Дипломы, курсовые, рефераты, контрольные...
Срочная помощь в учёбе

Методы и средства повышения эффективности систем тягового электропривода автономных транспортных средств

Диссертация: Методы и средства повышения эффективности систем тягового электропривода автономных транспортных средств
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Вопросам разработки и совершенствования систем управления тяговыми электроприводами автономных транспортных средств, направленных на повышение эффективности их функционирования, посвящено достаточное количество работ. Значительный вклад в решение проблемы энергосбережения внесли: Абрамов Б. И., Бут Д. А., Иванов A.M., Ильинский Н. Ф., Калабухов О. Р., Сурин Е. И., Петленко Б. И., Подобедов Е. Г… Читать ещё >

Содержание

  • 1. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА УВЕЛИЧЕНИЯ ВРЕМЕНИ ПРОБЕГА АВТОНОМНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
    • 1. 1. Структурное моделирование системы тягового электропривода
    • 1. 2. Обобщенный критерий эффективности
    • 1. 3. Анализ изменения разрядной емкости тяговой аккумуляторной батареи
      • 1. 3. 1. Анализ режимов разряда АБ
      • 1. 3. 2. Экспериментальные исследования
    • 1. 4. Применение силового фильтра в составе системы тягового электропривода
    • 1. 5. Использование накопителей энергии
      • 1. 5. 1. Электромеханические накопители энергии
      • 1. 5. 2. Индуктивные накопители энергии
      • 1. 5. 3. Индуктивно-емкостные накопители энергии
      • 1. 5. 4. Молекулярные конденсаторы
      • 1. 5. 5. Аккумуляторные батареи
      • 1. 5. 6. Электрохимические конденсаторы
  • 2. РАЗРАБОТКА БЛОКА ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
    • 2. 1. Описание экспериментальной установки
    • 2. 2. Обработка результатов эксперимента
      • 2. 2. 1. Выбор интервала дискретизации А?
      • 2. 2. 2. Выбор длины реализации
      • 2. 2. 3. Получение зависимости 11з (.и Мс ($
      • 2. 2. 4. Стационарность и эргодичность случайных процессов
        • 2. 2. 4. 1. Доказательство стационарности случайных процессов
        • 2. 2. 4. 2. Проверка эргодичности процесса
      • 2. 2. 5. Закон распределения
      • 2. 2. 6. Коэффициент корреляции
      • 2. 2. 7. Спектральная плотность
    • 2. 3. Модель блока внешних воздействий
  • 3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ
    • 3. 1. Химические источники тока
      • 3. 1. 1. Статическая математическая модель аккумуляторной батареи
      • 3. 1. 2. Расчет разрядных характеристик ХИТ
      • 3. 1. 3. Динамическая модель аккумуляторной батареи
    • 3. 2. Электрохимические конденсаторы
      • 3. 2. 1. Математическая модель электрохимического конденсатора
      • 3. 2. 2. Учет динамических свойств суперконденсатора
  • 4. СИНТЕЗ СИЛОВЫХ ФИЛЬТРОВ
    • 4. 1. Анализ частотного спектра
    • 4. 2. Выбор силового фильтра по минимуму среднеквадратичной ошибки
      • 4. 2. 1. Некоррелированные случайные процессы nMc (t)
      • 4. 2. 2. Коррелированные случайные процессы U3(t) и Mc (t)
    • 4. 3. Параметрическая оптимизация силового фильтра
      • 4. 3. 1. Объект оптимизации
      • 4. 3. 2. Процедура синтеза
      • 4. 3. 3. Параметрический синтез для коррелированных процессов U3(t)uMc (t)
    • 4. 4. Проверка результатов синтеза
      • 4. 4. 1. Некоррелированные процессы
      • 4. 4. 2. Коррелированные процессы
    • 4. 5. О целесообразности применения силовых фильтров
      • 4. 5. 1. Некоррелированные случайные процессы
      • 4. 5. 2. Коррелированные случайные процессы
      • 4. 5. 3. Оценка массогабаритных показателей силовых фильтров
  • 5. АВТОНОМНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ СРЕДСТВА С КОМБИНИРОВАННОЙ ЭНЕРГОУСТАНОВКОЙ
    • 5. 1. Расчет мощности и энергоемкости источников питания
      • 5. 1. 1. Предварительный расчет мощности и энергоемкости
      • 5. 1. 2. Уточненный расчет мощности и энергоемкости элементов КЭУ
    • 5. 2. Применение электрохимического конденсатора в качестве основного источника питания
      • 5. 2. 1. Расчет переходных процессов в приводе с реальной нагрузкой
    • 5. 3. Синтез статических характеристик тягового электропривода
    • 5. 4. Исследование комбинированной энергоустановки с буферным источником питания
      • 5. 4. 1. Математическое описание системы с КЭУ
      • 5. 4. 2. Расчет переходных процессов в системе с БИП
    • 5. 5. Исследование характеристик комбинированной энергоустановки с силовым фильтром
  • 6. ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА В АВТОНОМНОМ ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ
    • 6. 1. Система тягового электропривода переменного тока с силовым фильтром
    • 6. 2. Использование силового фильтра для подавления перенапряжений
      • 6. 2. 1. Возникновение перенапряжений в преобразователе
      • 6. 2. 2. Математическое описание длинной линии
      • 6. 2. 3. Анализ волновых процессов в кабеле
      • 6. 2. 4. Влияние параметров кабеля и его длины на величину перенапряжений
      • 6. 2. 5. Моделирование системы частотного управления с силовым фильтром
    • 6. 3. Новые виды транспорта

Методы и средства повышения эффективности систем тягового электропривода автономных транспортных средств (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Актуальность проблемы. Многие промышленные предприятия имеют достаточно большой парк машин напольного безрельсового электротранспорта (электропогрузчики, электрокары и др.), источниками питания которых являются аккумуляторные батареи (АБ). Это связано с тем, что с каждым годом возрастает объем перевозок малогабаритного груза на железнодорожных вокзалах, в грузовых портах, складских помещениях и т. д. Значительная часть указанных транспортных средств (ТС) имеет устаревшие морально и физически системы управления тяговыми электроприводами, которые нуждаются в модернизации. С подобной проблемой сталкиваются и при эксплуатации самолетных трапов в аэропортах. Такие ТС имеют существенный недостаток — малое время пробега между двумя соседними зарядами АБ. Если учесть, что АБ заряжается 6−8 часов, а разряжается за 2−3 часа, то можно сделать вывод о том, что ТС большую часть рабочего цикла простаивает на зарядной станции. Поэтому для выполнения определенного объема перевозок предприятие должно иметь значительный парк автономных ТС.

