1 تطوير محرك متزامن ذو مغناطيس دائم

(أراضي البوديساتفا) محرك متزامن مغناطيسي دائم هو نوع جديد من المحركات المتزامنة. نظرًا لمزاياها المتمثلة في انخفاض فقدان الطاقة، وصغر الحجم، والكفاءة العالية، يتم استخدام المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم في مجالات مختلفة. مع تطور العلوم والتكنولوجيا والأبحاث المتعمقة التي أجراها الناس حول المحركات ذات المغناطيس الدائم، جذبت المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم اهتمام مختلف البلدان وتم استخدامها على نطاق واسع بسبب خصائصها المغناطيسية الجيدة والتكلفة المنخفضة والمواد الوفيرة. اعتبارًا من عام 1990، شكلت مواد المغناطيس الدائم NdFeB نصف الحصة السوقية لمواد المغناطيس الدائم في العالم وأصبحت مادة المغناطيس الدائم المفضلة للمحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم. وهذا ما جعل نتائج الأبحاث الخاصة بأنظمة المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم تلعب دورًا كبيرًا في التنمية الاجتماعية والابتكار التكنولوجي.

2. تطبيق محرك متزامن المغناطيس الدائم

على مدى العقود القليلة الماضية، وبسبب تطوير مواد جديدة، وطوبولوجيا المحركات الجديدة، وإلكترونيات الطاقة، والمعالجات الدقيقة، وتقنيات التحمل، اكتسبت أنظمة قيادة المحركات عالية السرعة اهتمامًا واسع النطاق في الأوساط الأكاديمية والصناعة بسبب كثافة الطاقة العالية وكفاءتها العالية. . تطبيقات مثل المنافيخ، وضواغط الطرد المركزي، وأنظمة دولاب الموازنة، والتوربينات الدقيقة، والمضخات، والمغازل، والشواحن التوربينية، وما إلى ذلك. إحدى المزايا الرئيسية للمحركات عالية السرعة هي تقليل حجم وكتلة النظام لطاقة معينة لأن طاقة الخرج يتناسب المحرك بشكل مباشر مع السرعة والحجم. سبب آخر لاستخدام آلة عالية السرعة هو زيادة الموثوقية بسبب التخلص من التروس المتوسطة والأحزمة وناقلات الحركة الأخرى. نظرًا للتطورات الحديثة في إلكترونيات الطاقة والمواد ذات المغناطيس الدائم، أصبح المحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم (PMSM) أخف وأصغر حجمًا وأكثر كفاءة من المحركات الحثية التقليدية حقيقة واقعة كمحرك جر.

2.1 نظرة عامة على تطوير المحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم ذو السرعة المتغيرة

عندما يتم تحميل المحرك المتزامن مع المغناطيس الدائم، يتم إنشاء المجال المغناطيسي لفجوة الهواء بشكل مشترك بواسطة القوة الدافعة المغناطيسية للمغناطيس الدائم والقوة الدافعة المغناطيسية للعضو. القوة الدافعة المغناطيسية لعضو الإنتاج لها تأثير على المجال المغناطيسي للفجوة الهوائية، ويسمى تأثير الموجة الأساسية للقوة الدافعة المغناطيسية لعضو الإنتاج على المجال المغناطيسي للفجوة الهوائية بتفاعل عضو الإنتاج.
مع ظهور مغناطيس النيكو الدائم والمغناطيس الدائم من الفريت، تم تحسين مؤشرات الأداء مثل مقاومة الحرارة والطاقة المغناطيسية القصوى للمواد المغناطيسية، وازدهرت محركات المغناطيس الدائم في المجال الصناعي، مع معلمات افتراضية مرنة وبديهية.

مع تطور تكنولوجيا النموذج الأولي، أصبحت نظرية تصميم المحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم مثالية أكثر فأكثر، ويتم إثراء أساليب التصميم باستمرار، وأصبح الهيكل أكثر مرونة، والأنواع أكثر وأكثر، وقد تم تحسين العملية بشكل كبير، و أصبحت مناسبات التطبيق أكثر اتساعًا، بما في ذلك صناعات الطيران والدفاع والإنتاج الصناعي والزراعي والحياة الأسرية.

ومع تنفيذ مشاريع توفير الطاقة في الصين وتحسين نوعية الحياة، سيزداد طلب السوق على المغناطيس الدائم متغير السرعة بشكل كبير.

تتمتع المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم ذات الهياكل الدوارة المختلفة بقدرة تشغيل مختلفة، وأنماط تحكم، وإمكانيات استخدام مختلفة.

2.2 حالة تطوير إستراتيجية التحكم لنظام التحكم في سرعة المحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم

تم استخدام المحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم على نطاق واسع في الصناعة لأنه يتمتع بمزايا كفاءة العمل العالية وكثافة الطاقة العالية ونطاق الطاقة الثابت الواسع مقارنة بالمحركات الأخرى الموجودة في السوق. تتطلب جميع محركات الأقراص مستشعر موضع للتحكم في ناقل الحركة بالجهاز.

بالنسبة للتحكم الميداني عالي الأداء، تعد المعلومات الدقيقة حول موضع الدوار أمرًا ضروريًا، والتي يتم قياسها عادةً بواسطة جهاز تشفير أو محلل دوار. ومع ذلك، فإن استخدام هذه المستشعرات يزيد من التكلفة والحجم والكتلة وتعقيد الأسلاك، مما يقلل من المتانة الميكانيكية وموثوقية نظام التحكم PMSM الشامل. يفضل المصممون استخدام الإشارات الناتجة عن مستشعرات الموضع (كأجهزة تشفير تزايدية) لتقدير السرعة. عادة ما يكون هذا النهج محدودًا بالدقة الحسابية وخطأ القياس لطرق التقريب المستخدمة لتقدير السرعة.

