تكنولوجيا محرك السيارات عالي السرعة واتجاه تطورها

محركات عالية السرعةتحظى باهتمام متزايد نظرًا لمزاياها الواضحة مثل كثافة الطاقة العالية وصغر الحجم والوزن وكفاءة العمل العالية. يعد نظام القيادة الفعال والمستقر هو المفتاح للاستفادة الكاملة من الأداء الممتاز للمركبةمحركات عالية السرعة. تحلل هذه المقالة بشكل رئيسي الصعوباتمحرك عالي السرعةدفع التكنولوجيا من جوانب استراتيجية التحكم، وتقدير الزاوية، وتصميم طوبولوجيا الطاقة، ويلخص نتائج البحث الحالية في الداخل والخارج. وبعد ذلك، يلخص ويتوقع اتجاه التنميةمحرك عالي السرعةتكنولوجيا القيادة.

الجزء 02 محتوى البحث

محركات عالية السرعةتتمتع بالعديد من المزايا مثل كثافة الطاقة العالية والحجم الصغير والوزن وكفاءة العمل العالية. يتم استخدامها على نطاق واسع في مجالات مثل الطيران والدفاع الوطني والسلامة والإنتاج والحياة اليومية، وهي محتوى بحثي ضروري واتجاه تطويري اليوم. في تطبيقات الأحمال عالية السرعة مثل المغزل الكهربائي، والآلات التوربينية، وتوربينات الغاز الصغيرة، وتخزين طاقة دولاب الموازنة، يمكن لتطبيق المحركات عالية السرعة تحقيق هيكل محرك مباشر، والتخلص من الأجهزة ذات السرعة المتغيرة، وتقليل تكاليف الحجم والوزن والصيانة بشكل كبير ، مع تحسين الموثوقية بشكل كبير، ولها آفاق تطبيق واسعة للغاية.محركات عالية السرعةتشير عادةً إلى سرعات تتجاوز 10kr/min أو قيم الصعوبة (منتج السرعة والجذر التربيعي للقدرة) التي تتجاوز 1 × يظهر المحرك 105 في الشكل 1، الذي يقارن البيانات ذات الصلة لبعض النماذج الأولية التمثيلية للمحركات عالية السرعة محليًا وعلى الصعيد الدولي. الخط المتقطع في الشكل 1 هو مستوى الصعوبة 1 × 105، وما إلى ذلك

1 、صعوبات في تكنولوجيا قيادة السيارات عالية السرعة

1. مشاكل استقرار النظام عند الترددات الأساسية العالية

عندما يكون المحرك في حالة تردد أساسي للتشغيل العالي، بسبب قيود مثل وقت التحويل من تناظري إلى رقمي، ووقت تنفيذ خوارزمية وحدة التحكم الرقمية، وتردد تبديل العاكس، يكون تردد الموجة الحاملة لنظام تشغيل المحرك عالي السرعة منخفضًا نسبيًا مما أدى إلى انخفاض كبير في أداء تشغيل المحرك.

2. مشكلة تقدير موضع الدوار بدقة عالية في التردد الأساسي

أثناء التشغيل عالي السرعة، تعد دقة موضع الدوار أمرًا بالغ الأهمية للأداء التشغيلي للمحرك. نظرًا للموثوقية المنخفضة، والحجم الكبير، والتكلفة العالية لأجهزة استشعار الموضع الميكانيكية، غالبًا ما تستخدم الخوارزميات بدون مستشعر في أنظمة التحكم في المحركات عالية السرعة. ومع ذلك، في ظل ظروف التردد الأساسي للتشغيل العالي، يكون استخدام الخوارزميات غير المستشعرة للموضع عرضة لعوامل غير مثالية مثل اللاخطية العاكسة، والتوافقيات المكانية، ومرشحات الحلقة، وانحرافات معلمات الحث، مما يؤدي إلى أخطاء كبيرة في تقدير موضع الدوار.