В связи с этим перед специалистами остро ставится вопрос об энергосбережении в сфере деятельности электрического транспорта. Это связано с тем, что цены на энергоносители будут расти все обозримое время, как показывают прогнозы, с темпом 10. 15% в год, что вызовет рост энергетической составляющей затрат в энергоемких отраслях промышленности и на электрическом транспорте в пределах 6.8% ежегодно.

Установка полупроводниковых систем управления тяговым приводом увеличивает время межзарядного пробега ТС, но приводит к появлению дополнительных потерь, связанных с процессами коммутации. Независимо от вида системы управления в приводе возникают потери, вызванные нагрузкой и ее изменением. Для снижения указанных потерь и дальнейшего увеличения величины пробега требуется включать в состав энергоустановки дополнительные устройства, т.к. возможности совершенствования существующих АБ в настоящее время практически исчерпаны.

Таким образом, создание экономичного транспортного средства может вестись по двум направлениям:

1. Поиск альтернативных источников питания.

2. Разработка комбинированных энергоустановок (КЭУ), включающих в себя электроприводы как постоянного, так и переменного тока, которые интенсивно внедряются в промышленности и на транспорте. Представляют интерес особенности использования тягового электропривода переменного тока в автономных транспортных средствах. Так как статические характеристики асинхронного двигателя значительно отличаются от тяговой характеристики транспортного средства, то для его управления следует использовать более сложные алгоритмы управления.

При решении задачи рационального управления автономным ТС необходимо учитывать случайный характер процессов, протекающих в системе тягового привода. Анализ и синтез таких САУ должен проводиться статистическими методами, позволяющими учесть влияние случайных факторов на ход процессов и их конечный результат. Это приведет к более точному расчету параметров элементов энергоустановки и, в конечном итоге, к полному использованию ТС по энергетическим показателям.

Комбинированная энергетическая установка автономного ТС представляет собой сложную техническую систему, состоящую из ряда подсистем, взаимно связанных между собой. Попытка решить вопросы повышения эффективности работы тягового электропривода путем оптимизации каждой подсистемы в отдельности по независимым критериям, пренебрегая их взаимными связями, приведет к тому, что такая оптимизация не даст наилучший результат как для отдельной подсистемы, так и всей системы в целом. Очень важно учитывать и анализировать взаимные связи происходящих в этих устройствах электрических и электромагнитных процессов и при этом использовать некоторый обобщенный критерий эффективности.

Тяговый электропривод с КЭУ описывается системами нелинейных дифференциальных уравнений достаточно высокого порядка, поэтому исследование таких систем часто осуществляется методом структурного моделирования с применением различного рода прикладных программ. Актуальным является создание библиотеки макро-блоков различных элементов КЭУ, что дает возможность проводить исследование и сравнительную оценку систем тягового электропривода.

Вопросам разработки и совершенствования систем управления тяговыми электроприводами автономных транспортных средств, направленных на повышение эффективности их функционирования, посвящено достаточное количество работ. Значительный вклад в решение проблемы энергосбережения внесли: Абрамов Б. И., Бут Д. А., Иванов A.M., Ильинский Н. Ф., Калабухов О. Р., Сурин Е. И., Петленко Б. И., Подобедов Е. Г., Феоктистов В. П., Яковлева O.A., и др. [16, 46, 59, 61, 68″ 101, 104, 120, 121, 122, 127, 136]. Следует также упомянуть вклад в проблему энергосбережения в области электрического транспорта Ворфоломеева Г. Н., Некрасова В. И., Пантелеева В. И., Пречисского В. А., Щурова Н. И. и др.

Вопросы совершенствования параметров существующих химических источников тока (ХИТ), описание конструкции и сравнительной оценки перспективных источников питания освещаются в [1, 5, 11, 53, 54, 91, 95, 133 и.

ДР-].

Исследованию комбинированных энергоустановок автономных транспортных средств, расчету их параметров, перспективам применения КЭУ на автономном электротранспорте посвящены работы [45, 50, 56, 59, 84, 89, 94, 103, 121, 135, 136].

Применение тяговых электроприводов переменного тока, особенности их управления рассматриваются в [17, 20, 70, 71, 97, 98 и др.].

Задачи синтеза систем тягового электропривода, расчета оптимального соотношения параметров элементов энергоустановки, обеспечивающих эффективное функционирование автономного транспортного средства, решались авторами: Бутом Д. А., Ивоботенко Б. А., Ильинским Н. Ф., Кочетковым В. П., Лихомановым A.M., Логачевым В. Н., Суриным Е. И., Петленко Б. И., Яковлевой О. А. и др. [46, 60, 64, 76, 85, 101, 113, 114, 120, 122, 136].

Вопросы моделирования, позволяющие проводить анализ и синтез исследуемых систем, достаточно подробно изложены в [39, 43, 63, 85, 99, 102, 119, 120, 121 и др.].

