📄Работа №210034
Тема: ИССЛЕДОВАНИЕ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА ГОРОДСКОГО АВТОБУСА
Характеристики работы
Тип работы
Магистерская диссертация
Предмет
Электротехника
Объем:
68 листов
Год:
2021
Просмотров:
48
5680
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 5
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ПО ТЕМЕ: РАЗВИТИЕ ЭКОЛОГИЧНЫХ СИЛОВЫХ
УСТАНОВОК ГОРОДСКОГО АВТОБУСА, ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЦЕПИ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА 6
1.1 Г ибридная силовая установка 7
1.2 Изделия и компоненты трансмиссии городского автобуса 9
1.3 Топливный элемент 9
1.4 Технология хранения водорода 10
1.5 Тяговая аккумуляторная батарея 11
1.6 Тяговый электрический двигатель 12
1.7 Силовая аппаратура 12
1.8 Прогноз развития бортовых электрогенерирующих установок на базе топливных
элементов 14
1.9 Режим работы тяговой электрической машины городского автобуса 16
2 ВЫБОР ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА И РЕЖИМЫ
ДВИЖЕНИЯ ГОРОДСКОГО АВТОБУСА 17
2.1 Режим движения гибридного городского автобуса 18
3 ВЫБОР И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ СИНХРОННОГО ТЯГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ
ГОРОДСКОГО АВТОБУСА 20
3.1 Выбор тягового электрического двигателя 22
3.2 Выбор дифференциала 24
3.3 Выбор инвертора напряжения 24
4 ВЫБОР ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ГЕНЕРАТОРА И ТЯГОВОЙ АККУМУЛЯТОРНОЙ
БАТАРЕИ ГИБРИДНОЙ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ ГОРОДСКОГО АВТОБУСА 27
4.1 Выбор электрохимического генератора 27
4.2 Выбор тяговой аккумуляторной батареи 29
4.3 Расчёт ёмкости аккумуляторной батареи, требуемой для гибридного городского автобуса 31
5 ВЫБОР И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (КОНВЕРТОРА) ГОРОДСКОГО АВТОБУСА 33
5.1 Выбор конвертора напряжения 33
5.2 Определение входных и выходных параметров двунаправленного конвертора 34
5.3 Расчёт и выбор элементов обратимого преобразователя 35
6 ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ И АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ТЯГОВЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ 37
6.1 Скалярное управление 37
6.2 Векторное управление 40
6.3 Теория обобщённого энергетического потока 43
6.4 Информационные свойства мгновенных преобразователей 45
7 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ СИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ НА БАЗЕ ТЕОРИИ ОБОБЩЁНННОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПОТОКА СИНХРОННОЙ МАШИНЫ 48
7.1 Трансформация трёхфазной схемы замещения в энергетическую модель синхронной
машины 48
7.2 Выбор схемной модели синхронной машины 50
7.3 Моделирование механических характеристик синхронной машины с помощью
математической модели без схемной модели 51
7.4 Выбор модели магнитных потерь 53
7.5 Моделирование рабочих характеристик по схемному аналогу синхронной машины . 54
7.6 Амплитудный метод управления 55
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 58
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 59
ВВЕДЕНИЕ 5
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ПО ТЕМЕ: РАЗВИТИЕ ЭКОЛОГИЧНЫХ СИЛОВЫХ
УСТАНОВОК ГОРОДСКОГО АВТОБУСА, ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЦЕПИ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА 6
1.1 Г ибридная силовая установка 7
1.2 Изделия и компоненты трансмиссии городского автобуса 9
1.3 Топливный элемент 9
1.4 Технология хранения водорода 10
1.5 Тяговая аккумуляторная батарея 11
1.6 Тяговый электрический двигатель 12
1.7 Силовая аппаратура 12
1.8 Прогноз развития бортовых электрогенерирующих установок на базе топливных
элементов 14
1.9 Режим работы тяговой электрической машины городского автобуса 16
2 ВЫБОР ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА И РЕЖИМЫ
ДВИЖЕНИЯ ГОРОДСКОГО АВТОБУСА 17
2.1 Режим движения гибридного городского автобуса 18
3 ВЫБОР И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ СИНХРОННОГО ТЯГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ
ГОРОДСКОГО АВТОБУСА 20
3.1 Выбор тягового электрического двигателя 22
3.2 Выбор дифференциала 24
3.3 Выбор инвертора напряжения 24
4 ВЫБОР ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ГЕНЕРАТОРА И ТЯГОВОЙ АККУМУЛЯТОРНОЙ
