Режимно декомпонована система пасивного керування швидкістю DC електропривода з двонаправленим Zeta-SEPIC DC- DC перетворювачем для малих електричних транспортних засобів

Анотація

На даний час електричні транспортні засоби малої потужності стрімко розвиваються, набираючи різних форм. Для реалізації електропривода таких засобів, які живляться від акумуляторних батарей, найпростішою системою електропривода є двигун постійного струму, керований DC-DC перетворювачем. У цій роботі застосовано двонаправлений Zeta-SEPIC DC-DC перетворювач, в який інтегровано двигун постійного струму. Така реалізація забезпечує керування швидкістю та моментом двигуна в режимах тяги та рекуперативного гальмування, а також дає змогу застосувати батарею нижчої напруги порівняно з номінальною напругою двигуна, що зменшує масу батареї та підвищує безпечність експлуатації привода. В роботі застосовано декомпозиційний підхід, зокрема синтезовано дві окремі підсистеми керування кутовою швидкістю двигуна окремо для тягового (Zeta) та гальмівного (SEPIC) режимів роботи привода. Для синтезу підсистем в цих режимах використано метод пасивного керування, який базується на енергетичних закономірностях протікання процесів у системах та забезпечує асимптотичну стійкість нелінійних систем, у даному випадку підсистем четвертого порядку для регулювання швидкості. Окрім того, було реалізовано обмеження струму двигуна на заданому рівні з використанням синтезованих пасивних підсистем регулювання струму третього порядку. В результаті синтезу отримано набори можливих структур формувачів керуючих впливів (ФКВ) для усіх підсистем пасивного керування роботою двигуна за допомогою Zeta та SEPIC DC-DC перетворювачів. Проведено дослідження роботи отриманих структур ФКВ, відібрано найбільш дієві з них та шляхом імітаційного комп’ютерного моделювання в середовищі Matlab/Simulink визначено закони адаптації їх параметрів до величини кутової швидкості двигуна. Результати комп’ютерного симулювання показали добрі результати роботи привода в статичних та динамічних режимах роботи.