автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Электромеханические стартер-генераторные системы автомобильных транспортных средств

На правах рукописи

АНИСИМОВ ВЛАДИМИР МИХАЙЛОВИЧ

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ СТАРТЕР-ГЕНЕРАТОРНЫЕ СИСТЕМЫ АВТОМОБИЛЬНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ ( Теория, проектирование, исследование)

Специальность 05.09.01 - Электромеханика и электрические аппараты

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Самара - 2004

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Самарском государственном техническом университете на кафедре "Электромеханика и нетрадиционная энергетика"

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук, профессор Беспалов В.Я.

- доктор технических наук, профессор Костырев М.Л.

- доктор технических наук, профессор Сарапулов Ф.Н.

Ведущая организация: НТЦ ОАО " Волжский автомобильный завод "

Защита диссертации состоится " 2004 года в ¿¿/час.

на заседании диссертационного совета Д 212.217.04 при Самарском государственном техническом университете по адресу: г. Самара, Первомайская ул., 18, корпус № 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Самарского государственного технического университета.

Отзывы по данной работе в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 443100, г.Самара, Молодогвардейская ул.244, Самарский государственный технический университет, главный корпус, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.217.04.

Автореферат разослан

Научный консультант:

Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук,

профессор |Скороспешкин А.И. |

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.217.04,

кандидат технических наук, доце

¡ротков Е. А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Актуальность темы. Все более жесткие экономические и экологические требования, а также требования безопасности и комфорта заставляют ведущие автомобильные фирмы выбирать новые направления при разработке электромеханических устройств систем запуска и генерирования электроэнергии автомобилей. Уже сегодня можно предвидеть, что потребляемая бортовой сетью мощность вырастет до 6 кВт. Одним из путей решения этой проблемы является применение стартер-генератора, устанавливаемого в зоне коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Это, наряду с обеспечением требуемой мощности, позволяет также осуществить интеграцию функций стартера и генератора при упрощении системы генерирования и запуска. Повышение надежности и безопасности автомобиля достигается за счет меньшего числа составляющих его элементов и сохранения работоспособности при отказе ДВС. Причем появляется возможность движения автомобиля от электропривода и рекуперации энергии при торможении автомобиля.

В связи с ростом автомобильного парка и ухудшением экологической обстановки в крупных европейских городах Европейской Экологической Комиссией Организации Объединенных Наций разработан документ, на который ориентируется и Россия, ограничивающий выброс вредных веществ ДВС автомобилей до предельно допустимых (ПД) норм.

Увеличение мощности стартер генератора позволяет снизить токсичные выбросы в атмосферу за счет трогания автомобиля на электрической тяге и обеспечения оптимального режима работы ДВС при использовании микропроцессорного управления. Значительно уменьшается шум при пуске.

Учитывая изложенное, можно сделать вывод, что разработка электромеханических систем генерирования и запуска ДВС с микропроцессорным управлением для автомобильного транспорта соответствует стратегическому направлению развития автомобилестроения.

Основополагающими в области разработки, исследования и проектирования электромеханических систем автомобилей являются труды: В.В. Ап-сита, Б.М. Айзенштейна, В.А Балагурова, Ф.Ф. Галтеева, СВ. Акимова, СВ., Банникова, Ю.И. Боровских, А.И. Важнова, Ю.М.Галкина, Ю.И. Квайта, Ю.А. Купеева, И.И. Трещева, Ю.П. Чижкова, Г.И. Штурмана, В.Е. Ютта.

При проведении исследований автор опирался на работы: А.А. Афанасьева, А.К. Аракеляна, А.И.Бертинова, В.Я. Беспалова, Д.А. Бута, Т.А.Глазенко, А.Е. Загорского, Л.Я. Зиннера, И.П. Копылова, МЛ. Костырева, Ю.П. Коськина, В.А. Лесника, А.И. Лищенко, В.К. Лозенко, Н.И Лебедева, Ш.И. Лутидзе, В.П. Миловзорова, И.Е. Овчинникова, Г.Б. Онищенко, Ф.Н. А.С. Сандлера, Сарапулова, Б.В. Сидельникова, А.И. Скороспешкина, Н.Д. Торопцева, Ю.Г. Шакаряна, Р.Т. Шрейнера.

рос. национальная ! | библиотека

I СПегербургёл^к

• 03 тоо^^О

Цель работы. Целью работы является разработка теории, проектирование, исследование автомобильных редукторных и безредукторных электромеханических систем со стартер-генераторами на базе бесконтактных асинхронных и синхронных машин с улучшенными энергетическими, эксплуатационными и массо-габаритными показателями.

Основные задачи исследования.

1. Провести анализ современного состояния и перспектив развития электромеханических систем генерирования и запуска ДВС автомобильного транспорта.

2. Обосновать методы исследования редукторных и безредукторных асинхронных и синхронных автомобильных стартер - генераторов.

3. Разработать математические модели и программы расчета для исследования статических, квазиустановившихся и динамических режимов редукторных и безредукторных стартер- генераторов.

4. Разработать технические решения, позволяющие обеспечить стартер-генераторами режимов генерирования и запуска, а также поддержки ДВС и рекуперативного торможения для автомобилей с различными напряжениями бортовой сети.

5. Разработать микропроцессорные устройства управления и регулирования и программы их функционирования для электромеханических систем генерирования и запуска ДВС автомобильного транспорта.

6. Провести экспериментальные исследования макетных образцов ре-дукторных и безредукторных асинхронных и синхронных автомобильных стартер - генераторов с микропроцессорным управлением.

Методы исследований. В теоретических исследованиях использованы основные положения теории электрических цепей, общей теории электромеханических преобразователей, электромагнитных переходных процессов в вентильных преобразователях, теории автоматического управления.

При разработке математических моделей, анализе квазиустановив-шихся и переходных процессов в стартер-генераторах применен единый подход, основанный на математическом описании дискретных воздействий и параметров через коммутационные функции в мгновенных значениях, комплексной форме и в виде тригонометрического ряда. При моделировании и анализе статических режимов выделялись полезные составляющие коммутационных функций.

Экспериментальные методы исследования использованы для оценки адекватности математических моделей и подтверждения основных теоретических выводов.

Научная новизна

1. Разработаны математические модели для исследования статических, ква-

зиустановившихся и динамических режимов предложенных автором ре-

дукторных асинхронных и синхронных автомобильных стартер - генера-

торов, а также для исследования статических и динамических режимов безредукторных асинхронных и синхронных электромеханических систем со стартер - генераторами коленвалового типа.

2. Установлено, путем анализа статических характеристик редукторных асинхронных и синхронных автомобильных стартер - генераторов на напряжение 12, 24 и 48 В при частотном управлении, что такие стартер-генераторы обеспечивают требуемые пусковые и номинальные моменты в стартерном режиме и токоотдачу в заданном диапазоне частот вращения вала ДВС в генераторном режиме.

3. Исследованы, с использованием разработанных автором математических моделей, динамические режимы работы редукторных асинхронных и синхронных автомобильных стартер - генераторов с учетом внутреннего сопротивления аккумуляторной батареи (АБ), широтно-импульсного регулирования (ШИР) напряжения статора асинхронной машины (AM), емкости фильтра и насыщения зубцов магнитопровода AM от полей рассеяния при значительных пусковых токах.

4. Доказано, с использованием статических характеристик безредукторных асинхронных и синхронных автомобильных стартер - генераторов коленвалового типа на напряжения 48 и 144 В, что при частотном управлении такие стартер-генераторы обеспечивают: требуемые пусковые и номинальные моменты в режиме трогания и поддержки ДВС автомобиля, требуемую мощность в заданном диапазоне частот вращения вала ДВС в генераторном режиме, а также работу в режиме рекуперации энергии при торможении автомобиля.

5. Исследованы, с использованием разработанных автором математических моделей, динамические режимы работы безредукторных асинхронных автомобильных стартер - генераторов коленвалового типа в указанных выше режимах с учетом учетом неравномерности вращения коленчатого вала ДВС.

Практическая ценность

1. Разработаны новые устройства и способы управления для автомобильных стартер-генераторов, защищенные патентами РФ, позволяющие улучшить энергетические, эксплуатационныме и массо-габаритные показатели.

2. Разработаны микропроцессорные устройства управления асинхронными и синхронными электромеханическими стартер - генераторами автомобилей, обеспечивающие требуемые режимы работы при запуске ДВС, генерировании электроэнергии, поддержке ДВС и рекуперации энергии торможения.

3. Созданы макетные образцы редукторных и безредукторных асинхронных и синхронных автомобильных стартер - генераторов с микропроцесорным управлением, прошедшие испытания совместно с ДВС, используемых на автомобилях ВАЗ.

4. Исследованы экспериментально режимы работы макетных образцов ре-дукторных и безредукторных асинхронных и синхронных автомобильных стартер - генераторов с микропроцесорным управлением, уточняющие исходные данные для теоретических расчетов и подтверждающие корректность математических моделей, используемых для расчетов статических и динамических режимов указанных электромеханических систем.

Реализация результатов работы Результаты работы в виде методик проектирования электротеской части стартер-генераторных систем и гибридных силовых установок перспективных автомобилей, расчетов эксплуатационных характеристик тягового, генераторного и тормозного режимов при различных способах регулирования, а также программные и аппаратные средства микропроцессорного управления вентильными преобразователями внедрены на предприятиях ОАО «Волжские моторы» (г. Ульяновск) и НПО «Автоэлектроника» (г. Москва).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на:

- Международных научно-технических конференциях: "Надежность и качество в промышленности, энергетике и на транспорте", Самара, 1999, 2003 г.г, "Нетрадиционные электромеханические и электрические системы" Санкт-Петербург, 1999г., "Проблемы современной электротехники ПСЭ-2000", Киев, 2000г., "Проблемы современной электротехники ПСЭ-2002", Кисв,2002г., "Электромеханические и электромагнитные преобразователи энергии и управляемые электромеханические системы", Екатеринбург, 2003г.

- Всероссийских научно-технических конференциях "Современные проблемы энергетики, электромеханики и электротехнологии", Екатеринбург, 1995г., "Электрические комплексы автономных объектов ЭКАО-99", Москва, МЭИ, 1999г.;

- Юбилейной научно-технической конференции "Отечественная электродинамика на пороге XXI века". Москва, 1999г.;

- Всероссийском электротехническом конгрессе ВЭЛК-99, секция "Электротехнические системы", Санкт-Петербург, 1999г.;

- научных семинарах кафедры "Электромеханика и нетрадиционная энергетика", СамГТУ, 1997-2004 г.г.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 24 печатные работы, в которых отражены ее основные результаты, в том числе три патента РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из вве-дендя, шести глав и, заключения, изложенных на 367 страницах, содержащих /// рисунков, Ц таблиц, список использованных источников, включающий 196 наименований и приложения.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Новые технические решения предложенные автором и защищенные патентами Российской федерации в области автомобильных стартер- генераторов, позволяют повысить качество работы электромеханических систем автомобильного транспорта.

2. Совокупность математических моделей, разработанных под руководством и при участии автора, позволяет рассчитывать статические характеристики, квазиустановившиеся и динамические режимы работы редукторных и безредукторных стартер- генераторов на базе асинхронных и синхронной машин при запуске ДВС от аккумуляторов, работе стартер- генераторов источниками электропитания бортовой сети, при совместной работе с ДВС и рекуперативном торможении.

3. Результаты анализа компьютерных экспериментов, проведенных для квазиустановившиеся и динамических режимов, а также рассмотрение статических характеристик асинхронных редукторных и безредукторных стартер-генераторов позволяют дать рекомендации по обеспечению надежной и высокоэффективной работы этих типов стартер- генераторов.

4. Программный комплекс, позволяющий осуществлять рациональное проектирование АСТГ и результаты конструктивной проработки вариантов вентильных ЛСТГ с электромагнитным и магнитоэлектрическим возбуждением.

5. Комплекс алгоритмов реализации различных видов ШИМ сигналов для стартер-генераторов и алгоритмы, использующие внутренние ресурсы микроконтроллера, для диагностики и исследований.

6. Результаты экспериментальных испытаний редукторных и безре-дукторных стартер- генераторов подтверждают правильность теоретических выводов и позволяют рекомендовать асинхронный безредукторный стартер -генератор с микропроцессорным управлением для установки на гибридный автомобиль.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы работы, определена ее цель, сформулированы задачи исследований и изложены основные результаты, полученные при их решении.

В первой главе проведен анализ современных электромеханических систем, используемых в автомобильном транспорте. Он показал, что рост удельной мощности потребителей и необходимость снизить токсичные выбросы в настоящее время требует новых подходов при разработке таких систем для их дальнейшею совершенствования.

Главными направлениями дальнейшего совершенствования этих устройств с целью повышения удельной мощности и надежности являются:

- повышение напряжения бортовой сети;

- использование накопителей энергии;

- замена отдельных машин, выполняющих функции стартера и генератора, одной электрической машиной;

- применение силовых транзисторных ключей, интегральных схем и микропроцессорных систем для управления и защиты.

Замена стартера и генератора одной асинхронной машиной с коротко-замкнутым ротором или бесконтактной синхронной машиной является наиболее эффективным решением проблемы. С целью выбора оптимального варианта рассмотрены перспективные разработки отечественных и зарубежных фирм.

К автомобильным стартер-генераторам (ЛСТГ) предъявляются следующие основные требования: надежный запуск ДВС и работа в режиме электрической тяга, генерирование электрической энергии в бортовую сеть, возможность рекуперации при торможении автомобиля, небольшие объем и масса.

Специалисты фирм «Ford», «Toyota», «Honda», «Bosch», «BMW», «Cont. Tech» и др. разрабатывают и исследуют технические решения в области редукторных и безредукторных стартер-генераторов. Проведен анализ этих решений.

Рассмотрено новое техническое решение, предложенное автором, -"Устройство управления автомобильным асинхронным стартер-генератором", на которое получен патент РФ. Предложенное устройство позволяет производить частотный пуск при ограничении магнитного потока ЛМ, таким образом, что обеспечивает получение значительных пусковых моментов при хороших энергетических показателях, а также осуществить плавный переход в генераторный режим работы.

Устройство позволяет ограничивать ток заряда ЛБ на уровне допустимого, при стабилизации напряжения бортовой сети автомобиля в широком диапазоне изменения частот вращения вала ДВС. Представлены и другие технические решения автора.

В этой главе обоснован выбор методов исследования стартер- генераторов, которые являются достаточно сложными автономными электромашинно-вентильными системами со значительным диапазоном нагрузок и частот вращения вала. Показано, что при математическом моделировании необходимо применение обобщенной теории электромеханических преобразователей, методов полезной составляющей и гармонического анализа при рассмотрении статики и методов мгновенных значений при построении моделей для анализа квазиустановившихся и динамических процессов. В частности, перспектив-

ным является учет процессов переключения вентилей с помощью коммутационных (переключающих) функций

На рис. 1 представлена выбранная автором базовая блок-схема стартер-генератора.

Рис.1. Базовая блок-схема стартер-генератора

ЭМ - электрическая машина, ВП - вентильный преобразователь, ДВС -двигатель внутреннего сгорания. МЗ - механическое звено, НЭ — накопитель энергии. ИУС - информационно управляющая система, ДН - датчик напряжения, ДТ - датчик тока, ДС -датчик скорости.

Для решения проблемы создания высокоэффективных автомобильных редукторных и безредукторных электромеханических систем со стартер-генераторами на базе бесконтактных асинхронных и синхронных машин необходимо решить следующие задачи:

• оценить современное состояние и перспективы развития электромеханических систем генерирования и запуска ДВС автомобильного транспорта;

• выбрать методы проектирования и исследования редукторных и без-редукторных асинхронных и синхронных автомобильных стартер -генераторов;

• разработать математические модели и программы расчета для исследования статических, квазиустановившихся и динамических режимов редукторных и безредукторных стартер- генераторов;

• разработать технические решения, позволяющие для автомобилей с различными напряжениями бортовой сети обеспечить режимы генерирования и запуска, а также поддержки ДВС и рекуперативного торможения;

• разработать микропроцессорные устройства управления и регулирования и программы их функционирования для электромеханических систем генерирования и запуска ДВС автомобильного транспорта;

• провести экспериментальные исследования макетных образцов ре-дукторных" и безредукторных асинхронных и синхронных автомобильных стартер - генераторов с микропроцессорным управлением.

