1 Desarrollo del motor síncrono de imanes permanentes.

El motor síncrono de imán permanente Es un nuevo tipo de motor síncrono. Debido a sus ventajas de baja pérdida de energía, tamaño pequeño y alta eficiencia, los motores síncronos de imanes permanentes se utilizan en diversos campos. Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología y la investigación en profundidad de la gente sobre los motores de imanes permanentes, los motores síncronos de imanes permanentes han atraído el interés de varios países y han sido ampliamente utilizados debido a sus buenas propiedades magnéticas, bajo costo y abundantes materiales. En 1990, los materiales de imanes permanentes de NdFeB representaban la mitad de la cuota de mercado mundial de materiales de imanes permanentes y se convirtieron en el material de imanes permanentes preferido para los motores síncronos de imanes permanentes. Esto hizo que los resultados de la investigación de los sistemas de motores síncronos de imanes permanentes desempeñaran un papel muy importante en el desarrollo social y la innovación tecnológica.

2. Aplicación del motor síncrono de imanes permanentes.

En las últimas décadas, debido al desarrollo de nuevos materiales, topologías de motores novedosas, electrónica de potencia, microprocesadores y tecnologías de rodamientos, los sistemas de accionamiento de motores de alta velocidad han ganado una amplia atención en el mundo académico y la industria debido a su alta densidad de potencia y alta eficiencia. . Aplicaciones como sopladores, compresores centrífugos, sistemas de volante, microturbinas, bombas, husillos, turbocompresores, etc. Una de las principales ventajas de los motores de alta velocidad es reducir el tamaño y la masa del sistema para una potencia determinada porque la potencia de salida de el motor es directamente proporcional a la velocidad y el volumen. Otra razón para utilizar una máquina de alta velocidad es una mayor confiabilidad debido a la eliminación de engranajes intermedios, correas y otras transmisiones. Debido a los recientes avances en electrónica de potencia y materiales de imanes permanentes, un motor síncrono de imanes permanentes (PMSM) que es más liviano, más pequeño y más eficiente que los motores de inducción convencionales se ha convertido en una realidad como motor de tracción.

2.1 Descripción general del desarrollo del motor síncrono de imanes permanentes de velocidad variable

Cuando se carga el motor síncrono de imán permanente, el campo magnético del entrehierro se establece conjuntamente mediante la fuerza magnetomotriz del imán permanente y la fuerza magnetomotriz del inducido. La fuerza magnetomotriz del inducido influye en el campo magnético del entrehierro; la influencia de la onda fundamental de la fuerza magnetomotriz del inducido sobre el campo magnético del entrehierro se denomina reacción del inducido.
Con la aparición de los imanes permanentes de álnico y los imanes permanentes de ferrita, se han mejorado los indicadores de rendimiento como la resistencia al calor y la energía magnética máxima de los materiales magnéticos, y los motores de imanes permanentes han florecido en el campo industrial, con parametrización virtual flexible e intuitiva.

Con el desarrollo de la tecnología de prototipos, la teoría del diseño del motor síncrono de imán permanente se está volviendo cada vez más perfecta, los métodos de diseño se enriquecen constantemente, la estructura es más flexible, los tipos son cada vez más, el proceso se ha mejorado enormemente y las ocasiones de aplicación son cada vez más amplias e involucran industrias aeroespaciales y de defensa, producción industrial y agrícola y vida familiar.

Con la implementación de proyectos de ahorro de energía en China y la mejora de la calidad de vida, la demanda del mercado de imanes permanentes de velocidad variable aumentará significativamente.

Los motores síncronos de imanes permanentes con diferentes estructuras de rotor tienen diferentes potencias de funcionamiento, modos de control y posibilidades de uso.

2.2 El estado de desarrollo de la estrategia de control del sistema de control de velocidad del motor síncrono de imán permanente.

El motor síncrono de imán permanente se ha utilizado ampliamente en la industria porque tiene las ventajas de una alta eficiencia de trabajo, alta densidad de potencia y un amplio rango de potencia constante en comparación con otros motores en el mercado. Todos los accionamientos requieren un sensor de posición para el control vectorial de la máquina.

