name: Структура и алгоритмы энергоэффективного управления электротехническим комплексом транспортного средства с использованием мотор-колес с синхронными двигателями
keyword_list: Мотор-колесо, синхронный двигатель с постоянными магнитами, СДПМ, электрический привод, разомкнутая обмотка статора, буферный конденсатор, электромобиль, режим ослабленного поля, широкий диапазон скоростей, MTPA, MTPV, FW, MC
abstract: Разработана топология системы электропривода для мотор-колес с использованием синхронного двигателя с постоянными магнитами, позволяющая расширить диапазон рабочих скоростей транспортного средства. Предложен способ формирования управляющих токов для системы электропривода с использованием синхронного двигателя с постоянными магнитами, двух преобразователей частоты, аккумуляторной батареи и буферного конденсатора на основании заданных и текущих параметров скорости, момента на валу ротора, а также уровней напряжения каждого из источников энергии. Доказана возможность расширения скоростного диапазона синхронного двигателя с постоянными магнитами в составе разработанной системы электропривода. Получено уравнение для определения минимальной ёмкости конденсаторной батареи в составе разработанной топологии системы электропривода. Изучено современное состояние алгоритмов управления электротехническими комплексами и способы обеспечения высокого уровня энергетической эффективности систем. Доказано положение о том, что обеспечение расширения механической характеристики синхронного двигателя с постоянными магнитами, входящего в состав электротехнического комплекса транспортного средства с использованием мотор-колёс достигается за счёт использования разработанного алгоритма управления для двух преобразователей частоты, подключаемых к началу и концу обмотки статора, который позволяет использовать буферный конденсатор, входящий в состав предложенной топологии системы электропривода, в качестве источника реактивной мощности. Использован, применительно к проблематике диссертации с получением обладающих новиной результатов, комплекс существующих методов математического и имитационного моделирования. Изложена идея расширения диапазона рабочих скоростей транспортного средства с использованием мотор-колес за счет применения разработанной системы электропривода. Раскрыты закономерности протекания динамических процессов предложенной системы электропривода при изменении ёмкости буферного конденсатора. Проведен сравнительный анализ предложенной топологии электропривода с топологией с одним преобразователем частоты и подключением конца обмоток статора по схеме «звезда», что позволяет оценить энергетическую эффективность предложенного технического решения. Разработан алгоритм управления для системы электропривода электротехнического комплекса в составе двух преобразователей частоты, аккумуляторной батареи и буферного конденсатора для работы в широком диапазоне скоростей с возможностью контроля уровня напряжения звена постоянного тока вспомогательного преобразователя частоты. Разработан алгоритм определения необходимой мощности синхронного двигателя с постоянными магнитами в составе мотор-колес транспортного средства, позволяющий достичь заданных динамических характеристик. Определен выбор оптимального типа буферного конденсатора по критериям устойчивости к механическим воздействиям, стоимости, для системы электропривода с использованием двух преобразователей частоты. Представлены рекомендации к использованию полученных теоретических и экспериментальных данных в учебных дисциплинах при подготовке студентов по направлению 13.03.02 – «Электроэнергетика и электротехника». Результаты экспериментальных исследований получены с использованием апробированных методов математического и имитационного моделирования в программном пакете MATLAB/Simulink для моделирования работы разработанной топологии электропривода в составе электротехнического комплекса транспортного средства. Теория построена на известных закономерностях и проверяемых данных и фактах и согласуется с опубликованными ранее теоретическими и экспериментальными данными других исследователей по теме диссертации. Идея базируется на результатах анализа и обобщения зарубежного и отечественного опыта по разработке и применению алгоритмов управления электромеханическими комплексами и способе обеспечения требуемого уровня энергетической эффективности. Установлена сходимость результатов имитационного моделирования работы разработанной топологии системы электропривода с результатами математического моделирования.
chairman_dissertation_council.surname: Шпенст В.А.
chairman_dissertation_council.position: Декан энергетического факультета
chairman_dissertation_council.degree: Доктор технических наук
organization_supervisor.surname: Литвиненко В. С.
organization_supervisor.position: Ректор
organization_supervisor.degree: Доктор технических наук
rubrics.code: 73.31.81
rubrics.name: Автоматизированные системы управления и вычислительная техника на автомобильном транспорте
rubrics.code: 45.41.31
rubrics.name: Электропривод переменного тока
rubrics.code: 45.29.31
rubrics.name: Машины переменного тока
oecds.code: 02.02.AC
oecds.name: AUTOMATION & CONTROL SYSTEMS
oecds.code: 02.02.IQ
oecds.name: ENGINEERING, ELECTRICAL & ELECTRONIC
speciality_codes.name: Электротехнические комплексы и системы
speciality_codes.code: 05.09.03
supervisors.fio: Шклярский Я.Э.
supervisors.scientific_degree: Доктор технических наук
supervisors.speciality_code: Электротехнические комплексы и системы
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Кузнецов В.Е.
opponents.scientific_degree: Доктор технических наук
opponents.speciality_code: Электротехнические комплексы и системы
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Синюкова Т.В.
opponents.scientific_degree: Кандидат технических наук
opponents.speciality_code: Электротехнические комплексы и системы
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: Горный университет
protection_organization.name: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет"
protection_organization.ogrn: 1027800507591
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.short_name: Горный университет
author_organization.name: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет"
author_organization.ogrn: 1027800507591
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения