【摘要】：現(xiàn)今我國各行業(yè)發(fā)展正面臨著能源短缺與環(huán)境污染的嚴(yán)重制約,燃油拖拉機(jī)特別是柴油拖拉機(jī)作為農(nóng)業(yè)發(fā)展主要動力源,其保有量穩(wěn)步增長的同時所帶來的高污染、高能耗問題也日趨突出,小型輪式拖拉機(jī)因其較大中型拖拉機(jī)效率低、且使用率高已成為農(nóng)村主要污染源;而電能作為高效、便捷的二次能源能將水、風(fēng)、光能等低密度新能源積累利用,并正以直流蓄電池形式在城市代步、工業(yè)物流、和工程施工等領(lǐng)域進(jìn)行電能替代,這對小型輪式電動拖拉機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計研究醞釀了有利氛圍和現(xiàn)實需求。本文在對小型拖拉機(jī)作業(yè)條件、應(yīng)具備性能與功能詳細(xì)考察的基礎(chǔ)上,結(jié)合在牽引領(lǐng)域近年來從新獲得重視的開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)大啟動轉(zhuǎn)矩、高運行效率的優(yōu)點,設(shè)計了取消機(jī)械變速箱的驅(qū)動系統(tǒng)新方案,借助拖拉機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)評價指標(biāo)與現(xiàn)有電池技術(shù)條件對所設(shè)計驅(qū)動系統(tǒng)主要部件進(jìn)行了參數(shù)匹配與選型,同時完成了對電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)與控制方式的設(shè)計,并借助電機(jī)生產(chǎn)廠商所提供數(shù)據(jù)對整車牽引性能進(jìn)行了推算。在較新版本MATLAB的使用環(huán)境下對所使用電機(jī)與蓄電池組進(jìn)行了重新建模與測定,并在ADVISOR整車仿真軟件中進(jìn)行了驗證。結(jié)果表明:在以三相12/8極10kW開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)替代傳統(tǒng)10馬力拖拉機(jī)“發(fā)動機(jī)-離合-變速箱”機(jī)械驅(qū)動系統(tǒng)后可以實現(xiàn)電動拖拉機(jī)在農(nóng)田作業(yè)環(huán)境下的直接啟動并能在重載工作條件下提供最大超過30kN的牽引力與6km/h以內(nèi)的調(diào)速能力,一次充電作業(yè)時間達(dá)到了 6小時,符合預(yù)期設(shè)計目標(biāo)。隨后,在主牽引方案框架下對電動拖拉機(jī)PTO及其他附帶功能進(jìn)行了完善,通過新增一臺提升電機(jī)與后橋驅(qū)動花鍵軸的方式對傳統(tǒng)拖拉機(jī)發(fā)動機(jī)至PTO之間的液壓系統(tǒng)進(jìn)行了電能替代;通過解決新增提升電機(jī)電壓級不同于動力電池組的引入問題提出了電動車輛直流供電系統(tǒng)中變壓問題,并以Cuk斬波電路為例對調(diào)壓過程時變電氣量進(jìn)行了詳細(xì)分析與推導(dǎo),結(jié)合仿真分析表明:在電動車輛中使用斬波調(diào)壓不但電氣可控,在效率、最大參數(shù)限制等方面均優(yōu)于直交直與PWM調(diào)壓。推導(dǎo)結(jié)果可為電動車輛電氣控制的可微分編程于分析預(yù)測提供大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。最后,在保證所設(shè)計牽引與動力輸出參數(shù)不變的條件下對純電動拖拉機(jī)進(jìn)行了增程式加裝與電池管理分析,在選定增程器的同時介紹了控制策略問題,在電池管理要求下設(shè)計了繼電保護(hù)采樣環(huán)節(jié)與弱電供電環(huán)節(jié)。對比分析表明:加裝3kW常用增程器后在重載作業(yè)與中、高速運輸工況下采用最優(yōu)控制策略與12L自帶汽油能使車輛續(xù)航能力提升一倍以上;加裝24V普通蓄電池作為控制用專用蓄電池與斬波充電技術(shù),可在不影響動力電池組電池一致性的情況下解決車輛所有電氣附件與有源電子器件的供電問題。
【學(xué)位授予單位】：山西農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S219.4
【圖文】：

２．２．１驅(qū)動系統(tǒng)方案分析逡逑參考電動汽車的６種驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)獲得純電動拖拉機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的６種可能的逡逑結(jié)構(gòu)形式，如圖２－１所示［３１］。逡逑圖２－１邋（ａ）僅在傳統(tǒng)拖拉機(jī)基礎(chǔ)上由電動機(jī)系統(tǒng)替換內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)，傳動裝置未逡逑做大的改動，實現(xiàn)了由內(nèi)燃機(jī)拖拉機(jī)向電動拖拉機(jī)的轉(zhuǎn)變。適合電動拖拉機(jī)初步逡逑研宄與試驗［３１］，但未能發(fā)揮出電動機(jī)較內(nèi)燃機(jī)啟動轉(zhuǎn)矩大、調(diào)速范圍寬的優(yōu)點，逡逑又因工作時變速箱換擋操作而使電動機(jī)長期保持額定高負(fù)荷狀態(tài)，不利于電機(jī)散逡逑熱。逡逑因采用變速箱而造成的損耗有：逡逑１）換擋踩離合時的損耗——離合解耦時的能量損耗、精細(xì)操作時半離合造逡逑９逡逑．邋－邋＊邋＿邋■逡逑

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本文編號：2775131