автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Автономная судовая валогенераторная установка на основе машины двойного питания

На правах рукопис)

Харитонычев Михаил Юрьевич

□03053726

АВТОНОМНАЯ СУДОВАЯ ВАЛОГЕНЕРАТОРНАЯ УСТАНОВКА НА ОСНОВЕ МАШИНЫ ДВОЙНОГО ПИТАНИЯ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Нижний Новгород - 2007

003053726

Работа выполнена на кафедре "Электротехника и электрооборудование объектов водного транспорта" Волжской государственной академии водного транспорта (г. Нижний Новгород).

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Хватов Олег Станиславович

Официальные оппоненты -

доктор технических наук, профессор Онищенко Георгий Борисович

кандидат технических наук Третьяков Андрей Олегович

Ведущая организация

ОАО КБ «Вымпел» (г. Нижний Новгород)

Защита состоится " 2 " марта 2007 г. в 14 часов в аудитории № 1258 на заседании диссертационного совета Д 212.165.02 в Нижегородском государственном техническом университете (603950, ГСП - 41, г. Нижний Новгород, ул. Минина, 24).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского государственного технического университета.

Автореферат разослан "2^/ " января 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н., доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одним из перспективных направлений развития малой энергетики является энергообеспечение автономных объектов, например, таких как морские и речные суда. В качестве основных источников электроэнергии на судах используются дизель-генераторные агрегаты, число и мощность которых определяется назначением судна и режимами его работы. Однако, малые-моторесурсы быстроходных двигателей внутреннего сгорания, применяемых в качестве первичных двигателей генераторов на судовых электростанциях и относительно высокая их стоимость обусловливают большие амортизационные отчисления.

Основным по продолжительности режимом работы большинства судов является ходовой режим. Различие во внешних характеристиках движителя (гребного винта) и главного двигателя приводит к тому, что практически во всем диапазоне скоростей хода судна на валу главного двигателя существует избыточная мощность, составляющая около 10 - 12 % мощности главного двигателя. Использование этой избыточной мощности для выработки электроэнергии перспективно, так как позволяет сберегать моторесурс дизель-генераторов, использовать для получения электроэнергии , более дешевые сорта топлива, а также повысить надежность и экономичность судовой энергетической установки.

Концепция использования генераторов отбора мощности или валоге-нераторных установок (ВГУ) известна с середины прошлого века. При разработке и создании ВГУ перед разработчиками возникает проблема получения стабильных параметров вырабатываемой электроэнергии ВГУ (амплитуды {1/\) и частоты (/¡) напряжения) при переменных, в зависимости от ходового режима, скорости вращения вала главного двигателя (со = уаг) и нагрузки в судовой электросети.

Стабилизация и /\ может быть осуществлена двумя способами: механическим (дифференциальные редукторы, гидромеханические устройства) и электрическим (преобразователи частоты (ГТЧ). Оба способа обеспечивают необходимое качество вырабатываемой электроэнергии, однако, второй, отличающийся простотой механической части, наиболее приемлем для малой и средней мощности (до 1500 кВт). В этом случае ВГУ может быть реализована на основе синхронного генератора (СГ) или асинхронного генератора с короткозамкнутым ротором (АГ с КЗ). В обоих вариантах вся активная мощность от движителя в нагрузку поступает через статор СГ или АГ с КЗ. При использовании преобразователей частоты в цепи статора генераторов, ПЧ должны выбираться на полную мощность нагрузки.

Новый этап в разработке ВГУ связан с использованием машины двойного питания (МДП). В этом случае в качестве генератора используется асинхронная машина с фазным ротором (АГ с ФР). Благодаря хорошим регулировочным возможностям МДП занимает равноправное место в ряду альтернативных ВГУ, а по некоторым показателям имеет существенные

з

преимущества. Вариант ВГУ на основе МДП (МДП-генератор) особенно перспективен при широком диапазоне изменения скорости вращения вала движителя (2:1 и более), когда к мощности, генерируемой через статор, добавляется значительная составляющая мощности скольжения, генерируемая через ПЧ. Глубокие научные и практические исследования в области МДП-генераторов выполнены М.М. Ботвинником, Ю.Г. Шакаряном, Г.Б. Онищенко, A.C. Сандлером, C.B. Хватовым, В.Г. Титовым, О.С. Хва-товым и др. учеными. Отметим также работы зарубежных ученых: А. Ре-tersson, W. Hofmann, A. Hughes, M. Heller, J. Corda, P. Edvardsen, M. Yama-moto, O. Motoyoshi к др.

Анализ существующих на данный момент исследований показывает, что автономная работа МДП-генератора изучена недостаточно. Недостаточно исследованы вопросы влияния секционированности источника реактивной мощности (ИРМ), диапазона изменения частоты вращения вала, величины и характера нагрузки на установленную мощность элементов оборудования и эксплуатационные показатели автономного МДП-генератора. Недостаточно исследованы вопросы моделирования и анализа динамических режимов автономного МДП-генератора для различных вариантов реализации САР (с использованием неадаптивных регуляторов и FUZZY-регуляторов).

Учитывая вышеизложенное, целью настоящей диссертационной работы является исследование стационарных и динамических режимов судовой валогенераторной установки на основе машины двойного питания, работающей в автономном режиме при широком диапазоне изменения скорости вращения вала главного двигателя.

Цель работы определяет следующие задачи исследования:

1. Исследование стационарных процессов автономного МДП-генератора при условии максимального использования АГ по активной мощности. Расчет и выбор элементов оборудования, оценка основных экс-плутационных показателей в зависимости от параметров нагрузки и режима работы МДП-генератора.

2. Обоснование влияния секционированности ИРМ и диапазона изменения частоты вращения вала МДП-генератора на установленную мощность преобразователя частоты.

3. Разработка математической модели динамических режимов автономного МДП-генератора. Синтез неадаптивной САР стабилизации амплитуды и частоты выходного напряжения МДП-генератора.

4. Разработка и синтез двухканальной САР стабилизации амплитуды и частоты выходного напряжения автономного МДП-генератора, реализованной на базе аппарата нечеткой логики (FUZZY-логика).

5. Сравнительный анализ динамических режимов автономного МДП-генератора для двух вариантов реализации САР (с неадаптивными регуляторами и FUZZY-регуляторами).

6. Разработка и создание экспериментальной установки автономного МДП-генератора мощностью 5,5 кВт.

Методы исследования. В работе использованы методы аналитической теории электрических машин переменного тока, полупроводниковых преобразователей и систем автоматического управления. Использовалось математическое моделирование на ПЭВМ и экспериментальные исследования на физической модели (лабораторный макет мощностью 5,5 кВт). Расчет экономических показателей проводился по методике Project Expert 7.0.

Связь темы диссертации с научно-техническими программами

Работа выполнялась в рамках:

• единого заказ - наряда Минобразования РФ по теме «Разработка основ теории и проектирования генераторных агрегатов переменной скорости вращения» (валогенераторы, ветро- и гидрогенераторы, нагрузочные генераторы);

• научно-технического договора "Разработка судовой валогенера-торной установки стабильной амплитуды и частоты выходного напряжения" между ОАО «Нижегородский порт» (г. Нижний Новгород) и Волжской государственной академией водного транспорта (г. Нижний Новгород) на период 2004 - 2006 г.;

• региональной программы «Использование местных, нетрадиционных и возобновляемых энергоресурсов на период 2001 - 2010 г. в Нижегородской области».

Научная новизна. Основные научные результаты работы заключаются в следующем:

1. Проведены исследования стационарных процессов автономного МДП-генератора при условии максимального использования АГ по активной мощности, позволяющие осуществлять расчет и выбор элементов оборудования, а также производить оценку основных эксплутационных показателей в зависимости от параметров нагрузки и режима работы МДП-генератора.

2. Обосновано влияние секционированности ИРМ и диапазона изменения частоты вращения вала МДП-генератора на установленную мощность преобразователя частоты.

3. Разработана математическая модель динамических режимов автономного МДП-генератора. Для рассматриваемой модели синтезирована и реализована неадаптивная САР стабилизации амплитуды и частоты выходного напряжения.

4. Синтезирована двухканальная САР стабилизации амплитуды и частоты выходного напряжения автономного МДП-генератора, реализованная на базе аппарата нечеткой логики (FUZZY-логика).

Практическая ценность диссертационной работы заключается в следующем:

1. Разработана методика расчета стационарных процессов автономного МДП-генератора при условии максимального использования АГ по активной мощности.

2. Проведен сравнительный анализ динамических режимов автономного МДП-генератора для двух вариантов реализации САР (с неадаптивными регуляторами и риггУ-регуляторами).

3. В научно-исследовательской лаборатории «Электроприводы переменного тока» кафедры «Электропривод и автоматика промышленных установок» Нижегородского государственного технического университета (НГТУ) создан макетный образец энергетического комплекса на базе МДП-генератора мощностью 5,5 кВт, работающий в автономном режиме.

Реализация результатов работы. Результаты работы использованы:

1. При создании концепции развития судовых ВГУ в ОАО «Нижегородский порт» (г. Нижний Новгород).

2. В учебном процессе при подготовке в Волжской государственной академии водного транспорта (ВГАВТ) (г. Нижний Новгород) инженеров специальности 24.06.00 «Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики» по дисциплине «Основы судового электропривода» в разделах «Статические и динамические режимы судового электропривода переменного тока с полупроводниковыми преобразователями», по дисциплине «Моделирование судового электрооборудования и средств автоматизации» в разделе «Судовой автоматизированный электропривод переменного тока» (асинхронные вентильные каскады и машины двойного питания); в курсовом проектировании по дисциплине «Основы судового электропривода» и дипломного проектировании.

3. В учебном процессе Нижегородского государственного технического университета (НГТУ) (г. Нижний Новгород) при подготовке инженеров и магистров специальностей 14.06.04 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов» по курсам «Теория электропривода», «Моделирование электромеханических систем» и 14.06.08 «Электрооборудование и автоматика судов» по курсу «Судовые электроэнергетические установки».

В работе автор защищает:

1. Методику расчета стационарных процессов автономного МДП-генератора при условии максимального использования АГ по активной мощности, позволяющую осуществлять расчет и выбор элементов оборудования, а также производить оценку основных эксплутационных показателей в зависимости от параметров нагрузки и режима работы МДП.

2. Результаты влияния секционированности ИРМ и диапазона изменения частоты вращения вала МДП-генератора на установленную мощность преобразователя частоты.

3. Математическую модель динамических режимов автономного МДП-генератора. Структуру САР автономного МДП-генератора (с неадаптивными регуляторами и РЦ^У-регуляторами).

