See veebileht kasutab küpsiseid kasutaja sessiooni andmete hoidmiseks. Veebilehe kasutamisega nõustute ETISe kasutustingimustega. Loe rohkem
Olen nõus
"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF6175
ETF6175 (ETF6175) "Ülikondensaatorsalvestiga elektriajami energiavahetuse uurimine (1.01.2005−31.12.2007)", Tõnu Lehtla, Tallinna Tehnikaülikool, Energeetikateaduskond.
ETF6175
Ülikondensaatorsalvestiga elektriajami energiavahetuse uurimine
Research of energy change in electrical drive with supercapacitor
1.01.2005
31.12.2007
Teadus- ja arendusprojekt
Eesti Teadusfondi uurimistoetus
ValdkondAlamvaldkondCERCS erialaFrascati Manual’i erialaProtsent
4. Loodusteadused ja tehnika4.8. Elektrotehnika ja elektroonikaT200 Soojustehnika, rakenduslik termodünaamika 2.2. Elektroenergeetika, elektroonika (elektroenergeetika, elektroonika, sidetehnika, arvutitehnika ja teised seotud teadused)100,0
AsutusRollPeriood
Tallinna Tehnikaülikool, Energeetikateaduskondkoordinaator01.01.2005−31.12.2007
PerioodSumma
01.01.2005−31.12.2005129 411,76 EEK (8 270,92 EUR)
01.01.2006−31.12.2006132 000,00 EEK (8 436,34 EUR)
01.01.2007−31.12.2007132 000,00 EEK (8 436,34 EUR)
25 143,60 EUR

Reguleeritava kiirusega ning muutuva koormusega elektriajamite väikese kasuteguri peamisteks põhjusteks on a) ebatõhus juhtimine ning vastuolud ajamisüsteemi komponentide ja terviku vahel; b) masside kiirenduse-pidurduse või koormuse tõstmise-langetamise energiavahetuse puudumine c) toitesüsteemi ja ajamite energiavahetuse puudulikkus. Loetletud põhjustel raiskavad eri tüüpi muutuva kiiruse ja koormusega ajamid 20...60 % tarbitavast energiast. Vaatamata sellele, et maailmas toodetakse paljude firmade poolt moodsaid mikroprotsessorjuhtimisega ajameid, on energiavahetuse probleem jätkuvalt aktuaalne. Probleemi lahenduseks on elektriajami energiavoogude paindlik juhtimine, mis omakorda eeldab tõhusat energiasalvestust kas toitesüsteemis või vahetult ajamis endas. Uueks väljakutseks on ülikondensaatorid (mille mahtuvus ulatub kilofaraditesse ja kondensaatorpatareide energia kilovatt-tundidesse. Seepärast võib prognoosida ülikondensaatorite rakendamist väga paljudes energiatarvitites, eriti siis kui energia tarbimine on ebaühtlane ja masinates mis sõltuvalt talitluse iseloomust võivad nii energiat tarbita kui ka toota (nt. veoelektriajamid) või kui vajatakse lühiajaliselt väga suurt võimsust. Töö eesmärgiks on uurida ülikondensaatorite integreerimise võimalusi nii vahetult elektriajamite muunduritesse kui ka nende toitesüsteemidesse, töötada välja ülikondensaatoriga varustatud ajami käivitus- ja pidurdusprotsesside ning kiiruse ja momendi juhtimise algoritmid ning parandada sellega ajamisüsteemi kasutegurit. Projekti teoreetilised uuringud sisaldavad ülikondensaatorsalvestiga ajami energiavahetuse modelleerimist, kondesaatorpatarei optimaalse talitluspinge vahemiku ning salvestamis-tühjendamistsükli uurimist sõltuvalt ajami talitluse iseloomust. Projektiga seotud praktilised tegevused hõlmavad ülikondensaatorit sisaldava elektriajami toitemuunduri valmistamist ning selle eksperimentaalset uurimist laboratoorsel katsestendil, mis võimaldab ajami erinevaid talitlusmooduseid (kiirendamist, pidurdamist, reverseerimist). Samuti on kavas uurida mitme ajami ühisesse toitesüsteemi lülitatava ülikondensaatorsalvesti talitlust ja selle efektiivsust energia vahetamisel eri ajamite vahel. Töö tulemused on rakendatavad väga mitmesuguste elektriajamite talitluse tõhustamiseks ja masinate kasuteguri suurendamiseks. Eriti vajavad uut tüüpi ajameid elektrilise veoajamiga transpordivahendid (trammid, trollid, elektriautod, -kärud, liikurrobotid jne.), samuti tõste- ja teisaldusmasinad, nt. kraanad ja robotid ning mitmesugused muud muutuva kiiruse ja koormusega töömasinad. Töö eeldusena on TTÜ elektriajamite ja jõuelektroonika instituudil olemas: vastav kompetents, firmalt Maxwell hangitud ülikondensaatorid, kogemused võimsate nüüdisaegsel tehnoloogial põhinevate ajamite loomisel (trammide veoajamid), rahvusvahelised kontaktid paljude samast probleemidt huvitatud Euroopa ülikoolide ja firmadega.
The main problem of variable speed and variable torque machines with electrical drive is low effectiveness and essential energy losses on the reason of a) incorrect control and contra-dictionary control demands of different drive components and whole system, b) lacking of energy change for acceleration and deceleration processes or lifting and lowering processes of drive moving masses; c) imperfect energy change between drive and supply systems. Therefore the energy losses of different variable speed and variable torque drives reach up to 20...60 % of consumed energy. Regardless of diversity of modern drives from many firms, the problem of energy change in electric drive is still very urgent. The possible solution for higher effectiveness is the flexible control of energy flow between different components of electric drives and using of energy storages inside the drive converter or in power supply source. New challenge in the field of electrical drives are super-capacitors (capacitance of super-capacitors reach up to thousands of farads and stored energy of capacitors blocks reach up to several kilowatt hours. Because of this, using of super-capacitors in drives and machines with variable speed and variable torque, or in drives with energy recuperation, is very urgent, specially, if short time high power operation is needed. Main purpose of this grant application is research of drives with integrated super-capacitors in drive's power converters or in their power supply sources; development of control algorithms for drive acceleration-deceleration and speed-torque control processes, if the super-capacitor energy storage is used and higher efficiency of the drive system. The research work is based on the modelling of energy change processes in electrical drive with super-capacitor energy storage. Optimal voltage range and capacitor charge and discharge cycles as a function of drive operation mode will be determined. The experimental research includes the development of laboratory equipment (drive power converter with super-capacitor storage and test stand for research of drive different operation modes (acceleration, deceleration and reverse). Also common energy storage for multiple drives and energy change between different drives will be studied. The results of this research work can be used for the development of different machines and drives with higher efficiency of energy use, specially in traction drives for transport machines (trams, trolleybuses, electric cars, movable robots, etc.), drives of lifting machines (cranes and robots), and several types of variable speed-torque machines. As a presumption for this work, department of electrical drives and power electronics has corresponding competence, super-capacitors from Maxwell Company, experience in the field of modern high power electrical drives (tram traction drives) and international cooperation with many European Universities and firms.