Ātrgaitas motoritiek pievērsta arvien lielāka uzmanība to acīmredzamo priekšrocību, piemēram, augsta jaudas blīvuma, maza izmēra un svara, kā arī augstas darba efektivitātes, dēļ. Efektīva un stabila piedziņas sistēma ir atslēga, lai pilnībā izmantotu izcilo veiktspēju.ātrgaitas motoriŠajā rakstā galvenokārt tiek analizētas grūtības, kas saistītas arātrgaitas motorspiedziņas tehnoloģija no vadības stratēģijas, stūra novērtēšanas un jaudas topoloģijas dizaina aspektiem, kā arī apkopoti pašreizējie pētījumu rezultāti gan mājās, gan ārzemēs. Pēc tam apkopoti un prognozēti attīstības virzieni.ātrgaitas motorspiedziņas tehnoloģija.
2. daļa. Pētījuma saturs
Ātrgaitas motoritiem ir daudz priekšrocību, piemēram, augsts jaudas blīvums, mazs tilpums un svars, kā arī augsta darba efektivitāte. Tos plaši izmanto tādās jomās kā aviācija un kosmoss, valsts aizsardzība un drošība, ražošana un ikdienas dzīve, un tie mūsdienās ir nepieciešami pētniecības satura un attīstības virzieni. Ātrgaitas slodzes lietojumprogrammās, piemēram, elektriskajās vārpstās, turbokompresoru iekārtās, mikrogāzes turbīnās un spararata enerģijas uzkrāšanā, ātrgaitas motoru pielietošana var panākt tiešās piedziņas struktūru, likvidēt mainīga ātruma ierīces, ievērojami samazināt tilpumu, svaru un uzturēšanas izmaksas, vienlaikus ievērojami uzlabojot uzticamību, un tiem ir ārkārtīgi plašas pielietojuma iespējas.Ātrgaitas motoriparasti attiecas uz ātrumu, kas pārsniedz 10 kr/min, vai grūtības vērtībām (ātruma un jaudas kvadrātsaknes reizinājums), kas pārsniedz 1 × 105 dzinējs ir parādīts 1. attēlā, kurā salīdzināti dažu vietējā un starptautiskā mērogā ražotu ātrgaitas motoru reprezentatīvu prototipu attiecīgie dati. 1. attēlā punktētā līnija ir 1 × 105 grūtības līmenis utt.
1.Grūtības ātrgaitas motora piedziņas tehnoloģijā
1. Sistēmas stabilitātes problēmas pie augstām pamatfrekvencēm
Kad motors atrodas augstā darbības pamatfrekvences stāvoklī, tādu ierobežojumu dēļ kā analogciparu pārveidošanas laiks, digitālā kontrollera algoritma izpildes laiks un invertora pārslēgšanas frekvence, ātrgaitas motora piedziņas sistēmas nesējfrekvence ir relatīvi zema, kā rezultātā ievērojami samazinās motora darbības veiktspēja.
2. Augstas precizitātes rotora pozīcijas novērtēšanas problēma pamatfrekvencē
Lielātruma darbības laikā rotora pozīcijas precizitāte ir ļoti svarīga motora darbības rādītājiem. Mehānisko pozīcijas sensoru zemās uzticamības, lielā izmēra un augsto izmaksu dēļ bezsensoru algoritmi bieži tiek izmantoti ātrgaitas motoru vadības sistēmās. Tomēr augstas darbības pamatfrekvences apstākļos bezsensoru pozīcijas algoritmu izmantošana ir pakļauta tādiem neideāliem faktoriem kā invertora nelinearitāte, telpiskās harmonikas, cilpas filtri un induktivitātes parametru novirzes, kā rezultātā rodas ievērojamas rotora pozīcijas novērtēšanas kļūdas.