4. Результаты сравнительного анализа динамических режимов автономного МДП-генератора для двух вариантов реализации САР (с неадаптивными регуляторами и FUZZY-peгyлятopaми).

Публикация и апробация работы. По материалам диссертации опубликовано 13 работ, в том числе получен патент на полезную модель.

Основные положения, результаты и выводы диссертационной работы были доложены и обсуждены на следующих научно - технических конференциях:

• научно - техническая конференция профессорско-преподавательского состава аспирантов и специалистов «TPАНСПОРТ-XXI ВЕК». Н.Новгород, ВГАВТ, 2003;

• III Всероссийская молодежная научно-техническая конференция «Будущее технической науки». Н.Новгород, НГТУ, 2004;

• ежегодные региональные научно-технические конференции «Актуальные проблемы электроэнергетики». Н.Новгород, НГТУ, 2004-2006;

• ежегодные IX, X, XI Нижегородские сессии молодых ученых. Технические науки. Н.Новгород, 2004-2006.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 144 наименований и двух приложений. Основная часть диссертации изложена на 172 страницах, содержит 77 рисунков и 6 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследований.

В первой главе анализируются стационарные режимы работы и производится расчет мощности элементов оборудования автономной судовой валогенераторной установки на основе МДП-генератора. Обосновано влияние секционированности ИРМ и диапазона изменения частоты вращения вала МДП-генератора на установленную мощность ПЧ.

В автономном МДП-генераторе установившийся режим работы характеризуется балансом активных и реактивных мощностей между АГ, ИРМ, ПЧ и нагрузкой. Нарушение баланса приводит к переходному процессу и, как следствие, к новому установившемуся режиму с другими значениями амплитуды (U\) и частоты (/]) напряжения генератора, отличными от требуемых. Данное нарушение может быть вызвано изменением следующих факторов:

скорости вращения гребного вала; величины SH или (и) характера coscpn нагрузки.

Для стабилизации частоты генерируемого напряжения МДП-генератора при изменяющейся частоте вращения вала генератора (со) необходимо формировать частоту тока в роторе (со2) согласно выражению (»2= Ю| - со, где cd 1 - частота вращения поля статора.

Величину активной мощности АГ в составе автономного МДП-генератора определяет активная составляющая тока ротора а = h cosq>2 (/2 - действующее значение тока ротора МДП-генератора; ср2 - фаза тока ротора относительно ЭДС ротора), а величину реактивной составляющей

мощности - реактивная составляющая тока ротора ¡гр = /г БШфг- Таким образом, за счет регулирования величины, фазы и частоты тока ротора с помощью ПЧ, можно обеспечить баланс активных и реактивных мощностей в системе "автономный МДП-генератор - нагрузка", а, следовательно, стабилизировать параметры генерируемой электроэнергии.

Представленные на рис. 1 механические характеристики МДП-генератора, с учетом скоростного диапазона работы главного судового двигателя, позволяют определить целесообразный с точки зрения установленной мощности АГ скоростной диапазон МДП-генератора со = 1,2соо (я = - 0,2) -г- 2(£>о ($ = - 1), соответствующий сверхсинхронному режиму (со > <0о).

В автономном МДП-генераторе АГ является единственным источником активной мощности, а источников реактивной мощности несколько (конденсаторы возбуждения, ИРМ, ПЧ). Указанное обстоятельство определяет целесообразность максимального использования АГ по активной мощности, возлагая задачу генерирования и баланса по реактивной мощности на ГГЧ и ИРМ.

элементов оборудования автономного МДП-генератора проведен исходя из условия максимального использования АГ по активной мощности, когда фаза тока ротора ф2 = 0, учитывая при этом возможности фазового регулирования сетевого тока ПЧ (фПЧ),

Использование ПЧ с ШИМ в составе автономного МДП-генератора позволяет не только минимизировать мощность ИРМ, но и полностью исключить его из состава элементов оборудования, обеспечивая при этом необходимый баланс мощностей в системе "автономный МДП-генератор -нагрузка", а, следовательно, и стабилизацию параметров генерируемой электроэнергии.

С учетом сказанного, рассмотрены два возможных по комплектации варианта автономного МДП-генератора:

- с ИРМ;

- без ИРМ.

Для каждого варианта определен состав и установленная .мощность

Рис. 1. Механические характеристики МДП-генератора и область его работы

Анализ стационарных процессов и выбор

элементов оборудования.

На рис. 2 представлена схема распределения активных и реактивных мощностей в автономном МДП-генераторе.

Рис. 2. Распределение мощностей в автономном МДП-генераторе

Здесь приняты следующие обозначения: Рц, Рмех, Л, Рт, ^мдп -активные мощности соответственно нагрузки, на валу МДП-генератора, статора, ротора, ПЧ и МДП-генератора; <2и £)пъ £>в, бирмп> бмдп - реактивные мощности соответственно нагрузки, статора, ПЧ, конденсаторной батареи самовозбуждения АГ, я-ой секции ИРМ и МДП-генератора; АРь АР2, АРт, АРв, Д-Рцрмл, АРмех - потери активной мощности соответственно в статоре, роторе, ПЧ, конденсаторной батареи самовозбуждения АГ, и-ой секции ИРМ и механические потери в МДП-генераторе; ф2, срПч -соответственно фазы токов ротора и ПЧ; СИРМ„, 1Ф„- емкость батареи конденсаторов и индуктивность реактора л-ой секции ИРМ; Дн, Хц - соответственно, активное и реактивное сопротивление нагрузки; 5 - скольжение АГ.

Активная и реактивная составляющие мощности МДП-генератора определяются в соответствии с рис. 2 по выражениям:

+ (О

£мяп=1еирМ/±епч±&+ев, (2)

1=1

где Р| = Рн/1 5| + 1 - АР\ - 311\1\а - активная мощность, генерируемая статором АГ в нагрузку при сверхсинхронной скорости (ю > со0); 1,а -активная составляющая тока статора АГ; Р2 = Яг! - ДР2 - ДРпч - активная мощность, генерируемая через ротор АГ.

Исследовано влияние секционированности ИРМ и диапазона изменения частоты вращения вала МДП-генератора на установленную мощность преобразователя частоты. В работе рассмотрен конденсаторный

ИРМ. ИРМ состоит из я секций конденсаторных батарей, разделенных в соотношении I: I, где п = I; 2; 3; 4.

Расчет мощности ПЧ основан на балансе активных (1) и реактивных (2) мощностей. Баланс реактивных мощностей в системе "автономный М ДП - генератор - нагрузка" осуществляется с помощью ПЧ и ИРМ. Активная и реактивная мощность ПЧ определяются по выражениям /

-

собфн-^Н Ар

'sl+J

Ы-ДА-ДР™. (3)

£?ПЧ - ХбиРМ < •

1=1 ^СОЭфн

На рис. 3 представлены зависимости изменения мощности ПЧ (Эпч) от количества секций ИРМ (п) е составе автономного МДП-генератора. Здесь и далее результаты исследований приведены для автономного МДП-генератора мощностью 160 кВт.

С увеличением количества секций ИРМ (я) мощность ПЧ (Эцч) уменьшается, что объясняется уменьшением реактивной мощности, генерируемой ПЧ (£>г]ч), Для поддержания баланса реактивных мощностей в системе "автономный МДП-генератор - нагрузка".

140 120 100 ква ао 60

Увеличение количества секций ИРМ более четырех представляется нецелесообразным, т.к. при этом мас-согабаритные по-^Н ¡^Н казатели ИРМ уве-

личиваются существеннее, чем снижается мощность Количество секций ИРМ, n пгг г> г;

ПЧ, Выбор к сличение, 3. Зависимости изменения мощности ПЧ от ства секций ИРМ количества секций ИРМ автономного МДП-генератора осуществлен на основе технико-экономических расчётов, представленных в главе 2.

Во второй главе дана оценка энергетическим показателям и проведено технико-экономическое сравнение вариантов автономного МДП-генератора.

Показано, что коэффициент полезного действия автономного МДП-генератора (чмдп) зависит от количества секций ИРМ (л), величины (Sf)), характера (costpn) нагрузки и скольжения АГ (5). Установлено, что:

с увеличением количества секций ИРМ (л) от одной до четырех Лмдл возрастает в среднем на 0,5 - 0,8 %. Характер изменения %дп обу-

Количество секций ИРМ, п

словлен тем, что с увеличением п уменьшается мощность ГТЧ (Snw) и, следовательно, потери в ПЧ (ЛРпч);

- Лмдп при использовании ИРМ выше в среднем на 0,5 - 1 %, чем без ИРМ;

- с уменьшением coscpH (Sh - const) т]Мдп увеличивается. Это связано с уменьшением потерь в АГ (Л/^аг), вследствие уменьшения величины активной мощности, генерируемой через статор АГ в нагрузку. Например, при уменьшении coscpn от 0,9 до 0,7 (Sh/Shom = 1, s = - 1) Г|мдп увеличивается в среднем на 1 -1,5 %,

Подключение нелинейной нагрузки (установки дуговой электросварки, регулируемые вентильные электропривода и др.) к автономной судовой электросети приводит к возникновению нелинейных искажений напряжения. Согласно требованиям Российского Речного Регистра коэффициент нелинейных искажений напряжения (А'Ни) должен быть не более 8 %. Произведен расчет КНи в зависимости от количества секций ИРМ (п) и параметров нагрузки.

Рис. 4. Зависимости Ани = /(8н/ Эном) 1-4 секции ИРМ; 2-3 секции ИРМ; 3-2 секции ИРМ; 4-1 секция ИРМ;5-6ез ИРМ Он вент - вентильная составляющая тока нагрузки МДП-генератора)

На рис. 4 представлены расчетные зависимости =/ (Бц/Бном) на основании которых установлено:

во всем диапазоне нагрузок коэффициент нелинейных искажений напряжения при использовании ИРМ ниже на 3,5 - 4 % по сравнению с его отсутствием;

- с увеличением созфц от 0,7 до 0,9 (SM ~ const) происходит возрастание iTHu в среднем на 1,5 - 2 % , т.к. уменьшаются требуемая мощность и фильтрующие способности ИРМ;

- с увеличением количества секций ИРМ от одной до четырех, ухудшается форма генерируемого напряжения (увеличение Л"ни в среднем на 1-1,5 %). Это связано с уменьшением установленной мощности «-ой секции ИРМ, необходимой для-обеспечения баланса реактивных мощностей в системе "автономной МДП-генерагор - нагрузка", а, следовательно, ухудшением фильтрующих возможностей ИРМ;

Проведено технико-экономическое сравнение двух вариантов автономной ВГУ на основе МДП-генератора:

- с ИРМ;

- без ИРМ,

Получены соотношения суммарных капитальных затрат для рассматриваемых вариантов ВГУ (рис. 5).

