автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Разработка проблемно-ориентированных компонентов электротехнических комплексов дизель-электрической подводной лодки и систем управления ими

На правах рукописи

ТЕМИРЕВ Алексей Петрович

РАЗРАБОТКА ПРОБЛЕМНО-ОРИЕНТИРОВАННЫХ КОМПОНЕНТОВ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ ДИЗЕЛЬ-ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПОДВОДНОЙ ЛОДКИ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ИМИ

Специальность 05.09.03 — Электротехнические комплексы и системы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт — Петербург 2006

Работа выполнена на федеральном государственном унитарном предприятии «ПКП «ИРИС»

Научный консультант -

доктор технических наук, профессор Губанов Юрий Александрович.

Официальные оппоненты: !

доктор технических наук, профессор Дмитриев Борис Федорович

доктор технических наук, профессор Рябинин Игорь Алексеевич

доктор технических наук, профессор Скороходов Дмитрий Алексеевич

Ведущая организация - Первый Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации

Защита состоится "19 " июня 2006 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.228.03 при Санкт-Петербургском государственном морском техническом университете по адресу:

190008, г. Санкт-Петербург, ул. Лоцманская, 3.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью, просим направлять по адресу: 190008, г. Санкт-Петербург, ул. Лоцманская, 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного морского технического университета.

Автореферат разослан "19 "мая 2006 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета докт.,техн. наук, профессор

А.П.Сеньков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Совокупность электротехнического оборудования дизель-электрической подводной лодки (ДЭПЛ) или ее электроэнергетическая система (ЭЭС) является важнейшей составной частью подводной лодки, ее надежное функционирование обеспечивает большинство тактико-технических характеристик корабля, а также решение боевых задач.

ЭЭС является сложной многосвязной системой, содержащей подсистемы — электротехнические комплексы (ЭТК) различного назначения, обеспечивающие генерирование, распределение и потребление электрической энергии заданного качества и в необходимом количестве для всех установленных на ПЛ комплексов электрооборудования, вооружения и других технических средств во всех режимах эксплуатации. Помимо основной функции ЭЭС — бесперебойного обеспечения электроэнергией потребителей (ЭТК) — она должна обеспечивать коммутации электрических цепей, необходимые для изменения режима работы, защиту от перегрузки и коротких замыканий, контроль состояния электрооборудования, аварийно-предупредительную сигнализацию.

В целом развитие ЭЭС и ЭТК кораблей отечественного флота, их электрооборудование всегда находились на уровне мировых стандартов, в чем исключительная заслуга ученых и специалистов ВМФ и промышленности, среди которых имена И.И. Адрианова, A.A. Азовцева, Г.Я. Альтшулера, А.П. Баранова, Ю.Б. Бабанского, В.Н. Бочкарева, Б.Н. Бровкина, Л.П. Веретенникова, Д.В. Вилесова, А.И. Глебова,

A.Н. Губанова, Ю.А. Губанова, Г.А. Жемчугова, Б.И. Калганова, Г.И. Китаенко,

B.П. Коваленко, К.В. Лопаева, В.М. Морозова, В.В. Михайлова, К.В. Недялкова, И.А. Рябинина, Ю.В. Скачкова, B.C. Соколова, Г.Ф. Супруна, Д.А. Скороходова, В.А. Терешонкова, Л.Н. Токарева, H.H. Шереметьевского, П.И. Щербинина, Г.С. Ясакова, В.Г. Яцука и многих других.

Дальнейшее развитие корабельного электрооборудования идет по пути повышения его надежности, живучести, снижения электро- и взрывопожароопасности, увеличения срока службы, улучшения виброакустических характеристик. Проблема повышения эффективности функционирования ЭТК обусловлена постоянным развитием всех технических систем ПЛ, ростом их энерговооруженности при ограниченных возможностях источников электропитания. Это приводит к ухудшению качества электроэнергии, уменьшению надежности работы как самой ЭЭС, так и ее потребителей. В то же время повсеместное внедрение компьютерных систем управления и обработки информации повышает требования к стабильности и бесперебойности электропитания. Обостряются проблемы экономии и рационального использования энергоресурсов автономных ЭЭС, контроля и диагностики текущего состояния оборудования.

Предпосылками для решения указанных проблем являются современные достижения в области силовой и управляющей электроники. Разработка на этой основе новых электротехнических устройств и систем позволяет получать лучшие массога-баритные и энергетические показатели по сравнению с существующим оборудованием. Расширяются функциональные возможности устройств за счет реализации на базе микропроцессорных систем управления сложных, но более эффективных апго-

ритмов управления. Появляется возможность интеграции функций нескольких устройств в одном, перераспределения функций и связей в системе.

На находящихся в эксплуатации ГШ из-за большого количества разнородных потребителей и сетей переменного и постоянного тока присутствует многократное преобразование электроэнергии. Общий КПД цепочки преобразования составляет не более 50-60%. Исходя из изложенного, на перспективной ДЭПЛ максимально возможное количество потребителей электроэнергии должно получать ее непосредственно от основной силовой сети постоянного тока. В таком случае снижение потребления электроэнергии может составить до 25% от суммарной мощности, потребляемой в режиме экономического хода.

