автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Электроэнергетическая установка на базе синхронной магнитоэлектрической машины и газотурбинного двигателя с газовыми подшипниками

На правах рукописи

Телешова Наталья Сергеевна

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА НА БАЗЕ СИНХРОННОЙ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ И ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ГАЗОВЫМИ ПОДШИПНИКАМИ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

! 3 МАЙ 2012

Комсомольск-на-Амуре - 20)2

005018799

Работа выполнена в ФГАОУ ВПО «Дальневосточном федеральном университете» на кафедре «Электроэнергетика и электротехника», г. Владивосток

Научный руководитель: Сергеев Виктор Дмитриевич,

кандидат технических наук, доцент

Официальные оппоненты: Кувшинов Геннадий Евграфович, доктор

технических наук, профессор кафедры «Судовая энергетика и автоматика» Дальневосточного федерального университета

Дубровский Игорь Николаевич, кандидат технических наук, доцент военной кафедры ФГБОУ ВПО «Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет»

Ведущая организация: ГБОУ ВПО «Дальневосточный государственный университет путей сообщения», электроэнергетический институт (г. Хабаровск)

Защита состоится «25» мая 2012 г. в 10 часов 00 мин. на заседании диссертационного совета ДМ 212.092.04 в ФГБОУ ВПО «Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет» по адресу: 681013, г. Комсомольск-на-Амуре, пр. Ленина, д. 27, ауд. 201/3

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет» и на сайте www.knastu.ru.

Автореферат разослан « » апреля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук, доцент

В.И. Суздорф

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время Россия является лидером по объемам централизованного электро- и теплоснабжения. Однако система централизованного энергоснабжения в стране переживает кризис -оборудование ветшает, спрос на электроэнергию значительно опережает прирост генерирующих мощностей. Согласно данным опубликованного отчета Минпромэнерго РФ, к концу 2012 году выработают свой ресурс около 50% теплоэлектростанций и гидроэлектростанций, а к 2020 году эта цифра возрастет до 70%.

В соответствии с мировыми тенденциями одним из современных способов производства энергии, который может занять достойное место в спектре решений возникших и прогрессирующих энергетических проблем России, является одновременная выработка электроэнергии, тепла, а при необходимости, и холода экономически эффективными и экологически безопасными микротурбинными (МТУ) и газотурбинными (ГТУ) установками мощностью до нескольких десятков мегаватт.

Подобные установки выпускаются ведущими странами Мира (США, Швеция, Англия). Они поступают в продажу и в Россию.

Во избежание энергетической зависимости России от стран Запада и ликвидации отставания в области передовых технологий необходимо уделить особое внимание разработкам отечественных кооперационных электроэнергетических установок, выполненных на базе синхронных магнитоэлектрических машин (СМПМ) и газотурбинных двигателей с газовыми подшипниками (ГТД-ГП).

Вопросы разработки конструкции и систем управления СМПМ получили развитие в трудах отечественных ученных В.А. Балагурова, Д.А. Бута, А.Н. Ледовского, А.И. Коршунова, Г.Г. Соколовского, С.Г. Германа-Галкина, и других, широко известны труды зарубежных ученых .1. Нокг, Ь. Ярпг^оЬ, ]. Сгов и других.

Однако в них не рассмотрены вопросы исследования, разработки и проектирования СМПМ для работы совместно с ГТД-ГП и преобразователем электроэнергии, а также реализация соответствующего управления высокоскоростной, и одновременно с этим, мощной электромеханической системой в несколько десятков мегаватт.

Целью диссертационной работы является исследование и разработка объектов электроэнергетической установки в составе специального высокоскоростного магнитоэлектрического синхронного генератора, газотурбинного двигателя с газовыми подшипниками и полупроводникового преобразователя.

Достижение поставленной цели требует решения следующих научно-технических задач:

1. Обоснование конструктивной схемы, разработка и исследование высокоскоростной СМПМ, пригодной для совместной работы с ГТД-ГП при частотах вращения 40 ООО. ..100 ООО об/мин без увеличения массогабаритных показателей.

2. Разработка инженерной методики проектирования и электромагнитного расчета высокоскоростной СМПМ.

3. Синтез системы автоматического управления предложенной электроэнергетической установки, обеспечивающей устойчивую и надежную работу в эксплуатационных режимах работы.

4. Исследование энергетических процессов генераторного и стартерного режимов работы предложенной электроэнергетической установки на основе математических моделей и структурных схем имитационного моделирования.

5. Экспериментальное исследование возможности частотного пуска СМПМ без пусковой обмотки от полупроводникового преобразователя с векторным законом управления без использования измерительного преобразователя частоты вращения.

Объектом исследований являются высокоскоростная СМПМ совместно с полупроводниковым преобразователем и ГТД-ГП электроэнергетической установки.

Предметом исследования в диссертационной работе являются методы, модели, методики и алгоритмы обеспечения векторного бездатчикового управления электроэнергетической установкой в стартерном и генераторном режимах оригинальной СМПМ.

Методы исследования. При решении поставленных задач использованы положения теоретической электротехники, теорий электрических машин, автоматического управления, электропривода и цифрового управления, методы численного и имитационного моделирования электромеханических систем. Расчетные данные получены на персональном компьютере с применением программ MathCad 14, Solid&Works и Simulink пакета MATLAB R2006a.

Достоверность научных результатов, изложенных в работе, подтверждается корректным обоснованием расчетных методик и применяемых допущений, применением современных методов научных исследований, удовлетворительным совпадением результатов имитационного и экспериментального исследований частотного пуска предложенной СМПМ, а также удовлетворительным согласованием полученных данных с результатами исследований других авторов (Л.И. Коршунов, A.C. Гончаров, А.Н. Анненков и другие).

Научная новизна заключается в следующем:

1. Предложено новое конструкторское решение, позволяющее создавать высокоскоростные (40 ООО...100 ООО об/мин) бесконтактные синхронные машины, в том числе на мощности до нескольких десятком мегаватт для работы совместно с ГТД-ГП. В Федеральной службе по интеллектуальной собственности получены соответствующие патенты на изобретение.

2. Впервые разработана инженерная методика проектирования и электромагнитного расчета высокоскоростной СМПМ с соответствующими рекомендациями и справочными данными по выбору безразмерных параметров и величин, участвующих в расчете.

3. Разработаны структурные схемы и математические модели генераторного и стартерного режимов работы СМПМ электроэнергетической установки в среде имитационного моделирования Ма^аЬ&БтиИпк на основе которых проведены исследования энергетических процессов.

4. Предложена и научно обоснована возможность осуществления частотно-токового пуска СМПМ без пусковой обмотки векторным бездатчиковым способом.

Практическая ценность

1. Предложенная конструктивная схема высокоскоростной СМПМ позволяет использовать ее совместно с ГТД-ГП, одновременно обеспечивая высокую надежность и ресурс электромашины без увеличения массогабаритных показателей.

2. Разработанная инженерная методика проектирования и электромагнитного расчета высокоскоростной СМПМ с использованием пакета математических вычислений МаШСас! 14 позволяет произвести расчет машины на заданную мощность, напряжение и частоту вращения ротора.

3. Реализация предложенного способа пуска СМПМ в режиме стартера электроэнергетической установки от полупроводникового преобразователя обеспечивает требуемый закон изменения частоты вращения ротора и своевременный выход ГТД на режим устойчивой надежной работы - так называемый режим «малого газа»

4. Результаты экспериментальных исследований имитационной модели рассматриваемой электромеханической системы позволяют анализировать поведение элементов энергетической установки в режиме запуска ГТД-ГП и работы под нагрузкой, наблюдать и регистрировать значения интересуемых параметров и величин, а также оценить качество вырабатываемой электроэнергии.

5. Результаты диссертационной работы использованы в учебном процессе, в исследовательских и дипломных проектах студентов кафедры «Электроэнергетика и электротехника» ДВФУ, подтверждающий акт содержится в приложении к диссертации.

Положения, выносимые на защиту.

1. Новая конструктивная схема СМПМ, обеспечивающая возможность работы машины совместно с ГТД-ГП.

2. Инженерная методика проектирования и электромагнитного расчета высокоскоростной СМПМ.

3. Структурная схема системы автоматического управления (САУ), учитывающая особенности предложенной электроэнергетической установки.

4. Имитационные модели и результаты моделирования электромеханической системы в среде Ма11аЬ&8игшНпк.

5. Результаты экспериментального исследования частотного пуска магнитоэлектрической синхронной машины без пусковой обмотки от преобразователя частоты с векторным законом управления без использования измерительного преобразователя частоты вращения.

Публикации по теме диссертации. По теме диссертационной работы опубликовано 18 печатных работ, в том числе: три работы опубликованы в журналах, рекомендованных ВАК РФ. Получены два патента РФ на изобретение.

Апробация результатов научных исследований. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на международном форуме стран Азиатско-Тихоокеанского региона (Владивосток, 2007-2009); на Всероссийской выставке и конкурсе НТТМ (Москва, 2008); в программе «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» (Владивосток, 2008), а также в научно-технических конференциях «Вологдинские чтения» ДВГТУ (Владивосток, 2007-2010). Доклады отмечены грамотами и дипломами.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка, включающего 144 наименования, и трёх приложений. Объем работы составляет 170 листов машинописного текста, включает 46 иллюстраций и 4 таблиц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определены объект, предмет исследований; сформулированы цель работы и научная задача исследования, основные положения, выносимые на защиту, их научная новизна; перечислены основные результаты работы, теоретическая и практическая значимость; дана общая характеристика работы и ее краткая аннотация; отражена апробация и внедрение результатов диссертации.

В первой главе приведен сравнительный анализ конкурирующих силовых агрегатов, используемых для автономного электро- и теплоснабжения. Приведен обзор существующих вариантов исполнения когенерационных

систем зарубежных производителей, выявлены их достоинства и недостатки, определена область и причины их широкого применения в современном Мире. Показана привлекательность данной технологии в условиях России.

