Високошвидкісні двигунипривертають все більшу увагу через їх очевидні переваги, такі як висока питома потужність, невеликі розміри та вага, а також висока ефективність роботи.Ефективна та стабільна система приводу є ключем до повного використання чудової продуктивностівисокошвидкісні двигуни.У цій статті в основному аналізуються труднощівисокошвидкісний двигункерувати технологіями з аспектів стратегії керування, кутової оцінки та проектування топології потужності, а також підсумовувати результати поточних досліджень у країні та за кордоном.Після цього він підсумовує та прогнозує тенденцію розвиткувисокошвидкісний двигунтехніка приводу.
Частина 02 Зміст дослідження
Високошвидкісні двигунимають багато переваг, таких як висока щільність потужності, малий об'єм і вага, а також висока ефективність роботи.Вони широко використовуються в таких сферах, як аерокосмічна промисловість, національна оборона та безпека, виробництво та повсякденне життя, і сьогодні є необхідним змістом досліджень і напрямком розвитку.У високошвидкісних системах навантаження, таких як електричні шпинделі, турбомашини, мікрогазові турбіни та накопичувачі енергії на маховику, застосування високошвидкісних двигунів може досягти структури прямого приводу, усунути пристрої зі змінною швидкістю, значно зменшити обсяг, вагу та витрати на обслуговування , значно підвищуючи надійність, і має надзвичайно широкі перспективи застосування.Високошвидкісні двигунизазвичай стосуються швидкостей, що перевищують 10 кр/хв, або значень складності (добуток швидкості на квадратний корінь із потужності), що перевищують 1 × Двигун 105 показано на малюнку 1, де порівнюються відповідні дані деяких репрезентативних прототипів високошвидкісних двигунів як вітчизняних і на міжнародному рівні.Пунктирна лінія на малюнку 1 позначає рівень складності 1 × 105 тощо
1、Труднощі в технології високошвидкісного двигуна
1. Проблеми стабільності системи на високих основних частотах
Коли двигун перебуває в стані високої робочої основної частоти, через такі обмеження, як час аналого-цифрового перетворення, час виконання алгоритму цифрового контролера та частота перемикання інвертора, несуча частота системи високошвидкісного двигуна є відносно низькою , що призводить до значного зниження робочих характеристик двигуна.
2. Задача високоточної оцінки положення ротора на основній частоті
Під час високошвидкісної роботи точність положення ротора має вирішальне значення для робочих характеристик двигуна.Через низьку надійність, великі розміри та високу вартість механічних датчиків положення безсенсорні алгоритми часто використовуються в системах управління високошвидкісними двигунами.Проте в умовах високої робочої основної частоти використання бездатчикових алгоритмів положення сприйнятливе до неідеальних факторів, таких як нелінійність інвертора, просторові гармоніки, контурні фільтри та відхилення параметрів індуктивності, що призводить до значних помилок оцінки положення ротора.
3. Придушення пульсацій у високошвидкісних системах моторного приводу
Мала індуктивність високошвидкісних двигунів неминуче призводить до проблеми великих пульсацій струму.Додаткові втрати міді, втрати заліза, пульсації крутного моменту та вібраційний шум, спричинені високою пульсацією струму, можуть значно збільшити втрати систем високошвидкісного двигуна, знизити продуктивність двигуна, а електромагнітні перешкоди, спричинені сильним шумом вібрації, можуть прискорити старіння двигуна. водій.Вищевказані проблеми значною мірою впливають на продуктивність систем високошвидкісного двигуна, і оптимізаційний дизайн апаратних схем із низькими втратами є вирішальним для систем високошвидкісного двигуна.Таким чином, розробка системи високошвидкісного моторного приводу вимагає комплексного розгляду багатьох факторів, включаючи зв’язок контуру струму, системну затримку, помилки параметрів і технічні труднощі, такі як придушення пульсацій струму.Це дуже складний процес, який висуває високі вимоги до стратегій керування, точності оцінки положення ротора та дизайну топології живлення.
2、 Стратегія керування високошвидкісною системою приводу
1. Моделювання системи керування високошвидкісним двигуном
Не можна ігнорувати характеристики високої робочої основної частоти та низького відношення несучої частоти у високошвидкісних системах електроприводу, а також вплив зв’язку двигуна та затримки на систему.Тому, враховуючи два вищезазначені основні фактори, моделювання та аналіз реконструкції систем приводу високошвидкісних двигунів є ключем до подальшого покращення продуктивності руху високошвидкісних двигунів.
2. Технологія управління роз’єднанням для високошвидкісних двигунів
Найбільш широко використовуваною технологією у високопродуктивних системах моторного приводу є керування FOC.У відповідь на серйозну проблему зв’язку, викликану високою робочою основною частотою, основним напрямком досліджень на даний момент є стратегії управління розв’язкою.Стратегії управління розв’язкою, які вивчаються в даний час, можна в основному розділити на стратегії управління розв’язкою на основі моделі, стратегії управління розв’язкою на основі компенсації збурень і стратегії управління розв’язкою на основі комплексного векторного регулятора.Стратегії управління розв’язкою на основі моделі в основному включають розв’язку прямого зв’язку та роз’єднання зворотного зв’язку, але ця стратегія чутлива до параметрів двигуна та може навіть призвести до нестабільності системи у випадках великих помилок параметрів і не може досягти повного роз’єднання.Погана продуктивність динамічного роз’єднання обмежує діапазон його застосування.Дві останні стратегії контролю роз’єднання наразі є гарячими точками дослідження.
3. Технологія компенсації затримки для високошвидкісних двигунів
Технологія управління роз’єднанням може ефективно вирішити проблему з’єднання високошвидкісних систем електроприводу, але зв’язок із затримкою, створений затримкою, все ще існує, тому потрібна ефективна активна компенсація затримки системи.На даний момент існують дві основні активні стратегії компенсації затримки системи: стратегії компенсації на основі моделі та стратегії компенсації, незалежні від моделі.
Частина 03 Висновок дослідження
На основі сучасних досягнень досліджень ввисокошвидкісний двигунТехнологія приводу в академічному співтоваристві, у поєднанні з існуючими проблемами, напрямки розвитку та дослідження високошвидкісних двигунів в основному включають: 1) дослідження точного прогнозування струму високої основної частоти та питань, пов’язаних із затримкою активної компенсації;3) Дослідження високодинамічних алгоритмів управління високошвидкісними двигунами;4) Дослідження точної оцінки кутового положення та моделі оцінки положення ротора в домені повної швидкості для надвисокошвидкісних двигунів;5) Дослідження технології повної компенсації помилок у моделях оцінки положення високошвидкісного двигуна;6) Дослідження топології високої частоти та високих втрат високошвидкісного двигуна.
Час публікації: 24 жовтня 2023 р