Высокаскорасныя рухавікіпрыцягваюць усё большую ўвагу дзякуючы сваім відавочным перавагам, такім як высокая шчыльнасць магутнасці, малыя памеры і вага, а таксама высокая эфектыўнасць працы. Эфектыўная і стабільная сістэма прывада з'яўляецца ключом да поўнага выкарыстання выдатнай прадукцыйнасцівысакахуткасныя рухавікіУ гэтым артыкуле ў асноўным аналізуюцца цяжкасцівысакахуткасны рухавіктэхналогіі прывадаў з пункту гледжання стратэгіі кіравання, ацэнкі кутоў і праектавання тапалогіі харчавання, а таксама абагульняюцца бягучыя вынікі даследаванняў у краіне і за мяжой. Пасля гэтага абагульняюцца і прагназуюцца тэндэнцыі развіццявысакахуткасны рухавіктэхналогія прывада.
Частка 02 Змест даследавання
Высокаскорасныя рухавікімаюць шмат пераваг, такіх як высокая шчыльнасць магутнасці, малы аб'ём і вага, а таксама высокая эфектыўнасць працы. Яны шырока выкарыстоўваюцца ў такіх галінах, як аэракасмічная прамысловасць, нацыянальная абарона і бяспека, вытворчасць і паўсядзённае жыццё, і сёння з'яўляюцца неабходным зместам даследаванняў і напрамкам распрацовак. У прымяненні да высакахуткасных нагрузак, такіх як электрычныя шпіндзелі, турбамашыны, мікрагазавыя турбіны і назапашвальнікі энергіі махавікоў, прымяненне высакахуткасных рухавікоў можа дасягнуць структуры прамога прывада, ліквідаваць прылады са зменнай хуткасцю, значна знізіць аб'ём, вагу і выдаткі на абслугоўванне, адначасова значна павысіўшы надзейнасць, і мае надзвычай шырокія перспектывы прымянення.Высокаскорасныя рухавікізвычайна адносяцца да хуткасцей, якія перавышаюць 10 кр/мін, або значэнняў складанасці (здабытак хуткасці і квадратнага кораня з магутнасці), якія перавышаюць 1 × Рухавік з магутнасцю 105 паказаны на малюнку 1, дзе параўноўваюцца адпаведныя дадзеныя некаторых рэпрэзентатыўных прататыпаў высакахуткасных рухавікоў як унутры краіны, так і за мяжой. Пункцірная лінія на малюнку 1 азначае ўзровень складанасці 1 × 105 і г.д.
1,Цяжкасці ў тэхналогіі хуткасных рухавікоў
1. Праблемы са стабільнасцю сістэмы на высокіх асноўных частотах
Калі рухавік знаходзіцца ў стане высокай асноўнай рабочай частаты, з-за такіх абмежаванняў, як час аналага-лічбавага пераўтварэння, час выканання алгарытму лічбавага кантролера і частата пераключэння інвертара, апорная частата сістэмы прывада высакахуткаснага рухавіка адносна нізкая, што прыводзіць да значнага зніжэння эксплуатацыйных характарыстык рухавіка.
2. Задача высокадакладнай ацэнкі становішча ротара на асноўнай частаце
Падчас працы на высокай хуткасці дакладнасць становішча ротара мае вырашальнае значэнне для эксплуатацыйных характарыстык рухавіка. З-за нізкай надзейнасці, вялікіх памераў і высокага кошту механічных датчыкаў становішча, у сістэмах кіравання высакахуткаснымі рухавікамі часта выкарыстоўваюцца бездатчыкавыя алгарытмы. Аднак ва ўмовах высокай асноўнай частаты працы выкарыстанне бездатчыкавых алгарытмаў становішча схільнае да неідэальных фактараў, такіх як нелінейнасць інвертара, прасторавыя гармонікі, контурныя фільтры і адхіленні параметраў індуктыўнасці, што прыводзіць да значных памылак ацэнкі становішча ротара.
3. Падаўленне пульсацый у сістэмах хуткасных рухавікоў
Малая індуктыўнасць высакахуткасных рухавікоў непазбежна прыводзіць да праблемы вялікіх пульсацый току. Дадатковыя страты ў медзі, страты ў жалезе, пульсацыі крутоўнага моманту і вібрацыйны шум, выкліканыя высокімі пульсацыямі току, могуць значна павялічыць страты ў высакахуткасных рухавіковых сістэмах, знізіць прадукцыйнасць рухавіка, а электрамагнітныя перашкоды, выкліканыя высокім вібрацыйным шумам, могуць паскорыць старэнне драйвера. Вышэйзгаданыя праблемы істотна ўплываюць на прадукцыйнасць высакахуткасных рухавіковых сістэм, і аптымізацыя праектавання схем абсталявання з нізкімі стратамі мае вырашальнае значэнне для высакахуткасных рухавіковых сістэм. Карацей кажучы, праектаванне высакахуткаснай рухавіковай сістэмы патрабуе ўсебаковага ўліку шматлікіх фактараў, у тым ліку сувязі па токавай пятлі, затрымкі сістэмы, памылак параметраў і тэхнічных цяжкасцей, такіх як падаўленне пульсацый току. Гэта вельмі складаны працэс, які прад'яўляе высокія патрабаванні да стратэгій кіравання, дакладнасці ацэнкі становішча ротара і праектавання тапалогіі харчавання.