Применение статических преобразователей, имеющих высокое быстродействие, вместо вращающихся двигатель-генераторных установок позволяет помимо отказа от многократного преобразования энергии исключить вращающиеся части и, как следствие, уменьшить шумность, что имеет особое значение для ГШ, повышает надежность в эксплуатации вследствие отсутствия щеток, коллекторов, контактных колец.

Современные корабельные электроприводы — сложные электромеханические и электронные системы, обеспечивающие преобразование электрической энергии в механическую энергию корабельных машин и механизмов, управляемых в автоматическом режиме, и отвечающие жестким требованиям по надежности, защите, глубине регулирования, экономичности и малошумности. Мощность корабельных электрических машин варьируется от 0,1 до 1000 кВт и более. Переход от нерегулируемых электроприводов с релейно-контакторными цепями управления и защиты к регулируемым электроприводам на базе интеллектуальных силовых преобразователей позволяет экономить от 25% до 70% энергии, снизить пусковые токи и токи коротких замыканий.

Получившие широкое распространение в различных отраслях производства частотно-регулируемые электроприводы на базе традиционных электромеханических и электронных преобразователей не могут удовлетворить всем требованиям, предъявляемым к корабельным электроприводам. Разработка специализированных регулируемых электроприводов для корабельных электротехнических систем является актуальной задачей, требующей комплексного подхода к проектированию как отдельных элементов электропривода, так и всей системы в целом.

Создание совершенных систем управлении (СУ) ЭТК невозможно без применения новых методов проектирования, идентификации сложных объектов управления с целью получения объективной оценки, сопоставления и обоснованного выбора оптимальных методов управления в конкретных условиях.

Решение перечисленных выше проблем развития ЭТК ДЭПЛ лежит на пути создания научно-технического обеспечения проектно-конструкторских разработок, производства и внедрения интегрированных корабельных электротехнических комплексов и систем, обладающих повышенными технико-экономическими показателями, посредством решения необходимых для этого теоретических, технологических и организационных задач. Поэтому тема диссертационной работы, решающей комплекс перечисленных проблем, является актуальной.

Объекты исследований.

Корабельные электротехнические комплексы с системами бесперебойного электропитания технических и технологических установок, а также средства их автоматизации, управления, диагностики и защиты.

Цель работы и задачи исследований.

Целью работы является создание и совершенствование проблемно-ориентированных компонентов электротехнических комплексов, обеспечивающих с использованием микропроцессорных систем управления повышение эффективности функционирования дизель-электрических подводных лодок нового поколения.

Для достижения поставленной цели сформулированы и решены следующие задачи:

1. Функционально-структурный анализ компонентов электроэнергетической системы подводных лодок с целью выявления системообразующих связей, алгоритмов функционирования и взаимовлияний подсистем, тенденций развития и совершенствования их технических средств.

2. Разработка методов анализа и синтеза интегрированных систем бесперебойного электропитания комплексных систем управления техническими средствами подводных лодок. Создание унифицированного интеллектуального статического преобразователя с адаптацией структуры и алгоритмов управления к характеру и требованиям потребителя.

3. Разработка методов анализа и синтеза устройств защиты главных цепей корабельной ЭЭС на основе использования новых магнитодиэлектрических преобразователей тока (трансреакторов и трансформаторов тока), обладающих повышенной селективностью, упрощенной конструкцией, расширенными функциональными возможностями, надежностью, быстродействием, резервированием.

4. Формирование концепции проектирования, реализации и сопровождения системы контроля и диагностики аккумуляторных батарей (СКД АБ). Разработка и реализация специализированного программного обеспечения для прикладных задач тренажеростроения: компьютерная обучающая программа (КОП) для подготовки и контроля знаний экипажа ПЛ, виртуализация АБ.

5. Разработка методологии компьютерного проектирования вентильно-индукторных электроприводов (ВИП) и алгоритмов их управления на базе расчетно-экспериментального определения параметров электромеханической системы, имитационного моделирования и процедур многокритериальной оптимизации.

6. Экспериментальные исследования макетных, опытных и поставочных образцов ВИП с целью подтверждения и уточнения используемых на этапе проектирования математических моделей, структур и алгоритмов систем управления ВИП.

7. Практическая реализация результатов работы путем создания гаммы статических преобразователей электроэнергии различного назначения в диапазоне мощностей 0,3. ..50 кВт, норморяда ВИП вспомогательных корабельных механизмов в от 1,1 до 32 кВт, системы контроля и диагностирования аккумуляторных батарей СКД АБ и внедрение указанных проблемно-ориентированных компонентов ЭТК на ДЭПЛ нового поколения.

Методы исследований.

