Диссертация (792772), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Так как схема ППН имееттрехканальную структуру, и чередование подачи импульсов на транзисторныеключи каждого параллельно работающего преобразователя осуществляется сзадержкой на 120°, то для описания математической модели анализируемсостояния схемы преобразователя на трех этапах его работы (таблица 3.3). Нарисунке 3.9 показана схема ППН в режиме повышения и вместо транзисторовусловно изображены ключи К1d-К3d, а в верхних плечах показаны толькообратные диоды D1u-D3u, т.к.
в режиме повышения транзисторы верхнего плечане работают.Рисунок 3.9 – Трехканальный ППН в режиме повышения9192На рисунке 3.10 показано чередование импульсов управления транзисторамитрехканального преобразователя постоянного напряжения.Рисунок 3.10 – Импульсы управления ППНКак видно из рисунка 3.10 импульсы второго и третьего каналапреобразователей отстают на треть периода.Таблица 3.3 Состояние ключей на каждом этапе работыЭтапыⅠⅡⅢK1d100K2d010K3d001D1u011D2u001D3u000Примечание. 1 – открыт, 0 – закрыт.Для описания математической модели разделим работу преобразователя натри этапа:Этап Ⅰ, продолжительность от t0 – t1, ключ K1d открытНа рисунке 3.11 показано как на данном этапе времени входное напряжениеисточника Vin приложено только к индуктивности L1 и происходит накоплениеэнергии в виде магнитного поля.9293Рисунок 3.11 – Состояние схемы ППН в интервале t0 – t1В данном интервале, в базисе переменных состояний, состояние схемыописывается следующей системой дифференциальных уравнений:1 (){ ()1 ,1 1− .== ∈ [0 , 1 ],(3.20)где iL1(t) – ток индуктивности L1; Vc(t) – напряжение емкости; Vin(t) – входноенапряжение.Этап Ⅱ, продолжительность от t1 – t2, ключ K2d и диод D1u открытыНа рисунке 3.12 показано как катушка L2 подключена к источнику Vin ипроисходит накопление энергии.
Так как транзистор K1d закрыт, а диод D1u поддействием суммарного напряжения источника и ЭДС самоиндукции катушки L1открывается, одновременно происходит отдача энергии в нагрузку и заряжаетсяконденсатор С.Рисунок 3.12 – Состояние схемы ППН в интервале t1 – t29394Наданномэтапесостояниесхемыописываетсяследующимдифференциальным уравнением:1 ()1 (){=−=11С () +1 (),1 1 ,2 ()1= 1 () ∈ [1 , 2 ].−(3.21)1 (), Этап Ⅲ, продолжительность от t2 – t3, ключ K3d и диоды D1u, D2u открытыНа рисунке 3.13 видно, как катушка L3 подключена к источнику Vin ипроисходит накопление энергии.
Под действием суммарного напряженияисточника и ЭДС самоиндукции катушки L2 диод D2u открывается и происходитотдача накопленной энергии в нагрузку. Тем временем отдача энергии из катушкиL1 продолжается.Рисунок 3.13 – Состояние схемы ППН в интервале t2 – t3Так как катушки L1 и L2 в данном интервале включены параллельно,преобразуем схему рисунка 3.13 в вид, показанный на рисунке 3.14.Рисунок 3.14 – Преобразованная схема в интервале t2 – t3: L12 – эквивалентпараллельно соединенных индуктивностей L1 и L2.949512 =1·2(3.22)1+2В данном интервале с учетом преобразований схема в пространствесостояний описывается следующим дифференциальным уравнением:12 ()3 (){ ()=−==112С () +1 (),12 1 ,3 1 () 12 ∈ [2 , 3 ]−(3.23)1 (), Таким образом, подача импульсов происходит поочередно, и циклповторяется [29,43-44].ДлясозданияиспользуютсякомплекснойматематическиематематическойописаниямоделиотдельныхСТЭОэлементовЭТСвышепредставленной системы.
Комплексная математическая модель дает возможностьпроводитьэкспериментальныеисследованияСТЭОЭТСспомощьюкомпьютерного моделирования, подробное описание которого будет представленв 4-й главе.3.5. Выводы по главеВажным этапом проектирования любой системы является определение еёосновных свойств и характеристик, таких как входные и выходные мощности,рабочие напряжения и ток, КПД и т.д. При этом немаловажной задачей являетсяпроверка рассчитанных параметров и для её решения используются различныеспособы, в том числе с использованием пакетов программ компьютерногомоделирования.В данной главе были составлены математические модели всех основныхсиловых агрегатов электрического транспортного средства, для того чтобы на ихосновесоставлятькомпьютерныемоделидляпроведениядальнейшихэкспериментальных исследований с целью проверки выбранных параметровсиловых узлов и по необходимости их дальнейшей корректировки.
