Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ
ІНСТИТУТ ЕЛЕКТРОДИНАМІКИ
На правах рукопису
СКІДАНОВ Володимир Михайлович
УДК 62-83: 621.313+621.314
СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОЖИВЛЕННЯ
ПОСТІЙНОЇ НАПРУГИ ЕЛЕКТРОМОБІЛІВ
Спеціальність - 05.09.03 - електротехнічні комплекси та системи
а В Т о р е ф е р а т
дисертації на здобуття наукового
ступеня доктора технічних наук
КИЇВ - 1999
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана у відділі №2 Інституту електродинаміки
Національної Академії наук України, м. Київ
Науковий консультант - академік НАН України, доктор технічних наук,
професор Шидловський Анатолій Корнійович,
Інститут електродинаміки НАН України, директор.
Офіційні опоненти:
- академік НАН України, доктор технічних наук, професор Півняк Геннадій Григорович, Національна гірнича академія України Міністерства освіти України, м. Дніпропетровськ, ректор;
- доктор технічних наук, професор Долбня Віктор Тимофійович, Харківський Державний політехнічний університет Міністерства освіти України, професор кафедри;
- доктор технічних наук, професор Корчемний Микола Олександрович, Український НДІ механізації та електрифікації сільського господарства Української академії аграрних наук, м. Київ, завідувач відділом .
Провідна установа - Національний технічний університет України “КПІ” Міністерства освіти України, м. Київ, кафедра промислової електроніки.
Захист відбудеться “_29_”____червня______1999 р. о _14__ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.187.01 в Інституті електродинаміки НАН України за адресою: 252680, м. Київ-57, пр. Перемоги, 56, тел. 446-91-15.
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту електродинаміки НАН України.
Автореферат розіслано “ 20 ” травня 1999 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради В.С.Федій
загальна характеристика роботи
Вступ. Одними з найбільш важливих проблем сьогодення для України є відсутність достатніх обсягів власних енергоносіїв, незадовільний розвиток ресурсо- та енергозбереження (особливо у транспортних галузях), стійке погіршення екологічного стану довкілля
Серед усього розмаїття існуючих видів транспорту найбільше занепокоєння викликає саме автомобільний, оскільки понад 70% загального забруднення повітряного середовища обумовлюється автомобілями, які є головним споживачем рідкого палива і кількість яких невпинно зростає. Таким чином, маємо замкнене коло з жорстко виявленим позитивним зворотним зв’язком, який стійко посилює і так уже існуючі негативні наслідки - вичерпування природних ресурсів, зокрема нафти, та подальше вбивче забруднення довкілля.
Реальну альтернативу автомобільному транспорту можна реалізувати на основі розширеного використання (принаймі у межах населених пунктів) електрифікованого транспорту. Так міський електротранспорт з живленням від контактних мереж вже відчутно впливає на зниження екологічного та паливно-енергетичного навантаження. Однак, класифікаційна ніша акумуляторного електротранспорту й досі лишається незаповненою, хоча його об’єктивні переваги - відсутність шкідливих викидів, безшумність, значно менші експлуатаційні витрати, сприяння вирівнюванню добових графіків навантажень електростанцій, статистична достатність денного міжзарядного пробігу у 80-100 км в умовах міського використання і т.д. - у країнах Заходу вже доведені та підтверджені практикою дослідного застосування. Розрахунки показують - у великих містах кожен мільйон мешканців обслуговує у сервісних інфраструктурах 00 тисяч автомобілів, чиї функції можна перекласти на електромобілі (ЕМ). Необхідне збільшення виробітку та споживання електроенергії при цьому не перевищить 0,3% від існуючого, а економія органічного палива складатиме 100 млн. літрів (80 тис. тон) на рік. Отже, недостатня розвиненість науково-прикладних передумов створення енергоекономічних ЕМ та реально існуюча потреба в них обумовлює необхідність проведення досліджень систем електроживлення ЕМ з метою підвищення їх енергетичної ефективності та широкого впровадження, що вельми важливо для України в екологічному та паливно-енергетичному аспектах.
Актуальність роботи. З викладеного вище витікає, що розробки, створення та якнайширше впровадження електромобільного транспорту розглядається у світовій практиці як істотно актуальна проблема, яка традиційно вирішується у таких відомих напрямках: розробка нових ефективних джерел живлення та створення енергоефективних компонентів систем електромеханічного перетворення енергії. В той же час кожен з зазначених напрямків передбачає наявність або створення нових технологій та вимагає вкладання значних коштів.
При цьому, значні резерви по підвищенню ефективності функціонування електромобілів, покращення їх експлуатаційних характеристик криються у раціональній організації процесів перетворення енергії акумуляторної батареї (АБ), забезпеченні ефективного загального енергообміну у системах електроживлення електромобілів (СЕЖЕМ), що може бути виконано засобами управління при певному оптимізаційному спрямуванні останніх.
На відміну від загальнопромислових перетворювальних комплексів, які здебільшого характеризуються передбаченістю поведінки, у перебігу поточної експлуатації транспортних систем електроживлення завжди присутні фактори стороннього впливу, що суттєво позначається на виконанні наперед заданих алгоритмів функціонування і обумовлює значні відхилення стану системи від заданих режимів та очікуваних показників якості у керуючих та енергетичних аспектах. Це обумовлено ергономічними особливостями цих систем, оскільки система “оператор - машина - довколишнє середовище” є невизначеною за ознаками об’єктивної непередбаченості у змінах стану (поведінки) першої та останньої ланок. Тобто, однією з найважливіших ознак транспортних систем електроживлення є непередбаченість перебігу процесів в них, що обумовлено непрограмованими діями оператора та довільною зміною стану середовища використання і суттєво ускладнює можливість застосування оптимізаційних заходів, побудованих на жорстких алгоритмах, а також значно звужує можливості та переваги відомих підходів.
Тому, враховуючи стохастичний характер обєкту, що аналізується, потребують подальшого розвитку наукові дослідження по підвищенню загальної ефективності функціонування електромобілів на основі системного аналізу тягових електроприводів, а також створення методології раціональної побудови СЕЖЕМ, методів, алгоритмів та засобів управління перетворювачами у таких системах. Це забезпечить зменшення енергоспоживання, питомих енерговитрат, збільшення корисного пробігу між зарядами АБ, покращення експлуатаційних, надійнісних та ергономічних показників електромобілів.
Вирішенню актуальних науково-прикладних задач створення, розвитку та підвищення ефективності електромобілів, технологічного електротранспорту та нетрадиційних автономних транспортних засобів присвячена дана дисертаційна робота.
Робота виконана у безпосередньому зв’язку з академічними, галузевими та державними програмами, а саме: з плановими дослідженнями НАН України “Наукові основи електроенергетики”; з проблемою “Перетворення параметрів електричної енергії” (розпорядження Президії АН УРСР №474 від 27.12.85 та №7 від 24.12.92); з темами “Устройство”, “Стабилизация” №№ ДР відповідно 01.86.0.083877, 1990р. та 01.91.0007412, 1993р.; з розпорядженням РМ СРСР №473р від 03.12.80; з підпрограмою по електротранспорту Мінмашпрому України від 12.10.92; з проектом ДКНTПП України “Електромобіль” (5.51.04 “Ресурсозберігаючі проблеми виконавчих та транспортних машин”), 1994р.; з проектом Міннауки України “Коерцитив” (04.08/1830 від 26.08.97р. “Розробка та створення нового класу високоефективних електромеханічних перетворювачів транспортного призначення”), а також з планами НДР за низкою госпдоговорів з АвтоВАЗом (м.Тольятті, Росія), АвтоЗАЗом (м.Запоріжжя) та з Мінмашпромом України.
Мета і задачі дослідження. Метою роботи є подальший розвиток теоретичних положень побудови систем електроживлення електромобілів, раціональної організації процесів енергообміну в них та створення на цій основі нових науково обгрунтованих методів, засобів та алгоритмів управління тяговими та допоміжними перетворювачами, що в сукупності забезпечує розвязання значної прикладної проблеми підвищення енергетичної та експлуатаційної ефективності електромобілів.
Досягнення зазначеної мети вимагає вирішення таких задач:
- розробки методології побудови систем електроживлення електромобілів з гарантованою наперед заданою “статичною” ефективністю та технічною сумісністю складових компонентів;
- аналітичного та експериментального дослідження загального балансу енергій у тяговому та рекуперативному режимах роботи електромобілів;
- подальшого застосування системного аналізу при дослідженнях енергетичних показників комплексів тягового та допоміжного електрообладнання та визначення параметрів оптимального (субоптимального) управління перетворювачами у системах електроживлення електромобілів;
- розробки методу управління перетворювачами у функції завдання струму навантаження та швидкості обертання тягового двигуна, а також узагальнення та обгрунтування формалізованого управління перетворювачами у функції завдання електричних (напруга, потужність) та механічних (момент, прискорення) параметрів систем електроживлення електромобілів при неодмінному врахуванні обмежень, обумовлених живленням від акумуляторної батареї;
- створення мікропроцесорних засобів оптимізаційного управління перетворювачами транспортного призначення, засобів кількісного обліку поточної ємності тягової батареї та спеціалізованих модулів управління для застосування на різних типах електромобілів;
- розробки алгоритмічно-програмного забезпечення засобів управління перетворювачами транспортного призначення з використанням апарату логічних схем алгоритмів для мінімізації об’єму програмної памяті та часу виконання керуючих процедур;
- аналізу експериментальних досліджень та розробки конкретних рекомендацій по застосуванню результатів роботи на електромобілях та іншому автономному транспорті різного функціонального призначення.