БАТАРЕИ ГИБРИДНОЙ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ ГОРОДСКОГО АВТОБУСА 27
4.1 Выбор электрохимического генератора 27
4.2 Выбор тяговой аккумуляторной батареи 29
4.3 Расчёт ёмкости аккумуляторной батареи, требуемой для гибридного городского автобуса 31
5 ВЫБОР И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (КОНВЕРТОРА) ГОРОДСКОГО АВТОБУСА 33
5.1 Выбор конвертора напряжения 33
5.2 Определение входных и выходных параметров двунаправленного конвертора 34
5.3 Расчёт и выбор элементов обратимого преобразователя 35
6 ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ И АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ТЯГОВЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ 37
6.1 Скалярное управление 37
6.2 Векторное управление 40
6.3 Теория обобщённого энергетического потока 43
6.4 Информационные свойства мгновенных преобразователей 45
7 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ СИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ НА БАЗЕ ТЕОРИИ ОБОБЩЁНННОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПОТОКА СИНХРОННОЙ МАШИНЫ 48
7.1 Трансформация трёхфазной схемы замещения в энергетическую модель синхронной
машины 48
7.2 Выбор схемной модели синхронной машины 50
7.3 Моделирование механических характеристик синхронной машины с помощью
математической модели без схемной модели 51
7.4 Выбор модели магнитных потерь 53
7.5 Моделирование рабочих характеристик по схемному аналогу синхронной машины . 54
7.6 Амплитудный метод управления 55
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 58
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 59
📖 Аннотация
В данной магистерской диссертации проведено комплексное исследование тягового электропривода городского автобуса на топливных элементах, направленное на разработку энергоэффективной и экологически чистой силовой установки для пассажирского транспорта. Актуальность работы обусловлена глобальной тенденцией к электрификации автотранспорта в условиях ужесточения экологических нормативов, что делает переход городских автобусов на электрическую тягу неизбежным. Основным результатом исследования является разработанная функциональная схема тягового электропривода для автобуса большой вместимости, а также предложены и верифицированы новые алгоритмы управления синхронным двигателем, основанные на теории обобщённого энергетического потока. Эти алгоритмы позволяют более точно учитывать магнитно-механические потери и демонстрируют мультипликативный эффект, приводящий к снижению потерь во всех элементах привода и значительному повышению общего КПД в режимах частичной нагрузки. Научная значимость заключается в развитии методологии управления синхронными тяговыми электроприводами, а практическая – в предоставлении конкретных инженерных решений для автомобилестроительных компаний. Теоретической основой послужили работы таких авторов, как Щурин К.В., рассматривавший вопросы энергетической безопасности транспорта, Ипатов А.А., анализировавший экологические проблемы мегаполисов, а также Становов А.А. и Лежнев Л.Ю., исследовавшие гибридные установки и энергоустановки с тяговым электроприводом.
📖 Введение
За последнее десятилетие тяговый электрический привод получил усиленное развитие. Это связанно с непрерывной разработкой электросиловых установок транспортных средств и частичной заменой тепловых двигателей электрическими или гибридными для электрификации мобильного парка с целью улучшения экологической ситуации в городах.
Актуальность данной темы заключается в том, что в ближайшей перспективе мобильный пассажирский транспорт (такси, микроавтобусы и автобусы) будет неизбежно переводится на электрическую тягу. Эта неизбежность связана с ужесточением законодательных нормативов в сфере экологии. Тяговый электропривод таких городских транспортных средств находится в настоящее время в активной разработке ведущими автомобильными производителями.
Силовая установка тягового электропривода городского автобуса на топливных элементах включает в себя несколько важных компонентов такие, как сам топливный элемент, конверторы напряжения (преобразователь постоянного напряжения), тяговую аккумуляторную батарею, инвертор напряжения (преобразование постоянного напряжения в переменное) и, наконец, тяговый электрический двигатель.
