Κινητήρες υψηλής ταχύτηταςτυγχάνουν αυξανόμενης προσοχής λόγω των προφανών πλεονεκτημάτων τους, όπως η υψηλή πυκνότητα ισχύος, το μικρό μέγεθος και το βάρος και η υψηλή απόδοση εργασίας. Ένα αποτελεσματικό και σταθερό σύστημα κίνησης είναι το κλειδί για την πλήρη αξιοποίηση της εξαιρετικής απόδοσης τουκινητήρες υψηλής ταχύτητας. Αυτό το άρθρο αναλύει κυρίως τις δυσκολίες τουκινητήρας υψηλής ταχύτηταςοδηγεί την τεχνολογία από τις πτυχές της στρατηγικής ελέγχου, της εκτίμησης γωνίας και του σχεδιασμού της τοπολογίας ισχύος και συνοψίζει τα τρέχοντα ερευνητικά αποτελέσματα στο εσωτερικό και στο εξωτερικό. Στη συνέχεια, συνοψίζει και προοπτικές την αναπτυξιακή τάση τουκινητήρας υψηλής ταχύτηταςτεχνολογία κίνησης.
Μέρος 02 Περιεχόμενο έρευνας
Κινητήρες υψηλής ταχύτηταςέχουν πολλά πλεονεκτήματα όπως υψηλή πυκνότητα ισχύος, μικρό όγκο και βάρος και υψηλή απόδοση εργασίας. Χρησιμοποιούνται ευρέως σε τομείς όπως η αεροδιαστημική, η εθνική άμυνα και ασφάλεια, η παραγωγή και η καθημερινή ζωή και αποτελούν απαραίτητο ερευνητικό περιεχόμενο και κατεύθυνση ανάπτυξης σήμερα. Σε εφαρμογές φορτίου υψηλής ταχύτητας όπως ηλεκτρικοί άξονες, στροβιλομηχανές, μικροστρόβιλοι αερίου και αποθήκευση ενέργειας σφονδύλου, η εφαρμογή κινητήρων υψηλής ταχύτητας μπορεί να επιτύχει μια δομή άμεσης μετάδοσης κίνησης, να εξαλείψει συσκευές μεταβλητής ταχύτητας, να μειώσει σημαντικά τον όγκο, το βάρος και το κόστος συντήρησης , ενώ βελτιώνει σημαντικά την αξιοπιστία και έχει εξαιρετικά ευρείες προοπτικές εφαρμογής.Κινητήρες υψηλής ταχύτηταςσυνήθως αναφέρονται σε ταχύτητες που υπερβαίνουν τα 10 kr/min ή τιμές δυσκολίας (προϊόν ταχύτητας και τετραγωνική ρίζα ισχύος) που υπερβαίνουν το 1 × Ο κινητήρας του 105 φαίνεται στο Σχήμα 1, το οποίο συγκρίνει τα σχετικά δεδομένα ορισμένων αντιπροσωπευτικών πρωτοτύπων κινητήρων υψηλής ταχύτητας τόσο στην εγχώρια αγορά και διεθνώς. Η διακεκομμένη γραμμή στο σχήμα 1 είναι 1 × 105 επίπεδο δυσκολίας κ.λπ
1,Δυσκολίες στην τεχνολογία κίνησης κινητήρα υψηλής ταχύτητας
1. Ζητήματα σταθερότητας συστήματος σε υψηλές θεμελιώδεις συχνότητες
Όταν ο κινητήρας βρίσκεται σε κατάσταση βασικής συχνότητας υψηλής λειτουργίας, λόγω περιορισμών όπως ο χρόνος μετατροπής από αναλογικό σε ψηφιακό, ο χρόνος εκτέλεσης του αλγόριθμου ψηφιακού ελεγκτή και η συχνότητα μεταγωγής μετατροπέα, η φέρουσα συχνότητα του συστήματος κίνησης κινητήρα υψηλής ταχύτητας είναι σχετικά χαμηλή , με αποτέλεσμα τη σημαντική μείωση της απόδοσης λειτουργίας του κινητήρα.