В Новосибирском государственном техническом университете (ранее — Новосибирский электротехнический институт) разработкой и исследованием систем автоматического управления с источниками питания ограниченной мощности занималась группа сотрудников под руководством В. Н. Ельсукова: Аносов В. Н., Вагнер Н. В., Кавешников В. М., Кошкин Ю. Н., Купрюхин А. И., Мордвинов С. И., Раздобреев М. М., Ренин C.B., Стернина С. Л. и др. [25, 47, 55, 65, 77, 79, 92, 108, 109, 118]. Применительно к автономным транспортным средствам работа продолжена учениками Ельсукова В. Н. — Аносовым В. Н., Кавешниковым В. М., Мордвиновым С. И. Результаты их исследований использованы при разработке электротрансмиссий электромобилей, электробусов и электропогрузчиков.

Известные работы, выполненные в различное время, в разных научных школах в основном содержат решение отдельных невзаимосвязанных вопросов, относящихся, как правило, к тяговым приводам электромобилей. Отсутствие комплексных исследований повышения эффективности функционирования систем тягового электропривода рассматриваемого в работе класса транспортных средств с точки зрения единого критерия с учетом как неизменных, так и случайных факторов, не позволяют адекватно оценить происходящие в них процессы, раскрыть неиспользованные резервы и повысить их экономичность.

Предлагаемый в диссертационной работе комплекс задач сформулирован в контексте создания компьютерных моделей отдельных блоков комбинированной энергоустановки с целью их использования при моделировании систем тягового электропривода различного вида и сложности.

Проводимые разработки подкрепляются сравнительной оценкой результатов моделирования с экспериментальными характеристиками.

Цель работы и задачи исследования. Цель диссертационной работы состоит в разработке методов и средств повышения энергетической эффективности систем тягового электропривода, увеличивающих время межзарядного пробега автономных транспортных средств, а также в создании компьютерной модели, позволяющей с помощью структурного моделирования объективно проводить сравнительную оценку различных тяговых приводов и выбирать наиболее приемлемый вариант с точки зрения обобщенного критерия эффективности.

Для достижения поставленной цели должны решаться следующие основные задачи:

1. Обоснование обобщенного критерия эффективности для синтеза и сравнительной оценки различных систем тягового электропривода, формулировка ограничений задачи, разработка алгоритма расчетов и сравнения исследуемых систем.

2. Анализ средств и методов повышения энергетической эффективности систем тягового электропривода в статических и динамических режимах работы, приводящих к увеличению времени межзарядного пробега автономных транспортных средств.

3. Выявление законов распределения случайных процессов управляющих и возмущающих воздействий в системе тягового электропривода на основании обработки статистического материала, полученного при эксперименте на действующем транспортном средстве в реальных условиях эксплуатации.

4. Разработка компьютерной модели блока управляющих и возмущающих воздействий, применяемого при анализе, синтезе и сравнительной оценке систем тягового привода с использованием реальных испытательных циклов различной формы и длительности.

5. Разработка единого оригинального методического подхода к математическому описанию разных источников питания, заданных зарядно-разрядными характеристиками, с целью разработки компьютерных моделей как основного, так и буферного источника энергии.

6. Поиск новых методов и средств, существенно повышающих эффективность процесса преобразования энергии в системе тягового электропривода и увеличивающих время межзарядного пробега автономного транспортного средства.

7. Научно-обоснованный выбор основных элементов комбинированной энергоустановки с учетом случайного характера изменения нагрузки, позволяющий увеличить энергетическую эффективность тягового электропривода.

8. Параметрический и структурный синтез систем тягового электропривода с использованием выбранного обобщенного критерия эффективности с целью получения наибольшего времени межзарядного пробега «автономного транспортного средства.

9. Анализ особенностей использования тягового электропривода переменного тока в автономных транспортных средствах рассматриваемого в работе класса.

Методы исследования. При выполнении диссертационной работы использованы методы теории электропривода, теории автоматического управления, математической статистики, оптимального планирования экспериментов, математического моделирования динамических объектов.

Достоверность полученных результатов исследования обоснована корректностью поставленных задач, принятыми допущениями и адекватностью используемых при исследовании математических моделей и методов, сравнением результатов расчетов с экспериментальными данными.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Метод анализа и синтеза систем тягового электропривода автономного напольного электротранспорта в статических и динамических режимах работы, содержащий: обобщенный критерий эффективности, используемый при параметрическом и структурном синтезе системы тягового электропривода с целью максимизации времени межзарядного пробега автономного транспортного средства, а также при сравнении разных систем привода для выбора наиболее экономичного вариантаалгоритм сравнительной оценки различных систем тягового электропривода, основанный на комплексе компьютерных моделей элементов комбинированной энергоустановки и модели внешних воздействийметодику выбора коэффициента усиления обратной связи по току двигателя по минимуму энергии, потребляемой от источника питания, основанную на учете кинетической энергии движущихся масс тягового электропривода.

2. Результаты обработки статистического материала, позволяющие разработать блоки управляющих и возмущающих воздействий, которые могут быть использованы при анализе и сравнительной оценке различных систем тягового электропривода для задания внешних воздействий, соответствующих реальным нагрузкам на привод.

3. Методологический подход к математическому описанию источников питания, заданных зарядно-разрядными характеристиками, который позволяет учитывать как процесс заряда-разряда при эксплуатации, так и изменение внутреннего сопротивления за счет величины частоты коммутации полупроводникового преобразователя.

4. Применение нового элемента системы — силового фильтра, установленного между источником питания и преобразователем, питающим тяговый электродвигатель, для сглаживания пульсаций тока и, как следствие, уменьшения потерь в АБ и увеличения времени межзарядного пробега ТС.

5. Возможные варианты использования электрохимических конденсаторов в составе энергетической установки автономного транспортного средства для повышения эффективности функционирования систем тягового электропривода.

6. Результаты многостороннего анализа различных подсистем комбинированной энергоустановки, позволяющие достаточно точно оценить целесообразность их использования по предложенному обобщенному критерию эффективности в рассматриваемых системах электротранспорта.

