Отказоустойчивый асинхронный электропривод для гибридного транспортного средства

Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0
Сенькив, Елена Петровна Отделение электроэнергетики и электротехники (ОЭЭ)
Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Рассмотрено построение гибридного транспортного средства с асинхронным электроприводом. Разработана имитационная модель в среде MATLAB Simulink гибридного транспортного средства. Исследованы процессы работы гибридного транспортного средства с асинхронным электропривода рабочих и аварийных режимах работы приводного двигателя. Объект исследований: отказоустойчивый асинхронный электропривод для гибридного транспортного средства. Предмет исследований: моделирование, математическое обеспечение, структурные и схемотехнические решения цифровых электроприводов переменного тока.

Введение ………………………………………………………………………………………………… 14

ГЛАВА 1. ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ТЕМАТИКЕ
ОТКАЗОУСТОЙЧИВОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА ………. 17

1.1 Постановка задачи…………………………………………………………………………….. 17

1.2 Анализ известных методов обеспечения асинхронного электропривода
свойством живучести ……………………………………………………………………………….. 17

1.3 Схемные и алгоритмические технические решения для обеспечения
свойства живучести………………………………………………………………………………….. 20

1.4. Обзор схемотехнических решений зарубежных ученых по обеспечению
электропривода отказоустойчивости ………………………………………………………… 23

1.5 Выводы по разделу……………………………………………………………………………. 25

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ АСИНХРОННОГО
ЭЛЕКТРОПРИВОДА В АВАРИЙНЫХ И НЕПОЛНОФАЗНЫХ РЕЖИМАХ
РАБОТЫ ………………………………………………………………………………………………….. 26

2.1. Особенности моделирования электродвигателей переменного тока в
аварийных и неполнофазных режимах работы ………………………………………….. 26

2.2 Анализ схем включений математической модели для описания
переходных процессов в аварийном неполнофазном режиме работы
трехфазного АД ……………………………………………………………………………………….. 29

2.3 Математическая модель для описания переходных процессов в аварийном
неполнофазном режиме работы мотор-колеса трехфазного АД со схемой
включения с развязанными фазами …………………………………………………………… 34

ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ОТКАЗОУСТОЙЧИВОГО
АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА ………………………………………………… 37

3.1 Постановка задачи…………………………………………………………………………….. 37
3.2 Вывод по разделу ……………………………………………………………………………… 42

3.3 Отказоустойчивое гибридное транспортное средство с асинхронным
электроприводом ……………………………………………………………………………………….. 42

3.3.1 Постановка задача ………………………………………………………………………….. 42

3.3.2 Функциональные возможности и работа отказоустойчивое гибридное
транспортного средства ……………………………………………………………………………. 43

ГЛАВА 4. ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И РАСЧЕТ ЕГО ПАРАМЕТРОВ
………………………………………………………………………………………………………………… 46

4.1 Выбор электрооборудования, расчет параметров элементов ………………. 46

4.1.1 Расчетные параметры двигателя …………………………………………………….. 47

4.1.2 Определение параметров схемы замещения двигателя ……………………. 48

4.1.3 Проверка адекватности расчетных параметров двигателя ………………. 51

4.2.1 Выбор способа скоростного управления двигателя в системе
преобразователь частоты – асинхронный двигатель (ПЧ-АД)……………………. 52

4.2.2 Структурная схема силового канала ЭП………………………………………….. 53

4.2.3 Расчет параметров элементов структурной схемы силового канала
электропривода ………………………………………………………………………………………… 54

4.2.4 Выводы по разделу…………………………………………………………………………. 58

ГЛАВА 5. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ,
РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ …………………….. 60

5.1 Анализ и оценка научно-технического уровня проекта ……………………… 60

5.2 Планирование научно-исследовательских работы ……………………………… 62

5.3 Определение трудоемкости работ ……………………………………………………… 63

5.4 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) …………………………… 65

5.5 Календарный план…………………………………………………………………………….. 66

5.6 Бюджет затрат на разработку проекта ……………………………………………….. 68
5.7 Полная заработная плата исполнителей темы ……………………………………. 68

5.8 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) ………….. 70

5.9 Накладные расходы…………………………………………………………………………… 71

5.10 Расчет прочих затрат……………………………………………………………………….. 71

Выводы по 5 главе………………………………………………………………………………….. 72

ГЛАВА 6. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСВЕННОСТЬ ……………………………………. 74

