เทคโนโลยีขับเคลื่อนมอเตอร์ความเร็วสูงและแนวโน้มการพัฒนา

มอเตอร์ความเร็วสูงกำลังได้รับความสนใจเพิ่มขึ้นเนื่องจากมีข้อได้เปรียบที่ชัดเจน เช่น ความหนาแน่นของกำลังสูง ขนาดและน้ำหนักที่เล็ก และประสิทธิภาพในการทำงานสูง ระบบขับเคลื่อนที่มีประสิทธิภาพและมีเสถียรภาพเป็นกุญแจสำคัญในการใช้ประโยชน์สูงสุดจากสมรรถนะอันยอดเยี่ยมของมอเตอร์ความเร็วสูง- บทความนี้จะวิเคราะห์ความยากลำบากของมอเตอร์ความเร็วสูงขับเคลื่อนเทคโนโลยีจากแง่มุมต่างๆ ของกลยุทธ์การควบคุม การประมาณค่ามุม และการออกแบบโทโพโลยีกำลัง และสรุปผลการวิจัยในปัจจุบันทั้งในและต่างประเทศ หลังจากนั้นจะสรุปและคาดการณ์แนวโน้มการพัฒนาของมอเตอร์ความเร็วสูงเทคโนโลยีขับเคลื่อน

ส่วนที่ 02 เนื้อหาการวิจัย

มอเตอร์ความเร็วสูงมีข้อดีหลายประการ เช่น ความหนาแน่นของกำลังสูง ปริมาณและน้ำหนักน้อย และประสิทธิภาพการทำงานสูง มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาต่างๆ เช่น การบินและอวกาศ การป้องกันประเทศและความปลอดภัย การผลิตและชีวิตประจำวัน และเป็นเนื้อหาการวิจัยและทิศทางการพัฒนาที่จำเป็นในปัจจุบัน ในการใช้งานโหลดที่ความเร็วสูง เช่น สปินเดิลไฟฟ้า เครื่องจักรเทอร์โบ กังหันก๊าซขนาดเล็ก และการจัดเก็บพลังงานมู่เล่ การใช้งานมอเตอร์ความเร็วสูงสามารถบรรลุโครงสร้างการขับเคลื่อนโดยตรง กำจัดอุปกรณ์ที่มีความเร็วแปรผัน ลดปริมาตร น้ำหนัก และค่าบำรุงรักษาได้อย่างมาก ขณะเดียวกันก็ปรับปรุงความน่าเชื่อถือได้อย่างมาก และมีแนวโน้มการใช้งานที่กว้างมากมอเตอร์ความเร็วสูงโดยทั่วไปหมายถึงความเร็วที่เกิน 10kr/min หรือค่าความยาก (ผลคูณของความเร็วและรากที่สองของกำลัง) เกิน 1 × มอเตอร์ของ 105 แสดงในรูปที่ 1 ซึ่งเปรียบเทียบข้อมูลที่เกี่ยวข้องของต้นแบบตัวแทนบางส่วนของมอเตอร์ความเร็วสูงทั้งในประเทศ และในระดับสากล เส้นประในรูปที่ 1 คือระดับความยาก 1 × 105 เป็นต้น

1、ความยากในเทคโนโลยีขับเคลื่อนมอเตอร์ความเร็วสูง

1. ปัญหาเสถียรภาพของระบบที่ความถี่พื้นฐานสูง

เมื่อมอเตอร์อยู่ในสถานะความถี่พื้นฐานการทำงานสูง เนื่องจากข้อจำกัด เช่น เวลาการแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัล เวลาดำเนินการอัลกอริทึมของตัวควบคุมดิจิทัล และความถี่ในการสลับอินเวอร์เตอร์ ความถี่พาหะของระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ความเร็วสูงจะค่อนข้างต่ำ ส่งผลให้ประสิทธิภาพการทำงานของมอเตอร์ลดลงอย่างมาก

