Højhastighedsmotorerfår stigende opmærksomhed på grund af deres åbenlyse fordele såsom høj effekttæthed, lille størrelse og vægt og høj arbejdseffektivitet. Et effektivt og stabilt drivsystem er nøglen til fuldt ud at udnytte den fremragende ydeevne frahøjhastighedsmotorer. Denne artikel analyserer hovedsageligt vanskelighederne vedhøjhastighedsmotordrive teknologi fra aspekterne kontrolstrategi, hjørneestimering og effekttopologidesign og opsummerer de aktuelle forskningsresultater i ind- og udland. Bagefter opsummerer og prospekterer den udviklingstendensen forhøjhastighedsmotordrivteknologi.
Del 02 Forskningsindhold
Højhastighedsmotorerhar mange fordele såsom høj effekttæthed, lille volumen og vægt og høj arbejdseffektivitet. De er meget udbredt inden for områder som rumfart, nationalt forsvar og sikkerhed, produktion og dagligdag, og er i dag nødvendigt forskningsindhold og udviklingsretning. I højhastighedsbelastningsapplikationer såsom elektriske spindler, turbomaskineri, mikrogasturbiner og svinghjulsenergilagring kan anvendelsen af højhastighedsmotorer opnå en direkte drivstruktur, eliminere enheder med variabel hastighed, betydeligt reducere volumen, vægt og vedligeholdelsesomkostninger , mens den forbedrer pålideligheden markant og har ekstremt brede anvendelsesmuligheder.Højhastighedsmotorerrefererer normalt til hastigheder på over 10 kr/min eller sværhedsgrader (produkt af hastighed og kvadratrod af effekt) på mere end 1 × Motoren på 105 er vist i figur 1, som sammenligner de relevante data for nogle repræsentative prototyper af højhastighedsmotorer både indenlandsk og internationalt. Den stiplede linje i figur 1 er 1 × 105 sværhedsgrad osv
1,Vanskeligheder i High Speed Motor Drive-teknologi
1. Systemstabilitetsproblemer ved høje fundamentale frekvenser
Når motoren er i en grundfrekvenstilstand med høj drift, på grund af begrænsninger såsom analog-til-digital konverteringstid, digital controller-algoritmes udførelsestid og omskifterfrekvens, er bærefrekvensen for højhastighedsmotordrivsystemet relativt lav , hvilket resulterer i et betydeligt fald i motorens driftsydelse.
2. Problemet med højpræcisionsrotorpositionsvurdering i grundfrekvens
Under højhastighedsdrift er nøjagtigheden af rotorpositionen afgørende for motorens funktionelle ydeevne. På grund af den lave pålidelighed, store størrelse og høje omkostninger ved mekaniske positionssensorer bruges sensorløse algoritmer ofte i højhastighedsmotorstyringssystemer. Under høje grundlæggende frekvensforhold er brugen af positionssensorløse algoritmer imidlertid følsomme over for ikke-ideelle faktorer såsom inverter-ulinearitet, rumlige harmoniske, sløjfefiltre og induktansparameterafvigelser, hvilket resulterer i betydelige rotorpositions-estimeringsfejl.
3. Undertrykkelse af krusninger i højhastighedsmotordrivsystemer
Den lille induktans af højhastighedsmotorer fører uundgåeligt til problemet med store strømbølger. Det yderligere kobbertab, jerntab, drejningsmoment og vibrationsstøj forårsaget af høj strømbølge kan i høj grad øge tabene af højhastighedsmotorsystemer, reducere motorens ydeevne, og den elektromagnetiske interferens forårsaget af høj vibrationsstøj kan fremskynde ældningen af motoren. chauffør. Ovenstående problemer påvirker i høj grad ydeevnen af højhastighedsmotordrevsystemer, og optimeringsdesignet af hardwarekredsløb med lavt tab er afgørende for højhastighedsmotordrevsystemer. Sammenfattende kræver designet af et højhastighedsmotordrivsystem omfattende overvejelser af flere faktorer, herunder strømsløjfekobling, systemforsinkelse, parameterfejl og tekniske vanskeligheder såsom strømbølgeundertrykkelse. Det er en meget kompleks proces, der stiller høje krav til kontrolstrategier, rotorpositions-estimeringsnøjagtighed og effekttopologidesign.
2、 Styrestrategi for højhastigheds motordrevsystem
1. Modellering af High Speed Motor Control System
Karakteristikaene ved høj grundfrekvens i drift og lavt bærefrekvensforhold i højhastighedsmotordrevsystemer, såvel som påvirkningen af motorkobling og forsinkelse på systemet, kan ikke ignoreres. I betragtning af de ovennævnte to hovedfaktorer er modellering og analyse af rekonstruktionen af højhastighedsmotordrivsystemer derfor nøglen til yderligere at forbedre højhastighedsmotorernes køreydelse.
2. Afkoblingskontrolteknologi til højhastighedsmotorer
Den mest udbredte teknologi i højtydende motordrivsystemer er FOC-styring. Som svar på det alvorlige koblingsproblem forårsaget af høj grundlæggende driftsfrekvens er hovedforskningsretningen i øjeblikket afkobling af kontrolstrategier. De afkoblingsstyringsstrategier, der i øjeblikket studeres, kan hovedsageligt opdeles i modelbaserede afkoblingsstyringsstrategier, forstyrrelseskompensationsbaserede afkoblingsstyringsstrategier og komplekse vektorregulatorbaserede afkoblingsstyringsstrategier. Modelbaserede afkoblingsstyringsstrategier omfatter hovedsageligt feedforward-afkobling og feedback-afkobling, men denne strategi er følsom over for motorparametre og kan endda føre til systemustabilitet i tilfælde af store parameterfejl og kan ikke opnå fuldstændig afkobling. Den dårlige dynamiske afkoblingsydelse begrænser dens anvendelsesområde. De to sidstnævnte afkoblingskontrolstrategier er i øjeblikket forskningshotspots.
3. Forsinkelseskompensationsteknologi til højhastighedsmotorsystemer
Afkoblingsstyringsteknologi kan effektivt løse koblingsproblemet for højhastighedsmotordrivsystemer, men forsinkelsesforbindelsen, der indføres ved forsinkelse, eksisterer stadig, så effektiv aktiv kompensation for systemforsinkelse er nødvendig. På nuværende tidspunkt er der to primære aktive kompensationsstrategier for systemforsinkelse: modelbaserede kompensationsstrategier og modeluafhængige kompensationsstrategier.
Del 03 Forskningskonklusion
Baseret på de aktuelle forskningsresultater ihøjhastighedsmotordrevteknologi i det akademiske samfund, kombineret med eksisterende problemer, omfatter udviklings- og forskningsretningerne for højhastighedsmotorer hovedsagelig: 1) forskning i præcis forudsigelse af højfrekvente aktuelle og aktive kompensationsforsinkelsesrelaterede problemer; 3) Forskning i højdynamiske styringsalgoritmer til højhastighedsmotorer; 4) Forskning i præcis estimering af hjørneposition og fuld hastighed domæne rotorposition estimeringsmodel for ultrahøjhastighedsmotorer; 5) Forskning i fuld kompensationsteknologi for fejl i højhastighedsmotorpositionsestimatmodeller; 6) Forskning i højfrekvente og høje tab af højhastighedsmotoreffekttopologi.
Indlægstid: 24. oktober 2023
