고속 모터 구동 기술 및 개발 동향

고속 모터높은 전력 밀도, 작은 크기와 무게, 높은 작업 효율성 등 명백한 장점으로 인해 점점 더 많은 주목을 받고 있습니다. 효율적이고 안정적인 구동 시스템은 뛰어난 성능을 최대한 활용하는 열쇠입니다.고속 모터. 이 기사에서는 주로 다음과 같은 어려움을 분석합니다.고속 모터제어 전략, 코너 추정, 전력 토폴로지 설계 측면에서 구동 기술을 다루고, 국내외 최근 연구 결과를 요약합니다. 이후, 발전 동향을 요약하고 전망한다.고속 모터드라이브 기술.

Part 02 연구내용

고속 모터높은 전력 밀도, 작은 부피 및 무게, 높은 작업 효율성과 같은 많은 장점을 가지고 있습니다. 항공우주, 국방 및 안전, 생산, 생활 등의 분야에서 널리 활용되고 있으며 오늘날 꼭 필요한 연구 내용이자 발전 방향입니다. 전기 스핀들, 터보 기계, 마이크로 가스 터빈 및 플라이휠 에너지 저장 장치와 같은 고속 부하 응용 분야에서 고속 모터를 적용하면 직접 구동 구조를 달성하고 가변 속도 장치를 제거하며 부피, 무게 및 유지 관리 비용을 크게 줄일 수 있습니다. , 신뢰성이 크게 향상되었으며 응용 가능성이 매우 넓습니다.고속 모터일반적으로 10kr/min을 초과하는 속도 또는 1×을 초과하는 난이도 값(속도와 출력의 제곱근의 곱)을 나타냅니다. 그림 1은 105의 모터를 보여주며, 이는 국내의 일부 대표적인 고속 모터 프로토타입의 관련 데이터를 비교한 것입니다. 그리고 국제적으로. 그림 1의 점선은 1×105 난이도 등이다.

1、고속 모터 구동 기술의 어려움

1. 높은 기본 주파수에서의 시스템 안정성 문제

모터가 높은 동작 기본 주파수 상태에 있을 때 아날로그-디지털 변환 시간, 디지털 컨트롤러 알고리즘 실행 시간, 인버터 스위칭 주파수 등의 제한으로 인해 고속 모터 구동 시스템의 캐리어 주파수는 상대적으로 낮습니다. , 모터 작동 성능이 크게 저하됩니다.

2. 기본 주파수에서의 고정밀 회전자 위치 추정 문제

고속 작동 중에는 로터 위치의 정확성이 모터 작동 성능에 매우 중요합니다. 기계적 위치 센서의 신뢰성이 낮고 크기가 크며 비용이 높기 때문에 센서리스 알고리즘은 고속 모터 제어 시스템에 자주 사용됩니다. 그러나 높은 작동 기본 주파수 조건에서 위치 센서리스 알고리즘을 사용하면 인버터 비선형성, 공간 고조파, 루프 필터 및 인덕턴스 매개변수 편차와 같은 비이상적 요소에 취약하여 심각한 회전자 위치 추정 오류가 발생합니다.

3. 고속 모터 구동 시스템의 리플 억제

고속 모터의 인덕턴스가 작으면 필연적으로 큰 전류 리플 문제가 발생합니다. 고전류 리플로 인한 추가 동손, 철손, 토크 리플, 진동 소음은 고속 모터 시스템의 손실을 크게 증가시켜 모터 성능을 저하시킬 수 있으며, 높은 진동 소음으로 인한 전자기 간섭은 모터의 노후화를 가속화할 수 있습니다. 운전사. 위의 문제는 고속 모터 구동 시스템의 성능에 큰 영향을 미치며, 고속 모터 구동 시스템에서는 저손실 하드웨어 회로의 최적화 설계가 중요합니다. 요약하면, 고속 모터 구동 시스템을 설계하려면 전류 루프 커플링, 시스템 지연, 매개변수 오류, 전류 리플 억제와 같은 기술적 어려움 등 여러 요소를 종합적으로 고려해야 합니다. 이는 제어 전략, 회전자 위치 추정 정확도 및 전력 토폴로지 설계에 대한 요구가 높은 매우 복잡한 프로세스입니다.

2. 고속 모터 구동 시스템의 제어 전략

1. 고속 모터 제어 시스템 모델링

고속 모터 구동 시스템의 높은 작동 기본 주파수와 낮은 캐리어 주파수 비율의 특성뿐만 아니라 시스템에 대한 모터 커플링 및 지연의 영향도 무시할 수 없습니다. 따라서 위의 두 가지 주요 요소를 고려하여 고속 모터 구동 시스템의 재구성을 모델링하고 분석하는 것이 고속 모터의 구동 성능을 더욱 향상시키는 열쇠입니다.

2. 고속모터 디커플링 제어 기술

고성능 모터 구동 시스템에서 가장 널리 사용되는 기술은 FOC 제어이다. 높은 작동 기본 주파수로 인한 심각한 결합 문제에 대응하여 현재 주요 연구 방향은 분리 제어 전략입니다. 현재 연구되고 있는 감결합 제어 전략은 크게 모델 기반 감결합 제어 전략, 외란 보상 기반 감결합 제어 전략, 복합 벡터 조절기 기반 감결합 제어 전략으로 나눌 수 있다. 모델 기반 디커플링 제어 전략에는 주로 피드포워드 디커플링과 피드백 디커플링이 포함되지만 이 전략은 모터 매개변수에 민감하고 심지어 큰 매개변수 오류가 있는 경우 시스템 불안정을 초래할 수 있으며 완전한 디커플링을 달성할 수 없습니다. 열악한 동적 디커플링 성능으로 인해 적용 범위가 제한됩니다. 후자의 두 가지 디커플링 제어 전략은 현재 연구 핫스팟입니다.

3. 고속 모터 시스템의 지연 보상 기술

디커플링 제어 기술은 고속 모터 구동 시스템의 커플링 문제를 효과적으로 해결할 수 있지만 지연으로 인해 발생하는 지연 링크가 여전히 존재하므로 시스템 지연에 대한 효과적인 능동 보상이 필요합니다. 현재 시스템 지연에 대한 두 가지 주요 활성 보상 전략이 있습니다. 모델 기반 보상 전략과 모델 독립적 보상 전략입니다.

Part 03 연구 결론

현재까지의 연구 성과를 바탕으로고속 모터학계의 구동 기술과 기존 문제를 결합한 고속 모터의 개발 및 연구 방향은 주로 다음과 같습니다. 1) 높은 기본 주파수 전류의 정확한 예측 및 능동 보상 지연 관련 문제에 대한 연구; 3) 고속 모터를 위한 높은 동적 성능 제어 알고리즘에 대한 연구; 4) 초고속 모터의 코너 위치 정밀 추정 및 전속 영역 회전자 위치 추정 모델에 대한 연구 5) 고속 모터 위치 추정 모델의 오차에 대한 완전 보상 기술에 대한 연구 6) 고속 모터 전력 토폴로지의 고주파 및 고손실에 관한 연구.