3. قمع التموج في أنظمة قيادة المحركات عالية السرعة

يؤدي الحث الصغير للمحركات عالية السرعة حتمًا إلى مشكلة تموج التيار الكبير. يمكن أن يؤدي فقدان النحاس الإضافي وفقدان الحديد وتموج عزم الدوران وضوضاء الاهتزاز الناتجة عن تموج التيار العالي إلى زيادة خسائر أنظمة المحركات عالية السرعة بشكل كبير، وتقليل أداء المحرك، ويمكن أن يؤدي التداخل الكهرومغناطيسي الناتج عن ضوضاء الاهتزاز العالية إلى تسريع شيخوخة المحرك driver. تؤثر المشكلات المذكورة أعلاه بشكل كبير على أداء أنظمة تشغيل المحركات عالية السرعة، ويعد التصميم الأمثل لدوائر الأجهزة منخفضة الخسارة أمرًا بالغ الأهمية لأنظمة تشغيل المحركات عالية السرعة. باختصار، يتطلب تصميم نظام محرك عالي السرعة دراسة شاملة لعوامل متعددة، بما في ذلك اقتران الحلقة الحالية، وتأخير النظام، وأخطاء المعلمات، والصعوبات الفنية مثل قمع التموج الحالي. إنها عملية معقدة للغاية وتفرض متطلبات عالية على استراتيجيات التحكم ودقة تقدير موضع الدوار وتصميم طوبولوجيا الطاقة.

2. استراتيجية التحكم في نظام قيادة المحرك عالي السرعة

1. نمذجة نظام التحكم في المحركات عالية السرعة

لا يمكن تجاهل خصائص التردد الأساسي للتشغيل العالي ونسبة تردد الموجة الحاملة المنخفضة في أنظمة تشغيل المحركات عالية السرعة، فضلاً عن تأثير اقتران المحرك والتأخير على النظام. لذلك، بالنظر إلى العاملين الرئيسيين المذكورين أعلاه، فإن نمذجة وتحليل إعادة بناء أنظمة قيادة المحركات عالية السرعة هو المفتاح لزيادة تحسين أداء قيادة المحركات عالية السرعة.

2. تكنولوجيا التحكم في الفصل للمحركات عالية السرعة

التكنولوجيا الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في أنظمة قيادة المحركات عالية الأداء هي التحكم في FOC. استجابة لمشكلة الاقتران الخطيرة الناجمة عن ارتفاع تردد التشغيل الأساسي، فإن اتجاه البحث الرئيسي حاليًا هو فصل استراتيجيات التحكم. يمكن تقسيم استراتيجيات التحكم في الفصل المدروسة حاليًا بشكل أساسي إلى استراتيجيات التحكم في الفصل القائمة على النماذج، واستراتيجيات التحكم في الفصل القائمة على تعويض الاضطراب، واستراتيجيات التحكم في الفصل القائمة على منظم المتجهات المعقدة. تتضمن استراتيجيات التحكم في الفصل المستندة إلى النموذج بشكل أساسي فصل التغذية الأمامية وفصل التغذية المرتدة، ولكن هذه الإستراتيجية حساسة لمعلمات المحرك ويمكن أن تؤدي حتى إلى عدم استقرار النظام في حالات وجود أخطاء كبيرة في المعلمات، ولا يمكنها تحقيق فصل كامل. يحد أداء الفصل الديناميكي الضعيف من نطاق تطبيقه. تعد استراتيجيتا التحكم في الفصل الأخيرتين حاليًا من النقاط الساخنة للبحث.

3. تقنية تعويض التأخير لأنظمة المحركات عالية السرعة

يمكن لتقنية التحكم في الفصل أن تحل بشكل فعال مشكلة الاقتران لأنظمة تشغيل المحركات عالية السرعة، ولكن رابط التأخير الذي يتم تقديمه عن طريق التأخير لا يزال موجودًا، لذلك هناك حاجة إلى تعويض نشط فعال لتأخير النظام. في الوقت الحاضر، هناك استراتيجيتان رئيسيتان للتعويض النشط لتأخير النظام: استراتيجيات التعويض القائمة على النموذج واستراتيجيات التعويض المستقلة النموذجية.

الجزء 03 خاتمة البحث

استنادا إلى الإنجازات البحثية الحالية فيمحرك عالي السرعةقيادة التكنولوجيا في المجتمع الأكاديمي، إلى جانب المشاكل القائمة، تشمل اتجاهات التطوير والبحث للمحركات عالية السرعة بشكل رئيسي ما يلي: 1) البحث عن التنبؤ الدقيق للقضايا ذات الصلة بتأخير التردد الأساسي العالي والتعويض النشط؛ 3) البحث في خوارزميات التحكم في الأداء الديناميكي العالي للمحركات عالية السرعة؛ 4) بحث حول التقدير الدقيق لموضع الزاوية ونموذج تقدير موضع الدوار في مجال السرعة الكاملة للمحركات فائقة السرعة؛ 5) البحث في تكنولوجيا التعويض الكامل عن الأخطاء في نماذج تقدير موضع المحرك عالي السرعة؛ 6) بحث عن الترددات العالية والفقد العالي لطوبولوجيا قوة المحرك عالية السرعة.