6.1 Производственная безопасность ……………………………………………………….. 75

6.1.1 Анализ выявленных вредных факторов проектируемой
производственной среды в следующей последовательности ……………………… 75

6.1.1.1 Производственные метеоусловия …………………………………………………. 75

6.1.1.2 Недостаточная освещенность рабочей зоны …………………………………. 77

6.1.1.3 Запыленность ………………………………………………………………………………. 79

6.1.1.4 Повышенный уровень электромагнитных излучений …………………… 81

6.2 Анализ выявленных опасных факторов проектируемой произведённой
среды ……………………………………………………………………………………………………….. 83

6.2.1 Электроопасность…………………………………………………………………………… 83

6.2.2 Экологическая безопасность …………………………………………………………… 86

6.2.3 Анализ влияния объекта исследования на окружающую среду ……….. 86

6.2.4 Анализ влияния процесса исследования на окружающую среду ……… 87

6.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………… 88

6.3.1 Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект
исследований и обоснование мероприятий по предотвращению ЧС ………….. 88

6.3.2 Профилактика пожароопасной ситуации (пожара) ………………………….. 89

6.3.3 Действия при возникновении пожароопасной ситуации (пожара) …….. 89

6.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ……. 90
6.4.1 Специальные (характерные для проектируемой рабочей зоны) правовые
нормы трудового законодательства. …………………………………………………………. 90

6.4.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны ………. 91

ПРИЛОЖЕНИЕ А ………………………………………………………………………………….. 92

Заключение ………………………………………………………………………………………….. 112

Список публикаций ………………………………………………………………………………. 114

Список литературы ………………………………………………………………………………. 116

Приложение 1 ………………………………………………………………………………………. 123

Приложение 2 ……………………………………………… Error! Bookmark not defined.

Для опасного производственного объекта развитие полупроводниковой
техники дали толчок в развитии давно известных систем электроприводов в
новых сферах применения. Незаменимым элементом любого
производственного объекта является асинхронный электропривод. На
сегодняшний день он становится все более популярен благодаря простоте,
высоким энергетическим показателям и большому диапазону регулирования
так же относительно небольшой цене.
Из анализа периодичности аварийных ситуаций следует следующее, что
периодичность аварий и катастроф на уникальных объектах измеряется от
несколько часов до десятков лет и сопряжены со значительными рисками для
общества, окружающей природной среды и инженерным инфраструктурам
жизнеобеспечения. При этом прямые и косвенные ущербы от тяжелых аварий
и катастроф на стратегически важных объектах могут достигать десятков и
сотен миллиардов рублей.

В диссертации разработана методология синтеза способов и методов
отказоустойчивого управления электроприводом переменного тока,
используемых в гибридном транспортном средстве. Определено, что для
построения отказоустойчивого асинхронного электропривода требуется
обеспечить непрерывную диагностику элементов преобразователя частоты и
обмотки статора двигателя, организовать систему управления, содержащую
алгоритм восстановления и позволяющую использовать функциональный или
структурный резерв. К таким системам управления можно отнести системы
векторного управления.

Выполненные научные исследования представлены следующими новыми
результатами:

1. Создана имитационная модель отказоустойчивого управления,
позволяющие оценить работоспособность аварийных электроприводов
переменного тока в реальном времени, и в случае наличия остаточного ресурса
преобразователя частоты и исполнительного двигателя реализовать
структурную адаптацию силовых цепей ПЧ к последствиям отказов с
обеспечением повышенной безопасности и живучести промышленного
объекта.

2. Предложена общая методика разработки математической модели
электропривода переменного тока для схем подключения двигателей с
развязанными фазами и работой с эллиптическим магнитным полем. Это дает
возможность получить количественную оценку мгновенных параметров
электропривода в аварийных (неполнофазных) режимах.