Проблема в эффективном использовании энергетических ресурсов также является актуальной, так как переход на экологически чистый транспорт с применением топливных элементов не самый дешёвый процесс, поэтому решение данной проблемы задачи необходимо.
Целью выпускной квалификационной работы является разработка экологически чистого мобильного пассажирского транспорта для городской среды.
Актуальность данной темы заключается в том, что в ближайшей перспективе мобильный пассажирский транспорт (такси, микроавтобусы и автобусы) будет неизбежно переводится на электрическую тягу. Эта неизбежность связана с ужесточением законодательных нормативов в сфере экологии. Тяговый электропривод таких городских транспортных средств находится в настоящее время в активной разработке ведущими автомобильными производителями.
Силовая установка тягового электропривода городского автобуса на топливных элементах включает в себя несколько важных компонентов такие, как сам топливный элемент, конверторы напряжения (преобразователь постоянного напряжения), тяговую аккумуляторную батарею, инвертор напряжения (преобразование постоянного напряжения в переменное) и, наконец, тяговый электрический двигатель.
Проблема в эффективном использовании энергетических ресурсов также является актуальной, так как переход на экологически чистый транспорт с применением топливных элементов не самый дешёвый процесс, поэтому решение данной проблемы задачи необходимо.
Целью выпускной квалификационной работы является разработка экологически чистого мобильного пассажирского транспорта для городской среды.
✅ Заключение
В выпускной квалификационной работе рассмотрен анализ развития силовых установок городского автобуса и элементная база цепи тягового электропривода, на основе данного анализа был совершён выбор функциональной схемы и силовых элементов экологически чистого городского автобуса вместимостью 80 человек.
Был проведён анализ методов и алгоритмов управления тяговым электроприводом, в ходе которого были выявлены общие недостатки алгоритмов, с этой целью была выполнена разработка алгоритмов управления синхронным электроприводом на базе теории обобщённого энергетического потока синхронной машины, которая более точно позволяет учесть магнитно-механические потери, а также довольно просто в своём исполнении.
Моделирование характеристик энергоэффективного управления синхронной машины в режимах частичных и не полных нагрузок в I и II зонах регулирования подтвердило достоверность представленных алгоритмов, а также их простоту реализации и применения в жизни. Моделирование амплитудного метода управления синхронной машиной подтвердило мультипликативный эффект, смысл которого заключается в уменьшение потерь на всех силовых элементах электропривода, что приводит к значительному повышению коэффициента полезного действия.
В результате проделанной работы получен электропривод экологически чистого городского автобуса и алгоритмы управления к синхронному электрическому двигателю, основанные на теории обобщённого энергетического потока.
При выполнении выпускной квалификационной работы использовались такие программы, как MathCAD и AutoCAD, при помощи которых производились основные расчёты, моделирования рабочих характеристик электрической машины на примере СМ, а также производилось построение основных функциональных схем.
Был проведён анализ методов и алгоритмов управления тяговым электроприводом, в ходе которого были выявлены общие недостатки алгоритмов, с этой целью была выполнена разработка алгоритмов управления синхронным электроприводом на базе теории обобщённого энергетического потока синхронной машины, которая более точно позволяет учесть магнитно-механические потери, а также довольно просто в своём исполнении.
Моделирование характеристик энергоэффективного управления синхронной машины в режимах частичных и не полных нагрузок в I и II зонах регулирования подтвердило достоверность представленных алгоритмов, а также их простоту реализации и применения в жизни. Моделирование амплитудного метода управления синхронной машиной подтвердило мультипликативный эффект, смысл которого заключается в уменьшение потерь на всех силовых элементах электропривода, что приводит к значительному повышению коэффициента полезного действия.
В результате проделанной работы получен электропривод экологически чистого городского автобуса и алгоритмы управления к синхронному электрическому двигателю, основанные на теории обобщённого энергетического потока.
При выполнении выпускной квалификационной работы использовались такие программы, как MathCAD и AutoCAD, при помощи которых производились основные расчёты, моделирования рабочих характеристик электрической машины на примере СМ, а также производилось построение основных функциональных схем.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.