Наукова новизна роботи полягає в наступному:
- одержано нові аналітичні залежності для ККД компонентів та систем електроживлення електромобілів, які дозволяють визначити конкретні діапазони змінювання частоти комутації, коефіцієнта заповнення імпульсного циклу та струму навантаження;
- сформульовані та обгрунтовані головні положення нового методу забезпечення гарантованої ефективності систем тягового електрообладнання електромобілів за статичними константами їх складових компонентів;
- вперше виконано систематизовані узагальнюючі аналітичні та експериментальні дослідження балансу енергій у тяговому та рекуперативному режимах роботи електромобілів та виявлено чинники негативного впливу на ефективність енергообмінних процесів;
- розроблено та обгрунтовано новий метод “програмних зображень” для безпосереднього (минаючи громіздкі розрахунки) визначення параметрів управління перетворювачами, які реалізують задані закони зміни струму навантаження та швидкості обертання тягового двигуна;
- досліджено особливості програмної реалізації управління перетворювачами у функції відпрацювання завдання напруги, потужності, моменту і прискорення у системах тягових електроприводів, визначено межі доцільності застосування такого управління;
- обгрунтовано раніше невідомий спосіб повнофункціонального двозонного управління перетворювачами у тягових приводах з позитивним зворотним зв’язком по швидкості;
- обгрунтовано концепцію та розроблено оригінальні алгоритми вирішення задачі обліку поточної ємності для бортових та буферних акумуляторних батарей при реалізації реверсивного енергообміну;
- досліджено режимно-функціональні особливості роботи тягових та допоміжних бортових перетворювачів електромобілів та розроблено спеціалізовані ефективні алгоритми управління ними.
Практичне значення одержаних в роботі результатів полягає в тому, що розроблені в дисертації теоретичні положення узагальнені та доведені до вигляду єдиної цільової методології, що дозволяє ефективно використовувати їх у інженерній практиці при розробках систем електроживлення електромобілів та створенні систем управління тяговими та допоміжними напівпровідниковими перетворювачами, які забезпечують найбільш раціональний енергообмін у таких системах електроживлення. Це є підгрунтям для рекомендацій щодо подальшого застосування одержаних у роботі конкретних результатів дослідниками та розробниками в установах та організаціях, які спеціалізуються на розробках, впровадженні та експлуатації акумуляторного електротранспорту різних модифікацій та функціонального призначення. Розроблені реверсивні лічильники ампер-годин можуть використовуватись окремо на обєктах із стаціонарними акумуляторними батареями (вузли звязку, обєкти великої енергетики, тощо).
Результати досліджень знайшли широке практичне застосування у дослідних та дослідно-промислових зразках транспортних систем електроживлення з відповідними перетворювачами. Всі створені засоби управління мали конкретне призначення і пройшли стендові випробування та дослідне впровадження на різних транспортних засобах (електромобілі ВАЗ-1801, 2801, 2802, 2702, ЗАЗ-1102, 11091, 11092, електроцикл на базі трициклу КМЗ “Дніпро-300”, електрокари ЕК-2, ЕН-161), деякі розробки впроваджені в малих промислових серіях на електромобілях ВАЗ-2801, та 2702.
Особистий внесок автора. Наукові положення та прикладні результати, що містяться у дисертації, отримані здобувачем самостійно. У наукових працях, написаних у співавторстві, безпосередньо дисертанту належить наступне: у монографії [1] - самостійно написані розділи 6,7; у [2,3] - розробка положень загальної концепції побудови, створення МПСУ та програм для лічильника ампер-годин; у роботах [4,8,9] - дослідження та аналіз регуляційних характеристик перетворювача; у [5,6,20] - положення концепції побудови систем електроживлення електромобілів та науково-прикладні аспекти створення бортових керуючих структур; у [15-19] - постановка задачі дослідження та одержання аналітичних залежностей; у [7] - положення способу та створення різних варіантів засобів управління. У матеріалах [21-23] ідеї винаходів належать співавторам у рівній мірі.
Апробація результатів дисертації. Основні положення та результати досліджень та розробок доповідались на трьох міжнародних (1997-98 рр.), семи всесоюзних (1979-91 рр.), пяти регіональних конференціях та семінарах.
Публікації. Основний зміст дисертації відображено у 42 публікаціях (1 монографія, 19 статей у фахових виданнях, 5 з яких написано самостійно, 1 препринт, 8 авторських свідоцтв СРСР, 1 патент України, 2 статті у збірниках наукових праць Інституту електродинаміки, 10 тез доповідей на конференціях) та 4 звітах по закінчених НДР, що мають номери держреєстрації.
Структура та обсяг дисертаційної роботи . Дисертація містить вступ, шість розділів, висновки, список використаних джерел та додатки. Загальний обсяг складає 377 сторінок. На 117 сторінках розміщено 18 таблиць, 50 рисунків, список використаних джерел з 143 позицій та п’ять додатків.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі обгрунтовано актуальність та доцільність виконання роботи, сформульовані мета та задачі наукового дослідження, викладено наукову новизну, практичне значення та відомості щодо реалізації результатів дисертації, її апробацію та публікації за темою досліджень.
У першому розділі розглянуто загальну структуру взаємозвязків компонентів СЕЖЕМ з мікропроцесорною системою управління (МПСУ) (рис.1) і визначено напрямки розповсюдження інформаційних сигналів як внутрішньосистемного (датчики) , так і зовнішнього (задатчики) походження, що забезпечує формування керуючих дій для управління тяговими та допоміжними перетворювачами і комутаційним електрообладнанням. (На схемі позначено: ТАБ - тягова акумуляторна батарея; ВДЖ - вторинне джерело живлення (кола МПСУ, бортмережі, засобів вимірювання, тощо); ЛК - лінійний контактор; ІП - імпульсний перетворювач; ЗД - зворотний діод; ТГ - тахогенератор; Я - якір тягового двигуна; ОЗ - обмотка збудження; Крев - контактор реверса; ПЗ - перетворювач у колі збудження; ШАБ , ШЯ , ШОЗ - датчики струму (шунти) відповідно батареї, якоря, та кола збудження.
У роботі запропоновано класифікацію та проведено аналіз існуючих методів, засобів та рівнів управління перетворювачами.
Необхідною умовою підвищення ефективності електротехнічних комплексів є максимальне використання регулюючих можливостей перетворювачів електроенергії. Крім того, на загальну ефективність складних технічних систем з перетворюючими модулями безпосередньо впливає обрана (розроблена) стратегія управління останніми. На сучасному етапі розвитку техніки є очевидним, що “привнесення” інтелектуального наповнення в управління будь-яким об’єктом повинно мати під собою певний теоретичний базис, структуру якого складають методи дослідження електромагнітних та енергетичних процесів та властивостей як окремих компонентів, так і об’єкта управління в цілому. У фундаментальних працях вітчизняних та зарубіжних вчених питанням теорії перетворювальних пристроїв та управління ними присвячено чимало уваги. Найбільш визначними є роботи А.-А.А.Бельскіса, Б.Бедфорда, Л.В.Бірзнієкса, О.Г.Булатова, І.В.Волкова, Т.А.Глазенко, А.Г.Грабовецького, А.І.Денисова, В.Т.Долбні, Ю.І.Драбовича, В.Я.Жуйкова, І.Ю.Інькова, В.Б.Клепікова, М.С.Комарова, Ю.І.Конєва, В.О.Лабунцова, В.І.Некрасова, Г.Г.Півняка, Е.М.Ромаша, В.С.Руденка, Р.Хофта, В.С.Федія, А.К.Шидловського, М.М.Юрченка та багатьох інших. Щодо теорії перетворювачів, призначених для роботи у складі електроприводів, то найбільший потенціал традиційно зосереджений у наукових школах Києва (ІЕД НАН України, НТУ України “КПІ”), Харкова (ХДПУ, НВО “Електроважмаш”), Запоріжжя (НДІ “Перетворювач”), Москви , С.-Петербургу, Новосибірську. Характерною особливістю досліджень названих провідних наукових шкіл у останні десятиріччя є неодмінний розвиток проблем управління паралельно з традиційними дослідженнями засобів перетворення, що складає достатню умову для виконання оптимізаційних заходів.
Автором запропонована концепція системного дослідження енергетичних показників об’єкту управління, як необхідна умова вирішення оптимізаційних задач, яка грунтується на таких положеннях: 1). Автономні транспортні системи електроживлення з перетворювачами постійної напруги є замкненими структурами і мають аналізуватися у всій сукупності взаємовпливу та взаємозв’язків усіх структурних компонентів, тобто дослідженню підлягає базова структура: “акумуляторна батарея - імпульсний перетворювач - тяговий електродвигун” (АБ-ІП-ТЕД). 2). Дослідження та аналіз систем тягового електрообладнання має бути охоплений єдиним математичним описом, що містить функціональний зв’язок режимних характеристик, параметрів управління та енергетичних показників цих систем. 3). З енергетичних показників (ККД, спожита потужність, втрати потужності, тощо), залежність яких від параметрів управління вивчатиметься, перевагу слід віддати саме ККД як найбільш загальному показнику енергетичної ефективності як окремих компонентів, так і системи привода в цілому.
У загальному випадку маємо систему, яка складається з n функціональних блоків, кожний з яких споживає деяку потужність Р1, Р2 , ... , Рn і має втрати потужності P1 , P2 , ... , Pn . Загальний ККД системи визначається за формулою
.