2. Το πρόβλημα της εκτίμησης της θέσης του ρότορα υψηλής ακρίβειας στη θεμελιώδη συχνότητα
Κατά τη λειτουργία υψηλής ταχύτητας, η ακρίβεια της θέσης του ρότορα είναι κρίσιμη για τη λειτουργική απόδοση του κινητήρα. Λόγω της χαμηλής αξιοπιστίας, του μεγάλου μεγέθους και του υψηλού κόστους των μηχανικών αισθητήρων θέσης, οι αλγόριθμοι χωρίς αισθητήρες χρησιμοποιούνται συχνά σε συστήματα ελέγχου κινητήρα υψηλής ταχύτητας. Ωστόσο, υπό συνθήκες υψηλών θεμελιωδών συχνοτήτων λειτουργίας, η χρήση αλγορίθμων χωρίς αισθητήρα θέσης υπόκειται σε μη ιδανικούς παράγοντες όπως η μη γραμμικότητα του μετατροπέα, οι χωρικές αρμονικές, τα φίλτρα βρόχου και οι αποκλίσεις παραμέτρων επαγωγής, με αποτέλεσμα σημαντικά σφάλματα εκτίμησης της θέσης του δρομέα.
3. Καταστολή κυματισμού σε συστήματα κίνησης κινητήρα υψηλής ταχύτητας
Η μικρή αυτεπαγωγή των κινητήρων υψηλής ταχύτητας οδηγεί αναπόφευκτα στο πρόβλημα του μεγάλου κυματισμού ρεύματος. Η πρόσθετη απώλεια χαλκού, η απώλεια σιδήρου, ο κυματισμός ροπής και ο θόρυβος δόνησης που προκαλούνται από κυματισμό υψηλού ρεύματος μπορούν να αυξήσουν σημαντικά τις απώλειες των συστημάτων κινητήρα υψηλής ταχύτητας, να μειώσουν την απόδοση του κινητήρα και οι ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές που προκαλούνται από τον υψηλό θόρυβο δόνησης μπορούν να επιταχύνουν τη γήρανση του οδηγός. Τα παραπάνω ζητήματα επηρεάζουν σε μεγάλο βαθμό την απόδοση των συστημάτων μετάδοσης κίνησης κινητήρα υψηλής ταχύτητας και ο σχεδιασμός βελτιστοποίησης των κυκλωμάτων υλικού χαμηλής απώλειας είναι ζωτικής σημασίας για συστήματα κίνησης κινητήρα υψηλής ταχύτητας. Συνοπτικά, ο σχεδιασμός ενός συστήματος κίνησης κινητήρα υψηλής ταχύτητας απαιτεί πλήρη εξέταση πολλών παραγόντων, όπως η σύζευξη βρόχου ρεύματος, η καθυστέρηση του συστήματος, τα σφάλματα παραμέτρων και οι τεχνικές δυσκολίες όπως η καταστολή κυματισμού ρεύματος. Είναι μια εξαιρετικά περίπλοκη διαδικασία που θέτει υψηλές απαιτήσεις σε στρατηγικές ελέγχου, ακρίβεια εκτίμησης θέσης ρότορα και σχεδιασμό τοπολογίας ισχύος.
2, Στρατηγική ελέγχου για σύστημα κίνησης κινητήρα υψηλής ταχύτητας
1. Μοντελοποίηση Συστήματος Ελέγχου Κινητήρα Υψηλής Ταχύτητας
Τα χαρακτηριστικά της υψηλής βασικής συχνότητας λειτουργίας και του χαμηλού λόγου συχνότητας φέροντος σε συστήματα κίνησης κινητήρα υψηλής ταχύτητας, καθώς και η επίδραση της σύζευξης και της καθυστέρησης κινητήρα στο σύστημα, δεν μπορούν να αγνοηθούν. Επομένως, λαμβάνοντας υπόψη τους δύο παραπάνω σημαντικούς παράγοντες, η μοντελοποίηση και η ανάλυση της ανακατασκευής συστημάτων κίνησης κινητήρα υψηλής ταχύτητας είναι το κλειδί για την περαιτέρω βελτίωση της απόδοσης οδήγησης των κινητήρων υψηλής ταχύτητας.
