Höghastighetsmotorerfår allt större uppmärksamhet på grund av sina uppenbara fördelar som hög effekttäthet, liten storlek och vikt och hög arbetseffektivitet. Ett effektivt och stabilt drivsystem är nyckeln till att fullt ut utnyttja den utmärkta prestandan hoshöghastighetsmotorer. Denna artikel analyserar främst svårigheterna medhöghastighetsmotordrivteknik från aspekterna styrstrategi, hörnuppskattning och effekttopologidesign, och sammanfattar de aktuella forskningsresultaten hemma och utomlands. Efteråt sammanfattar och prospekterar den utvecklingstrenden förhöghastighetsmotordrivteknik.
Del 02 Forskningsinnehåll
Höghastighetsmotorerhar många fördelar som hög effekttäthet, liten volym och vikt och hög arbetseffektivitet. De används i stor utsträckning inom områden som flyg, nationellt försvar och säkerhet, produktion och dagligt liv, och är nödvändigt forskningsinnehåll och utvecklingsriktning idag. I höghastighetsbelastningstillämpningar som elektriska spindlar, turbomaskiner, mikrogasturbiner och svänghjulsenergilagring, kan tillämpningen av höghastighetsmotorer uppnå en direkt drivstruktur, eliminera enheter med variabel hastighet, avsevärt minska volym, vikt och underhållskostnader , samtidigt som den förbättrar tillförlitligheten avsevärt och har extremt breda tillämpningsmöjligheter.Höghastighetsmotorerhänvisar vanligtvis till hastigheter som överstiger 10 kr/min eller svårighetsvärden (produkt av hastighet och kvadratroten av effekt) som överstiger 1 × Motorn på 105 visas i figur 1, som jämför relevanta data för några representativa prototyper av höghastighetsmotorer både inhemska och internationellt. Den streckade linjen i figur 1 är 1 × 105 svårighetsgrad, etc
1,Svårigheter i höghastighetsmotorteknik
1. Systemstabilitetsproblem vid höga grundfrekvenser
När motorn är i ett högt fungerande grundfrekvenstillstånd, på grund av begränsningar såsom analog-till-digital omvandlingstid, exekveringstid för digital kontrollalgoritm och växelriktarens växlingsfrekvens, är bärfrekvensen för höghastighetsmotorns drivsystem relativt låg , vilket resulterar i en signifikant minskning av motorns driftprestanda.
2. Problemet med högprecisionsuppskattning av rotorposition i grundfrekvens
Vid höghastighetsdrift är noggrannheten i rotorns position avgörande för motorns funktionsförmåga. På grund av den låga tillförlitligheten, stora storleken och höga kostnaderna för mekaniska positionssensorer, används sensorlösa algoritmer ofta i höghastighetsmotorstyrningssystem. Under höga grundfrekvensförhållanden är emellertid användningen av positionssensorlösa algoritmer mottaglig för icke-ideala faktorer såsom växelriktarens olinjäritet, rumsliga övertoner, loopfilter och induktansparameteravvikelser, vilket resulterar i betydande rotorpositionsuppskattningsfel.
3. Ripplingsdämpning i höghastighetsmotordrivsystem
Den lilla induktansen hos höghastighetsmotorer leder oundvikligen till problemet med stor strömrippel. Den ytterligare kopparförlusten, järnförlusten, vridmomentrippeln och vibrationsljudet som orsakas av högströmsrippel kan avsevärt öka förlusterna hos höghastighetsmotorsystem, minska motorprestanda och den elektromagnetiska störningen som orsakas av högt vibrationsljud kan påskynda åldrandet av motorn. förare. Ovanstående problem påverkar i hög grad prestandan hos höghastighetsmotordrivsystem, och optimeringsdesignen för hårdvarukretsar med låg förlust är avgörande för höghastighetsmotordrivsystem. Sammanfattningsvis kräver konstruktionen av ett höghastighetsmotordrivsystem omfattande övervägande av flera faktorer, inklusive strömslingkoppling, systemfördröjning, parameterfel och tekniska svårigheter som strömrippeldämpning. Det är en mycket komplex process som ställer höga krav på styrstrategier, noggrannhet för uppskattning av rotorpositioner och utformning av effekttopologi.
2、 Styrstrategi för höghastighetsmotordrivsystem
1. Modellering av höghastighetsmotorstyrningssystem
Egenskaperna för hög grundfrekvens och lågt bärfrekvensförhållande i höghastighetsmotordrivsystem, såväl som påverkan av motorkoppling och fördröjning på systemet, kan inte ignoreras. Med tanke på ovanstående två huvudfaktorer är därför modellering och analys av rekonstruktionen av höghastighetsmotordrivsystem nyckeln till att ytterligare förbättra körprestandan hos höghastighetsmotorer.
2. Frånkopplingsstyrteknik för höghastighetsmotorer
Den mest använda tekniken i högpresterande motordrivsystem är FOC-styrning. Som svar på det allvarliga kopplingsproblemet som orsakas av hög grundfrekvens i drift, är den huvudsakliga forskningsriktningen för närvarande frikoppling av styrstrategier. De avkopplingskontrollstrategier som för närvarande studeras kan huvudsakligen delas in i modellbaserade avkopplingskontrollstrategier, störningskompensationsbaserade avkopplingskontrollstrategier och komplexa vektorregulatorbaserade avkopplingskontrollstrategier. Modellbaserade frånkopplingsstyrstrategier inkluderar huvudsakligen feedforward-frikoppling och återkopplingsfrikoppling, men denna strategi är känslig för motorparametrar och kan till och med leda till systeminstabilitet i fall av stora parameterfel och kan inte uppnå fullständig frånkoppling. Den dåliga dynamiska frånkopplingsprestandan begränsar dess användningsområde. De två sistnämnda frikopplingskontrollstrategierna är för närvarande forskningshotspots.
3. Fördröjningskompensationsteknik för höghastighetsmotorsystem
Frånkopplingsstyrteknik kan effektivt lösa kopplingsproblemet för höghastighetsmotordrivsystem, men fördröjningslänken som introduceras av fördröjning finns fortfarande, så effektiv aktiv kompensation för systemfördröjning behövs. För närvarande finns det två huvudsakliga aktiva kompensationsstrategier för systemfördröjning: modellbaserade kompensationsstrategier och modelloberoende kompensationsstrategier.
Del 03 Forskningsslut
Baserat på aktuella forskningsresultat inomhöghastighetsmotordrivteknik i det akademiska samhället, i kombination med befintliga problem, omfattar utvecklings- och forskningsriktningarna för höghastighetsmotorer huvudsakligen: 1) forskning om exakt förutsägelse av strömrelaterade och aktiva kompensationsfördröjningsrelaterade frågor med hög fundamental frekvens; 3) Forskning om högdynamiska prestandakontrollalgoritmer för höghastighetsmotorer; 4) Forskning om exakt uppskattning av hörnposition och uppskattningsmodell för fullhastighetsdomänrotorposition för ultrahöghastighetsmotorer; 5) Forskning om full kompensationsteknik för fel i höghastighetsmotorpositionsuppskattningsmodeller; 6) Forskning om hög frekvens och hög förlust av höghastighetsmotoreffekttopologi.
Posttid: 2023-okt-24