1000000900000 800000 700000 Суммарные 600000 капитальные 500000 !т Iк? т>. 400000

300000200000

юоооо А— -

0

Рис, 5. Диаграмма соотношения суммарных капитальных затрат для рассматриваемых вариантов ВГУ 1- без ИРМ; 2-1 секция ИРМ; 3-2 секции ИРМ; 4-3 секции ИРМ; секции ИРМ

Данные расчетов показывают, что вариант ВГУ без ИРМ является наиболее выгодным, т.к. за счет меньшей стоимости выработки 1 квар ч снижаются суммарные капитальные затраты. Благодаря этому данный вариант обладает меньшим сроком окупаемости (Ток~ 21 мес.) и более высоким чистым дисконтированным доходом (ЧДД = 3 380 ООО руб.) по сравнению с вариантами ВГУ при использовании ИРМ.

В третьей главе рассмотрены наиболее распространенные динамические режимы, связанные с подключением и отключением нагрузки к автономному МДГ1-генератору. Особое место при этом занимает режим пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором (АД с КЗ) - наиболее распространенного вида нагрузки. Система регулирования автономного МДП-генератора построена па основе неадаптивных регуляторов.

Функциональная схема автономного МДП-генератора представлена на рис, 6.

и.= сопб! /,= СОГШ

ДТ

«(ф2) н

ПЧ Р(фпч)

дн

и.

ДТр

САР

дч

'дч

А

/

И

Рис. 6. Функциональная схема автономного МДП-генератора

На рис. 6 приняты следующие обозначения: ДН, ДЧ - датчики амплитуды и частоты напряжения, ДТ - датчик тока статора; {/дта, Ццтр -сигналы, пропорциональные активной и реактивной составляющим тока статора; а, ср2 - угол управления роторным блоком полупроводниковых элементов ПЧ и фаза тока ротора; Р, фПч - угол управления сетевым блоком полупроводниковых элементов ПЧ и фаза сетевого тока ПЧ.

Основой математической модели динамических режимов автономного МДП-генератора является его линеаризованная структура (5) и система уравнений связи МДП-генератора и нагрузки (6). Система (5) получена на базе уравнений Парка-Горева в системе синхронно вращающихся координат «Х-У», опорный вектор которой вращается с частотой вращения поля статора со,.

и1Х=-а1Х111у+а1Хт12у;

Ьх + хт12х =

и2х = Л2/2Х + рсХ212Х - Е2У>

~ У + РЪХ212У + Е2Х', Е/,х/=С0 JzplIxx.

В (5) приняты следующие обозначения: 1]Х, 1\у, /2х> Ьу -проекции векторов токов стато-(5) ра и ротора на оси «X» и «У»; ^гх, £Лу - проекции вектора напряжения ротора на оси «X» и «У»; Е2\ и Е1Х - проекции ЭДС

со, - со

вращения АГ; /е- суммарный момент инерции МДП-генератора, приведенный к валу двигателя; а - коэффициент рассеяния.

В (6) приняты следующие обозначения: Рген, Рнаг - соответственно активные мощности МДП-генератора и нагрузки; (йэт ~ эталонное значение частоты напряжения статора МДП-генератора; Да - изменение фазы вектора напряжения .статора МДП-генератора; /ргеН1 /рнаг - соответственно реактивные составляющие токов МДП-генератора и нагрузки; Д£/| - изменение величины напряжения

~ Лтн _ ^наг !

А л эт = —Лес;

ш

Да (/

■■АР

рген ^рнаг )° ^СВ ~

(6)

статора МДП-генератора; Ксв - коэффициент связи между током возбуждения и амплитудой генерируемого напряжения МДП-генератора.

Для рассматриваемой модели синтезирована и реализована неадаптивная САР стабилизации амплитуды и частоты выходного напряжения. САР является двухконтурной и двухканальной. В качестве сигнала обратной связи во внутреннем контуре тока канала стабилизации и\ используется реактивная составляющая тока статора /ь а канала стабилизации/1 - активная составляющая 1\. За счет компенсации перекрестных связей по ЭДС

вращения каналы ре-

И'рнО>) ( г

?■ * 2 V+I ' 1

к,

дн

Рис. 7. Структурная схема контура регулирования амплитуды напряжения

гулирования амплитуды (рис. 7) и частоты (рис. 8) напряжения МДП рассмотрены как независимые, что значительно упрощает синтез структуры и параметров регуляторов САР.

Анализ зависимостей U,(0 и //(0 (рис. 9, а, б) в автономном Рис. 8. Структурная схема контура регулирования МДП показал, что с частоты напряжения уменьшением соБфн

при Sh = const, когда увеличивается реактивная и уменьшается активная составляющая тока нагрузки, происходит увеличение провалов амплитуды и уменьшение провалов частоты напряжения в статоре МДП-генератора.

IV^Ip) J VK" Cm

| 2 V 1

65

50

/■ГЦ

cos<pH = 0.9

t,C

0.04

0.1

0.14

0.2

Рис. 9. Зависимости l/|(t) и/i(t) при набросе ,Vh = ¿ном и сбросе 5Н = 0,55ном нагрузки (coscph = 0,7; 0,9). а - t/,('); б -f\(t) (б = -1; Jhactp = -1) (■Shactp - настроечное значение скольжения для регулятора тока ротора) С увеличением coscpn при SH = const, что соответствует увеличению активной и уменьшению реактивной состазляющих тока нагрузки, происходит возрастание провалов частоты и снижение провалов амплитуды ге-

Курируемого напряжения. Здесь и далее результаты исследований приведены для автономного МДП-п;нератора мощностью 160 кВт.

Например, при снижении cos<pH от 0,9 до 0,7 (SH = Shom) провалы амплитуды напряжения (ДU|) возрастают в среднем на i0 - 12 %, а провалы частоты напряжения (Д/i) снижаются в среднем на 8- 10%.

Анализ прямого пуска АД с КЗ от автономного МДП -генератора показал, что максимальное значение мощности запускаемого двигателя при допустимых по Российскому Речному Регистру провалах напряжения = 20 %, составляет 15 - 20 % от мощности МДП-

генератора. Это подтверждается результатами, полученными на экспериментальной установке (рис, 10),

В четвертой главе представлен синтез двухканальной САР стабилизации амплитуды и частоты выходного напряжения автономного МДП-генератора, построенной на базе аппарата нечеткой логики. Проведен расчет и сравнительный анализ динамических режимов автономного МДП-генератора для двух вариантов реализации САР (с неадаптивными регуляторами и FUZZY-регуляторамн).

Синтез FUZZY-регулято job амплитуды и частоты напряжения МДП-генератора основан на использовании экспертных знаний, полученных при исследовании и разработки неадаптивной САР (глава 3). Для разработки FUZZY-регуляторов используется система нечеткого вывода. Модель САР, построенная на базе аппарата нечеткой логики, строится с учетом реализации всех этапов нечеткого вывода, а сам процесс вывода реализуется на основе алгоритма нечеткого вывода Mamdani.

Для построения базы пр;.вил системы нечеткого вывода определяются входные и выходные лингвистические переменные. Дгш контура регулирования амплитуды напряжения в качестве входных лингвистических переменных используются: pt - "Амплитуда выходного напряжения автономного МДП-генератора" и fy - "Реактивная составляющая тока нагрузки автономного МДП-генератора:'. В качестве выходной лингвистической переменной используется ¡3}- "Сигнал задания для регулятора тока". Система нечеткого вывода будет содержать 11 правил нечетких продукций.

Для контура регулирования частоты напряжения в качестве входных лингвистических переменных используются: ¡3, - "Частота выходного напряжения автономного МДП-генератора" и Д> - "Активная мощность на-

Рие. 10. Осциллограмма пуска АД с КЗ мощностью 0,55 кВт от автономного МДП-генератора мощностью 5,5 кВт

грузки автономного МДП-генератора". В качестве выходной лингвистической переменной используется р} - "Сигнал задания для регулятора тока". Система нечеткого вывода будет содержать 8 правил нечетких продукций.

Рис. 11. Зависимости и /¡(I) при набросе Битном и сбросе 8н=0,58ном нагрузки (соэфн = 0,7). а-б -/,(/) (5 = -1; 5настр = -1) 1-е ГОггУ-регулятором; 2-е неадаптивным регулятором

Сравнительный анализ динамических режимов автономного МДП с риггУ-регуляторами и с неадаптивными регуляторами (рис. 11) показал:

- использование рассмотренных типов регуляторов обеспечивает требуемую стабилизацию параметров генерируемой электроэнергии;

- применение РиггУ-регуляторов уменьшает время переходного процесса и время регулирования в среднем в 1,5 - 2 раза, по сравнению с использованием неадаптивных регуляторов.

В приложении даны принципиальная схема, внешний вид и технические параметры экспериментальной установки автономного МДП-генератора мощностью 5,5 кВт, созданной в научно-исследовательской лаборатории «Электроприводы переменного тока» кафедры «Электропривод и автоматика промышленных установок» в Нижегородском государственном техническом университете (НГТУ). Приведены также акты внедрения результатов диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В итоге проведенных исследований получены следующие основные результаты:

1. Определен состав и установленная мощность элементов оборудования автономного МДП-генератора, работающего при переменной скорости вращения вала. Выбор элементов оборудования проведен исходя из условия максимального использования АГ по активной мощности, когда фаза тока ротора ср2 = 0, учитывая при этом возможности фазового регулирования сетевого тока ПЧ (фПЧ). Использование ПЧ с ШИМ позволяет не только минимизировать мощность секционированного ИРМ, но и полно-

стью исключить его из состава элементов оборудования, обеспечивая при этом баланс мощностей в системе "автономный МДП-генератор - нагрузка".

2. Обосновано влияние количества секций ИРМ (и) в составе автономного МДП-генератора на мощность ПЧ (Бпч). С увеличением п уменьшается Бпч- Например, для МДП-генератора мощностью 160 кВт при увеличении количества секций ИРМ от двух до четырех Бпч уменьшается в среднем на 10 - 12 %.

3. Проведен анализ основных энергетических показателей автономного МДП-генератора. Показано влияние количества секций ИРМ на КПД и коэффициент нелинейных искажений напряжения (/Гни)- С увеличением количества секций ИРМ от одной до четырех КПД увеличивается на 0,5 -0,8 %, а /¿"ни на 1 - 1,5 %. КПД при использовании ИРМ выше в среднем на 0,5 -1 %, а Я"ни ниже на 3,5 - 4 %, чем без ИРМ.

