Моделювання режимів буксування асинхронного електроприводу електромобіля

Abstract

UK: Мета роботи. Створення імітаційної моделі електроприводу електромобіля з можливістю моделювання в режимах ковзання, а також подальше визначення методу виявлення ковзання якомога раніше для подальшого зменшення або запобігання ковзанню. Методи дослідження. Під час проведення дослідження використано метод еквівалентної потужності для вибору асинхронного двигуна. Використовуючи методи математичного моделювання в середовищі візуального програмування створено імітаційну модель електроприводу. Отримані результати. Математичні моделі в структурній формі системи керування, силового перетворювача та двигуна додаються спрощено, як блоки. Для складання імітаційної моделі блоки системи керування та силового перетворювача будуть зібрані за моделями елементів силових електричних кіл. Модель дозволяє моделювати ЕП з величезною кількістю змінних параметрів – моделювати процеси буксування одним або двома колесами, різку зміну параметрів двигуна, вихід з ладу одного з компонентів силового ланцюга тощо. З використанням пакетів Simulink та SimPower програмного комплексу Matlab, а також структурної схеми електроприводу, була синтезована імітаційна модель ЕП. Комп’ютерне моделювання проводилося для двох режи- мів: початок руху електромобіля, коли одне з коліс з моменту запуску знаходилося на поверхні дороги зі зниженим коефіцієнтом зчеплення (0,1) та розгін з наїздом на поверхню зі зниженим коефіцієнтом зчеплення (0,1) одним колесом у момент часу 6,3 с. Отримані діаграми повністю відповідають реальним фізичним процесам, що відбуваються в електромобілі і дають підстави вважати, що побудовані математичні та імітаційні моделі є адекватними. Виходячи з цього отримано та проаналізовано електромеханічні перехідні процеси в електроприводі під час розгону з пробуксовкою та наїзду одного колеса на дорожнє покриття зі зниженим зчепленням. В результаті цього аналізу визначено найбільш оптимальний і надійний спосіб визначення режиму заносу для його подальшого усунення. Наукова новизна. Побудовано імітаційну модель асинхронного електроприводу електромобіля з детальною механічною частиною з урахуванням механічного диференціала. Отримана модель дозволяє моделювати процеси буксування одним або двома колесами, різку зміну параметрів двигуна, вихід з ладу одного з компонентів силового ланцюга тощо. Практична цінність. На основі отриманих результатів сформульовано основні умови ковзання по відношенню до електромобіля. Відповідно до отриманих даних запропоновано алгоритм ідентифікації початку ковзного режиму. EN: Purpose. Creation a simulation model of electric drive of an electric vehicle with the possibility of modeling in slip modes, as well as the subsequent determination of the slippage detection method as early as possible to further reducing or preventing slippage. Methodology. The study used the equivalent power method to select an asynchronous motor. Using the methods of mathematical modeling in the visual programming environment, a simulation model of the electric drive was created. Findings. The mathematical models in the structural form of the control system, power converter and motor are added in a simplified way, as the blocks. For compiling a simulation model, the blocks of the control system and the power converter will be assembled using models of elements of power electric circuits. The model allows the ED simulation with a huge number of parameters varying – modeling slipping processes with one or two wheels, a sharp change in engine parameters, failure of one of the components of the power circuit, etc. Using the Simulink and SimPower packages of the Matlab software package, as well as the block diagram of the electric drive, a simulation model of the ED was synthesized. Computer simulations were carried out for two modes: start of electric vehicle movement , when one of the wheels was on the road surface with a reduced coefficient of adhesion (0,1) from the moment of start-up and acceleration with a collision with a surface with a reduced coefficient of adhesion (0,1) with one wheel at the moment of time of 6.3 s.The obtained diagrams fully correspond to the real physical processes occurring in the electric vehicle and give reason to believe that the constructed mathematical and simulation models are adequate. Based on this, electromechanical transients in the electric drive during acceleration with slipping and one wheel hitting a road surface with reduced traction were obtained and analyzed. As a result of this analysis, the most optimal and reliable way to determine the skidding mode for its further elimination was determined. Originality. Simulation model of the asynchronous electric drive of an electric vehicle with a detailed mechanical part, taking into account the mechanical differential gear, was built. The resulting model allows simulating the processes of slipping with one or two wheels, a sharp change in motor parameters, failure of one of the components of the power circuit, etc. Practical value. Based on the obtained results the basic conditions for slipping in relation to this electric vehicle were formulated. According to the obtained data, an algorithm for determining the beginning of the slipping mode is proposed.