Научная значимость и новизна работы заключается в повышении энергетических и техническо-экономических показателей системы тягового электропривода автономного транспортного средства при случайном характере изменения нагрузки — путем стабилизации тока источника питания за счет применения силового фильтра и соответствующего управления буферным источником питания.

Каждый из приведенных ниже основных результатов диссертации относится к разряду вновь полученных:

1. Разработан обобщенный критерий эффективности для синтеза и сравнительной оценки систем тягового электропривода.

2. Создано математическое описание процессов движения автономного транспортного средства, отражающее реальные условия эксплуатации.

3. Разработан и создан моделирующий алгоритм, позволяющий исследовать любую систему тягового электропривода и рассчитать время межзарядного пробега автономного транспортного средства.

4. Разработаны новые принципы построения систем тягового электропривода, обеспечивающие высокие энергетические и динамические показатели автономного транспортного средства.

5. Создано математическое описание источников питания, используемых в автономных транспортных средствах, адекватно отражающее процессы их функционирования.

6. Предложена методика синтеза статических характеристик тягового электропривода, обеспечивающая минимум потребления энергии от источника питания.

7. Доказана эффективность применения силового фильтра для повышения экономичности автономного электротранспорта, предложена методика выбора схемы и расчета его параметров при случайном характере внешних воздействий.

8. Создана компьютерная модель блока внешних воздействий, позволяющая реализовать статистические испытательные циклы различной длительности при реальных изменениях как управляющих, так и возмущающих воздействий.

Практическая ценность работы заключается^ в решении научно-технической проблемы создания новых эффективных способов управления системами тягового электропривода с комбинированными энергоустановками, поиском средств их реализации и мер, направленных на снижение потерь в приводе. Совокупность полученных теоретических и практических результатов создает объективные предпосылки для расширения области применения и внедрения в практику проектирования разработанных методов и средств с целью сбережения энергетических затрат на осуществление производственного процесса.

Использование моделирующих алгоритмов и компьютерных программ сокращает сроки опытно-конструкторских работ и повышает точность расчетов, а в эксплуатационной практике позволяет адекватно реальным условиям отражать процессы функционирования и определять параметры систем тягового электропривода, что в результате обеспечит энергои ресурсосбережение.

Реализация результатов работы. Основные результаты работы использованы при выполнении госбюджетных и хоздоговорных НИР, выполняемых в НГТУ (НЭТИ) по заказам предприятий и организаций, связанных с разработкой новых и модернизацией существующих систем тягового электропривода, энергосберегающих технологий и различного рода устройств с высокими энергетическими показателями.

Предложенные способы, средства и разработанные методы синтеза и определения параметров обусловили их востребованность в исследованиях и разработках тяговых электроприводов постоянного и переменного тока, выполнявшихся ООО «Сибэлектропривод», ООО научно-производственной фирмой «Ирбис», ОАО Сибирским филиалом Всероссийского научно-исследовательского и конструкторско-технологического института подвижного состава и др. (акты внедрения результатов диссертационной работы представлены в приложении 5).

Результаты проводимых под руководством и непосредственном участии автора научно-исследовательских работ, связанные с разработкой систем тягового электропривода автономных транспортных средств, нашли применение на ряде предприятий г. г. Новосибирска, Ильичевска, Тольятти.

Материалы диссертации, касающиеся математического описания источников питания, методов синтеза систем автоматического управления при случайном воздействиях, структурного моделирования нелинейных САУ, используются в учебных дисциплинах для студентов направлений 140 600 -«Электротехника, электромеханика и электротехнологии» и 220 301 -«Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям)» Новосибирского государственного технического университета (см. приложение 5).

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на IV Международной (XV Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу.

Автоматизированный электропривод в XXI веке: пути развития", Магнитогорск, 14−17 сентября 2004 г., АЭП — 2004;

Тринадцатой международной научно-технической конференции.

Электроприводы переменного тока", Екатеринбург, 15−18 марта 2005 г.,.

ЭППТ-05- tb.

The 9 Russian-Korean International Symposium on Science and Technology, 26th June — 2nd July 2005, Novosibirsk State Technical University, KORUS — 2005;

Второй научно-технической конференции с международным участием «Электротехника, электромеханика и электротехнологии», Новосибирск, 25−26 октября 2005 г., ЭЭЭ — 2005;

Международной научно-технической конференции «Компьютерное моделирование 2006», Санкт-Петербург, 27−28 июня 2006 г.- th.

The 1 International Forum On Strategie Technology «e-Vehicle Technology», Ulsan, KOREA, Oct. 18−20, IFOST 2006;

Международной научно-технической конференции «Компьютерное моделирование 2007», Санкт-Петербург, 26−27 июня 2007 г.;

V Международной (16 Всероссийской) конференции по автоматизированном электроприводу АЭП-2007, Санкт-Петербург, 18−21 сентября 2007 г.;

The Second International Forum on Strategie Technology, Ulaanbator, Mongolia, 3−5 October 2007;

Третьей научно-технической конференции с международным участием «Электротехника, электромеханика и электротехнологии», ЭЭЭ — 2007, Новосибирск, 25−26 октября 2007 г;

Публикации. Всего опубликовано 63 работыв том числе по теме диссертации — 38, из которых:

— 11 статей, вошедших в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий;

— 17 — в сборниках научных трудов;

— 10 — в трудах международных научно-технических конференций.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения,.

Основные результаты по теоретической и практической разработке методов и средств повышения эффективности функционирования автономного электротранспорта, способов увеличения времени их межзарядного пробега состоят в следующем:

1. Разработан обобщенный критерий эффективности, в качестве которого для рассматриваемого в работе класса автономных транспортных средств выбрано время межзарядного пробега. Этот критерий используется при проектировании и исследовании систем тягового электропривода, а также для сравнительной оценки различных приводов, устанавливаемых на автономном электротранспорте, в соответствии с предложенным алгоритмом расчета.