Во ВТОРОЙ главе представлены разработанные математические модели редукторных вариантов стартер-генераторов с асинхронной машиной для исследования квазиустановившихся процессов и статических режимов при стар-терном запуске ДВС и генерировании электроэнергии.

Привлекательность редукторных вариантов состоит в том, что в этом случае нужны минимальные изменения в конструкции электромеханической части автомобиля. Традиционный генератор автомобиля заменяется незначительно большим по габаритам стартер-генератором, а в шкив на коленчатом валу ДВС встраивается двухступенчатый редуктор. Двухступенчатый редуктор может быть встроен также в шкив, расположенный на валу электрической машины. Однако, в этом случае предъявляются повышенные требования к ременной передаче, работающей при значительных моментах при пуске ДВС.

С помощью первой модели, учитывающей особенности предложенных автором редукторных конструкций АСТГ и использующей метод комплексных коммутационных функций, определяются мгновенные значения токов, напряжений и моментов в квазиустановившемся режиме. Они необходимы для выбора транзисторов инвертора, критичных к максимальной величине токов, а также редуктора, устанавливаемого между ДВС и АСТГ. Этот метод даёт решение в аналитической форме, осуществляется на два порядка быстрее и не содержит накопленной ошибки вычислений по сравнению с расчётом приближёнными методами. Это важно для управляющих микропроцессорных устройств.

По второй модели, созданной на основе метода полезной составляющей, можно рассчитать действующие значения токов и напряжений, среднее значение момента, величину токов и потери в а также построить механические и регулировочные характеристики для различных значений частот и напряжений АСТГ в стартерном и генераторном режимах.

Стартерный запуск ДВС - динамический режим, но при его анализе, как показано автором, можно использовать статические характеристики AM с частотным управлением. Эти характеристики позволяют определить закон частотного управления при запуске ДВС, величину пусковых токов в транзисторном инверторе и АБ, потери энергии и нагрев машины.

Регулировка и стабилизация напряжения в генераторном режиме осуществляется за счет изменения частоты вращения поля ЛМ, происходящего практически безынерционно, что выгодно отличает асинхронный генератор от синхронного.

При математическом описании АСТГ в квазиустановившемся режиме целесообразно уменьшить число дифференциальных уравнений. Для этого сделан переход от уравнений трехфазной машины в фазовых осях координат к уравнениям двухфазной машины в осях а затем к уравнениям с использованием комплексной переключающей функции и результирующих векторов напряжения и токов.

Уравнения электрического и механического равновесия ЛМ для результирующих векторов в осях, неподвижных относительно статора:

где 8,Я, 8Я - индексы, статора, ротора и взаимоиндукции;

3 - момент инерции вращающихся масс ЛМ, ДВС и механической передачи; Мс~ механический момент на валу ЛМ; электрическая частота вращения ротора.

Вектор напряжения статора АМ описан с помощью комплексной переключающей функции

Это позволяет решить систему дифференциальных уравнений электрического равновесия ЛМ аналитически. Общее решение уравнений представлено в виде экспоненциальных функций:

и8 = + Ь5р) ^ + Ь&кр , О - 1/к(р +]са) г1 + [(К* + 1/(р -]ш)] ,

О)

^ = Ь л/з (Ъи<]).

(2)

л* = л/2/Уз (Ь иа) [ 1 + С^ е-1+ с221' ] / ^,

= %'2/л/З (Ь щ)^ [ 1 + е5-1+ С/ е32 *' ] / (Я5 , (3)

где = I - (ш -1) я/(3сд1>;

Ш1 - угловая частота первой гармонической выходного напряжения шгеертора; пг - шаг расчета;

и^ - напряжение на шинах постоянного тока инвертора (считается заданным); С,5 - (Б2 -н а5) / [Ег (§2 - Б1)];

С25 = (81+а5)/[Ь(81-§2)];

С,к = £2 +а5(Ь5%0 / Ь^)] / [Е, (§2 - §1)];

С/ = [£ 1 +а5(1/%> / Ь%о)] / [Ь (§1 - §2)];

§1, §2 =[ А - ¿о ± У( А2 - 4а а5 аа - со2 - ¿2Аа>)] /2 ;

А = а5 + ак; ах = Я5/аЬ5; ак = Кк/аЬк;

а ~ 1 - Ь^/ - коэффициент рассеяния.

При использовании двуполярной ШИР инвертора структура силовой цепи остается неизменной. Поэтому возможно получение аналитического решения и в этом случае.

В работе представлены аналитические решения уравнений электрического равновесия АМ для ШИР при одном и двух импульсах на интервале повторяемости инвертора. При этом в уравнениях (4) использованы новые коэффициенты, зависящие от скважности ШИР:

2 ехр(-§1 я/(ЗШ)) у!) - УЗ ехррл/б -§171/(Зы,))_ .

1 -ехр0л/3-§1 я/(3ш,))

2 ехр(-§2 71/(3(о,) у!) - УЗ ехрря/б -§2 я/(ЗШ|))_

1 - ехрО'тг/З - Б2 7г/(3ы,))

Р = 2 ехр(-§1 я/(3<о,) у!) - УЗ ехр(-]л/6)

~3 1 - ехр(§ 1 л/(3 шО - }ж/3)'

Е'4= 2 ехр(-Б2 7г/(3ю]) у!) - Уз ехр(-]7г/б) .

1 - ехр(§2 7^(3 со,) - .¡л/З)

где у1 - скважность ШИР при одном импульсе на интервале повторяемости инвертора.

-_Е4 - комплексные коэффициенты, входящие в выражения для С,5, СД СД С?к уравнений (3).

Уравнения математической модели при учете только основной гармонической напряжения статора для установившегося режима получены путем подстановки р^о) в исходные уравнения в осях а, р.

С целью анализа работы различных вариантов АСТГ в стартерном режиме по этим уравнениям рассчитаны и построены статические характеристики, показывающие зависимости КПД, тока, потребляемого от АБ, намагничивающего тока, напряжения и абсолютного скольжения от частоты тока статора АМ.

Характеристики АСТГ-48 при постоянном электромагнитном моменте

Рис.2

На рис. 2 представлены характеристики стартер-генератора, рассчитанного на напряжение аккумуляторов 48В (АСТГ- 48) в стартерном режиме. Они показывают закон изменения абсолютного скольжения и напряжения АМ в функции частоты при заданной величине пускового электромагнитного момента (14.7 Нм) и минимальных электрических потерях.

Эти значения абсолютных скольжений и напряжений могут использоваться при программировании микропроцессорной системы управления АСТГ. Расхождение расчетных и экспериментальных данных токов и частот вращения не превышает 10%.

- Анализ расчетных характеристик показывает, что AM в стартерном режиме может развивать значительно больший момент, чем коллекторный стартер, имеющий ограничения по коммутации.

С помощью указанной математической модели также рассчитаны и построены основные характеристики генераторного режима асинхронных редук-торных АСТГ на напряжения 12, 24, 48В. Они представляют собой зависимости намагничивающего тока, тока отдаваемого в бортовую сеть, КПД, полезной мощности и скольжения от частоты вращения АСТГ при заданном напряжении на шинах постоянного тока.

Расчетные характеристики показывают, что для заданной выходной мощности диапазон частот вращения АСТГ соответствует небольшому диапазону частот вращения дизельных двигателей. Для карбюраторных ДВС на высоких частотах вращения необходимо увеличивать напряжение ЛМ. В этом случае диапазон частот вращения АСТГ может быть расширен до 1 : 10.

Глава третья посвящена определению структуры и построению математической модели для анализа переходных процессов в редукторных АСТГ. Модель учитывает дискретность переключений вентилей и позволяет исследовать электромагниитные и электромеханические процессы в стартерном и генераторном режимах.

Сформулированы задачи исследования динамики АСТГ в режимах запуска ДВС и питания бортовой сети, с учетом специфики работы автомобильных асинхронных редукторных стартер-генераторов. Особенностью протекания переходных процессов в динамических режимах редукторных вариантов АСТГ является то, что электромеханические процессы при запуске ДВС и изменении частоты вращения вала ДВС в генераторных режимах протекают значительно медленнее электромагнитных процессов в электрической машине и вентильном преобразователе. Это связано с тем, что вал ДВС связан с валом AM через редуктор и ременную передачу. Поэтому пульсация момента ДВС воспринимаются электрической машиной как относительно медленные возмущающие воздействия.

В работе представлены структурные схемы стартер-генератора с учетом инерционности изменения напряжения АБ при значительных разрядных и зарядных токах, а также падений напряжений на вентилях инвертора.

Структурные схемы АСТГ с системой регулирования в стартерном режиме построены для двух вариантов:

- при запуске ДВС без широтного регулирования напряжения AM и задания начальной пусковой частоты;

- при запуске с широтным регулированием напряжения AM и заданием начальной пусковой частоты, характерным для предложенного автором нового технического решения, защищенного патентом РФ.

Приведена структурная схема АСТГ для генераторного режима, которая учитывает включение в звено постоянного тока между АИН и АБ широт-

но-импульсного преобразователя (ШИП), позволяющего регулировать зарядный ток АБ и поддерживать стабильное напряжение бортовой сети автомобиля при значительных увеличениях частоты вращения ДВС и напряжения статора ЛМ. При этом напряжение статора асинхронной машины при работе ШИП целесообразно изменяеть по закону

что необходимо для поддержания перегрузочной способности стартер-генератора при значительных разрядных и зарядных токах АБ.

Показана целесообразность моделирования ЛМ с вентильным преобразователем в цепи статора по уравнениям в осях координат, вращающихся с частотой первой гармонической составляющей напряжения статора, в связи с удобством математического описания ШИР напряжения статора ЛМ.

Уравнения электрического равновесия в этих осях, обозначенных и и V, записывается в матричной форме:

(ю-сорЬ

«v

'и

IV

(6)

где - частота вращения осей координат. Уравнение мехагического равновесия в этих осях:

Рп Ь®* ¡и* - 11/ ¡УК) + ММЕх (СОМЕХ) = 3 р ©МЕХ.

(7)

где Ммех(Юмех) - механический момент коленчатого вала ДВС, приведенный к валу ЛМ.

Уравнения цепи постоянного тока:

рис =Оа-1<Нн -¡п )/С, ¡А=:(ЕА.иА)/КА, (8)

¡н = иА/Кн, ¡п=ЧА/КП»

где р - символ дифференцирования;

А - обозначение эдс, тока и напряжения аккумуляторов; d - обозначение параметров и переменных в цепи постоянного тока

вентильного преобразователя; Н - обозначение эквивалентного сопротивления и тока нагрузки; П - обозначение токов и сопротивлений, учитывающих потери в вентильном преобразователе и стали ЛМ.

Напряжения эквивалентной двухфазной ЛМ связаны с напряжением в звене постоянного тока вентильного преобразователя следующим матричным уравнением:

где Fu, Fv - коммутационные функции, учитывающие переключения вентилей инвертора; П[ = Int (3ffl|t/7l), Int - обозначение целой части.

Из условия баланса мгновенных мощностей на входе и выходе АИН получим уравнение связи между постоянным током и переменными токами стартер- генератора:

id=Fuius + Fv«vS • (Ю)

Преимуществом моделирования AM в осях U,V является удобство математического описания ШИР напряжения статора AM. Приведены коммутационные функции, описывающие ШИР с одним и двумя импульсами на интервале повторяемости при однополярных и двуполярных импульсах фазного напряжения.

Для ШИР с одним импульсом на интервале повторяемости инвертора изменение коммутационных функций можно описать следующей системой уравнений:

если Fv> А:

Fu' = Fy, (fr J = Fv;

еслиРуй А:

для ШИР с двуполярными импульсами -

Fu' ~ - Fu, Fy' = - Fv;

для ШИР с однополярными импульсами -Fu'-O, Fv' = 0;

(13)

где F - коммутационные функции без ШИР; F - коммутационные функции при ШИР; А - заданное значение, определяющее скважность ШИР.

Для ШИР с двумя импульсами на интервале повторяемости инвертора необходимо сформировать дополнительную коммутационную функцию, сдвинутую на 30 градусов относительно исходной:

где n2 = Int (©¡t - я/6) 3/я .

Во второй главе описан также пакет прикладных программ, соответствующий математической модели, использованный автором для исследования динамики редукторных асинхронных АСТГ методом компьютерного эксперимента, и приведены результаты расчетов и анализа динамических режимов.

Анализ процессов запуска ДВС от АСТГ-12, АСТГ-24 и АСТГ-48 показал, что для последнего варианта возможен запуск без ШИР напряжения . AM. При запуске ДВС от АБ на 12 и 24В целесообразно для ограничения их максимальных токов в начале пуска уменьшить напряжение на выходе АИН (например, вводить ШИР).

На рис. 3 показаны результаты расчета электромагнитного момента частоты вращения и абсолютного скольжения в процессе частотного запуска ДВС от АСТГ-12.

Показано, что максимальный электромагнитный момент в начале пуска значительно превышает номинальный, а выбранный закон частотного регулирования позволяет на первом этапе пуска вдвое снизить время разгона

Приведенные в третьей главе расчетные осциллограммы генераторных режимов при работе АСТГ с ШИР, когда частоте вращения вала АСТГ ниже номинальной, а также с ШИП в звене постоянного тока при частотах вращения значительно выше номинальной, - иллюстрируют устойчивую работу АСТГ в этих режимах.

Fv2 = V6/3 Sin(W3 - c0Lt),

(14)

ДВС.

ООО 40 00 80 00 12000 16000 2X00

Рис.3

Для экспериментальной проверки теоретических выводов была сконструирована, собрана и испытана установка с опытным образцом АСТГ-12, включающим специально сконструированный редуктор, AM (на базе электродвигателя ДАТ62671) и вентильный преобразователь с системой управления (описан в главе 6). Редуктор был состыкован с валом ДВС автомобиля ВАЗ 2109 и валом AM стартер-генератора.

Экспериментальные исследования показали, что время запуска ДВС автомобиля ВАЗ 2109 до установившейся частоты вращения составляет 0,30,4 секунд при запуске ДВС без компрессии в цилиндрах и 0,5-0,8 секунд -при запуске ДВС с компрессией

Таким образом, с учетом специфики работы автомобильных редуктор-ных АСТГ, автором разработаны математические модели и пакеты прикладных программ, которые позволяют в переходных процессах учесть дискретные переключения вентилей, свойства АБ, как автономного источника питания, а также возможность работы АСТГ с ШИР фазного напряжения AM и ШИП в звене постоянного тока. Теоретически и экспериментально доказана возможность быстрого и надежного запуска ДВС от автомобильных асинхронных редукторных стартер - генераторов, работающих с аккумуляторными батареями 24, 48, и 12В и устойчивая работа таких АСТГ в генераторных режимах.

В четвертой главе представлены результаты проектирования и исследований статических и динамических режимов безредукторных стартер-генераторов (БАСТГ), выполненных на базе асинхронных двигателей серии

4А и 4AL Стартер-генераторы рассчитаны на напряжения постоянного тока автомобиля 144 В (вариант фирмы «Toyota») и 48В. Обоснован выбор типоразмера базового электродвигателя по заданной величине пускового момента, с учетом особенностей конструкции стартер-генератора. Представлена методика определения параметров электрической машины.

Показано, что нужно ориентироваться на AM с такой высотой оси вращения, чтобы внутренний диаметр статора был менее 300 мм. Наибольшая кратность максимального момента наблюдается у машин с меньшим индуктивным сопротивлением короткого замыкания. По этому критерию, учитывая, что при частотном пуске практически не наблюдается вытеснения тока в обмотке ротора, применяя специальную конструкцию ротора для лучшего охлаждения AM, за базовые целесообразно выбирать шестиполюсные электродвигатели серии 4AI с повышенным пусковым моментом и высотами оси вращения до 255мм.

Для ускорения процесса запуска необходимо изменять частоту тока статора AM так, чтобы поддержать скольжение близкое к критическому, а напряжение на статоре AM изменять так, чтобы сохранять в процессе пуска постоянство насыщения магнитопровода машины. То есть пуск целесообразно производить с моментом, близким к максимальному.

