موتورهای پرسرعتبه دلیل مزایای آشکارشان مانند چگالی توان بالا، اندازه و وزن کوچک و راندمان کاری بالا، توجه فزاینده‌ای را به خود جلب کرده‌اند. یک سیستم محرک کارآمد و پایدار، کلید استفاده کامل از عملکرد عالی ...موتورهای پرسرعتاین مقاله عمدتاً به تحلیل مشکلات ... می‌پردازد.موتور پرسرعتفناوری را از جنبه‌های استراتژی کنترل، تخمین گوشه و طراحی توپولوژی توان هدایت می‌کند و نتایج تحقیقات فعلی در داخل و خارج از کشور را خلاصه می‌کند. پس از آن، روند توسعه را خلاصه و پیش‌بینی می‌کند.موتور پرسرعتفناوری رانندگی.
بخش ۲: تحقیق در مورد محتوا
موتورهای پرسرعتمزایای زیادی مانند چگالی توان بالا، حجم و وزن کم و راندمان کاری بالا دارند. آنها به طور گسترده در زمینه‌هایی مانند هوافضا، دفاع ملی و ایمنی، تولید و زندگی روزمره مورد استفاده قرار می‌گیرند و امروزه محتوای تحقیقاتی و جهت‌گیری توسعه ضروری هستند. در کاربردهای بار با سرعت بالا مانند اسپیندل‌های الکتریکی، توربوماشین‌ها، میکرو توربین‌های گازی و ذخیره‌سازی انرژی چرخ طیار، استفاده از موتورهای پرسرعت می‌تواند به ساختار درایو مستقیم دست یابد، دستگاه‌های سرعت متغیر را حذف کند، حجم، وزن و هزینه‌های نگهداری را به طور قابل توجهی کاهش دهد، در حالی که قابلیت اطمینان را به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشد و چشم‌انداز کاربرد بسیار گسترده‌ای دارد.موتورهای پرسرعتمعمولاً به سرعت‌های بیش از 10kr/min یا مقادیر سختی (حاصل ضرب سرعت در جذر توان) بیش از 1 × 1 اشاره دارد. موتور 105 در شکل 1 نشان داده شده است که داده‌های مربوط به برخی از نمونه‌های اولیه موتورهای پرسرعت را هم در داخل و هم در سطح بین‌المللی مقایسه می‌کند. خط چین در شکل 1 نشان‌دهنده سطح سختی 1 × 105 و غیره است.
۱.مشکلات در فناوری درایو موتور پرسرعت
۱. مشکلات پایداری سیستم در فرکانس‌های اساسی بالا
وقتی موتور در حالت فرکانس پایه کاری بالا قرار دارد، به دلیل محدودیت‌هایی مانند زمان تبدیل آنالوگ به دیجیتال، زمان اجرای الگوریتم کنترل‌کننده دیجیتال و فرکانس سوئیچینگ اینورتر، فرکانس حامل سیستم درایو موتور پرسرعت نسبتاً پایین است و در نتیجه کاهش قابل توجهی در عملکرد عملیاتی موتور ایجاد می‌شود.
۲. مشکل تخمین موقعیت روتور با دقت بالا در فرکانس اساسی
در طول عملیات با سرعت بالا، دقت موقعیت روتور برای عملکرد عملیاتی موتور بسیار مهم است. با توجه به قابلیت اطمینان پایین، اندازه بزرگ و هزینه بالای سنسورهای موقعیت مکانیکی، الگوریتم‌های بدون سنسور اغلب در سیستم‌های کنترل موتور با سرعت بالا استفاده می‌شوند. با این حال، در شرایط فرکانس پایه عملیاتی بالا، استفاده از الگوریتم‌های بدون سنسور موقعیت مستعد عوامل غیر ایده‌آل مانند غیرخطی بودن اینورتر، هارمونیک‌های فضایی، فیلترهای حلقه و انحرافات پارامتر اندوکتانس است که منجر به خطاهای قابل توجه تخمین موقعیت روتور می‌شود.
۳. حذف موج در سیستم‌های محرک موتور پرسرعت
اندوکتانس کوچک موتورهای پرسرعت به ناچار منجر به مشکل ریپل جریان زیاد می‌شود. تلفات اضافی مس، تلفات آهن، ریپل گشتاور و نویز ارتعاشی ناشی از ریپل جریان بالا می‌تواند تلفات سیستم‌های موتور پرسرعت را به شدت افزایش دهد، عملکرد موتور را کاهش دهد و تداخل الکترومغناطیسی ناشی از نویز ارتعاش بالا می‌تواند پیری درایور را تسریع کند. موارد فوق به شدت بر عملکرد سیستم‌های درایو موتور پرسرعت تأثیر می‌گذارد و طراحی بهینه مدارهای سخت‌افزاری با تلفات کم برای سیستم‌های درایو موتور پرسرعت بسیار مهم است. به طور خلاصه، طراحی یک سیستم درایو موتور پرسرعت نیاز به بررسی جامع عوامل متعدد، از جمله کوپلینگ حلقه جریان، تأخیر سیستم، خطاهای پارامتر و مشکلات فنی مانند سرکوب ریپل جریان دارد. این یک فرآیند بسیار پیچیده است که الزامات بالایی را برای استراتژی‌های کنترل، دقت تخمین موقعیت روتور و طراحی توپولوژی توان ایجاد می‌کند.