Был произведен расчет параметров преобразователя. Так же для указания
номинальной емкости используем расчет выдаваемого аккумулятором тока в
течении стандартного времени с помощью экспонента Пекерта. Далее
необходимо из наличествующих в продаже на российском рынке
аккумуляторов выбрать самый оптимальный вариант подходящие под наши
расчеты. Аналогично выбираем IGBT транзистор, датчик тока LEM Website,
драйвера серии SKHI.
Предложена разработка обеспечения живучести гибридного автомобиля при
обрыве обмотки статора в одном из двигателей или отказе ключа в
преобразователе частоты соответствующего колеса. При том, что транспортное
средство содержит m-приводов колес, где m ≥ 2, а нулевые провода
асинхронных двигателей подключены с выходным напряжением бортового
источника электрической энергии. Увеличение амплитуды тока обусловлено
необходимостью компенсации мощности, ведь поле в зазоре электрической
машины будет эллиптическим. Активная мощность двигателя упадет на 33% и
эллиптическое поле не обеспечит равномерности вращения двигателя, но будет
обеспечена ограниченная функциональность с формированием свойства
живучести привода колеса. При соответствующем снижении на 33% мощности
в соседнем приводе колеса управляемость транспортного средства будет
восстановлена.
Список публикаций
Патенты на изобретения:
1. Гибридное транспортное средство с асинхронным двигателем.
Однокопылов Г.И., Дементьев Ю.Н., Сенькив Е.П. №2016132914
2. Гибридное транспортное средство с асинхронным двигателем.
Однокопылов Г.И., Дементьев Ю.Н., Сенькив Е.П., Розаев И.А. №2017105664
3. Гибридное транспортное средство с вентельным двигателем.
Однокопылов Г.И., Дементьев Ю.Н., Сенькив Е.П., Розаев И.А. №2017105667

Публикации, участия, выступления научно-технические; сертификаты,
дипломы, степени:
1. 3 Международный молодежный форум «Интеллектуальные
энергосистемы», г. Томск. Тема доклада: «Исследование на математической
модели трехфазного асинхронного двигателя в неполнофазном режиме
работы». Диплом 1 степени. Авторы: Сенькив Е.П., Брагин А.Д.
2. Всероссийская научно-практическая конференция с международным
участием «Повышение эффективности производства и использования энергии
в условиях Сибири», г. Иркутск. Тема доклада: «Математическая модель
асинхронного двигателя в аварийных и неполнофазных режимах работы».
Диплом 2 степени. Авторы: Однокопылов Г.И., Сенькив Е.П., Брагин А.Д.
3. 7 Международная научно-техническая конференция, г. Томск. Тема
доклада: Моделирование трехфазного асинхронногоь двигателя в аварийном
режиме работы. Диплом степени. Авторы: Однокопылов Г.И., Сенькив Е.П.,
Брагин А.Д.
4. Научно-технической конференции «Наука, творчество и образование в
области электроэнергетики и электротехники – достижения и перспективы», г.
Хабаровск. Тема доклада: «Алгоритмическое восстановление
работоспособности асинхронного электропривода в аварийном режиме
работы». Диплом 1 степени. Авторы: Однокопылов Г.И., Сенькив Е.П., Брагин
А.Д.
5. 4 Международный молодежный форум «Интеллектуальные
энергосистемы», г. Томск. Тема доклада: «Отказоустойчивый асинхронный
электропривода для гибридного автотранспортного средства». Сертификат.
Авторы: Сенькив Е.П., Розаев И.А.
6. 4 Международный молодежный форум «Интеллектуальные
энергосистемы», г. Томск. Тема доклада: «Сравнительный анализ
отказоустойчивого управления асинхронного и вентильно-индукторного
электропривода». Сертификат. Авторы: Однокопылов Г.И., Брагин А.Д., Розаев
И.А., Сенькив Е.П.
7. 2 Всероссийская (с международным участием) молодежной научно-
практической конференции «Введение в энергетику», г. Кемерово. Тема
доклада: «Особенности гибридного автотранспортного средства при
отказоустойчивом асинхронном электроприводе». Диплом 3 степени.
8. 2 Поволжская научно-практическая конференция «Приборостроение и
автоматизированный электропривод в топливно-энергетическом комплексе и
жилищно-коммунальном хозяйстве», г. Казань. Тема: Исследование
неполнофазного режима работы двухсекционного асинхронного
электропривода со свойством живучести. Авторы: Иванов К.В., Сенькив Е.П.,
Розаев И.А., Однокопылов Г.И.
Статья в научной переодике, индексируемой международными базами
данных (Web of Science, Scopus и др.)