На основании проведенного анализа установлено, что будущее современной автономной энергетики принадлежит высокоавтоматизированным электроэнергетическим комплексам (МТУ и ГТУ), обладающих возможностью комбинированного производства электричества, тепла (когенерация) и холода (тригенерация), обеспечивающих (без обслуживающего персонала) высокую эластичность и адаптивность к восприятию электрических нагрузок. Кроме этого, многообразие видов используемого топлива, возможность кластеризации, низкий уровень загрязнения атмосферного воздуха и шума, а также высокая компактность и мобильность делают микротурбинные и газотурбинные установки практически универсальным вариантом решения ряда проблем современного энергоснабжения. По совокупности все перечисленные преимущества и достоинства позволяют эффективно применять подобное оборудование как резервные, вспомогательные и основные источники энергоснабжения в районах с любыми требованиями архитектуры и градостроения, а также в качестве мобильных источников для нужд МЧС, военно-спасательных операций и экспедиций.

Capstone Turbine Corporation и Calnetix Power Solutions, являясь безусловными мировыми корпорациями в конструировании и производстве МТУ, задают темп развития и направления их совершенствования. Одним из таких направлений является разработка высокоскоростных магнитоэлектрических турбогенераторов мощностью до нескольких десятков мегаватт. Вторым направлением совершенствования является отказ от подшипников на жидкостной смазке в пользу магнитного подвеса или газодинамических/газостатических подшипников.

В настоящей работе, в соответствии с мировыми тенденциями развития микротурбинных технологий, предлагается в качестве турбогенератора для МТУ использовать разработанную на кафедре «Электроэнергетика и электротехника» ДВФУ с непосредственным участием автора диссертации оригинальную высокоскоростную синхронную машину с возбуждением от высококоэрцитивных постоянных магнитов и с предусмотренным в конструкции машины газовым подшипником.

Вид силовой части предлагаемой электроэнергетической установки представлен на рис. 1.

Предложенное техническое решение по сравнению с адаптированными турбогенераторами, применяемыми в микротурбостроении, позволяет отказаться от подшипников качения и системы смазки, за счет использования газового слоя в зазоре между статором и ротором электромашины (газовый

подшипник), обладает возможностью увеличения длины и, следовательно, мощности машины, без опасности прогиба вала. Одновременно с этим предложенное конструкторское решение обладает хорошими массогабаритными, энергетическими и экологическими показателями.

Рис. 1 - Общий вид микротурбинной установки: 1 - колесо турбины; 2 - улитка турбины; 3 - улитка компрессора; 4 - колесо компрессора; 5 -проводник обмотки статора; 6 - пакет сердечника статора; 7 - полюс индуктора; 8 - клин немагнитный; 9 - отверстие подвода охлаждающего и смазывающего воздуха; 10 - втулка радиального газового подшипника

Во второй главе диссертационной работы обсуждаются особенности конструкции и электромагнитного расчета предложенной высокоскоростной магнитоэлектрической синхронной машины для электроэнергетической установки и определение ее параметров.

В качестве основной конструктивной схемы принят генератор с пазовым статором и ротором коллекторного типа с фенеборовыми постоянными магнитами (рис. 2).

Сердечник статора выполняется из одного или нескольких пакетов тонколистовой электротехнической стали, например марки 2441 толщиной листов 0,03...0,05 мм.

Обмотка статора двухслойная петлевая или волновая с диаметральным шагом при числе пазов на полюс и фазу равным единице. Пазы имеют открытую форму, с параллельными стенками. Для изготовления обмотки следует использовать высокочастотный обмоточный провод прямоугольного сечения (например, марок ЛЭНП, ЛЭТЛО и других).

Ротор с цилиндрической наружной поверхностью содержит индуктор, выполненный из постоянных магнитов, полюсов, немагнитных клиньев, а

также полый немагнитный вал. Все элементы ротора (кроме постоянных магнитов) жёстко скрепляются вакуумно-диффузионной сваркой. На наружной поверхности индуктора может быть выполнен бандаж намоткой углеродного волокна, пропитанного термостойкими синтетическими смолами.

Рис. 2 - Конструктивная схема синхронного генератора с возбуждением от фенеборовых постоянных магнитов: 1 - лобовая часть обмотки статора; 2 - сердечник статора; 3 - кольцевой канал для поступления охлаждающего газа; 4 - зазор; 5 - цилиндрическая втулка из изоляционного немагнитного антифрикционного материала; 6 - обмотка статора; 7 - постоянный магнит;

8 - полюс ротор

Материал для полюсов индуктора должен обладать высокой магнитной проницаемостью и, одновременно с этим, иметь достаточно большой предел прочности при растяжении; подходящим материалом является сплав 48КНФ.

Постоянные магниты следует выбирать из материала Nd-Fe-B с большими значениями остаточной индукции, коэрцитивной силы, магнитной энергии и рабочей температурой не менее 150 С. В работе предлагается использовать магниты из материала с кодом 35ЕН.

Оригинальность конструкции заключается в том, что между сердечником статора и ротором электромашины по всей длине организован газовый подшипник, который позволяет создавать высокоскоростные машины большой мощности за счет увеличения осевой длины (без опасности прогиба вала). Подшипник составляют (рис. 2) неподвижная тонкая немагнитная изоляционная втулка с ограничителями расхода газа, наружная цилиндрическая поверхность ротора с радиальными отверстиями в полый вал (или без них) и зазор между втулкой и ротором.

Проектирование машины сопровождается электромагнитным расчетом по методике, которая позволяет с минимальными затратами машинного времени

произвести расчет СМПМ на заданную мощность, напряжение и частоту вращения ротора. Разработанный алгоритм расчета представлен на рис. 3.

Расчет выполняется с использованием системы относительных единиц. При этом за базисные величины принимаются масштабы ЭДС (ш,), тока (т,) и магнитной проводимости (тг), зависящие от характеристик и размеров постоянных магнитов.

Особенность расчета заключается в том, что диаметр ротора определяется в зависимости от линейной скорости на его поверхности, ограниченной значениями не более 300...400 м/с по условиям механической прочности. В ходе расчета определяются геометрические размеры машины. Выполняется расчет коэффициента запаса механической прочности ротора с использованием программного обеспечения COSMOSWorks; при необходимости вносятся соответствующие уточнения. Рассчитываются размеры сердечника статора с учетом применяемой вентиляционной системы. Выполняется расчет обмотки якоря, в ходе которого уточняются и корректируются линейная токовая нагрузка и плотность тока. После этого выбирается пазовая изоляция, размеры высокочастотного провода. Определяются основные эксплуатационные характеристики, показатели (изменение напряжения при нагружении машины, коэффициент мощности, КПД, расход активных материалов и т.д.)

В заключение определяются параметры магнитоэлектрической машины в установившихся и переходных режимах, необходимые для анализа процессов в генераторном и стартерном режимах работы.

По результатам проектирования и электромагнитного расчета нескольких вариантов СМПМ исследовано влияние величины немагнитного зазора (толщины втулки газового подшипника) на показатели машины. Показана возможность определения оптимального немагнитного зазора.

В третьей главе диссертационной работы предложена структурная схема управления электроэнергетической установки, обеспечивающая генераторный режим работы со стабилизацией частоты и напряжения и стартерный режим с частотно-токовым управлением.

В первой части главы рассмотрены особенности процесса управления автономной электроэнергетической установкой на базе СМПМ и ГТД-ГП. Установлено, что управление должно быть основано на плавном изменении подачи топлива, на основании обработки в центральном процессоре (DSP) значений частоты вращения ротора, температуры газа перед турбиной и наддувочного атмосферного воздуха в компрессоре.

Для оптимизации эксплуатационных режимов работы ГТД-ГП САУ должна контролировать перепад давления и расход воздуха на компрессоре.

ИаахНье úmue-Рч Ццч щ cos¡h щ р

Испо/ьэудмые мптериа/м магнит В5Щ столь &ІІЦ полюс npohoai/ВЩ/Вт

Нраияен q Д $ h

л

ІрягаГ

Vmax

Принтют:

ацА?

Расчет L Ц { lí Ыц Lm

-X-

Расчет казффициета запал прочности _SbUdWarlcst_

Расчет

Q i B¡ ті tz

Цхипяп

Расчет fa кцкцЄГ,5і

фшимаец: k"a

X

/ÍWIrtirf

J7A'

Ptrчет А/ц Аац Лащ Coi kz

/ршинаек

Расчет

Ь, i и

Расчет кц кіщ От

X

Расчет прйодинасшй ратеяния пагнилюб и полюсоб

Расчет

ktfJí'a

Насчет размеров серскчнха епптцза и кшалоб

т

Расчет Вшаг Вац Вещ Вь &

-у

Qa (умешиаем hzn

I финтаегг 7а —

V

\i\xMnaBi лредбариле/ъшЕ размеры паза\

Росчепг &1

Расчет іїіф

j Расчет ц щ k

Принимаем: Цэф "

Выйар нцха пробШц ориентация по иіфине и Высоте лаза

I Расчет Ф* |

Изсчет " Вггр

Bzcd

Расчет

Расчет npjóoduriocmeú ptr сеяния жоря \ | Расчет ^ SX -1

■ГА uZX

| Расчет щ Рщ Р1г %г< Дм Щ \ | Расчет гяжгы аатбшх мапершлпб | | ПоОерочнм расчет Ущ t, i¡ Sk¡ А |

Расчет лфаютроб muutf Хац Х4 Xq Xaf Xa¡ Xfxj Хгц ХалЦ Хащ _X~¡t Х"а Ы Пх, L¡j lq r<t l"q Рф

Рис. З - Алгоритм расчета синхронного генератора с возбуждением от высококоэрцитивных постоянных магнитов

В качестве силового электронного преобразователя для рассматриваемой электромеханической системы выбран двухзвенный преобразователь частоты и напряжения (ДПЧН). Первым звеном преобразователя, подключаемым непосредственно к СМПМ, выбран обратимый преобразователь напряжения (ОПН), который в генераторном режиме работы представляет собой неуправляемый выпрямитель напряжения, а в режиме запуска ГТД -автономный инвертор напряжения с широтно-импульсной модуляцией (АИН с ШИМ). Второе звено представляет собой АИН с ШИМ, на него возлагается задача стабилизации напряжения и частоты на нагрузке в генераторном режиме работы.