У більшості випадків для імпульсних систем . Розглядаючи джерело енергії системи як один з її елементів та вважаючи його внутрішню потужність потужністю споживання системи Р1 (P1 - втрати у джерелі ), введемо коефіцієнти приведення потужності k1 = P1/P2 ; k2 = P1/P3 ; ... ; kn-1 = P1 / Pn , тоді загальний ККД системи визначиться за формулою
= 1 - (P1 + k1P2 + k2P3 + ... + kn-1Pn ) / P1 (1)
Використовуючи (1) та відповідні вирази для потужностей втрат, споживання та коефіцієнтів приведення, для традиційної побудови СЕЖЕМ з транзисторним перетворювачем (рис.2,а) у тяговому режимі одержимо таку формулу для загального ККД:
ЗАГ = 0,5 + 0,5 - (1+kз)/2 -
(2)
де *=/к.з., - середній струм двигуна за період комутації, к.з.=Еи/и (Еи та и відповідно ЕРС та активний опір АБ), = и / Т - коефіцієнт заповнення імпульсного циклу - КЗІЦ - (и - тривалість імпульса напруги на виході перетворювача, Т- період комутації), с=Sе /и (Sе- активний послідовний опір конденсатора фільтра), =1+ /2 ( = / ср), = Т-1(01+10)/2, (01 та 10- тривалість переднього та заднього фронтів вихідного струму перетворювача), з=Рз/РП (відношення втрат у колі упрапвління (збудження) силовго транзистора до загальних в трат у перетворювачі), kр.п. = = rт / rя (відношення активних опорів силового транзистора та якоря ТЕД), я= Д/я (Д- активний опір зворотного діода), Д = дин / Д (дин- динамічний опір діода), = 1+2 / 12, = к.з / к , к=/я (-напруга АБ), и = и / я, Р*я.д.- додаткові втрати в якорі у відносних одиницях при імпульсному регулюванні .
У режимі рекуперативного гальмування для загального ККД системи (рис.2,б) одержана така формула:
(1+ kз ) / 2 , (3)
де kCЯ = Sе /Я , Р*я.д.р.- додаткові втрати в якорі у режимі рекуперативного гальмування.
Результати аналітичних досліджень енергетичних показників є досить інформативними та корисними, оскільки дозволяють одержати якісні та кількісні характеристики впливу режимних та навантажувальних параметрів на ККД. Однак, безпосередньо з наявних результатів ще не можна отримати закон управління перетворювачем, який міг би забезпечити оптимальні режими роботи СЕЖЕМ. Тобто, інформаційна множина, яку складають отримані залежності енергетичних показників транспортних енергосистем від параметрів управління перетворювачами, не може розглядатись як самодостатня сукупність даних для безпосереднього створення алгоритмів оптимізаційного управління. Тому в роботі обгрунтована цільова методологія для визначення параметрів оптимального управління перетворювачами у системах транспортних електроприводів. За критерії оптимальності обрано мінімум потужності, що споживається від АБ за заданий час для досягнення заданих динамічних показників транспортного засобу у тяговому режимі та максимум потужності, яка буде спожита батареєю під час гальмування за умови реального струмообмеження у рекуперативному режимі. Методологія грунтується на спільному аналізі енергетичних, регулювальних та динамічних характеристик тягових приводів. Встановлено, що оптимальним тяговим режимам відповідають усталені струми навантаження двигуна, а оптимальним рекуперативним - усталені струми навантаження тягового джерела.
Завершує перший розділ обгрунтування стохастичного характеру СЕЖЕМ з огляду на непердбаченість поведінки таких систем, як обєктів управління, (що обумовлено недетермінованими діями “оператора” та спонтанною зміною дорожніх умов руху) та постановка задач наукового дослідження.
У другому розділі застосування системного аналізу поширено на дослідження енергетичних показників тягового та допоміжного електрообладнання електромобілів та інших типів автономного електротранспорту з різними структурами перетворюючих компонентів.
Проаналізовано комбіновану структуру автономного електропривода, що складається з інвертора напруги, який може бути керованим або некерованим, та випрямляча, який теж може бути керованим або некерованим (рис.2,в). Така
структура досить універсальна, оскільки за умов відповідної потужності може виконувати функції тягового перетворювача не тільки електромобілів,а також електрокарів та цехового технологічного транспорту з живленням від кабельної пересувної мережі або зарядного перетворювача для ТАБ.
Для структури АБ-ІН-КВ-ТЕД одержано таку формулу для загального ККД:
ЗАГ КВ = 0,5 + 0,5-Р*Я.Д. / I* k2I kи (1- I*) -
-I* [1+(kVD + kT1) +(kBD + kTD) + kя(1-)(1-+ kД k)] / kи(1-I*) -
-2 I* kІН (1 + kз ) / (1- I* ) - [(1 + kз ) + kн ] / , (4)
а для загального ККД системи АБ-КІН-В-ТЕД одержано таку формулу:
ЗАГ КІН = 0,5 + 0,5-Р*Я.Д. / I* k2I kи (1-I*) -
- I* [1 + kя(1-)(1-+ kД k) + 2 ( kVD + kBD ) ] / kи (1- I*) -
- [2I* kи + (1 - I* )] (1 + kз ) / 2 ( 1 - I* ) , (5)
де kVD = rVD /rя ; kT1= rT1 /rя; kBD = RVDдин /rя; kTD = RT1дин /rя ; kн = tн /3,6T (tн - час наростання струму в тиристорі), kІН = т / я .
З порівняння результатів розрахунків за формулами (2), (4), (5) витікає: з систем з трьома типами регуляторів - традиційний ШІМ, ІН-КВ, КІН-В - найгірші енергетичні показники має система АБ-КІН-В-ТЕД, хоча у ідентичних режимах значення ККД для усіх систем відрізняються не більше ніж 10%, тобто при виборі конкретної структури регулятора з урахуванням незначного погіршення енергетичних показників від ШІМ до ІН-КВ і далі до КІН-В слід керуватись конкретними вимогами до пристроїв, що розробляються.
Крім того, справедливі такі рекомендації: доцільний діапазон частот комутації 0,5 - 1,0 - 2,5к Гц; режими з малими значеннями параметрів < 0,3 , f < 500 Гц суттєво погіршують енергетику систем і повинні максимально скорочуватись у тривалості; неприпустимі тривалі пускові режими, для яких характерні великі струми при малих значеннях КЗІЦ ().
Таким чином, одержані результати дозволяють у ряді випадків припускати ускладнення СЕЖЕМ без суттєвого погіршення їх енергетичних та експлуатаційних показників.
Для багатофункціонального транзисторного широтно-частотно-імпульсного регулятора (рис.2,г) одержана формула для ККД у вигляді
ПТ = 1 - I* kп / (1 - I* ) - / 2
та проаналізовані регулювальні характеристики. Доведено, що зазначений регулятор реалізує квазіоптимальний закон управління з стабілізованими пульсаціями струму навантаження та може використовуватись безпосередньо як тяговий перетворювач при АБ 100В, РТЕД 6кВт, а також як система управління тиристорними перетворювачами без будь-яких обмежень. В останньому випадку у коло навантаження замість двигуна включається імпульсний трансформатор, вторинні обмотки якого підключаються до керуючих електродів силових тиристорів. До переваг даного схемного рішення слід віднести відсутність будь-яких додаткових джерел живлення та задатчиків.
Далі проаналізовано системи, на базі яких виконуються бортові вторинні джерела живлення (ВДЖ) з вхідними високовольтними імпульсними регуляторами постійної напруги - ІРПН - (рис.2,д - регулятор та варіанти ввімкнення силового транзистора) для побудови буферних ВДЖ та зарядних пристроїв АБ, а також ВДЖ бортових споживачів (бортмережа, засоби управління, індикації, контролю та вимірювань) з підвищеними вимогами до якості електропостачання бортового електрообладнання (рис.2,е).
Одержані аналітичні вирази для ККД таких систем мають узагальнений характер і дозволяють отримати конкретні кількісні та якісні залежності ККД для елементів, контурів та систем ВДЖ в цілому від параметрів управління (КЗІЦ та частоти комутації), а також від струму навантаження для різних варіантів застосування елементної бази (біполярних, IGBT та MOSFET транзисторів) при розробці та створенні вторинних джерел живлення різного функціонального призначення.
Таким чином, проведені вище дослідження дозволяють створити інформаційну базу для визначення певних діапазонів значень параметрів управління та навантаження, дотримання яких забезпечує достатньо високі значення ККД системам тягового та допоміжного електрообладнання автономного електротранспорту.
У третьому розділі виконано дослідження, результати яких у сукупності дозволяють оптимально підібрати компоненти СЕЖЕМ, що в цілому забезпечує наперед задану “статичну” ефективність таким системам та технічну сумісність тягового електрообладнання, що їх складає.
Запропоновано метод “забезпечення гарантованої ефективності” (МЗГЕ) транспортних систем електроживлення за статичними константами їх складових компонентів. Під гарантованою “статичною” ефективністю слід розуміти такий обгрунтований підбір компонентів, який за усіх інших рівних умов забезпечить системі кращі енергетичні показники у порівнянні з існуючими варіантами. Статичні константи визначаються співвідношенням незмінних фізичних параметрів складових системи привода і є наперед заданими величинами, що “закладаються” в систему на етапі її техніко-структурного формування з окремих компонентів (джерел струму, тягових двигунів та керованих перетворювачів).
