Teknologi Penggerak Motor Berkecepatan Tinggi dan Tren Perkembangannya

Motor berkecepatan tinggisemakin mendapat perhatian karena keunggulannya yang nyata seperti kepadatan daya yang tinggi, ukuran dan berat yang kecil, serta efisiensi kerja yang tinggi.Sistem penggerak yang efisien dan stabil adalah kunci untuk memanfaatkan sepenuhnya kinerja luar biasamotor berkecepatan tinggi.Artikel ini terutama menganalisis kesulitanmotor berkecepatan tinggimendorong teknologi dari aspek strategi pengendalian, estimasi sudut, dan desain topologi daya, serta merangkum hasil penelitian terkini di dalam dan luar negeri.Setelah itu dirangkum dan prospek tren perkembangannyamotor berkecepatan tinggimenggerakkan teknologi.

Bagian 02 Isi Penelitian

Motor berkecepatan tinggimemiliki banyak keunggulan seperti kepadatan daya yang tinggi, volume dan berat yang kecil, serta efisiensi kerja yang tinggi.Mereka banyak digunakan di berbagai bidang seperti kedirgantaraan, pertahanan dan keselamatan nasional, produksi dan kehidupan sehari-hari, dan merupakan konten penelitian dan arah pengembangan yang diperlukan saat ini.Dalam aplikasi beban berkecepatan tinggi seperti spindel listrik, mesin turbo, turbin gas mikro, dan penyimpanan energi roda gila, penerapan motor berkecepatan tinggi dapat mencapai struktur penggerak langsung, menghilangkan perangkat kecepatan variabel, secara signifikan mengurangi volume, berat, dan biaya pemeliharaan. , sekaligus meningkatkan keandalan secara signifikan, dan memiliki prospek penerapan yang sangat luas.Motor berkecepatan tinggibiasanya mengacu pada kecepatan melebihi 10kr/mnt atau nilai kesulitan (hasil kali kecepatan dan akar kuadrat daya) melebihi 1 × Motor 105 ditunjukkan pada Gambar 1, yang membandingkan data relevan dari beberapa perwakilan prototipe motor berkecepatan tinggi baik di dalam negeri dan secara internasional.Garis putus-putus pada Gambar 1 adalah tingkat kesulitan 1×105, dst

1、Kesulitan dalam Teknologi Penggerak Motor Berkecepatan Tinggi

1. Masalah stabilitas sistem pada frekuensi fundamental tinggi

Ketika motor berada dalam keadaan frekuensi dasar pengoperasian yang tinggi, karena keterbatasan seperti waktu konversi analog-ke-digital, waktu eksekusi algoritma pengontrol digital, dan frekuensi peralihan inverter, frekuensi pembawa sistem penggerak motor berkecepatan tinggi relatif rendah. , mengakibatkan penurunan kinerja pengoperasian motor secara signifikan.

2. Masalah estimasi posisi rotor dengan presisi tinggi pada frekuensi fundamental

Selama pengoperasian kecepatan tinggi, keakuratan posisi rotor sangat penting untuk kinerja operasional motor.Karena keandalan yang rendah, ukuran besar, dan tingginya biaya sensor posisi mekanis, algoritma tanpa sensor sering digunakan dalam sistem kontrol motor berkecepatan tinggi.Namun, dalam kondisi frekuensi fundamental operasi yang tinggi, penggunaan algoritma tanpa sensor posisi rentan terhadap faktor-faktor yang tidak ideal seperti nonlinier inverter, harmonik spasial, filter loop, dan deviasi parameter induktansi, yang mengakibatkan kesalahan estimasi posisi rotor yang signifikan.

