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