Достижения в области автомобилестроения
Открытый доступ

Абстрактный

УПРАВЛЕНИЕ DPPS В ТРАНСПОРТНОМ СРЕДСТВЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРЯМОЙ РАЗВЯЗКИ

Chao Wang

Чтобы разрешить противоречие между внутренним пространством и потребностью в электроэнергии транспортного средства, в данной статье предлагается параллельная система питания с двумя генераторами (DPPS). Однако сложно одновременно контролировать напряжение и балансировать выходную мощность между двумя различными типами генераторов. Таким образом, было разработано управление прямой связью для достижения развязки целевого тока двух генераторов, а пропорционально-интегрально-дифференциальные (ПИД) регуляторы, устойчивость которых обсуждается, также предназначены для отслеживания желаемых значений. На основе структурного анализа DDPS в MATLAB/Simulink построена имитационная модель для доказательства предварительной осуществимости схемы и предоставления эталона для реальной системы. Наконец, были проведены стендовые испытания, включающие динамическое изменение опорного напряжения, скорости вращения двигателя и нагрузки, для проверки эффективности предлагаемого метода. Результаты показывают, что он может обеспечить синхронное управление выходным напряжением и соотношением токов двух генераторов в DPPS. Генератор, как важный источник в системе электроснабжения транспортного средства, также является основным компонентом, которым можно управлять инициативно (Denton, 2013; Athani et al., 2016; Ayaz and Erkan, 2016). Поскольку ротор генератора приводится в действие двигателем, производительность генераторов существенно влияет на экономичность транспортного средства (Adhikari et al., 2010; Ji et al., 2016). В последние годы спрос на электроэнергию транспортного средства стал намного больше, чем раньше. Чтобы улучшить мощность только одного генератора, придется столкнуться с некоторыми сложными проблемами, такими как рост стоимости. Кроме того, существует противоречие между ограничением внутреннего пространства транспортного средства и улучшением мощности генератора, поскольку номинальная/максимальная мощность всегда пропорциональна его объему, т. е. чем больше мощность, тем больше размер. Параллельная система электропитания с несколькими генераторами была рассмотрена как допустимое решение (Cao, 2016). Он может не только расширить возможности электроснабжения, но и уменьшить объем по сравнению с одним генератором с той же номинальной/максимальной мощностью. Фактически, многогенераторная параллельная система электропитания успешно применяется в аэрокосмической и судоходной промышленности благодаря своей гибкости и избыточности. В автомобильной промышленности компания BOSCH выдвинула метод координированной работы многогенераторов в транспортной электросети на основе структуры «главная часть». Его основная идея заключается в использовании высокопроизводительных генераторов и регулятора с функцией связи LIN. Выходная мощность рассчитывается по
центральный контроллер для достижения цели балансировки путем определения нагрузки мощности каждого генератора (Bosch, Inc., 2014). BMW также разработала регулятор, который имеет аналогичную функцию. Эта исследовательская работа разработала параллельную систему питания с двумя генераторами (DPPS), которая использует два разных генератора малого объема для подачи питания параллельно. Фактически, для DPPS есть две цели управления: выходное напряжение и соотношение токов между двумя генераторами. Традиционный метод управления для автомобильного генератора действует в основном через регуляторы (Unutulmaz и Lale, 2013; Blaga и Norbert, 2014; Scacchioli и др., 2014). Как только генератор начинает вырабатывать электроэнергию, он переходит в стадию самовозбуждения с фиксированным выходным напряжением. В результате регулировка выходного напряжения не может быть выполнена динамическим способом (Hwu и Yu, 2016). Кроме того, даже у тех же генераторов все еще есть несоответствия во внутренних параметрах во время процедуры производства, что может привести к разбалансировке выходной мощности. Таким образом, в большинстве случаев сложно одновременно контролировать и балансировать выход. Существуют существенные методы для этой проблемы (Balogh, 2002). Zhang et al. (2015), Irving and Jovanovic (2000) и Zhang et al. (2013) использовали метод выходного импеданса (метод спада), который является простейшим способом распределения тока. Однако он не обеспечивает балансировку, как для параллельных модулей с неидентичной номинальной мощностью. Wang et al. (2012) и Liu et al. (2016) применили метод главного-ведомого тока. Он подходит для систем с двойным замкнутым контуром с управлением напряжением и током. Один из модулей назначается основным, а другой — подчиненным. Подчиненный модуль настраивается в соответствии с информацией обратной связи основного модуля, но если происходят какие-либо поломки главного модуля, вся система полностью выйдет из-под контроля. Panov and Jovanovic (2008) и Wu et al. (2014) принял метод распределения среднего тока. Он вводит шину распределения нагрузки в качестве эталона. Ошибка получается путем сравнения каждого модуля с шиной распределения нагрузки. Аналогично, когда на шине происходит короткое замыкание, напряжение падает, что приводит к отказу в параллельной энергосистеме.