Структурная схема ДПЧН для рассматриваемой электромеханической системы на базе СМПМ и ГТД представлена на рис. 4.

БАБ Ыза-Во

з/р

6DSP

ОІУдВагательньп рехшт районы

аф-

' -<н

*■ ЗИ -Г-

„г®

от наблюдателя

Вт 0DSP

Ж

от

і*

ЙГ"

АИН

а

АИН сШИМ

3=

=£F

і Блок задпшя\

DSP

I Блок КГ I I_________V*

і

■ »...«

СУ AW сШМ

Нагрузка

ОЧН

САН гшращтп ррхімон работы

я от наблюдателей

Рис.4 - Структурная схема управления электроэнергетической установкой

Для осуществления запуска ГТД предлагается использовать векторное частотно-токовое управление СДПМ с расчетом управляющих величин по записанным в память процессора математическим моделям магнитоэлектрического двигателя и соответствующих наблюдателей.

Управление пуском СДПМ сводится к регулированию частоты и тока обмотки якоря. При этом требуемый закон изменения частоты вращения ротора ГТД закладывается в память DSP в виде тахограммы скорости и поступает на вход задатчика интенсивности. На выходе последнего изменение сигнала задания происходит по параболическому закону, что, обеспечивает требуемый плавный закон разгона ГТД. Задающее начальное значение тока 1 должно обеспечивать максимальный электромагнитный момент, превышающий начальное значение момента сопротивления установки. Регулирование частоты

и тока СДПМ в процессе пуска необходимо осуществлять в синхронном режиме. Контроль синхронизации осуществляется в блоке КС DSP.

В генераторном режиме работы для стабилизации частоты и напряжения на выходе ДПЧН используется замкнутая система скалярного управления. В состав системы входит регулятор напряжения, на входе которого сравниваются между собой сигнал задания напряжения U и истинное усреднённое значение напряжения на нагрузки U. Первое, задающее, поступает от цифрового сигнального процессора DSP, второе - от измерительного преобразователя усредненного напряжения (ДУН). Входным сигналом для системы управления инвертором служит синусоидальный сигнал на выходе регулятора напряжения (РН). Контроль скорости в генераторном режиме осуществляется по сигналу измерительного преобразователя частоты напряжения (ДЧ).

По команде выключения установки цифровой сигнальный процессор подаёт сигнал на прекращение подачи топлива в камеру сгорания ГТД, и при замедлении агрегата до значения скорости «малого газа» переводит СМПМ в режим двигателя для выведения избыточного тепла из турбины и рекуператора в течение заданного времени, после чего следует полное выключение агрегата.

Для запуска электроэнергетической установки, поддержания на выходе стабильного требуемого значения напряжения в автономном режиме работы, а также для питания элементов системы автоматики применяется блок аккумуляторных батарей (БАБ).

Схема силовой части ОПН и АМН - трехфазная мостовая на полностью управляемых вентилях. В качестве полупроводниковых ключей выбраны диодно-транзисторные модули, выполненные по интегральной технологии на основе транзисторов типа IGBT.

Четвертая глава диссертационной работы посвящена исследованию процесса запуска ГТД-ПП посредством стартер-генератора - СМПМ в режиме двигателя.

Как показали результаты исследований, использование асинхронного и классического частотного способов пуска для предложенной конструкции СДПМ не представляется возможным (отсутствует пусковая обмотка, невозможно регулировать возбуждение). Для рассматриваемой электромеханической системы был предложен запуск СДПМ векторным частотно-токовый способом с наблюдателями частоты вращения и углового положения ротора.

На базе математической теории машин переменного тока, с учетом особенностей предложенной СМПМ выполнено математическое описание электромагнитных и электромеханических процессов во вращающейся системе координат dq (система уравнений (1)).

Влияние эквивалентных контуров полюсов ротора учитывается введением вместо индуктивностей (Lj, Lq) и активных сопротивлений (Rj, Rq)

сверхпереходных индуктивностей (¿і^, ¿]? ) и, соответственно, сверхпереходных

и " \

активных сопротивлений ( Ку, Яц ).

u\d =i\d(Tc/P + ])R\d - а0эл t\c,i]q

Ще, = hq (TqP + 1)Ліq + ®0эл kdkd + f з

Md =-Pn(¥\dhq -W\qhd) pco = —(Mj - Mc - Feu)

J

(1)

где им и,ч— проекции вектора напряжения статора на оси вращающейся системы координат ёц;

і ¡л ич - проекции вектора тока статора на оси вращающейся системы координат ск};

Ум у/,-проекции вектора потокосцепления статора на вращающиеся оси координат ск};

р -оператор;

шоэл—угловая частота напряжения на обмотке статора; со - угловая скорость вращения ротора, рад/с; ^/ — потокосцепление взаимной индукции магнита;

У -суммарный момент инерции на валу; М^ - электромагнитный момент, Мс - внешний момент, приложенный к валу машины; Р — коэффициент вязкого трения.

Значение углового положения ротора, необходимое в процессе управления пуском СМПМ, определяется как интеграл от разности скорости поля статора и скорости ротора:

- постоянная времени статорной обмотки по оси d;

= fli. - постоянная времени статорной обмотки по оси q;

¥\d =L\dhd +47

V\q = L\qhq

(2)

На основании проведенных теоретических исследований были получены математические модели СДПМ и соответствующих наблюдателей. На рис. 5 представлена структурная схема математической модели векторного частотно-токового пуска СДПМ, используемая при моделировании в среде МаНаЬ&БшиНпк.

Для проведения расчетов и последующего моделирования использовались данные СМПМ мощностью 500 кВт (зазор 2,5 мм) с номинальным фазным напряжением 250 В, током якоря 784,3 А, частотой вращения 40 ООО об/мин, сверхпереходными индуктивностями и активными сопротивлениями по осям с! и я соответственно 5,123-Ю"6 и 5,262-Ю"6 Гн, 3,382-10"3 и 6,055-10"3 Ом; постоянная времени апериодического звена АИН с ШИМ 1-10"4с.

Multimeter - измерительный блок; powerqui - блок анализа; Scope - осциллограф

Имитационные исследования работы системы проводились в режимах запуска СДПМ на холостом ходу (без ГТД) и под нагрузкой (с ГТД). Результаты исследований приведены нарис. 6 и рис. 7.

и, об/жин

30000 ~

20000 " юооо- " 0- -

Рис. 6 - Результаты моделирования процесса пуска на холостом ходу (без ГТД): п - частота вращения; I - ток обмотки статора

Пуск СД11М в обоих случаях сопровождался колебаниями частоты вращения ротора. Уменьшение вероятности появления неустойчивых процессов при пуске и при переходе в режим синхронного вращения достигается установкой поля статора в положение опережения ротора на некоторый угол. При моделировании это выполняется посредством блока 81ер. Разумеется, реально можно существенно уменьшить колебания, а полностью исключить их можно только в идеализированной модели.

Рис. 7 - Результаты моделирования процесса пуска под нагрузкой (с ГТД): п - частота вращения; I - ток обмотки статора

В заключительной час™ главы приведено описание экспериментального стенда и результаты исследований частотного пуска на холостом ходу трехфазного магнитоэлектрического синхронного двигателя от преобразователя частоты с векторным законом управления без использования измерительного преобразователя частоты вращения (рис. 8). Исследования проводились на кафедре «Электроэнергетика и электротехника» ДВФУ с использованием двигателя 2ДБМ 70-1,1-1,3 и преобразователя частоты УРЗ-Н-ДОЗТРЬЛШ^). При любом законе скалярного управления частотным способом двигатель не запускался - срабатывала защита преобразователя.

Рис. 8 - Экспериментальный стенд 16

В ходе эксперимента снимались зависимости частоты вращения, напряжения и тока обмотки статора двигателя от времени. На рис. 9 приведена осциллограмма частотного пуска при Мтах=1,2 и времени пуска Тп=2с. Другие осциллограммы размещены в Приложении В диссертации.

RIGOL

Рис. 9 - Осциллограмма частоты вращения ротора и тока обмотки статора: /у - установившееся значение тока; п - частота вращения

В ходе стендовых испытаний была подтверждена возможность частотного пуска СДПМ на холостом ходу от преобразователя частоты с векторным законом управления без использования измерительного преобразователя частоты вращения. Полученные в ходе эксперимента результаты с качественной точки зрения согласуются с данными имитационного моделирования и подтверждают теоретические исследования о возможности запуска СДПМ без пусковой обмотки векторным частотно-токовым бездатчиковым способом.

В пятой главе диссертационной работы исследования были нацелены на изучение переходных процессов, протекающих в генераторном режиме работы рассматриваемой электроэнергетической установки и для анализа качественных и количественных характеристик энергетических процессов.

ГТД имеет наибольший КПД и хорошие рабочие свойства в достаточно узком диапазоне скоростей. Любое изменение активной нагрузки приводит к изменению электромагнитного момента генератора и, следовательно, к изменению частоты вращения МТУ. Поэтому по соответствующему сигналу от микропроцессорной системы управления это должно приводить к изменению расхода топлива в камере сгорания до восстановления требуемой частоты вращения. С этой целью система автоматического управления должна непрерывно контролировать происходящие изменения во всей энергоустановке,

в частности, значения частоты вращения ротора, температуры газа перед турбиной и атмосферного воздуха на входе в компрессор, перепад давления и расход воздуха в компрессоре. По результатам обработки сигналов формируется соответствующее управляющее воздействие для топливной системы управления. Структурная схема управления электроэнергетической установкой в генераторном режиме показана на рис. 10.

Стабилизация напряжения электроэнергетической установки осуществляется регулированием подачи топлива в ГТД и соответствующим управлением АИН с ШИМ и БАБ, стабилизация частоты - системой управления АИН. Задающие сигналы заложены в память центрального процессора DSP.

На основании проведенных теоретических исследований, выполненных расчетов передаточных функций и соответствующих блоков математических моделей, с учетом синтеза и оптимизации контуров регулирования в среде Matlab&Simulink построена имитационная модель рассматриваемой электромеханической системы в генераторном режиме работы.

