Héichgeschwindegkeetsmotorenkréien ëmmer méi Opmierksamkeet wéinst hiren offensichtleche Virdeeler wéi héijer Leeschtungsdicht, kleng Gréisst a Gewiicht, an héijer Aarbechtseffizienz. En effizienten a stabile Undriffssystem ass de Schlëssel fir déi exzellent Leeschtung voll auszenotzenHéichgeschwindegkeetsmotorenDësen Artikel analyséiert haaptsächlech d'Schwieregkeeten vunHéichgeschwindegkeetsmotorD'Undriffstechnologie aus den Aspekter vun der Kontrollstrategie, der Eckschätzung an dem Design vun der Leeschtungstopologie, a resüméiert déi aktuell Fuerschungsresultater am In- an Ausland. Duerno resüméiert a prognostizéiert et den Entwécklungstrend vunHéichgeschwindegkeetsmotorUndriffstechnologie.
Deel 02 Fuerschungsinhalt
Héichgeschwindegkeetsmotorenhunn vill Virdeeler wéi héich Leeschtungsdicht, klengt Volumen a Gewiicht, an héich Aarbechtseffizienz. Si gi wäit verbreet a Beräicher wéi Loft- a Raumfaart, national Verteidegung a Sécherheet, Produktioun an Alldag benotzt, a sinn hautdesdaags noutwendeg Fuerschungsinhalter an Entwécklungsrichtung. An Héichgeschwindegkeetslaasapplikatiounen wéi elektresch Spindelen, Turbomaschinnen, Mikrogasturbinen a Schwéngradenergiespäicherung, kann d'Applikatioun vun Héichgeschwindegkeetsmotoren eng Direktundriffsstruktur erreechen, variabel Geschwindegkeetsapparater eliminéieren, Volumen-, Gewiichts- a Wartungskäschten däitlech reduzéieren, gläichzäiteg d'Zouverlässegkeet däitlech verbesseren, an huet extrem breet Uwendungsperspektiven.Héichgeschwindegkeetsmotorenbezéie sech normalerweis op Geschwindegkeete vun iwwer 10 kr/min oder Schwieregkeetswäerter (Produkt vun der Geschwindegkeet an der Quadratwurzel vun der Leeschtung), déi 1 × iwwerschreiden. De Motor vun 10 5 gëtt an der Figur 1 gewisen, wou déi relevant Donnéeë vun e puer representativen Prototypen vun Héichgeschwindegkeetsmotoren am Inland an am Ausland vergläicht ginn. Déi gestrichelt Linn an der Figur 1 ass den Schwieregkeetsgrad vun 1 × 10 5, etc.
1.Schwieregkeeten an der Technologie vun den Héichgeschwindegkeetsmotorundriff
1. Problemer mat der Systemstabilitéit bei héijen Grondfrequenzen
Wann de Motor an engem Zoustand vun héijer Grondfrequenz ass, ass d'Tragefrequenz vum Héichgeschwindegkeetsmotorundriff relativ niddreg wéinst Aschränkungen wéi der Analog-zu-Digital-Konversiounszäit, der Ausféierungszäit vum digitale Controlleralgorithmus an der Schaltfrequenz vum Inverter, wat zu enger däitlecher Ofsenkung vun der Motorleistung féiert.
2. D'Problem vun der héichpräziser Rotorpositiounsschätzung an der Grondfrequenz
Wärend dem Héichgeschwindegkeetsbetrib ass d'Genauegkeet vun der Rotorpositioun entscheedend fir d'Betribsleistung vum Motor. Wéinst der gerénger Zouverlässegkeet, der grousser Gréisst an den héije Käschte vu mechanesche Positiounssensoren, ginn sensorlos Algorithmen dacks a Motorsteierungssystemer mat héijer Geschwindegkeet benotzt. Ënner Betribsbedingungen mat héijer Grondfrequenz ass d'Benotzung vu positionslosen Algorithmen ufälleg fir net-ideal Faktoren wéi Inverter-Netlinearitéit, raimlech Harmonien, Schleiffilter an Ofwäichunge vun Induktivitéitsparameteren, wat zu bedeitende Feeler an der Schätzung vun der Rotorpositioun féiert.
