Nopeat moottoritovat saamassa yhä enemmän huomiota ilmeisten etujensa, kuten suuren tehotiheyden, pienen koon ja painon sekä korkean työtehokkuuden, vuoksi. Tehokas ja vakaa käyttöjärjestelmä on avain erinomaisen suorituskyvyn täysimääräiseen hyödyntämiseen.suurnopeusmoottoritTässä artikkelissa analysoidaan pääasiassa vaikeuksia, jotka liittyvätnopea moottorikäyttötekniikkaa ohjausstrategian, kulman arvioinnin ja tehotopologian suunnittelun näkökulmasta ja tiivistää nykyiset tutkimustulokset kotimaassa ja ulkomailla. Sen jälkeen se tiivistää ja ennakoi kehitystrendiänopea moottoriajotekniikka.
Osa 02 Tutkimussisältö
Nopeat moottoritNiillä on monia etuja, kuten suuri tehotiheys, pieni tilavuus ja paino sekä korkea työtehokkuus. Niitä käytetään laajalti esimerkiksi ilmailu- ja avaruusaloilla, maanpuolustuksessa ja turvallisuudessa, tuotannossa ja jokapäiväisessä elämässä, ja ne ovat nykyään välttämättömiä tutkimussisältöjä ja kehityssuuntia. Suurnopeuksisissa kuormitussovelluksissa, kuten sähkökaroissa, turbokoneissa, mikrokaasuturbiineissa ja vauhtipyöräenergian varastoinnissa, suurnopeuksisten moottoreiden käyttö voi saavuttaa suorakäyttörakenteen, poistaa muuttuvanopeuksiset laitteet, vähentää merkittävästi tilavuutta, painoa ja ylläpitokustannuksia samalla parantaen merkittävästi luotettavuutta, ja niillä on erittäin laajat sovellusmahdollisuudet.Nopeat moottoritviittaa yleensä nopeuksiin, jotka ylittävät 10 kr/min, tai vaikeusasteisiin (nopeuden ja tehon neliöjuuren tulo), jotka ylittävät 1 × 105:n moottori on esitetty kuvassa 1, jossa vertaillaan asiaankuuluvia tietoja joistakin edustavista suurnopeusmoottorien prototyypeistä sekä kotimaassa että kansainvälisesti. Katkoviiva kuvassa 1 osoittaa vaikeustason 1 × 105 jne.
1,Vaikeudet suurnopeusmoottorikäytössä
1. Järjestelmän vakausongelmat korkeilla perustaajuuksilla
Kun moottori on korkealla perustaajuusalueella, analogia-digitaalimuunnosajan, digitaalisen ohjaimen algoritmin suoritusajan ja invertterin kytkentätaajuuden kaltaisten rajoitusten vuoksi suurnopeusmoottorikäyttöjärjestelmän kantoaaltotaajuus on suhteellisen alhainen, mikä johtaa moottorin toimintatehon merkittävään heikkenemiseen.
2. Roottorin paikan estimoinnin suuritarkkuuksinen ongelma perustaajuudella
Suurinopeuskäytössä roottorin asennon tarkkuus on ratkaisevan tärkeää moottorin suorituskyvyn kannalta. Mekaanisten asentoantureiden alhaisen luotettavuuden, suuren koon ja korkeiden kustannusten vuoksi anturittomia algoritmeja käytetään usein suurnopeusmoottorien ohjausjärjestelmissä. Korkeilla perustaajuusolosuhteilla asentoanturittomien algoritmien käyttö on kuitenkin altis epäideaalisille tekijöille, kuten vaihtosuuntaajan epälineaarisuudelle, spatiaalisille harmonisille yliaalloille, silmukkasuodattimille ja induktanssiparametrien poikkeamille, mikä johtaa merkittäviin roottorin asennon arviointivirheisiin.
3. Aaltoilun vaimennus suurnopeusmoottorikäyttöjärjestelmissä
Nopeamoottorien pieni induktanssi johtaa väistämättä suuren virran aallokeongelmaan. Suuren virran aallokevaikutuksen aiheuttama kuparihäviö, rautahäviö, vääntömomentin aalloke ja värähtelyhono voivat lisätä huomattavasti nopeiden moottorijärjestelmien häviöitä ja heikentää moottorin suorituskykyä, ja suuren värähtelyhonotuksen aiheuttama sähkömagneettinen häiriö voi nopeuttaa ajurin ikääntymistä. Edellä mainitut ongelmat vaikuttavat suuresti nopeiden moottorikäyttöjärjestelmien suorituskykyyn, ja pienihäviöisten laitteistopiirien optimointisuunnittelu on ratkaisevan tärkeää nopeissa moottorikäyttöjärjestelmissä. Yhteenvetona voidaan todeta, että nopeamoottorikäyttöjärjestelmän suunnittelu vaatii useiden tekijöiden, kuten virtasilmukan kytkennän, järjestelmän viiveen, parametrivirheiden ja teknisten vaikeuksien, kuten virran aallokevaikutuksen vaimennuksen, kattavaa huomioon ottamista. Se on erittäin monimutkainen prosessi, joka asettaa korkeita vaatimuksia ohjausstrategioille, roottorin asennon arvioinnin tarkkuudelle ja tehotopologian suunnittelulle.
