Смекни!
smekni.com

Автомобілі з гібридною трансміссією і комбінованою енергетичною установкою (стр. 10 из 15)

Спеціальні випробування включали наступне:

- використовувалося шунтування – випробування проводилися при низькому струмі і використовуючи внутрішнє шунтування приладу Yokogawa, що є, напевне, найточнішим налаштуванням для вимірювань. Три фази інвертора-двигуна були розділені через автоматичний аналізатор для випробування. Результати відповідали більш раннім випробуванням при використанні трансформатора струму на трьохфазних лініях;

- використання фільтрування – дані отримані з і без використання фільтрів не мали істотних розбіжностей при вимірюванні потужності і ефективності;

- використання псевдо нейтралі – отримані дані, при використанні зовнішньої псевдо нейтралі на трифазній лінії, істотно не відрізнялися від даних, отриманих раніше при вимірюванні потужності і ефективності;

- ізоляція лінії – вхід/вихід інвертора було ввімкнено/розімкнено з аналізатором у всіх комбінаціях, щоб перевірити ізоляцію ліній. Таким чином, електричні дані подавались з входу/виходу інвертора прямо на аналізатор. І знову ніяких суттєвих розбіжностей в результатах вимірювання потужності і ефективності не спостерігалося.

Вищевказані випробування підвищили рівень оцінки і показали, що дійсно при різних навантаженнях інвертор показав високу ефективність роботи. Корисна дія інвертора, як очікується, буде високою і в експлуатаційних режимах, починаючи із вибору ширини імпульсу сигналу керування і до створення максимальної напруги, що подається на електродвигун.

3.3.3 Випробування системи електродвигун-інвертор і карти їх ефективності

Цей розділ забезпечує даними для побудови карт ефективності робочих характеристик основних складових системи комбінованого приводу, включаючи створення карт ефективності. Найкращі результати були отримані при високих навантаженнях, оскільки були частими високі теплові зміни в статорі. Проблем з перегрівом не було, оскільки в інвертор інтегровано автоматичний електронний модуль. Для повного навантаження при частоті нижче 1300 об/хв. використовувався допоміжний синхронний двигун, що додавав навантаження до динамометра. Контурна карта ефективності використання електродвигуна в межах 300-6000 об/хв. зображена на рисунку 3.27. Як видно з рисунку максимальна ефективність сягає 93-94% при 1750-3000 об/хв. для помірних значень крутного моменту(50-150 Н·м). Найнижчі ККД спостерігаються в кількох областях краю контуру, особливо при малих швидкостях і високих значення крутного моменту. Так як одним із першочергових застосувань електродвигуна було пришвидшувати транспортний засіб, то такий ефект при низьких швидкостях має велике значення.


Рисунок 3.27 – Контурна карта ефективності електродвигуна

Контурна карта ефективності інвертора в межах 300-6000 об/хв показана на рисунку 3.28. З карти видно, що область високих ККД інвертора, близько 98-99 %, лежить вище 1800 об/хв. Хоча межі позначають зміну ККД на 1%, проте ККД, позначені як «99», мали ефективність 99% в 23 точках швидкості/крутного моменту, 99,1% – в 13 положеннях швидкості/крутного моменту, 99,2% – в 6 точках швидкості/крутного моменту, вище 99,2% – лише в одній точці. На більш низьких швидкостях електродвигуна, ККД інвертора поступово опускається до 92% і нижче в невеликих областях карти. Зрозуміло, що рівні крутних моментів електродвигуна в загальному мають невеликий вплив на ефективність інвертора.

Об’єднану контурну карту ефективності системи електродвигун-інвертор в межах 400-6000 об/хв. показано на рисунку 3.29. ККД системи електродвигун-інвертор знаходиться в межах 92-93% при 2200-3000 об/хв. (в залежності від навантаження) і помірних значеннях крутного моменту (60-140 Н·м). Найнижчий ККД спостерігається в областях швидкості нижче 1500 об/хв., особливо при високих навантаженнях.

Підсумковий набір механічних, експлуатаційних, електричних і теплових результатів, отриманих при дослідженні робочих характеристик наводяться в таблицях додатку.


Рисунок 3.28 – Контурна карта ефективності інвертора

Рисунок 3.29 – Об’єднана контурна карта ефективності системи електродвигун-інвертор

3.3.4 Випробування підвищувального конвертера і карти його ефективності

Цей розділ містить інформацію про підвищувальний конвертер, основану на дослідженнях системи конвертера, інвертора, електродвигуна. Випробування підвищувального конвертера було проведене при мінімальному, середньому і максимальному значеннях вихідної напруги. Робочі характеристики конвертера не були опротестовані. Вхідна напруга на підвищувальний конвертер встановлена 233 В на протязі випробувань. Ця напруга обґрунтовувалась результатами випробувань їздового циклу, які показали, що змінна напруга на вході конвертера становила близько 230 В. Напруга батареї становить 201,6 В, очевидно, що генератор відповідальний за підняття напруги в процесі руху транспортного засобу. Напруга на виході конвертера була встановлена рівною 233, 342 і 500 В, що утворює три частини випробувань.

Випробування конвертера виконувались при наступних умовах:

- частота обертання ротора електродвигуна 1500 об/хв.;

- крутний момент на валу електродвигуна 0-130 Н·м з приростом кожні 10 Н·м;

- механічна потужність на валу електродвигуна 0-20,4 кВт;

- температура електродвигуна, конвертера і інвертора зберігалась рівною 55 0С;

- діапазон вихідної потужності підвищувального конвертера 0-25 кВт;

- питома витрата охолоджуючої рідини 7л/хв.