Кроме того,9596составленные математические модели дают возможность экспериментальнопроверитьцелесообразностьиспользованияобратимогопреобразователяпостоянного напряжения в составе силового электрооборудования электрическоготранспортного средства.При составлении математической модели тяговой аккумуляторной батареибыли отмечены недостатки уравнений Пейкерта и Агуфа, описывающих процессывАБ.Такимобразом,наиболеепредпочтительнымметодомописанияматематической модели были использованы уравнения, предложенные Шефердом,Зиммерманом и Петерсоном.При составлении уравнений, описывающих динамические процессы вСДПМ, которые необходимы для построения компьютерной модели, дляупрощения была использована модель обобщенной двухфазной машины,позволяющая переходить от сложных уравнений реального трехфазного двигателяквекторномуописаниюпеременных,описывающихэтимашины.Дляпреобразования переменных двигателя от одной системы координат к другой былииспользованы известные уравнения Кларка (Clarke transformation) и Парка (Parktransformation).
При описании структурной схемы СДПМ отмечена его простота посравнению с АД и СДОВ, и его большое преимущество при использовании вэлектроприводах с высокими требованиями к тяговым характеристикам, вчастности электромобилей.Составлена математическая модель трехфазного инвертора и системыуправления инвертор–двигатель, использующей метод векторного управленияэлектрической машины.
Подробно описан принцип векторной широтноимпульсной реализации выходного напряжения инвертора.Составленаматематическаямодельтрехканальногопреобразователяпостоянного напряжения. При составлении уравнений описаны состояния схемыпреобразователя на разных этапах его работы.9697ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ИМИТАЦИОННОЙМОДЕЛИ ДВУНАПРАВЛЕННОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГОНАПРЯЖЕННИЯ В СОСТАВЕ ТЯГОВОЙ СИСТЕМЫ ЭТС4.1. Средства имитационного моделированияПри проектировании силовых установок электрических транспортныхсредств, как и любых других систем, состоящих из сложных взаимосвязанныхэлементов, возникает сложная проблема выбора и научного обоснованиякомпонентов силовых установок и выходных показателей.
Для решения этойпроблемы прибегают к методам, основанным на проведении компьютерноговычислительного моделирования. При выборе того или иного конструктивногорешения основой для сравнения служат результаты компьютерного моделирования[19,33,68,75].На сегодняшний день для моделирования и исследования динамическихпроцессов сложных, линейных и нелинейных электротехнических устройствсуществуетмножествопакетовпрограммвизуального,компьютерногомоделирования. В число таких программ входит Matlab/Simulink, Pspice, EASY5,AnyLogic, VisSim и МВТУ.Среди инженеров - разработчиков, для исследования сложных динамическихсистем, широкое распространение получил пакет программ Matlab с мощныминаборами библиотек, среди которых имеет преимущество набор библиотекSimulink.Simulink – это графическая среда имитационного моделирования, котораяпозволяет при помощи готовых блок-диаграмм в своем составе строитьдинамические модели, линейные и нелинейные, дискретные и непрерывныесистемы.97984.2.
Исходные данные для моделированияС целью более детального исследования особенностей режимов работы иобоснования использования ОППН в составе СТЭО ЭТС в среде Matlab/Simulinkбыла построена имитационная модель системы СУ ЭТС. Для построенияимитационной модели системы СУ ЭТС за основы были взяты математическиеописания, всех силовых частей системы, описывающие их устройство и принципыработы, приведенные в 3 главе настоящей работы.На рисунке 4.1 приведена схема имитационной модели ОППН в составетяговой системы ЭТС, построенная в Simulink.Рисунок 4.1 – Общий вид имитационной модели ОППН в составе СУ ЭТСДляисследованияимитационноймоделисцельюмаксимальногоприближения выходных показателей к реальным были использованы параметрыреального транспортного средства, а параметры ОППН были рассчитаны пометодике, приведенной во второй главе настоящей работы.В таблице 2.1 приведены основные параметры транспортного средства.9899По результатам теоретических расчетов, приведенных во 2-й главенастоящейскоростныеработы,былитребованиясформулированыксиловымнеобходимыетяговыммощностныеустройствамивыбранноготранспортного средства.Исходя из этих требований, были выбраны: инвертор, электродвигатель и АБс необходимыми выходными характеристиками, удовлетворяющими требованиям,предъявляем к ним.
Так как планируется провести три разных вариантаэкспериментального исследования, с использованием двух источников с высокими низким напряжением, были выбраны АБ №1 с напряжением 400 В и АБ №2 снапряжением 650 В одинаковой емкости.Также были выбраны дваэлектродвигателя одинаковой мощности, но рассчитанные на разные напряженияпитания. Для каждого двигателя выбраны соответствующие инверторы.Целью проведения этих экспериментов в том, чтобы показать повышениеэффективности электропривода электромобиля при использовании источника свысоким напряжением по сравнению электроприводом с низковольтнымисточником.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