Как и в примере моделирования процесса запуска, исследования проводились для СМПМ мощностью 500 кВт, для трех случаев при 100%, 50% и 20% набросе/сбросе нагрузки. В исходном состоянии установка работала в установившемся режиме при номинальной частоте вращения.

Scope

Рис. 10 - Структурная схема исследования генераторного режима работы в среде Matlab&Simulink:

кв - коэффициент пропорциональности выпрямителя; ДУН - измерительный преобразователь усредненного напряжения; Display - цифровой дисплей; Multimeter -измерительный блок; powerqui - блок анализа; Scope - осциллограф

Переходные процессы при сбросе/набросе 100% нагрузки представлены на рис. 11 и рис. 12.

Рис. 11 - Переходные процессы изменения скорости при сбросе/набросе 100% нагрузки

В предложенной электроэнергетической установке улучшение гармонического состава выходного напряжения АИН достигается применением ШИМ на несущей частоте с синусоидальным модулирующим сигналом. В этом случае высшие гармоники в выходном напряжении смещаются в область высоких частот и располагаются в области частот, кратных несущей частоте (/,ес=10 кГц) и на частотах, отступающих от несущей на частоту модуляции (/'„„,¡=50 Гц). Они имеют незначительные амплитуды.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе диссертационных исследований получены следующие основные результаты, имеющие научную новизну, самостоятельное научное и практическое значение и отличные от результатов, полученные другими авторами:

1. Предложено новое конструкторское решение, позволяющее создавать высокоскоростные (40 ООО...100 ООО об/мин) бесконтактные синхронные машины, в том числе на мощности до нескольких десятком мегаватт для работы совместно с ГТД-ГП, одновременно обеспечивая высокую надежность и ресурс электромашины без увеличения массогабаритных показателей.

2. Разработана инженерная методика проектирования и электромагнитного расчета высокоскоростного магнитоэлектрического генератора с соответствующими рекомендациями и справочными данными, позволяющая с минимальными затратами машинного времени произвести расчет синхронной машины с возбуждением от высококоэрцитивных постоянных магнитов на заданную мощность, напряжение и частоту вращения ротора.

3. Предложены способы управления рассматриваемой электромеханической системы и структура преобразователя с реализацией векторного бездатчикового управления в процессе пуска СМПМ и скалярного - в генераторном режиме работы.

4. Обоснована и экспериментально подтверждена возможность осуществления частотного пуска СДПМ без пусковой обмотки векторным бездатчиковым способом.

5. Разработаны структурные схемы и математические модели (MatLab&Simuünk) генераторного и стартерного режимов работы электроэнергетической установки, позволяющие исследовать и регистрировать значения интересуемых параметров и величин, а также анализировать качество вырабатываемой электроэнергии.

6. Исследованы переходные процессы частотного пуска СДПМ и наброса/сброса нагрузки в генераторном режиме работы установки.

ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Работы, опубликованные в изданиях, определенных ВАК РФ

1. Сергеев В. Д., Телешова Н.С. Особенности высокоскоростных магнитоэлектрических синхронных генераторов для электроэнергетических установок // Энергосберегающие технологии. Всероссийская НТК. ТОООХО им. Д.И. Менделеева. - Тула, 2010. - С.79-83.

2. Телешова Н.С. Моделирование стартерного режима магнитоэлектрической синхронной машины электроэнергетической установки с газотурбинным двигателем // Моделирование процессов и систем. Всероссийская НТК. ТОООХО им. Д.И. Менделеева. URL: www.semikonf.ru-Тула. 2012.-С.14-18.

3. Сергеев В.Д., Телешова Н.С. Моделирование генераторного режима работы магнитоэлектрической синхронной машины электроэнергетической установки с газотурбинным двигателем // Моделирование процессов и систем. Всероссийская НТК. ТОООХО им. Д.И. Менделеева. URL: www.semikonf.ru. -Тула. 2012.-С. 19-23.

Свидетельства о патентах и изобретениях

1. Патент RU 2385524 C1 Н02К 5/16. Высокооборотная электрическая машина / Дидов В.В., Сергеев В.Д., Телешова Н.С. и др. БИ, 2010 №9.

2. Патент RU 2444108 C1 Н02К 1/27. Ротор электромашины / Дидов В.В., Сергеев В .Д. Телешова Н.С. и др. БИ, 2012 №6.

Прочие публикации

1. Телешова Н.С. Магнитоэлектрический генератор с газотурбинной установкой // Молодежь и научно-технический прогресс. Секция: автоматика: Сб. тезисов докладов регион, науч.-тех. конф. В2ч.Ч. 1,-Владивосток,2007.-С.313.

2. Телешова Н.С. Высокоскоростной синхронный генератор с возбуждением от постоянных магнитов // VII Международный форум стран Азиатско-Тихоокеанского региона: межд. журн. «The Pacific Science Review». -Владивосток, 2007. - С. 47-49.

3. Сергеев В.Д., Прскуренко С.С, Чернышова A.C., Телешова Н.С. Особенности электромагнитного расчета высокоскоростных магнитоэлектрических синхронных генераторов // Электроавтоматика: Сб. матер, научной конф. Вологдинские чтения. - Владивосток: ДВГТУ, 2007. - С. 36-37.

4. Телешова Н.С. Автономная электроэнергетическая установка на базе газотурбинного двигателя с газовыми подшипниками // VIII Всероссийская выставка науч.-тех. творчества молодежи: жур. «НТТМ-2008». Тез. докл. Проект А-6. - М.: ВВЦ, 25-28 июня 2008. - С. 45.

5. Сергеев В.Д., Телешова Н.С. Электроэнергетическая установка с газотурбинным двигателем на газовых подшипниках // Электроавтоматика: Сб. матер, научной конф. Вологдинские чтения - Владивосток:ДВГТУ, 2007.-С.27-28.

6. Телешова Н.С. Автономная электроэнергетическая установка // VIII Международный форум стран Азиатско-Тихоокеанского региона: межд. журн. «The Pacific Science Review». - Владивосток, 2008. - С. 30-33.

7. Телешова Н.С. Определение главных размеров ротора высокоскоростного синхронного генератора с возбуждением от постоянных магнитов с учетом механической прочности // Электроавтоматика: Сб. матер, научной конф. Вологдинские чтения. - Владивосток: ДВГТУ, 2008. - С.174-176.

8. Сергеев В.Д., Проскуренко С.С., Чернышова А.С, Телешова Н.С. Высокоскоростной магнитоэлектрический синхронный генератор. Выбор числа полюсов, обмотки статора, потери, КПД и нагрев // Радиоэлектроника, информатика, электротехника: Сб. матер, научной конф. Вологдинские чтения. - Владивосток: ДВГТУ, 2009. - С. 106-107.

9. Телешова Н.С. Математическая модель магнитоэлектрической синхронной машины // Электроавтоматика: Сб. матер, юбилейной научной конф. Вологдинские чтения. - Владивосток: ДВГТУ, 2009. - С. 146-148.

10. Телешова Н.С. Синхронная машина с постоянными магнитами -двухзвенный преобразователь частоты и напряжения // IX Международный форум стран Азиатско-Тихоокеанского региона: межд. журн. «The Pacific Science Review». - Владивосток, 2009. - С. 56-59.

11. Телешова Н.С. Моделирование системы «Синхронная машина с постоянными магнитами - двухзвенный преобразователь частоты и напряжения» // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. - Уфа. - 2009. — С.162-166.

12. Телешова Н.С. Моделирование системы микротурбина - синхронный генератор // Электроавтоматика: Сб. матер, научной конф. Вологдинские чтения. - Владивосток: ДВГТУ, 2010. - С. 77-79.

13. Сергеев В.Д., Проскуренко С.С., Чернышова A.C., Телешова Н.С. Электромагнитный расчет высокоскоростного синхронного генератора с постоянными магнитами // Электроавтоматика: Сб. матер, научной конф. Вологдинские чтения. - Владивосток: ДВГТУ, 2010. - С. 87-91.

Телешова Наталья Сергеевна

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА НА БАЗЕ СИНХРОННОЙ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ И ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ГАЗОВЫМИ ПОДШИПНИКАМИ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписан в печать 09.04.2012. Формат 60x84/16 Усл. печ. л. 1,24 Уч.-изд. л. 1,13 Тираж 100 Заказ 117 Отпечатало в Типографии ОАО «Изумруд» 690105, г. Владивосток, ул. Русская, 65

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ОБЗОР МИКРОТУРБИННЫХ КОГЕНЕРАЦИОННЫХ

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

1.1 Введение

1.2 Типы двигателей, используемых для автономных электроэнергетических установок

1.3 Структура микротурбинной установки

1.4 Требования, предъявляемые к микротурбинным когенерационным установкам

1.5 Обзор и состояние развития современных когенерационных микротурбинных установок

Выводы по первой главе

ГЛАВА 2 СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР С ВОЗБУЖДЕНИЕМ ОТ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ С ГАЗОВЫМИ

ПОДШИПНИКАМИ

2.1 Введение

2.2 Конструктивная и вентиляционные схемы синхронных генераторов с возбуждением от постоянных магнитов

2.3 Газовые подшипники высокоскоростных машин

2.4 Особенности синхронных генераторов с возбуждением от постоянных магнитов

2.5 Проектирование и электромагнитный расчёт синхронного генератора с возбуждением от постоянных магнитов

2.6 Влияние величины немагнитного зазора на показатели генератора

2.7 Определение параметров синхронного магнитоэлектрического генератора

2.8 Соотношение мощностей электроэнергетической установки и синхронного генератора

Выводы по второй главе

ГЛАВА 3 СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКОЙ

3.1 Введение

3.2 Режимы работы современной микротурбинной установки

3.3 Особенности процесса управления автономной электроэнергетической установкой

3.4 Основные требования к системе управления, контроля и защиты электроэнергетической установки

3.5 Особенности системы контроля и диагностики

3.6 Структурная схема управления электромеханической системы

3.7 Основные функции системы управления микротурбинной установкой

3.8 Технические средства управления электромеханической системы 74 Выводы по третьей главе

ГЛАВА СТАРТЕРНЫЙ РЕЖИМ РАБОТЫ

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ

4.1 Введение

4.2 Пусковая система газотурбинного двигателя

4.3 Этапы запуска газотурбинного двигателя

4.4 Способы запуска газотурбинного двигателя

4.5 Частотный пуск магнитоэлектрического синхронного двигателя без пусковой обмотки

4.6 Математическое описание и структурная схема магнитоэлектрического синхронного двигателя в осях ёц

4.7 Функциональная реализация и математическая модель частотного пуска магнитоэлектрического синхронного двигателя

4.8 Исследование модели

4.9 Эксперимент по частотному пуску магнитоэлектрического синхронного двигателя от промышленного преобразователя

Выводы по четвертой главе

ГЛАВА 5 ГЕНЕРАТОРНЫЙ РЕЖИМ РАБОТЫ

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ

5.1 Введение

5.2 Структура электромеханической системы в генераторном режиме работы

5.3 Функциональная реализация и математическая модель генераторного режима работы

5.4 Исследование модели 122 Выводы по пятой главе

В современном мире Россия является лидером по объемам централизованного электро- и теплоснабжения [1]. Однако система централизованного энергоснабжения в стране переживает кризис - оборудование ветшает, спрос на электроэнергию значительно опережает прирост генерирующих мощностей. Согласно данным опубликованного отчета Минэнерго РФ, к концу 2012 году выработают свой ресурс около 50% теплоэлектростанций и гидроэлектростанций, а к 2020 году эта цифра вырастет до 70% [1,2].