После вступления в работу ДВС, машина должна обеспечивать работу в двигательном режиме для увеличения момента, подводимого к приводу колес автомобиля.

Выше определенной частоты, назовем ее номинальной, отношение напряжения к частоте не может поддерживаться постоянным, так как оно ограничено напряжением аккумуляторов. При частотах больших номинальной, БСТГ в двигательном режиме должен работать длительно с постоянной мощностью близкой к номинальной. При этом максимальная мощность AM будет уменьшаться обратно пропорционально частоте.

Будем называть расчетной мощностью (Р расч.) мощность, развивае-м>ю AM в длительном режиме работы двигателем при частоте 50 Гц.

Ее можно определить по формуле:

Ррасч. = Рсер.» (i/t/, (15)

номинальная мощность серийного базового электродвигателя,

длины пакетов сердечников проектируемой и серийной AM.

При работе с постоянным моментом максимальная мощность AM изменяется пропорционально частоте вращения:

где Р сер -

Рш = Мт. <з - Кп. (Р расч./ о расч.). и, (16)

где Кп - коэффициент перегрузки двигателя по моменту при частоте 50 Гц.

При номинальной частоте вращения и максимальном моменте:

Ртн = Мт.<вн= Кп. (Р расчУ ш расч.). со н. (17)

При дальнейшем увеличении частоты вращения, при работе с постоянной мощностью, происходит уменьшение максимальной мощности ЛМ и при максимальной частоте вращения в двигательном режиме она достигает значения:

Рш тах. = Рш н. со н / ш шах. (18)

Тогда максимальная мощность при максимальной частоте вращения, используя (15) и (16):

Рш тах. = Кп. Р расчУ <а расч.) .он 2 / о тах. = К'п. Рд гоах., (19)

где К'п - коэффициент перегрузки двигателя по мощности при максимальной частоте вращения.

Находим важнейшую постоянную для проектирования ЛМ - номинальную частоту вращения БАСТГ:

© н = ^ Куп. Рд тах.. ю расч.«ю тах / (Кп»Р расч), (20)

или- п н = V К'п. Рд тах.. п расч . п тах / (Кп. Р расч). (21)

Далее в главе 4 приведены методики определения расчетного напряжения обмотки статора ЛМ, определения числа витков и сечения проводов обмотки статора ЛМ, а также расчета обмотки ротора.

За базовый выбран электродвигатель 4А225М6УЗ с номинальной мощностью 37 кВт. Длина пакетов статора и ротора ЛМ макетного образца БАСТГ укорочена до 60 мм. Ротор ЛМ расположен на ступице коленчатого вала ДВС. По изложенным в диссертационной работе методикам проведен расчет обмоток ЛМ макетного образца БАСТГ.

Применение математической модели, основанной на методе полезной составляющей, позволяет рассчитать на ЭВМ и построить электромеханические и рабочие характеристики БАСТГ в стартерном, генераторном и двига-

тельном режиме, а также в режиме рекуперативного торможения. Характеристики рассчитвались по Т-образной и Г-образной схемам замещения с учётом частотного управления.

Для Г-образной схемы замещения учитывалось насыщение магнитной цепи машины.В модели использованы параметры ЛМ, найденные при расчёте макетного образца БАСТГ.

Двигательный режим БАСТГ при Ш=144 В

О 800 1600 2400 3200 4000

Частота вращения ротора (п) об'миа

Рис.4

На Рис.4 представлены характеристики двигательного режима БАСТГ, рассчитанные по уравнениям математической модели на ЭВМ. Расчет сделан при условии работы БАСТГ с постоянным максимальным электромагнитным моментом 200 Нм при пуске до 800 мин'1.

Запуск ДВС целесообразно начинать с частоты тока статорной обмотки БАСТГ 20 Гц. При этой частоте намагничивающий ток составляет 48А. Ток И , потребляемый от преобразователя напряжения, составляет 179А при напряжении "Ш на выходе преобразователя или шинах постоянного тока инвертора 73 В. При меньшей частоте намагничивающий ток быстро возрастает, резко увеличивается ток стартерной обмотки БАСТГ, силовых транзисторов инвертора и соответственно потери в обмотке и инверторе, что приводит к уменьшению КПД. Кроме того, возрастают динамические нагрузки на валу ДВС.

При необходимости, пусковой момент можно увеличить путем увеличения "Ш или снижением пусковой частоты, но при этом перегрузки и потери увеличатся, а КПД существешю упадет.

На рис.5 представлены характеристики генераторного режима БАСТГ в диапазоне частот 5О...218 Гц, что соответствует скоростям вращения ДВС 1000...6000об/мин, при напряжении постоянного тока 144В.

Генераторный режим БАСТГ при Ud=144 В,

О 1200 2400 3600 4800 6000

Частота вращения ротора (п) об/мин

Рис.5

Наибольшую мощность 24кВт генератор может кратковременно развивать на частоте 50Гц. КПД в этом случае мал и равен 0,6 за счет увеличения тока статора II до 230А. Абсолютное скольжение несколько снижается из-за больших значений потока и при дальнейшем увеличении частоты остается неизменным.

Генераторный режим также используется при рекуперативном торможения автомобиля. Для ограничения зарядных токов АБ параллельно шинам постоянного тока инвертора целесообразно устанавливать ионисторы.

Основной особенностью динамических режимов безредукторных стартер - генераторов является соизмеримость времени протекания электромагнитных и электромеханических переходных процессов, что приводит к необходимости, для получения достоверных данных о характере и максимальных значения переменных, применять компьютерное моделирование, что позволяет учесть нелинейности и переменные параметры электрической машины и аккумуляторов, а также дискретность работы вентильного преобразователя.

При проведении компьютерных экспериментов для исследования динамических режимов работы БЛСТГ использован пакет прикладных программ моделирования вентильных стартер - генераторов ASTG-2000. Модель вентильного преобразователя БАСТГ соответствует модели вентильного преобразователя редукторного стартер - генератора, описанной в главе 3.

Приведены результаты моделировании режимов работы вентильного преобразователя БАСТГ с однополярным и двуполярным симметричным широтным регулированием выходного напряжения. Представлены расчетные осциллограммы фазного напряжения и тока БАСТГ-144 при его работе в режиме рекуперативного торможения на частоте вращения 4000 мин-1.

Приведены также результаты моделирования динамических режимов работы БАСТГ с учетом неравномерности вращения коленчатого вала ДВС.

В рабочем состоянии ДВС наблюдаются неравномерности (пульсации) частоты вращения вала как при его запуске, так и при вращении колес автомобиля. Это обусловлено тормозными моментами, связанными со сжатием газа в цилиндрах ДВС. Чем больше момент инерции системы «стартер - ДВС», тем меньше пульсации частоты вращения, тем легче проходит ДВС при запуске через верхнюю «мертвую» точку.

При моделировании процесса изменения тормозного момента на валу AM введем специальную функцию, зависящую от числа цилиндров ДВС. Она определяет диапазон углов поворота коленчатого вала, в котором происходит плавное нарастание тормозного момента на валу AM.

где: Nц - число цилиндров ДВС.

Так как изменение тормозного момента, в случае работы БАСТГ с четырехцилиндровым ДВС, будут повторяться через половину оборота коленчатого вала.

В качестве такой функции можно использовать следующую гармоническую функцию:

(22)

Рц = Иц Бш^кв+ и0)/4,

(23)

где:

- текущий угол поворота

коленчатого вала;

Если Fu > 0, то изменение тормозного момента стартера (MST) на валу ЛМ, создаваемое ДВС можно описывать уравнением:

Mst (икв) = Mm Sin2 ( 0,5 (икв + u0)) (24)

где Mm - максимум тормозного момента ДВС, Если Fu á 0, можно использовать в модели следующее уравнение:

Процесс запуска БАСТГ - 144

I 100 2С0 300 400 S00 600 700 too

В р е м я, м с

Рис.6

Характер изменения моментов, с учетом пульсаций тормозного момента ДВС, показан на расчетной осциллограмме запуска БАСТГ - 144, представленной на рис.6., для случая, когда процесс запуска начинается при тормозном моменте на валу ЛМ близком к максимальному.

Максимальное значение тормозного момента при моделировании выбрано соответствующим холодному запуску ДВС, когда это значение в три раза превышает его при горячем запуске (1 = 20 °С).

При получении расчетных осциллограмм использован пакет прикладных программ компьютерного моделирования вентильных стартер - генераторов Л8Тв-2000. Модель вентильного преобразователя БАСТГ соответствует модели вентильного преобразователя редукторного стартер - генератора, описанной в главе 2. Отличие модели асинхронной машины заключается в формировании частоты вращения поля В начале процесса пуска частота переключения вентилей преобразователя и соответствующая электрическая часто-

та вращения поля АМ (о)]) остаются постоянными. Будем называть начальную частоту при пуске БАСТГ пусковой и обозначим Пусковую частоту выбирают не слишком низкой, чтобы ограничить ток потребляемый от аккумуляторной батареи.

Для экспериментальной проверки теоретических выводов была сконструирована, собрана и испытана установка (рис. 7) с опытным образцом БСТГ-144, включающим специальпо сконструированную ступицу, на которой крепится ротор АМ (на базе электродвигателя 4А225М6УЗ), а также вентильный преобразователь с системой управления (описан в главе 5). Статор АМ укреплен на корпусе ДВС . автомобиля ВАЗ 2109.

Испытания экспериментальной установки с опытным образцом БСТГ-144 показали надежный запуск ДВС автомобиля ВАЗ 2109 и устойчивую работу в генераторном режиме.

Рис. 7 Таким образом, разработана мето-

дика определения основных размеров и параметров безредукторного асин-хрошгого стартер -генератора на базе серийных асинхронных машин, при заданных ограничениях. Доказано, что с увеличением мощности БАСТГ расширяется диапазон рабочих частот вращения. Анализ статических характеристик БАСТГ в стартерном режиме показал, что он развивает пусковой момент до 300 Нм, при разрядном, токе аккумуляторной батареи не более 200А. Компьютерные эксперименты, проведенные для анализов процессов в стартерном и генераторном режимах БАСТГ, режимах рекуперативного торможения и сопровождения ДВС, выявили хорошие регулировочные свойства асинхронного стартер-генератора. Сравнение результатов моделирования с экспериментальными данными показали корректность разработанной модели и правильность расчета параметров АМ. Анализ известных данных аналогичных зарубежных стартер-генераторов показал конкурентоспособность разработанных безре-дукторных асинхронных стартер - генераторов.

В пятой главе рассматриваются вопросы теории, разработки и исследования вентильных синхропных АСТГ.

В качестве электромеханического преобразователя АСТГ используется бесконтактная'"?»"- фазная синхронная элеетрическая машина, а функции управляемого вентильного коммутатора (УВК) и выпрямителя (В) в АСТГ объединены в одном звене. Применение магнитоэлектрического возбуждения

с высоко коэрцитивными постоянными магнитами позволяет существенно повысить надежность стартер-генераторной установки, но при этом возможность регулирования напряжения и тока заряда по каналу возбуждения отпадает и эта функция переносится на преобразовательное звено. Анализ распространенных вариантов приводит к необходимости в качестве базовой принять структуру ЛСТГ, представленную на (рис.8). Она содержит бесконтактную синхронную машину с постоянными магнитами на роторе, мостовой транзисторный УВК, систему его управления с блоком регулирования угла управления (БР^), блок переключения режимов коммутатор- выпрямитель (УВК-В),

регулятор напряжения (РН), управляющий напряжением обмотки якоря АСТГ, мультипликатор по типу планетарного редуктора Р, ременную передачу В механического звена (МЗ)

УВК-8

Рис. 8

Силовые транзисторы преобразователя управляются через систему управления, которая реализует энергетическое согласование информационно-управляющей системы (ИУС) и силовой части.

В стартерном режиме реверсивного вентильного преобразователя (УВК) все транзисторы коммутируются с частотой ЭДС вращения, т.е. переключение фазных обмоток СМ синхронизировано с положением ротора посредством датчика положения ротора, совмещенного с датчиком скорости (ДПР-С). Регулирование величины тока в фазах осуществляется методом ши-ротно-импульсного управления транзисторами коллекторной группы.

В генераторном режиме транзисторы эмиттерной группы заперты, а регулирование тока фазы осуществляется путем коммутации транзисторов коллекторной группы. Необходимость регулирования напряжения с использованием силовой цепи на несущей частоте приводит к дополнительным динамическим потерям и введению в нее специальных токоограничивающих элементов.

Поскольку вентильный АСТГ является сочетанием дискретного управляемого полупроводникового и бесконтактного электромеханического преобразователей энергии, вопросы взаимной увязки и взаимовлияния электромагнитных процессов в машинной и преобразовательной части АСТГ, безусловно, играют большую роль при проектировании таких систем. Дискретный характер переключений и смены электромагнитных структур АСТГ оказывает существенное воздействие на режим его работы и управления. Скачкообразный характер изменения параметров на границах интервалов постоянства этих структур и их изменение в пределах каждого интервала позволяют отнести АСТГ к весьма сложным динамическим системам с изменяемыми параметрами. Таким образом, своеобразие электромагнитных, а так же электромеханических процессов, присущих этому типу машин, приводит к необходимости их дальнейшей разработки и углубленного теоретического анализа. Важнейшим в этом плане является создание адекватных математических моделей, а также поиск методов и средств повышения качества процессов электромеханического преобразования в АСТГ.

Для получения выражений ЭДС, момента и частоты вращения наиболее целесообразно использовать подход к позиционно-управляемой со стороны УВК синхронной машине как эквивалентной машине постоянного тока. В связи с этим в качестве переменных будут рассматриваться напряжения и токи, приведенные к входу УВК-В.

В работе представлена математическая модель бесконтактного вентильного АСТГ постоянного тока. Она учитывает различные структуры на рабочем и коммутационном интервалах в электромагнитном квазпустаиовнв-шемся процессе, конструктивное устройство ротора, форму кривой индукции в воздушном зазоре и закон позиционной коммутации дает возможность для углубленного анализа таких систем. Поскольку наиболее напряженным с точки зрения работы преобразователя является стартерный режим АСТГ, исследуются основные характеристики в этом режиме.

Уравнение исходной математической модели для квазиустановивше-гося режима т - фазного АСТГ для рабочего интервала, когда в электромагнитном процессе участвуют I - я и И- я фазы, имеет вид

со

СО'

+1 5^(2« С05з (2я _ 1)£.с08(2л _ 1)2(&>/ +

л=1

(2 л-1)

т

+ (26)

^ ЛЕ^^со^ - 1)^вш(2и -+ яд ^ (2п-1) 2т

- угол спада индукции в зазоре; у ~ угол, соответствующий длительности коммутационного интерва-

ла;

/?0 - угол опережения (запаздывания) включения вентилей УВК;

- Мм1м — эквивалентное потокосцепление постоянного магнита. Для коммутационного интервала, когда в работе участвуют 1-я, N-я и (АГ+1)-я фазы структура уравнения усложняется, поскольку

У,

1ЛТ(лг+1)

для

л Ъп

■<Ш<-

л "Ъп

+ Г,

а к = 'а . 'Л'=-'-

Л

Ъп

--Ь

Ю/ + -

1 —

Л 2т

(27)

Возможности получения аналитических выражений для токов, ЭДС, мгновенной мощности и других переменных, характеризующих работу ЛСТГ, весьма ограничены. Даже для очень простых случаев эти решения трудно представить в замкнутой форме. В связи с этим анализ проводится при введении ряда упрощающих допущений.

Имея в виду пределы существования электромагнитных структур

коммутационного ~ + и рабочего

следует определить математическую модель АСТГ как систему дифференциальных уравнений с переменными, периодически скачкообразно изменяющимися коэффициентами. Метод поиска периодических решений уравнений модели при периодическом законе распределения индукции вдоль зазора основан на спектральном подходе. Уравнение математической модели приобретает следующий вид:

Г 71)

1~2т+Г' 2т)

интервалов,

соэ

я

=иа-р[/мОУЛ (28)

ч>-у,..