4. Определены экономические показатели (чистый дисконтированный доход и срок окупаемости) вариантов автономной ВГУ на основе МДП-генератора с различным составом элементов оборудования. Показано, что рассмотренные варианты являются рентабельными. Наименьшим сроком окупаемости и наибольшей рентабельностью обладает вариант ВГУ без ИРМ. Данный вариант ВГУ имеет меньшую стоимость выработки 1 квар-ч по сравнению с вариантами ВГУ при использовании ИРМ.

5. Разработана математическая модель динамических режимов автономного МДП-генератора при переменных значениях скорости вращения вала, величины и характера нагрузки. Для рассматриваемой модели синтезированы САР стабилизации амплитуды и частоты генерируемого напряжения с неадаптивными регуляторами и FUZZY-peгyлятopaми.

6. Сравнительный анализ динамических режимов автономного МДП с Ри22У-регуляторами и с неадаптивными регуляторами показал:

- использование рассмотренных типов регуляторов обеспечивает требуемую стабилизацию параметров генерируемой электроэнергии;

применение ри22У-регуляторов уменьшает время переходного процесса и время регулирования в среднем в 1,5-2 раза, по сравнению с использованием неадаптивных регуляторов.

7. Результаты выполненных исследований использованы при разработке концепции развития судовых ВГУ в ОАО «Нижегородский порт» (г. Нижний Новгород), создании экспериментальной установки мощностью 5,5 кВт в научно-исследовательской лаборатории «Электроприводы переменного тока» кафедры «Электропривод и автоматика промышленных установок» в НГТУ, а также в учебном процессе в виде инженерных методик расчета МДП-генераторов и МДП-приводов в Волжской государственной академии водного транспорта (г. Нижний Новгород) и НГТУ.

СТАТЬИ, ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ И ПАТЕНТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

1. Хватов О.С., Бурда Е.М., Харитонычев М.Ю. Автоматизированная система управления судовым валогенератором на основе машины

двойного питания / Транспорт - XXI век: сб. матер, научно-тех. конф. профес.- препод, состава, аспирантов и специалистов ВГАВТ, Н.Новгород, 2003 г. - Н.Новгород: Изд-во ФГОУ ВПО ВГАВТ, 2003. - С. 212.

2. Харитонычев М.Ю. Динамические режимы валогенератора на основе машины двойного питания при работе параллельно с судовой электростанцией / IX Нижегородская сессия молодых ученых (технические науки): сб. тезис, докладов, 10-14 февраля 2004 г. - Н.Новгород: 2004. - С. 134-135.

3. Харитонычев, М.Ю., Хватов О.С. Перспективные варианты ма-шино-вентильных валогенераторов / Ш Молодежная научно-техническая конференция «Будущее технической науки»: тезис, докладов, Н.Новгород 26-27 мая 2004 г. - Н.Новгород: НГТУ, 2004. - С. 100.

4. Хватов О.С., Харитонычев, М.Ю. Судовая электроэнергетическая установка с валогенератором на основе машины двойного питания / Международный научно-промышленный форум «Великие реки - 2004»: генер. доклады, тез. докладов, Н.Новгород, 18-21 мая 2004 г. - Н.Новгород: ННГАСУ, 2004. - С. 455-456.

5. Титов В.Г., Хватов О.С., Залетнов С.Е., Харитонычев М.Ю. Управляемые машино - вентильные комплексы генерирования электроэнергии и их технико-экономическое сравнение / Труды НГТУ. Том 49. Электрооборудование промышленных установок. - Н.Новгород: НГТУ, 2005. - С. 25-27.

6. Патент на полезную модель № 47595, 7 Н 02 Р 9/42. Судовая ва-логенераторная установка / О.С. Хватов, М.Ю. Харитонычев, O.A. Бурма-кин, заявители и правообладатели. - Заявл. 05.03.2005; зарег. в Государственном реестре полезных моделей РФ 27.08.2005; опубликовано: 27.08.2005 Бюл. № 24.

7. Хватов О.С., Харитонычев М.Ю. Динамические режимы автономной судовой валогенераторной установки на основе машины двойного питания / Вестник ВГАВТ. Выпуск 13. Судовая и промышленная энергетика. - Н.Новгород: Изд-во ФГОУ ВПО ВГАВТ, 2005. - С. 147-152.

8. Хватов О.С., Харитонычев М.Ю. Автоматизированная автономная электроэнергетическая система на основе МДП-генератора с FUZZY-регулятором / Известия Академии инженерных наук им. Прохорова. Юбилейный 15 том, посвященный 100-летию со дня рождения A.M. Бамдаса и Ю.Л. Мукосеева. Том 15. Под ред. Ю.В. Гуляева. - Москва - Н.Новгород: НГТУ, 2005. - С. 65-69.

9. Хватов О.С., Харитонычев М.Ю., Бурда Е.М., Бурмакин O.A. Влияние секционированности источника реактивной мощности автономного МДП-генератора на мощности преобразователя частоты / Прогрессивные технологии в машино- и приборостроении. Межвузовский сборник статей по материалам Всероссийской НТК. - Н.Новгород - Арзамас: НГТУ-АПИНГТУ, 2005. - С. 172-177.

10. Харитонычев М.Ю. Математическая модель динамических режимов работы МДП-генератора с FUZZY-регуляторами / Прогрессивные

технологии в машино- и приборостроении. Межвузовский сборник статей по материалам Всероссийской НТК. - Н.Новгород - Арзамас: НГТУ-АПИНГТУ, 2005.-С. 177-181.

11. Харитонычев М.Ю. Электроэнергетическая установка на основе машины двойного питания с FUZZY-регулятором / XI Нижегородская сессия молодых ученых (технические науки): сб. тезис, докладов, 12-16 февраля 2006 г. - Н.Новгород: 2006. -С. 114-115.

12. Харитонычев М.Ю., Хватов О.С. Технико-экономическое сравнение вариантов автономного МДП-генератора / Труды НГТУ. Актуальные проблемы электроэнергетики. Юбилейный том, посвященный 100-летию со дня рождения С.Н. Шевчука. Том 59. - Н.Новгород: НГТУ, 2006. -С. 115-118.

13. Хватов О.С., Харитонычев М.Ю. Динамические режимы автономного электротехнического генераторного комплекса на основе машины двойного питания / Приводная техника. Выпуск № 6. - Москва: 2006. - С. 49-54.

Личный вклад автора. В работах, написанных в соавторстве, автору принадлежат: математические модели /4, 7, 8, 13/, постановка задачи /3, 4, 5,9, 13/, обобщение результатов /1, 4, 8, 9, 12, 13/.

Подписано в печать 18.01.07. Формат 60 х !!4 '/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 27.

Нижегородский государственный технический университет. Типография НГТУ. 603950, Нижний Новгород, ул. Минина, 24.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. СТАЦИОНАРНЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ И РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВНИЯ АВТОНОМНОГО

МДП-ГЕНЕРАТОРА.

1.1 Варианты ВГУ на основе МДП-генератора.

1.2 Режимы работы автономного МДП-генератора.

1.3 Расчет и выбор электрооборудования МДП-генератора.

1.3.1 Мощность асинхронного генератора.

1.3.2 Мощность ИРМ.

1.3.3 Мощность преобразователя частоты.

Выводы.

Глава 2. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ АВТОНОМНОГО МДП-ГЕНЕРАТОРА.

2.1 Коэффициент полезного действия.

2.2 Коэффициент мощности.

2.3 Коэффициент нелинейных искажений напряжения.

2.4 Технико-экономическое сравнение вариантов автономного МДП-генератора.

2.4.1 Методика расчета экономических показателей.

2.4.2 Расчет и анализ экономических показателей.

Выводы.

Глава 3. ДИНАМИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ АВТОНОМНОГО МДП

ГЕНЕРАТОРАС НЕАДАПТИВНЫМИ РЕГУЛЯТОРАМИ

3.1 Математическая модель и структурные схемы.

3.2 Оптимизация контуров регулирования амплитуды и частоты напряжения.

3.3 Моделирование динамических режимов.

3.4 Система регулирования на базе неадаптивных регуляторов с эталонной моделью.

Выводы.

Глава 4. ДИНАМИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ АВТОНОМНОГО МДП

ГЕНЕРАТОРА С FUZZY-РЕГУЛИРОВАНИЕМ.

4.1 Синтез FUZZY-регулятора амплитуды напряжения.

4.2 Синтез FUZZY-регулятора частоты напряжения.

4.3 Нечеткое моделирование динамических режимов.

4.4 Система регулирования на базе FUZZY-регуляторов с эталонной моделью.

Выводы.

Одним из перспективных направлений развития малой энергетики является энергообеспечение автономных объектов, например, таких как морские и речные суда. В качестве основных источников электроэнергии на судах используются дизель-генераторные агрегаты (ДГ), число и мощность которых определяется назначением судна и режимами его работы. Однако, малые моторесурсы быстроходных двигателей внутреннего сгорания, применяемых в качестве первичных двигателей генераторов на судовых электростанциях (СЭС) и относительно высокая их стоимость обусловливают большие амортизационные отчисления.

Основным по продолжительности режимом работы большинства судов является ходовой режим при различных скоростях движения. Различие во внешних характеристиках движителя (гребного винта) и главного двигателя (ГД) приводит к тому, что практически во всем диапазоне скоростей хода судна на валу ГД существует избыточная мощность, составляющая около 10 - 12% мощности ГД. Использование этой избыточной мощности для выработки электроэнергии перспективно, так как позволяет сберегать моторесурс ДГ, использовать для получения электроэнергии более дешевые сорта топлива, а также повысить надежность и экономичность судовой энергетической установки (СЭУ).

Концепция использования генераторов отбора мощности или валогенераторных установок (ВГУ) известна с середины прошлого века. При разработке и создании ВГУ перед разработчиками возникает проблема получения стабильных параметров вырабатываемой электроэнергии ВГУ (амплитуды (U\) и частоты (/j) напряжения) при переменных, в зависимости от ходового режима, скорости вращения вала ГД (со = var) и нагрузки в судовой электросети.

Стабилизация U\ и f\ может быть осуществлена двумя способами: механическим (с применением дифференциальных редукторов, гидромеханических устройств) и электрическим (преобразователей частоты ПЧ). Оба способа обеспечивают необходимое качество вырабатываемой электроэнергии, однако, второй, отличающийся простотой механической части, наиболее приемлем для малой и средней мощности (до 1500 кВт). В этом случае ВГУ может быть реализована на основе синхронного генератора (СГ) или асинхронного генератора с короткозамкнутым ротором (АГ с КЗ). В обоих вариантах вся активная мощность от движителя в нагрузку поступает через статор СГ или АГ с КЗ. При использовании преобразователей частоты в цепи статора генераторов, ПЧ должны выбираться на полную мощность нагрузки.

