Høyhastighetsmotorerfår økende oppmerksomhet på grunn av deres åpenbare fordeler som høy effekttetthet, liten størrelse og vekt og høy arbeidseffektivitet.Et effektivt og stabilt drivsystem er nøkkelen til å utnytte den utmerkede ytelsen til fullt uthøyhastighetsmotorer.Denne artikkelen analyserer hovedsakelig vanskelighetene vedhøyhastighets motordrive teknologi fra aspektene kontrollstrategi, hjørneestimering og krafttopologidesign, og oppsummerer nåværende forskningsresultater i inn- og utland.Etterpå oppsummerer og prospekterer den utviklingstrenden tilhøyhastighets motordrivteknologi.
Del 02 Forskningsinnhold
Høyhastighetsmotorerhar mange fordeler som høy effekttetthet, lite volum og vekt, og høy arbeidseffektivitet.De er mye brukt i felt som romfart, nasjonalt forsvar og sikkerhet, produksjon og dagligliv, og er nødvendig forskningsinnhold og utviklingsretning i dag.I høyhastighets belastningsapplikasjoner som elektriske spindler, turbomaskineri, mikrogassturbiner og svinghjulsenergilagring, kan bruken av høyhastighetsmotorer oppnå en direkte drivstruktur, eliminere enheter med variabel hastighet, betydelig redusere volum, vekt og vedlikeholdskostnader , samtidig som den forbedrer påliteligheten betydelig, og har ekstremt brede applikasjonsutsikter.Høyhastighetsmotorerrefererer vanligvis til hastigheter som overstiger 10 kr/min eller vanskelighetsverdier (produkt av hastighet og kvadratrot av kraft) som overstiger 1 × Motoren på 105 er vist i figur 1, som sammenligner relevante data for noen representative prototyper av høyhastighetsmotorer både innenlands og internasjonalt.Den stiplede linjen i figur 1 er 1 × 105 vanskelighetsgrad osv
1,Vanskeligheter i høyhastighets motordrivteknologi
1. Systemstabilitetsproblemer ved høye fundamentale frekvenser
Når motoren er i en grunnfrekvenstilstand med høy drift, på grunn av begrensninger som analog-til-digital konverteringstid, utførelsestid for digital kontrolleralgoritme og omformers koblingsfrekvens, er bærefrekvensen til høyhastighets motordrivsystemet relativt lav , noe som resulterer i en betydelig reduksjon i motorens driftsytelse.
2. Problemet med estimering av rotorposisjon med høy presisjon i fundamental frekvens
Under høyhastighetsdrift er nøyaktigheten av rotorposisjonen avgjørende for motorens operasjonelle ytelse.På grunn av den lave påliteligheten, store størrelsen og høye kostnadene til mekaniske posisjonssensorer, brukes sensorløse algoritmer ofte i høyhastighets motorkontrollsystemer.Imidlertid, under høye grunnleggende frekvensforhold, er bruken av posisjonssensorløse algoritmer utsatt for ikke-ideelle faktorer som omformerens ulinearitet, romlige harmoniske, sløyfefiltre og induktansparameteravvik, noe som resulterer i betydelige rotorposisjonsestimeringsfeil.
3. Ripple undertrykkelse i høyhastighets motordrivsystemer
Den lille induktansen til høyhastighetsmotorer fører uunngåelig til problemet med stor strømrippel.Det ekstra kobbertapet, jerntapet, dreiemomentrippelen og vibrasjonsstøyen forårsaket av høy strømbølge kan i stor grad øke tapene til høyhastighetsmotorsystemer, redusere motorytelsen, og den elektromagnetiske interferensen forårsaket av høy vibrasjonsstøy kan akselerere aldring av motoren. sjåfør.Problemene ovenfor påvirker i stor grad ytelsen til høyhastighets motordrivsystemer, og optimaliseringsdesignet til maskinvarekretser med lavt tap er avgjørende for høyhastighets motordrivsystemer.Oppsummert krever utformingen av et høyhastighets motordrivsystem 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, rotorposisjonestimeringsnøyaktighet og krafttopologidesign.
2、 Kontrollstrategi for høyhastighets motordrivsystem
1. Modellering av høyhastighets motorkontrollsystem
Egenskapene til høy driftsgrunnfrekvens og lavt bærefrekvensforhold i høyhastighets motordrivsystemer, så vel som 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 høyhastighets motordrivsystemer nøkkelen til ytterligere forbedring av kjøreytelsen til høyhastighetsmotorer.
2. Frakoblingskontrollteknologi for høyhastighetsmotorer
Den mest brukte teknologien i motordrivsystemer med høy ytelse er FOC-kontroll.Som svar på det alvorlige koblingsproblemet forårsaket av høy grunnleggende operasjonsfrekvens, er hovedforskningsretningen for øyeblikket frakobling av kontrollstrategier.De avkoblingskontrollstrategiene som for tiden studeres kan hovedsakelig deles inn i modellbaserte avkoblingskontrollstrategier, forstyrrelseskompensasjonsbaserte avkoblingskontrollstrategier og komplekse vektorregulatorbaserte avkoblingskontrollstrategier.Modellbaserte avkoblingskontrollstrategier inkluderer hovedsakelig feedforward-frakobling og feedback-frakobling, men denne strategien er følsom for motorparametere og kan til og med føre til systemustabilitet i tilfeller med store parameterfeil, og kan ikke oppnå fullstendig frakobling.Den dårlige dynamiske frakoblingsytelsen begrenser bruksområdet.De to sistnevnte avkoblingskontrollstrategiene er for tiden forskningshotspots.
3. Forsinkelseskompensasjonsteknologi for høyhastighets motorsystemer
Frakoblingskontrollteknologi kan effektivt løse koblingsproblemet til høyhastighets motordrivsystemer, men forsinkelseskoblingen introdusert av forsinkelse eksisterer fortsatt, så effektiv aktiv kompensasjon for systemforsinkelse er nødvendig.For tiden er det to hovedaktive kompensasjonsstrategier for systemforsinkelse: modellbaserte kompensasjonsstrategier og modelluavhengige kompensasjonsstrategier.
Del 03 Forskningskonklusjon
Basert på nåværende forskningsresultater ihøyhastighets motordrivteknologi i det akademiske miljøet, kombinert med eksisterende problemer, omfatter utviklings- og forskningsretninger for høyhastighetsmotorer hovedsakelig: 1) forskning på presis prediksjon av høy fundamental frekvens gjeldende og aktive kompensasjonsforsinkelserelaterte problemer;3) Forskning på kontrollalgoritmer med høy dynamisk ytelse for høyhastighetsmotorer;4) Forskning på nøyaktig estimering av hjørneposisjon og fullhastighets domenerotorposisjonsmodell for ultrahøyhastighetsmotorer;5) Forskning på full kompensasjonsteknologi for feil i høyhastighets motorposisjonsestimatmodeller;6) Forskning på høyfrekvent og høyt tap av høyhastighets motorkrafttopologi.
Innleggstid: 24. oktober 2023