Аналітично метод базується на дослідженнях залежностей ККД компонентів системи привода, регулювальних та навантажувальних факторів у тяговому режимі та режимі рекуперативного гальмування. Алгоритмічно метод реалізується як визначення таких чисельних значень найбільш вагомих коефіцієнтів з числа статичних констант у виразах для ККД, щоб значення ККД у функції цієї константи було максимальним за всіх інших рівних умов.
Метод грунтується на таких положеннях:
1. З існуючих відомих СЕЖЕМ вибирається та приймається за базову така, що за своїми параметрами компонентів та техніко-експлуатаційними показниками є кращою за інші. (При виборі базової системи доцільно керуватись такими показниками як ККД; питома потужність, Вт/кг; питомі енерговитрати, Вт . год / км; тощо).
2. У виразах для ККД кожного з компонентів привода обираються статичні константи, які, по-перше, визначають найбільш вагомі фізико-технічні параметри компонентів, а, по-друге, чинять безпосередній вплив на ККД цих компонентів.
3. Записуються рівняння, де перше
()min = ( = const, = const , = const, () = базове)
визначає ККД компонента базової системи у гіршому режимі, як функцію усталених режимних параметрів та статичних констант, чисельні значення яких для базової системи відомі, а друге рівняння
()max = ( = const, = const , = const, () = kгіп)
є виразом для ККД того ж компонента у кращому режимі, складеним також для усталених режимних параметрів, але у функції статичної константи гіпотетичної системи приводу, яка створюється або тестується. Чисельне значення цієї останньої константи має бути знайдене у вигляді kгіп = [()min , ()max] , щоб забезпечити компонентам системи, що створюється (тестується) значення ККД у гіршому режимі не менші за значення ККД компонентів базової системи, але у кращому режимі.
4. Дії, зазначені у п.3, виконуються для тягового та рекуперативного режимів роботи СЕЖЕМ для забезпечення достатньої вірогідності у визначенні співвідношень статичних констант базового та гіпотетичного приводів.
Зазначимо одразу, що діапазон застосування методу для тягових приводів постійного струму практично не обмежений.
За базову у цьому дослідженні прийнято систему привода, що має тяговий електродвигун ПТ-125 (Pmax / Pном = 25/12 кВт, к = я/я = 2400А) , тягову Ni-Zn акумуляторну батарею ( ном = 120В, = 55 Вт . год/ кг, к.з. = АБ / АБ = 1350 А), транзисторний імпульсний перетворювач ( Pmax =25кВт, m = 12кг, Р/m = 2,1 кВт/кг), побудований згідно з розробленим у Інституті електродинаміки методом глибокого секціонування з резервуванням. Зазначене електрообладнання виготовлене за високими технологіями та по технічних і енергетичних показниках відповідає світовому рівню пристроїв такого призначення.
Проілюструємо роботу методу на прикладі тягового двигуна, ККД якого у тяговому режимі визначається за формулою:
(6)
Найбільш вагомими статичними константами є коефіцієнти kи = rи / rя та kI = =Iк.з. / Iк, які впливають на ККД тягового привода на системному рівні, бо задають співвідношення активних опорів та струмів КЗ джерела та навантаження. При цьому, для базової системи коефіцієнти kя = 0,004; kД = 1; = 1 при f > 500Гц і суттєво впливати на ККД двигуна та привода в цілому не можуть.
Таким чином, необхідно знайти такі kи та kI , щоб ККД двигуна у гірших режимах наближався до значень його ККД у кращих режимах тільки за рахунок оптимальних співвідношень параметрів компонентів системи приводу.
Вираз для ККД двигуна представимо у такому вигляді:
Я-Д = 1 - A / kи B, (7)
де А та В є відповідно чисельником і знаменником попередньо приведеного до одного дробу виразу (6). При цьому А та В - сталі при фіксованих значеннях КЗІЦ - - і відносного струму навантаження *.
Для струму I = 150А (реальний тривалий тяговий струм) мінімальний ККД двигуна дорівнює 0,4 , а максимальний - 0,92 . Записавши вираз (7) для цих двох значень ККД, а також для kи min та kи max, одержимо
А / kи min . В = 0,6 ; А / kи max . В = 0,08,
звідки знаходимо: kи max = 7,5 kи min , а з урахуванням того, що для базової системи kи = kи min = 2, одержимо kи max =15, тобто необхідний діапазон значень коефіцієнта kи , що забезпечить збільшення ККД двигуна за всіх інших рівних умов, є таким: 2 < kи < 15 . Для визначення kI привода, що створюється, враховуючи фізичний сенс залежності ККД від цього коефіцієнта та вираз для співвідношення kI та kи слід використовувати формулу kI = (kи min)-1 . Тоді матимемо kI 0,5.
Розглянемо режим рекуперативного гальмування. ККД двигуна у цьому режимі визначається за формулою
(8)
Як і у попередньому випадку, проаналізуємо вплив на ККД двигуна саме kи за усіх інших рівних умов. Вираз (8) запишемо у такому вигляді:
РЯ-Д = 1 - A1 / (kи B1 - С1) , (9)
де сталі А1,В1,С1 є фрагментами виразу (8), а саме: А1 - чисельник, , C1 = (I* kI )2 .
Для струму I = 50А (припустимий тривалий рекуперативний струм) = 0,7 при = 0,9 та = 0,98 при = 0,1. Запишемо формулу (9) для наведених значень ККД та коефіцієнтів kи = 2 та kи max :
1 - 0,7 = А1 / ( kи В1 - С1 )
1 - 0,98 = А1 / ( kи max . В1 - С1 )
Переходячи до відношення цих виразів, матимемо
(kи max - С1 / В1 ) / (kи - С1 /В1) = 15
Вирахувавши В1 і С1 для = 0,9 , kI = 0,55 та I* = I/Iк.з.= 50А / 1350А , одержимо kи max = 25. Тобто, діапазон для kи у режимі рекуперації, слід вважати таким:
2 < kи < 25 ,
а для kI необхідно, щоб
kI 0,5.
Подальше застосування метода до акумуляторної батареї та транзисторного силового перетворювача дозволило зробити такі висновки: струм короткого замикання АБ повинен відповідати діапазону 1300А к.з.=ЕАБ/АБ 10600А; системна техніко-енергетична сумісність транзисторних перетворювачів у СЕЖЕМ буде задовільною, якщо для тягового режиму 4,1.10-3 П = Т / АБ 5,7.10-2 , а для рекуперативного режиму 5,4.10-2 р.п.= Т / Я 11,4.10-2. Дотримання визначених діапазонів для вказаних статичних констант к.з., kи, kI, П та р.п. забезпечить компонентам СЕЖЕМ значення ККД у гірших режимах не менші за ККД компонентів базової системи у кращих режимах за усіх інших рівних умов.
Окремо проаналізовано енергетичні показники АБ для випадків довільної (паралельно-послідовної) її побудови, що задається такими співвідношеннями:
Eи = k E0 ; rи = k r0 / , причому
m = k . , (1); m = k , ( = 1) ,
де m - загальна кількість елементів батареї; - кількість паралельно з’єднаних секцій, кожна з яких містить k послідовних елементів (k= const для компенсації урівнювальних струмів між секціями); Eи, rи, E0, r0 - відповідно сумарна ЕРС та опір батареї у послідовній структурі та ЕРС і опір окремого елемента батареї.
Для тягового та рекуперативного режимів роботи АБ при довільній її побудові одержані відповідно такі вирази для ККД:
(10)
= 1 - I*[ kи + l2 (1- ) kся ] / (1- )[kи (1- ) - 2 I* ] (11)
Розрахунки цих виразів та проведений аналіз засвідчує, що найбільш доцільним степенем секціонування АБ для збільшення її ККД у початкових пускових та кінцевих гальмівних режимах слід вважати відповідно значення глибини секціонування = 46, за умови, що рівень напруги при цьому не зашкодить функціонуванню бортового електрообладнання. Реалізація оперативного секціонування АБ у СЕЖЕМ з двигунами незалежного та послідовного збудження виконується за допомогою запропонованого у роботі нового способу, який грунтується на виконанні певного алгоритму управління перетворювачами та необхідною контакторно-комутаційною апаратурою.
Далі у роботі виконано дослідження загального балансу енергообміну у СЕЖЕМ електромобілів для тягового та рекуперативного режимів у цикловому (рис.3) та довільному міському русі. Потужність, що витрачається на накопичення кінетичної енергії ЕМ, яку він матиме у точці 1 діаграми руху, визначається за формулою Pк = 0,5mai Vi , (m- повна маса ЕМ, - коефіцієнт врахування мас, що обертаються, ai - прискорення на ділянці 0-1, Vi - швидкість у т.1, індекс “i” визначає один з циклів A - D).
Потужність, що витрачається на тертя кочення Pт = mgfVср i (g = 9,81 м/с2, f - коефіцієнт тертя кочення,Vср i - середня швидкість на ділянці руху у i-му циклі). Втрати потужності від аеродинамічного опору руху PA = k0FЛ V3срi , (k0 - коефіцієнт, який визначає аеродинамічні властивості об’єкту, що рухається, Н. c2 / м4 ; FЛ - лобова площа транспортного засобу, м2 ).
Енергія, яка споживається від акумуляторної батареї під час розгону та у русі з постійною швидкістю, може бути визначена з такого рівняння:
(12)
дем - ККД механічної трансмісії ЕМ, E i - ККД системи електропривода у i-му циклі тягового режиму (розраховується згідно з (2)).
