فناوری موتور درایو با سرعت بالا و روند توسعه آن

موتورهای با سرعت بالابه دلیل مزایای بارز آنها مانند چگالی توان بالا، اندازه و وزن کوچک و راندمان کاری بالا مورد توجه روزافزون قرار می گیرند. یک سیستم درایو کارآمد و پایدار، کلید استفاده کامل از عملکرد عالی استموتورهای پر سرعت. این مقاله عمدتاً به تحلیل مشکلات می پردازدموتور پر سرعتفن آوری را از جنبه های استراتژی کنترل، تخمین گوشه و طراحی توپولوژی توان هدایت می کند و نتایج تحقیقات فعلی را در داخل و خارج از کشور خلاصه می کند. پس از آن، روند توسعه را خلاصه و چشم انداز می کندموتور پر سرعتتکنولوژی درایو

قسمت 02 محتوای تحقیق

موتورهای با سرعت بالادارای مزایای زیادی مانند چگالی توان بالا، حجم و وزن کم و راندمان کاری بالا می باشد. آنها به طور گسترده در زمینه هایی مانند هوافضا، دفاع ملی و ایمنی، تولید و زندگی روزمره استفاده می شوند و امروزه محتوای تحقیقاتی و جهت توسعه ضروری هستند. در کاربردهای بار با سرعت بالا مانند دوک های الکتریکی، توربوماشین ها، توربین های گاز میکرو و ذخیره انرژی چرخ طیار، استفاده از موتورهای پرسرعت می تواند به ساختار محرک مستقیم دست یابد، دستگاه های سرعت متغیر را حذف کند، حجم، وزن و هزینه های تعمیر و نگهداری را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. ، در حالی که قابلیت اطمینان را به طور قابل توجهی بهبود می بخشد، و چشم انداز کاربرد بسیار گسترده ای دارد.موتورهای با سرعت بالامعمولاً به سرعت‌های بیش از 10 kr/min یا مقادیر دشواری (محصول سرعت و جذر توان) بیش از 1 اشاره دارد. و در سطح بین المللی. خط چین در شکل 1 سطح دشواری 1 × 105 و غیره است

1،مشکلات در فناوری درایو موتور با سرعت بالا

1. مسائل مربوط به ثبات سیستم در فرکانس های اساسی بالا

هنگامی که موتور در حالت فرکانس پایه عملیاتی بالا قرار دارد، به دلیل محدودیت هایی مانند زمان تبدیل آنالوگ به دیجیتال، زمان اجرای الگوریتم کنترلر دیجیتال و فرکانس سوئیچینگ اینورتر، فرکانس حامل سیستم محرک موتور پرسرعت نسبتاً پایین است. ، منجر به کاهش قابل توجه عملکرد موتور می شود.

2. مشکل تخمین موقعیت روتور با دقت بالا در فرکانس بنیادی

در حین کار با سرعت بالا، دقت موقعیت روتور برای عملکرد عملیاتی موتور بسیار مهم است. به دلیل قابلیت اطمینان کم، 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 اساسی عملیاتی بالا، استفاده از الگوریتم‌های بدون حسگر موقعیت مستعد عوامل غیر ایده‌آل مانند غیرخطی بودن اینورتر، هارمونیک‌های فضایی، فیلترهای حلقه و انحرافات پارامتر القایی است که منجر به خطاهای قابل‌توجهی در تخمین موقعیت روتور می‌شود.