۲، استراتژی کنترل برای سیستم درایو موتور پرسرعت
۱. مدل‌سازی سیستم کنترل موتور پرسرعت
ویژگی‌های فرکانس پایه عملیاتی بالا و نسبت فرکانس حامل پایین در سیستم‌های درایو موتور پرسرعت، و همچنین تأثیر کوپلینگ موتور و تأخیر بر سیستم، را نمی‌توان نادیده گرفت. بنابراین، با توجه به دو عامل اصلی فوق، مدل‌سازی و تجزیه و تحلیل بازسازی سیستم‌های درایو موتور پرسرعت، کلید بهبود بیشتر عملکرد درایو موتورهای پرسرعت است.
۲. فناوری کنترل جداشونده برای موتورهای پرسرعت
پرکاربردترین فناوری در سیستم‌های درایو موتور با عملکرد بالا، کنترل FOC است. در پاسخ به مشکل جدی کوپلینگ ناشی از فرکانس پایه عملیاتی بالا، جهت اصلی تحقیقات در حال حاضر، استراتژی‌های کنترل جداسازی است. استراتژی‌های کنترل جداسازی که در حال حاضر مورد مطالعه قرار می‌گیرند، عمدتاً می‌توانند به استراتژی‌های کنترل جداسازی مبتنی بر مدل، استراتژی‌های کنترل جداسازی مبتنی بر جبران اختلال و استراتژی‌های کنترل جداسازی مبتنی بر تنظیم‌کننده برداری پیچیده تقسیم شوند. استراتژی‌های کنترل جداسازی مبتنی بر مدل عمدتاً شامل جداسازی پیش‌خور و جداسازی بازخورد هستند، اما این استراتژی به پارامترهای موتور حساس است و حتی می‌تواند در موارد خطاهای بزرگ پارامتر منجر به بی‌ثباتی سیستم شود و نمی‌تواند جداسازی کامل را انجام دهد. عملکرد ضعیف جداسازی دینامیکی، دامنه کاربرد آن را محدود می‌کند. دو استراتژی کنترل جداسازی اخیر در حال حاضر نقاط داغ تحقیقاتی هستند.
۳. فناوری جبران تأخیر برای سیستم‌های موتوری پرسرعت
فناوری کنترل جداسازی می‌تواند به طور مؤثر مشکل کوپلینگ سیستم‌های درایو موتور پرسرعت را حل کند، اما پیوند تأخیر ایجاد شده توسط تأخیر هنوز وجود دارد، بنابراین جبران فعال مؤثر برای تأخیر سیستم مورد نیاز است. در حال حاضر، دو استراتژی اصلی جبران فعال برای تأخیر سیستم وجود دارد: استراتژی‌های جبران مبتنی بر مدل و استراتژی‌های جبران مستقل از مدل.
بخش ۳ نتیجه‌گیری تحقیق
بر اساس دستاوردهای تحقیقاتی فعلی درموتور پرسرعتبا توجه به پیشرفت روزافزون فناوری درایو در جامعه دانشگاهی، در کنار مشکلات موجود، مسیرهای توسعه و تحقیق در مورد موتورهای پرسرعت عمدتاً شامل موارد زیر است: ۱) تحقیق در مورد پیش‌بینی دقیق جریان فرکانس پایه بالا و مسائل مربوط به تأخیر جبران فعال؛ ۳) تحقیق در مورد الگوریتم‌های کنترل با عملکرد دینامیکی بالا برای موتورهای پرسرعت؛ ۴) تحقیق در مورد تخمین دقیق موقعیت گوشه و مدل تخمین موقعیت روتور در دامنه سرعت کامل برای موتورهای فوق پرسرعت؛ ۵) تحقیق در مورد فناوری جبران کامل خطاها در مدل‌های تخمین موقعیت موتور پرسرعت؛ ۶) تحقیق در مورد توپولوژی توان موتور پرسرعت با فرکانس بالا و تلفات بالا.
زمان ارسال: ۲۴ اکتبر ۲۰۲۳