В современном мире быстрое наращивание генерирующих и передающих мощностей с помощью применяемых технологий невозможно, так как строительство крупных электростанций длится многие годы и требует значительных средств. В среднем стоимость подключения к сетям централизованного энергоснабжения по России составляет 40 000 тыс. руб. за один киловатт установленной электрической мощности [2]. При этом еще больших средств требует строительство новых линий электропередач и их обслуживание. И это без учета платежей по тарифам, которые сегодня невозможно прогнозировать.

В соответствии с мировыми тенденциями одним из современных способов производства энергии, который может занять достойное место в спектре решений возникших и прогрессирующих энергетических проблем России, является одновременная выработка электроэнергии, тепла, а при необходимости и холода экономически эффективными и экологически безопасными микротурбинными (МТУ) и газотурбинными (ГТУ) установками мощностью до нескольких десятков мегаватт [3]. Интерес к подобному оборудованию обусловлен их хорошими массогабаритными, удельными и энергетическими показателями, большим ресурсом, низким уровнем загрязнения атмосферного воздуха и шума, минимальными затратами на сервисное обслуживание и ремонт, работой в широком диапазоне нагрузок, работой в автономном режиме и параллельно с сетью. Кроме этого, дополнительным преимуществом является возможность работы на разном виде топлива: газообразном, жидком и твердом [3,4].

Подобные установки выпускаются ведущими странами Мира (США, Швеция, Англия). Они поступают в продажу и в Россию. Цена за 1 кВт установленной мощности подобных установок составляет порядка $2500-3500.

Во избежание энергетической зависимости России от стран Запада и ликвидации отставания в области передовых технологий необходимо уделить особое внимание разработкам отечественных когенерационных МТУ, выполненных на базе синхронных машин с возбуждением от постоянных магнитов (СМПМ) и газотурбинных двигателей с газовыми подшипниками (ГТД-ГП).

Вопросы разработки конструкции и систем управления СМПМ получили развитие в трудах отечественных ученных В.А. Балагурова, А.Н. Дедовского, Д.А. Бута, А.И. Коршунова, Г.Г. Соколовского, С.Г. Германа-Галкина, и других, широко известны труды зарубежных ученных НоИг, Ь. Брпг^оЬ, 1. Сгоб и других.

Однако в них не рассмотрены вопросы разработки и проектирования СМПМ для работы совместно с ГТД-ГП и преобразователем электроэнергии, а также реализация соответствующего управления высокоскоростной, и одновременно с этим, мощной электромеханической системой до нескольких десятков мегаватт.

Целью диссертационной работы является исследование и разработка объектов электроэнергетической установки в составе специального высокоскоростного магнитоэлектрического синхронного генератора, газотурбинного двигателя с газовыми подшипниками и полупроводникового преобразователя.

Достижение поставленной цели требует решения следующих научно-технических задач:

1. Обоснование конструктивной схемы, разработка и исследование высокоскоростной магнитоэлектрической синхронной машины, пригодной для совместной работы с ГТД-ГП при частотах вращения от 40 000 до 100 000 об/мин без увеличения массогабаритных показателей.

2. Разработка инженерной методики проектирования и электромагнитного расчета высокоскоростной магнитоэлектрической синхронной машины.

3. Синтез системы автоматического управления предложенной электроэнергетической установки, обеспечивающей устойчивую и надежную работу в эксплуатационных режимах работы.

4. Исследование энергетических процессов генераторного и стартерного режимов работы предложенной электроэнергетической установки на основе математических моделей и структурных схем имитационного моделирования.

5. Экспериментальное исследование возможности частотного пуска синхронной магнитоэлектрической машины без пусковой обмотки от полупроводникового преобразователя с векторным законом управления без использования измерительного преобразователя частоты вращения.

Объектом исследований являются высокоскоростная синхронная магнитоэлектрическая машина совместно с полупроводниковым преобразователем и ГТД-ГП электроэнергетической установки.

Предметом исследования в диссертационной работе являются методы, модели, методики и алгоритмы обеспечения векторного бездатчикового управления электроэнергетической установкой в стартерном режиме работы оригинальной СМПМ и скалярного - в генераторном режиме.

Методы исследования. При решении поставленных задач использованы положения теоретической электротехники, теорий электрических машин, автоматического управления, электропривода и цифрового управления, методы численного и имитационного моделирования электромеханических систем. Расчетные данные получены на персональном компьютере с применением программ MathCad 14, Solid&Works и Simulink пакета MATLAB R2006a.

Достоверность научных результатов, изложенных в работе, подтверждаются корректным обоснованием расчетных методик и применяемых допущений, применением современных методов научных исследований, удовлетворительным совпадением результатов имитационного и экспериментального исследований частотного пуска предложенной магнитоэлектрической синхронной машины, а также удовлетворительным согласованием полученных данных с результатами исследований других авторов (А.И. Коршунов, A.C. Гончаров, А.Н. Анненков и другие).

Научная новизна заключается в следующем:

Предложено новое конструкторское решение, позволяющее создавать высокоскоростные (от 40 ООО до 100 ООО об/мин) бесконтактные синхронные машины, в том числе на мощности до нескольких десятком мегаватт для работы совместно с ГТД-ГП. Подобное предложение в области электромашиностроения и электротехники является новым, и Федеральная служба по интеллектуальной собственности выдала соответствующие патенты на изобретение [5-8].

2. Впервые разработана инженерная методика проектирования и электромагнитного расчета высокоскоростной СМПМ с соответствующими рекомендациями и справочными данными по выбору безразмерных параметров и величин, участвующих в расчете.

3. Разработаны структурные схемы и математические модели генераторного и стартерного режимов работы СМПМ электроэнергетической установки в среде имитационного моделирования Matlab&Simulink, на основе которых проведены исследования энергетических процессов.

4. Предложена и научно обоснована возможность осуществления частотно-токового пуска магнитоэлектрической синхронной машины без пусковой обмотки векторным бездатчиковым способом. На лабораторном стенде экспериментально подтверждена возможность частотного пуска СМПМ векторным бездатчиковым способом на холостом ходу.

Практическая ценность

1. Предложенная конструктивная схема высокоскоростной магнитоэлектрической синхронной машины позволяет использовать ее совместно с ГТД-ГП, одновременно обеспечивая высокую надежность и ресурс электромашины без увеличения массогабаритных показателей.

2. Разработанная инженерная методика проектирования и электромагнитного расчета высокоскоростной магнитоэлектрической синхронной машины с использованием пакета математических вычислений MathCad 1.4 позволяет с минимальными затратами машинного времени произвести расчет машины на заданную мощность, напряжение и частоту вращения ротора.

3. Реализация предложенного способа пуска СМГТМ в режиме стартера электроэнергетической установки от полупроводникового преобразователя обеспечивает требуемый закон изменения частоты вращения ротора и своевременный выход газотурбинного двигателя на режим устойчивой надёжной работы - так называемый режим «малого газа».

4. Результаты экспериментальных исследований имитационной модели рассматриваемой электромеханической системы позволяют анализировать поведение элементов энергетической установки в режиме запуска ГТД-ГП и работы под нагрузкой, наблюдать и регистрировать значения интересуемых параметров и величин, а также оценить качество вырабатываемой электроэнергии.

5. Результаты диссертационной работы использованы в учебном процессе, в исследовательских и дипломных проектах студентов кафедры «Электроэнергетика и электротехника» ФГАОУ ВПО «ДВФУ» и в «Проектно-конструкторском секторе» ОАО «Изумруд». Соответствующие акты приведены в приложении к диссертации.

Положения, выносимые на защиту:

1. Новая конструктивная схема высокоскоростной магнитоэлектрической синхронной машины, обеспечивающая возможность работы машины совместно с газотурбинным двигателем с газовыми подшипниками.

2. Инженерная методика проектирования и электромагнитного расчета высокоскоростного магнитоэлектрического синхронного генератора.

3. Структурная схема системы автоматического управления, учитывающая особенности предложенной электроэнергетической установки.

4. Имитационные модели и результаты моделирования электромеханической системы в среде Ма1;1аЬ&8ппи1 тк.

5. Результаты экспериментального исследования частотного пуска магнитоэлектрической синхронной машины без пусковой обмотки от преобразователя частоты с векторным законом управления без использования измерительного преобразователя частоты вращения.

Публикации по теме диссертации:

По теме диссертационной работы опубликовано 20 печатных работ, в том числе: две работы опубликованы в журналах, определенных ВАК РФ, три - в материалах международных конференций, семь докладов на Всероссийских научно-технических и научно-прикладных конференциях, четыре отчета о НИОКР по программе «УМНИК». Получены два патента РФ на изобретение.