Para un control orientado al campo de alto rendimiento, es esencial obtener información precisa sobre la posición del rotor, que generalmente se mide mediante un codificador rotatorio o un resolver. Sin embargo, el uso de estos sensores aumenta el costo, el tamaño, la masa y la complejidad del cableado, lo que reduce la robustez mecánica y la confiabilidad del sistema de control PMSM general. Los diseñadores prefieren utilizar señales generadas por sensores de posición (como codificadores incrementales) para estimar la velocidad. Este enfoque suele estar limitado por la precisión computacional y el error de cuantificación de los métodos de aproximación utilizados para la estimación de la velocidad.

El rendimiento dinámico del bucle de velocidad requiere mayores ganancias en comparación con el bucle de posición externo. Los métodos de estimación de velocidad suelen basarse en información de posición digital (número de pulsos de un sensor de posición). Otro método consiste en medir la duración del pulso y calcular la velocidad del motor superponiendo el pulso generado por el codificador con la señal del reloj de alta frecuencia.

La velocidad se puede estimar contando la señal de reloj de los pulsos del codificador, ya que la longitud de la posición de conteo es un valor fijo conocido. A bajas velocidades, algunos esquemas de estimación dan malos resultados y, como resultado, el control de velocidad puede volverse inestable.

En general, la investigación sobre sistemas de control de velocidad de CA de motores síncronos de imanes permanentes se divide principalmente en dos direcciones: investigación de componentes del sistema e investigación del sistema de control de velocidad: componentes del sistema como controladores, variadores, sensores y cuerpos de motor, etc.; El sistema de control de velocidad de motores síncronos de imanes permanentes de alto rendimiento significa que el sistema tiene las ventajas de una respuesta dinámica rápida, seguimiento estático sin fallas y una fuerte capacidad antiinterferente.

Los dos métodos de control son el control vectorial y el control directo de par, y las aplicaciones son diferentes en situaciones específicas. Los dos métodos de control esencialmente controlan el par del motor controlando la corriente del eje q. La superioridad de este control puede garantizar que se mejoren las características dinámicas y estáticas del sistema. Mirando hacia atrás en el desarrollo de tecnologías relacionadas en los últimos años, el esquema de regulación de velocidad de los motores síncronos de imanes permanentes se ha actualizado bajo control vectorial y control directo de par.

La principal actualización es utilizar un nuevo controlador para reemplazar el controlador PI usado anteriormente. Después de la actualización, el rendimiento se optimiza aún más, como control de modo deslizante variable, control adaptativo, control de retroceso, linealización de retroalimentación, etc. Algunos algoritmos han cambiado directamente la estructura tradicional de doble circuito cerrado y lograron mejores efectos de control después de encontrar de otra manera.

Estos métodos de control incluyen control orientado a modelos, control inteligente, etc. Dado que el sistema de control de velocidad requiere una alta precisión de la información de posición del rotor, los codificadores mecánicos de alto rendimiento tienen problemas como una instalación difícil, un rendimiento de bajo costo (como el posicionamiento absoluto) y un funcionamiento inestable del sistema.

Por lo tanto, considerando que el sistema debe ser estable y tener factores rentables integrales, en la década de 1970 la gente comenzó a estudiar la tecnología sin sensores, y la investigación sobre esta tecnología ha logrado resultados iniciales, algunos productos de sistemas de control de velocidad que utilizan la tecnología sin sensores han aparecido en el mercado. mercado.

La tecnología de control vectorial debe cooperar con equipos de hardware de alta precisión en la implementación específica y, al mismo tiempo, debe utilizar el algoritmo para realizar una compensación razonable de los parámetros del motor.

Conclusión 3

En comparación con otros sistemas de control de motores, el sistema de control de motores síncronos de imanes permanentes tiene ventajas obvias en términos de indicadores de eficiencia, como eficiencia de trabajo y potencia de torque, rendimiento de control como velocidad de respuesta y monitoreo de alta precisión, flexibilidad de diseño y facilidad de aplicación.

Al mismo tiempo, tiene amplias perspectivas de aplicación en el campo de los servos de alto rendimiento y otras ocasiones, así como en ocasiones con requisitos de ruido como automóviles, electrodomésticos y ventiladores.

Bajo la tendencia de desarrollo de la globalización económica, el mercado internacional está más abierto, la demanda del mercado está creciendo rápidamente y los requisitos para el rendimiento del producto aumentan día a día.

Por lo tanto, el sistema de control de motores síncronos de imanes permanentes tiene muchas ventajas y una fuerte competitividad en el mercado y se ha convertido en un punto de investigación en el campo de la regulación de velocidad de CA. Es de gran importancia estudiar el sistema de control de motores síncronos de imanes permanentes.