Розрахункову формулу для визначення енергії, що споживається від батареї у тяговому режимі руху по траєкторії 0-1-2, одержимо у такому вигляді:
WTАБ = [(0,5 mai Vi + mgfVср а + k0 FЛ V3ср i ) ta i +
+ (mgfV ср i + k0 FЛ V3ср i ) tcr i ] / м E i , (13)
де Vср а = V i / 2 за умови, що рух на ділянці 0-1 рівноприскорений.
Далі розглянемо баланс енергій у гальмівному режимі для трьох можливих траєкторій (рис.3), а саме: 3-5, 2-5 та 2-4.
Рівняння енергетичного балансу для рекуперативного гальмування ЕМ по траєкторії 3-5 буде мати такий вигляд:
, (14)
де WK3 = 0,5 V23 . m . - кінетична енергія ЕМ у початковий момент гальмування; WPАБ[3-5]i - енергія, що надходить в акумуляторну батарею в i-му циклі по траєкторії 3-5; - ККД СЕЖЕМ в i-му циклі для режиму рекуперативного гальмування (розраховується згідно з (3)).
Припускаючи, що змінювання швидкості від V3 до 0 відбувається тільки за рахунок суто електричного гальмування, з (14) одержимо розрахункову формулу для визначення енергії, що споживається акумуляторною батареєю у рекуперативному режимі при гальмуванні по траєкторії 3-5 :
WPАБ[3-5]i = [0,5 mV23 - (mgfV3 cp + k0 FЛ V33ср )t b i ] / м PE i , (15)
де V3 cp = V3 / 2 за умови, що рух рівноуповільнений.
Для траєкторії 2-5 матимемо
, (16)
WPАБ[2-5]i = [0,5 mai Vi tai - ( mgfVср[2-5]i +
+ k0 FЛ V3ср[2-5]i ) (tco + tb)] . м PE i , (17)
де Vср[2-5]i = V2i / 2 за умови рівносповільненого руху.
Для траєкторії 2-4 :
, (18)
WPАБ[2-4]i = [0,5 mai Vi tai - ( mgfVср[2-4]i +
+ k0 FЛ V3ср[2-4]i ) . tbi ] . м PE i . (19)
Відзначимо, що використовуючи у розрахунках систему одиниць СІ, розмірність показників балансу енергій акумуляторної батареї одержимо у джоулях (Дж). Проте, для фахівців, що мають справу з акумуляторними батареями, як джерелом живлення, більш звичним та прийнятним для оцінки розрядно-зарядного процесу буде ємнісний показник батареї , який має розмірність ампер-годин (А год). Тому для більш наочного показу результатів на етапі остаточних розрахунків доцільно перейти від енергетичного показника балансу до ємнісного, використовуючи таку формулу:
QАБ = WАБ / Uср . 3600. (20)
Зазначимо, що для забезпечення необхідної точності та вірогідності розрахункових результатів, одержаних за формулами (13),(15),(17),(19), при перерахунку за формулою (20) значення напруги батареї Uср повинно відповідати саме середньому її значенню з діапазону, який є припустимим для тривалого навантаження реального тягового джерела.
На ефективність рекуперації суттєвий вплив чинять фактори струмообмеження (со), спаду струму під час гальмування (сс), фактори сторонніх гальмівних моментів (г) та особливостей побудови трансмісії (т), що потребує їх урахування для уточнених розрахунків WPАБ (на значення WТАБ згадані фактори не впливають) у коефіцієнті ослаблення ос:
(WPАБ ) = WPАБ (ос) , (21)
де (ос) = со сс г т і визначається емпірично (ос1= 0,70,70,90,7 = 0,31 для ЕМ ЗАЗ-11092; ос2 = 0,70,90,951,0 = 0,6 для ЕМ ВАЗ-2801).
Показник ефективності рекуперативного гальмування визначається як
Пе = РАБ 100% / ТАБ (22)
У таблиці 1 наведені такі дані: у верхніх рядках для кожного циклу (A-D) і кожної траєкторії руху значення показників ТАБ , РАБ та Пе , що відповідають теоретичному максимуму; у середніх рядках дані уточненого (з урахуванням ос) розрахунку; у нижніх рядках усереднені дані експериментів. У останньому - нижчому - рядку середньостатистичні значення показників, одержані з обробки накопичених даних у довільному міському русі обох ЕМ, що були задіяні в експериментах.
Експериментальні дані одержано за допомогою прецизійного вимірювача - реверсивного лічильника ампер-годин - розробленого на базі спеціалізованої МПСУ з безпосередньою участю автора.
Одержані чисельні результати показують, що теоретичний максимум показників спожитої ємності вдвічі перевищує розрахункові та експериментальні дані для цих показників, з чого витікає наявність певних резервів по підвищенню останніх, необхідність ретельного підходу до вибору компонентів СЕЖЕМ та забезпечення оптимізаційного управління енергообміном у таких системах для тягового та рекуперативного режимів.
Завершує розділ формулювання узагальнених вимог до компонентів тягового електромеханічного обладнання автономних СЕЖЕМ.
У четвертому розділі вирішені загальні задачі управління перетворювачами (у функції відпрацювання заданих струму, напруги, потужності, швидкості, моменту та прискорення) у СЕЖЕМ засобами мікропроцесорної техніки. Найбільш важливим є розробка нового методу “програмних зображень”, який дозволяє за один програмний цикл вірогідно обчислити керуючі дії для відпрацювання перетворювачами нового стану режимних задатчиків, що вельми актуально за умов роботи систем управління у реальному масштабі часу. Метод придатний для управління у
функції заданого струму навантаження або швидкості і грунтується на таких положеннях:
1. У вигляді “оригіналів” записуються рівняння для фізичних величин: перше звязує параметр, який регулюється, та керуючу дію у поточному програмному циклі, а друге звязує нове, задане, значення регульованого параметру та керуючу дію, необхідну для його відпрацювання, у наступному за поточним циклі.
2. З цих рівнянь знаходиться вираз для обчислення керуючої дії, яка підлягає відпрацюванню у наступному за поточним циклі.
3. Вирази “оригіналів” перетворюються на “зображення” за такою формулою:
Xm = Lx . x (23)
де Xm - програмне зображення фізичної величини у m-розрядному форматі мікропроцесора (МП), що використовується; Lx - коефіцієнт перетворення; x - оригінал фізичної величини.
Визначення чисельних значень коефіцієнту перетворення Lx виконується згідно з таким виразом:
Lx = ( Xm )max / xmax , (24)
де (Xm)max = (2m - 1) найбільше десяткове число, яке може бути задане двійковим m-розрядним кодом операційної системи МП; xmax - максимально можливе значення оригіналу (фізичної величини) у даній СЕЖЕМ, тобто граничні значення фізичних параметрів (струмів, напруг, тощо).
4. Виконуються тестові та коригуючі процедури для забезпечення відповідності розрахованих значень керуючих дій (у вигляді програмних зображень) існуючим діапазонам для кожного з них, поза якими результати щодо конкретного значення керуючої дії втрачають фізичний сенс.
Проілюструємо застосування методу для реалізації мікропроцесорного управління перетворювачами у СЕЖЕМ при відпрацюванні заданого струму навантаження, що відповідає, як було показано вище, оптимізаційним заходам по критерію мінімального споживання потужності від АБ для досягнення транспортним засобом необхідних динамічних показників.
Тяговий режим двигуна описується рівнянням iя = (u-e)/rя, яке у випадку імпульсного регулювання можна записати як iя = (u - e) / rя (u - напруга ТАБ, e - проти-ЕРС двигуна. Запишемо останнє рівняння для двох послідовних циклів - поточного t, де відомі струм якоря iя та КЗІЦ, та наступного циклу t+1, де відоме завдання струму педаллю акселератора iА :
iя = (. u - e) / rя ; (25)
iА = (. u - e) / rя . (26)
Припускаємо, що e=const у циклах t та t+1 у наслідок достатньої інерційності ТЕД. Тоді з (25) та (26), одержимо вираз для керуючої дії :
= + ( iA - iя ) . rя / u (27)
Для режиму імпульсного рекуперативного гальмування для двох будь-яких послідовних циклів, можна записати:
ip = u ( 1 - ) / rя - e / rя ;
iГ = u ( 1 - ) / rя - e / rя ,
звідки за умов e = const при t ti , ti +1 , одержимо
= - ( iГ - iр ) . rя / u (28)
Функція, що визначає роботу перетворювача кола збудження ТЕД у першій зоні інваріантна до режиму, тобто для тягового та рекуперативного режимів справедливий вираз: = iЗ rЗ / u (, iЗ , rЗ - відповідно КЗІЦ, струм та активний опір кола збудження).
При управлінні у 2-й зоні перетворювач у колі якоря забезпечуєя = 1, а управління струмом якоря здійснює перетворювач у колі збудження. Тому слід використовувати залежність n = (u- iя rя ) / Ce ., звідки для послідовних циклів t та t+1 одержимо
iя = ( u - n Ce t ) / rя ;
iА = ( u - n Ce t+1 ) / rя ,
де n - оберти двигуна, - магнітний потік обмотки збудження, Ce=const для кожної конкретної електричної машини.
Припускаючи, що nt = const за умови t ti , ti+1 отримаємо
тt+1 = t (u - iА . rя ) / (u - iя . rя ) . (29)
Для рекуперативного режиму у 2-й зоні, e = n Ce = u + iр rя (iр - струм рекуперації), що дозволяє отримати такий кінцевий вираз:
рt+1 = рt (u + iГ . rя ) / (u + iр . rя ) . (30)
Необхідний струм збудження визначається рівнянням i з = aj - bj , де коефіцієнти aj та bj визначають лінеаризовану частину залежності iз() на j-му інтервалі та можуть бути розраховані по значенням i з та на межах j-го інтервалу як: i зj = aj j - bj ; i з (j + 1) = aj j + 1 - bj . Звідки одержимо
aj = (i з (j + 1) - i зj ) / (j + 1 - j );
bj = aj j - i зj .