Апробация результатов научных исследований

Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на международном форуме стран Азиатско-Тихоокеанского региона (Владивосток, 2007-2009); на Всероссийской выставке и конкурсе НТТМ (Москва, 2008); в программе «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» (Владивосток, 2008), а также в научно-технических конференциях «Вологдинские чтения» ДВГТУ (Владивосток, 2007-2011). Доклады отмечены грамотами и дипломами.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка, включающего 144 наименования, и трёх приложений. Работа изложена на 162 страницах машинописного текста, содержит 52 рисунка и 5 таблиц.

Выводы по пятой главе

Исследования, проведенные в заключительной главе диссертационной работы, были нацелены на изучение переходных процессов, протекающих в генераторном режиме рассматриваемой электроэнергетической установки, для анализа качественных и количественных характеристик энергетических процессов. По результатам проделанной работы можно сделать следующие выводы:

1. Стабилизация напряжения на выходе МТУ осуществляется соответствующим управлением АИН с ШИМ и БАБ, стабилизация частоты - СУ АИН. Задающие сигналы заложены в память центрального процессора.

2. Построена структурная схема рассматриваемой электромеханической системы, проведен расчет передаточных функций и соответствующих блоков математических моделей, выполнен синтез и оптимизация контуров регулирования. В среде МаЙаЬ&ЗитшНпк проведены имитационные исследования работы системы в генераторном режиме.

3. Исследования математической модели показали, что предусмотренные в системе управления АИН с ШИМ, регуляторы напряжения и скорости приводного двигателя справляются с возложенными на них задачами стабилизации напряжения и угловой скорости, и обеспечивают потребителя качественной электроэнергией с заданными параметрами.

Улучшение гармонического состава выходного напряжения достигается применением ШИМ на несущей частоте с синусоидальным модулирующим сигналом.

4. Предложенная виртуальная модель позволяет исследовать поведение ГТД и магнитоэлектрической синхронной машины в генераторном режиме работы, наблюдать и регистрировать значения интересуемых параметров, а также анализировать качество вырабатываемой электроэнергии.

5. В перспективе предложенная имитационная модель может быть использована в качестве основы для построения расширенной (уточненной) модели современной микротурбинной установки или включена в состав существующей укрупненной виртуальной модели.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе диссертационных исследований получены следующие основные результаты, имеющие научную новизну, самостоятельное научное и практическое значение и отличные от результатов, полученные другими авторами:

1. Предложено новое конструкторское решение, позволяющее создавать высокоскоростные (от 40 000 до 100 000 об/мин) бесконтактные синхронные машины, в том числе на мощности до нескольких десятков мегаватт для работы совместно с ГТД-ГП, одновременно обеспечивая высокую надежность и ресурс электромашины без увеличения массогабаритных показателей.

2. Разработана инженерная методика проектирования и электромагнитного расчета высокоскоростного магнитоэлектрического синхронного генератора с соответствующими рекомендациями и справочными данными, позволяющая с минимальными затратами машинного времени произвести расчет машины на заданную мощность, напряжение и частоту вращения ротора.

3. Предложены способы управления рассматриваемой электромеханической системы и структура преобразователя с реализацией векторного бездатчикового управления в процессе пуска СМПМ и скалярного - в генераторном режиме работы.

4. Обоснована и экспериментально подтверждена возможность осуществления частотного пуска СД11М без пусковой обмотки векторным бездатчиковым способом.

5. Разработаны структурные схемы и математические модели (МаСаЬ&81ти1итк) генераторного и стартерного режимов работы электроэнергетической установки, позволяющие исследовать и регистрировать значения интересуемых параметров и величин, а также анализировать качество вырабатываемой электроэнергии.

6. Исследованы переходные процессы при частотном пуске магнитоэлектрического синхронного двигателя и при изменении уровня активной и смешанной нагрузок в генераторном режиме работы установки. Предложенная структура и система управления электроэнергетической установкой позволяет обеспечить приемлемые показатели качества её работы в автономном режиме.

1. Газотурбинные установки (ГТУ) Электронный ресурс.: новости, статьи рефераты в области теплоэнергетики / «Топливо-энергетический комплекс». М., 2011. - Режим доступа: http://www.mosenergoinform.ru/articles/gtu.htm

2. Проблемы электроэнергетики в России Электронный ресурс.: отчет Минпромэнерго РФ / Министерство промышленности и энергетики РФ. М., 2011. - Режим доступа: http://minenergo.gov.ru/

3. Микротурбинные генераторные установки Электронный ресурс.: теплоэнергетическое оборудование / ООО «СТМ Оскол». Белгородская обл., г.Старый Оскол., 2010. - Режим доступа: http://www.stm-oskol.ru/genustturbo.php

4. Патент RU 2386200 С1, Ротор электрогенератора Текст. / Дидов В.В., Сергеев В. Д. и др.; заявитель и патентообладатель Дальневосточный государственный университет (им. В.В. Куйбышева); БИ, 2007.

5. Патент RU 2356523 С1, Электромашина Текст. / Дидов В.В., Сергеев В.Д. и др.; заявитель и патентообладатель Дидов В.В., Сергеев В.Д. БИ, 2009.

6. Газотурбинные установки, газовые турбины Электронный ресурс. / Комапния «Виватэкс-М». М., 2006. - Режим доступа: http://www.cogenerator.ru/catalogue/

7. Микротурбинные газовые генераторы Электронный ресурс. / Новая генерация «ЭлектроСистемы». М., 2010. - Режим доступа: http://www.manbw.ru/analitycsgasgenerators.html

8. Микротурбины новейшее изобретение 21 века в сфере альтернативной энергетики Электронный ресурс. /Компания «ТехЭлит». - М., 2010. - Режим доступа: http://www.techel.ru

9. Отчет компании Platt Research & Consulting об опросе владельцев МТУ, выбранных случайным образом Электронный ресурс.: ИнфоМир отраслевые каталоги / ОАО «Агат». СПб., 2009. - Режим доступа: http://infomirspb.ru/articles/146.html

10. Что лучше, надежнее, экономичнее: газопоршневые или газовые силовые агрегаты? Электронный ресурс. / Новая генерация «ЭлектроСистемы» М., 2010. - Режим flocTyna:http://www.manbw.ru/anality^

11. Прокопович B.C. Что практичнее, выгоднее и современнее? Газотурбинные установки или газопоршневые электростанции? Электронный ресурс. / B.C. Прокопович // Новая генерация «ЭлектроСистемы». М. - 2010. -Режим доступа: http : //www. manb w. ru/

12. Микротурбины и газопоршневые двигатели сравнение эффективности Электронный ресурс.: публикации и материалы / ХГК «ХимГазКомплекс». - М., 2010. - Режим доступа: http://fas.su/index.php?page=146

13. Почему, как топливом для электростанций выгоден и перспективен газ? Электронный ресурс. / Новая генерация «ЭлектроСистемы». М., 2010. - Режим доступа: http://www.manbw.ru/analitycs/whichisbettergasunits.html

14. Газотурбинная установка это.? Микротурбинная установка - это.? Электронный ресурс. / ВикипедиЯ. Сводная энциклопедия. - Режим доступа: http://ru.wikipedia

15. Роль микротурбинных установок в энергетической сфере Электронный ресурс.: публикации и материалы / Группа компаний «ТЕКОН». М., 2010. -Режим доступа: http://www.tecon.ru/lib/7icN256

16. Микротурбинные установки новшество в сфере энергетики Электронный ресурс. / Компания «ТехЭлит». - М., 2011. - Режим доступа: http://www.techel.ru/articles/articles/mikroturbinnyieustanovki.htm

17. Микротурбины Электронный ресурс. / Промышленная группа «Генерация -Новые технологии» Энергетическое оборудование. Свердловская обл., г. Березовский., 2011.-Режим доступа:http://www.genemtion-eo.ru/mikroturbiny

18. Автономные источники тепла и электроэнергии Электронный ресурс. / Компания «Энергетика». М., 2011. - Режим доступа: http://www.esist.ru/help/aetis.htm

19. Микротурбины. Микротурбинные установки и электростанции Электронный ресурс. / РусЭнергоГаз. М., 2009. - Режим доступа: http://www.r-gaz.ru/microturbines.html

20. Сравнение ГПУ и ГТУ Электронный ресурс. / GaZEcos. М., 2010. -Режим доступа: http://www.gazecos.ru/microturbinesvsgpu.html

21. Преимущества мини-ТЭС Электронный ресурс. // РусЭнергоГаз. М., 2009. - Режим доступа: http://www.r-gaz.ru/microturbines.html

22. Грицына В.П. Малые ТЭЦ. Газовые турбины или газовые двигатели Электронный ресурс. / В.П. Грицина // ROSTEPLO.RU: сервер теплоэлектростанции. -2011. Режим доступа: http://www.rosteplo.ru/Techstat/statshablon.php?id=335

23. Сравнение ГПУ и ГТУ Электронный ресурс. / Инженерно-проектная компания «Энергосервис». Уфа., осн. 1998. - Режим доступа: http://www.energoteh-ufa.ru/html/html product/product2.html

24. Преимущества когенерации Электронный ресурс. / Инженерно-проектная компания «Энергосервис». Уфа., осн. 1998. - Режим доступа: http://www.energoteh-ufa.ru/html/htmlproduct/product2.html

25. Обзор и состояние развития современных газотурбинных установок малой мощности Текст.: НТЦ «Микротурбинные технологии», Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет. СПб., 2009. - 47 с.

26. Газовые электростанции Электронный ресурс. / Компания «Новая Генерация».- М., 2005. Режим доступа: http://www.man-disel.narod.ru/offers2.html

27. Газовые и мобильные электростанции. Технические характеристики Электронный ресурс. / Компания Teksan Generator. М., 2007. - Режим доступа: http://www.teksan.ru/products/diesel/lovol/ti68pr5a

28. Автономные электростанции. Принцип работы Электронный ресурс. / GRAVICAPPA alternative energy sources. Киев., 2011. - Режим доступа: http://gravicappa.com.Ua/technology/benzinl/l 84.html#

29. Технические характеристики 1 ТУ Электронный ресурс. / ООО «СИЭЛТ-ЭНЖИНС» М., 2011. - Режим доступа: http://www.clte.ni/catalog2/l 600.php

30. Микротурбины в борьбе за потребителя Текст.: Некоммерческое партнерство «Всероссийский теплотехнический научно-исследовательский институт»: Обзор инноваций и научно-технических разработок. М. - 2009. - №12. - 5-14 с.

