Гибридный привод транспортных средств

В настоящее время единственной реальной альтернативой асинхронным машинам в мощном тяговом электроприводе являются синхронные машины с возбуждением от постоянных магнитов типа Nd-Fe-B. В последние годы наблюдается рост выпуска тяговых электроприводов с такими электрическими машинами. Прежде всего, это объясняется освоением промышленных технологий производства высокоэффективных и относительно дешевых магнитов на базе неодим-железо-бор. Такие машины, по сравнению с асинхронными, имеют лучшие удельные массогабаритные характеристики, КПД, некоторые другие параметры. Однако асинхронные машины существенно превосходят их в простоте управления, в обслуживании, надежности и механических характеристиках. Асинхронный привод имеет лучшее соотношение цена / качество.

В таблице приведены результаты количественного сопоставления асинхронного и синхронного (с возбуждением от редкоземельных магнитов на базе сплава Nd-Fe-B) двигателей для индивидуального привода колес электробуса.

Параметр                  Асинхронный двигатель / Синхронный двигатель с постоянными магнитами

Общая масса, кг                                                 36/32

Диаметр статора, мм                                        208/208

Длина пакета статора, мм                                  109/122

Общая длина двигателя, мм                               197/168

Момент инерции ротора, кг*м2                         0,02/0,021
 

В таблице приведена совокупность экспертных оценок отдельных показателей двигателей по основным типам электрических машин, которые могут применяться в тяговом электроприводе.

Оценки в таблице поставлены по довольно большому числу сопоставительных критериев, причем сами критерии определенным образом ранжированы. Следует отметить, что выбор того или иного типа электрических машин не может быть проведен в отрыве от выбора остальных элементов тягового электропривода. Применение каждого типа двигателей влечет за собой существенные изменения силового преобразователя, механических элементов (редукторов, тормозов), набора первичных измерителей (датчиков положения, скорости и т.п.), а также определяет построение системы управления.

Как следует из анализа итоговых баллов табл. 2, преимуществом обладает асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Следует также отметить, что с увеличением мощности двигателей (для применений в автобусах) экспертные оценки для двигателей с постоянными магнитами ухудшаются по показателям управляемости (требуется для обеспечения высокого КПД двигателя частота коммутации инвертора более 16 кГц, что на данном этапе развития силовой электроники ведет к значительному завышению установленной мощности и удорожанию преобразователей); надежности, цены, а также ремонта и утилизации.