Motori velike brzineprivlače sve veću pozornost zbog svojih očitih prednosti kao što su visoka gustoća snage, mala veličina i težina te visoka radna učinkovitost. Učinkovit i stabilan pogonski sustav ključ je za potpuno iskorištavanje izvrsnih performansimotori velike brzineOvaj članak uglavnom analizira poteškoćemotor velike brzinepogonske tehnologije s aspekata strategije upravljanja, procjene kutova i dizajna topologije snage, te sažima trenutne rezultate istraživanja u zemlji i inozemstvu. Nakon toga sažima i predviđa trend razvojamotor velike brzinepogonska tehnologija.
2. dio Sadržaj istraživanja
Motori velike brzineImaju mnoge prednosti poput visoke gustoće snage, malog volumena i težine te visoke radne učinkovitosti. Široko se koriste u područjima kao što su zrakoplovstvo, nacionalna obrana i sigurnost, proizvodnja i svakodnevni život te su danas neophodan istraživački sadržaj i smjer razvoja. U primjenama s velikim brzinama opterećenja kao što su električna vretena, turbostrojevi, mikro plinske turbine i skladištenje energije zamašnjaka, primjena motora velike brzine može postići strukturu izravnog pogona, eliminirati uređaje s promjenjivom brzinom, značajno smanjiti volumen, težinu i troškove održavanja, uz značajno poboljšanje pouzdanosti, te ima izuzetno široke mogućnosti primjene.Motori velike brzineobično se odnose na brzine veće od 10 kr/min ili vrijednosti težine (umnožak brzine i kvadratnog korijena snage) veće od 1 × Motor od 105 prikazan je na slici 1, koja uspoređuje relevantne podatke nekih reprezentativnih prototipova motora velike brzine, kako u zemlji tako i u inozemstvu. Isprekidana linija na slici 1 označava razinu težine 1 × 105 itd.
1.Poteškoće u tehnologiji brzih motornih pogona
1. Problemi sa stabilnošću sustava na visokim osnovnim frekvencijama
Kada je motor u stanju visoke radne osnovne frekvencije, zbog ograničenja kao što su vrijeme analogno-digitalne pretvorbe, vrijeme izvršavanja algoritma digitalnog regulatora i frekvencija prebacivanja pretvarača, noseća frekvencija pogonskog sustava brzog motora je relativno niska, što rezultira značajnim smanjenjem radnih performansi motora.
2. Problem visokoprecizne procjene položaja rotora u osnovnoj frekvenciji
Tijekom rada pri velikim brzinama, točnost položaja rotora ključna je za radne performanse motora. Zbog niske pouzdanosti, velike veličine i visoke cijene mehaničkih senzora položaja, algoritmi bez senzora često se koriste u sustavima upravljanja motorima velikih brzina. Međutim, pod uvjetima visoke osnovne frekvencije rada, korištenje algoritama bez senzora položaja podložno je neidealnim čimbenicima kao što su nelinearnost pretvarača, prostorni harmonici, filteri petlje i odstupanja parametara induktiviteta, što rezultira značajnim pogreškama u procjeni položaja rotora.
3. Potiskivanje valovitosti u sustavima brzih motornih pogona
Mala induktivnost brzih motora neizbježno dovodi do problema velikog mreškanja struje. Dodatni gubici bakra, gubici željeza, mreškanje momenta i vibracijska buka uzrokovana velikom mreškanjem struje mogu uvelike povećati gubitke brzih motornih sustava, smanjiti performanse motora, a elektromagnetske smetnje uzrokovane velikom vibracijskom bukom mogu ubrzati starenje pogona. Gore navedeni problemi uvelike utječu na performanse brzih motornih pogonskih sustava, a optimizacija dizajna hardverskih krugova s niskim gubicima ključna je za brze motorne pogonske sustave. Ukratko, dizajn brzog motornog pogonskog sustava zahtijeva sveobuhvatno razmatranje više čimbenika, uključujući spregu strujne petlje, kašnjenje sustava, pogreške parametara i tehničke poteškoće poput suzbijanja mreškanja struje. To je vrlo složen proces koji postavlja visoke zahtjeve na strategije upravljanja, točnost procjene položaja rotora i dizajn topologije napajanja.
2. Strategija upravljanja za sustav pogona motora velike brzine
1. Modeliranje sustava upravljanja brzim motorom
Karakteristike visoke radne osnovne frekvencije i niskog omjera noseće frekvencije u sustavima brzih motornih pogona, kao i utjecaj sprege motora i kašnjenja na sustav, ne mogu se zanemariti. Stoga, uzimajući u obzir dva glavna čimbenika, modeliranje i analiza rekonstrukcije sustava brzih motornih pogona ključ je za daljnje poboljšanje performansi vožnje brzih motora.
2. Tehnologija odvajanja za upravljanje motorima velike brzine
Najčešće korištena tehnologija u visokoučinkovitim sustavima motornih pogona je FOC upravljanje. Kao odgovor na ozbiljan problem spajanja uzrokovan visokom osnovnom radnom frekvencijom, glavni smjer istraživanja trenutno su strategije upravljanja razdvajanjem. Strategije upravljanja razdvajanjem koje se trenutno proučavaju mogu se uglavnom podijeliti na strategije upravljanja razdvajanjem temeljene na modelu, strategije upravljanja razdvajanjem temeljene na kompenzaciji poremećaja i strategije upravljanja razdvajanjem temeljene na složenom vektorskom regulatoru. Strategije upravljanja razdvajanjem temeljene na modelu uglavnom uključuju razdvajanje unaprijednom povratnom spregom i razdvajanje povratnom spregom, ali ova strategija je osjetljiva na parametre motora i može čak dovesti do nestabilnosti sustava u slučajevima velikih pogrešaka parametara te ne može postići potpuno razdvajanje. Loše performanse dinamičkog razdvajanja ograničavaju njezin raspon primjene. Posljednje dvije strategije upravljanja razdvajanjem trenutno su vruće točke istraživanja.
3. Tehnologija kompenzacije kašnjenja za sustave brzih motora
Tehnologija upravljanja odvajanjem može učinkovito riješiti problem spajanja sustava pogona brzih motora, ali veza kašnjenja koju uvodi kašnjenje i dalje postoji, pa je potrebna učinkovita aktivna kompenzacija kašnjenja sustava. Trenutno postoje dvije glavne strategije aktivne kompenzacije kašnjenja sustava: strategije kompenzacije temeljene na modelu i strategije kompenzacije neovisne o modelu.
Dio 03 Zaključak istraživanja
Na temelju trenutnih istraživačkih dostignuća umotor velike brzineTehnologija pogona u akademskoj zajednici, u kombinaciji s postojećim problemima, smjerovi razvoja i istraživanja motora velike brzine uglavnom uključuju: 1) istraživanje preciznog predviđanja problema povezanih sa strujom visoke osnovne frekvencije i kašnjenjem aktivne kompenzacije; 3) istraživanje algoritama upravljanja visokim dinamičkim performansama za motore velike brzine; 4) istraživanje precizne procjene položaja kuta i modela procjene položaja rotora u domeni pune brzine za motore ultra velike brzine; 5) istraživanje tehnologije pune kompenzacije za pogreške u modelima procjene položaja motora velike brzine; 6) istraživanje topologije snage motora velike brzine s visokom frekvencijom i velikim gubicima.
Vrijeme objave: 24. listopada 2023.
