АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 8
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР БОЛЬШЕГРУЗНЫХ АВТОМОБИЛЕЙ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ИЛИ ГИБРИДНОЙ ТЯГЕ. АНАЛИЗ ПРИМЕНЯЕМОСТИ ТЯГОВОЙ АСИНХРОННОЙ МАШИНЫ 9
1.1 Большегрузные автомобили на электрической или гибридной тяге 9
1.2 Анализ применяемости тяговой асинхронной машины 10
1.3 Классификация электроприводов 16
2 ВЫБОР ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ
БОЛЬШЕГРУЗНОГО АВТОМОБИЛЯ 19
3 ВЫБОР ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ 23
4 ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ 29
4.1 Выбор редуктора 29
4.2 Выбор инвертора 30
4.3 Выбор конвертора 32
4.4 Выбор генератора 37
5 ВЫБОР ТЯГОВОЙ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ И РЕЖИМЫ ЕЁ
ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ В СОСТАВЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДА 41
6 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ ЗАКОНОВ И
АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ В ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ 46
6.1 Векторное управление асинхронным двигателем 46
6.2 Метод скалярного управления 52
6.3 Прямое управление моментом 54
7 НОВЫЕ РАЗРАБОТКИ В ОБЛАСТИ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОГО
УПРАВЛЕНИЯ, ОСНОВАННЫЕ НА ТЕОРИИ ОБОБЩЕННОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПОТОКА 57
8 МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ АСИНХРОННОГО
ДВИГАТЕЛЯ В СОСТАВЕ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА БОЛЬШЕГРУЗНОГО АВТОМОБИЛЯ 66
8.1 Преобразование трёхфазной схемы замещения в энергетическую
модель 66
8.2 Алгоритмы учёта магнитно-механических потерь 70
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 74
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 75
За последнее время тяговый электропривод получил значительно развитие. Электромобили уже занимают значительную долю рынка легковых автомобилей в мире, а в скором времени тяговый электропривод будет составлять значительную конкуренцию и тепловым двигателям в области коммерческих магистральных перевозок.
Актуальность данной темы заключается в создании такого большегрузного транспортного средства, которое бы удовлетворяло растущим экологическим требованиям. Постоянное ужесточение экологических норм, предъявляемых к большегрузному транспорту в городской среде в скором времени приведет к повсеместному запрету на въезд большегрузных автомобилей с тепловыми двигателями в город, что повлияет на эффективность доставки грузов магистральным автотранспортном. Проблема повышения энергоэффективности тягового электропривода заключается в том, что существующие методы управления не обеспечивают необходимую точность определения электромагнитного момента.
Целью выпускной квалификационной работы является разработка гибридной силовой установки грузового автомобиля типа седельный тягач, позволяющей работу в городском цикле на электрической тяге и в цикле трассы от дизель- генератора, а также работу в режимах повышенной энергоэффективности в зоне частичных нагрузок.
В ВКР рассмотрены существующие большегрузные автомобили с электрической и гибридной силовой установкой и проведён их сравнительный анализ. Разработана функциональная схема автомобиля типа седельный тягач с гибридной силовой установкой, в состав которой входят четыре тяговых электродвигателя, редукторы, синхронный генератор, конверторы и инверторы напряжения, а также тяговая аккумуляторная батарея. Произведен расчет технических параметров элементов силовой установки и их выбор.
Рассмотрены существующие методы управления тяговым электроприводом, на основе которых сделан выбор в пользу энергетического метода формирования электромагнитного момента. Он учитывает недостатки векторного управления и позволяет повысить точность определения электромагнитного момента в 3-4 раза.
Моделирование рабочих и механический характеристик асинхронного двигателя подтвердило теорию, что в режиме частичных нагрузок во второй зоне регулирования возможно повысить энергоэффективность электродвигателя с помощью применения амплитудного управления на основе критерия минимума линейного напряжения. В системе многократного преобразования энергии, которой является электромеханическая трансмиссия повышение коэффициента полезного действия тягового электродвигателя влечет за собой мультипликативный эффект экономии энергии от её источника к её потребителю, что положительно сказывается на таких важных для большегрузного транспорта параметрах, как вес элементов силовой установки и длина пробега.
При выполнении ВКР использовались такие программы как Mathcad и Corel Draw, при помощи которых производились расчеты технических параметров элементов силовой установки автомобиля и моделирование характеристик асинхронного двигателя, а также разработка функциональных схем гибридной силовой установки большегрузного автомобиля.