2. Ohjausstrategia suurnopeusmoottorikäyttöjärjestelmälle
1. Suurnopeusmoottorin ohjausjärjestelmän mallintaminen
Suurnopeusmoottorikäyttöjärjestelmien korkean perustaajuusalueen ja matalan kantoaaltotaajuussuhteen ominaisuuksia sekä moottorikytkennän ja viiveen vaikutusta järjestelmään ei voida sivuuttaa. Siksi, ottaen huomioon edellä mainitut kaksi päätekijää, suurnopeusmoottorikäyttöjärjestelmien rekonstruoinnin mallintaminen ja analysointi on avainasemassa suurnopeusmoottoreiden käyttötehon parantamisessa entisestään.
2. Irtikytkentäohjaustekniikka suurnopeusmoottoreille
Yleisimmin käytetty teknologia suuritehoisissa moottorikäyttöjärjestelmissä on FOC-säätö. Vastauksena korkean perustaajuuskäytön aiheuttamaan vakavaan kytkentäongelmaan, pääasiallisena tutkimussuuntana on tällä hetkellä irtikytkentäsäätöstrategiat. Tällä hetkellä tutkittavat irtikytkentäsäätöstrategiat voidaan jakaa pääasiassa mallipohjaisiin irtikytkentäsäätöstrategioihin, häiriökompensointiin perustuviin irtikytkentäsäätöstrategioihin ja kompleksiseen vektorisäätimeen perustuviin irtikytkentäsäätöstrategioihin. Mallipohjaisiin irtikytkentäsäätöstrategioihin kuuluvat pääasiassa eteenpäin suuntautuva irtikytkentä ja takaisinkytkentäirtikytkentä, mutta tämä strategia on herkkä moottoriparametreille ja voi jopa johtaa järjestelmän epävakauteen suurten parametrivirheiden tapauksessa, eikä sillä voida saavuttaa täydellistä irtikytkentää. Heikko dynaaminen irtikytkentäsuorituskyky rajoittaa sen sovellusaluetta. Kaksi jälkimmäistä irtikytkentäsäätöstrategiaa ovat tällä hetkellä tutkimuksen kuumimpia kohteita.
3. Viivekompensaatiotekniikka suurnopeusmoottoreille
Irtikytkentäohjaustekniikka voi tehokkaasti ratkaista suurnopeusmoottorikäyttöjärjestelmien kytkentäongelman, mutta viiveen aiheuttama viiveyhteys on edelleen olemassa, joten järjestelmäviiveen tehokas aktiivinen kompensointi on tarpeen. Tällä hetkellä järjestelmäviiveen aktiivista kompensointia varten on kaksi pääasiallista strategiaa: mallipohjaiset kompensointistrategiat ja mallista riippumattomat kompensointistrategiat.
Osa 03 Tutkimuksen johtopäätökset
Nykyisten tutkimustulosten perusteellanopea moottoriAkateemisen yhteisön käyttötekniikka yhdistettynä olemassa oleviin ongelmiin, suurnopeusmoottoreiden kehitys- ja tutkimussuuntiin kuuluvat pääasiassa: 1) tutkimus korkean perustaajuisen virran tarkasta ennustamisesta ja aktiivisen kompensoinnin viiveeseen liittyvistä ongelmista; 3) tutkimus suurnopeusmoottoreiden korkean dynamiikan suorituskykyä koskevista säätöalgoritmeista; 4) tutkimus erittäin nopeiden moottoreiden kulma-asennon tarkasta arvioinnista ja täyden nopeusalueen roottorin asennon arviointimalleista; 5) tutkimus täysimittaisesta kompensointitekniikasta suurnopeusmoottoreiden asennon arviointimalleissa esiintyvien virheiden korjaamiseksi; 6) tutkimus suurnopeusmoottorien tehotopologian suurtaajuuksista ja suurista häviöistä.
Julkaisun aika: 24.10.2023