2. Теоретическими и экспериментальными исследованиями доказано, что разряд аккумуляторной батареи неизменным во времени током является более благоприятным с точки зрения улучшения ее эксплуатационных свойств, чем разряд пиковым током. Поэтому стабилизация тока АБ уменьшит потери энергии в источнике питания и, в конечном итоге, приведет к увеличению времени межзарядного пробега автономного транспортного средства.

3. На основании обработки статистического материала, полученного автором при натурном эксперименте, выявлены основные закономерности движения транспортных средств в реальных условиях эксплуатации, разработана компьютерная модель блока внешних воздействий, которая позволяет реализовывать вероятностные испытательные циклы различной длительности. Это дает возможность методом структурного моделирования провести сравнительную оценку различных систем в условиях эксплуатации, максимально приближенных к реальным.

4. Разработан единый методологический подход к математическому описанию различных источников питания, заданных разряднозарядными характеристиками, позволяющий получить обобщенные структурные схемы и компьютерные модели указанных источников, для использования в любой прикладной программе при исследовании как быстрых движений, связанных с переходными процессами в элементах электропривода, так и медленных движений, обусловленных процессами разряда источников.

Доказана целесообразность применения силовых фильтров и буферных источников питания для сглаживания тока АБ в системах тягового электропривода постоянного и переменного ток, что увеличивает время межзарядного пробега автономных транспортных средств при резкопеременном характере нагрузки. Использование в составе энергоустановки электрохимических конденсаторов (ионисторов) уменьшает габариты и улучшает управляемость КЭУ. Предложенная методика расчета мощности и энергоемкости элементов КЭУ и коэффициента усиления обратной связи по току тягового электродвигателя, обеспечивающая минимум потребления энергии от источника питания, позволяет наиболее точно выбрать элементы силовой части энергоустановки.

Применение нового вида электротранспорта с бесконтактным подводом энергии не исчерпывает проблемы, связанные с увеличением времени межзарядного пробега, перенапряжением в длинном кабелеактуальными остаются вопросы энергосбережения, которые решаются методами и средствами, предложенными в работе. Решение этих проблем может стать предметом дальнейших исследований.

Материалы диссертации внедрены в ходе выполнения госбюджетных и хоздоговорных НИР по заказам предприятий и организаций, связанных с разработкой и модернизацией импульсных тяговых электроприводов. Внедрение на автономном электрическом транспорте новых способов управления способствует дальнейшему совершенствованию технологических процессов и энергосбережению. С помощью алгоритмов, моделирующих действия транспортных средств, совершенствуются методы анализа, синтеза и сравнительной оценки разрабатываемых систем тягового привода.