Использование асинхронной машины давно интересовало исследователей, работающих в области систем генерирования электроэнергии. Общее признание в этом направлении в 50-60 годы прошлого века получили труды А.А. Иванова, Ю.Д. Зубкова, С.К. Бохяна, А.В. Новикова, С.З. Барского и др. ученых по разработке и исследованию систем конденсаторного возбуждения и регулирования асинхронных генераторов [6, 10, 12, 14, 32, 38, 43].

Система автоматического регулирования (САР) параметров генерируемой электроэнергии является основным звеном управления ВГУ. Наибольшее распространение в настоящее время получили САР, построенные по принципу подчиненного регулирования. В качестве управляемых координат здесь используются стабилизируемые параметры генерируемой электроэнергии - амплитуда и частота выходного напряжения.

Разработке систем регулирования и стабилизации выходных параметров посвящен ряд работ С.П. Бояр-Созоновича, Н.Д. Торопцева, С.И. Кициса, А.И. Лищенко, В.А. Лесника и др. ученых [10, 57, 62, 70, 71, 83]. Особые возможности по использованию АГ КЗ получили благодаря системам вентильного возбуждения и регулирования, что подробно рассмотрено в работах M.JL Костырева [43].

Новый этап в разработке ВГУ связан с использованием машины двойного питания (МДП). В этом случае в качестве генератора используется асинхронная машина с фазным ротором (АГ с ФР). Благодаря хорошим регулировочным возможностям МДП-генератор занимает равноправное место в ряду альтернативных ВГУ, а по некоторым показателям имеет существенные преимущества [7, 8, 11, 36, 57]. Вариант ВГУ на основе МДП особенно перспективен при широком диапазоне изменения скорости вращения вала движителя (2:1 и более), когда к мощности, генерируемой через статор, добавляется значительная составляющая мощности скольжения, генерируемая через ПЧ. Глубокие научные и практические исследования в области МДП проведены в АО «ВНИИ электроэнергетики» под руководством М.М. Ботвинника и Ю.Г. Шакаряна, а в ОАО «Электропривод» под руководством Г.Б. Онищенко, отражены в работах А.С. Сандлера, С.В. Хватова, В.Г. Титова, О.С. Хватова и др. ученых [1, 7, 9, 28,78-81].

Среди опубликованных за последние двадцать лет статей зарубежных ученых по исследованию МДП-генераторов отметим работы А. Петерсона (A. Petersson), М. Хеллера (М. Heller), В. Хофмана (W. Hofmann), А. Хьюса (A. Hughes), Д. Корды (J. Corda), П. Эдвардсена (P. Edvardsen), М. Ямомоты (М. Yamamoto), О. Мотоёши (О. Motoyoshi) и др. [117-126, 135,138].

Новые возможности по использованию МДП-генератор получил благодаря последним достижениям в области силовой электроники, созданию современных ПЧ, которые сегодня в определенном диапазоне мощностей обеспечивают практически синусоидальное питание цепей АГ.

Работы по исследованию и внедрению МДП-генератора в автономные установки активно ведутся за рубежом. Например, в Японии фирмой Hitachi, в Германии - AKW, Siemens, AEG, в Норвегии - ABB KraftAs и ABB

Corporate Research, в Австралии - Rainbow Power Company. Накопленный мировой и отечественный опыт по исследованию и разработке МДП-генераторов, в частности, для установок отбора мощности, позволяет сделать вывод о несомненной актуальности подобных работ.

В отмеченных выше работах отражены различные вопросы, связанные с использованием МДП-генераторов. Исследованию стационарных режимов (расчет и выбор электрооборудования, анализ эксплуатационных показателей и др.) посвящены работы отечественных [9, 56, 57, 109, 110] и зарубежных [117, 118] ученых. По динамике МДП-генераторов (принципы построения замкнутых САР, анализ переходных процессов) отметим, прежде всего, работы [8, 28, 56, 57]. Вопросы энергетики нашли свое отражение в [7, 56]. Рекомендации по областям целесообразного применения МДП-генераторов изложены в [7, 56]. В указанных исследованиях большое внимание уделено параллельной работе МДП-генератора с другими источниками и недостаточно отражены особенности автономного режима работы. По автономной работе, в основном, рассматривается вариант на основе СГ, а автономная работа асинхронных генераторов лишь для АГ с КЗ [6, 10]. Некоторые исследования автономного МДП-генератора представлены в ряде работ [95,96, 99].

Анализ показывает, что автономная работа МДП-генератора изучена недостаточно. Мало исследованы вопросы влияния секционированности источника реактивной мощности (ИРМ), диапазона изменения частоты вращения вала, величины и характера нагрузки на установленную мощность элементов оборудования и эксплуатационные показатели автономного МДП-генератора. Недостаточно исследованы динамические режимы автономного МДП-генератора для различных вариантов реализации САР (с использованием неадаптивных регуляторов и FUZZY-регуляторов).

Цель диссертационной работы - исследование стационарных и динамических режимов судовой валогенераторной установки на основе машины двойного питания, работающей в автономном режиме, при широком диапазоне изменения скорости вращения вала главного двигателя.

Задачи диссертационной работы;

1. Исследование стационарных процессов автономного МДП-генератора при условии максимального использования АГ по активной мощности. Расчет и выбор элементов оборудования, оценка основных эксплутационных показателей в зависимости от параметров нагрузки и режима работы МДП-генератора.

2. Обоснование влияния секционированности ИРМ и диапазона изменения частоты вращения вала МДП-генератора на установленную мощность преобразователя частоты.

3. Разработка математической модели динамических режимов автономного МДП-генератора. Синтез неадаптивной САР стабилизации амплитуды и частоты выходного напряжения МДП-генератора.

4. Разработка и синтез двухканальной САР стабилизации амплитуды и частоты выходного напряжения автономного МДП-генератора, реализованной на базе аппарата нечеткой логики (FUZZY-логика).

5. Сравнительный анализ динамических режимов автономного МДП-генератора для двух вариантов реализации САР (с неадаптивными регуляторами и FUZZY-регуляторами).

6. Разработка и создание экспериментальной установки автономного МДП-генератора мощностью 5,5 кВт.

Методы исследования

В работе использованы методы аналитической теории электрических машин переменного тока, полупроводниковых преобразователей и систем автоматического управления. Использовалось математическое моделирование на ПЭВМ и экспериментальные исследования на физической модели (лабораторный макет мощностью 5,5 кВт). Расчет экономических показателей проводился по методике Project Expert 7.0.

Связь темы с научно - техническими программами

Работа выполнялась в рамках:

- единого заказ - наряда Минобразования РФ по теме «Разработка основ теории и проектирования генераторных агрегатов переменной скорости вращения» (валогенераторы, ветро- и гидрогенераторы, нагрузочные генераторы); научно-технического договора "Разработка судовой валогенераторной установки стабильной амплитуды и частоты выходного напряжения" между ОАО «Нижегородский порт» (г. Нижний Новгород) и Волжской государственной академией водного транспорта (г. Нижний Новгород) на период 2004 - 2006 г.;

- региональной программы «Использование местных, нетрадиционных и возобновляемых энергоресурсов на период 2001 - 2010 г. в Нижегородской области».

Научная новизна

1. Проведены исследования стационарных процессов автономного МДП-генератора при условии максимального использования АГ по активной мощности, позволяющие осуществлять расчет и выбор элементов оборудования, а также производить оценку основных эксплутационных показателей в зависимости от параметров нагрузки и режима работы МДП-генератора.

2. Обосновано влияние секционированности ИРМ и диапазона изменения частоты вращения вала МДП-генератора на установленную мощность преобразователя частоты.

3. Разработана математическая модель динамических режимов автономного МДП-генератора. Для рассматриваемой модели синтезирована и реализована неадаптивная САР стабилизации амплитуды и частоты выходного напряжения.

4. Синтезирована двухканальная САР стабилизации амплитуды и частоты выходного напряжения автономного МДП-генератора, реализованная на базе аппарата нечеткой логики (FUZZY-логика).

Практическая ценность диссертационной работы заключается в следующем:

1. Разработана методика расчета стационарных процессов автономного МДП-генератора при условии максимального использования АГ по активной мощности.

2. Проведен сравнительный анализ динамических режимов автономного МДП-генератора для двух вариантов реализации САР (с неадаптивными регуляторами и FUZZY-регуляторами).

3. В научно-исследовательской лаборатории «Электроприводы переменного тока» кафедры «Электропривод и автоматика промышленных установок» Нижегородского государственного технического университета (НГТУ) создан макетный образец энергетического комплекса на базе МДП-генератора мощностью 5,5 кВт, работающий в автономном режиме.

Реализация результатов работы

Результаты работы использованы:

- при создании концепции развития судовых ВГУ в ОАО «Нижегородский порт» (г. Нижний Новгород); в учебном процессе при подготовке в Волжской государственной академии водного транспорта (ВГАВТ) (г. Нижний Новгород) инженеров специальности 24.06.00 «Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики» по дисциплине «Основы судового электропривода» в разделах «Статические и динамические режимы судового электропривода переменного тока с полупроводниковыми преобразователями», по дисциплине «Моделирование судового электрооборудования и средств автоматизации» в разделе «Судовой автоматизированный электропривод переменного тока» (асинхронные вентильные каскады и машины двойного питания); в курсовом проектировании по дисциплине «Основы судового электропривода» и дипломного проектировании; в учебном процессе Нижегородского государственного технического университета (НГТУ) (г. Нижний Новгород) при подготовке инженеров и магистров специальностей 14.06.04 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов» по курсам «Теория электропривода», «Моделирование электромеханических систем» и 14.06.08 «Электрооборудование и автоматика судов» по курсу «Судовые электроэнергетические установки».

В работе автор защищает:

4 1. Методику расчета стационарных процессов автономного МДПгенератора при условии максимального использования АГ по активной мощности, позволяющую осуществлять расчет и выбор элементов оборудования, а также производить оценку основных эксплутационных показателей в зависимости от параметров нагрузки и режима работы МДП-генератора.

2. Результаты влияния секционированности ИРМ и диапазона изменения частоты вращения вала МДП-генератора на установленную мощность преобразователя частоты.

3. Математическую модель динамических режимов автономного МДП-генератора. Структуру САР автономного МДП-генератора (с неадаптивными регуляторами и FUZZY-регуляторами).