Правая и левая части уравнения являются периодическими скачкообразно изменяющимися функциями с периодом, соответствующим такту работы УВК, и, поскольку, обе подчиняются условию Дирихле, то, раскладывая их в ряд Фурье можно получить на основе спектрального подхода интегральные характеристики АСТГ для квазиустановившегося режима.

С целью анализа использования электромеханического преобразователя АСТГ в работе получены выражения мгновенных и средних значений параметрической ЭДС и ЭДС вращения. Выражения этих ЭДС на рабочем и коммутационных интервалах приведены для случая трапецеидального закона изменения индукции в воздушном зазоре.

В целом средние значения параметрической ЭДС на такте работы

АСТГ, т.е. на интервале —, т

£7 =

Г* Г *

£**

^ =

--У

Ррк

Е = РкУ

Л £*

/Г ^

(29)

я

т т

Подобный анализ проводится и для ЭДС вращения, причем среднее значение ЭДС отдельно на рабочем и коммутационном интервалах определяется следующими выражениями:

Среднее значение на такте работы АСТГ находится аналогично

Е'р . Для учета влияния коммутационного интервала и параметрической ЭДС на использование электрической машины АСТГ с точки зрения соотношения электромагнитных мощностей вентильного АСТГ в стартерном режиме и кол-

лекторного стартерного двигателя постоянного тока, вводится ряд коэффициентов.

В пренебрежении интервалом коммутации для АСТГ при наличии полюсных башмаков, т.е. только с учетом параметрической ЭДС; следует учитывать коэффициент

Необходимо иметь в виду, что в АСТГ с постоянными магнитами величина (¿у — ¿9) оказывается отрицательной, и в целом при опережающей

коммутации коэффициент оказывается большим 1, что увеличивает использование электрической электромеханического преобразователя ЛСТГ.

При учете коммутационного интервала для АСТГ без полюсных наконечников следует руководствоваться коэффициентом

£** + Е"

л,,а----

(33)

Полученные коэффициенты могут быть применены как для оценки эффективности использования электромеханического преобразователя, так и при его проектировании.

В работе проводится анализ эффективности использования электро-машиниой части рассматриваемого варианта по сравнению с коллекторной машиной постоянного тока (МПТ), а также даются рекомендации по проектированию АСТГ.

В частности сформулированы условия эквивалентности вентильной и коллекторной машин и дается оценка использования АСТГ по отношению МПТ.

Коэффициент использования АСТГ по отношению к МПТ составляет

пАСТГ г-АСТГ г АСТГ

1С = ЗК!_- а "

у т>МПТ ~ гМПТ.МПГ г ЭМ ^а 1а

(34)

Для учета влияния коммутационного интервала на электромагнитный процесс АСТГ при выключении вентилей УВК - транзисторов получены зависимости ук =/(/f) при О0,Д) = const И Yk~ f(Pо) при 6)6 = const.

В частности установлено, что при нейтральной коммутации = 0, длительность коммутационного интервала меняется в пределах у к =100"*"280 от холостого хода до номинальной нагрузки. Изменение же угла включения вентилей /?0 в сторону опережающей коммутации приводит к уменьшению

чО

угла коммутации на 8-5-20

При известных параметрах машины эти данные позволяют определить результирующие коэффициенты использования АСТГ.

Из зависимости Ки от угла /?0 (рис.9) следует, что наличие коммутационного интервала негативно сказывается на использовании электромашинной части АСТГ, особенно в зоне рабочих углов 0-1-30°, причем это характерно и для гармонического и для трапецеидального закона изменения поля в зазоре.

Следует отметить, что для конструкции ротора типа "звездочка" с призматическими постоянными магнитами установка полюсных башмаков (рис.10) в значительной мере позволяет скомпенсировать ухудшение использовании АСТГ, обусловленное наличием коммутационного интервала. Объясняется это превалирующим влиянием фактора явнополюсности и, как следст-

вие, значительной величиной параметрической ЭДС при произвольном законе распределения индукции в зазоре.

Таким образом, в результате анализа и сравнительной оценки АСТГ и МПТ стало возможным учесть конструктивные факторы, влияющие на использование электромеханического преобразователя АСТГ.

Рекомендации и особенности методики проектирования основаны на подходе к проектированию АСТГ как эквивалентной коллекторной машины постоянного тока с постоянными магнитами и учитывают специфику вентильной коммутации.

При проектировании АСТГ определение обмоточных данных якорной обмотки осуществляется с учетом дискретного характера процессов коммута-

а 2л"

ции и неравномерной токовой загрузки фаз якоря при - м законе позици-

т

онной коммутации.

При расчете величин характеризующих рабочий режим, следует учитывать возможность работы АСТГ с углами опережения включения вентилей УВК /?0, отличными от нуля.

Рекомендации по проектированию учтены при расчете макетного, опытного образцов АСТГ, а так же ряда типоразмеров на различные номинальные данные. Кроме того, они могут быть учтены при проектировании серий и отрезков серий АСТГ с коммутаторами на полностью управляемых вентилях.

Для сравнительного анализа различных вариантов бесконтактных вентильных стартер-генераторов постоянного тока в диссертации проведены расчеты некоторых вариантов АСТГ, один из них изготовлен в виде опытного образца. Указанный образец изготавливался на базе асинхронного двигателя 4А90М, что определило главные размеры статора и ротора. В качестве магнитов использованы готовые призмы из материала ЮНДКЗ 5Т5БА с направленной кристаллизацией. Рассмотрены варианты АСТГ с когтеобразным ротором, с ротором коллекторного типа и ротором без полюсных наконечников. Анализ конструкций позволил выявить преимущества ротора с призматическими магнитами и полюсными наконечниками из магнитомягких материалов (рис. 10). При этом наиболее технологичным вариантом выполнения магнитной системы ротора является крепление наконечников со стороны торцов ротора.

Обмоточные данные макетного образца АСТГ по якорю были пересчитаны на напряжение С/^ =48В (1/ф = 20,5В) с целью ограничения пусковых токов в стартерном режиме. При этом были обеспечены требования по моменту Мп= 13,6Нм и частоте вращения п^,, — 1650об/мин. В стартерном режиме мощность на валу Рст — 1,375кВт, в генераторном - Рген — 1,0кВт. Угол

управления вентилями УВК /? регулировался в стартерном режиме в диапазоне 0-60град.эл..

Рис.10. Ротор с призматическими магнитами и составными цилиндрическими

полюсными башмаками магнит, ПБ — полюсный башмак, ВТ — втулка, Ш -немагнитный зазор.

Проведенные в работе исследования и разработки синхронного вентильного АСТГ показали перспективность этого варианта как для целей генерирования электроэнергии бортовой сети и запуска ДВС, так и для комбинированных силовых установок гибридных автомобилей.

В шестой главе рассматриваются вопросы разработки и изготовления АСТГ с микропроцессорной системой управления. Приводится описание структурных схем стартерного и генераторного режимов, алгоритмов системных программ, обеспечивающих нормальное функционирование всей системы.

К силовой части АСТГ следует отнести асинхронную или синхронную машины и инвертор напряжения (вентильный преобразователь), осуществляющий ее питание. Различные варианты исполнения машин приведены в предыдущих главах. Для данных машин были рассчитаны и изготовлены новые статорные обмотки, позволяющие (а^д^а^у^^^^Ц^уора напряжения

БИБЛИОТЕКА С.Пег«рбууг 03 Ю9 «гг

I I ишл

при питании его от аккумуляторных батарей с напряжениями 24, 48 и 144 Волы. Основные данные обмоток приведены в предыдущих главах. Для машин с этими обмотками были проведены исследования по определению их параметров на синусоидальном токе частотой 50Гц.

Инвертор напряжения, служащий для питания асинхронной машины, собран на ПБТ транзисторах по мостовой трехфазной схеме. Для управления транзисторами разработаны схемы, обеспечивающие развязку и усиление сигналов управления. Базовая блок-схема АСТГ приведена на рис. 1.

Управление ЛСТГ осуществляется микроконтроллером, который рассчитывает все необходимые параметры режима. Исходной информацией для расчета являются сигналы с датчиков напряжения и частоты скорости вращения. Необходимые временные задержки при управлении ключами инвертора формируются программными счетчиками, которые подключены к системе прерывания микропроцессора. Данные с датчиков напряжения и частоты вращения принимаются через параллельные порты.

В качестве управляющего микроконтроллера был выбран С164С1-8ЕМ, который имеет в своем составе все необходимые устройства для реализации системы управления. Устройство захвата - сравнения САРСОМ6 состоит из трех основных каналов и одного дополнительного. Данное устройство используется в качестве ШИМ генератора для управления электрической машиной. САРСОМ6 содержит в своем составе блок, позволяющий управлять вентильным стартер-генератором. Временные отсчеты в нем по основным каналам осуществляются шестнадцати - разрядным таймером счетчиком Т12, по дополнительному - десяти разрядным Т13. Достоинством рассматриваемого устройства является наличие двух выводов ССх и СОиТх по каждому каналу с номером X. При этом имеется возможность формирования сигналов управления верхним и нижним ключами стойки инвертора автоматически. Устройство захвата - сравнения САРСОМ2, позволяет точно отсчитывать временные промежутки между отдельными событиями. Устройство состоит из двух таймеров Т7, Т8 и восьми регистров захвата - сравнения. С устройством связаны восемь входов микроконтроллера. В режиме захвата, при прохождении какого либо фронта сигнала по одному из восьми входов содержимое одного из таймеров переписывается в соответствующий регистр и генерируется прерывание. Рассматриваемое устройство используется для реализации цифрового датчика скорости. Аналого-цифровой преобразователь, встроенный в микроконтроллер С164С1-8ЕМ имеет восемь каналов и позволяет осуществить 10 разрядное преобразование за 9.7 мкс. Для определения величин токов и напряжений стартер-генератора требуется использование пяти каналов: три для фазных токов, один для тока аккумуляторной батареи и один для контроля за напряжением аккумуляторной батареи.

На рис.11, представлены структурные схемы управления стартер -генераторными установками. Силовое питание установки осуществляется от

накопительного элемента НЭ, в качестве которого может использоваться аккумуляторная батарея или суперконденсатор. Последний вариант более предпочтителен, так как позволяет не фиксировать напряжение , при этом расширяется диапазон скоростей вращения, при которых установка в генераторном режиме может отдавать номинальную мощность. Структурные схемы для

б) Генераторный режим Рис. 11. Структурные схемы стартер-генераторов

управления установкой в режимах стартера и генератора различные. В стар-терном режиме при скалярном управлении в качестве сигнала обратной связи используется величина частоты вращения с датчика скорости ДС. Кроме того, в этом режиме этот же сигнал используется для определения основной частоты вентильного преобразователя ВП. Такой подход позволяет осуществлять регулирование не частотой, а скольжением (частота вращения определяется в цифровом виде), что существенным образом повышает точность. В генераторном режиме, в качестве обратной связи используется сигнал с датчика напряжения ДН. Данные о частоте вращения используются также как и в стартер-ном режиме. Для определения текущих значений скольжения и напряжения в стратерном режиме имеются блоки которые реализованы

табличным способом, а сами зависимости рассчитаны заранее для конкретного стартер-генератора. Сигналы напряжения и частоты ВП (получена после суммирования со скольжением в стартерном режиме и после вычитания в генераторном режиме) подаются на функциональный преобразователь ФП, который формирует текущие значения сигналов управления инвертором по трем фазам. Одним из главных элементов системы является ШИМ генератор, который формирует сигналы управления ВП. Связь системы с бортовой компьютерной сетью автомобиля осуществляется посредством CAN интерфейса, В генераторном режиме помимо рассмотренных блоков имеется ПНД регулятор скольжения PC, блок регулировки напряжения БРН, служащий для регулирования ШИМ. Использование БРН позволяет расширить диапазон скоростей вращения, при которых генератор отдает в бортовую сеть номинальную мощность. Блок задания напряжения БЗН работает в случае, когда в качестве НЭ используется суперконденсатор. На обоих схемах блоки обведенные пунктирной линией реализуются микроконтроллером.

Использование информации о частоте вращения АСТГ накладывает повышенные требования к точности датчика. Для решения указанной проблемы автором разработан датчик частоты вращения со следующими данными. Максимальная частота вращения вала, при которой ошибка измерения не превышает заданную nm„ = 3000 минчисло отсчетов за оборот N =4, точность измерения D=0,05%, минимальная частота вращения без потери точности измерения Пт;п~ 30 МИН"1. Датчик частоты вращения реализован на основе устройства захвата - сравнения САРСОМ2.

Для управления вентильным стартер-генератором рассматривались два варианта. В первом случае сигналы с трех датчиков положения подавались непосредственно на входа устройства захвата - сравнения САРСОМ6, при этом сигналы управления ключами ВП формировались устройством автоматически. Во втором случае в качестве датчика положения использовался датчик частоты вращения, рассмотренный выше. Сигналы управления ключами в этом случае формировались с участием процессора.

Важнейшим элементом микропроцессорной системы управления является программное обеспечение, которое разделено на две части: основная программа и программы обработки превышения. В задачи основной програм-'мы входят: инициализация системы, определение момента запуска системы, определение режима работы электрической машины (стартерный или генераторный), определение длительности шага инвертора и скважности ШИР, вычисление временных интервалов, в течение которых должна быть включена та или иная группа транзисторов инвертора. Для вычисления частоты и напряжения, подаваемых на асинхрошгую машину, программой используются математические модели, приведенные в предыдущих главах. С целью сокращения количества вычислений, которые необходимо осуществлять при работе системы в реальном времени, данные моделей для режима стартера сведены в цифровые таблицы р — /(и) И V = /(/?) • В режиме генератора используется

программная реализация ПИД регулятора скольжения РС в цепи обратной связи по напряжению.

Программы обработки прерывания вызывается в момент завершения одного из следующих событий: завершения счетчиками ШИМ генератора счета, захват очередного фронта сигнала с датчика частоты вращения, завершения преобразования по какому либо из каналов АЦП. В первом случае задачей программы обработки прерывания является обслуживание ШИМ генератора, во втором - определение в цифровом виде частоты вращения или положения ротора, а в третьем - определение мгновенных значений токов и напряжений стартер-генератора.

В шестой главе приводятся разработанные автором алгоритмы реализации ШИМ генератора для различных законов управления ( 120°-ный, 180°-ный и синусоидальный). Рекомендовано использовать 120°-ный закон управления для стартер-генератором небольшой мощности и для управления вентильным стартер-генератором, а 180°-ный или синусоидальный для установок с номинальной мощностью свышеЗ кВт.

Процессы электрической машины при ее работе, как в режиме стартера, так и в режиме генератора являются динамическими, поэтому их исследование обычными методами представляет значительную сложность. Учитывая то, что в процессе работы системы управления микроконтроллеру доступна полная информация о состоянии стартер-генератора в каждый момент времени, представляется возможным поручить микроконтроллеру и задачи определения требуемых характеристик. При этом микроконтроллер должен обеспечивать выдачу информации в реальном масштабе времени внешнему обрабатывающему устройству, в качестве которого использовался компьютер. Связь между микроконтроллером и компьютером осуществлялась посредством последовательных портов. Автором разработаны алгоритмы и программное обеспечение для экспериментальных исследований стартер-генератора.

Как в режиме стартера, так и в режиме генератора, экспериментальные исследования проводились при разомкнутых и замкнутых обратных связях. В режиме стартера при заторможенном роторе определялись установившиеся значения пусковых моментов в зависимости от частоты тока и величины напряжения статора. Максимальный пусковой момент 16Нм был достигнут при частоте 20Гц и скважности 0,86 двухполярного ШИР. При замкнутых обратных связях определены механические и пусковые характеристики АСТГ, которые удовлетворяли требуемым для стартеров заданного класса. Результаты экспериментальных исследований для сравнения с расчетными данными приведены в предыдущих главах.

В режиме генератора были определены регулировочные и токоскоро-стные характеристики, из которых следует, что диапазон скоростей вращения, при которых АСТГ отдает требуемую мощность равен 1:4. Для современных автомобилей с карбюраторными двигателями такого диапазона недостаточно. Одним из способов расширения диапазона является использование ШИП в цепи постоянного тока ВН, другим - использование суперконденсатора в качестве НЭ.