2. Стратэгія кіравання сістэмай хуткаснага прывада рухавіка
1. Мадэляванне сістэмы кіравання хуткасным рухавіком
Нельга ігнараваць характарыстыкі высокай асноўнай рабочай частаты і нізкага каэфіцыента апорнай частаты ў сістэмах прывада высакахуткасных рухавікоў, а таксама ўплыў сувязі рухавіка і затрымкі на сістэму. Такім чынам, улічваючы два вышэйзгаданыя асноўныя фактары, мадэляванне і аналіз рэканструкцыі сістэм прывада высакахуткасных рухавікоў з'яўляецца ключом да далейшага паляпшэння характарыстык кіравання высакахуткаснымі рухавікамі.
2. Тэхналогія кіравання развязкай для хуткасных рухавікоў
Найбольш шырока выкарыстоўванай тэхналогіяй у высокапрадукцыйных сістэмах прывада рухавікоў з'яўляецца кіраванне вонкавым кантролерам (FOC). У адказ на сур'ёзную праблему сувязі, выкліканую высокай асноўнай рабочай частатой, асноўным напрамкам даследаванняў у цяперашні час з'яўляюцца стратэгіі кіравання раз'яднаннем. Стратэгіі кіравання раз'яднаннем, якія вывучаюцца ў цяперашні час, можна ў асноўным падзяліць на стратэгіі кіравання раз'яднаннем на аснове мадэлі, стратэгіі кіравання раз'яднаннем на аснове кампенсацыі перашкод і стратэгіі кіравання раз'яднаннем на аснове складанага вектарнага рэгулятара. Стратэгіі кіравання раз'яднаннем на аснове мадэлі ў асноўным уключаюць раз'яднанне з прамой сувяззю і раз'яднанне з зваротнай сувяззю, але гэтая стратэгія адчувальная да параметраў рухавіка і можа нават прывесці да нестабільнасці сістэмы ў выпадках вялікіх памылак параметраў, і не можа дасягнуць поўнага раз'яднання. Нізкая дынамічная прадукцыйнасць раз'яднання абмяжоўвае дыяпазон яе прымянення. Апошнія дзве стратэгіі кіравання раз'яднаннем у цяперашні час з'яўляюцца актуальнымі тэмамі даследаванняў.
3. Тэхналогія кампенсацыі затрымкі для высокахуткасных рухавіковых сістэм
Тэхналогія кіравання развязкай можа эфектыўна вырашыць праблему сувязі сістэм хуткасных прывадаў рухавікоў, але сувязь затрымкі, уведзеная затрымкай, усё яшчэ існуе, таму неабходная эфектыўная актыўная кампенсацыя затрымкі сістэмы. У цяперашні час існуюць дзве асноўныя стратэгіі актыўнай кампенсацыі затрымкі сістэмы: стратэгіі кампенсацыі на аснове мадэлі і стратэгіі кампенсацыі, незалежныя ад мадэлі.
Частка 03 Высновы даследавання
Зыходзячы з сучасных дасягненняў даследаванняў увысакахуткасны рухавікТэхналогія прывадаў у акадэмічнай супольнасці, у спалучэнні з існуючымі праблемамі, напрамкі распрацоўкі і даследаванняў высакахуткасных рухавікоў у асноўным ўключаюць: 1) даследаванні па дакладным прагназаванні праблем, звязаных з токам высокай асноўнай частаты і затрымкай актыўнай кампенсацыі; 3) даследаванні алгарытмаў кіравання высокай дынамічнай прадукцыйнасцю для высакахуткасных рухавікоў; 4) даследаванні па дакладнай ацэнцы становішча вугла і мадэлі ацэнкі становішча ротара ў вобласці поўнай хуткасці для звышвысакахуткасных рухавікоў; 5) даследаванні тэхналогіі поўнай кампенсацыі памылак у мадэлях ацэнкі становішча высакахуткаснага рухавіка; 6) даследаванні тапалогіі магутнасці высакахуткаснага рухавіка з высокай частатой і вялікімі стратамі.
Час публікацыі: 24 кастрычніка 2023 г.
