Підвищення ефективності перетворення енергії в нелінійних електричних колах зі змінним навантаженням

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorТрінчук, Данило Ярославович
dc.date.accessioned2019-10-04T12:26:07Z
dc.date.available2019-10-04T12:26:07Z
dc.date.issued2019
dc.description.abstractenThe thesis is devoted to solving the actual scientific problem of increasing the efficiency of energy transformation in nonlinear electric circuits with time varying load by the example of an electric scooter power circuit by means of improvement of the structure and method of calculating the parameters of power supply. The section 1 is devoted to the review of the scientific works on the topics referring to the topic of the research. The most common source of electromotive force (EMF) of nonlinear electric circuits with time varying load is Li-Ion accumulators. They have large impedance which decreases their efficiency. It leads to the increasing of heat losses in the electric circuit and decreases its efficiency as the whole. The circuit also includes EMF source of the electromechanical converter, the magnitude of which changes rapidly during the transients, caused by frequent accelerations and decelerations of the vehicle in a city. In order to improve the efficiency of the nonlinear electric circuits different designs of supercapacitor connections to the accumulator are used since supercapacitor is the effective energy storage device that has high recharging speed and power density. Existing mathematical models of such circuits do not take into account all the nonlinearities, do not respond to the specialty of the varying EMF, include not accurate enough mathematical models of accumulator-supercapacitor connections, all together obstruct making the adequate conclusion about the efficiency. Analysis of disadvantages exhibits the actuality of the problem of increasing the efficiency of nonlinear electric circuits with time varying load by the means of improvement of the structure and the method of calculating the parameters of power supply and energy storage device on the basis of analysis of transients and stable modes. In the section 2 a mathematical and computer model of nonlinear electric circuits with time varying load is developed. This model stands out by being more accurate in the calculating of the circuit efficiency by the means of taking into account electromechanical converter’s EMF rapid changes of magnitude and influence of nonlinearities during transients. The model of induction motor (IM) in static orthogonal coordinates, chosen as basis for the mathematical model of electromechanical energy converter, is not accurate enough as it does not consider magnet losses in the IM. In order to calculate these losses the nonlinear resistor is added to the circuit in-parallel to the converter or power supply. The research of mathematic model of Li-Ion accumulator has shown that the influence of the most of nonlinear parameters is considerable only in time periods that exceed the transients in the circuit under consideration. In order to simplify the mathematical model of the circuit the accumulator nonlinearities can be neglected without decreasing in accuracy. The serial connection of an ideal source of EMF and a resistor can be used as adequate model of the accumulator for this research. The model of supercapacitor with three parallel RC-circuits with a nonlinear capacitance in one of them is chosen for the research. The complicated model of the inverter that considers the significant impedances of the elements is chosen for the model of the circuit. In the section 3 the research of the efficiency of energy transformation in nonlinear electric circuits with independent controllable power supply is concluded. The results of the research helped to find the relation between the circuit efficiency and the capacitance of the supercapacitor. Equivalent circuit of the nonlinear electric circuit with time varying load is designed. It considers the magnetic losses of the electromechanical converter with the help of nonlinear resistor. The designed equivalent circuit is verified on the experimental setup. The rational value of the supercapacitor capacitance exists with which the energy consumption in the circuit is the lowest. For the given electric scooter circuit on the European urban driving cycle load the supercapacitor rational capacitance with the lowest energy consumption is 0.725 F on the voltage of 370 V. The decreasing of the energy consumption in comparison to the circuit without supercapacitor is 3.89 %. Considering the circuit with the usage of additional secondary power supply of lowered voltage, the result is similar: the supercapacitor capacitance for the lowest energy consumption is 200 F on the voltage of 25.9 V, which resulted in the energy economy of 5.09 %. In the section 4 the improvement of the method of the increasing of the energy transformation in nonlinear electric circuits with time varying load is provided. The structure of the power supply in accumulator-supercapacitor system is modernized. The power distribution system creates the possibilities for the supercapacitor recharging to its maximum voltage in the periods of zero loads (vehicle stops). Without this system supercapacitor does not make the recharging in time before the new load applies and the following transient of the acceleration starts with the lowered voltage which creates additional energy losses. The main advantage of the proposed system is the usage of already implemented elements of the electric circuit which means there is no need of additional financial expenses. Implementing of this system makes it possible to decrease the energy consumption by additional 0.14 %.uk
dc.description.abstractukДисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.05 – теоретична електротехніка. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», МОН України, Київ, 2019. Робота присвячена вирішенню актуального наукового завдання з підвищення ефективності перетворення енергії в нелінійних електричних колах зі змінним навантаженням на прикладі електричного кола електроскутера шляхом удосконалення його структури та методу розрахунку параметрів джерела живлення. Розроблена математична модель враховує нелінійності електричного кола та зміну навантаження, дозволяє досліджувати енергоефективність кола. Адекватність моделі підтверджена експериментом. Для досягнення мінімального споживання енергії при відпрацюванні змінного навантаження за європейським міським їздовим циклом існує певне раціональне значення ємності суперконденсатора для електричних кіл з джерелом живлення як високої, так і пониженої напруги. Удосконалений метод підвищення енергоефективності кола шляхом вибору раціональної структури джерела живлення дозволяє зменшити споживання енергії та не вимагає використання додаткових елементівuk
dc.format.page23 с.uk
dc.identifier.citationТрінчук, Д. Я. Підвищення ефективності перетворення енергії в нелінійних електричних колах зі змінним навантаженням : автореф. дис. … канд. техн. наук : 05.09.05 – теоретична електротехніка / Трінчук Данило Ярославович. – Київ, 2019. – 23 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/29640
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectакумулятор-суперконденсаторuk
dc.subjectпаралельне з’єднанняuk
dc.subjectнелінійне електричне колоuk
dc.subjectзмінне навантаженняuk
dc.subjectенергоефективністьuk
dc.subjecttime varying loaduk
dc.subjectnonlinear electric circuituk
dc.subjectenergy efficiencyuk
dc.subjectaccumulator-supercapacitor in-parallel connectionuk
dc.subject.udc621.3.01:621.3.011.72](043/3/5)uk
dc.titleПідвищення ефективності перетворення енергії в нелінійних електричних колах зі змінним навантаженнямuk
dc.typeThesisuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Trinchuk_aref.pdf
Розмір:
1.06 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Автореферати (ТОЕ)
Автореферати (вільний доступ)