Все это в совокупности является решением комплексной и актуальной научно-технической проблемы, обеспечивающей высокоэффективное использование электрической энергии в системах тягового электропривода автономных транспортных средств.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Box G. E. P. On the experimental attainment of optimum condition / G. E. P. Box, К. B. Wilson // J. of Royal Statistical Society. Ser. B. -N. Y., 1951. -Vol. 13.-P. 1−45.
  2. T. «Kondensator Power» fur innovative Applikationen / T. Dietrich // Elektronik. — 1999. — № 9. — P. 72−74.
  3. Internal Losses and Features of Asymmetric Capacitor Operation / I. N. Varakin et al. // The 11 International Seminar on Double Lauer Capacitors and Semilar Energy Storage Devices, Deerfield Beach, Florida, USA, 3−5 dec. 2001. Deerfield Beach, 2001.
  4. Irwin J. David The Industrial Electronics Handbook / J. David Irwin. CRC Press, 1997. — 1686 p. — (The Electrical Engineering Handbook Series).
  5. More Power. More Enerdgy. More Ideas Electronic resourse. Mode of access: http://www.maxwell.com/. — Title from screen.
  6. Reflected Wave Modeling Techniques for PWM AC Motor Drives / G. Skibinski et al. // Proceedings of 13 IEEE Annual Aplied Power Electronics Conference and Exposition (APEC'98), Anaheim, CA, USA, 15−19 feb. 1998.-1998.-Vol. 2.-P. 1021−1029.
  7. A. c. 1 728 928 СССР, МКИ H 02 J 15/00. Устройство для накопления электрической энергии / Г. М. Легошин. № 4 643 553/07 — заяв. 30.01.89 — опубл. 23.04.92, Бюл. №. 15. — 6 с.: ил.
  8. А. с. 604 084 СССР, МКИ Н 02 J 15/00. Способ накопления электрической энергии в молекулярном конденсаторе / Н. С. Лидоренко и др. -№ 2 446 808/24−07 — заяв. 20.01.77 — опубл. 25.04.78, Бюл. № 15. -2с.: ил.
  9. . И. Методы выбора параметров фильтрокомпенсирующих устройств ступенчатого типа для тиристорных электроприводов в системах соизмеримой мощности / Б. И. Абрамов, Б. М. Парфенов, Ю. В. Шевырев // Электротехника. 2001. — № 1. — С. 3812.
  10. Ю. П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю. П. Адлер, Е. В. Маркова, Ю. В. Грановский. М.: Наука, 1976.-264 с.
  11. Е. А. Коэффициент полезного действия электропривода машин напольного электротранспорта / Е. А. Алепин // Электротехн. пром-сть. Сер. Тяговое и подъёмно-трансп. электрооборудование. 1979. — Вып. 1 (61).-С. 8−10.
  12. Анализ электромагнитных процессов в тяговом электроприводе вагона метрополитена с асинхронными тяговыми двигателями / Ю. М. Иньков и др. // Электричество. 1986. — № 12. — С. 40−45.
  13. М. В. Особенности электропотребления комплектных приводов на базе преобразователей частоты с асинхронными двигателями с короткозамкнутыми роторами / М. В. Андрианов, Р. В. Родионов // Электротехника. 2002. — № 11. — С. 6−9.
  14. Я. Ф. Электромагнитная совместимость полупроводниковых преобразователей и судовых электроустановок / Я. Ф. Анисимов, Е. П. Васильев. Л.: Судостроение, 1990. — 263 с.
  15. В. Н Обобщенная структурная схема химического источника тока, как элемента системы управления / В. Н. Аносов // Автоматизация производственных процессов: межвуз. сб. науч. тр. -Новосибирск: Изд-во НЭТИ, 1975. С. 166−170.
  16. В. Н. Использование силовых фильтров для увеличения времени межзарядного пробега автономных транспортных средств / В. Н. Аносов // Электричество. 2007. — № 8. — С. 2−7.
  17. В. Н. Исследование систем тягового электропривода автономных транспортных средств с комбинированнойэнергоустановкой : автореф. дис.. канд. техн. наук / В. Н. Аносов. -Новосибирск: Изд-во НЭТИ, 1987. 18 с.
  18. В. Н. Исследования Г-образного силового фильтра в системе тягового электропривода / В. Н. Аносов, В. А. Гуревич, В. М. Кавешников // Автоматизированные электромеханические системы: сб. науч. тр. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2001. — С. 58−61.
  19. В. Н. К расчету параметров ионисторов как буферных источников питания / В. Н. Аносов // Вестн. ИрГТУ. 2006. — № 3 (27). -С. 92−95.
  20. В. Н. Математическая модель аккумуляторной батареи как элемента САУ транспортного средства / В. Н. Аносов, Ю. В. Шорников // Науч. вестн. НГТУ. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2005. — № 3 (21). -С. 37−44.
  21. В. Н. Синтез оптимального силового фильтра в системе тягового электропривода / В. Н. Аносов, В. А. Гуревич, В. М. Кавешников // Электротехника. 2003. — № 9. — С. 30−34.
  22. В. Н. Синтез статических характеристик автономного тягового электропривода / В. Н. Аносов, В. М. Кавешников // Системы и устройства электромеханики: межвуз. сб. науч. тр. Новосибирск: Изд-во НЭТИ, 1982. — С. 69−72.
  23. В. Н. Структурная схема источника тока как элемента системы регулирования в режиме рекуперации энергии / В. Н. Аносов // Автоматизация производственных процессов: межвуз. сб. науч. тр. — Новосибирск: Изд-во НЭТИ, 1976. С. 112−118.
  24. В. Н. Характеристики управляющих воздействий тягового электропривода автономного напольного транспортного средства / В. Н. Аносов, В. М. Кавешников, Ю. В. Шорников // Науч. вестн. НГТУ. -Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2005. -№ 3 (21). С. 131−136.
  25. А. Конденсаторы с двойным электрическим слоем / А. Астахов, С. Карабанов, Ю. Кухсторов // Радио. 1997. — № 4. — С. 57−58.
  26. И. П. Быстрые методы статистической обработки и планирования экспериментов / И. П. Ашмарин, Н. Н. Васильев, В. А. Амбросов. Л.: Изд-во ЛГУ, 1975. — 343 с.
  27. В. П. Новый метод синтеза реактивных фильтров / В. П. Бакалов, В. Ф. Дмитриков, В. В. Сергеев // Электросвязь. 2001. — № 1. — С. 33−36.
  28. Дж. Измерения и анализ случайных процессов / Дж. Бендат, А. Пирсол. М.: Изд-во Мир, 1971. — 408 с.
  29. Е. А. Практическое моделирование динамических систем / Е. А. Бенькович, Ю. Б. Колесов, Ю. Б. Сениченков. СПб.: Изд-во БХВ-Петербург, 2002. — 464 с.