Основные результаты и выводы

Основные результаты диссертационной работы могут быть обобщены в следующих выводах и рекомендациях:

1. Автором предложен новый автомобильный стартер - генератор и устройство управления, которое позволяет производить регулируемый частотный запуск ДВС от АБ с получением значительных пусковых моментов, а также ограничить ток заряда аккумуляторной батареи на требуемом уровне в генераторном режиме работы

2. Разработанные автором математические модели редукторных и безредук-торных вариантов стартер-генераторов с использованием метода полезной составляющей, позволяют рассчитать статические характеристики, как в стартерном, так и в генераторном режимах.

3. Автором предложено использовать для расчета квазиустановившихся режимов редукторных вариантов АСТГ математическую модель с уравнениями в комплексных мгновенных составляющих, что необходимо для выбора силовых транзисторов инвертора и редуктора между АСТГ и ДВС.

4. Математические модели и пакеты прикладных программ, разработанные автором, позволяют в переходных процессах учесть дискретные переключения вентилей инвертора АСТГ, свойства АБ, как автономного источника питания, а также возможность работы АСТГ с ШИР фазного напряжения и ШИП в звене постоянного тока.

5. Теоретически и экспериментально доказана возможность создания автомобильных асинхронных редукторных стартер - генераторов, работающих с аккумуляторными батареями 24,48, и 12В.

6. Разработана методика определения, по заданным ограничениям, основных размеров и параметров безредукторного асинхронного стартер -генератора на базе серийных асинхронных машин.

7. Исследование БАСТГ на разработанной автором модели динамических режимов системы генерирования и запуска ДВС автомобиля и сравнения их результатов с экспериментальными данными показали корректность разработанной модели и правильность расчета параметров АМ.

8. Компьютерные эксперименты, проведенные для анализов процессов в стартерном и генераторном режимах БАСТГ, режимах рекуперативного торможения и сопровождения ДВС, выявили хорошие регулировочные свойства асинхронного стартер-генератора.

9. Предложенные законы управления вентильным преобразователем при холодном запуске ДВС позволяют более чем на 20% увеличить среднее значение электромагнитного момента АМ в начале процесса запуска.

10. Сравнение результатов моделирования пусковых режимов БАСТГ с данными аналогичных зарубежных стартер-генераторов показало конкурентоспособность разработанных безредукторных асинхронных стартер - генераторов.

11. Разработан и изготовлен макетный образец АСТГ с использованием отечественных силовых транзисторов, для работы в автомобилях с АБ напряжением 24 и 48 В. Результаты испытаний макетного образца показали хорошее совпадение расчетных и экспериментальных данных АСТГ в стартерном и генераторном режимах.

12. Разработаны математические модели автомобильного вентильного стартер-генератора (АСТГ) для квазиустановившихся электромагнитных и электромеханических процессов на основе метода гармонического анализа и «полезных» составляющих параметров учитывающие конструкции магнитной системы рабочий и коммутационный интервалы постоянства структуры, форму кривой изменения индукции в воздушном зазоре, ограниченное число фаз обмотки якоря.

13. Предложены проектные процедуры и разработан алгоритм проектирования АСТГ, основанный на сочетании поверочного и оптимизационного расчетов.

14. Разработанная автором микропроцессорная система управления АСТГ с цифровым датчиком частоты вращения высокой точности позволяет использовать практически любые законы регулирования как в стартерном, так и в генераторном режимах.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Автомобильный асинхронный стартер-генератор/ А. И. Скороспешкин, В.М. Анисимов, П.Ю. Грачев, В.Н. Кудояров // СамГТУ, - Самара, 1984. -12 с. Деп. в Информэлектро, 1994, № 43-эт 94.

2. Автомобильный асинхронный стартер генератор/ В.М. Анисимов, П.Ю. Грачев, В.Н. Кудояров, А.И. Скороспешкин // Вестник УГТУ. "Современные проблемы энергетики, электромеханики и электротехнологии", Екатеринбург: УГТУ, 1995, с.58 -59.

3. Анисимов В.М., Скороспешкин А.И. и др. Автомобильные стартеры и генераторы. Состояние и перспективы развития // Автомобильная промышленность, 1995, № 11, с. 9 -11.

4. Анисимов В.М., Тарановский В.Р. Микропроцессорная система управления автомобильным стартер-генератором // Автомобильная промышленность, 1996, № 4, с. 6-8.

5. Математическая модель автомобильного асинхронного стартер- генератора / В.М. Анисимов, П.Ю. Грачев, В.Н.Кудояров, А.И.Скороспешкин // Электрические машины общего и специального назначения. Межвуз.сб. научи, тр. Омск, 1996, с. 45-49.

6. Анисимов В.М., Тарановский В.Р. Определение статических характеристик автомобильного стартер-генератора методом комплексных переменных. СамГТУ - Самара, 1996, 13 с. Деп. в Информэлектро, 1996, №8 - эт 96.

7. Патент №2104612 Российской Федерации, МКИ Н 02 Р 9/44. Устройство управления асинхронным стартер-генератором / А.И. Скороснешкин, В.М. Анисимов, В.Н. Кудояров, П.Ю. Грачев / Самарский государственный технический университет// 10.02. 98, Бюл, №4.

8. Anisimov V.M., Grachev P.Y., Kudoyarov V.N. Starter - generators system with accumulation of kinetic energy. Pioc. of the 4-th Intern. Conf. on Unconventional Electromechanical and Electrical Systems UEES'99. St. Petersburg, Russia, 21-24 June 1999, pp. 289-294.

9. Kudoyarov V.N. Anisimov V.M., Grachev P.Y. Asynchronous automotive starter - generators. Proc. of the 4-th Intern. Conf. on Unconventional Electromechanical and Electrical Systems UEES 99, St. Petersburg, Russia, vol.2,1999, pp.295- 298.

10. Повышение надежности запуска ДВС в автомобильных стартер-генераторах // П.Ю. Грачев, В.М. Анисимов, В.Н Кудояров., А.И Скоро-спешкин. // Труды международной конференции "Надежность и качество в промышленности, энергетике и на транспорте", Самара, 1999, с. 148-150.

11. Повышение надежности автомобильных стартер-генераторов // В.Н Кудояров., В.М. Анисимов, П.Ю. Грачев // Труды международной конфе-

ренции "Надежность и качество в промышленности, энергетике и на транспорте", Самара,1999, с. 152-154.

12. Перспективные вентильные стартер-генераторы для автомобильного транспорта // АИ.Скороспешкин, В.Р.Тарановский, В.М. Лнисимов, В.Е. Высоцкий // Российский электротехнический конгресс, Труды ВЭЛК-99, секция "Электротехнические системы транспорта", Москва, 1999, с. 98101.

13. Особенности проектирования автомобильных стартер-генераторных систем // В.М. Анисимов, П.Ю. Грачев, А.И Скороспешкин, В.Р. Таранов-ский, В.Н.Кудояров // Тезисы докладов науч. техн. конфер., ЭКАО-99, Москва, 1999, с.31-33.

14. Использование микроконтроллеров фирмы SIEMTNS для управления автомобильными стартер-генераторами В.М. Анисимов, А.И Скороспешкин, В.Р. Тараиовский, // Тезисы докладов науч. техн. конфер., ЭКАО-99, Москва, 1999, с.31-33.

15. Анисимов В.М., Кудояров В.Н., Грачев П.Ю. Математическая модель автомобильного асинхронного стартер-генератора. Тезисы докладов науч. техн. конфер., ЭКАО-99, Москва, 1999, с. 123-125.

16. Anisimov V.M., Skorospieshkin A. I., Taranovskiy V.R. Control of car elec-tromcchanic converters of start systems and generating energy on the basis of SIEMENS microcontrollers. Proc. of the 4-th Intern. Conf on Unconventional Electromechanical and Electrical Systems UEES'99. St. Petersburg, Russia, 2124 June 1999, pp. 523-529.

17. Anisimov V.M., Skorospieshkin A. I., Taranovskiy V.R. Control of system peripherals car starter - generator on the basis of microcontroller C164CI. Proc. of the 4-th Intern. Conf. on Unconventional Electromechanical and Electrical Systems UEES'99. St. Petersburg, Russia, 21-24 June 1999, pp. 517 -523.

18. Патент .№2150602 Российской Федерации. МКИ F02N П/04. Автомобильный стартер-генератор / В.М. Анисимов, В.Н. Кудояров, И.Ю. Грачев / Самарский государственный технический университет //10. 06. 2000, Бюл. №16.

19. Стартер-генераторы для автомобильного транспорта // П.Ю. Грачев, В.М. Анисимов, В.Н Кудояров., А.И Скороспешкин //, Техническая электродинамика: Тематический выпуск "Проблемы современной электротехники", часть 7. Киев: Национальная академия наук Украины, 2000 с.98-104.

20. Патент №2173020 Российской Федерации. МКИ Н 02 Р 9/44, F 02 N 11/04. Электрическая система с асинхронным стартер-генератором / В.М. Анисимов, П.Ю. Грачев, А.И. Скороспешкин, В.Н Кудояров. // Самарский государственный технический университет / 27. 08.2001, Бюл. №24.

21. Определение параметров и расчет динамических режимов безредуктор-ных стартер-генераторов для гибридных автомобилей // В.М. Анисимов,

П.Ю. Грачев, В.Н Кудояров, А.И Скороспешкин // Электромеханика и управляемые электромеханические системы: Вестник Уральского государственного техн. университета - УПИ. Екатеринбург: УГТУ - УПИ, 2000.082-190/

22. Математическая модель и исследования статических режимов асинхронных безредукторных стартер-генераторов. // В.М. Анисимов, В.Н Кудояров., П.Ю. Грачев, А.И Скороспешкин // Электромеханика и управляемые электромеханические системы: Вестник Уральского государственного техн. университета-УПИ. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2000. с. 191-196.

23. Статические и динамические режимы безредукторных стартер-генераторов для гибридных автомобилей // П.Ю. Грачев, В.М. Анисимов, Ежова Е.В., ЮА Туровский // Техническая электродинамика: Тематический выпуск "Проблемы современной электротехники", часть 6. Киев: Национальная академия наук Украины, 2002, с. 37-41.

24. Вентильные двигатель генераторы постоянного тока для силовых установок гибридных автомобилей // В.М. Анисимов, В.Е. Высоцкий, П.В. Тулупов, В.Е. Верещагин // Электромеханические и электромагнитные преобразователи энергии и управляемые электромеханические системы: Вестник Уральского государственного техн. университета - УПИ. Екатеринбург. УГТУ - УПИ, 2003. с.262-266.

25. Высоцкий В.Е., Анисимов В.М. Электромеханогронные системы с пози-иионно-зависимым управлением для комбинированных силовых установок гибридных автомобилей. Сборник трудов МНТК «Актуальные проблемы надежности технологических, энергетических и транспортных машин» М.: «Машиностроение», 2003. с. 174-179.

Личный вклад автора. Основные научные результаты, включенные в диссертацию, опубликованы в работах [2,3,4,5,7,8,9,17,18,19,20,21,22,23,24]. В этих работах автору принадлежат: постановка задачи и разработка математических моделей [2,3,5,9,19,22,24], обобщения и выводы [3,4,8,19], экспериментальная часть [5,19,21,23,24] расчетная часть [19,21,22,24], новое направление в разработке технических решений [7,17,18,20].

Автореферат отпечатан с разрешения диссертационного совета Д212.217.04 (протокол № 9 от 27 ноября 2003 г.)

Заказ №209 Тираж 150 экз.

Отпечатано с готовых оригинал-макетов в типографии Сам ГТУ. 443100 г.Самара, ул. Молодогвардейская, 244

»-81 17

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ СИСТЕМ ГЕНЕРИРОВАНИЯ И ЗАПУСКА ДВС АВТОМОБИЛЕЙ. ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Тенденции развития автомобилей и их электромеханических устройств

1.2. Редукторные асинхронные автомобильные стартер-генераторы

1.3. Безредукторные стартер-генераторы

1.4. Новые технические решения, разработанные с участием автора

1.5. Микропроцессорные системы управления электромеханическими преобразователями автомобилей

1.6. Методы исследования автомобильных стартер-генераторов 60 Выводы

2. ИССЛЕДОВАНИЕ УСТАНОВИВШИХСЯ РЕЖИМОВ РЕДУКТОРНЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ АСИНХРОННЫХ СТАРТЕР-ГЕНЕРАТОРОВ (АСТГ)

2.1. Особенности конструкций, режимов работы и математического моделирования редукторных вариантов АСТГ

2.2. Математическая модель АСТГ для расчета квазиустановившихся режимов

2.3. Математическая модель АСТГ, основанная на методе полезной составляющей

2.4. Моделирование установившихся процессов на компьютере 87 Выводы

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ РЕДУКТОРНЫХ АСИНХРОННЫХ АСТГ

3.1. Динамика частотного пуска редукторных АСТГ

3.2. Переходные процессы в генераторном режиме 127 3.3 Синтез систем регулирования редукторных АСТГ 129 3.4. Математическая модель для исследования динамических режимов редукторных АСТГ

3.5. Пакет прикладных программ для анализа динамики АСТГ

3.6. Результаты расчета динамических режимов асинхронных редуктор-ных АСТГ с аккумуляторными батареями (АБ) 24 и 48В

3.7. Динамические режимы асинхронного редукторного стартер-генератора АСТГ

Выводы

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ БЕЗРЕДУКТОРНЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ АСИНХРОННЫХ СТАРТЕР- ГЕНЕРАТОРОВ (БАСТГ)

4.1.Выбор типоразмера базового двигателя и определение параметров машины БАСТГ

4.2. Моделирование статических режимов работы БАСТГ

4.3. Моделирование динамических режимов работы БАСТГ

4.4. Проверка корректности математической модели и ее параметров при моделировании макетного образца БАСТГ

4.5. Моделирование динамических режимов работы БАСТГ с учетом неравномерности вращения коленчатого вала ДВС

4.6. Моделирование динамических режимов работы БАСТГ при регулировании напряжения статора асинхронной машины (АМ)

4.7. Моделирование процессов пуска ДВС от макетного образца БАСТГ при пониженных напряжениях АБ

Выводы

5. ВЕНТИЛЬНЫЕ СТАРТЕР - ГЕНЕРАТОРЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ

5.1 Электромеханические системы автомобилей с бесколлекторными вентильными машинами постоянного тока

5.2. Математическая модель АСТГ на базе синхронной машины

5.2.1. Уравнения математической модели и параметры АСТГ в квазиу-становившемся режиме работы

5.2.2. Уравнения математической модели АСТГ при синусоидальном законе распределения индукции вдоль зазора и бесконечно малом интервале коммутации

5.2.3 ЭДС обмотки якоря АСТГ при гармоническом законе изменения индукции в зазоре

5.3. Анализ эффективности электромеханического преобразования в вентильном стартер-генераторе постоянного тока и способы ее повышения ч

5.4. Основные рекомендации и особенности инженерной методики проектирования АСТГ на базе вентильной машины с постоянными магнитами

5.5 Сравнительный анализ различных вариантов бесконтактных вентильных АСТГ постоянного тока

Выводы

6. МИКРОПРОЦЕССОРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ АВТОМОБИЛЕЙ

6.1. Структурные схемы управления электромеханическими преобразователями

6.2. Структура периферийных устройств микроконтроллера С164С1 необходимых для формирования ШИМ сигналов

6.3. Формирование основных видов ШИМ сигналов для управления стартер-генераторами.

6.4. Микропроцессорное управление автомобильными стартер-генераторами.

6.5.Автоматизация исследований автомобильного стартер генератора.ЗЗЗ

Выводы

В настоящее время в нашей стране и за рубежом большое внимание уделяется совершенствованию электромеханических систем автомобильного транспорта. Важнейшими из этих систем, по влиянию на надежность весогабаритные показатели и стоимость всего автомобиля, являются электромеханические системы запуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и генерирования электроэнергии при отборе мощности с вала ДВС.

Увеличить надежность, снизить весогабаритные показатели и стоимость автомобиля позволяют редукторные стартер-генераторы. Это достигается за счет замены двух электрических машин, стартера и генератора, одной - стартер-генератором, а также повышения, за счет редуктора, частоты вращения этой машины.

