Motori à alta velocitàricevenu una attenzione crescente per via di i so vantaghji evidenti cum'è l'alta densità di putenza, e dimensioni è u pesu ridotti, è l'alta efficienza di u travagliu. Un sistema di trasmissione efficiente è stabile hè a chjave per utilizà pienamente l'eccellente prestazione dimotori à alta velocitàQuestu articulu analizeghja soprattuttu e difficultà dimutore à alta velocitàA tecnulugia di guida da l'aspetti di a strategia di cuntrollu, a stima di l'anguli è u cuncepimentu di a topologia di putenza, è riassume i risultati di a ricerca attuale in casa è à l'esteru. Dopu, riassume è prospettive a tendenza di sviluppu dimutore à alta velocitàtecnulugia di guida.
Parte 02 Cuntenutu di Ricerca
Motori à alta velocitàAnu parechji vantaghji cum'è una alta densità di putenza, un picculu vulume è pesu, è una alta efficienza di u travagliu. Sò largamente usati in campi cum'è l'aerospaziale, a difesa naziunale è a sicurezza, a pruduzzione è a vita quotidiana, è sò un cuntenutu di ricerca necessariu è una direzzione di sviluppu oghje. In l'applicazioni di carica à alta velocità cum'è i mandrini elettrichi, e turbomacchine, e microturbine à gas è l'accumulazione di energia di u volante, l'applicazione di motori à alta velocità pò ottene una struttura di trasmissione diretta, eliminà i dispositivi à velocità variabile, riduce significativamente u vulume, u pesu è i costi di manutenzione, mentre migliora significativamente l'affidabilità, è hà prospettive d'applicazione estremamente larghe.Motori à alta velocitàdi solitu si riferiscenu à velocità superiori à 10kr/min o valori di difficultà (produttu di velocità è radice quadrata di putenza) superiori à 1 × U mutore di 105 hè mostratu in a Figura 1, chì paraguna i dati pertinenti di alcuni prototipi rappresentativi di motori à alta velocità sia in u paese sia à l'internaziunale. A linea tratteggiata in a Figura 1 hè u livellu di difficultà 1 × 105, ecc.
1.Difficultà in a tecnulugia di trasmissione di motori à alta velocità
1. Prublemi di stabilità di u sistema à alte frequenze fundamentali
Quandu u mutore hè in un statu di frequenza fundamentale di funziunamentu alta, per via di limitazioni cum'è u tempu di cunversione analogicu-digitale, u tempu di esecuzione di l'algoritmu di u controller digitale è a frequenza di cummutazione di l'inverter, a frequenza portante di u sistema di azionamentu di u mutore à alta velocità hè relativamente bassa, ciò chì porta à una diminuzione significativa di e prestazioni di funziunamentu di u mutore.
2. U prublema di a stima di a pusizione di u rotore d'alta precisione in frequenza fundamentale
Durante u funziunamentu à alta velocità, a precisione di a pusizione di u rotore hè cruciale per e prestazioni operative di u mutore. A causa di a bassa affidabilità, di e grande dimensioni è di l'altu costu di i sensori di pusizione meccanichi, l'algoritmi senza sensore sò spessu usati in i sistemi di cuntrollu di u mutore à alta velocità. Tuttavia, in cundizioni di alta frequenza fundamentale di funziunamentu, l'usu di algoritmi senza sensore di pusizione hè suscettibile à fattori non ideali cum'è a non linearità di l'inverter, l'armoniche spaziali, i filtri di loop è e deviazioni di i parametri di induttanza, chì risultanu in errori significativi di stima di a pusizione di u rotore.
3. Soppressione di l'ondulazione in i sistemi di azionamentu di motori à alta velocità
A piccula induttanza di i motori à alta velocità porta inevitabilmente à u prublema di una grande ondulazione di corrente. A perdita supplementaria di rame, a perdita di ferru, l'ondulazione di coppia è u rumore di vibrazione causatu da l'alta ondulazione di corrente ponu aumentà assai e perdite di i sistemi di motori à alta velocità, riduce e prestazioni di u mutore, è l'interferenza elettromagnetica causata da un rumore di vibrazione elevato pò accelerà l'invecchiamento di u driver. I prublemi sopra menzionati influenzanu assai e prestazioni di i sistemi di azionamento di motori à alta velocità, è a cuncepzione di l'ottimizazione di i circuiti hardware à bassa perdita hè cruciale per i sistemi di azionamento di motori à alta velocità. In riassuntu, a cuncepzione di un sistema di azionamento di motori à alta velocità richiede una considerazione cumpleta di parechji fattori, cumpresi l'accoppiamentu di u ciclu di corrente, u ritardu di u sistema, l'errori di i parametri è e difficultà tecniche cum'è a soppressione di l'ondulazione di corrente. Hè un prucessu assai cumplessu chì impone elevate esigenze à e strategie di cuntrollu, a precisione di a stima di a pusizione di u rotore è a cuncepzione di a topologia di putenza.