  30. Дж. Анализ временных рядов / Дж. Бокс, Г. Дженкинс. М.: Изд-во Мир, 1974. — Вып. 1.-406 с.
  31. Н. В. Исследование следящих систем с источниками питания ограниченной мощности : автореф. дис.. канд. техн. наук / Н. В. Вагнер. Новосибирск: Изд-во НЭТИ, 1971. — 19 с.
  32. Я. Е. Прогнозирование электрических характеристик и расчет никель-кадмиевых аккумуляторов / Я. Е. Гинделис // Электротехника. 1974. — № 9. — С. 37−45.
  33. М. А. Химические источники тока / М. А. Дасоян. М. — JI.: Госэнергоиздат, 1961. — 350 с.
  34. А. Суперкондесаторы для электроники Ч. 1 / А. Деспотули, А. Андреева // Современная электроника. 2006. -№ 5. — С. 10−14.
  35. А. Суперкондесаторы для электроники Ч. 2 / А. Деспотули, А. Андреева // Современная электроника. 2006. — № 6. — С. 46−51.
  36. В. Н. Системы автоматического регулирования с источниками питания ограниченной мощности : автореф. дис.. канд. техн. наук / В. Н. Ельсуков. Новосибирск: Изд-во НЭТИ, 1967. — 27 с.
  37. И. С. Теория и расчет троллейбусов (электрическое оборудование): учеб. пособие для вузов / И. С. Ефремов, Г. В. Косарев.- М.: Изд-во Высшая школа, 1981. Ч. 2. — 248 с.
  38. Н. Б. Энергетические статические математические модели химических источников тока / Н. Б. Жирнова, А. Б. Токарев // Электротехника. 1990. -№ 6. — С. 75−78.
  39. А. М. Комбинированные энергоустановки с ИКЭ основа эффективного использования топливно-энергетических ресурсов XXI века / А. М. Иванов, С. А. Иванов // Электротехника. — 2003. — № 12. -С. 2−6.
  40. . А. Планирование эксперимента в электромеханике / Б. А. Ивоботенко, Н. Ф. Ильинский, И. П. Копылов. М.: Энергия, 1975.- 184 с.
  41. Н. Ф. Вентильно-индукторный привод для легких электрических транспортных средств / Н. Ф. Ильинский, М. Г. Бычков // Электротехника. 2000. — № 2. — С. 28−31.
  42. Инструментальные средства машинного анализа: свидетельство об офиц. регистрации программы № 2 005 610 126 / Ю. В. Шорников и др.- М.: Роспатент, 2005. 5 с.
  43. Исследование системы: аккумулятор — повышающий напряжение преобразователь регулируемый электропривод / JI. А. Шпиглер и др. // Электротехника. — 1998. — № 10. — С. 12−15.
  44. К вопросу об исследовании стохастических электромеханических систем / В. П. Кочетков и др. // Электромеханика. 2005. — № 6. — С. 16−20.
  45. В. М. Исследование комбинированных энергетических установок автономных транспортных средств : автореф. дис.. канд. техн. наук / В. М. Кавешников. Новосибирск: Изд-во НЭТИ, 1977. -24 с.
  46. О. Р. Повышение энергетических показателей рекуперативного торможения тягового электропривода / О. Р. Калабухов, В. С. Ел суков, Ю. А. Никитенко // Электромеханика. — 1991.-№ 10.-С. 108−109.
  47. . Е. Проблемы «длинного кабеля» в электроприводах с ЮВТ-инверторами / Б. Е. Калашников // Электротехника. 2002. — № 12.-С. 24−26.
  48. А. В. Средства оптимизации потребления электроэнергии / А. В. Клевцов. М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2004. — 240 с.
  49. В. И. Теория электропривода : учеб. для вузов / В. И. Ключев. М.: Энергоатомиздат, 2001. — 704 с.
  50. С. Транзисторные инверторы с ШИМ на микропроцессорах для электропривода переменного тока / С. Ковалчин, В. А. Лабунцов // Тр. МЭИ. -М.: Изд-во МЭИ, 1988. С. 96−102.
  51. А. Ультраконденсаторы Maxwell Technologies / А. Колпаков // Компоненты и технологии. 2004. — № 1. — С. 14−17.
  52. Комплексная оценка привода электромобиля / Б. И. Петленко и др. // Повышение эффективности систем электрооборудования подвижного состава автомобильного транспорта: сб. науч. тр. МАДИ. М.: Изд-во МАДИ, 1986.-С. 68−74.
  53. Кошкин Ю. H Исследование релейных САР с источниками питания ограниченной мощности: автореф. дис.. канд. техн. наук / Ю. Н. Кошкин. Новосибирск: Изд-во НЭТИ, 1971. — 23 с.
  54. А. В. Оценка потерь в системе транзисторный преобразователь частоты асинхронный двигатель / А. В. Кудрявцев, А. А. Никольский // Тр. МЭИ. — М.: Изд-во МЭИ, 1995. — С. 34−39.
  55. А. И. Исследование автономных замкнутых систем регулирования, получающих питание от энергетических батарей : автореф. дис.. канд. техн. наук / А. И. Купрюхин. Новосибирск: Изд-во НЭТИ, 1974. — 22 с.
  56. А. И. Химический источник тока как элемент систем автоматического регулирования / А. И. Купрюхин // Автоматизация производственных процессов: межвуз. сб. науч. тр. — Новосибирск: Изд-во НЭТИ, 1973. Вып. 9. — С. 86−93.
  57. В. В. Применение временных последовательностей к расчету характеристик случайных сигналов / В. В. Курляев, А. В. Нетушил // Радиоэлектроника. 1968. — № 11. — С. 46−53.
  58. А. Г. Курс высшей алгебры / А. Г. Курош. М.: Наука, 1971. -354 с.
  59. . Р. Теоретические основы статистической радиотехники / Б. Р. Левин. М.: Радио и связь, 1989. — 653 с.
  60. М. С. Комбинированные энергетические установки для электромобилей / М. С. Листвинский // Автоматика и электроника на автомобильном транспорте и в строительстве: сб. тр. аспирантов и соискателей. М.: Изд-во МАДИ, 1970. — С. 66−72.
  61. О. Н. Аналитическое описание аккумулятора как элемента электрической цепи / О. И. Любиев // Электромеханика. — 1971. № 11. -С. 135−141.
  62. Э. В. Исследование на АВМ процессов в приводе рудничного аккумуляторного электровоза при импульсном регулировании двигателей / Э. В. Любимов // Электричество. 1974. — № 1. — С. 50−58.
  63. Л. Транспорт, энергетика и будущее : пер. с англ. / Л. Мани. М.: Мир. — 160 с.
  64. Математическое описание химических источников тока, работающих на замкнутую САР / А. И. Купрюхин и др. // Автоматизация производственных процессов: межвуз. сб. науч. тр. Новосибирск: Изд-во НЭТИ, 1974. — Вып. 10. — С. 85−91.
  65. В. Сверхъемкие электрохимические конденсаторы. Что это такое? / В. Менухов // Электрон, компоненты. 2000. — № 5. — С. 59−62.