В настоящее время в мире также сложилась тенденция к увеличению числа и мощности потребителей в современных автомобилях. Связано это с растущими требованиями к экологии, комфорту и безопасности автомобиля, предъявляемыми современными покупателями. Но это приводит к тому, что уже сегодня требуются генераторы с мощностью более 6 кВт.

Одним из путей решения данной проблемы является появление гибридных автомобилей с комбинированной силовой установкой (КСУ), включающей ДВС и безредукторный стартер-генератор, монтируемый в зоне коленчатого вала ДВС, что наряду с требуемой мощностью электрического генератора также обеспечивает интеграцию двух отдельных комплектующих автомобиля - стартера и генератора. Это дает возможность повысить надежность и безопасность автомобиля за счет меньшего числа составляющих его элементов и сохранения работоспособности при отказе электрической машины или ДВС.

Особенно важным аспектом является вопрос экологии. Увеличение мощности стартер-генератора в КСУ позволяет снизить токсичные выбросы в атмосферу за счет трогания автомобиля на электрической тяге и обеспечения оптимального режима работы ДВС. Также возможен режим рекуперативного торможения. Значительно уменьшается шум при пуске.

Наиболее полно требованиям технологичности, бесконтактности, надежности при значительных частотах вращения вала отвечают синхронная машина (СМ) с постоянными магнитами и асинхронная машина (АМ) с короткозамкнутым ротором. Они наиболее проста по конструкции из всех электромеханических преобразователей энергии, а асинхронная машина имеет минимальную стоимость.

Таким образом, для автомобильного транспорта необходима разработка специальных электромеханических систем с электрическими машинами, создающими значительные моменты в пусковых режимах, а также позволяющими вырабатывать электроэнергию в широком диапазоне частот вращения вала ДВС в генераторных режимах.

Можно отметить следующие результаты выполненных ранее работ по рассматриваемой тематике.

1. Разработано значительное число схемных и конструктивных решений систем запуска и генерирования электроэнергии с АМ и СМ.

2. Созданы разнообразные методы расчета как статических, так и динамических режимов АМ и СМ, работающих в режиме запуска первичных двигателей и режиме генерирования электроэнергии при переменной частоте вращения вала.

3. За рубежом разработаны редукторные и безредукторные автомобильные стартер-генераторы с АМ и СМ, установленные на автомобили.

Основополагающими в области разработки, исследования и проектирования электромеханических систем автомобилей являются труды: В.В. Апсита, Б.М. Айзенштейна, В.А. Балагурова, Ф.Ф. Галтеева, C.B. Акимова, C.B., Банникова, Ю.И. Боровских, А.И. Важнова, Ю.М.Галкина, Ю.И. Квайта, Ю.А. Купеева И.И. Трещева, Ю.П. Чижкова, Г.И. Штурмана, В.Е. Ютта.

В настоящее время в России назрела необходимость создания новых перспективных электромеханических установок автомобилей на базе вентильно-машинных комплексов, содержащих электрические машины, вентильные преобразователи, микропроцессорные информационно-управляющие системы.

В этой области автор опирался на работы : A.A. Афанасьева, А.К. Аракеляна, А.И.Бертинова, В.Я. Беспалова, Д.А. Бута, Т.А.Глазенко, А.Е. Загорского, Л.Я. Зиннера, И.П. Копылова, M.JI. Костырева, Ю.П. Коськина, В.А. Лесника, А.И. Лищенко, В.К. Лозенко, Н.И Лебедева, Ш.И. Лутидзе, В.П. Миловзорова, И.Е. Овчинникова, Г.Б. Онищенко, Ф.Н. A.C. Сандлера, Сарапулова, Б.В. Сидельникова, А.И. Скороспешкина, Н.Д. Торопцева, Ю.Г. Шакаряна, Р.Т. Шрейнера.

Однако, многие вопросы в области использования AM и СМ в электромеханических системах запуска и генерирования электроэнергии автомобилей остались нерешенными. В частности, не исследованы установившиеся и динамические режимы редукторных вариантов стартер-генераторов для отечественных автомобилей, а также установившиеся и переходные процессы в безредукторных системах с повышенным напряжением. Нет детальных исследований автомобильных систем запуска и генерирования электроэнергии с микропроцессорным управлением.

Цель и задачи диссертационной работы Целью работы являются разработка редукторных и безредукторных стартер-генераторов для отечественных автомобилей с микропроцессорным управлением и исследование их в статических и динамических режимах. Для этого поставлены следующие задачи.

1. Провести анализ современного состояния и перспектив развития стартерных и генераторных и комбинированных электромеханических стартер- генераторных систем автомобильного транспорта.

2. Разработать технические решения, позволяющие обеспечить требования, предъявляемые к редукторным и безредукторным стартер-генераторным системам автомобилей на различные напряжения.

3. Выбрать методы для исследования статических и динамических режимов различных вариантов автомобильных стартер- генераторов с АМ и СМ.

4. Разработать математические модели и выбрать программы расчета для исследования статических и квазиустановившихся режимов редукторных и безредукторных стартер- генераторных систем с АМ и СМ на различные напряжения.

5. Разработать математические модели и выбрать программы для исследования динамики таких стартер- генераторных систем в стартерном и генераторном режимах при заданных напряжениях.

6. Разработать микропроцессорные системы управления и регулирования редукторных и безредукторных стартер- генераторных систем с АМ и СМ.

7. Разработать алгоритмы и программы управления для микроконтроллера С16481-8ЕМ, являющегося базовым для системы управления.

8. Провести экспериментальные исследования макетных образцов редукторных и безредукторных стартер-генераторных систем с микропроцессорным управлением.

Методы исследования Поставленные задачи решены автором в диссертационной работе < использованием методов компьютерного эксперимента I экспериментальных методов исследования на макетных и опытных образцах При разработке математических моделей, для анализ; квазиустановившихся и переходных процессов стартер- генератора? применен метод мгновенных значений с использованием коммутационны> функций для моделирования переключений вентилей, а для моделирование статических режимов стартер- генераторных систем с АМ и СМ - методы гармонического анализа и полезной составляющей.

Научная новизна Научная новизна работы заключается в теоретических и экспериментальных исследованиях, сущность которых содержится в следующих решенных задачах:

1. Разработаны математические модели для исследования статических, квазиустановившихся и динамических режимов предложенных автором редукторных асинхронных и синхронных автомобильных стартер -генераторов, а также для исследования статических и динамических режимов безредукторных асинхронных и синхронных электромеханических систем со стартер - генераторами коленвалового типа.

2. Установлено, путем анализа статических характеристик редукторных асинхронных и синхронных автомобильных стартер - генераторов на напряжение 12, 24 и 48 В при частотном управлении, что такие стартер-генераторы обеспечивают требуемые пусковые и номинальные моменты в стартерном режиме и токоотдачу в заданном диапазоне частот вращения вала ДВС в генераторном режиме.

3. Исследованы, с использованием разработанных автором математических моделей, динамические режимы работы редукторных асинхронных и синхронных автомобильных стартер - генераторов с учетом внутреннего сопротивления АБ, широтно-импульсного регулирования (ШИР) напряжения статора АМ, емкости фильтра и насыщения зубцов магнитопровода АМ от полей рассеяния при значительных пусковых токах.

4. Доказано, с использованием статических характеристик безредукторных асинхронных и синхронных автомобильных стартер - генераторов коленвалового типа на напряжения 48 и 144 В, что при частотном управлении такие стартер-генераторы обеспечивают: требуемые пусковые и номинальные моменты в режиме трогания и поддержки ДВС автомобиля, требуемую мощность в заданном диапазоне частот вращения вала ДВС в генераторном режиме, а также работу в режиме рекуперации энергии при торможении автомобиля.

5. Исследованы, с использованием разработанных автором математических моделей, динамические режимы работы безредукторных асинхронных автомобильных стартер - генераторов коленвалового типа в указанных выше режимах с учетом учетом неравномерности вращения коленчатого вала ДВС.

6. Исследованы экспериментально режимы работы макетных образцов редукторных и безредукторных асинхронных и синхронных автомобильных стартер - генераторов с микропроцесорным управлением, уточняющие исходные данные для теоретических расчетов и подтверждающие корректность математических моделей, используемых для расчетов статических и динамических режимов указанных электромеханических систем.

Практическая ценность 1. Разработаны: новая конструкция редукторного стартер- генератора, системы управления стартерным и генераторным режимами, позволяющие обеспечить требования, предъявляемые к стартерным и генераторным системам автомобилей при заданных напряжениях, защищенные патентами РФ.

2. Разработаны микропроцессорные системы управления редукторных и безредукторных стартер- генераторов на базе ^синхронных и синхронных машин, обеспечивающие требуемые режимы работы.

3. Получены рекомендации по построению систем автоматического регулирования редукторных и безредукторных стартер- генераторов на базе асинхронных и синхронной машин.

4. Для стартер-генераторов предложено использовать простую систему скалярного управления не требующую больших затрат процессорного времени, при этом в отдельных случаях допустимо использовать более простой и дешевый микроконтроллер. Для стартер-генераторов на основе синхронной машины предложено использовать встроенное устройство управления существенным образом освобождающее процессор микроконтроллера.

Апробация работы

Основные положения работы доложены и обсуждены на:

- Международных научно-технических конференциях "Надежность и качество в промышленности, энергетике и на транспорте", Самара, 1999г., "Нетрадиционные электромеханические и электрические системы" Санкт-Петербург, 1999г., "Проблемы современной электротехники ПСЭ-2000", Киев, 2000г. и ПСЭ-2002, Киев, 2002г. "Актуальные проблемы надежности технологических, энергетических и транспортных машин", Самара, 2003.

- Всероссийских научно-технических конференциях "Современные проблемы энергетики, электромеханики и электротехнологии",

Екатеринбург, 1995г., "Электрические комплексы автономных объектов ЭКАО-99", Москва, МЭИ, 1999г.;

- Юбилейной научно-технической конференции "Отечественная электродинамика на пороге XXI века". Москва, 1999г.;

- Всероссийском электротехническом конгрессе ВЭЛК-99, секция "Электротехнические системы", Санкт-Петербург, 1999г.;

-научных семинарах кафедры "Электромеханика и нетрадиционная энергетика", СамГТУ, 1997 -2002г.г.

Публикации

Основные результаты работы отражены в 29 печатных работах /21,52,53,85,110. 122,148,150,152,186.188,194.200/.

Реализация работы

Решенные в работе задачи являются частью перспективных научно-исследовательских и проектных работ, которые проводились АО "Завод им. Тарасова" совместно с кафедрой электромеханики и нетрадиционной энергетики СамГТУ, а в настоящее время ведутся совместно с Ульяновским автомобильным заводом.

Безредукторный стартер- генератор с микропроцессорным управлением подготовлен для установки на первый в России гибридный автомобиль создаваемый на Волжском автомобильном заводе.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Новые технические решения предложенные автором и защищенные патентами Российской федерации в области автомобильных стартер-генераторов, позволяют повысить качество работы электромеханических систем автомобильного транспорта.

2. Совокупность математических моделей, разработанных под руководством и при участии автора, позволяет рассчитывать статические характеристики, квазиустановившиеся и динамические режимы работы редукторных и безредукторных стартер- генераторов на базе асинхронных и синхронной машин при запуске ДВС от аккумуляторов, работе стартер- генераторов источниками электропитания бортовой сети, при совместной работе с ДВС и рекуперативном торможении.

3. Результаты анализа компьютерных экспериментов, проведенных для квазиустановившиеся и динамических режимов, а также рассмотрение статических характеристик асинхронных редукторных и безредукторных стартер- генераторов позволяют дать рекомендации по обеспечению надежной и высокоэффективной работы этих типов стартер- генераторов.

4. Программный комплекс, позволяющий осуществлять рациональное проектирование АСТГ и результаты конструктивной проработки вариантов вентильных АСТГ с электромагнитным и магнитоэлектрическим возбуждением.

5. Комплекс алгоритмов реализации различных видов ШИМ сигналов для стартер-генераторов и алгоритмы, использующие внутренние ресурсы микроконтроллера, для диагностики и исследований.

6. Результаты экспериментальных испытаний редукторных и безредукторных стартер- генераторов подтверждают правильность теоретических выводов и позволяют рекомендовать асинхронный безредукторный стартер- генератор с микропроцессорным управлением для установки на гибридный автомобиль.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованных источников и приложения.

ВЫВОДЫ

1. Выбранная базовая структура схемы системы управления стартер-генераторами является универсальной и может быть использована для различных типов машин.

2. Микроконтроллер фирмы SIEMENS C164CI8EM по своим техническим характеристикам полностью удовлетворяет требованиям, предъявляемым к системам управления стартерt генераторами.

3. Разработанные алгоритмы реализации различных ШИМ можно использовать при программировании систем управления; алгоритмы прямоугольных ШИМ - для стартер-генераторов, мощность которых не превышает 2 кВт, а синусоидальных ШИМ - для стартер-генераторов больших мощностей.

4. Использование простых законов управления открывает широкие возможности для корректировки технологического разброса параметров электрических машин простым изменением таблиц в постоянной памяти микроконтроллера.

5. Разработанные алгоритмы управления стартер-генератором позволяют получать информацию о мгновенных значениях всех параметров режима, что важно при экспериментальных исследованиях, а также при диагностике стартер-генераторных установок в автомобиле.

345

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Совершенствование систем электрооборудования автомобилей идет по пути повышения напряжения бортовой сети, внедрения электронных регуляторов, применения электрических машин переменного тока, увеличения частоты вращения генераторов.

2. Автором предложен новый автомобильный стартер - генератор и устройство управления им. Устройство управления позволяет производить регулируемый частотный запус^с ДВС от АБ с получением значительных пусковых моментов, а также ограничить ток заряда аккумуляторной батареи на требуемом уровне в генераторном режиме работы. Для снижения пусковых токов нужно использовать АБ на 36 или 48 В и микропроцессорное управление.

3. Для исследования редукторных и безредукторных стартер-генераторов целесообразно применение комплекса методов математического моделирования: метода полезной составляющей - для исследования статических режимов, метода мгновенных значений с использованием коммутационных функций - для анализа квазиустановившихся и переходных электромагнитных процессов.

4. Разработанные автором математические модели редукторных и безредукторных вариантов стартер-генераторов с пользованием метода полезной составляющей, позволяют рассчитать статические характеристики как в стартерном, так и в генераторном режимах.

5. Автором предложено использовать для расчета квазиустановившихся режимов редукторных вариантов АСТГ математическую модель с уравнениями в комплексных мгновенных составляющих, что необходимо для выбора силовых транзисторов инвертора и редуктора между АСТГ и ДВС.

6. Показано, что диапазон рабочих частот вращения редукторных АСТГ в генераторном режиме, ограничен снизу из-за снижения КПД, а сверху -из-за снижения максимальной мощности.

7. Математические модели и пакеты прикладных программ, разработанные автором, позволяют в переходных процессах учесть дискретные процессы переключения вентилей инвертора АСТГ, свойства АБ, как автономного источника питания, а также возможность работы АСТГ с ШИР фазного напряжения и ШИП в звене постоянного тока.

8. Доказано, что ШИП в звене постоянного тока АСТГ, предложенный автором, позволяет расширить диапазон рабочих частот вращения в генераторном режиме. ч

9. Теоретически и экспериментально доказана возможность создания автомобильных асинхронных редукторных стартер - генераторов, работающих с аккумуляторными батареями 24, 48, и 12 В.

10.Разработана методика определения, по заданным ограничениям, основных размеров и параметров безредукторного асинхронного стартер -генератора на базе серийных асинхронных машин.

11 .Доказано, что. с увеличением мощности БАСТГ расширяется диапазон рабочих частот вращения. В генераторном режиме. БАСТГ-144 мощностью 12,5кВт способен отдать мощность 4,2 кВт, при частоте вращения коленчатого вала ДВС 6000 мин"1.

12.Анализ статических характеристик БАСТГ в стартерном режиме показал, что он развивает пусковой момент до 300 Нм, при разрядном токе аккумуляторной батареи не более 200А.