2. Strategia di cuntrollu per u sistema di azionamentu di motori à alta velocità
1. Modellazione di u Sistema di Cuntrollu di u Motore à Alta Velocità
E caratteristiche di l'alta frequenza fundamentale di funziunamentu è di u bassu rapportu di frequenza portante in i sistemi di azionamentu di motori à alta velocità, è ancu l'influenza di l'accoppiamentu è di u ritardu di u mutore nantu à u sistema, ùn ponu esse trascurate. Dunque, cunsiderendu i dui fattori principali sopra menzionati, a modellazione è l'analisi di a ricustruzione di i sistemi di azionamentu di motori à alta velocità hè a chjave per migliurà ulteriormente e prestazioni di guida di i motori à alta velocità.
2. Tecnulugia di cuntrollu di disaccoppiamentu per i motori à alta velocità
A tecnulugia a più aduprata in i sistemi di azionamentu di motori à alte prestazioni hè u cuntrollu FOC. In risposta à u seriu prublema di accoppiamentu causatu da l'alta frequenza fundamentale di funziunamentu, a principale direzzione di ricerca attualmente hè a strategia di cuntrollu di disaccoppiamentu. E strategie di cuntrollu di disaccoppiamentu attualmente studiate ponu esse principalmente divise in strategie di cuntrollu di disaccoppiamentu basate nantu à mudelli, strategie di cuntrollu di disaccoppiamentu basate nantu à a compensazione di i disturbi è strategie di cuntrollu di disaccoppiamentu basate nantu à un regulatore vettoriale cumplessu. E strategie di cuntrollu di disaccoppiamentu basate nantu à mudelli includenu principalmente u disaccoppiamentu feedforward è u disaccoppiamentu feedback, ma sta strategia hè sensibile à i parametri di u mutore è pò ancu purtà à l'instabilità di u sistema in casi di grandi errori di parametri, è ùn pò micca ottene un disaccoppiamentu cumpletu. E scarse prestazioni di disaccoppiamentu dinamicu limitanu u so campu d'applicazione. L'ultime duie strategie di cuntrollu di disaccoppiamentu sò attualmente punti caldi di ricerca.
3. Tecnulugia di Compensazione di Ritardu per Sistemi di Motori à Alta Velocità
A tecnulugia di cuntrollu di disaccoppiamentu pò risolve efficacemente u prublema di accoppiamentu di i sistemi di azionamentu di motori à alta velocità, ma u ligame di ritardu introduttu da u ritardu esiste sempre, dunque hè necessaria una compensazione attiva efficace per u ritardu di u sistema. Attualmente, ci sò duie strategie principali di compensazione attiva per u ritardu di u sistema: strategie di compensazione basate nantu à u mudellu è strategie di compensazione indipendenti da u mudellu.
Parte 03 Cunclusione di a Ricerca
Basatu annantu à i risultati attuali di a ricerca inmutore à alta velocitàA tecnulugia di trasmissione in a cumunità accademica, cumminata cù i prublemi esistenti, e direzzione di sviluppu è di ricerca di i motori à alta velocità includenu principalmente: 1) ricerca nantu à a previsione precisa di a currente di alta frequenza fundamentale è di i prublemi ligati à u ritardu di compensazione attiva; 3) Ricerca nantu à l'algoritmi di cuntrollu di alte prestazioni dinamiche per i motori à alta velocità; 4) Ricerca nantu à a stima precisa di a pusizione di l'angulu è di u mudellu di stima di a pusizione di u rotore di u duminiu di velocità cumpleta per i motori à velocità ultra elevata; 5) Ricerca nantu à a tecnulugia di compensazione cumpleta per l'errori in i mudelli di stima di a pusizione di u mutore à alta velocità; 6) Ricerca nantu à a Topologia di Potenza di u Mutore à Alta Frequenza è Alta Perdita.
Data di publicazione: 24 d'ottobre di u 2023
