Дисертаційна робота присвячена підвищенню навантажувальної здатності в системі асинхронного електропривода шляхом об’єднання декількох джерел електричної енергії по спеціальній схемі за допомогою одного автономного інвертора напруги. Галузь використання системи, що розглядається – електричні та гібридні транспортні засоби.
У багатьох випадках в системах електропривода транспортних засобів використовуються або доцільно використовувати декілька джерел електричної енергії. Проблемою є забезпечення ефективної сумісної роботи джерел різних типів на спільне навантаження та оптимізації їх енергетичних параметрів.
Традиційні електромеханічні систем, які включають до свого складу компоненти різних типів, зазвичай, базується на проміжній ланці постійного струму. Для регулювання потоками потужностей, які приймають/віддають окремі елементи, використовуються окремі інвертори. Такі інвертори вибираються за потужністю відповідно до номінальних параметрів кожного компонента. Таким чином, отримується керована електромеханічна система, але високої вартості, оскільки в ній присутні декілька автономних інверторів, розрахованих на максимально можливий струм від кожного компонента.
Доцільно розвинути ідею використання одного автономного інвертора напруги для керування режимами роботи компонентів змінного та постійного струму без організації спільної ланки постійного струму. Для цього одне з джерел постійного струму може бути під’єднане до нуля фазних обмоток асинхронного двигуна через додаткові індуктивність і активний опір, а другим полюсом – до мінусового терміналу автономного інвертора напруги, який, в свою чергу, підключений до іншого джерела постійного струму, наприклад, акумуляторної батареї.
Розглядався спеціальний алгоритм керування ключами автономного інвертора напруги зі збільшеним часом комутації ключів верхнього плеча, за допомогою якого можна керувати потоками енергії для кожного компонента. Таким чином, одним інвертором виконується функція регулювання режимами роботи електромеханічної системи.
Така схема дозволяє заряджати акумулятор, але при цьому додаткове джерело повинно мати достатньо велику ЕРС, щоб подолати рівень ЕРС акумулятора. Високий рівень ЕРС додаткового джерела призводить до виникнення значних струмів нульової послідовності у фазах двигуна за цикл комутації ключів інвертора і, відповідно, насиченню магнітної системи електродвигуна, значних додаткових втрат енергії в його статорних обмотках та їх підвищеному нагріву.
Для збільшення електромагнітного моменту двигуна, зменшенню рівня ЕРС додаткового джерела енергії, підвищення ефективності процесу перетворення енергії у системі електропривода ТЗ з додатковим джерелом енергії було розглянуто варіант нульового стану ключів нижнього плеча АІН.
Було проведено аналіз закономірностей впливу параметрів електричного кола додаткового джерела живлення на параметри режиму живлення асинхронного двигуна з використанням нульових комбінацій ключів нижнього плеча інвертора для формулювання умови підвищення навантажувальної здатності системи електропривода ТЗ.
З’ясовано, що комбіноване джерело живлення , що складається з двох джерел ЕРС постійного струму, забезпечує збільшення амплітуди вихідної напруги інвертора з одночасним виникненням її змінної складової та нульової послідовності при використанні нульових комбінацій ключів нижнього плеча інвертора.
Встановлено, що умовою передачі енергії від додаткового джерела, є таке співвідношення параметрів електричного кола, при якому постійна часу цього електричного кола має бути більшою, ніж половина часу перебування ключів нижнього плеча інвертора в нульовому стані.
При розгляді конвенціонального закону комутації ключів інвертора встановлено, що такий спосіб призводить до виникнення складної форми вихідної напруги. Запропонована модифікація закону комутації ключами інвертора комбінованого джерела живлення з врахуванням змінної складової модуля вектора вихідної напруги, що забезпечує стабілізацію напруги у фазах двигуна на заданому рівні.
Були встановлені закономірності впливу на електромагнітний момент асинхронного двигуна при його живленні від несиметричної системи напруг комбінованого джерела живлення при різних законах керування запропонованою системою електропривода ТЗ для визначення шляхів компенсації коливань моменту двигуна. З’ясовано, що найбільший приріст моменту і найменший рівень його коливань забезпечується векторним керуванням електроприводом. При збільшенні напруги живлення до 30% зростання моменту становить до 18%, а при коливанні амплітуди напруги в межах 30% від номінальної амплітуда коливань моменту складатиме не більше 10%.
Компенсацію коливань моменту двигуна в системі векторного керування швидкістю електропривода запропоновано забезпечити шляхом використання додаткових сигналів керування ключами інвертора, що визначаються отриманими змінними складовими напруги живлення в синхронній системі координат.