2. ปัญหาการประมาณตำแหน่งโรเตอร์ที่มีความแม่นยำสูงในความถี่พื้นฐาน

ในระหว่างการทำงานที่ความเร็วสูง ความแม่นยำของตำแหน่งโรเตอร์มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพการทำงานของมอเตอร์ เนื่องจากความน่าเชื่อถือต่ำ ขนาดใหญ่ และต้นทุนสูงของเซ็นเซอร์ตำแหน่งทางกล อัลกอริธึมแบบไร้เซ็นเซอร์จึงมักใช้ในระบบควบคุมมอเตอร์ความเร็วสูง อย่างไรก็ตาม ภายใต้สภาวะความถี่พื้นฐานการทำงานที่สูง การใช้อัลกอริธึมตำแหน่งแบบไร้เซนเซอร์จะไวต่อปัจจัยที่ไม่เหมาะ เช่น ความไม่เชิงเส้นของอินเวอร์เตอร์ ฮาร์โมนิคเชิงพื้นที่ ตัวกรองลูป และการเบี่ยงเบนของพารามิเตอร์ตัวเหนี่ยวนำ ส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดในการประมาณตำแหน่งโรเตอร์ที่มีนัยสำคัญ

3. การปราบปรามการกระเพื่อมในระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ความเร็วสูง

การเหนี่ยวนำเล็กน้อยของมอเตอร์ความเร็วสูงย่อมนำไปสู่ปัญหากระแสกระเพื่อมขนาดใหญ่อย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ การสูญเสียทองแดงเพิ่มเติม การสูญเสียเหล็ก แรงบิดกระเพื่อม และเสียงการสั่นสะเทือนที่เกิดจากระลอกกระแสสูงสามารถเพิ่มการสูญเสียของระบบมอเตอร์ความเร็วสูงได้อย่างมาก ลดประสิทธิภาพของมอเตอร์ และการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากเสียงการสั่นสะเทือนสูงสามารถเร่งอายุของ คนขับ ปัญหาข้างต้นส่งผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพของระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ความเร็วสูง และการออกแบบวงจรฮาร์ดแวร์ที่มีการสูญเสียต่ำให้เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญสำหรับระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ความเร็วสูง โดยสรุป การออกแบบระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ความเร็วสูงจำเป็นต้องพิจารณาปัจจัยหลายประการอย่างครอบคลุม รวมถึงการเชื่อมต่อลูปปัจจุบัน ความล่าช้าของระบบ ข้อผิดพลาดของพารามิเตอร์ และปัญหาทางเทคนิค เช่น การระงับการกระเพื่อมในปัจจุบัน เป็นกระบวนการที่ซับซ้อนสูงซึ่งมีความต้องการสูงในด้านกลยุทธ์การควบคุม ความแม่นยำในการประมาณตำแหน่งโรเตอร์ และการออกแบบโทโพโลยีกำลัง

2、 กลยุทธ์การควบคุมสำหรับระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ความเร็วสูง

1. การสร้างแบบจำลองระบบควบคุมมอเตอร์ความเร็วสูง

ไม่สามารถละเลยคุณลักษณะของความถี่พื้นฐานในการทำงานสูงและอัตราส่วนความถี่พาหะต่ำในระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ความเร็วสูง รวมถึงอิทธิพลของการคัปปลิ้งของมอเตอร์และความล่าช้าที่มีต่อระบบ ดังนั้น เมื่อพิจารณาจากปัจจัยหลักสองประการข้างต้น การสร้างแบบจำลองและการวิเคราะห์การสร้างระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ความเร็วสูงขึ้นมาใหม่จึงเป็นกุญแจสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพการขับขี่ของมอเตอร์ความเร็วสูงให้ดียิ่งขึ้น