  66. С. И. Разработка и исследование частотно-регулируемого асинхронного электропривода с автономным источником питания :автореф. дис.. канд. техн. наук / С. И. Мордвинов. Новосибирск: Изд-во НЭТИ, 1977. — 23 с.
  67. Новые ультраконденсаторы, разработанные акционерным обществом «ЭСМА» для различных применений / И. Н. Варакин и др. // 8 междунар. семинар по конденсаторам с двойным слоем и подобным накопителям: тез. докл., Флорида, США 7−9 дек 1998 г. [Б. м.], 1998.
  68. Оптимизация некоторых параметров химических источников тока / В. Е. Дмитренко и др. // Электротехника. 1988. — № 8. — С. 9−12.
  69. Основы теории цепей: учеб. для вузов / Г. В. Зевеке и др. М.: Энергоатомиздат, 1989. — 528 с.
  70. Особенности работы автономных инверторов напряжения с широтно-импульсным регулированием в тяговом электроприводе переменного тока / Л. Л. Дудуляка и др. / Электричество. 1985. — № 1. — С. 67−69.
  71. Особенности частотного управления асинхронным двигателем без датчика частоты вращения в тяговом электроприводе троллейбуса / Е. А. Бень и др. // Электротехника. 2003. — № 2. — С. 20−24.
  72. Пат. 2 118 876 РФ, С 1. Кинетический аккумулятор / В. И. Власов. № 96 124 312/09 — заяв. 24.12.96 — опубл. 10.09.98, Бюл. № 25. -5с.: ил.
  73. . И Электромобили с комбинированными энергоустановками. Исследование и оптимизация / Б. И. Петленко, В. Н. Логачев // Электричество. 1991. -№ 1. — С. 51−56.
  74. Е. Г. Системы электроснабжения тягача с аккумуляторным источником энергии / Е. Г. Подобедов, А. Д. Машихин, Г. А. Шипаев // Электротехника. 1995. — № 10. — С. 6−9.
  75. В. Г. Система МАТЬАВ : справ, пособие / В. Г. Потемкин. -М.: Диалог-МИФИ, 1998. 350 с.
  76. Е. В. Динамические характеристики тяговой аккумуляторной батареи как объекта автоматического управления / Е. В. Пугачев, В. И. Вавиловский // Электричество. 1984. — № 11. — С. 59−61.
  77. М. М. Исследование и синтез нелинейных систем автоматического регулирования с неидеальными источниками питания : автореф. дис.. канд. техн. наук / М. М. Раздобреев. Новосибирск: Изд-во НЭТИ, 1974. — 26 с.
  78. С. В. Исследование статических и динамических режимов некоторых систем автоматического регулирования с источниками питания ограниченной мощности : автореф. дис.. канд. техн. наук / С. В. Ренин. Новосибирск: Изд-во НЭТИ, 1970. — 23 с.
  79. В. В. Химические источники тока / В. В. Романов, Ю. М. Хашев. — М.: Советское радио, 1971. 263 с.
  80. В. В. Оптимизация реактивных фильтров по энергетическому критерию / В. В. Сергеев // Радиотехника и электроника. 1999. — Т. 44, № 6.-С. 718−721.
  81. Ю. П. Новые принципы построения схем рудничными аккумуляторными электровозами / Ю. П. Сердюков, М. М. Фельдман, В. А. Федосеев // Электромеханика. 1970. — № 9. — С. 911−919.
  82. Синтез дискретных систем на основе частотного подхода к решению обратных задач динамики / А. М. Лихоманов и др. // Электромеханика. — № 3. — С. 54−59.
  83. Синтез структуры и параметров сглаживающих фильтров для широтно-импульсных систем преобразования энергии / А. М. Лихоманов и др. // Электромеханика. 2005. — № 5. — С. 47−51.
  84. Современная теория систем управления / под ред. К. Т. Леондеса. М.: Наука, 1970.-512 с.
  85. В. В. Статистическая динамика нелинейных систем автоматического управления / В. В. Солодовников. — М.: Физматгиз, 1960.-426 с.
  86. С. Л. Исследование автоматических систем управления электроприводами, взаимосвязанных через источник питания ограниченной мощности : автореф. дис.. канд. техн. наук / С. Л. Стернина. Новосибирск: Изд-во НЭТИ, 1975. — 20 с.
  87. Е. И. Исследование некоторых технико-экономических показателей электромобилей / Е. И. Сурин, А. С. Мидлер // Электрооборудование автомобилей, электромобилей и дорожно-строительных машин: сб. науч. тр. МАДИ. М.: Изд-во МАДИ, 1985. -С. 69−73.
  88. Е. И. Некоторые вопросы экономической и топливной эффективности электромобилей / Е. И. Сурин, А. С. Мидлер // Электротехника. 1986. — № 4. — С. 39−41.
  89. Теория автоматического управления: учеб. для вузов / под ред. А. В. Нетушила. М.: Высшая школа, 1972. -42.- 432 с.
  90. Теория автоматического управления. Ч 2. Теория нелинейных и специальных систем управления: учеб. пособие для вузов / под ред. А. А. Воронова. М.: Высшая школа, 1987. — 504 с.
  91. Теория и расчет систем тягового привода электромобилей / А. П. Пролыгин и др. М.: Энергоатомиздат, 1990. — 532 с.
  92. В. П. Повышение тягово-энергетической эффективности транспортных средств при помощи накопителей энергии / В. П. Феоктистов, М. Павелчик // Транспорт: наука, техника, управление. -1999.-№ 12.-С. 21−26.
  93. Фильтрация тока аккумуляторной батареи автономных транспортных средств / В. Н. Аносов и др. // Экологически перспективные системы и технологии: сб. науч. тр. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1998. — С. 136−139.
  94. Хан Г. Статистические методы в инженерных задачах / Г. Хан, С. Шапиро. М.: Мир, 1969. — 395 с.
  95. Шамис В. A. Borland С++ Builder 5. Техника визуального программирования / В. А. Шамис. — М.: Нолидж, 2001. 678 с.
  96. Р. Автоматизированные электроприводы : пер. с нем. / Р. Шёнфельд, Э. Хабигер — под ред. Ю. А. Борцова. JI.: Энергоатомиздат, 1985. — 464 с.
  97. Ю. В. Теория и практика языковых процессоров : учеб. пособие / Ю. В. Шорников. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004. — 208 с.
  98. В. Суперконденсаторы. Помощники или возможные конкуренты батарейным источникам питания / В. Шурыгина // Электроника: наука, технология, бизнес. 2003. — № 3. — С. 20−24.
  99. Энергетические и массогабаритные характеристики реактивных LC -фильтров / JI. А. Аль-Номан и др. // Электросвязь. 1996. — № 12. — С. 27−29.
Заполнить форму текущей работой

Заказал и сдал!