يتطلب الأداء الديناميكي لحلقة السرعة مكاسب أعلى مقارنة بحلقة الموضع الخارجي. تعتمد طرق تقدير السرعة عادةً على معلومات الموقع الرقمي (عدد النبضات الصادرة من مستشعر الموضع). هناك طريقة أخرى وهي قياس مدة النبضة وحساب سرعة المحرك من خلال تداخل النبض الناتج عن جهاز التشفير مع إشارة الساعة عالية التردد.

يمكن تقدير السرعة عن طريق حساب إشارة الساعة من نبضات التشفير نظرًا لأن طول موضع العد هو قيمة ثابتة معروفة. عند السرعات المنخفضة، توفر بعض أنظمة التقدير نتائج سيئة، ونتيجة لذلك، يمكن أن يصبح التحكم في السرعة غير مستقر.

بشكل عام، ينقسم البحث حول أنظمة التحكم في سرعة التيار المتردد للمحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم بشكل أساسي إلى اتجاهين: مكونات النظام وأبحاث نظام التحكم في السرعة: مكونات النظام مثل وحدات التحكم، ومحركات الأقراص، وأجهزة الاستشعار، وأجسام المحركات، وما إلى ذلك؛ نظام التحكم في سرعة المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم عالي الأداء يعني أن النظام يتمتع بمزايا الاستجابة الديناميكية السريعة والتتبع الثابت الخالي من الأخطاء والقدرة القوية على مقاومة التداخل.

طريقتا التحكم هما التحكم في المتجهات والتحكم المباشر في عزم الدوران، وتختلف التطبيقات في مواقف محددة. تتحكم طريقتا التحكم بشكل أساسي في عزم دوران المحرك من خلال التحكم في تيار المحور q. إن تفوق هذا التحكم يمكن أن يضمن تحسين الخصائص الديناميكية والثابتة للنظام. إذا نظرنا إلى الوراء في تطور التقنيات ذات الصلة في السنوات الأخيرة، فقد تمت ترقية مخطط تنظيم السرعة للمحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم تحت التحكم في المتجهات والتحكم المباشر في عزم الدوران.

الترقية الرئيسية هي استخدام وحدة تحكم جديدة لتحل محل وحدة تحكم PI المستخدمة مسبقًا. بعد الترقية، يتم تحسين الأداء بشكل أكبر، مثل التحكم في وضع الانزلاق المتغير، والتحكم التكيفي، والتحكم في التراجع، وخطية التغذية المرتدة، وما إلى ذلك. لقد غيرت بعض الخوارزميات بشكل مباشر بنية الحلقة المزدوجة التقليدية وحققت تأثيرات تحكم أفضل بعد العثور على طريق اخر.

تتضمن طرق التحكم هذه التحكم الموجه نحو النموذج والتحكم الذكي وما إلى ذلك. نظرًا لأن نظام التحكم في السرعة يتطلب دقة عالية لمعلومات موضع الدوار، فإن أجهزة التشفير الميكانيكية عالية الأداء تواجه مشكلات مثل صعوبة التثبيت، والأداء المنخفض التكلفة (مثل تحديد المواقع المطلق)، وتشغيل النظام غير المستقر.

لذلك، مع الأخذ في الاعتبار أن النظام يحتاج إلى عوامل مستقرة وشاملة وفعالة من حيث التكلفة، بدأ الناس في سبعينيات القرن العشرين في دراسة التكنولوجيا بدون مستشعر، وحقق البحث حول هذه التكنولوجيا نتائج أولية، وقد ظهرت بعض منتجات نظام التحكم في السرعة التي تستخدم التكنولوجيا بدون مستشعر على السوق. سوق.

تحتاج تكنولوجيا التحكم في المتجهات إلى التعاون مع معدات الأجهزة عالية الدقة في التنفيذ المحدد، وفي الوقت نفسه، تحتاج إلى استخدام الخوارزمية لتقديم تعويض معقول لمعلمات المحرك.

3 الخاتمة

بالمقارنة مع أنظمة التحكم في المحركات الأخرى، فإن نظام التحكم في المحركات المتزامنة ذو المغناطيس الدائم يتمتع بمزايا واضحة من حيث مؤشرات الكفاءة مثل كفاءة العمل وقوة عزم الدوران، وأداء التحكم مثل سرعة الاستجابة والمراقبة عالية الدقة، ومرونة التصميم، وسهولة التطبيق.

وفي الوقت نفسه، لديها آفاق تطبيق واسعة في مجال الماكينات عالية الأداء والمناسبات الأخرى، بالإضافة إلى المناسبات التي تتطلب الضوضاء مثل السيارات والأجهزة المنزلية والمراوح.

في ظل اتجاه تطور العولمة الاقتصادية، أصبح السوق الدولي أكثر انفتاحًا، وينمو الطلب في السوق بسرعة، وتتزايد متطلبات أداء المنتج يومًا بعد يوم.

ولذلك، فإن نظام التحكم في المحرك المتزامن بالمغناطيس الدائم يتمتع بالعديد من المزايا وقدرة تنافسية قوية في السوق، وقد أصبح نقطة بحث ساخنة في مجال تنظيم سرعة التيار المتردد. من الأهمية بمكان دراسة نظام التحكم في المحركات المتزامنة بالمغناطيس الدائم.