta velocitatimpulsar la tecnologia des dels aspectes de l'estratègia de control, l'estimació de les cantonades i el disseny de la topologia de potència, i resumeix els resultats de la investigació actuals a casa i a l'estranger.Després, resumeix i prospecta la tendència de desenvolupament demotor d'alta velocitattecnologia de conducció.
Part 02 Contingut de la recerca
Motors d'alta velocitattenen molts avantatges com ara una alta densitat de potència, un petit volum i pes i una alta eficiència de treball.S'utilitzen àmpliament en camps com ara l'aeroespacial, la defensa i la seguretat nacionals, la producció i la vida diària, i avui són necessaris per a la recerca i la direcció de desenvolupament.En aplicacions de càrrega d'alta velocitat, com ara eixos elèctrics, turbomàquines, micro turbines de gas i emmagatzematge d'energia del volant, l'aplicació de motors d'alta velocitat pot aconseguir una estructura d'accionament directe, eliminar dispositius de velocitat variable, reduir significativament el volum, el pes i els costos de manteniment. , alhora que millora significativament la fiabilitat i té perspectives d'aplicació extremadament àmplies.Motors d'alta velocitatgeneralment es refereixen a velocitats superiors a 10 kr/min o valors de dificultat (producte de la velocitat i arrel quadrada de la potència) superiors a 1 × El motor de 105 es mostra a la figura 1, que compara les dades rellevants d'alguns prototips representatius de motors d'alta velocitat tant a nivell nacional. i internacionalment.La línia discontínua de la figura 1 té un nivell de dificultat 1 × 105, etc
1,Dificultats en la tecnologia d'accionament del motor d'alta velocitat
1. Problemes d'estabilitat del sistema a freqüències fonamentals altes
Quan el motor es troba en un estat de freqüència fonamental de funcionament elevat, a causa de limitacions com ara el temps de conversió analògic a digital, el temps d'execució de l'algoritme del controlador digital i la freqüència de commutació de l'inversor, la freqüència portadora del sistema d'accionament del motor d'alta velocitat és relativament baixa. , donant lloc a una disminució significativa del rendiment del motor.
2. El problema de l'estimació de la posició del rotor d'alta precisió en freqüència fonamental
Durant el funcionament a alta velocitat, la precisió de la posició del rotor és crucial per al rendiment operatiu del motor.A causa de la baixa fiabilitat, la gran mida i l'alt cost dels sensors de posició mecànics, els algorismes sense sensor s'utilitzen sovint en sistemes de control de motor d'alta velocitat.No obstant això, en condicions de freqüència fonamental de funcionament alta, l'ús d'algoritmes sense sensor de posició és susceptible a factors no ideals com ara la no linealitat de l'inversor, els harmònics espacials, els filtres de bucle i les desviacions dels paràmetres d'inductància, donant lloc a errors significatius d'estimació de la posició del rotor.
3. Supressió d'ondes en sistemes d'accionament de motor d'alta velocitat
La petita inductància dels motors d'alta velocitat condueix inevitablement al problema de la gran ondulació actual.La pèrdua addicional de coure, la pèrdua de ferro, l'ondulació de parell i el soroll de vibració causat per una ondulació de corrent elevada poden augmentar considerablement les pèrdues dels sistemes de motor d'alta velocitat, reduir el rendiment del motor i la interferència electromagnètica causada pel soroll de vibració elevat pot accelerar l'envelliment del conductor.Els problemes anteriors afecten molt el rendiment dels sistemes d'accionament del motor d'alta velocitat, i el disseny d'optimització dels circuits de maquinari de baixes pèrdues és crucial per als sistemes d'accionament del motor d'alta velocitat.En resum, el disseny d'un sistema d'accionament de motor d'alta velocitat requereix una consideració exhaustiva de múltiples factors, inclòs l'acoblament del bucle de corrent, el retard del sistema, els errors de paràmetres i les dificultats tècniques, com ara la supressió de la ondulació actual.És un procés molt complex que exigeix grans estratègies de control, precisió d'estimació de la posició del rotor i disseny de topologia de potència.
2、 Estratègia de control per al sistema d'accionament del motor d'alta velocitat
1. Modelització del sistema de control del motor d'alta velocitat
No es poden ignorar les característiques de la freqüència fonamental de funcionament alta i la relació de freqüència de la portadora baixa en els sistemes d'accionament del motor d'alta velocitat, així com la influència de l'acoblament del motor i el retard en el sistema.Per tant, tenint en compte els dos factors principals anteriors, modelar i analitzar la reconstrucció de sistemes d'accionament de motors d'alta velocitat és la clau per millorar encara més el rendiment de conducció dels motors d'alta velocitat.
2. Tecnologia de control de desacoblament per a motors d'alta velocitat
La tecnologia més utilitzada en sistemes d'accionament de motor d'alt rendiment és el control FOC.En resposta al greu problema d'acoblament causat per l'alta freqüència fonamental de funcionament, la principal direcció de recerca actualment és el desacoblament de les estratègies de control.Les estratègies de control de desacoblament que s'estudien actualment es poden dividir principalment en estratègies de control de desacoblament basades en models, estratègies de control de desacoblament basades en compensació de pertorbacions i estratègies de control de desacoblament complexes basades en reguladors vectorials.Les estratègies de control de desacoblament basades en models inclouen principalment el desacoblament anticipat i el desacoblament de retroalimentació, però aquesta estratègia és sensible als paràmetres del motor i fins i tot pot provocar inestabilitat del sistema en casos d'errors de paràmetres grans i no pot aconseguir un desacoblament complet.El baix rendiment del desacoblament dinàmic limita el seu rang d'aplicació.Les dues últimes estratègies de control de desacoblament són actualment punts d'investigació.
3. Tecnologia de compensació de retard per a sistemes de motor d'alta velocitat
La tecnologia de control de desacoblament pot resoldre eficaçment el problema d'acoblament dels sistemes d'accionament del motor d'alta velocitat, però encara existeix l'enllaç de retard introduït pel retard, de manera que es necessita una compensació activa efectiva per al retard del sistema.Actualment, hi ha dues estratègies de compensació actives principals per al retard del sistema: estratègies de compensació basades en models i estratègies de compensació independents del model.
Part 03 Conclusió de la recerca
Basat en els assoliments actuals de la investigació amotor d'alta velocitatLa tecnologia d'accionament a la comunitat acadèmica, combinada amb els problemes existents, les direccions de desenvolupament i investigació dels motors d'alta velocitat inclouen principalment: 1) investigació sobre la predicció precisa del corrent d'alta freqüència fonamental i problemes relacionats amb el retard de compensació activa;3) Recerca sobre algorismes de control d'alt rendiment dinàmic per a motors d'alta velocitat;4) Investigació sobre l'estimació precisa de la posició de la cantonada i el model d'estimació de la posició del rotor de domini de velocitat completa per a motors d'alta velocitat;5) Recerca sobre tecnologia de compensació completa d'errors en models d'estimació de posició del motor d'alta velocitat;6) Recerca sobre la topologia d'alta freqüència i alta pèrdua de potència del motor d'alta velocitat.
Hora de publicació: Oct-24-2023