13.Исследование БАСТГ на разработанной автором модели динамических режимов системы генерирования и запуска ДВС автомобиля и сравнение их результатов с экспериментальными данными показали корректность разработанной модели и правильность расчета параметров АМ.

14.Компьютерные эксперименты, проведенные для анализа процессов в стартерном и генераторном режимах БАСТГ, режимах рекуперативного торможения и сопровождения ДВС, выявили хорошие регулировочные свойства асинхронного стартер-генератора.

15.Предложенные законы управления вентильным преобразователем при холодном запуске ДВС позволяют более чем на 20% увеличить среднее значение электромагнитного момента АМ в начале процесса запуска.

16.Сравнение результатов моделирования пусковых режимов БАСТГ с данными аналогичных зарубежных стартер-генераторов показало конкурентоспособность разработанных безредукторных асинхронных стартер - генераторов.

17. Разработан и изготовлен макетный образец АСТГ с использованием отечественных силовых транзисторов, для работы в автомобилях с АБ напряжением 24 и 48 В. Результаты испытаний макетного образца показали хорошее совпадение расчетных и экспериментальных данных АСТГ в стартерном и генераторном режимах.

18. Разработаны математические модели автомобильного вентильного стартер-генератора (АСТГ) на базе синхронной машины для квазиустановившихся электромагнитных и электромеханических процессов на основе метода гармонического анализа и «полезных» составляющих параметров, учитывающие конструкции магнитной системы, рабочий и коммутационный интервалы постоянства структуры, форму кривой изменения индукции в воздушном зазоре, ограниченное число фаз обмотки якоря.

19.Создана методика расчета характеристик таких АСТГ, учитывающая и особенности вентильной коммутации при различных законах изменения поля вдоль зазора, а также воздействии реакции якоря.

20.Предложены проектные процедуры и разработан алгоритм проектирования АСТГ, основанный на сочетании поверочного и оптимизационного расчетов.

21.Разработанная автором микропроцессорная система управления АСТГ с цифровым датчиком частоты вращения высокой точности позволяет использовать практически любые законы регулирования, как в стартерном, так и в генераторном режимах.

1. Куров Б.А. Токсичность грузовых автомобилей // Грузовик и автобус, троллейбус, трамвай. -1997. -№ 1.

2. Boom bei Hrojekten fur Elektrofahrzeuge/ Henselcit R // Nachr ussen-hand. 1994. -№ 206.

3. Infrastrukture needs for Evand hev/ Barsony S., Spiewak D.R. Hsing S.H.// Nist prec. Publ./ Us Dep. Commer Nat. Dur. Stand. 1993, № 860. -C.26.32.

4. Japan and California offer Ev subsidies/Sacks Tony//Elec. Rev.-1995. -№ 16. -c. 228.

5. Tulpen ans Paris// Autotechnic. -1995. -№ 6, 7. c. 54-55.

6. Elektroauto EVI: Famose Ladetechnic//Elek. Mash. -1996. 75. №4. - c. 8-9.

7. Пат. 5438228 США, МКИ6 H02K 1 l/ОО/ Conture Piere. Francoeur и др.; Hydro-Quebec. №151192. Опублик. 01.08.95; НКИ 310/67 R.

8. Elektrovelos sansen den Toffis davon// Sounenerg sol. -1996. № 3. -c. 29.

9. I nate buses at least empy ones/ Duffy DonII Batteries Int. -95. -№23.-c. 80-81.10. "Ока" на электричестве. II За рулем . 1997. - №6. - с.32. П.Некрасов В.Г. Массовый городской автомобиль// Автомобильнаяпромышленность. 1997. -№ 7. - с. 18.

10. Finding the road to sustainable transport: The US Tour de Sol 1996// San Word. 1996.-20., № 3. - c. 17-18.

11. Bright sparks// Mater and Manuf Processes. 1996. - 11, № 4. - c. 565574.

12. W.Lawrence et al., "Microprocessor Control of a Hybrid Energy System", Proceedings of the 24th Intersociety Energy Conversion Engineering Conference, vol. 2, Aug. 1989, pp. 737-741.

13. Hybrid automobil geht in Serie// Automobiltechn. Z. - 1996. -98, № 10. c. 462.16. "И конь, и лань в одной упряжке" // За рулём. 1996. - № Ю.-с. 35.

14. Воробьев-Обухов. Вот это гибрид // За рулем . 2000ю - №2. -с.50.

15. Btlarus, Автоблиц, Новые модификации Citroen Xsara, 13.05.1998.

16. P. Greenfield, "Alternative Routes Down Electric Avenue," Professional Engineering (UC) vol. 81, #15, (Sep. 6, 1995).

17. Карпенков А., Будкин А. Копилка для электричества. // За рулем. -2000. -№5. -C.50.

18. Анисимов В.М., Скороспешкин А.И. и др. Автомобильные стартеры и генераторы. Состояние и перспективы развития // Автомобильная промышленность, 1995, №11, с. 9 -11.

19. Ютт В.Е. Электрооборудование автомобилей. М.: Транспорт, 2000. -303 с.

20. Старшова В.А. Элементная база электронных систем управления. // Электротехническое производство. 1991, №2, с 39 41.

21. Василевский В.И., Купеев Ю.А. Автомобильные генераторы. M.: Транспорт, 1978. 190 с.

22. Бауман Э.А., Кушев Ю.А. Автомобильные бесконтактные генераторы. М.: ЦИНТИСельмаш, 1966. 80 с.

23. Кушев Ю.А. Электромагнитные характеристики генераторов в относительных единицах. // Тр. НИИАвтоприборов М.: 1979, вып. 45, с 70 -79.

24. Справочник по электрическим машинам / И.П. Копылов, Б.К. Клоков. М.: Энергоатомиздат, 1988. с.

25. Теория, конструкция и расчет автотракторного электрооборудования. Под редакцией М.М. Фесенко. М.: Машиностроение, 1979. 216 с.

26. Чижков Ю.П. Электростартерный пуск автомобильных двигателей. М.: Транспорт, 1985. 160 с.

27. Чижков Ю.П. Макеев Р.А. Расчет системы пуска с емкостным накопителем энергии // Автомобильная промышленность, 1994, №9, с. 31

28. Акимов А.В., Чижков Ю.П. Вторичный источник энергии для конденсаторной системы запуска // Автомобильная промышленность, 1994, №4, с. 8-10.

29. Квайт О.М., Менделевич Я.А., Чижков Ю.П. Пусковые качества и системы пуска автотракторных двигателей. М.: Машиностроение, 1990.-256с.

30. Расчеты проектирования автотракторных стартеров пониженной металлоемкости. // Тр. Ин-та. М.: НИИАЭ, 1987. 234 с.

31. Новинки зарубежных фирм // Автомобильная промышленность, 1994, №9, с. 14.

32. United States Patent Number 4883973. Automotive electrical system having a starter/generator induction machine. / General Motors Corporation, Detroit, Mich. / Filed: Aug. 1, 1988 / Date of Patent: Nov. 28, 1989.

33. United States Patent Number 5418400. Integrated generator and starter motor. / General Motors Corporation, Dearborn, Mich. / Filed: Dec. 27, 1993 / Date of Patent: May. 23, 1995.

34. Радин В.И., Винокуров B.A, Аскерко B.C. Применение асинхронных генераторов как автономных источников переменного тока. // Электротехника, 1978, №10, с. 39 46.

35. Торопцев Н.Д. Авиационные асинхронные генераторы. М.: Транспорт, 1970. 204 с.39.3лочевский B.C. Системы электроснабжения пассажирских самолетов. М.: Электроснабжение, 1971. с.

36. Патент 1288670 ФРГ, МКИН02Р. 1969.

37. Скороспешкин А.И. Кудояров В.Н. Асинхронный вентильный стартер-генератор // Межвузовский тематич. сб. науч. трудов "Электрические машины", вып.1, Куйбышев, 1974, с.

38. А.С. 558359 СССР, МКИ Н02К 17/42. Асинхронный вентильный генератор / М.Л. Костырев, В.Н. Кудояров и др. // Б.И. 1977, №18.

39. Костырев M.JL, Мотовилов Н.В., Кияев В.М. Моделирование электромагнитных процессов в электромеханических вентильных системах с асинхронными машинами // Электронное моделирование, 1985. Т.7, №2, с. 79 84.

40. A.C. 588610 СССР, МКИ Н02Р 9/44. Способ управления автономным асинхронным генератором^ короткозамкнутым ротором / М.Л. Костырев, А.И. Скороспешкин и др. // Б.И. 1978, №2.

41. А.С. 473269 СССР, МКИ Н02Р 13/16. Способ управления автономным инвертором / М.Л. Костырев, В.Д. Дудышев и др. // В.И. 1975 №21.

42. Мансуров Г.В. Электронные схемы цифровых устройств. М.: Радио, 1976.-с.

43. Хортов ЕШ. Бортовая электросеть напряжением 65 В // Автомобильная промышленность, 1994, №3, с. 10 13.

44. Хенбергер Г. Электрооборудование автомобилей (Стартеры, генераторы, батареи). Проспект фирмы БОШ, ФРГ, Штутгарт, 1988. 108 с.

45. Панарин А.Н. Автомобильный стартер-генератор // Отчет по НИР, №02.84.0044.907. Новосибирский электротехн. институт. 1987. 178 с.

46. Стартер-генераторы коленвалового типа (KSG). Основа будущих концепций / Краппель А. И др. / Издательство "Expert", ФРГ, 1999, -120с.

47. United States Patent Number 5755302. Drive arrangement for a hybrid vehicle. / Fichtel and Sates AG, Schweinfurt, Germany, / Filed: Jun. 28, 1994 / Date of Patent: May 26, 1998.

48. Патент №210412 Российской Федерации. МКИ H 02 Р 9/44. Устройство управления асинхронным стартер-генератором / А.И. Скороспешкин, В.М. Анисимов, В.Н. Кудояров, П.Ю. Грачев / Caмарский государственный технический университет //10. 02. 98 Бюл. №4.

49. Патент №2150602 Российской Федерации. МКИ F 02 N 11/04. Автомобильный стартер-генератор / В.М. Анисимов, В.Н. Кудояров, П.Ю. Грачев / Самарский государственный технический университет //10. 06. 2000, Бюл. №16.

50. Однокристальные микроконтроллеры Microchip: PIC16C8X. Пер. с англ./Под ред. Владимирова А.Н. — Рига.^: ORMIX. — 1996. — 120 с.

51. Д. Обухов, С. Стенин, Д. Струнин, А. Фрадкин, Модуль управления электроприводом на микроконтроллере PIC16C62 и драйвере IR2131 //Chip news.-1999 г. №6.

52. Королев Н.В., Королев Д.Н. AVR: новые 8-разрядные RISC-микроконтроллеры фирмы Atme 1// Микропроцессор Ревю. 1998. -№ 1.

53. Козаченко В., Соловьев А. Новые DSP-микроконтроллеры фирмы Analog Devices ADMC300/330 для высокопроизводительных систем векторного управления электроприводами переменного тока// CHIP NEWS. 1998.- № 5. - С. 16-21.

54. ADSP-2100 Family User's Manual. Third Edition.

55. Radim Visinka, Leos Chalupa, Ivan Skalka. Системы управления электродвигателями на микроконтроллерах фирмы MOTOROLA // CHIIP NEWS. 1999. - № 1. - С. 14 - 16.

56. М. Ахметов 16-разрядные микроконтроллеры HITACHI, MITSUBISHI, MOTOROLA, NEC, TOSHIBA// CHIIP NEWS. 2000. -№5.

57. В. Морозов Новый 16-разрядный микроконтроллер семейства М16С фирмы MITSUBISHI// CHIIP NEWS. 1997. - № 7-8.

58. Козаченко В.Ф. Микроконтроллеры: руководство по применению 16-разрядных микроконтроллеров Intel MCS-196/296 во встроенных системах управления. -М.:Издательство ЭКОМ, 1997.-688 с.

59. TMS320C240, TMS320F240 DSP Controllers Product Preview. Texas Instruments, April 1997.

60. C500 Microcontroller Family, Architecture and Instruction set, User's Manual, 01.1997.

61. C164CI 16- Bit CMOS Single-Chip Microcontroller, User's Manual, 11,1997.

62. Instruction Set Manual for the С166 Family of Siemens 16-Bit CMOS Single-Chip Microcontrollers, 12,1997.v

63. United States Patent Number 5132604. Engine starter and electric generator system / Honda Tokyo, Japan / Filed: Mar. 22, 1990 / Date of Patent: July 21, 1992.

64. Булгаков A.A. Исследование квазинепрерывных систем. M.: Наука, 1973.- 104 с.

65. Лутидзе Ш.И., Михневич Г.В., Тафт В.А. Введение в динамику синхронных машин и машинно-полупроводниковых систем. М.: Наука, 1973.-338 с.

66. Такеути Т. Теория и применение вентильных цепей для регулирования двигателей / Перевод с англ. Л.: Энергия, 1973. - 248 с.

67. Зиннер Л.Я., Скороспешкин А.И. Вентильные двигатели постоянного и переменного тока. М.: Энергоиздат., 1981. 136 с.

68. Плахтына Е.Г. Математическое моделирование электромашинно-вентильных систем. Львов: Высш. шк., 1986. 164 с.

69. Джуджи Л., Пелли Б. Силовые полупроводниковые преобразователи частоты. Теория, характеристики, применение / Перевод с англ. М.: Энергоатомиздат. 1983. - 400 с.

70. Руденко B.C., Жуйков В.Я., Коротеев И.Е. Расчет устройств преобразовательной техники. Киев: Техника, 1980. 135 с.

71. Кривицкий С.О., Эпштейн И.И. Динамика частотнорегулируемых электроприводов с автономными инверторами. М.: Энергия, 1970. -152 с.

72. Уайт Д. Вудсон Г. Электромеханическое преобразование энергии / Перевод с англ. М. - Л.: Энергия, 1964. - 528 с.

73. Шубенко В.А., Лысцов А.Я. Расчет характеристик асинхронных машин при вентильном управлении. Томск: 1967. 124 с.

74. Фильц Р.В. Математические основы теории электромеханических преобразователей. Киев: Наукова думка, 1979. 208 с.

75. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник / А.Э. Кравчик, М.М.

76. Шлаф и др. М.: Энергоиздат. 1982. 504 ц.t

77. Загорский А.Е., Золотов М. Б. Автономный электропривод повышенной частоты. М.: Энергия, 1972. 184 с.

78. Сазонов В.В. Принцип инвариантности в преобразовательной технике. М.: Энергоатомиздат, 1990. 168 с.

79. Дьяконов В.П., Абраменкова И.В. MATLAB 5.0/5.3. Системы символьной математики. М.: Нолидж. 1999 г., 640 с.

80. Потемкин В.Г. Система инженерных и научных расчетов MATLAB 5.x. В 2-х т. М.:ДИАЛОГ-МИФИ. 1999.-366 с. (т.1), -304 с. (т.2).

81. Грачев П.Ю., Костырев М.Л. Математические методы моделирования вентильных электрических машин. Куйбышев: КПтИ, 1986. - 45 с.

82. Анисимов В.М., Тарановский В.Р. Определение статических характеристик автомобильного стартер- генератора методом комплексных переменных. СамГТУ СамараД996,13 с.45-49.

83. Novotny D.W. Steady state performance of inverter fed induction machines means of time domain complex variables. "IEEE Trans. Power Ap-par. And Syst.", 1976, 95, №3, 927-935.

84. Лайон В. Анализ переходных процессов в электрических машинах переменного тока методом симметричных составляющих / Пер. с англ. М.-Л.^Госэнергоиздат, 1957.168 с.

85. Булгаков A.A. Частотное управление асинхронными двигателями. М.: Энергоиздат, 1976. 215 с.

86. Сандлер A.C., Сарбатов P.C. Автоматическое частотное управление асинхронными двигателями. М.: Энергия, 1974. - 328 с.

87. Копылов И.П. Электрические машины. М.: Энергоатомиздат., 1986. -360 с.

88. Башарин A.B., Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами. Л.: Энергоиздат, 1982 392 с.

89. Проектирование электрических машин; Учебное пособие для вузов.