3. Penekanan riak pada sistem penggerak motor berkecepatan tinggi

Induktansi kecil pada motor berkecepatan tinggi pasti menyebabkan masalah riak arus yang besar.Kehilangan tembaga tambahan, kehilangan besi, riak torsi, dan kebisingan getaran yang disebabkan oleh riak arus tinggi dapat sangat meningkatkan kerugian sistem motor berkecepatan tinggi, mengurangi kinerja motor, dan interferensi elektromagnetik yang disebabkan oleh kebisingan getaran tinggi dapat mempercepat penuaan motor. pengemudi.Masalah di atas sangat mempengaruhi kinerja sistem penggerak motor berkecepatan tinggi, dan desain optimalisasi sirkuit perangkat keras dengan kerugian rendah sangat penting untuk sistem penggerak motor berkecepatan tinggi.Singkatnya, desain sistem penggerak motor berkecepatan tinggi memerlukan pertimbangan komprehensif dari berbagai faktor, termasuk kopling loop arus, penundaan sistem, kesalahan parameter, dan kesulitan teknis seperti penekanan riak arus.Ini adalah proses yang sangat kompleks yang menuntut strategi kontrol, akurasi estimasi posisi rotor, dan desain topologi daya.

2[UNK] Strategi Pengendalian untuk Sistem Penggerak Motor Berkecepatan Tinggi

1. Pemodelan Sistem Pengendalian Motor Kecepatan Tinggi

Karakteristik frekuensi dasar operasi yang tinggi dan rasio frekuensi pembawa yang rendah pada sistem penggerak motor berkecepatan tinggi, serta pengaruh kopling dan penundaan motor pada sistem, tidak dapat diabaikan.Oleh karena itu, dengan mempertimbangkan dua faktor utama di atas, pemodelan dan analisis rekonstruksi sistem penggerak motor berkecepatan tinggi merupakan kunci untuk lebih meningkatkan performa berkendara motor berkecepatan tinggi.

2. Teknologi Kontrol Decoupling untuk Motor Kecepatan Tinggi

Teknologi yang paling banyak digunakan dalam sistem penggerak motor performa tinggi adalah kontrol FOC.Menanggapi masalah kopling serius yang disebabkan oleh frekuensi fundamental operasi yang tinggi, arah penelitian utama saat ini adalah strategi kontrol decoupling.Strategi pengendalian decoupling yang saat ini dipelajari dapat dibagi menjadi strategi kontrol decoupling berbasis model, strategi kontrol decoupling berbasis kompensasi gangguan, dan strategi kontrol decoupling berbasis regulator vektor kompleks.Strategi kontrol decoupling berbasis model terutama mencakup decoupling umpan maju dan decoupling umpan balik, namun strategi ini sensitif terhadap parameter motor dan bahkan dapat menyebabkan ketidakstabilan sistem jika terjadi kesalahan parameter besar, dan tidak dapat mencapai decoupling lengkap.Performa decoupling dinamis yang buruk membatasi jangkauan penerapannya.Dua strategi pengendalian pemisahan yang terakhir saat ini sedang menjadi fokus penelitian.

3. Teknologi Kompensasi Keterlambatan untuk Sistem Motor Berkecepatan Tinggi

Teknologi kontrol decoupling dapat secara efektif menyelesaikan masalah kopling pada sistem penggerak motor berkecepatan tinggi, tetapi tautan penundaan yang ditimbulkan oleh penundaan masih ada, sehingga diperlukan kompensasi aktif yang efektif untuk penundaan sistem.Saat ini, ada dua strategi kompensasi aktif utama untuk penundaan sistem: strategi kompensasi berbasis model dan strategi kompensasi model independen.

Bagian 03 Kesimpulan Penelitian

Berdasarkan pencapaian penelitian saat ini dimotor berkecepatan tinggimenggerakkan teknologi di kalangan akademisi, dikombinasikan dengan permasalahan yang ada, arah pengembangan dan penelitian motor berkecepatan tinggi terutama meliputi: 1) penelitian tentang prediksi yang tepat dari masalah terkait arus frekuensi fundamental tinggi dan penundaan kompensasi aktif;3) Penelitian algoritma kontrol kinerja dinamis tinggi untuk motor berkecepatan tinggi;4) Penelitian estimasi presisi posisi sudut dan model estimasi posisi rotor domain kecepatan penuh untuk motor kecepatan ultra tinggi;5) Penelitian tentang teknologi kompensasi penuh atas kesalahan pada model estimasi posisi motor kecepatan tinggi;6) Penelitian Topologi Daya Motor Kecepatan Tinggi Frekuensi Tinggi dan Loss Tinggi.