4. Результаты сравнительного анализа динамических режимов автономного МДП-генератора для двух вариантов реализации САР (с неадаптивными регуляторами и FUZZY-регуляторами).

Публикация и апробация работы

По материалам диссертации опубликовано 13 работ, в том числе получен патент на полезную модель.

Основные положения, результаты и выводы диссертационной работы были доложены и обсуждены на следующих научно - технических конференциях:

- научно - техническая конференция профессорско-преподавательского состава аспирантов и специалистов «ТРАНСПОРТ-ХХ1 ВЕК». Н.Новгород, ВГАВТ, 2003;

- III Всероссийская молодежная научно-техническая конференция «Будущее технической науки». Н.Новгород, НГТУ, 2004; ежегодные региональные научно-технические конференции «Актуальные проблемы электроэнергетики». Н.Новгород, НГТУ, 2004-2006;

- ежегодные IX, X, XI Нижегородские сессии молодых ученых. Технические науки. Н.Новгород, 2004-2006.

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 144 наименований и двух приложений. Основная часть диссертации изложена на 172 страницах, содержит 77 рисунков и 6 таблиц.

Выводы

1. Разработана двухканальная САР стабилизации амплитуды и частоты выходного напряжения автономного МДП-генератора, построенная на базе аппарата нечеткой логики. В качестве сигнала обратной связи во внутреннем контуре тока канала стабилизации U\ используется реактивная составляющая тока статора (/ip), а канала стабилизации f\ - активная составляющая (/]а).

2. Определено количество термов лингвистических переменных (ЛП) для получения требуемых переходных характеристик автономного МДП-генератора. Для контура регулирования амплитуды напряжения:

- ЛП "Амплитуда выходного напряжения " состоит из 5 термов;

- ЛП "Реактивная составляющая тока нагрузки" - 7 термов;

- ЛП "Сигнал задания для регулятора реактивного тока" - 7 термов.

Для контура регулирования частоты напряжения:

- ЛП "Частота выходного напряжения" - 5 термов;

- ЛП "Активная мощность нагрузки" - 4 термов;

- ЛП "Сигнал задания для регулятора активного тока" - 7 термов.

Увеличение количества термов ЛП не приводит к заметному улучшению качественных показателей переходного процесса, а вычислительная сложность и трудность для эксперта при создании базы правил значительно увеличиваются.

3. Сравнительный анализ динамических режимов автономного МДП-генератора с FUZZY-регуляторами и с неадаптивными регуляторами при изменении величины (Sh) и характера (cos(pn) нагрузки, а также скорости вращения вала (со) показал:

- использование рассмотренных типов регуляторов обеспечивает требуемую стабилизацию амплитуды U\ и частоты f\ генерируемого напряжения;

- применение FUZZY-регуляторов уменьшает время переходного процесса и время регулирования в среднем в 1,5 - 2 раза, по сравнению с использованием неадаптивных регуляторов и придает САР инвариантность к изменениям параметров МДП-генератора и внешних возмущений (частота вращения вала, величина и характер электрической нагрузки).

4. Анализ переходных характеристик САР автономного МДП-генератора с FUZZY-регуляторами амплитуды и частоты напряжения и эталонной моделью во внутреннем контуре регулирования активного (реактивного) тока ротора показал, что для сохранения настройки в контуре тока близкой к требуемой регулятор тока лучше настраивать на максимальное по абсолютной величине скольжение (I^hactpI = | — 11)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенный комплекс исследований расширяет представление о стационарных и динамических процессах автономного МДП-генератора. Диссертация продолжает изучение МДП как объекта генерирования электроэнергии. В работе представлен ряд новых положений, касающихся: влияния секционированности ИРМ и диапазона изменения частоты вращения вала МДП-генератора на установленную мощность преобразователя частоты; разработки математической модели динамических режимов автономного МДП-генератора; синтеза САР автономного МДП-генератора (с неадаптивными регуляторами и FUZZY-регуляторами).

В итоге проведенных исследований получены следующие основные результаты:

1. Определен состав и установленная мощность элементов оборудования автономного МДП-генератора, работающего при переменной скорости вращения вала. Выбор элементов оборудования проведен исходя из условия максимального использования АГ по активной мощности, когда фаза тока ротора (р2 = 0, учитывая при этом возможности фазового регулирования сетевого тока ПЧ (фпч)- Использование ПЧ с ШИМ позволяет не только минимизировать мощность секционированного ИРМ, но и полностью исключить его из состава элементов оборудования, обеспечивая при этом необходимый баланс мощностей в системе "автономный МДП-генератор -нагрузка", а, следовательно, и стабилизацию параметров генерируемой электроэнергии. Отметим, что при этом необходимо завысить мощность ПЧ.

2. Обосновано влияние количества секций ИРМ (п) в составе автономного МДП-генератора на установленную мощность ПЧ (Snq)- С увеличением п уменьшается Snq- Например, для МДП-генератора мощностью 160 кВт при увеличении количества секций ИРМ от двух до четырех Snq уменьшается в среднем на 10-12 %.

3. Проведен анализ основных энергетических показателей автономного МДП-генератора в зависимости от числа секций ИРМ, диапазона изменения частоты вращения вала, величины и характера нагрузки. Показано влияние количества секций ИРМ в составе оборудования автономного МДП-генератора на КПД и коэффициент нелинейных искажений напряжения (Я"ни). С увеличением количества секций ИРМ от одной до четырех КПД увеличивается на 0,3 - 0,5 %, а Яни на 0,5 - 1,5 %. КПД при использовании ИРМ выше в среднем на 0,5 - 1 %, а Л"ни ниже на 3,5 - 4 %, чем без ИРМ.

4. Определены экономические показатели (чистый дисконтированный доход в течение установленного периода эксплуатации и период окупаемости) вариантов ВГУ на основе МДП-генератора с различным составом элементов оборудования. Вариант ВГУ без ИРМ является наиболее выгодным, т.к. за счет меньшей стоимости выработки 1 квар-ч снижаются суммарные капитальные затраты. Благодаря этому данный вариант обладает меньшим сроком окупаемости (7Ьк = 21 мес.) и более высоким ЧДД = 3 380 000 руб. по сравнению с вариантами ВГУ при использовании ИРМ.

5. Разработана математическая модель динамических режимов автономного МДП-генератора при переменных значениях скорости вращения вала, величины и характера нагрузки. Для рассматриваемой модели синтезированы САР стабилизации амплитуды и частоты генерируемого напряжения с неадаптивными регуляторами и FUZZY-регуляторами во внешних контурах регулирования амплитуды и частоты напряжения и эталонной моделью во внутреннем контуре активного (реактивного) тока ротора.

6. Сравнительный анализ динамических режимов автономного МДП-генератора с FUZZY-регуляторами и с неадаптивными регуляторами показал:

- использование рассмотренных типов регуляторов обеспечивает требуемую стабилизацию амплитуды U\ и частоты f\ генерируемого напряжения;

- применение FUZZY-регуляторов уменьшает время переходного процесса и время регулирования в среднем в 1,5 - 2 раза, по сравнению с использованием неадаптивных регуляторов и придает САР инвариантность к изменениям параметров МДП-генератора и внешних возмущений (частота вращения вала, величина и характер электрической нагрузки).

7. Результаты выполненных исследований использованы при разработке концепции развития судовых ВГУ в ОАО «Нижегородский порт» (г. Нижний Новгород), создании экспериментальной установки мощностью 5,5 кВт в научно-исследовательской лаборатории «Электроприводы переменного тока» кафедры «Электропривод и автоматика промышленных установок» Нижегородский государственный технический университет (НГТУ), а также в учебном процессе в виде инженерных методик расчета МДП-генераторов и МДП-приводов в Волжской государственной академии водного транспорта (ВГАВТ) (г. Нижний Новгород) и НГТУ.

1. Айзенштадт Е.Б., Шакарян Ю.Г. О законе регулирования напряжения статора и ротора АСД, работающего в автономной системе // Электротехника. 1973, № 11.

2. Алябьев М.И. Общая теория судовых электрических машин. Л.: Судостроение, 1965.

3. Анисимов Я.Ф. Судовая силовая полупроводниковая техника. Л.: Судостроение, 1979.

4. Асинхронно-вентильные нагружающие устройства. М.: Энерго-атомиздат, 1986.

5. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник/ А.Е. Кравчик и др.- М.: Энергоиздат, 1982.

6. Барский С.З. Некоторые вопросы теории и расчета автономного асинхронного генератора стабильной частоты //Электричество, 1966, № 8.

7. Блоцкий Н.Н., Лабунец И.А., Шакарян Ю.Г. Машины двойного питания // Итоги науки и техники / ВИНИТИ АН СССР, 1979.

8. Блоцкий Н.Н., Шакарян Ю.Г. Сравнение законов регулирования АС машин в установившемся режиме // Электротехника. 1963, №9.

9. Ботвинник М.М., Шакарян Ю.Г. Управляемая машина переменного тока. М.: Наука, 1969.

10. Бояр Созонович С.П. Альтернативность асинхронных генераторов с конденсаторным возбуждением // Электричество. 1993, №12.

11. Браславский В.Я. и др. Преобразователь частоты для МДП с расширенным диапазоном регулирования скорости // Проблемы преобразовательной техники. Ч. 5. Киев: ИЭД АН УССР, 1983.

12. Брускин Д.Э. Генераторы, возбуждаемые переменным током. М.: Высш. шк. 1974.

13. Бурмакин О.А., Третьяков А.О., Хватов О.С. Крутильные колебания в валогенераторных установках // Тез. докл. 16 НТК "Актуальные проблемы электроэнергетики" / НГТУ. Н.Новгород, 1996.

14. Ващенко А.П., Онищенко Г.Б. Частотно-регулируемый асинхронный электропривод // Итоги науки и техники. Сер. " Электропривод и автоматизация промышленных установок" / ВИНИТИ АН СССР, 1988.

15. Ветроэнергетические установки// Промышленные каталоги/ Институт промышленного развития ИНФОРМЭЛЕКТРО. М., 1999.

16. Вишневский Л.В. Пасс А.Г. Системы управления асинхронными генераторними комплексами. Киев, Одесса: "Лыбидь",1990.

17. Вольдек А.И. Электрические машины. М.-Л.: Энергия, 1974.

18. Гидроэнергетическая установка: Свидетельство на полезную модель № 11939, 6 Н02 Р 9/42 / О.Н. Ошмарин, В.Г. Титов, О.С.Хватов, А.В. Шахов, М.Л. Горланов, С.Е.Залетнов. Опубл. в Б.И. 1999, бюл. №11.