Визначені функції управління містять реальні фізичні величини і у такому вигляді не придатні для безпосередньої програмної реалізації. Згідно з (24) визначаються коефіцієнти перетворення ( Liя = Iя / iя , Liз = Iз / iз, Lu = U / u, , ,) та відповідні вирази для керуючих дій у вигляді програмних зображень:
; ;
де
Аналогічно знаходимо відповідні зображення для управління у 2-й зоні:
Гз = Iз Rз / U , де
де Aj = La . aj , Bj = Lb . bj .
Одержані програмні зображення функцій управління безпосередньо можуть бути обчислені за один програмний цикл стандартними арифметичними підпрограмами або спеціалізованими системними командами у засобах управління з МП різних поколінь, що сприяє скороченню часу виконання програм та мінімізації об’єму пам’яті МПСУ.
У роботі одержані необхідні аналітичні вирази при застосуванні даного метода для управління у функції заданої швидкості, що також дає позитивні результати, і дозволяє уникнути тривалої ітераційної процедури послідовних наближень при відпрацюванні цього параметру.
Вирішена задача мікропроцесорного управління перетворювачами у СЕЖЕМ при відпрацюванні завдання напруги на якорі тягового двигуна як послідовного так і незалежного збудження для тягового та рекуперативного режимів. Доведено, що алгоритмічній реалізації підлягає така система:
, , iя < iя max ;
, , iя < iя max ;
, , iя iя max ; (31)
, , iя < iя max ,
де 1 означає відповідну дискретності обробки інформації одиничну зміну поточного значення параметра, що регулюється.
При цьому необхідне виконання додаткового обмеження керуючої дії, що обумовлено особливостями роботи ТАБ, а саме:
, якщо u u kвр та u u kнр , (32)
u - напруга АБ; kнр та kвр - відповідно коефіцієнт нижнього та верхнього рівня напруги АБ, що задають гранично припустимі рівні напруг батареї у тяговому (розряд АБ) та рекуперативному (заряд батареї) режимах роботи і визначаються як kнр = Umin / Uном та kвр = Umax / Uном .
Для управління двигуном незалежного збудження у першій зоні необхідно реалізувати систему функцій (31) з урахуванням таких обмежень:
= i з max rз / u , i з max = const, 0 105 ;
= - 1 при u u kвр та u u kнр . (33)
Для управління у 2-й зоні реалізації підлягає така система залежностей:
i < i я max ;
i < i я max ;
i i я max ; (34)
i < i я max .
Ця система має виконуватись при обов’язковому відпрацюванні обмежень для другої зони управління двигуном незалежного збудження, а саме:
при u u kвр та uu kнр ;
iз min rз / u kвр iз max rз / u kнр . (35)
Далі доведено, що використання управління перетворювачами у функції відпрацювання моменту або потужності тягового двигуна не забезпечує при двозонному управлінні повного діапазону відпрацювання параметра, що регулюється для жодного з цих варіантів. Доцільним слід вважати комбіноване управління: для першої зони (стале збудження) - у функції моменту, а для другої зони (стала напруга на якорі) - у функції потужності, що в цілому сприяє перебігу режимів з квазіенергозберігаючими ознаками. Крім того, показано, що управління у функції відпрацювання прискорення тягових двигунів слід використовувати на рівні функціональних обмежень за цим параметром у довільних режимах навантаження тягових приводів, що витікає з незначних практичних потреб у використанні такого варіанту як самостійного повнофункціонального управління перетворювачами транспортного призначення.
У пятому розділі вирішені частинні задачі управління перетворювачами у системах транспортних приводів, які здебільшого виникають у контексті головної (загальної) задачі, і можуть існувати як самостійні керуючі процедури, а в ряді випадків - навпаки, мають цільовий сенс лише як невід’ємна функціональна складова у загальній задачі управління. Це робить останню більш ефективною з точки зору розширення керуючих можливостей, підвищення загальної надійності перетворювачів за рахунок охоплення найбільш важливих вузлів додатковими контролюючими та коригуючими діями.
Оскільки двозонне управління у тягових приводах автономних транспортних засобів з двигунами незалежного збудження займає одну з провідних позицій, у роботі обгрунтовано новий спосіб двозонного управління перетворювачами транспортних електроприводів з позитивним зворотним звязком по швидкості у другій зоні. Запропоновано схемотехнічні рішення та відповідні алгоритми управління для реалізації способу як засобами мікропроцесорної техніки, так і спрощеними засобами управління на базі спеціалізованої мікроелектроніки. Доведено ефективність застосування даного способу та істотне спрощення керуючих структур необхідних для його реалізації.
Важливою складовою у задачах підвищення ефективності СЕЖЕМ є раціональна побудова механічної трансмісії. Це обумовило необхідність загального алгоритмічного вирішення задачі управління автоматичною двоступінчастою коробкою передач електромобіля з використанням МПСУ. Розроблено й апробовано алгоритм управління приводом, що містить двоступінчасту коробку передач, а за допомогою методу програмних зображень одержано аналітичні вирази для керуючих дій, які реалізуються відповідними підпрограмами у перебігу виконання головного алгоритму для переключення передач у тяговому та рекуперативному гальмівних режимах. Запропоноване рішення забезпечує максимальну швидкодію управління автоматичною трансмісією при достатній точності розрахункового визначення керуючих дій за один програмний цикл та мінімізованій покроковій процедурі компенсації розрахункової похибки.
Технічна надійність та раціональна організація управління допоміжними бортовими засобами перетворення складають необхідний підрівень заходів забезпечення загальної експлуатаційної стійкості автономних СЕЖЕМ в цілому. До найбільш важливих допоміжних перетворювачів відносяться вторинні джерела живлення та зарядні пристрої АБ, а також засоби обліку ємнісного балансу в транспортних електроприводах. Задачі управління цими пристроями здебільшого не охоплюються центральними керуючими структурами і потребують окремого ретельного вирішення. У роботі розроблено алгоритми управління та контролю стану двох типів ВДЖ (високостабілізованих ВДЖ для кіл живлення МПСУ та джерел для живлення бортмережі 12В), узагальнений алгоритм управління універсальним зарядним пристроєм АБ, а також алгоритм функціонування реверсивного лічильника ампер-годин. Крім того, з урахуванням особливостей роботи перетворювачів транспортного призначення розроблено алгоритми для формування спеціальних тягових характеристик у СЕЖЕМ з двигунами незалежного збудження, алгоритми для забезпечення максимально можливої динаміки транспортного засобу, алгоритми для підвищення стійкості та швидкодії відпрацювання завдання режимів.
Усі запропоновані алгоритмічні рішення пройшли апробацію і підтвердили на практиці ефективність та працездатність.
У шостому розділі викладено відомості про розробки мікропроцесорних систем та засобів збільшення їх продуктивності при управлінні перетворювачами у СЕЖЕМ, розглянуто МПСУ автоматизації стендових досліджень та МПСУ реверсивного лічильника ампер-годин.
Проведено детальні експериментальні стендові та їздові дослідження СЕЖЕМ з традиційним (вимірювалось споживання трад , А.год) та оптимізаційним управлінням (вимірювалось споживання опт , А.год). Стендові дослідження з вимірюванням спожитих ампер-годин для стандартних циклів SAEj 227 A-D та для усталеного руху з швидкісними еквівалентами 40 та 60 км/год виконувались при значеннях напруги, які не змінювались впродовж усього часу експериментів за рахунок використання стендової системи живлення “генератор постійного струму буферна акумуляторна батарея”. Їздові дослідження на двох електромобілях з вимірюванням спожитих ампер-годин у русі за циклами SAEj 227 A-D, у довільному міському русі при фіксованій довжині пробігу, та при усталеному русі зі швидкостями 40 та 60 км/год виконувались при ідентичному ступені початкової зарядженості тягового джерела та в ідентичних умовах розряду батареї для кожного електромобіля. Крім того, жорстко дотримувались вимоги до знаходження напруги ТАБ у фіксованому (примусово звуженому) експлуатаційному діапазоні, що забезпечило повторюваність та вірогідність одержаних результатів. Для всіх експериментів розраховувався відносний показник - коефіцієнт використання ємності, % :
KQ = (трад - опт)/ трад ,
тобто збільшення ефективності корисних витрат ємнісного ресурсу тягової батареї, а також показник питомих енерговитрат для спожитої ємності батареї АБ, даної напруги живлення Uср та пробігу S електромобілів, кВт . год/км:
W = QАБ Uср / S ,
які є найбільш інформативними факторами для порівняльних оцінок.
Встановлено, що з міських циклів руху SAEj 227 A-D найбільш прийнятними для електромобілів є цикли B та C, яким відповідає швидкісний діапазон 30-50 км/год. Збільшення коефіцієнту використання ємності KQ при застосуванні оптимізаційного управління сягає в середньому 15% у циклічному русі, 5% в усталеному русі та 18% у довільному міському русі. Зменшення питомих енерговитрат становить 17% у циклічному русі та 21% у довільному міському русі для задіяних у дослідженнях електромобілів. При цьому усереднені показники питомих енерговитрат при застосуванні оптимізаційного управління становлять для вантажопасажирського ВАЗ-2801 та пасажирського ЗАЗ-11091 електромобілів відповідно 0,22 та 0,20 кВтгод/км для циклічного руху; 0,18 та 0,12 кВтгод/км для усталеного (40 км/год) руху та 0,17 і 0,15 кВтгод/км для довільного міського руху.