31. Все о турбинах. Основы турбонадува часть 1 Электронный ресурс. / Форум Volvoclubrwd.ru. 2010 Режим доступа: http://volvoclubrwd.ru/smf7index.php7PHPSESSro

32. Турбокомпрессоры Электронный ресурс. / ООО «Турбоком». Систем, требования: Adobe Acrobat Reader. - Режим доступа: http://www.turbocomp.ru

33. Турбина. Принцип работы Электронный ресурс. / Форум Virtualireland.ru. 2008.- Режим доступа: http://www.virtualireland.iu/showthread.php?t=17960

34. Управление МТУ Электронный ресурс. / компания «БПЦ Энергетические системы» Промышленная экология. М., 2006. - Режим доступа: http://www.alfar.ru/smart/5/694/

35. Теплоэлектростанции. Основные требования Электронный ресурс. / Электротехническое оборудование «ЛПСЭнерго». М., 2009. - Режим доступа: http://www.lpsenergo.ru/mstRikczi i/41

36. Промышленная продукция для нефтегазового комплекса. Газотурбинная установка Электронный ресурс. / Технический каталог нефтегазового оборудования с информацией о поставщиках. -М., 2010. Режим доступа: http://www.oil-gas.ru

37. Официальный сайт компании Calnetix Power Solutions, Inc Электронный ресурс. / Calnetix Power Solutions. 2011. - Режим доступа: http://www.calnetk.com/company.cfm

38. Техническое описание микротурбинной установки ТА 100 R/RCHP Электронный ресурс. / Системы энергообеспечения МАРДЭК. Украина, 2007. - С. 25.- Систем, требования: Adobe Acrobat Reader. Режим доступа: www.madek.ua

39. Краткие технические параметры турбогенераторов Capstone Электронный ресурс. / ОАО «РусЭнергоГаз». М., 2009. - Режим доступа: http://www.r-gaz.ru/capstone.html

40. Микротурбинные установки Capstone. Технические характеристики микротурбинной установки компании Capstone Электронный ресурс. БПЦ Энергетические системы. М., 2009. - С. 22. - Систем, требования: Adobe Acrobat Reader. - Режим доступа: www.bpcenergy.ru

41. АКБ слабое место МТУ Электронный ресурс.: статья Грыцина В.П. / GaZEcos- М., 2010. Режим доступа: http://www.gazecos.ru/microturbinesvsgpu.html

42. Модульный ГТУ: двигаться дальше! Текст.: Некоммерческое партнерство «Всероссийский теплотехнический научно-исследовательский институт». Обзор инноваций и научно-технических разработок. - М., 2009.- № 10. - 6-12 с.

43. Микротурбины, микротурбины Capstone, установки когенерации Электронный ресурс. / Группа компаний «Энергетические проекты». СПб., 2011.- Режим доступа: http:/Avww.energoprojects,ru

44. Локай В.И. Газовые турбины двигателей летательных аппаратов / В.И. Локай, Н.М.Максутова, В.А. Стрункин. -М: Машиностроение, 1991.-512 с.

45. Кувшинов Г.Е., Савин H.A. Использование синхронных генераторов с постоянными магнитами в валогенераторных установках / Г.Е. Кувшинов, H.A. Савин Сб. науч. тр, вып. 46. - Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2006, с. 56 - 64

46. Сидельников Б.В., Рогачевская Г.С. Вентильные двигатели с магнитоэлектрическим возбуждением / Б.В. Сидельников, Г.С. Рогачевская Тез. докл. междунар. конф. UEES' 99. - С.Петербург, 21-24 июня, 1999, с. 697-702.

47. Газотурбинная установка Электронный ресурс. / ОАО «Авиадвигатель». М., 2011. Режим доступа: http://www.oil-gas.ru/catalog/group/product/72661

48. Мишин Д.Д., Кулаков Ф.С. Синхронная машина на основе магнитов из сплавов неодим-железо-бор / Д.Д. Мишин, Ф.С. Кулаков, С.П. Собко журнал «Электротехника» №1. - Москва, 1993, с. 25-29.

49. Балагуров В.А., Кецарис A.A. Перспективы развития магнитоэлектрических генераторов с применением высококоэрцитивных постоянных магнитов / В.А. Балагуров, А.А Кецарис, В.В.Лохнин журнал «Электричество» №11. - М, 1981, с. 54-58.

50. Балагуров В.А. Перспективы применения постоянных магнитов в электрических машинах / В.А. Балагуров Тр. МЭИ: тематический сборник «Применение постоянных магнитов в электрических машинах, аппаратах и приборах». -М.: МЭИ, 1981, с. 3-8.

51. Копылов И.П., Клоков Б.К., и др. Проектирование электрических машин: учеб. пособие для вузов в 2-х кн. / под. ред. И.П. Копылова - кн. 2 2-е изд., перераб и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1993. - 384 с.

52. Газотурбинная установка Электронный ресурс. / ОАО «Авиадвигатель». М., 2011 - Режим доступа: http://www.oil-gas.ru/catalog/group/product/72661

53. Балагуров В.А., Галтеев Ф.Ф. Электрические генераторы с постоянными магнитами / В.А. Балагуров, Ф.Ф. Галтеев. М.: Энергоатомиздат, 1988.-280 с.

54. Дедовский А.Н. Электрические машины с высококоэрцитивными постоянными магнитами / А.Н. Дедовский М.: Энергоатомиздат, 1985. - 169 с.

55. Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины: учеб. пособие для электромех. и электроэнерг. спец. вузов. / Д.А. Бут М.: Высшая школа, 1990. -^416 с.

56. Балагуров В.А., Проектирование специальных электрических машин переменного тока: учеб. пособие для студентов вузов / В.А. Балагуров М.: Высшая школа, 1982. - 272 с.

57. Сергеев В.Д., Телешова Н.С. Электромагнитный расчет высокоскоростного синхронного генератора с постоянными магнитами / В.Д. Сергеев, С.С. Проскуренко,

58. Н.С. Телешова Электроавтоматика: Сб. матер, научной конф. Вологдинские чтения. -Владивосток: ДВГТУ, 22-24 ноября 2010, с. 87-91

59. Пономарев В.В. Проблемы создания ВГТД с ротором на газовых подшипниках / В.В. Пономарев, В.В. Гаврилов В.В. Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им.ак. С.П.Королева, № 1 (17). - Самара: СГАУ, 2009, с.41-55.

60. Шейнберг С.А. Опоры скольжения с газовой смазкой / С.А. Шейнберг, В.П. Жедь, М.Д Шигеев. М.: Машиностроение, 1969. - 336 с.

61. О транзисторах, резисторах, фотоэлектрические датчики Электронный ресурс.: новости / Завод «Энего Деталь». 2010. - Режим доступа: http://www.energodetal.ru

62. Электроника, энергетика Электронный ресурс.: новости / Завод «ЭнегоДеталь». 2010. - Режим доступа: http://www.energodetal.ru

63. Балагуров В.А. Предельная мощность синхронных генераторов с постоянными магнитами / В.А.Балагуров журнал «Электротехника» №5. - М, 1983, с. 22-24.

64. Справочник по электротехническим материалам / под ред. Ю.В. Корицкого, В.В. Пасынкова, Б.М. Тареева. Т.З. - 3-е изд., перераб. - Л.: Энергоатомиздат, 1988. - 728 с.

65. Балагуров В.А. Перспективы применения постоянных магнитов в электрических машинах / В.А. Балагуров Тр. МЭИ, тематический сборник: «Применение постоянных магнитов в электрических машинах, аппаратах и приборах» №483. -М.: МЭИ, 1981, с. 3-8.

66. Сергеев B.B. Материалы для постоянных магнитов. Обзор. / В.В. Сергеев, Т.И. Булыгина-М.: Информэлектро, 1970. 65 с.

67. Постоянные магниты: Справочник / под ред. Ю.М. Пятина. М.: Энергия, 1980.-682 с.

68. Высококоэрцитивные постоянные магниты. Магниты (неодим-железо-бор) Электронный ресурс. / Группа компаний «Северо-западная лаборатория». -СПб., 2010. Режим доступа: http://ferrite.ru/products/magnets/ndfeb/

69. Безрученко В.А., Галтеев Ф.Ф. Электрические машины с постоянными магнитами / В.А. Безрученко, Ф.Ф. Галтеев // Итоги науки и техники. ВИНИТИ. Сер. Электрические машины и трансформаторы, Т.5 М., 1982.

70. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 1 / под ред.

71. A.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985.-656 с.

72. Электрические кабели, провода и шнуры: Спрапвочник / под ред. Н.И. Белоруссов. 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 536 с.

73. Сергеев В.Д., Телешова Н.С. Высокоскоростной магнитоэлектрический синхронный генератор. Выбор числа полюсов, обмотки статора, потери, КПД и нагрев /

74. B.Д. Сергеев, Н.С. Телешова, С.С. Проскуренко, A.C. Чернышова Сб. матер, научной конф. Вологдинские чтения, секция «Радиолектроника, информатика, электротехника», ноябрь 2009 г. - Владивосток: ДВГТУ, 2009, с. 106-107.

75. Сергеев В.Д. Методика расчёта магнитоэлектрического синхронного генератора / В.Д. Сергеев, С.С. Проскуренко, A.C. Чернышова Сб. науч. тр, вып. 127. - Владивосток: ДВГТУ, 2000. - Зс.

76. Алямовский A.A. SolidWorks. Компьютерное моделирование в инженерной практике / A.A. Алямовский, A.A. Собачкин, А.В.Одинцов, А.И. Харитонович, Н.Б Понамарев СПБ.: БВХ-Петербург, 2005. - 800 с.

77. Алямовский A.A. SolidWorks: COSMOSWorks Инженерный анализ методом конечных элементов. — М.: ДМК Пресс, 2004. 564 с.

