Развитие теории и методы повышения энергоэффективности однодвигательных тяговых электроприводов автотранспортных средств

• Автор: Нгуен Куанг Тхиеу
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 358 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Анализ путей повышения технико-эксплуатационных показателей тяговых электроприводов (ТЭП) автотранспортных средств (АТС)

1.1. Системы тягового привода АТС с ТЭП: общие сведения

1.1.1. Классификация систем тягового привода АТС с ТЭП

1.1.2. Способы построения системы тягового привода АТС с ТЭП

1.1.3. Система управления тяговым приводом АТС с однодвигательным ТЭП

1.2.Рациональные пути совершенствования ТЭП АТС

1.2.1. Основные требования к ТЭП АТС и пути их совершенствования

1.2.2. Состояние и перспективы развития элементов однодвигательного ТЭП АТС

1.2.3. Критерии оптимизации одно двигательного ТЭП АТС

1.3. Структуры однодвигательного ТЭП переменного тока
1.3.1. Анализ современных систем управления ТЭП переменного тока
1.3.2. Обобщенная структура однодвигательного ТЭП переменного тока
Выводы
2. Рациональные законы управления ТЭП АТС
2.1. Математические модели асинхронного двигателя (АД) с учетом потерь в стали
2.2. Основные энергетические показатели АД
2.3.Предельные характеристики АД по перегрузочной способности с учетом ограничений по магнитному потоку, току и напряжению статора
2.4. Оптимальные режимы работы асинхронного ТЭП
2.4.1. Оптимальные режимы работы АД
2.4.2. Условие минимума суммарных потерь в АД при несинусоидальных напряжениях и токах

2.4.3. Оптимальный режим работы асинхронного ТЭП по критерию минимума суммарных потерь
2.4.4. Предельные характеристики и энергетические показатели
АД при различных законах оптимального управления
2.4.5. Влияние параметров АД на его оптимальные режимы
2.5.Методика управления асинхронным ТЭП по минимуму потерь и максимуму перегрузочной способности
2.6. Оптимальные режимы работы синхронного двигателя с постоянными магнитами (СДПМ) по максимуму перегрузочной способности и минимуму потерь
2.6.1. Предельные электромеханические характеристики СДПМ
при ограничениях по току и напряжению
2.6.2. Аналитическое определение условия минимума потерь в СДПМ
Выводы
3. Системы прямого управления моментом (ПУМ) тяговых электроприводов переменного тока
3.1. Уравнения динамики электромагнитного момента АД
3.2. Синтез систем ПУМ АД
3.2.1. Синтез системы ПУМ и потокосцеплением ротора в обобщенной системе координат
3.2.2. Синтез системы ПУМ и потокосцеплением статора в обобщенной системе координат
3.2.3. Системы ПУМ АД, ориентированные по полям ротора и статора
3.2.4. Сравнительный анализ энергетический показателей асинхронных ТЭП при различных способах управления
3.3. Адаптивная идентификация параметров и переменных
состояния АД
3.3.1. Свойства уравнений АД в задачах адаптивной
идентификации его параметров и скорости
3.3.2. Идентификация полной индуктивности обмотки статора
3.3.3. Идентификация активных сопротивлений обмоток статора, ротора и частоты вращения ротора АД

3.4. Повышение отказоустойчивости асинхронного ТЭП при отказе средств измерений
3.4.1. Наблюдатель переменных состояния асинхронного ТЭП
3.4.2. Рациональные системы управления асинхронным , ТЭП АТС при отказе датчиков
3.5. Система прямого управления моментом синхронного двигателя
с постоянными магнитами
Выводы
4. Математическое моделирование источников электропитания тягового электропривода автотранспортных средств
4.1. Математическое моделирование тяговых аккумуляторных
батарей (ТАБ)
4.1.1. Определение параметров схемы замещения ТАБ
4.1.2. Синтез систем регулирования напряжения и тока ТАБ в составе ТЭП
4.2. Математическое моделирование солнечной батареи
4.2.1. Математические модели солнечного элемента
4.2.2. Математическая модель солнечной батареи
4.2.3. Методика расчета солнечной батареи для АТС
4.3.Математическое описание комбинированных энергетических установок (КЭУ)
4.3.1. Аналитическое описание вольтамперных характеристик емкостных накопителей энергии
4.3.2. Математическое описание КЭУ, состоящей из ТАБ и емкостного накопителя энергии
Выводы
5. Математическое описание систем тягового привода АТС с ТЭП
5.1.Обобщенная блок-схема модели системы тягового привода АТС
с гибридной силовой установкой (ГСУ) параллельного типа
5.2.Математическое описание подмодели ДВС
5.3. Математическое описание подмодели «трансмиссия» ГСУ параллельного типа

Км, Кт (к 4...5) для обеспечения необходимой динамики АТС, способности преодоления больших подъемов, требуемой скорости движения АТС на автомагистралях при применении одно- или малоступенчатой передачи в СТП. В гибридных автомобилях параллельной структуры эти требования могут быть ниже, поскольку движение автомобиля при высоких скоростях может обеспечить ДВС;
- ТЭП АТС должны быть спроектированы с высокими энергетическими показателями в широких диапазонах изменения мощности для повышения массогабаритных показателей СТП, увеличения запаса хода АТС в режимах электрической тяги, что в конечном итоге позволяет улучшить топливную экономичность и экологическую безопасность автомобиля.
- высокими надежностями из-за тяжелых рабочих условий.
В структуре ТЭП АТС принципиально выделение двух взаимодействующих каналов - силового и информационно-управляющего. Силовой канал, предназначенный для преобразования энергии первичного источника в механическую, как правило, содержит энергоустановку, вентильный преобразователь, ТЭД, механическую трансмиссию. Информационно-управляющий канал, содержащий микропроцессорные средства управления и систему датчиков, предназначен для управления потоком энергии, а также сбора и обработки сведений о состоянии и функционировании системы, диагностики ее неисправностей.
С возрастающей популярностью АТС с ТЭП удешевляются их элементные базы, причем стоимость микропроцессорных средств управления снижаются более динамично по сравнению с силовыми агрегатами. Кроме того, жесткая конкуренция на мировом рынке электроники заставляет производителей микропроцессорных контролеров выпускать продукцию с большими, порой избыточными функциональными возможностями. Отсюда видны резервы, которые позволяют, без существенных материальных затрат, дальнейшему повышению техникоэксплуатационных показателей ТЭП путем совершенствования их методов управления при максимальном использовании заложенных в электронных средствах управления возможностей.