【摘要】：礦用電動(dòng)輪自卸車是一種廣泛用于運(yùn)輸稀土礦石的特殊工程車輛。其運(yùn)輸距離短,且道路環(huán)境惡劣,啟動(dòng)制動(dòng)頻繁。傳統(tǒng)的電動(dòng)輪自卸車采用機(jī)械制動(dòng),制動(dòng)能量以熱能的形式被消耗。這造成了制動(dòng)能量的不必要浪費(fèi),從而增加了自卸車油耗和溫室氣體的排放。因此對(duì)于回收電動(dòng)輪自卸車制動(dòng)能量的研究,具有十分重要的意義。車載式能量回饋系統(tǒng)目前被廣泛應(yīng)用于乘用車中,起到了很好的節(jié)能減排效果。因此本文借鑒該技術(shù)應(yīng)用于電動(dòng)輪自卸車上,設(shè)計(jì)了基于超級(jí)電容儲(chǔ)能的能量回饋系統(tǒng),用于回收自卸車的制動(dòng)能量,同時(shí)提供輔助動(dòng)力。車載式能量回饋系統(tǒng)的應(yīng)用,將使得自卸車整車驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)系統(tǒng)的能量流動(dòng)變得更為復(fù)雜。同時(shí)考慮到儲(chǔ)能裝置超級(jí)電容價(jià)格昂貴,且大型礦用電動(dòng)輪自卸車需配置容量較大。因此在滿足電動(dòng)輪自卸車運(yùn)行需求約束下,對(duì)系統(tǒng)控制方法的優(yōu)化以及儲(chǔ)能裝置容量的合理配置十分有必要。首先,根據(jù)電動(dòng)輪自卸車的運(yùn)行特點(diǎn)以及超級(jí)電容的充放電特性,設(shè)計(jì)了能量回饋系統(tǒng)中雙向DC/DC變換器的主電路結(jié)構(gòu);并分析了電動(dòng)輪自卸車在不同工作模式下,DC/DC變換器的工作原理以及系統(tǒng)中電路參數(shù)的變化情況,該研究為能量回饋系統(tǒng)的控制奠定了基礎(chǔ)。其次,分析了自卸車的工作原理以及各動(dòng)力源的能量傳輸關(guān)系,建立了其驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)能系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上,綜合考慮了經(jīng)濟(jì)性、能量回收效果以及系統(tǒng)尺寸和重量,構(gòu)造了以超級(jí)電容組的最高工作電壓、并聯(lián)組數(shù)為變量的多目標(biāo)函數(shù)。并以超級(jí)電容充放電特性和自卸車啟制動(dòng)整個(gè)過(guò)程的動(dòng)力性能指標(biāo)作為約束條件。在約束條件下,提出了一種改進(jìn)的遺傳算法,對(duì)多目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行運(yùn)算得出全局最優(yōu)參數(shù),對(duì)比了優(yōu)化前后系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)。結(jié)果表明本文所提出的方法優(yōu)化了系統(tǒng)重量和尺寸,也提高了能量回饋系統(tǒng)的性價(jià)比。最后,以能量回饋系統(tǒng)工作在充電模式為例,建立了雙向交錯(cuò)式并聯(lián)DC/DC在Buck狀態(tài)下的等效模型。同時(shí)將DC/DC變換器的各電路參數(shù)在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)進(jìn)行了線性化處理,建立了電路小信號(hào)模型,進(jìn)而推導(dǎo)出其傳遞函數(shù),并且通過(guò)PI控制器校正系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能,設(shè)計(jì)了雙閉環(huán)控制器。為驗(yàn)證本文中提出方法的可行性和有效性,建立了MATLAB/Simulink仿真模型,仿真結(jié)果表明能量回饋系統(tǒng)提高了電動(dòng)輪自卸車的制動(dòng)性能和驅(qū)動(dòng)性能,并且能有效的回收制動(dòng)能量,提高自卸車運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TD634
【圖文】：

工況越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)自卸車的性能要求逐步提高足實(shí)際需求。1959 年由尤尼特-瑞格公司將傳統(tǒng)自卸式開(kāi)啟了自卸車電傳動(dòng)時(shí)代。從此機(jī)械傳動(dòng)中變速器被取代，這大大增加了自卸車的可控性同時(shí)簡(jiǎn)化了整通用電氣公司成功研發(fā)出電動(dòng)輪這一裝置并且將其運(yùn)械傳動(dòng)的自卸車，電傳動(dòng)自卸車擁有動(dòng)力性能優(yōu)異、拆裝維修方便、制動(dòng)靈敏等優(yōu)點(diǎn)。美國(guó)通用電氣公出交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)，并于不久用于礦用電動(dòng)輪自卸驅(qū)動(dòng)時(shí)代。隨著時(shí)間的推移，大量的新材料的發(fā)掘以輪自卸車的性能不斷提高。經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，其新技術(shù)、新材料和工藝的采用，性能也得到了極大的優(yōu)秀的有獨(dú)立生產(chǎn)電動(dòng)輪自卸車能力的企業(yè)，比如：美國(guó)的以德萊賽公司，法國(guó)的特雷克斯公司等。電動(dòng)提高，市場(chǎng)上 108t、120t、154t、170t、220t、280自卸車種類也日趨豐富。

司與湖南大學(xué)、中南大學(xué)、美國(guó)通用電氣等公司避短，從過(guò)去完全自己開(kāi)發(fā)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)集成。再劃，將核心結(jié)構(gòu)部件國(guó)產(chǎn)化。2009 年 3 月 0 噸電動(dòng)輪自卸車，正式通過(guò)用戶鑒定，兩臺(tái)車靠性、安全性和大運(yùn)量等特點(diǎn)，最令用戶感興車架和后橋的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，讓自卸車自重大大減輕成本。這讓用戶在特雷克斯、小松、卡特彼勒等12 年，徐工集團(tuán)填補(bǔ)了國(guó)內(nèi) 300t 以上載重的礦制出 XDE400 自卸車，載重可以達(dá)到 400t，并發(fā)的 XCMG 交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)[ 8 ]。相比較于國(guó)外頂心交流驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及配套體系上面仍有不小的差限公司和徐工集團(tuán)外，還有像三一重裝、北京首發(fā)生產(chǎn)礦用電動(dòng)輪自卸車的能力。下圖 1.2 為 噸電動(dòng)輪自卸車。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

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本文編號(hào)：2740907