3. Wellenënnerdréckung an Héichgeschwindegkeetsmotorundriffssystemer
Déi kleng Induktivitéit vu Schnellmotoren féiert zwangsleefeg zu engem Problem mat enger grousser Stroumwelle. Den zousätzleche Kupferverloscht, den Eisenverloscht, d'Dréimomentwelle an de Vibratiounsgeräischer, déi duerch eng héich Stroumwelle verursaacht ginn, kënnen d'Verloschter vu Schnellmotorsystemer staark erhéijen, d'Motorleistung reduzéieren, an déi elektromagnetesch Stéierungen, déi duerch en héije Vibratiounsgeräischer verursaacht ginn, kënnen d'Alterung vum Undriff beschleunegen. Déi uewe genannten Themen beaflossen d'Leeschtung vu Schnellmotorundriffssystemer staark, an den Optimiséierungsdesign vu Verloschtarme Hardwarekreesser ass entscheedend fir Schnellmotorundriffssystemer. Zesummegefaasst erfuerdert den Design vun engem Schnellmotorundriffssystem eng ëmfaassend Berécksiichtegung vu verschiddene Faktoren, dorënner Stroumschleifkupplung, Systemverzögerung, Parameterfehler an technesch Schwieregkeeten, wéi z. B. d'Ënnerdréckung vu Stroumwelle. Et ass e ganz komplexe Prozess, deen héich Ufuerderungen un d'Steierstrategien, d'Genauegkeet vun der Schätzung vun der Rotorpositioun an den Design vun der Leeschtungstopologie stellt.
2. Kontrollstrategie fir en Héichgeschwindegkeetsmotorundriffssystem
1. Modelléierung vun engem Héichgeschwindegkeetsmotorsteierungssystem
D'Charakteristike vun enger héijer Betribsgrondfrequenz an engem niddrege Trägerfrequenzverhältnis an Héichgeschwindegkeetsmotorundriffssystemer, souwéi den Afloss vun der Motorkopplung an der Verzögerung um System, kënnen net ignoréiert ginn. Dofir, wann déi uewe genannten zwee Haaptfaktoren berécksiichtegt ginn, ass d'Modelléierung an d'Analyse vun der Rekonstruktioun vun Héichgeschwindegkeetsmotorundriffssystemer de Schlëssel fir d'Undriffsleistung vun Héichgeschwindegkeetsmotoren weider ze verbesseren.
2. Entkopplungskontrolltechnologie fir Héichgeschwindegkeetsmotoren
Déi am meeschte verbreet Technologie an Héichleistungsmotorundriffssystemer ass d'FOC-Steierung. Als Äntwert op dat eescht Kopplungsproblem, dat duerch eng héich Betribsgrondfrequenz verursaacht gëtt, ass déi aktuell Haaptfuerschungsrichtung d'Entkopplungskontrollstrategien. Déi aktuell studéiert Entkopplungskontrollstrategien kënnen haaptsächlech a modellbaséiert Entkopplungskontrollstrategien, Stéierungskompensatiounsbaséiert Entkopplungskontrollstrategien a komplex Vektorregulatorbaséiert Entkopplungskontrollstrategien opgedeelt ginn. Modellbaséiert Entkopplungskontrollstrategien enthalen haaptsächlech Feedforward-Entkopplung an Feedback-Entkopplung, awer dës Strategie ass empfindlech op Motorparameter a kann a Fäll vu grousse Parameterfehler souguer zu Systeminstabilitéit féieren, a kann keng komplett Entkopplung erreechen. Déi schlecht dynamesch Entkopplungsleistung limitéiert hiren Uwendungsberäich. Déi lescht zwou Entkopplungskontrollstrategien sinn aktuell Fuerschungshotspots.
3. Technologie fir d'Ausgläichung vun der Verzögerung fir Héichgeschwindegkeetsmotorsystemer
D'Entkopplungskontrolltechnologie kann de Kopplungsproblem vun Héichgeschwindegkeetsmotorundriffssystemer effektiv léisen, awer d'Verzögerungsverbindung, déi duerch d'Verzögerung agefouert gëtt, existéiert nach ëmmer, dofir ass eng effektiv aktiv Kompensatioun fir Systemverzögerung néideg. Am Moment ginn et zwou Haaptaktivkompensatiounsstrategien fir Systemverzögerung: modellbaséiert Kompensatiounsstrategien a modellonofhängeg Kompensatiounsstrategien.
Deel 03 Fuerschungsconclusioun
Baséierend op den aktuellen Fuerschungsleeschtungen am BeräichHéichgeschwindegkeetsmotorAntriebstechnologie an der akademescher Gemeinschaft, a Kombinatioun mat existente Problemer, ëmfaassen d'Entwécklungs- a Fuerschungsrichtunge vu Schnellmotoren haaptsächlech: 1) Fuerschung iwwer präzis Prognose vu Stroum mat héijer Grondfrequenz a Froen am Zesummenhang mat der aktiver Kompensatiounsverzögerung; 3) Fuerschung iwwer Algorithmen fir héich dynamesch Leeschtungskontroll fir Schnellmotoren; 4) Fuerschung iwwer präzis Schätzung vun der Eckpositioun an dem Modell fir d'Schätzung vun der Rotorpositioun am Vollgeschwindegkeetsberäich fir Ultra-Schnellmotoren; 5) Fuerschung iwwer Vollkompensatiounstechnologie fir Feeler a Modeller fir d'Schätzung vun der Positioun vun Schnellmotoren; 6) Fuerschung iwwer d'Topologie vun der Héichfrequenz an dem héije Leeschtungsverloscht vun der Schnellmotorenleistung.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 24. Oktober 2023
