Optimization of Electric Consumption of Trolleybus With Traction Frequency-Regulated Asynchronous Engine and Super-Condensating Driver of Generated Energy

Abstract

Работа посвящена минимизации при пуско-тормозных режимах (посредством энергосберегающих траекторий изменения скорости и оптимальных длительностей времени разгона и торможения) электропотребления троллейбуса, снабженного частотно-регулируемым асинхронным двигателем и суперконденсаторным накопителем генерируемой энергии. При проведении исследований использовались методы энергетического баланса, математического анализа и имитационного компьютерного моделирования. Определен вид траекторий скорости при разгоне и торможении троллейбуса, соответствующих минимизации общего и удельного потребления энергии троллейбусом. Выявлено наличие оптимальных длительностей времени разгона и торможения, обеспечивающих минимизацию общего потребления энергии троллейбусом в пуско-тормозных режимах. Предложены аналитические зависимости для расчета общего и удельного потребления и генерации энергии троллейбусом, содержащим суперконденсаторный накопитель генерируемой энергии. Применительно к исследуемым различным (линейной, параболической и квазиоптимальной) траекториям изменения скорости троллейбуса, получены расчетные соотношения для минимально возможных значений времени его разгона и торможения, исходя из допустимых для троллейбуса максимальных ускорения и замедления в указанных режимах. Исследованы электромеханические и энергетические процессы в троллейбусе, тяговом двигателе и суперконденсаторе при пуско-тормозных режимах. Выполнены расчеты общего и удельного электропотребления троллейбусом при движении между соседними остановками с упомянутыми разными видами траекторий скорости в пускотормозных режимах. Практическое использование результатов исследований позволяет уменьшить до минимально возможных значений общее или удельное потребление энергии троллейбусом при его движении. Ключевые слова: троллейбус, тяговый асинхронный двигатель, частотное регулирование, электропотребление, оптимизация. ОПТИМІЗАЦІЯ ЕЛЕКТРОСПОЖИВАННЯ ТРОЛЕЙБУСА З ТЯГОВИМ ЧАСТОТНО-РЕГУЛЬОВАНИМ АСИНХРОНИМ ДВИГУНОМ І СУПЕРКОНДЕНСАТОРНИМ НАКОПИЧУВАЧЕМ ЕНЕРГІЇ, ЩО ГЕНЕРУЕТЬСЯ ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНІ СИСТЕМИ, МЕТОДИ ОПТИМІЗАЦІЇ ТА МОДЕЛЮВАННЯ Електромеханічні і енергозберігаючі системи. Випуск 1/2019 (45) 24 cal and energetic processes in a trolley bus, a traction engine, and a supercondensator under commissioning and braking conditions were investigated. Calculations of total and specific power consumption by a trolleybus were carried out when moving between adjacent stops with the above-mentioned different types of speed trajectories in the start-braking regimes. Practical value. Practical use of research results allows to reduce to the minimum possible values the total or specific energy consumption of a trolleybus during its movement. Figures 7, tables 6, references 17.

Comparative Analysis of Magnetic Systems of Permanent Magnet Motors for Tram

“…Probably, the modernization of the traction drive based on DC motors with series excitation has reached its limit. Further improvement of the tram drive efficiency is possible only with the transition to a new type of drive: asynchronous [2,3], permanent magnet motors [4,5], etc.…”