2. Τεχνολογία ελέγχου αποσύνδεσης για κινητήρες υψηλής ταχύτητας
Η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη τεχνολογία σε συστήματα κίνησης κινητήρα υψηλής απόδοσης είναι ο έλεγχος FOC. Ως απάντηση στο σοβαρό πρόβλημα σύζευξης που προκαλείται από την υψηλή λειτουργική θεμελιώδη συχνότητα, η κύρια ερευνητική κατεύθυνση επί του παρόντος είναι η αποσύνδεση των στρατηγικών ελέγχου. Οι στρατηγικές ελέγχου αποσύνδεσης που μελετώνται επί του παρόντος μπορούν να χωριστούν κυρίως σε στρατηγικές ελέγχου αποσύνδεσης βάσει μοντέλων, στρατηγικές ελέγχου αποσύνδεσης που βασίζονται σε αντιστάθμιση διαταραχών και στρατηγικές ελέγχου αποσύνδεσης με βάση σύνθετους ρυθμιστές φορέα. Οι στρατηγικές ελέγχου αποσύνδεσης βάσει μοντέλου περιλαμβάνουν κυρίως την αποσύνδεση προς τα εμπρός και την αποσύνδεση ανάδρασης, αλλά αυτή η στρατηγική είναι ευαίσθητη στις παραμέτρους του κινητήρα και μπορεί ακόμη και να οδηγήσει σε αστάθεια του συστήματος σε περιπτώσεις μεγάλων σφαλμάτων παραμέτρων και δεν μπορεί να επιτύχει πλήρη αποσύνδεση. Η κακή απόδοση δυναμικής αποσύνδεσης περιορίζει το εύρος εφαρμογής του. Οι δύο τελευταίες στρατηγικές ελέγχου αποσύνδεσης είναι επί του παρόντος ερευνητικά hotspot.
3. Τεχνολογία αντιστάθμισης καθυστέρησης για συστήματα κινητήρων υψηλής ταχύτητας
Η τεχνολογία ελέγχου αποσύνδεσης μπορεί να λύσει αποτελεσματικά το πρόβλημα σύζευξης των συστημάτων κίνησης κινητήρα υψηλής ταχύτητας, αλλά η σύνδεση καθυστέρησης που εισάγεται από την καθυστέρηση εξακολουθεί να υπάρχει, επομένως απαιτείται αποτελεσματική ενεργή αντιστάθμιση για την καθυστέρηση του συστήματος. Επί του παρόντος, υπάρχουν δύο κύριες ενεργές στρατηγικές αντιστάθμισης για την καθυστέρηση του συστήματος: στρατηγικές αντιστάθμισης βάσει μοντέλου και στρατηγικές ανεξάρτητης αποζημίωσης μοντέλων.
Μέρος 03 Συμπέρασμα Έρευνας
Με βάση τα τρέχοντα ερευνητικά επιτεύγματα στοκινητήρας υψηλής ταχύτηταςΗ τεχνολογία μετάδοσης κίνησης στην ακαδημαϊκή κοινότητα, σε συνδυασμό με τα υπάρχοντα προβλήματα, οι κατευθύνσεις ανάπτυξης και έρευνας των κινητήρων υψηλής ταχύτητας περιλαμβάνουν κυρίως: 1) έρευνα για την ακριβή πρόβλεψη ρεύματος υψηλής θεμελιώδους συχνότητας και ζητήματα που σχετίζονται με καθυστέρηση ενεργού αντιστάθμισης. 3) Έρευνα για αλγόριθμους ελέγχου υψηλής δυναμικής απόδοσης για κινητήρες υψηλής ταχύτητας. 4) Έρευνα για την ακριβή εκτίμηση της θέσης γωνίας και του μοντέλου εκτίμησης της θέσης του ρότορα τομέα πλήρους ταχύτητας για κινητήρες εξαιρετικά υψηλής ταχύτητας. 5) Έρευνα για την τεχνολογία πλήρους αντιστάθμισης για σφάλματα σε μοντέλα εκτίμησης θέσης κινητήρα υψηλής ταχύτητας. 6) Έρευνα για την Τοπολογία Υψηλής Συχνότητας και Υψηλής Απώλειας Ισχύος Κινητήρα Υψηλής Ταχύτητας.
Ώρα δημοσίευσης: Οκτ-24-2023