78. COSMOSWorks Online User's Guide. Structural Research and Analysis Corporation, USA, 2004.

79. Титов B.B., Хуторецкий Г.М. Турбогенераторы. Расчет и конструкция / В.В. Титов, Г.М. Хуторецкий, Г.А. Загородная, Г.П. Вартаньян, Д.И Заславский, И.А Смотров; под общ. ред. Н.П. Иванова, Р.А Лютера М.: «Энергия», 1967. -895 с.

80. Вольдек А.И., Попов В.В. Машины переменного тока: учебник для вузов / А.И. Вольдек, В.В. Попов СПб.: Питер, 2007. - 350 с.

81. Постников И.М. Проектирование электрических машин: государственное издательство технических наук УССР. Киев.: УССР, 1960. - 865 с.

82. Егоров П.В. Аккумуляторные батареи Электронный ресурс. / П.В.Егоров, С.Л.Ульянов // РТУиС, МГИЭМ. 2003. - Режим доступа: http://grachev.distudy.rU/Uchkurs/avtoelektrinica/B/B.htm

83. Кластеры. Master&Slaves Электронный ресурс.: новости, статьи рефераты / ЭНЕРГОТЕХ Энегоснабжение под ключ. М., 2008-2010. - Режим доступа: http://www.energoteh.com/press-center/articles/2503/

84. Мелешкин Г.А. Устойчивость энергосистем / Г.А. Мелешкин, Г.В. Меркурьев Г.В. СПб.: Центр подготовки кадров энергетики, 2010 - 263 с.

85. Розанов Ю.К. Электронные устройства электромеханических систем: учеб. пособие для студентов высш. учеб. заведений / Ю.К. Розанов, Е.М. Соколова. М.: Издательский цент «Академия», 2004. - 272 с.

86. Лукас В.А. Теория автоматического управления: учебник для вузов / В.А. Лукас. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1999. - 416 с.

87. Ланчуковский В.И., Козьминых A.B. Автоматизированные системы управления судовых дизельных и газотурбинных установок / В.И. Ланчуковский, A.B. Козьминых. М.: Транспорт, 1983. - 320 с.

88. Рыбалко В.В. Корабельные газотурбинные энергетические установки (теоретические основы эксплуатации) / В.В. Рыбалко. СПб.: СПб ГМГУ, 2008 - 76 с.

89. ГОСТ 29328-92. Установки газотурбинные для привода турбогенераторов. Общие технические условия. 1993-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 2004. - 12 е.: ил.

90. Егоров П.В. Генераторные установки Электронный ресурс. / П.В.Егоров, С.Л.Ульянов // РТУиС, МГИЭМ. 2003. - Режим доступа: http://grachev.distudy.ru (дата обращения: 05.06.2009)

91. Егоров П.В. Коммуникационная и защитная аппаратура Электронный ресурс. / П.В. Егоров, С.Л. Ульянов // РТУиС, МГИЭМ. 2003. - Режим доступа: http://grachev.distudy.rU/Uchkurs/avtoelektrinica/B/B.htm

92. Карлов Б., Есин Е. Современные преобразователи частоты: методы управления и аппаратная реализация / Б. Карлов, Е. Есин журнал «Силовая электроника» №1. -М., 2004, с. 50 - 54.

93. Зиновьев Г.С. Основы силовой электроники / Г.С.Зиновьев. -Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004. 672 с.

94. Овчинников И.Е. Вентильные электрические двигатели и привод на их основе / И.Е. Овчинников СПб.: КОРОНА-Век, 2006. - 332 с.

95. Богатырев Н.И. Системы автономного электроснабжения / Н.И. Богатырев. Краснодар: Б/И, 2001, - 333 с.

96. Бутырин П.А., Гафиятуллин Р.Х., Шестаков А.Л. Электротехника: Учебное пособие для вузов. В 3-х книгах. Книга 2. Электрические машины. Промышленная электроника. Теория автоматического управления / -Челябинск.: Изд-во ЮУрГУ, 2004. С. 711

97. Стенников A.A. Векторный ШИМ для инвертора напряжения в составе системы генерирования энергии переменного тока / A.A. Стенников. -Новосибирск.: НГТУ, 1998. 79 с.

98. Лазерные фототахометры Электронный ресурс. / Завод «ЭнегоДеталь». М., 2010. - Режим доступа: http://www.energodetal.ru

99. Профессиональные измерительные технологии Testo 465 / TAPCON INNOVATION, 2010 // Систем, требования: Adobe Acrobat Reader. Режим доступа: http://www.meteopuibor.ru

100. Ш.Мелешин В.И. Транзисторная преобразовательная техника /

101. B.И. Мелешин М.: Изд-во ЗАО «РИЦ «Техносфера», 2005. - 632 с.

102. Мелешин В.И. Транзисторная преобразовательная техника. Перспективы применения / В.И. Мелешин журнал «Электроника» №5/6. - М., 1998.

103. ПЗ.Ромаш Э.М., Драбович Ю.И.Высокочастотные транзисторные преобразователи / Э.М.Ромаш, Ю.ИДрабович, H.H.Юрченко, П.В.Шевченко. -М.: Радио и Связь, 1988. 206 с.

104. Егоров П.В. Электронное управление двигателем. Основные принципы управления двигателем Электронный ресурс. / П.В. Егоров,

105. C.Л.Ульянов // РТУиС, МГИЭМ. 2003. - Режим доступа: http://grachev.distudy.rU/Uchkurs/avtoelektrinica/B/B.htm

106. Лазарев A.A. Совершенствование электростартерной системы пуска двигателей внутреннего сгорания: дис. . канд. тех. наук: 05.09.03 : 27.11.09 / Лазарев Александр Александрович. Иваново., 2009. - 159 с. - Библиогр.: 5с

107. Ануфриев И. MATLAB 7. Наиболее полное руководство / И. Ануфриев, А. Смирнов, Е. Смирнова. СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 164 с.

108. Лазарев Ю. Моделирование процессов и систем в MATLAB / Ю. Лазарев. СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 511 с.

109. Токарев Л.Н. Программы для моделирования электромеханических систем / Л.Н.Токарев, Н.В.Шиу. СПб.: Издательско-полиграфический центр СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 1999. - 152 с.

110. Пусковые характеристики компрессоров Рлектронный ресурс. / ООО «Турбоком». М., 2010. - Режим доступа: http://www.obprom.ru/articles.php?id=24&PHPSESSro

111. Соколовский Г.Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием / Г.Г. Соколовский. М.: Энергоатомиздат, 2006. - 265 с.

112. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин: учебник для студ. вузов / И.П. Копылов. М.: Высш.шк., 2001. - 327 с.

113. Шрейнер Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты / Р.Т. Шрейнер. Екатеренбург.: УРО РАН, 2000. - 654 с.

114. Кояин Н.В. Оптимизация контуров регулирования систем электропривода по симметричному оптимуму / Н.В. Кояин, О.П. Мальцева, Л.С. Удут Известия Томского политехнического университета, Т.308, №7. -Томск: ГОУВПО «ТПУ», 2005, с. 117-121.

115. Кояин H.B. Оптимизация контуров регулирования систем электропривода по типовым методикам / Н.В.Кояин, О.П.Мальцева, Л.С. Удут -Известия Томского политехнического университета, Т.308, №7. Томск: ГОУВПО «ТПУ», 2005, с. 120-125.

116. Должников М.С. Моделирование инвертора напряжения с широтно-импульсной модуляцией / М.С. Должников Известия Саратовского государственного университета. - Саратов: ГОУ ВПО «СГУ», - 2010, с. 3.

117. Кузовков Н.Т. Теория автоматического регулирования, основанная на частотных методах / Н.Т. Кузовков. М.: Оборонгиз, 1960. - 444 с.

118. Герман-Галкин С.Г. Matlab&Simulink. Проектирование мехатронных систем на ПК / С.Г. Герман-Галкин. СПб.: КОРОНА-Век, 2008. - 368 с.

119. Черных И.В. SimPowerSystem: Моделирование электротехнических устройств и систем в Simulink / И.В. Черных. М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2007. - 288 с.

120. Герман-Галкин С.Г. Силовая электроника. Лабораторные работы на ПК / С.Г. Герман-Галкин. СПб.: КОРОНА-Век, 2002. - 304 с.

121. Герман-Галкин С.Г. Электрические машины. Лабораторные работы на ПК. СПб.: КОРОНА-Век, 2003. - С. 256

122. Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем / С.Г. Герман-Галкин. СПб.: «Корона-Принт», 2001. - 268 с.

123. Коршунов А.И. Особенности контура регулирования тока при широтно-импульсном управлении Электронный ресурс. / А.И. Коршунов // Силовая электроника. 2006. - №3. - 90 - 95 с. Систем, требования: Adobe Acrobat Reader. - Режим доступа: www.fmestreet.ru

124. Новый инвертор, отвечающий мировым стандартам TOSVERT VF-S11 Текст.: инструкция по эксплуатации Toshiba Schneider Inverter Corporation. M.,2010. С. 258. Систем, требования: Adobe Acrobat Reader. - Режим доступа: www.privod.info

125. Токарев JI.H. Математическое описание, расчет и моделирование физических процессов в судовых электростанциях / JI.H. Токарев. Л.: Судостроение, 1980. -119 с.

126. A. A. Gómez Pérez. "Modelling of a gas turbine with modélica." Technical Report Masters thesis ISRN LUTFD2/TFRT-5668-SE, Department of Automatic Control, Lund Institute of Technology, Sweden, May 2001

127. Турбина. Принцип работы Электронный ресурс. / Форум Virtualireland.ru Режим доступа: http://www.virtualireland.ru/showthread.php

128. Сергеев В.Д., ТелешоваН.С. Моделирование автономной электроэнергетической установки в генераторном режиме работы / В.Д. Сергеев, Н.С. Телешова журнал «Научное обозрение» № .-М., 2012. - с.

129. Климов В.П., Москалев А.Д., Способы подавления гармоник в системах электропитания / В.П. Климов, А.Д. Москалев Практическая силовая электроника, №6. - 2003. - 15-19 с.

130. William P.Robbins, Tore M. Undeland, Ned Mohan Power Electronics // Media Enhanced Third Edition/ USA.: JONY WILEY&SONS, INC, 2003. - P. 810.1. Л Л А . .150