Рисунок 3.30 – Залежність ККД підвищувального конвертера від вихідної потужності

Рисунок 3.30 показує ефективність підвищувального конвертера при різних значеннях вихідної потужності для трьох значень вихідної напруги. Рисунок 3.31 показує ефективність підвищувального конвертера при різних значеннях вихідного струму. В результатах видно коливання кривої, що пояснюється пристосуванням системи. Найочевидніший висновок – ефективність знижується при зростанні вихідної напруги підвищувального конвертера. Додатково, для всіх трьох вихідних напруг ККД конвертера є найнижчим при великій вихідній напрузі.


Рисунок 3.31 – Залежність ККД підвищувального конвертера від вихідного струму

Навантаження електродвигуна, ККД і електричні дані , отримані від випробування конвертера зведені в таблицю 3.15. Дані представлені в трьох розділах, щоб показати результати при використанні трьох різних встановлених вихідних напруг конвертера.

Таблиця 3.15 – Результати випробування підвищувального конвертера, включаючи навантаження електродвигуна, ККД і електричні параметри

Крутний момент, Н·м ККД, % Потужність, Вт Вхідні сер. знач. Вихідні сер. знач.
Кон-вертер Ел. двигун-інвер-тор Разом Вхідна Вихідна Меха-нічна Напру-га, В Струм,А Напру-га, В Струм,А
10,00 97,7 85,2 83,2 1888 1844 1571 232 8,6 236 9,3
20,00 98,1 86,8 85,1 3690 3621 3142 232 16,2 235 16,9
30,00 98,4 91,7 90,2 5222 5138 4712 232 22,8 235 23,2
40,00 98,7 91,6 90,4 6951 6860 6283 232 30,2 235 30,2
50,00 98,7 90,3 89,1 8813 8695 7854 232 38,6 234 38,2
60,00 98,6 91,5 90,2 10446 10295 9425 232 45,3 234 46,2
70,00 98,6 92,1 90,8 12104 11934 10996 232 52,5 234 54,5
80,00 98,5 90,8 89,5 14046 13838 12566 232 60,9 233 63,7
90,00 98,2 88,6 87,1 16240 15955 14137 232 70,5 233 74,6
100,00 98,1 86,7 85,0 18470 18118 15708 231 80,4 232 87,2
Крутний момент, Н·м ККД, % Потужність, Вт Вхідні сер. знач. Вихідні сер. знач.
Кон-вертер Ел. двигун-інвер-тор Разом Вхідна Вихідна Меха-нічна Напру-га, В Струм,А Напру-га, В Струм,А
110,00 97,7 84,3 82,4 20965 20492 17279 231 91,1 232 98,7
120,00 98,8 81,5 79,7 23650 23119 18850 231 102,6 231 110,9
130,00 97,4 80,2 78,2 26118 25449 20420 231 113,3 231 118,9
10,00 98,1 80,8 79,3 1982 1944 1571 231 8,7 358 7,5
20,00 97,5 88,6 86,4 3636 3544 3142 231 16,4 345 13,9
30,00 98,0 88,7 87,0 5418 5311 4712 231 24,0 345 20,2
40,00 97,9 90,2 88,3 7119 6966 6283 231 31,5 344 25,7
50,00 98,1 91,4 89,7 8753 8589 7854 231 38,6 344 30,2
60,00 98,2 91,8 90,2 10454 10267 9425 231 46,1 343 34,8
70,00 98,0 92,0 90,2 12186 11946 10996 231 53,3 343 39,4
80,00 97,8 92,4 90,4 13903 13602 12566 231 60,8 342 44,1
90,00 97,8 90,2 88,2 16022 15676 14137 231 70,2 341 57,0
100,00 97,8 90,7 88,7 17710 17314 15708 231 77,6 341 60,6
110,00 97,7 91,2 89,0 19407 18956 17279 230 85,2 340 64,2
120,00 97,5 91,6 89,2 21120 20583 18850 230 92,5 339 67,8
130,00 97,3 92,2 89,8 22751 22146 20420 230 99,5 339 71,1
10,00 95,5 82,3 78,5 2000 1910 1571 231 9,6 495 6,3
20,00 97,5 86,6 84,5 3719 3627 3142 231 16,7 468 11,8
30,00 97,4 89,1 86,8 5429 5286 4712 231 24,6 463 16,7
40,00 97,4 89,6 87,3 7199 7012 6283 231 32,5 462 21,4
50,00 97,7 90,4 88,4 8889 8685 7854 231 40,0 461 25,7
60,00 97,5 90,2 87,9 10721 10449 9425 231 48,1 460 30,3
70,00 97,8 90,3 88,4 12440 12172 10996 231 55,4 460 35,0
80,00 97,5 90,0 87,8 14314 13958 12566 230 63,3 458 39,8
90,00 97,6 91,5 89,2 15845 15458 14137 230 69,6 458 44,1
100,00 96,9 91,7 88,9 17670 17129 15708 230 77,6 457 47,6
110,00 96,8 91,6 88,7 19482 18866 17279 230 85,5 456 51,3
120,00 97,0 91,3 88,5 21302 20656 18850 230 93,5 455 56,6
130,00 96,7 91,5 88,5 23083 22322 20420 230 101,3 454 60,2

4. Дослідження теплових характеристик комбінованої енергетичної установки