19. Гидроэнергетическая установка: Свидетельство на полезную модель № 14328, 7 Н 02 Р 9/42 / О.Н. Ошмарин, В.Г. Титов, О.С.Хватов, М.Л. Горланов, С.Е. Залетнов. Опубл. в Б.И. 2000, бюл. № 19.

20. Гилерович Ю.М. Валогенераторная установка нового поколения.// Судостроение за рубежом, 1990, № 6.

21. Горланов М.Л. Стационарные и динамические режимы автономного электротехнического комплекса на основе машины двойного питания. Ав-тореф. дис. канд. техн. наук. Нижний Новгород, 2002.

22. ГОСТ 13109-99. Электрическая энергия. Нормы качества электрической энергии у ее приемников, присоединенных к электрическим сетям общего назначения. М.: Изд-во стандартов, 1999.

23. Джури Э. Импульсные системы автоматического регулирования. М. Физматгиз, 1963.

24. Джюджи Л., Пелли Б. Силовые полупроводниковые преобразователи частоты: Пер. с англ. М.: Энергоатомиздат, 1983.

25. Дмитриева Г.А. Анализ работы неуправляемой ВЭУ в автономной системе // Электричество, 1998, № 6.

26. Жежеленко И.В. Показатели качества электроэнергии и их контроль на промышленных предприятиях. М.: Энергоатомиздат, 1986.

27. Жемеров Г.Г. Тиристорные преобразователи частоты с непосредственной связью. М.: Энергия, 1977.

28. Загорский А.Е., Шакарян Ю.Г. Управление переходными процессами в электрических машинах переменного тока. М.: Энергоатомиздат, 1986.

29. Залетнов С.Е. Электротехнический комплекс генерирования электроэнергии на основе машины двойного питания, работающий параллельно с другими источниками. Автореф. дис. канд. техн. наук. Нижний Новгород, 2004.

30. Захаров П.А., Ошмарин О.Н., Хватов О.С. Асинхронные генераторные комплексы // Тез. докл. международной НТК Восьмые Бенардовские чтения / ИЭУ. Иваново, 1996.

31. Золотухин Ю.Н. Нечеткая логика. // World Wide Web -http://idisys.iae.nsk.su/fuzzybook/content.html.

32. Иванов Г.М., Онищенко Г.Б. Автоматизированный электропривод в химической промышленности. М.: Машиностроение, 1975.

33. Ильинский Н.Ф. Энергосбережение средствами электропривода // Материалы 13 Всерос. конф. "Проблемы автоматизированного электропривода" /УГТУ. Ульяновск, 1998.

34. Инновационные ресурсосберегающие решения и их экономические оценки: Учебное пособие под ред. О.В. Федорова/ М.: Инфра-М, 2003.

35. Казовский Е.Я. Переходные процессы в электрических машинах переменного тока. M.-JL: Изд-во АН СССР, 1962.

36. Касьянов В.Т. Электрическая машина двойного питания как общий случай машины переменного тока // Электричество. 1931, № 21.

37. Качество электрической энергии на судах: Справочник / В.В. Шейнихович, О.Н. Климанов, Ю.И. Пайкин, Ю.Я. Зубарев. Л.: Судостроение, 1988.

38. Кицис С.И. Переходные процессы емкостного самовозбуждения асинхронного генератора под нагрузкой // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1977, № 4.

39. Ключев В.И. Ограничение динамических нагрузок электропривода. М.: Энергия, 1971.

40. Ковач К.П., Рац И. Переходные процессы в машинах переменного тока. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963.

41. Козярук А.Е., Плахтина Е.Г. Вентильные преобразователи в судовых электромеханических системах. Л.: Судостроение, 1987.

42. Козярук А.Е. Системы прямого цифрового управления в асинхронном приводе // Труды III международной (XIV Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу/ НГТУ, Н.Новгород, 2001.

43. Костырев М.Л., Скороспешкин А.И. Автономные генераторы с вентильным возбуждением. М.: Энергоатомиздат, 1993.

44. Кочубаевский И.Д. Системы нагружения для исследования и испытаний машин и механизмов. М.: Машиностроение, 1985.

45. Куропаткин П.В. Теория автоматического управления. М.:Высшая школа, 1973.

46. Леоненков А.В. Нечеткое моделирование в среде MATLAB и fuz-zyTECH. С-Пб.: БХВ Санкт - Петербург, 2003. - 716 с.

47. Масалович А. Использование нечеткой логики в электронных изделиях. // World Wide Web. http://www.tora-centre.ru/library/Razn/ inftora.html.

48. Масалович А. Нечеткая логика: на гребне третьей волны. // World Wide Web. http://www.tora-centre.ru/library/Razn/inftora.html.

49. Мелихов А.Н., Бернштейн Л.С., Коровин С .Я. Ситуационные советующие системы с нечеткой логикой. М.: Наука, 1990.

50. Мелешкин Г.А. "Переходные режимы судовых электроэнергетических систем". Л. Судостроение, 1971.

51. Микропроцессорный автоматический регулятор возбуждения для асинхронизированных электромеханических преобразователей частоты / В.А. Александров, В.Г. Клещенко, В.П. Морозкин и др.// Электричество, 1991, №7.

52. Муравьев Г.Л., Титов В.Г. Расчет параметров установившегося режима работы МДП при различных способах питания / Элементы и системы электрооборудования. Горький,1986.

53. Мустафаев Р.И. Динамические режимы электромеханических преобразователей ветроэлектрических установок, работающих на электрическую сеть: Автореф. дисс. доктора те^н. наук. Москва, 1990.

54. Мустафаев Р.И., Листенгартен Б.А., Ледаков В.Г. Моделирование и исследование ветроэлектрической установки.// Электромеханика, 1987, № 7.

55. Нетушил А.В., Бояр-Созонович С.П., Китаев А.В. Самовозбуждение асинхронного генератора// Изв. вузов. Электромеханика, 1981, № 6.

56. Онищенко Г.Б. Асинхронный вентильный каскад. М.: Энергия,1967.

57. Онищенко Г.Б., Локтева И.Л. Асинхронные вентильные каскады и двигатели двойного питания. М.: Энергия, 1979.

58. Ошмарин О.Н., Титов В.Г., Хватов О.С. К выбору типа полупроводникового преобразователя частоты для автономного генераторного комплекса на базе МДП // Тез. докл. 16 НТК "Актуальные проблемы электроэнергетики" / НГТУ. Н.Новгород. 1998.

59. Паластин М.Л. Электрические машины автономных источников питания. М.: Энергия, 1972.

60. Перспективы развития автономных систем генерирования переменного тока стабильной частоты / Бертинов А.И., Мизюрин С.Р., Бочаров В.В. и др.//Электричество, 1988, № 10.

61. Пинегин A.JI., Рагозин А.А. Режимы работы синхронного ветроэлектрического генератора в энергосистеме // Электричество. 1994. №5.

62. Принципы построения систем регулирования электроприводов с двигателями переменного тока / И.Л. Локтева, Г.Б. Онищенко, Т.В. Плотникова, Ю.Г. Шакарян // Электричество. 1978. № 5.

63. Проспект МП "Кебрен": МикроГЭС автономный источник электроэнергии. СПб., 1992.

64. Радин В.И., Брускин Д.Е., Зорохович А.Е. Электрические машины: Асинхронные машины. М.: Высш. шк., 1988.

65. Радин В.И., Винокуров В.А., Аскерко B.C. Применение асинхронных генераторов как автономных источников переменного тока // Электротехника, 1967, № 8.

66. Рензо Д. Ветроэнергетика: Пер. с англ. / Под ред. Я.И. Шефтера. М.: Энергоатомиздат, 1982.

67. Роль возобновляемых источников энергии в энергетической стратегии России // Материалы конференции «Бизнес и инвестиции в России», Москва, 2000 г.

68. Рудаков В.В., Столяров И.М., Дартау В.А. Асинхронные электроприводы с векторным управлением. Л.: Энергоатомиздат, 1987.

69. Сандлер А.С., Щукин Г.А. Об энергетических показателях регулируемого электропривода с машиной двойного питания // Электричество. 1971. №4.

70. Синтез системы подчиненного регулирования в асинхронных электроприводах с непосредственными преобразователями частоты / Дацковский Л.Х. и др. // Электричество. 1975. № 9.

71. Системы подчиненного регулирования электроприводами переменного тока с вентильными преобразователями / О.В. Слежановский и др. М.: Энергоатомиздат, 1983.

72. Современные микроконтроллеры: Архитектура, средства проектирования, примеры применения, ресурсы сети Интернет. Под ред. Коршуна И.В.М.: Аким, 1998.

73. Сонин Ю.П., Прусаков Ю.И. Перегрузочная способность машины двойного питания в режиме вентильного двигателя // Электричество. 1986. №7.

74. Структуры систем управления автоматизированным электроприводом / О.П. Ильин, В.И. Панасюк, Ю.Н. Петренко и др. Минск, Наука и техника, 1978.

75. Судовая валогенераторная установка: Свидетельство на полезную модель. № 8849, 6 Н 02 Р 9/42 / А.Н. Перевезенцев, В.Г. Титов, О.С.Хватов, А.В. Шахов. Опубл. в Б.И. 1998, бюл.№ 12.

76. Судовая валогенераторная установка: Свидетельство на полезную модель. № 16417, 7 Н 02 Р 9/42 / А.О. Третьяков, В.Г. Титов, О.С.Хватов др. Опубл. в Б.И. 2000, бюл. № 36.

77. Тиристорные преобразователи частоты в электроприводе / А .Я. Бернштейн, Ю.М. Гусяцкий, А.В. Кудрявцев, Р.С. Сарбатов; Под ред. Р.С. Сарбатова. М.: Энергия, 1980.

78. Тиристорный электропривод переменного тока по системе асинхронного вентильного каскада / Г.Б. Онищенко, В.М. Понамарев, B.C. Попов и др. // Автоматизированный электропривод в промышленности. М.: Энергия, 1974.

79. Титов В.Г. Асинхронно-вентильные нагружающие устройства для испытаний двигателей внутреннего сгорания (теория, исследование и разработка): Автореф. дисс. доктора техн. наук. Москва, 1990.

80. Титов В.Г., Хватов С.В. Асинхронный вентильный каскад с управляемым роторным блоком вентилей. ГПИ, Горький, 1978.

81. Титов В. Г., Хватов О.С. Электропривод на основе асинхронной машины и тиристорного преобразователя в роторной цепи /Тез. докл. к 9 ТКконференции "Электроприводы переменного тока с полупроводниковыми преобразователями"/ УПИ, Екатеринбург, 1992.

