Диссертация (781805), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Преобразование компонентных уравнений отдельных ветвей итопологических уравнений схемы осуществляется путем использованиякоэффициентов топологии K1- K13.Рассмотреннаяматематическаямодельпозволяетанализироватьэнергетические процессы, протекающие в СЭС как при определениифункциональных ограничений, так и при расчете целевой функцииоптимизации экологических показателей [136, 137].На рис. 31 приведена упрощенная схема замещения СЭС, присоставлении которой использовался ряд допущений:-степеньзаряженностиаккумуляторнойбатареивтечениеимитационного временного шага считается постоянной;- регулируемое напряжение считается независящим от n и Iг;- ток разряда аккумуляторной батареи при пуске двигателя внутреннегосгораниясчитаетсяпостояннымивыбираетсявсоответствиисрекомендациями по выбору величины Iс, полученными исходя из данныхстатистического анализа работы различных систем пуска в эксплуатации.156Рис. 31.
Упрощенная схема замещения СЭСТестирование на контрольных примерах показало, что указанныедопущения увеличивают погрешность расчета на (1 – 2)%, при этомсущественно (в 5 - 8 раз) сокращается время имитации.Упрощенная схема замещения СЭС включает в себя часть элементовсхемы на рис.
31. Все они выполняют аналогичные функции и описываютсятеми же уравнениями. Исключение составляют Ег и Rг, законы управлениякоторыми описываются при помощи следующих уравнений:Ег = Uр + ΔUрт при Iг < Iгт (n, tгу, Uг);Ег = f (Iг, tгу, n);Rг = 0(3.22)при Iг < Iгт (n, tгу, Uг);Rг = f (Iг, tгу, n).(3.23)157Если использовать метод контурных токов [158, 159] для составленияматематическоймоделиСЭСпоэквивалентнойупрощеннойсхемезамещения, то вместо системы из девятнадцати уравнений, имеем систему,состоящую только из трех уравнений:Uг = Ег (n, tгу, Uр, Uг, Iг) – Rг (n, tгу, Iг, Uг) I1;Uг = I1 Rд1 – I1 Rага – (I1 – I2) Rн;(3.24)(I1 – I2) Rн – I2 Rаба – К1 Rбн Iб – К2 Епз (Iб, tэл) - К3 Ез (Iб, ΔСз, tэл, Тц) + К4 Еп (Iб, tэл, Тц) - К5 Ео (ΔСз, tэл) – Rб (ΔCз, tэл) = 0.Расчет изменения степени заряженности аккумуляторной батареи припуске двигателя внутреннего сгорания производится по формуле:ΔСз = 1 / Qn ηe (tэл, ΔСз) Тп Iс (tгу) + ΔСзн,где(3.25)Iс - среднестатистический ток при пуске двигателя внутреннегосгорания;Тп.
- среднестатистическое время пуска двигателя внутреннегосгорания.Расчет изменения степени заряженности аккумуляторной батареи заодин временной шаг при имитации проводится по формуле:ΔСз = 1 / Qn ηe (tэл, ΔСз) Тст Iск + ΔСзн,(3.26)где Тц - временной шаг при имитации.Расчет изменения степени заряженности аккумуляторной батареи завремя стоянки проводится по следующей формуле:ΔСз = 1 / Qn ηe (tэл, ΔСз) Тст Iск + ΔСзн,(3.27)где Тп и Iгк- время стоянки и ток разряда аккумуляторной батареи на стоянкесоответственно.Методика расчета Тст и Тск приведена ранее.1583.7. Математическая модель системы электростартерного пуска длярасчета эквивалентного тока приемников электрической энергии в режимепуска и частоты прокрутки двигателя для определения минимальнодопустимой степени заряженности аккумуляторной батареиПри расчете взаимодействия между источниками и приемникамиэлектроэнергии на борту автомобиля в режиме пуска двигателя необходимоучитыватьдополнительноевлияниенаэнергетическиепроцессы,протекающие в СЭС ряда изделий и агрегатов, а именно стартерногоэлектродвигателя, тягового реле, редуктора, двигателя внутреннего сгорания,средств облегчения пуска и предпусковой подготовки первичного двигателя.Для разработки математической модели системы электростартерногопуска необходимо использовать зависимость тока аккумуляторной батареипри пуске – Iб (Сз, tэл, n ).
Данная зависимость может быть получена путемаппроксимациитаблицызначенийIб,полученныхпредварительнорасчетным путем при варьировании в заданных пределах независимымипеременными - Сз, tэл, n.Для расчета указанной таблицы, а также для определения зависимостичастоты прокрутки коленчатого вала двигателя во время пуска nдвп (Сз, Iз,Iп), которая используется при определении минимально допустимой степенизаряженности аккумуляторной батареи разработана математическая модельСЭП. В основу этой математической модели положена представленная нарис.