Характеристики розроблених систем управління тяговими та допоміжними перетворювачами транспортного призначення наведені у табл. 2.
У роботі також систематизовані рекомендації по застосуванню результатів досліджень та розробок для потреб автономного електротранспорту різного функціонального призначення.
У додатках наведені необхідні графічні матеріали, прикладні програми для МПСУ лічильника ампер-годин, для МПСУ тиристорним та транзисторним перетворювачами СЕЖЕМ, а також документи про випробування та впровадження розробок за результатами дисертаційної роботи.
В И С Н О В К И
В дисертаційній роботі розроблено теоретичні положення, спрямовані на створення, узагальнення та наукове обгрунтування методів, способів та технічних засобів управління перетворювачами постійної напруги, що у сукупності забезпечує розв’язання значної прикладної проблеми - підвищення енергетичної та експлуатаційної ефективності систем електроживлення електромобілів різного функціонального призначення.
1. Проведено порівняльний аналіз існуючих методів дослідження та засобів управління у системах електроживлення електромобілів, зорієнтованих на підвищення ефективності останніх. Показано необхідність вирішення у взаємозвязку задач оптимальної побудови систем електроживлення електромобілів, здійснення раціонального енергообміну в них та створення ефективних систем управління для тягових та допоміжних перетворювачів, що забезпечує зменшення енергоспоживання, питомих енерговитрат, збільшення корисного пробігу, покращення, надійнісних та ергономічних показників електромобілів.
2. Запропоновано метод забезпечення гарантованої ефективності систем електроживлення електромобілів, що дозволяє, минаючи громіздкі розрахунки, оптимально підбирати компоненти для побудови таких систем, а також давати вірогідні експертні оцінки існуючим системам, спираючись на одержані конкретні співвідношення фізичних параметрів їх складових компонентів.
3. Виконано теоретичні та експериментальні дослідження загального балансу енергії у системах електроживлення ЕМ для різних режимів руху, визначено конкретні показники енергообміну, а також чинники негативного впливу на енергообмінні процеси у системах електромеханічного перетворення енергії електромобілів. Це дозволило сформулювати низку конкретних додаткових вимог до компонентів систем електроживлення ЕМ, що забезпечує їх ефективне функціонування.
4. Обгрунтовано метод “програмних зображень”, який дозволяє формалізувати та прискорити обчислювальні процедури по визначенню керуючих дій, що відповідають новому стану режимних задатчиків. Метод забезпечує вірогідність кінцевого результату, дозволяє одержати розрахункові залежності для керуючих дій у вигляді, що безпосередньо підлягає обчисленню стандартними підпрограмами у МПСУ з мікропроцесорами різних поколінь.
5. Виконано узагальнюючі дослідження можливостей формалізації задач управління у системах електроживлення електромобілів, що дозволяють здійснювати управління перетворювачами цих систем у функції відпрацювання струму, напруги, потужності, моменту, швидкості та прискорення. Одержано відповідні залежності для керуючих дій з виконанням певних режимних обмежень, визначено межі доцільності застосування кожного з зазначених підходів до управління.
6. Запропоновано та обгрунтовано спосіб та засоби реалізації двозонного управління перетворювачами у системах електроживлення електромобілів з позитивним зворотним зв’язком по швидкості. Проаналізовано усі можливі варіанти реалізації даного способу та показано шляхи вирішення задачі управління тяговими приводами при його здійсненні, що істотно спрощує загальну алгоритмічну задачу та апаратні засоби її реалізації.
7. На основі системного аналізу досліджені залежності ККД тягових і допоміжних бортових перетворювачів від параметрів управління та обгрунтовано загальний підхід до визначення законів управління ними, що забезпечує найбільш раціональні режими роботи системи електроживлення електромобілів в цілому і складає основу для побудови оптимізаційного алгоритмічного забезпечення.
8. Створено мікропроцесорні засоби оптимізаційного управління, досліджено режимно-функціональні особливості роботи тягових та допоміжних бортових перетворювачів та створено спеціалізовані модулі та ефективні мінімізовані алгоритми управління ними, що дозволяє забезпечити формування спеціальних тягових характеристик, збільшення швидкодії відпрацювання завдання, поліпшення динамічних показників електромобілів та стійкості виконання керуючих алгоритмів. Сукупність цих заходів забезпечує електромобілям більшу енергоефективність, ергономічність та надійність у порівнянні з існуючими.
9. Обгрунтовано концепцію та створено алгоритми, програми та відповідні засоби обліку ємності тягових, стаціонарних та буферних акумуляторних батарей, що зробило можливим контроль їх поточного стану, визначення абсолютних та питомих показників споживання та витрат енергії у транспортних системах за умов довільного перебігу енергообмінних процесів.
10. Проведено комплексні експериментальні дослідження та порівняльний аналіз систем управління тяговими перетворювачами з традиційним та оптимізаційним алгоритмічно-програмним забезпеченням, на основі яких встановлено, що останні дозволяють збільшити коефіцієнт використання ємності бортової акумуляторної батареї в середньому на 15% у режимах реального циклічного руху в умовах міста, на 5% в усталеному русі та на 18% у довільному міському русі, що є безпосереднім підтвердженням вірогідності одержаних у роботі науково-прикладних результатів.
11. Результати виконаних в дисертації теоретичних досліджень і практичних розробок знайшли застосування на автономному електротранспорті різного призначення (електромобілі, електрокари, електронавантажувачі, електровізки, електроцикли) шляхом впровадження мікропроцесорних та спрощених засобів управління тяговими та допоміжними перетворювачами, засобів контролю стану тягових джерел струму (лічильники ампер-годин), а також засобів автоматизації стендових досліджень тягового електрообладнання.
12. Сформульовані в дисертації наукові положення, рекомендації та висновки є достатньо обгрунтованими та вірогідними, оскільки базуються на коректних теоретичних дослідженнях, виконаних відносно доцільно поставлених задач, а також на значному обємі експериментальних даних та позитивних результатах випробувань та промислового застосування.
13. Результати досліджень доцільно використовувати у такій важливій для України галузі як створення, розвиток та переоснащення вітчизняного парку автономного електротранспорту різного цільового призначення з метою забезпечення йому сучасних рівнів техніко-економічних показників.
ОСНОВНІ ПУБЛІКАЦІЇ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1. Полупроводниковые преобразователи в автономном электроприводе посто- янного тока / Павлов В.Б., Шидловский А.К., Скиданов В.М., Рычков В.А.- К.: Наукова Думка, 1987. - 284 с.
2. Волков И.В., Павлов В.Б., Скиданов В.М., Юрченко О.Н. Концепция и средства контроля емкости аккумуляторных батарей // Технічна електродинаміка.- 1998.- №3.- С.33-36.
3. Волков И.В., Павлов В.Б., Скиданов В.М., Юрченко О.Н. Реверсивный счетчик ампер-часов для стационарных и тяговых аккумуляторных батарей // Технічна електродинаміка.- 1998.- №3.- С.32.
4. Овчаренко А.А., Юрченко О.Н., Скиданов В.М., Павлов В.Б., Рычков В.А. Анализ работы транзисторного импульсного преобразователя // Техническая электродинамика.- 1994.- №2.- С.42-45.
5. Павлов В.Б., Скиданов В.М., Рычков В.А. Электромобиль. Технический и эксплуатационный аспекты // Промышлен. транспорт.- 1987.- №10.- С.11-12.
6. Павлов В.Б., Скиданов В.М. Украинский электромобиль // Машинобудування України. - 1995. - №3. - С.17-19.
7. Павлов В.Б., Скіданов В.М., Юрченко О.М. Спосіб двозонного управління перетворювачами у транспортних електроприводах з позитивним зворотним зв’язком по швидкості // Технічна електродинаміка.- 1998.- №6.- С.34-38.
8. Рычков В.А., Павлов В.Б., Скиданов В.М., Юрченко О.Н., Овчаренко А.А. Эффективный преобразователь для низковольтного электротранспорта // Энергетика и электрификация.- 1992.- №4.- С.49-51.
9. РычковВ.А., Овчаренко А.А., Юрченко О.Н., Павлов В.Б., Скиданов В.М. Низковольтный импульсный преобразователь напряжения // Техническая электродинамика.- 1993.- №4.- С.27-31.
10. Скиданов В.М. Определение параметров оптимального управления преобразователем в автономных тяговых приводах постоянного тока. // Техническая электродинамика.- 1985.- №5.- С.56-61.
11. Скіданов В.М. Метод безпосереднього визначення параметрів управління напівпровідниковими перетворювачами у функції струму навантаження у тягових електроприводах постійного струму // Технічна електродинаміка.- 1997.- №2.- С.22-26.
12. Скіданов В.М. Управління напівпровідниковими перетворювачами транспортних електроприводів у функції заданих напруги та швидкості тягового двигуна постійного струму // Технічна электродинаміка.- 1997.- №3.- С.18-24.
13. Скіданов В.М. Метод визначення гарантованої ефективності автономних транспортних електроприводів за статичними константами їх складових компонентів // Технічна електродинаміка.- 1997.- №6.- С.21-28.
14. Скіданов В.М. Особливості застосування управління транспортними перетворювачами у функції відпрацювання моменту, потужності та прискорення обертів тягового двигуна // Технічна електродинаміка.- 1999.- №1.- С.43-45.