2. เทคโนโลยีการควบคุมการแยกส่วนสำหรับมอเตอร์ความเร็วสูง

เทคโนโลยีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ประสิทธิภาพสูงคือการควบคุม FOC เพื่อตอบสนองต่อปัญหาการเชื่อมต่อที่รุนแรงซึ่งเกิดจากความถี่พื้นฐานในการทำงานสูง ทิศทางการวิจัยหลักในปัจจุบันคือกลยุทธ์การควบคุมแบบแยกส่วน กลยุทธ์การควบคุมการแยกตัวที่ศึกษาในปัจจุบันสามารถแบ่งออกเป็นส่วนใหญ่ได้เป็นกลยุทธ์การควบคุมการแยกตัวตามแบบจำลอง กลยุทธ์การควบคุมการแยกตัวตามการชดเชยการรบกวน และกลยุทธ์การควบคุมการแยกตัวตามเวกเตอร์ที่ซับซ้อน กลยุทธ์การควบคุมการแยกส่วนตามแบบจำลองส่วนใหญ่ประกอบด้วยการแยกส่วนป้อนกลับและการแยกส่วนป้อนกลับ แต่กลยุทธ์นี้มีความไวต่อพารามิเตอร์ของมอเตอร์และอาจนำไปสู่ความไม่เสถียรของระบบในกรณีที่มีข้อผิดพลาดของพารามิเตอร์ขนาดใหญ่ และไม่สามารถบรรลุการแยกส่วนที่สมบูรณ์ได้ ประสิทธิภาพการแยกส่วนไดนามิกที่ไม่ดีจะจำกัดขอบเขตการใช้งาน กลยุทธ์การควบคุมการแยกส่วนสองแบบหลังปัจจุบันเป็นจุดศูนย์กลางการวิจัย

3. เทคโนโลยีการชดเชยความล่าช้าสำหรับระบบมอเตอร์ความเร็วสูง

เทคโนโลยีการควบคุมการแยกตัวสามารถแก้ปัญหาการมีเพศสัมพันธ์ของระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ความเร็วสูงได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่การเชื่อมต่อการหน่วงเวลาที่เกิดขึ้นจากการหน่วงเวลายังคงมีอยู่ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องชดเชยการหน่วงเวลาของระบบอย่างมีประสิทธิภาพ ปัจจุบัน มีสองกลยุทธ์การจ่ายค่าตอบแทนที่ใช้งานอยู่หลักสำหรับความล่าช้าของระบบ: กลยุทธ์การจ่ายค่าตอบแทนตามแบบจำลอง และกลยุทธ์การจ่ายค่าตอบแทนอิสระตามแบบจำลอง

ส่วนที่ 03 บทสรุปการวิจัย

จากผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนในปัจจุบันมอเตอร์ความเร็วสูงเทคโนโลยีการขับเคลื่อนในชุมชนวิชาการรวมกับปัญหาที่มีอยู่ ทิศทางการพัฒนาและการวิจัยของมอเตอร์ความเร็วสูงส่วนใหญ่ประกอบด้วย: 1) การวิจัยเกี่ยวกับการทำนายที่แม่นยำของปัญหาที่เกี่ยวข้องกับความล่าช้าของกระแสความถี่พื้นฐานสูงและค่าตอบแทนที่ใช้งานอยู่; 3) การวิจัยเกี่ยวกับอัลกอริธึมการควบคุมสมรรถนะไดนามิกสูงสำหรับมอเตอร์ความเร็วสูง 4) การวิจัยเกี่ยวกับการประมาณตำแหน่งมุมและแบบจำลองการประมาณตำแหน่งโรเตอร์โดเมนความเร็วเต็มสำหรับมอเตอร์ความเร็วสูงพิเศษ 5) การวิจัยเทคโนโลยีการชดเชยเต็มรูปแบบสำหรับข้อผิดพลาดในแบบจำลองการประมาณตำแหน่งมอเตอร์ความเร็วสูง 6) การวิจัยเกี่ยวกับความถี่สูงและการสูญเสียโทโพโลยีกำลังมอเตอร์ความเร็วสูง