3. Viļņu slāpēšana ātrgaitas motora piedziņas sistēmās
Ātrgaitas motoru mazā induktivitāte neizbēgami rada lielas strāvas pulsācijas problēmu. Papildu vara zudumi, dzelzs zudumi, griezes momenta pulsācija un vibrācijas troksnis, ko rada liela strāvas pulsācija, var ievērojami palielināt ātrgaitas motoru sistēmu zudumus, samazināt motora veiktspēju, un augsta vibrācijas trokšņa radītie elektromagnētiskie traucējumi var paātrināt vadītāja novecošanos. Iepriekš minētās problēmas ievērojami ietekmē ātrgaitas motoru piedziņas sistēmu veiktspēju, un mazzudumu aparatūras shēmu optimizācijas projektēšana ir ļoti svarīga ātrgaitas motoru piedziņas sistēmām. Rezumējot, ātrgaitas motoru piedziņas sistēmas projektēšanai ir nepieciešams visaptveroši ņemt vērā vairākus faktorus, tostarp strāvas cilpas sasaisti, sistēmas aizkavi, parametru kļūdas un tehniskas grūtības, piemēram, strāvas pulsācijas slāpēšanu. Tas ir ļoti sarežģīts process, kas izvirza augstas prasības vadības stratēģijām, rotora pozīcijas novērtēšanas precizitātei un jaudas topoloģijas projektēšanai.
2. Ātrgaitas motora piedziņas sistēmas vadības stratēģija
1. Ātrgaitas motora vadības sistēmas modelēšana
Augstas darbības pamatfrekvences un zemas nesējfrekvences attiecības raksturlielumus ātrgaitas motoru piedziņas sistēmās, kā arī motora sasaistes un aizkaves ietekmi uz sistēmu nevar ignorēt. Tāpēc, ņemot vērā iepriekš minētos divus galvenos faktorus, ātrgaitas motoru piedziņas sistēmu rekonstrukcijas modelēšana un analīze ir galvenais, lai vēl vairāk uzlabotu ātrgaitas motoru piedziņas veiktspēju.
2. Atvienošanas vadības tehnoloģija ātrgaitas motoriem
Visplašāk izmantotā tehnoloģija augstas veiktspējas motoru piedziņas sistēmās ir FOC vadība. Reaģējot uz nopietno sasaistes problēmu, ko rada augsta darbības pamatfrekvence, galvenais pētījumu virziens pašlaik ir atvienošanas vadības stratēģijas. Pašlaik pētītās atvienošanas vadības stratēģijas galvenokārt var iedalīt uz modeļiem balstītās atvienošanas vadības stratēģijās, uz traucējumu kompensāciju balstītās atvienošanas vadības stratēģijās un uz kompleksu vektoru regulatoru balstītās atvienošanas vadības stratēģijās. Uz modeļiem balstītas atvienošanas vadības stratēģijas galvenokārt ietver tiešo atvienošanu un atgriezenisko atvienošanu, taču šī stratēģija ir jutīga pret motora parametriem un lielu parametru kļūdu gadījumā var pat izraisīt sistēmas nestabilitāti, un nevar panākt pilnīgu atvienošanu. Sliktā dinamiskās atvienošanas veiktspēja ierobežo tās pielietojuma diapazonu. Pēdējās divas atvienošanas vadības stratēģijas pašlaik ir pētījumu karstie punkti.
3. Kavēšanās kompensācijas tehnoloģija ātrgaitas motoru sistēmām
Atvienošanas vadības tehnoloģija var efektīvi atrisināt ātrgaitas motora piedziņas sistēmu savienojuma problēmu, taču joprojām pastāv aizkaves radītā aizkaves saite, tāpēc ir nepieciešama efektīva aktīva sistēmas aizkaves kompensācija. Pašlaik pastāv divas galvenās aktīvās kompensācijas stratēģijas sistēmas aizkavei: uz modeli balstītas kompensācijas stratēģijas un uz modeli neatkarīgas kompensācijas stratēģijas.
03. daļas pētījuma secinājums
Balstoties uz pašreizējiem pētījumu sasniegumiem,ātrgaitas motorsPiedziņas tehnoloģijas akadēmiskajā vidē, apvienojumā ar esošajām problēmām, ātrgaitas motoru izstrādes un pētniecības virzieni galvenokārt ietver: 1) pētījumus par augstas pamatfrekvences strāvas precīzu prognozēšanu un ar aktīvo kompensāciju saistīto jautājumu risināšanu; 3) pētījumus par augstas dinamiskās veiktspējas vadības algoritmiem ātrgaitas motoriem; 4) pētījumus par precīzu stūra pozīcijas novērtēšanu un pilna ātruma domēna rotora pozīcijas novērtēšanas modeli īpaši ātrgaitas motoriem; 5) pētījumus par pilnīgas kompensācijas tehnoloģiju kļūdām ātrgaitas motora pozīcijas novērtēšanas modeļos; 6) pētījumus par augstas frekvences un lielu zudumu ātrgaitas motora jaudas topoloģiju.
Publicēšanas laiks: 2023. gada 24. oktobris