3. سرکوب امواج در سیستم های محرک موتور با سرعت بالا

اندوکتانس کوچک موتورهای پرسرعت به طور اجتناب ناپذیری منجر به مشکل ریپل جریان بزرگ می شود. تلفات اضافی مس، تلفات آهن، موج‌های گشتاور و صدای ارتعاش ناشی از موج جریان بالا می‌تواند تلفات سیستم‌های موتور با سرعت بالا را تا حد زیادی افزایش دهد، عملکرد موتور را کاهش دهد و تداخل الکترومغناطیسی ناشی از نویز ارتعاش بالا می‌تواند پیری موتور را تسریع کند. راننده مسائل فوق تا حد زیادی بر عملکرد سیستم های محرک موتور با سرعت بالا تأثیر می گذارد و طراحی بهینه مدارهای سخت افزاری کم تلفات برای سیستم های محرک موتور با سرعت بالا بسیار مهم است. به طور خلاصه، طراحی یک سیستم محرک موتور با سرعت بالا مستلزم در نظر گرفتن جامع عوامل متعددی از جمله جفت شدن حلقه جریان، تاخیر سیستم، خطاهای پارامتر و مشکلات فنی مانند سرکوب موج جریان است. این یک فرآیند بسیار پیچیده است که تقاضاهای زیادی را بر روی استراتژی های کنترل، دقت تخمین موقعیت روتور و طراحی توپولوژی توان ایجاد می کند.

2، استراتژی کنترل برای سیستم محرک موتور با سرعت بالا

1. مدلسازی سیستم کنترل موتور با سرعت بالا

ویژگی‌های فرکانس پایه عملیاتی بالا و نسبت فرکانس حامل پایین در سیستم‌های محرک موتور با سرعت بالا و همچنین تأثیر جفت و تأخیر موتور بر روی سیستم را نمی‌توان نادیده گرفت. بنابراین، با در نظر گرفتن دو عامل اصلی فوق، مدل سازی و تجزیه و تحلیل بازسازی سیستم های محرک موتور با سرعت بالا، کلید بهبود بیشتر عملکرد رانندگی موتورهای پرسرعت است.

2. فناوری کنترل جداسازی موتورهای سرعت بالا

پرکاربردترین فناوری در سیستم های محرک موتور با کارایی بالا، کنترل FOC است. در پاسخ به مشکل جفت جفت ناشی از فرکانس اساسی عملیاتی بالا، جهت تحقیق اصلی در حال حاضر استراتژی های کنترل جداسازی است. استراتژی‌های کنترل جداسازی که در حال حاضر مورد مطالعه قرار گرفته‌اند، می‌توانند عمدتاً 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. استراتژی های کنترل جداسازی مبتنی بر مدل عمدتاً شامل جداسازی پیشخور و جداسازی فیدبک است، اما این استراتژی به پارامترهای موتور حساس است و حتی می تواند در موارد خطاهای پارامتری بزرگ منجر به ناپایداری سیستم شود و نمی تواند به جداسازی کامل برسد. عملکرد ضعیف جداسازی پویا محدوده کاربرد آن را محدود می کند. دو استراتژی کنترل جداسازی اخیر در حال حاضر کانون های تحقیقاتی هستند.

3. فناوری جبران تاخیر برای سیستم های موتوری با سرعت بالا

فناوری کنترل جداسازی می‌تواند به طور موثر مشکل کوپلینگ سیستم‌های محرک موتور با سرعت بالا را حل کند، اما پیوند تأخیر معرفی‌شده با تأخیر هنوز وجود دارد، بنابراین جبران فعال مؤثر تأخیر سیستم مورد نیاز است. در حال حاضر، دو استراتژی اصلی جبران خسارت برای تاخیر سیستم وجود دارد: استراتژی‌های جبران خسارت مبتنی بر مدل و استراتژی‌های جبران مستقل مدل.

قسمت 03 نتیجه گیری تحقیق

بر اساس دستاوردهای پژوهشی فعلی درموتور پر سرعتفن آوری درایو در جامعه دانشگاهی، همراه با مشکلات موجود، جهت توسعه و تحقیق موتورهای پرسرعت عمدتاً شامل موارد زیر است: 1) تحقیق در مورد پیش بینی دقیق جریان فرکانس پایه بالا و مسائل مربوط به تاخیر جبران فعال. 3) تحقیق در مورد الگوریتم های کنترل عملکرد دینامیکی بالا برای موتورهای با سرعت بالا. 4) تحقیق در مورد تخمین دقیق موقعیت گوشه و مدل تخمین موقعیت روتور دامنه سرعت کامل برای موتورهای با سرعت فوق العاده بالا. 5) تحقیق در مورد فن آوری جبران کامل برای خطاها در مدل های تخمین موقعیت موتور با سرعت بالا. 6) تحقیق در مورد توپولوژی فرکانس بالا و تلفات زیاد موتور با سرعت بالا.