90. Под редакцией И.П. Копылова. М.: Энергия, 1980. 496 с.t

91. Вольдек А.И. Электрические машины. М.: Энергия 1976. 839 с.

92. Шрейнер Р.Т., Дмитренко Ю.А. Оптимальное частотное управление асинхронными электродвигателями. Кишинев: Штиинца, 1982. 224с.

93. Кротова JI.H. Исследование системы преобразователь частоты -асинхронный двигатель с автономным инвертором напряжения: Ав-тореф. дис. канд. техн. наук. Свердловск, 1973. 25 с.

94. Эпштейн.И.И. Автоматизированный электропривод переменного тока. М.: Энергоиздат, 1982. 182 с.

95. Шрейнер Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты. Екатеринбург: УРО РАН, 2000. 654 с.

96. Загорский А.Е. Регулируемые электрические машины переменного тока. М.: Энергоатомиздат, 1992. 288 с.

97. Хашимов A.A., Петрушин А.Д. Оптимальные режимы работы частотно-регулируемых асинхронных электроприводов с учетом тепловых процессов. Ташкент: Фан, 1990. 80 с.

98. Костырев M.JI. Асинхронные генераторы с вентильным возбуждением для автономных объектов: Дисс. . д-ра техн. наук: 05.09.01. Куйбышев, 1985.-298 с.

99. Патент 3829758 США, МКИ Н02Р 9/46, 1974.

100. A.C. 896737 СССР, МКИ Н02Р 9/42. Способ управления асинхронным вентильным генератором / П.Ю. Грачев, M.J1. Костырев и др. // Б.И. 1982, №1.

101. Бирзниекс JT.B. Импульсные преобразователи постоянного тока. М.: Энергия, 1974. 256 с.

102. Волгин В.Н. Динамические режимы работы автономных асинхронных генераторов. Дис. . канд. техн. наук: 05.09.01. Куйбышев, 1986.- 158 с.

103. A.C. 1669075 СССР, МКИ Н02Р 9/44. Источник электроэнергии / П.Ю. Грачев, В.Н. Волгин и др. // Б.И. 1991, №29.

104. Костырев M.JL, Скороспешкин А.И. Автономные асинхронные генераторы с вентильным возбуждением. М.: Энергоатомиздат., 1993. 160 с

105. Автомобильный асинхронный стартер-генератор // А.И. Скоро-спешкин В.М. Анисимов, П.Ю. Грачев, В.Н. Кудояров, // СамГТУ -Самара, 1994. 12 с. Деп. в Информэлектро, 1994, №43-эт 94.

106. Автомобильный асинхронный стартер-генератор / / В.М. Анисимов, П.Ю. Грачев, В.Н. Кудояров, А.И. Скороспешкин // Вестник УГТУ. 'Современные проблемы энергетики, электромеханики и электротехнологии'. Екатеринбург: УГТУ, 1995, с.

107. Математическая модель автомобильного асинхронного стартерtгенератора // В.М. Анисимов, П.Ю. Грачев, В.Н. Кудояров, А.И. Скороспешкин // Электрические машины общего и специального назначения. Межвуз. Сб. науч. тр. Омск, 1996, с.45 49.

108. Кудояров В.Н., Анисимов В.М., Грачев П.Ю. Асинхронные автомобильные стартер-генераторы Proc. 4th Intern.Conf. оп Unconventional Electromechanical and Electrical Systems UEES 99, St. Petersburg, Russia, vol.2,1999, pp.295- 299.

109. Повышение надежности автомобильных стартер-генераторов // В.Н Кудояров., В.М. Анисимов, П.Ю. Грачев // Труды международной конференции "Надежность и качество в промышленности, энергетике и на транспорте", Самара, 1999, с. 152-154.

110. Особенности проектирования автомобильных стартер-генераторных систем // П.Ю. Грачев, В.М. Анисимов, А.И Скоро-спешкин., В.Р. Тарановский, В.Н.Кудояров // Тезисы докладов науч. техн. конфер., ЭКАО-99, Москва, 1999, с.31-33.

111. Кудояров В.Н., Анисимов В.М., Грачев П.Ю. Математическая модель автомобильного асинхронного стартер-генератора. Тезисы докладов науч. техн. конфер., ЭКАО-99, Москва, 1999, с. 123-125.

112. Yang et al., "On the use of Engine Modulation for Decelearation Control of Continuously Variable Transmission Vehicles", Society of Automotive Engineers, Inc., Technical Paper 850490, pp. 3.636 to 3.653, 1986.

113. Chan et al., "System Design and Control Considerations of Automotive Continuously Variable Transmissions", Society of Automotive Engineers, Inc., Technical Paper 840048, Feb. 1984.

114. Yang et al., An optimization technique for the design of a continuously variable transmission control system for automobiles, Int. J. of Vehicle Design, vol. 6, No. 1, Jan. 1985.

115. Yang et al., "Control and Response of Continously Variable Transmission (CVT) Vehicles", University of Wisconsin, undated.

116. Popular Science Magazine, Emerging Technologies for the Supercar, Jun. 1994.

117. NASA Tech Briefs, The Digest of Ne^/ Technology, Jun. 1995, vol. 19, No. 6, pp. 12 and 13.

118. Hunter, N., "Hybrid Bus Responds to Urban Pollution," Product Engineering, vol. 40, No. 23, Nov. 17, 1969, pp. 12-13.

119. W.Lawrence et al., "Microprocessor Control of a Hybrid Energy System", Proceedings of the 24th Intersociety Energy Conversion Engineering Conference, vol. 2, Aug. 1989, pp. 737-741.

120. Product Engineering, Hybrid bus responds to urban pollution, Nick Hunter, Mc-Graw-Hill World News, Bonn, Nov. 17, 1969, pp. 12 & 13.

121. Microprocessor Control of a Hybrid Energy System, W. B. Lawrance, et al., Aug. 1989, pp. 734-741.

122. IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 44 No. 3, Syed Masud Mahmud, A New Decision Making Algorithm for Airbag Control, Aug. 1995, p. 690-697. (8 pages)

123. T. Suzuki, et al., "Hino Low Emissions and Better Fuel City Bus With New Diesal/Electric Hybrid Engine," Proceedings of the 12th International Electric Vehicle Symposium, Anaheim, California (Dec. 7-9, 1994).

124. K. Rajashekara, et al., "Propulsion Control System for a 22 Foot Electric/Hybrid Shuttle Bus," Proceedings of the 12th International Electric Vehicle Symposium, Anaheim, California (Dec. 7-9, 1994).

125. P. Greenfield, "Alternative Routes Down Electric Avenue," Professional Engineering (UC) vol. 81, #15, (Sep. 6, 1995).

126. M. Valenti, "Hybrid Car Promises High Performance and Low Emmisions," Mechanical Engineering, pp. 46-49 (Jul., 1994). (4 pages)138. "Hybrid Drive Systems For Cars," Automotive Engineering, vol. 99, #7, pp. 17-19, (Jul., 1991).

127. B. Siuru, "Dual-Power Autos Take The Wheel," Mechanical Engineering, pp. 40-44, (Aug., 1990). (5 pages)

128. S. Birch, et al., "Concepts—Volvo EEC," Automotive Engineering, pp. 75-76, (Jan., 1993).

129. P. Drozdz, et al., "A Hybrid Natural Gas Electric Fleet Car," (SAE Techical Paper Series, #961657), Future Transportation Technology Conference, Vancouver Canada (Aug. 5-8, 1995).

130. A. Keller, et al., "Performance Testing of the Extended-Range (Hybrid) Electric G Van,"(SAE Technical Paper Series, #920439), International Congress and Exposition, Detroit, Michigan (Feb. 24-28, 1992).

131. G. Skellenger, et al., "Freedom: An Electric-Hybrid Reseaech Vehicle Concept," Proceedings of the International Conference on Hybrid Drive Trains, Zurich, Switzerland, (ETH Zurich Institut fur Energietechnik) (Nov. 9, 1993).

132. L. Svantesson, "A Comprehensive Environmental Concept for Future Family Cars," Proceedings of the International Conference on Hybrid

133. Drive Trains, Zurich, Switzerland, (ETH Zurich Institut fur Energietechnik) (Nov. 9,1993).

134. Копылов И.П. Электромеханические преобразователи энергии.1. М.: Энергия, 1973. 400 с.

135. Забродин Ю.С. Автономные инверторы с широтно-импульсным регулированием. М.: Энергия, 1977 230 с.

136. Костырев M.JI. Электрические машины (Специальный курс). Куйбышев: Авиационный институт, 1984 82 с.

137. Костенко М.П. Электрические машины. Специальная часть. JL: Госэнергоиздат, 1949. - 708 с.

138. Бродовский В.Н., Иванов Б.С. Приводы с частотно-токовым управлением. М.: Энергия 1974. - 168 с.

139. Управление вентильными электроприводами постоянного тока / Е.Д. Лебедев, В.Е. Неймарк и др. М.: Энергия, 1970. 200 с.

140. Руденко B.C., Сенько В.И., Чиженко И.М. Основы преобразовательной техники: Учебник для вузов 2-е изд. - М.: Высш. школа, 1980,-424 с.

141. Мелихов H.H., Морозов В.А., Сугробов A.M. Вентильные двигатель генераторные установки в системах электрооборудования автономных объектов // Электронные устройства в электромеханичеtских системах; Науч. тр / МЭИ. М, 1979. Вып 436. с 63-69.

142. Зиннер Л.Я. Электрические машины с управляемым вентильным коммутатором// электрические машины / Сб. научн. тр. Куйб. политехи, ин-т. Куйбышев. 1975. Вып. 2. с. 40- 50.

143. Беспалов В.Я., Мощинский Ю.А. Теория и расчет несимметричных электрических машин М., МЭИ, 1985.- 83 с.

144. Каретный В.Д., Коньков H.H. Электромагнитные процессы в вентильных двигателях с постоянными магнитами// Специальные электрические машины: Сб. научн. тр. Самара, 1991. с 75 - 88.

145. Скороспешкин А.И., Каретный В.Д. Коньков H.H. Математическое моделирование бесконтактных вентильных двигателей с постоянными магнитами // Тез. докл. II ой Всесоюзн. научно - техн. -конф. по электромеханотронике. - Санкт - Петербург, 1991. с 197-199.

146. Такэда Е., Исикава С-, Хирасе Т. Исследование вентильного двигателя «Дэнки таккай ромбунсю», 1974, т 94 В, №9. - с455 -462 // Перев. на русск. яз. M ВПЦ научно - технической литературы и документации. Per. № Ц - 61827. 14 илл. 1976.

147. Исследование особенностей рабочего процесса силовой части реверсивных вентильных преобразователей в вентильных электромеханических системах с магнитоэлектрическими двигателями генераторами. Мелихов H.H., Морозов В.А., Мельников A.A., Трофимов

148. В.В. // Электромеханические системы с постоянными магнитами. Научн. тр. /М.: МЭИ, 1981. Вып. 523, с 19-24.

149. Каган ВТ., Рояк СЛ., Боченков Б.М. Регулирование частоты вращения синхронного двигателя с постоянными магнитами // Электротехника, 1985, №11, с 25 27.

150. Лебедев A.M. Формирование тяговой механической характеристики вентильного двигателя с постоянными магнитами // Электротехника, 1988, №2, с 41 45.t

151. Вентильные двигатели малой мощности для промышленных роботов / Косулин В.Д., Михайлов Г.Б., Омельченко В.В., Путников В.В. Л. Энергоатомиздат, 1988, 184с.

152. Лебедев A.M. Рабочие характеристики тягового вентильного двигателя с постоянными магнитами // Бесколлекторные электрические двигатели с полупроводниковыми устройствами. Л.: ВНИИэлек-тромаш, 1985, с 70 77.

153. Каган В.Г., Рояк СЛ., Боченков Б.М., Шраменко С.Г. Транзисторные приводы с бесконтактными вентильными двигателями для станков с ЧПУ// Электротехническая промышленность. Сер. Электропривод. М.: Информэлектро, 1984, вып. 1, с. 10-14.

154. А. с. 845234 СССР, МКИ Н 02К 29/02 Вентильный электродвигатель / Косулин В.Д., Михайлов Г.Б., Прозоров В.А. и др. // Открытия, Изобретения, 1984 №1.

155. А. с. 1679594 СССР, МКИ Н02К 29/06 Способ регулирования частоты вращения вентильного двигателя и устройство для осуществления. Высоцкий В.Е., Каретный В.Д., Коньков H.H. Опубл. 23.09.91 Бюлл. №35 // Открытия, Изобретения. Товарные знаки с 183.

156. Балагуров В.А., Галтеев Ф.Ф. Электрические генераторы с постоянными магнитами. М.: Энергоатомиздат, 1988 - 280с.

157. Галтеев Ф.Ф. Об алгоритме расчета на ЭЦВМ магнитоэлектрического генератора переменного тока // Электрические машины и преобразователи автономных электросистем. / МЭИ. М., 1972. Вып. 147, с 55-61.

158. Павлихин B.C., Платонов А.Б. Особенности проектирования вентильных двигателе с постоянными магнитами // Электромеханические системы с постоянными магнитами. Научн.тр. / МЭИ. М.: 1983. Вып. 9, с 38-41.

159. Алексеев И.И., Зечихин B.C., Клейман М.Г. Разработка бесколлекторного генератора постоянного тока малой мощности с возбуждением от РЗ магнитов // Межведомственный тематический сборник. М.: МЭИ. 1985, №67, с 3 - 12.

160. Балагуров В.А., Гридин В.М., Лозенко В.К. Бесконтактные двигатели постоянного тока с постоянными магнитами. М.: Энергия, 1975. 136с.

161. Овчинников И.Е., Лебедев Н.И. Бесконтактные двигатели постоянного тока Л: Наука, 1979. 270с.

162. Управляемые бесконтактные двигатели постоянного тока. Адво-лоткин В.П., Гращенков В.Т., Лебедев Н.И„ Овчинников И.Е. Л: Энергоатомиздат, Ленингр.отд-е, 1984 - 164с.

163. Овчинников И.Е, Адволоткин В.П. Закономерности проектирования вентильных двигателей с постоянными магнитами для станков с ЧПУ и других механизмов// Электротехника, 1988. №7, с 59 65.

164. Постоянные магниты. Справочник 2е изд. / под редакцией Пятина Ю.М. М.; Энергия, 1980.

165. United States Patent Number 5722502. Hybrid vehicle and its control method / Toyota / Filed: May. 20, 1996/ Data of Patent: Mar. 3, 1998.

166. United States Patent Number 60074^3. Hybrid vehicle / Nippon Soken / Filed: Feb. 14, 1997/Data of Patent: Dec. 28, 1999.

167. United States Patent Number 6073713. Crankshaft position sensing with combined starter alternator / Ford Global Technologies / Filed: Mar. 25, 1998/Data of Patent: Jun. 13, 2000.

168. Анисимов B.M. Автомобильный стартер-генератор с микропроцессорным управлением Диссертация на соискание учен. степ. канд. техн. наук Екатеринбург, 1997.

169. C164CI. 16-Bit CMOS Single-Chip Microcontroller.User's Manual. Siemens AG, 1997.

170. Поздеев А.Д. Электромагнитные и электромеханические процессы в частотно-регулируемых асинхронных электроприводах.-Чебоксары: Изд-во Чуваш, ун-та, 1998. 172 с.

171. Калашников Б.Е.,Кривицкий С.О.,Эпштейн И.И. Системы управления автономными инверторами. М.:Энергия, 1974. 103 с.

172. Сандлер А.С.,Гусянский Ю.М. Тиристорные инверторы с широт-но-импульсной модуляцией. М.: ЭнергияД968. 93 с.

173. Электрооборудование автомобилей: Справочник/ А.В.Акимов и др.; под ред.Ю.П.Чижова. М.'Транспорт, 1993,223 е.: ил.

174. Анисимов В.М., Тарановский В.Р. Микропроцессорная система управления автомобильным стартер-генератором // Автомобильная промышленность, 1996, №4, с.6-10.

175. Анисимов В.М., Анисимов A.B. Организация процессов проектирования, производства и поставок автомобильного электрооборудования. М.: Машиностроение, 2001 -200 с.