32 упрощенная схема замещения СЭП.159Рис. 32. Схема замещения системы электростартерного пускаВ соответствии с этой схемой замещения можно составить следующиеуравнения:Iб = Iц + Iр + Iн;Iс = Iц + Iв;Iр = Iв + Iу;Iу Rу – Iв Rв – Iр Rпр = 0;(3.28)Iр Rпр – Iу Rу – Iн Rн = 0;Ес (tс, tм) + Iс Rс – Iу Rу + Iв Rв = 0;Еб (Сз, tэл) – Iб Rб (Сз, tэл, τ) – Iн Rн = 0.Функциональные зависимости Iб и Rб в обобщенном виде учитывают иполяризацию электродов в текущем режиме разряда при построениивольтамперных характеристик аккумуляторной батареи.Из баланса мощностей для электрической машины определяетсявеличина Ес (Мс, nс, Iс, ηс).Алгебраическая сумма мощностей источников энергии равна суммемощностей потребителей энергии.E1I1+E2I2+...+EkIk+U1J1+U2J2+...+UlJl=I12R1+I22R2+...+Im2Rm, (3.29)160где I1,I2,...,Ik - токи всех источников э.д.с.; U1,U2,...,Ul - напряжения на всехисточниках тока; I1,I2,...,Im - токи всех резисторов.Механические параметры Мс, nс, Мд связаны с электрическимиследующими зависимостями:Фс = f (Iс, nс);Мс = f (Фс, Iс, nс);(3.30)Мс = f (Мд, ν(tм), nс, Iус, ηс),гдеIб и Rб - ток и внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи; Iн иRн - ток и сопротивление нагрузки, включенной параллельно стартернойцепи; Iц и Rц - ток и сопротивление стартерной цепи; Iy, Rу, Iв, Rв - ток исопротивление обмоток реле (удерживающей и втягивающей); Ip и Rпр - токи сопротивление цепи тягового реле; Iс и Rс - ток и внутреннеесопротивление стартера; Еб - эдс аккумуляторной батареи; Ес - противо эдсстартера; nс - частота вращения стартера; Мс - крутящий момент стартера;Мд - момент сопротивления двигателя внутреннего сгорания; Фс магнитный поток; ηс, ηдс - электромеханический кпд стартера и кпдпередачи двигатель-стартер; ν - кинематическая вязкость масла; τ длительность пуска.Влияние температуры учитывается через вязкость масла, тем самымобеспечиваетсянепрерывностьхарактеристикиихфункциональнаяопределенность.Используя указанную математическую модель, можно для любойприемлемойкомбинациизначениинезависимыхфункциональныхпеременных рассчитать значения частоты прокрутки двигателя nдвп ,напряжения аккумуляторной батареи U6 , тока, аккумуляторной батареи I6 икратности пускового тока стартера Jo.161Первыетрипараметрамогутиспользоватьсядляоценкифункциональной пригодности СЭС и СЭП в режиме пуска при низкихтемпературах, а величина параметра Jo определяет допустимый тепловойрежим работы стартера [127, 133].Разработанная методика расчета систем электроснабжения и пускапозволяет:учесть динамику воздействия на системы эксплуатационных-факторов и исследовать работу аккумуляторной батареи, генераторнойустановкиистартерногоэлектродвигателявусловияхреальнойэксплуатации автотранспортного средства;- обеспечить возможность выполнятьрасчеты, основываясь нареальных (мгновенных) значениях токов и напряжений и учитыватьслучайную природу протекающих в системах энергоснабжения и пускаэнергетических процессов.Реализация ее с использованием современных методов комплексногопроектирования и средств вычислительной техники позволяет:-проводитьанализалгоритмоврегулированиянапряжения,обеспечивающих снижение расхода топлива на привод генераторнойустановки;- обеспечить сочетания выходных параметров и характеристикгенератора,регуляторанапряженияиаккумуляторнойбатареипривыполнении компонентами и системой в целом всех функциональныхтребований технического задания, включая требования реализации их приоптимальных значениях экологических и энергетических показателей.Блок – схема алгоритма расчета приведена на рис.
33.162Рис. 33. Блок – схема методики имитационного моделирования СЭС.РасходатопливанаработусистемыэлектроснабженияНсэсопределяется по формуле:Hсэс = Uбс × Iген × gуд / ŋген × Tдв × Vавт, где(3-31)Hсэс – расход топлива на работу системы электроснабжения (л/км);163Uбс – напряжение в бортовой сети (В);Iген – ток генератора (А);gуд – удельный расход топлива двигателя (л/Вт);ŋген – коэффициент полезного действия генератора;Tдв – временной шаг дискретизации (для расчета расхода топливапринимается равным 1 секунде).Дляопределениярасходатопливанаработусистемыэлектроснабжения на рис.
34 приведены зависимости изменения во временинапряжения бортовой сети (а), тока генератора (б) и коэффициента полезногодействия генератора (в) для системы электроснабжения автомобиля ВАЗ1117. На рис. 35 приведена зависимость изменения во времени расходатоплива на привод системы электроснабжения автомобиля ВАЗ 1117 вгородскомрежимеэксплуатациирассчитанные по формуле (3-31).зимойсгенератором94.3702-06,164а)б)в)Рис. 34 Зависимости изменения во времени напряжения бортовой сети(а), тока генератора (б) и коэффициента полезного действия генератора (в)для системы электроснабжения автомобиля ВАЗ 1117 .165Рис.
35 Зависимость изменения во времени расхода топлива на приводсистемы электроснабжения автомобиля ВАЗ 1117 в городском режимеэксплуатации зимой с генератором 94.3702-06.3.8. Синтез принципа управления напряжением для снижения расходатоплива ДВС на привод генераторной установкиСпомощьюразработаннойметодикибылипроанализированыследующие алгоритмы регулирования напряжения генератора на легковых игрузовыхавтомобилях, а также автобусах в условиях городскойэксплуатации и движении по шоссе (универсальный ездовой цикл рис.
21 дляопределения расхода топлива АТС).1. Традиционный алгоритм, ограничивающий напряжения генераторана определенном уровне при изменении частоты вращения ротора генератораи тока потребителей электроэнергии. При этом уровень напряженияизменяется в зависимости от температуры воздуха, входящего в генератор.1662. Алгоритм регулирования напряжения, суть которого заключается вследующем.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