1. Glushkov S. V. , Kachalov N. A. , Senkiv E. P. , Glushkova V. O. Estimation
of energy efficiency of residential buildings // MATEC Web of Conferences . – 2017
– Vol. 92, Article number 01072. – p. 1-5

1.Электрические машины: в 2 − х ч. Ч. 1: Учеб. для электротехн. спец. вузов.
–2- е изд. перераб. и доп. / Д.Э. Брускин, А.Е. Зорохович, В.С. Хвостов. – М.:
Высш. шк., 1987. − 319 с.: ил.
2.Копылов И. П. Электрические машины : Учебник для вузов. – 2 − е изд.,
перераб. – М.: Высшая школа; Логос; 2000. – 607 стр.
3.Петров Г.Н. Электрические машины, ч.2, Асинхронные и синхронные
машины, М.-Л., Госэнергоиздат, 1963, 416 с. с черг.
4.Сыромятников И.А. Режимы работы асинхронных и синхронных двигателей /

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Читать «Отказоустойчивый асинхронный электропривод для гибридного транспортного средства»

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Татьяна П.
    4.2 (6 отзывов)
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки ... Читать все
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки в одном из крупнейших университетов Германии.
    #Кандидатские #Магистерские
    9 Выполненных работ
    Петр П. кандидат наук
    4.2 (25 отзывов)
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт напис... Читать все
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт написания магистерских диссертаций. Направление - связь, телекоммуникации, информационная безопасность, информационные технологии, экономика. Пишу научные статьи уровня ВАК и РИНЦ. Работаю техническим директором интернет-провайдера, имею опыт работы ведущим сотрудником отдела информационной безопасности филиала одного из крупнейших банков. Образование - высшее профессиональное (в 2006 году окончил военную Академию связи в г. Санкт-Петербурге), послевузовское профессиональное (в 2018 году окончил аспирантуру Уральского федерального университета). Защитил диссертацию на соискание степени "кандидат технических наук" в 2020 году. В качестве хобби преподаю. Дисциплины - сети ЭВМ и телекоммуникации, информационная безопасность объектов критической информационной инфраструктуры.
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Мария А. кандидат наук
    4.7 (18 отзывов)
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет... Читать все
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет, реклама, журналистика, педагогика, право)
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    Анна К. ТГПУ им.ЛН.Толстого 2010, ФИСиГН, выпускник
    4.6 (30 отзывов)
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помог... Читать все
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помогала студентам, вышедшим на меня по рекомендации.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Екатерина Д.
    4.8 (37 отзывов)
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два об... Читать все
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два образования: экономист-менеджер и маркетолог. Буду рада помочь и Вам.
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Татьяна М. кандидат наук
    5 (285 отзывов)
    Специализируюсь на правовых дипломных работах, магистерских и кандидатских диссертациях
    Специализируюсь на правовых дипломных работах, магистерских и кандидатских диссертациях
    #Кандидатские #Магистерские
    495 Выполненных работ
    Ольга Р. доктор, профессор
    4.2 (13 отзывов)
    Преподаватель ВУЗа, опыт выполнения студенческих работ на заказ (от рефератов до диссертаций): 20 лет. Образование высшее . Все заказы выполняются в заранее согласован... Читать все
    Преподаватель ВУЗа, опыт выполнения студенческих работ на заказ (от рефератов до диссертаций): 20 лет. Образование высшее . Все заказы выполняются в заранее согласованные сроки и при необходимости дорабатываются по рекомендациям научного руководителя (преподавателя). Буду рада плодотворному и взаимовыгодному сотрудничеству!!! К каждой работе подхожу индивидуально! Всегда готова по любому вопросу договориться с заказчиком! Все работы проверяю на антиплагиат.ру по умолчанию, если в заказе не стоит иное и если это заранее не обговорено!!!
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    Сергей Н.
    4.8 (40 отзывов)
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных с... Читать все
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных статей в области экономики.
    #Кандидатские #Магистерские
    56 Выполненных работ
    Дарья Б. МГУ 2017, Журналистики, выпускник
    4.9 (35 отзывов)
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных ко... Читать все
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных компаниях, сейчас работаю редактором. Готова помогать вам с учёбой!
    #Кандидатские #Магистерские
    50 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Энергосервисный договор
    📅 2018 год
    🏢 Санкт-Петербургский государственный университет
    Асинхронный электропривод вентиляционной установки
    📅 2020 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка имитационной модели системы электропитания тяжелого самолета
    📅 2018 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Оптимизация структуры и режимов фотоэлектростанций северных территорий
    📅 2018 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)