Motori velike brzinedobivaju sve veću pozornost zbog svojih očitih prednosti kao što su velika gustoća snage, mala veličina i težina te visoka radna učinkovitost. Učinkovit i stabilan pogonski sustav ključ je za potpuno iskorištavanje izvrsnih performansimotori velike brzine. Ovaj članak uglavnom analizira poteškoćemotor velike brzinepokreće tehnologiju s aspekta strategije upravljanja, kutne procjene i dizajna topologije napajanja, te sažima trenutne rezultate istraživanja u zemlji i inozemstvu. Zatim se sažima i predviđa trend razvojamotor velike brzinepogonska tehnologija.
Dio 02 Sadržaj istraživanja
Motori velike brzineimaju mnoge prednosti kao što su velika gustoća snage, mali volumen i težina te visoka radna učinkovitost. Naširoko se koriste u područjima kao što su zrakoplovstvo, nacionalna obrana i sigurnost, proizvodnja i svakodnevni život te su danas nužan istraživački sadržaj i smjer razvoja. U aplikacijama s opterećenjem velike brzine kao što su električna vretena, turbostrojevi, mikroplinske turbine i pohrana energije na zamašnjaku, primjenom motora velike brzine može se postići izravna pogonska struktura, eliminirati uređaji s promjenjivom brzinom, značajno smanjiti volumen, težina i troškovi održavanja , dok značajno poboljšava pouzdanost i ima izuzetno široke izglede za primjenu.Motori velike brzineobično se odnose na brzine veće od 10 kr/min ili vrijednosti težine (proizvod 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 i domaćih i međunarodno. Isprekidana linija na slici 1 je 1 × 105 razina težine, itd
1,Poteškoće u tehnologiji pogona motora velike brzine
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, frekvencija nositelja pogonskog sustava brzih motora je relativno niska , što rezultira značajnim smanjenjem radnih performansi motora.
2. Problem visoke preciznosti estimacije 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 velike brzine. Međutim, u uvjetima visoke radne osnovne frekvencije, upotreba algoritama bez senzora položaja podložna je neidealnim čimbenicima kao što su nelinearnost pretvarača, prostorni harmonici, filtri petlje i odstupanja parametara induktiviteta, što rezultira značajnim pogreškama u procjeni položaja rotora.
3. Suzbijanje valovitosti u sustavima brzih motornih pogona
Mali induktivitet brzohodnih motora neizbježno dovodi do problema velikih valova struje. Dodatni gubitak bakra, gubitak željeza, valovitost zakretnog momenta i buka vibracija uzrokovana valovitošću velike struje mogu uvelike povećati gubitke sustava motora velike brzine, smanjiti performanse motora, a elektromagnetske smetnje uzrokovane bukom velikih vibracija mogu ubrzati starenje vozač. Gornji problemi uvelike utječu na performanse pogonskih sustava velike brzine, a optimizacijski dizajn hardverskih sklopova s malim gubicima ključan je za sustave motornog pogona velike brzine. Ukratko, projektiranje sustava motornog pogona velike brzine zahtijeva sveobuhvatno razmatranje više čimbenika, uključujući spregu strujne petlje, kašnjenje sustava, pogreške parametara i tehničke poteškoće kao što je potiskivanje valovitosti 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 motorom velike brzine
Karakteristike visoke radne osnovne frekvencije i niskog omjera nosive frekvencije u pogonskim sustavima velikih brzina, kao i utjecaj sprege motora i kašnjenja na sustav, ne mogu se zanemariti. Stoga, uzimajući u obzir gore navedena dva glavna čimbenika, modeliranje i analiza rekonstrukcije pogonskih sustava velikih brzina ključ je za daljnje poboljšanje pogonskih performansi motora velikih brzina.
2. Tehnologija kontrole odvajanja za motore velike brzine
Najraširenija tehnologija u sustavima motornog pogona visokih performansi je FOC kontrola. Kao odgovor na ozbiljan problem sprezanja uzrokovan visokom radnom osnovnom frekvencijom, glavni smjer istraživanja trenutačno su strategije upravljanja razdvajanjem. Strategije upravljanja odvajanjem koje se trenutno proučavaju uglavnom se mogu podijeliti na strategije upravljanja odvajanja temeljene na modelu, strategije upravljanja odvajanja temeljene na kompenzaciji poremećaja i strategije upravljanja odvajanja temeljene na složenom vektorskom regulatoru. Strategije kontrole odvajanja temeljene na modelu uglavnom uključuju odvajanje prema naprijed i odvajanje od povratne sprege, ali ova je strategija osjetljiva na parametre motora i može čak dovesti do nestabilnosti sustava u slučajevima velikih pogrešaka parametara i ne može postići potpuno odvajanje. Slaba izvedba dinamičkog odvajanja ograničava raspon njegove primjene. Posljednje dvije strategije kontrole razdvajanja trenutno su žarišne točke istraživanja.
3. Tehnologija kompenzacije kašnjenja za motorne sustave velike brzine
Tehnologija kontrole odvajanja može učinkovito riješiti problem spajanja pogonskih sustava s motorom velike brzine, ali veza kašnjenja koju uvodi kašnjenje i dalje postoji, tako da je potrebna učinkovita aktivna kompenzacija za kašnjenje sustava. Trenutačno postoje dvije glavne aktivne strategije kompenzacije za kašnjenje sustava: strategije kompenzacije temeljene na modelu i strategije kompenzacije neovisne o modelu.
Dio 03 Zaključak istraživanja
Na temelju dosadašnjih istraživačkih postignuća umotor velike brzinepogonska tehnologija u akademskoj zajednici, u kombinaciji s postojećim problemima, razvojni i istraživački pravci motora velike brzine uglavnom uključuju: 1) istraživanje o preciznom predviđanju struje visoke osnovne frekvencije i problema povezanih s kašnjenjem aktivne kompenzacije; 3) Istraživanje algoritama upravljanja visokim dinamičkim performansama za motore velike brzine; 4) Istraživanje precizne procjene kutnog položaja i modela procjene položaja rotora u domeni pune brzine za motore ultra velikih brzina; 5) Istraživanje tehnologije pune kompenzacije za pogreške u modelima za procjenu položaja motora velike brzine; 6) Istraživanje visoke frekvencije i velikog gubitka topologije snage motora velike brzine.
Vrijeme objave: 24. listopada 2023
