Høyhastighetsmotorerfår stadig mer oppmerksomhet på grunn av deres åpenbare fordeler som høy effekttetthet, liten størrelse og vekt, samt høy arbeidseffektivitet. Et effektivt og stabilt drivsystem er nøkkelen til å utnytte den utmerkede ytelsen tilhøyhastighetsmotorerDenne artikkelen analyserer hovedsakelig vanskelighetene medhøyhastighetsmotordrivteknologi fra aspekter som kontrollstrategi, hjørneestimering og design av effekttopologi, og oppsummerer nåværende forskningsresultater hjemme og i utlandet. Deretter oppsummerer og prospekterer den utviklingstrenden tilhøyhastighetsmotordrivteknologi.
Del 02 Forskningsinnhold
Høyhastighetsmotorerhar mange fordeler som høy effekttetthet, lite volum og vekt, og høy arbeidseffektivitet. De er mye brukt innen felt som luftfart, nasjonalt forsvar og sikkerhet, produksjon og dagligliv, og er nødvendig forskningsinnhold og utviklingsretning i dag. I høyhastighetsbelastningsapplikasjoner som elektriske spindler, turbomaskiner, mikrogassturbiner og svinghjulsenergilagring, kan bruk av høyhastighetsmotorer oppnå en direktedriftsstruktur, eliminere enheter med variabel hastighet, redusere volum-, vekt- og vedlikeholdskostnader betydelig, samtidig som påliteligheten forbedres betydelig, og har ekstremt brede bruksmuligheter.Høyhastighetsmotorerrefererer vanligvis til hastigheter som overstiger 10 kr/min eller vanskelighetsverdier (produktet av hastighet og kvadratroten av effekten) som overstiger 1 ×. Motoren på 105 er vist i figur 1, som sammenligner relevante data for noen representative prototyper av høyhastighetsmotorer både nasjonalt og internasjonalt. Den stiplede linjen i figur 1 er vanskelighetsgraden 1 × 105, osv.
1.Vanskeligheter med høyhastighets motordriftsteknologi
1. Problemer med systemstabilitet ved høye grunnfrekvenser
Når motoren er i en driftstilstand med høy grunnfrekvens, er bærefrekvensen til høyhastighetsmotorens drivsystem relativt lav på grunn av begrensninger som analog-til-digital-konverteringstid, utførelsestid for digital kontrolleralgoritme og omformerens byttefrekvens, noe som resulterer i en betydelig reduksjon i motorens driftsytelse.
2. Problemet med høypresisjons estimering av rotorposisjon i grunnfrekvens
Under høyhastighetsdrift er nøyaktigheten til rotorens posisjon avgjørende for motorens driftsytelse. På grunn av lav pålitelighet, stor størrelse og høye kostnader for mekaniske posisjonssensorer, brukes sensorløse algoritmer ofte i høyhastighets motorstyringssystemer. Under driftsforhold med høy grunnfrekvens er imidlertid bruken av posisjonssensorløse algoritmer utsatt for ikke-ideelle faktorer som inverterens ulinearitet, romlige harmoniske, sløyfefiltre og avvik i induktansparametere, noe som resulterer i betydelige feil i estimeringen av rotorposisjonen.
3. Rippeldemping i høyhastighets motordrevne systemer
Den lave induktansen til høyhastighetsmotorer fører uunngåelig til problemet med stor strømrippel. Det ekstra kobbertapet, jerntapet, momentrippelen og vibrasjonsstøyen forårsaket av høy strømrippel kan øke tapene i høyhastighetsmotorsystemer betraktelig, redusere motorytelsen, og den elektromagnetiske interferensen forårsaket av høy vibrasjonsstøy kan akselerere aldringen av driveren. Problemene ovenfor påvirker ytelsen til høyhastighetsmotorsystemer i stor grad, og optimaliseringsdesignet av maskinvarekretser med lavt tap er avgjørende for høyhastighetsmotorsystemer. Oppsummert krever design av et høyhastighetsmotorsystem omfattende vurdering av flere faktorer, inkludert strømsløyfekobling, systemforsinkelse, parameterfeil og tekniske vanskeligheter som strømrippelundertrykkelse. Det er en svært kompleks prosess som stiller høye krav til kontrollstrategier, nøyaktighet i estimering av rotorposisjon og design av effekttopologi.
2. Kontrollstrategi for høyhastighets motordriftssystem
1. Modellering av høyhastighets motorstyringssystem
Egenskapene til høy driftsgrunnfrekvens og lavt bærefrekvensforhold i høyhastighetsmotorsystemer, samt påvirkningen av motorkobling og forsinkelse på systemet, kan ikke ignoreres. Derfor, med tanke på de to hovedfaktorene ovenfor, er modellering og analyse av rekonstruksjonen av høyhastighetsmotorsystemer nøkkelen til ytterligere å forbedre drivytelsen til høyhastighetsmotorer.
2. Avkoblingskontrollteknologi for høyhastighetsmotorer
Den mest brukte teknologien i høyytelses motordrevne systemer er FOC-kontroll. Som svar på det alvorlige koblingsproblemet forårsaket av høy grunnfrekvens, er den viktigste forskningsretningen for tiden avkoblingskontrollstrategier. Avkoblingskontrollstrategiene som studeres for tiden kan hovedsakelig deles inn i modellbaserte avkoblingskontrollstrategier, forstyrrelseskompensasjonsbaserte avkoblingskontrollstrategier og komplekse vektorregulatorbaserte avkoblingskontrollstrategier. Modellbaserte avkoblingskontrollstrategier inkluderer hovedsakelig feedforward-avkobling og feedback-avkobling, men denne strategien er følsom for motorparametere og kan til og med føre til systemustabilitet i tilfeller av store parameterfeil, og kan ikke oppnå fullstendig avkobling. Den dårlige dynamiske avkoblingsytelsen begrenser bruksområdet. De to sistnevnte avkoblingskontrollstrategiene er for tiden forskningsområder.
3. Forsinkelseskompensasjonsteknologi for høyhastighetsmotorsystemer
Avkoblingskontrollteknologi kan effektivt løse koblingsproblemet i høyhastighets motordrevne systemer, men forsinkelseskoblingen som introduseres av forsinkelsen eksisterer fortsatt, så effektiv aktiv kompensasjon for systemforsinkelse er nødvendig. For tiden finnes det to hovedstrategier for aktiv kompensasjon for systemforsinkelse: modellbaserte kompensasjonsstrategier og modelluavhengige kompensasjonsstrategier.
Del 03 Forskningskonklusjon
Basert på nåværende forskningsresultater innenhøyhastighetsmotorDrivteknologi i det akademiske miljøet, kombinert med eksisterende problemer, inkluderer utviklings- og forskningsretningene for høyhastighetsmotorer hovedsakelig: 1) forskning på presis prediksjon av høy grunnfrekvensstrøm og problemer relatert til aktiv kompensasjonsforsinkelse; 3) Forskning på algoritmer for høydynamiske ytelseskontroll for høyhastighetsmotorer; 4) Forskning på presis estimering av hjørneposisjon og fullhastighetsdomene for rotorposisjonsestimering for ultrahøyhastighetsmotorer; 5) Forskning på full kompensasjonsteknologi for feil i posisjonsestimeringsmodeller for høyhastighetsmotorer; 6) Forskning på topologi for høyfrekvent og høyt effekttap i høyhastighetsmotorer.
Publisert: 24. oktober 2023