82. Титов В. Г., Хватов О.С., Ошмарин О.Н. Варианты автономного генератора по схеме машины двойного питания с различными типами преобразователей частоты // Межвуз. сб. ст. / НГТУ. Н.Новгород, 1998.

83. Титов В.Г., Хватов О.С. Автономный генератор по схеме машины двойного питания//Электротехника. 1998, №8.

84. Титов В.Г., Хватов О.С., Ошмарин О.Н. Расчет источника реактивной мощности автономного МДП-генератора // Электротехника. 2001, № 7.

85. Титов В.Г., Хватов О.С. Стабилизация параметров электроэнергии МДП-генератора // Электричество 2001, № 8.

86. Титов В. Г., Хватов О.С. Генераторные комплексы на основе машины двойного питания /Тез. докл. 12 НТК конференции Электроприводы переменного тока с полупроводниковыми преобразователями"/ УПИ, Екатеринбург, 2001.

87. Титов В. Г., Хватов О.С. Электротехнические комплексы на основе машины двойного питания / Тез. докл. 3 Международной (14 Всероссийской) НТК конференции по автоматизированному электроприводу/ НТТУ, Н.Новгород, 2001.

88. Титов В.Г., Хватов О.С. Крутильные колебания в судовой валогене-раторной установке на основе машины двойного питания // Электричество 2001, № 10.

89. Третьяков А.О. Судовые валогенераторные установки на основе МДП. Автореф. дис. канд. техн. наук. Нижний Новгород, 2000.

90. Тулин B.C., Шакарян Ю.Г., Бабичев Ю.Е. Сравнение частотных электроприводов на базе асинхронных машин и преобразователей частоты с непосредственной связью // Электричество. 1977. № 1.

91. Харитонычев М.Ю. Динамические режимы валогенератора на основе машины двойного питания при работе параллельно с судовой электростанцией. IX Нижегородская сессия молодых ученых. Технические науки: Тезисы докладов. 2004. 167с.

92. Харитонычев М.Ю. Электроэнергетическая установка на основе машины двойного питания с FUZZY-регулятором. XI Нижегородская сессия молодых ученых. Технические науки: Тезисы докладов. Н. Новгород, 2006.

93. Хватов О.С. Электротехнические комплексы генерирования электрической энергии на основе машины двойного питания. Автореф. дисс. доктора техн. наук. Иваново, 2001.

94. Хватов О.С. Электротехнические системы на основе машины двойного питания для малой энергетики // Приводная техника. 2000, № 5.

95. Хватов О.С. Машина двойного питания в генераторном режиме на автономных объектах / Тез. докл. 3 Международной (14 Всероссийской) НТК конференции по автоматизированному электроприводу/ НТТУ, Н.Новгород, 2001.

96. Хватов О.С. Электромеханические процессы в судовой валогенераторной установке на основе машины двойного питания. Учебное пособие. / ВГАВТ, Н.Новгород, 2001.

97. Хватов О.С. Переходные процессы в судовой валогенераторной установке на основе машины двойного питания. Учебное пособие. / ВГАВТ, Н.Новгород, 2001.

98. Хватов О.С., Бурмакин О.А., Харитонычев М.Ю. Валогенератор-ная установка. Патент на полезную модель № 47595, 7 Н 02 Р 9/42. Опубликовано: 27.08.2005 Бюл. № 24

99. Хватов С.В., Краилин B.C., Захаров П.А., Горланов M.JL, Залет-нов С.Е. Динамические режимы работы асинхронно-вентильных синхронизированных машин./III международная (XIV Всеросийская) конференция по автоматизрованному электроприводу/ НГТУ, Н.Новгород.

100. Хватов О.С., Харитонычев М.Ю. Перспективные варианты ма-шино-вентильных валогенераторов. Ш Всероссийская молодежная научно-техническая конференция «Будущее технической науки». Тезисы докладов НГТУ, Н.Новгород, 2004.

101. Хватов О.С., Харитонычев М.Ю. Динамические режимы автономной судовой валогенераторной установки на основе машины двойного питания. Вестник Волжской государственной академии водного транспорта.

102. Выпуск 13. Судовая и промышленная энергетика. Н.Новгород: Изд-во ФГОУ ВПО ВГАВТ, 2005. - 172 с.

103. Шакарян Ю.Г. Асинхронизированные синхронные машины. М.: Энергоатомиздат, 1984.

104. Шакарян Ю.Г. Перспективы применения силовых полупроводниковых преобразователей в системах генерирования электроэнергии // Новые технологии. 1999, № 2.

105. Шакарян Ю.Г., Плотникова Т.В. Синтез функций регулирования асинхронизированных синхронных машин с использованием теории инвариантности.// Известия АН СССР. Энергетика и транспорт, 1980, № 3.

106. Электротехника. Промышленный каталог. Двигатели асинхронные серии 5АН, 5АНК 480, 315 и 355 габаритов защищенного исполнения с короткозамкнутым и фазным ротором. 01.40-73-99., М.: Информэлектро, 1999г.

107. Эпштейн И.И. Автоматизированный электропривод переменного тока. М.: Энергоатомиздат, 1982.

108. Эфендизаде А.А., Мустафаев Р.И., Ледаков В.Г. Моделирование и исследование переходных процессов в ветроэлектрических установках с преобразователем частоты //Тез. докл. к 7 НТК "Электроприводы переменного тока" / УПИ, Свердловск, 1986.

109. Явдошак Я.И. Математическая модель вентильного двигателя с коммутатором циклоконверторного типа // Вентильные электродвигатели. Л.: ВНИИЭ, 1981.

110. R. Репа, J.C. Clare, G.M. Asher Double fed induction generator using back-to-back PWM converters and its application to variable-speed wind-energy generation: IEE Proc.-Electr. Power Appl., Vol.143, No 3, May 1996.

111. A. Hughes, J. Corda, D.A. Andrade Vector control of induction motors: a physical insight: IEE Proc.-Electr. Power Appl., Vol.143, No 1, January 1996.

112. M.S. Vicatos Yransient state analysis of a double-fed induction generator under three phase short circuit: IEEE Transactions on Energy Conversion, Vol. 6, No. 1, March 1991.

113. N. Reitiere, L. Gerbaund, P.J. Chrzan, D. Roye, P. Mannevy Modeling and simulation of induction motor drive under inverter fault operations: EPE-97, Trondheim, 1997.

114. H.Weiss Rotor circuit GTO converter for slip ring induction machine.: EPE-97, Trondheim, 1997.

115. T.Nishio, K.Minoguti, S.Uno, M.Hombu, M.Futami, M.Higuchi Control charakteristik of an adjustable speed generator system with a excited by a DC link converter.: EPE-97, Trondheim, 1997.

116. P.A. Edvardsen, T.F. Nestli, R. Nilsen and H. Kostrad Steady- state power flow and efficiency optimizing analysis of a variable speed contstant frequency generating system: EPE-97, Trondheim, 1997.

117. G.Erceg, M.Miletic Microcomputer voltage control for diesel electrical aggregate.: EPE-97, Trondheim, 1997.

118. H.Weiss, M.Lampersberg Control system for the voltage sourse DC link converter in the rotor circuit of a slip ring induction machine.: EPE-97, Trondheim, 1997.

119. M. Heller, W. Schumacher Stability analysis of doubly-fed induction machine in stator flux reference frame: EPE-97, Trondheim, 1997.

120. F. Poitiers, M. Machmoum, R. Le Doeuff and M.E. Zaim Control of a double-fed induction generator.: GE44-LARGE, Ecole Polytechnique de l'Univer-site de Nantes, Saint Nazaire, France, 1997.

121. L. Xu, W. Cheng Torque and reactive power control of a doubly-fed induction machine by position sensorless scheme. IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 31, №3, pp 636- 642, May/June 1995.

122. M. Yamamoto, O. Motoyoshi Active and reactive power control for doubly-fed wound rotor induction generator. IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 6, №4, Oct. 1996.

123. M. B. Rifai, Т. H. Ortmeyer Dynamic analysis of a doubly fed generator in power system applications. Electric Machines and Power Systems, Vol. 21, pp 141-150,1993.

124. D. Ramuz, A. Mirzaian, J.M. Kauffmann, S. Tnani, H. Godfroid Control strategy of double fed machine for variable speed drives. Proceedings of ICEM 98, Istanbul, Sept. 1998, pp. 1340-1345.

125. S. Heier Grid Integration of Wind Energy Conversion Systems. John Wiley and Sons 1998.

126. CONCYCLE. A frequency controlled shaft generator from NEW AGE AVK SEG DEVELOPS, 2000.

127. F. Okafor, W. Hofmann, B. Rabelo Modelling of a Doubly-fed Wind-Powered Induction Generator Feeding a DC-Load. EPE01 Proceedings CDROM Graz 2001.

128. M.Heller Die doppeltgespeiste Drehstrommaschine fur drehzahlvari-able Pumpspeicherkraftwerke. Diss. 1998 TU Braunschweig.

129. FRICON-A new frequency controlled shaft generator from Siemens. Machinery, 974-978, №17/18, 1988.

130. N. Vilsboll. et.al. Analysis of Advantages of the Double Supply Machine with Variable Rotation Speed Application in Wind Energy Conversion. DEWI-Magazin 1999 August S. 50-58.

131. A. Petersson Analysis, modeling and control of doubly-fed induction generators for wind turbines. Licentiate thesis, Chalmers University of technology, Department of Electric Power Engineering, Goteborg, Sweden 2003.

132. B. Hopfensperger, D.J. Atkinson and R.A. Lakin Stator-flux-orientedcontrol of a doubly-fed induction machine with and without position encoder. IEE Proc.-Electr. Power Appl., vol. 147, No. 4. July 2000.

133. G. Campbell. Fuzzy rule-base software modules programmers guide.// World Wide Web. http://www.isis.ecs.soton.ac.uk/resources/nfinfo/ fztuts.html.

134. G. Goebel An Introduction To Fuzzy Control Systems. // World Wide Web. http://www.gvg.lvld.hp.com.

135. L. Jong-Pil, A. Won-Kyung Study on Characteristics of Defuzzifi-cation Methods in Fuzzy Control. // World Wide Web. http://ctrgate.kaist.ac.kr/IntelligentControl/wks.html.

136. C.G. Moore, C.J. Harris Indirect Adaptive Fuzzy Control // Intern. J. Control. 1992. V. 56. №2.

137. J. Schwarz Motorola Microcontroller as the Platform for Fuzzy Applications. // World Wide Web. http://www.ortech-engr.com/fuzzy/ reser-voir.html.