15. Шидловский А.К., Скиданов В.М., Денисенко А.В., Литвиненко В.Г. Энергетические показатели системы АБ-ИП-ДПТ электромобиля в режиме рекуперативного торможения . // Технич. электродинамика.- 1984.- №5.- С.30-37.
16. Шидловский А.К., Юрченко О.Н., Скиданов В.М., Павлов В.Б. Энергетические показатели высоковольтных транзисторных импульсных регуляторов постоянного напряжения // Технич. электродинамика.- 1989.- №2.- С.19-24.
17. Шидловский А.К., Скиданов В.М., Павлов В.Б., Юрченко О.Н. Энергетические показатели систем автономного электропривода с комбинированным широтно-импульсным регулятором // Техническая электродинамика.- 1989.- №3.- С.31-37.
18. Шидловский А.К., Юрченко О.Н., Скиданов В.М., Павлов В.Б. Анализ энергетических показателей источника вторичного электропитания для низковольтных потребителей транспортных средств // Техническая электродинамика.- 1989.- №4.- С.27-31.
19. Шидловський А.К., Скіданов В.М., Павлов В.Б., Юрченко О.М. Дослідження ефективності рекуперативного гальмування електромобіля // Технічна електродинаміка.- 1998.- №1.- С.22-30.
20. Шидловський А.К., Павлов В.Б., Скіданов В.М., Юрченко О.М. Концепція побудови автономних транспортних систем енергоживлення з засобами силової електроніки // Технічна електродинаміка. Спеціальний випуск 2. - 1998.- Т.2.- С.47-50.
21. А.с. 1576373 СССР, МКИ B 60 L 15/08. Устройство для управления тяговым электродвигателем постоянного тока независимого возбуждения / Шидловский А.К., Павлов В.Б., Скиданов В.М., Юрченко О.Н. (СССР).- №4435600/27; Заявлено 02.06.88; Опубл. 07.07.90, Бюл. №25.- 3с.
22. А.с. 1610587 СССР, МКИ H 02 P 5/16. Электропривод постоянного тока / Павлов В.Б., Рычков В.А., Скиданов В.М., Юрченко О.Н. (СССР).- № 4611066/24; Заявлено 31.10.88; Опубл. 30.11.90, Бюл. №44.- 3с.
23. А.с. 1653116 СССР, МКИ H 02 P 5/16. Устройство для управления электродвигателем постоянного тока / Павлов В.Б., Скиданов В.М., Юрченко О.Н., Андрияшев А.В. (СССР).- №4702733/07; Заявлено 06.06.89; Опубл. 30.05.91, Бюл. №20.- 3с.
Скіданов в.м. Системи електроживлення постійної напруги електромобілів. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.09.03 - електротехнічні комплекси та системи. - Інститут електродинаміки НАН України, Київ, 1999.
Дисертація присвячена проблемі підвищення енергетичної та експлуатаційної ефективності автономного електротранспорту (електромобілі, електрокари, електроцикли, тощо). Розроблені теоретичні положення системного аналізу транспортних електроприводів та оптимальної побудови транспортних систем електроживлення. Досліджено баланс енергообміну у цих системах та сформульовані вимоги до їх складових компонентів. Для застосування мікропроцесорних систем управління створено та узагальнено формалізовані підходи для прискореного визначення керуючих дій при управлінні тяговими перетворювачами у функції відпрацювання струму навантаження, швидкості, напруги, потужності, моменту та прискорення. Доведено збільшення ефективності енергоспоживання (до 18%) при застосуванні запропонованих засобів управління. Основні результати роботи впроваджені на серійних та дослідних зразках акумуляторного електротранспорту.
Ключові слова: електромобіль, ефективність, електропривод, енергообмін, мікропроцесорна система управління.
Skidanov V.M. Electric vehicles direct voltage power supply systems. - Manuscript.
Thesis for a doctors degree by speciality 05.09.03 - the electrotechnical complexes and systems. - The Institute of Electrodynamics of National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 1999.
Dissertation is devoted to problem of energetical and operational efficienсy improvement of autonomous electric transport (electric vehicles, electric cars, electrocycles, etc.). Developed theoretical regulanions of system analysis of transport electric drives and optimum construction of transport power supply systems. Explored the balance-sheet of energy interchange in these systems and formulated demands to their composing components. For application of microprocessor control systems created and generalized formal approaches for speed-up determination of control actions attached to control by traction converters in function of working out of loading current, speed, voltage, power, moment and acceleration. Attested the optimization of energy consumption (up to18%) in case of application of offered control methods. The main rezulrs of work is installated on serial and experienced models of accumulator electric transport.
Key words: electric vehicle, effectiveness, electric drive, energy interchange, microprocessor management system.
Скиданов В.М. Системы электропитания постоянного напряжения электромобилей. - Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.09.03 - электротехнические комплексы и системы. - Институт электродинамики НАН Украины, Киев, 1999.
Диссертация посвящена проблеме повышения энергетической и эксплуатационной эффективности автономного электротранспорта (электромобили, электрокары, электроциклы, и тому подобное).
Одним из важнейших признаков транспортных систем электропитания является непредсказуемость протекания процессов в них, что обусловлено не-программируемыми действиями оператора и произвольным изменением состояния среды эксплуатации, что существенно усложняет возможность использования известных оптимизационных методов, построенных на жестких алгоритмах. Поэтому, учитывая стохастический характер анализируемого объекта, требуют развития исследования по повышению общей эффективности функционирования электротранспорта с питанием от аккумуляторной батареи на основании системного анализа транспортных электроприводов, а также создание методологии рационального построения систем электропитания электромобилей (СЭПЭМ), методов, алгоритмов и средств управления преобразователями в таких системах. Это обеспечит уменьшение энергопотребления, удельных энергозатрат, увеличения полезного пробега, улучшения эксплуатационных, надежностных и эргономичных показателей автономного электротранспорта. Решению этих актуальных задач посвящена данная диссертационная работа.
В работе получены новые аналитические зависимости для КПД компонентов и СЭПЭМ в целом, что позволяет определить диапазоны значений частот коммутации, коэффициентов заполнения импульсного цикла и токов нагрузки тяговых и вспомогательных преобразователей, в пределах которых режимы работы электрооборудования будут энергетически наиболее рациональными. Эти данные дополнены результатами применения нового метода определения гарантированной эффективности систем тягового электрооборудования по статическим константам их компонентов, а также результатами исследования общего баланса энергообмена в СЭПЭМ, что позволило определить численные значения для энергии, которая расходуется (в тяге) и поступает (в режиме рекуперативного торможения) в первичный источник (аккумуляторную батарею) в циклическом и произвольном режимах движения транспортных средств. При этом выявлены факторы отрицательного воздействия на эффективность энергообменных процессов. Используя совокупность полученных данных, можно обеспечить оптимальный подбор компонентов СЭПЭМ, выявить наиболее целесообразные параметры управления тяговыми и вспомогательными преобразователями и получить законы оптимизационного управления для создания соответствующего алгоритмического и программного обеспечения.
С учетом полученных результатов разработан метод “программных изображений”, позволяющий, минуя громоздкие вычисления и итерационные процедуры последовательных приближений, достоверно за один программный цикл рассчитать управляющие воздействия тяговыми преобразователями при реализации оптимизационного управления в функции тока нагрузки, а также управления в функции скорости. Предложены обобщенные решения задач микропроцессорного управления тяговыми преобразователями в функции отработки заданных напряжения, мощности, момента и ускорения. Указаны пределы целесообразности применения такого управления.
Проведено исследование режимно-функциональных особенностей работы тяговых и вспомогательных бортовых преобразователей автономного электротранспорта и созданы специализированные алгоритмы управления ими, что обеспечивает повышение надежностных и динамических показателей транспортных средств, позволяет формировать специальные тяговые характеристики, гарантирует устойчивость выполнения управляющих алгоритмов.
В прикладном аспекте выполнены разработки микропроцессорных систем и специализированных средств управления (МПСУ) модульного исполнения, предназначенных для работы на автономном электротранспорте разного функционального назначения. Разработаны средства повышения производительности МПСУ, которые способствуют сокращению объема используемой памяти и повышению их быстродействия. Создан оригинальный реверсивный счетчик ампер-часов с высокими точностными и удельными показателями, что позволило обеспечить оценку динамики и учет изменения показателей электропотребления в разных системах транспортных электроприводов и обусловило достоверность определения их сравнительных оценок и эффективности при значительном сокращении времени проведения экспериментов и сохранении ресурса тяговой батареи.
Проведены комплексные стендовые и дорожные (на электромобилях ВАЗ-2801 и ЗАЗ-11091) экспериментальные исследования и сравнительный анализ систем управления тяговыми преобразователями с традиционным и оптимизационным программным обеспечением, на основании чего установлено, что последние, при всех прочих равных условиях, позволяют увеличить коэффициент использования емкости на 5% в установившихся режимах и на 15-18% в режимах реального циклического городского движения.
Как итог, сформулированы рекомендации по применению результатов работы на автономных транспортных средствах различного функционального назначения.
Ключевые слова: электромобиль, эффективность, электропривод, энергообмен, микропроцессорная система управления.
Підписано до руку 29.04.99 р.; формат 60 90 / 16
Папір офсетний. Формат видання 145 215 мм
Умовн.-друк. аркуш 2,0 . Об.-вид.аркуш 2.0
Тираж 100. Замовл. 142
__________________________________________
Поліграф. дільн. Інституту електродинаміки НАН України
252680, Київ-57, проспект Перемоги, 56