Методологической основой исследований является комплексное применение методов системного анализа, теории управления, теории электромеханического пре-

з

образования энергии и управления электротехническими системами, методы дифференциального и интегрального исчисления, теории автоматов, численных методов расчета с применением ЭВМ, статистические методы обработки информации. В процессе выполнения работы использовались расчетно-экспериментальные методы, математическое моделирование, анализ и обобщение знаний и полученной информации путем экспериментального исследования макетов в лабораториях, опытных образцов на натурных стендах и поставочных образцов непосредственно в корабельных механизмах. 1

Научная новизна.

1. Предложен новый концептуальный подход к анализу и синтезу компонентов и структур ЭТК ДЭПЛ, состоящий в развитии теории и практики их комплексного проектирования.

2. Диссертационная работа рассматривает вопросы анализа, моделирования, оптимизации, совершенствования управления с целью повышения эффективности функционирования интегрированных электротехнических комплексов и систем ГШ, сочетая разработку новых и совершенствование существующих компонентов.

3. Разработаны методы и алгоритмы структурно-параметрического анализа систем бесперебойного электропитания, адаптированных к различным видам нагрузки;

4. Впервые разработана общая методология компьютерного моделирования и проектирования вентильно-индукторных электроприводов и алгоритмов их управления с учетом особенностей корабельных электромеханических систем различного назначения;

5. Создана новая методика расчетно-экспериментального определения параметров схемы замещения магнитной цепи ВИД, его рабочих характеристик и энергетических показателей;

6. Разработана комплексная математическая модель электромеханической системы перекачки жидкости в составе насосного агрегата, которая базируется на обработке и обобщении результатов большого объема проведенных испытаний насосных агрегатов;

7. Разработана математическая модель и программа расчета измерительного преобразователя тока, как элемента аварийной защиты корабельной ЭЭС, а также методика автоматизированного определения параметров схемы его магнитной цепи;

8. Впервые разработаны и реализованы принципы построения трехуровневых микропроцессорных систем контроля и диагностики аккумуляторных батарей ПЛ;

9. Разработаны методы анализа и алгоритмы управления статическими преобразователями системы бесперебойного электроснабжения ЭТК, позволяющие обеспечить требуемые уровни и качество их выходных параметров в статических и динамических режимах (стабилизация напряжения, уменьшение пульсаций и т.д.).

Разработанные алгоритмы и программное обеспечение официально зарегистрированы в РОСПАТЕНТе. Сведения о них приведены в списке публикаций.

Практическая значимость работы и реализация.

1. Разработаны алгоритмы и программное обеспечение для моделирования и проектирования вентильно-индукторных электроприводов и их систем управления.

2. Созданы гибкие быстродействующие релейные защиты.

3. Создан, изготовлен и внедрен норморяд регулируемых электроприводов с улучшенными показателями по надежности, КПД, виброхарактеристикам.

4. Создана испытательная лаборатория для идентификации параметров систем электропитания и индукторных двигателей.

5. Создан норморяд измерительных преобразователей тока для системы защиты ЭЭС ПЛ.

6. Разработаны гибкие переключающиеся структуры статических преобразователей с питанием от двубортной сети, фильтрами импульсных коммутационных перенапряжений и радиопомех, повышающие качество электроэнергии и улучшающие электромагнитную обстановку корабельных ЭЭС.

7. Реализована трехуровневая микропроцессорная система контроля и диагностирования аккумуляторных батарей подводных лодок.

8. Разработаны новые конструкции и схемотехнические решения ИД для вспомогательных электроприводов.

На основе теоретических положений, обоснованных в диссертации, выполнены и внедрены в практику следующие разработки:

1. На опытном производстве ФГУП ПКП «Ирис» и в кооперации с ЮРГТУ (НПИ), Сафоновским электромашиностроительным заводом (ОАО «СЭЗ»), ИБП РАН, ООО «НПП «Цикл+», НПФ «Вектор» изготовлены и внедрены 67 экземпляров вентильно-индукторных приводов и статических преобразователей для заказа «Лада», систем контроля и диагностики АБ.

Разработки автора и выполненные с их использованием вентильно-индукторные электроприводы, статические преобразователи, агрегаты бесперебойного питания, системы релейной защиты и диагностики создали условия для производства серий высококачественных устройств электропитания и систем регулируемых электроприводов нового типа для отечественной промышленности, имеющих также высокий экспортный потенциал.

2. Создан универсальный компьютеризированный испытательный комплекс, предназначенный для проведения комплексных испытаний различных систем электропитания и типов электроприводов, в том числе для оценки виброактивности. Испытательный комплекс использован для всесторонних испытаний опытных и поставочных образцов ВИП и статических преобразователей.

3. Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе на кафедре "Электропривод и автоматика" ЮРГТУ (НПИ) в курсах лекций по специальным дисциплинам.

Новые научные положения, выносимые на защиту:

1. Методы и алгоритмы структурно-параметрического синтеза систем бесперебойного электропитания, адаптированных к различным видам нагрузок и обеспечивающих надежное электроснабжение разного рода потребителей

2. Обобщенная трехуровневая модульная структура организации программного обеспечения микроконтроллеров, реализующая на базе прямого цифрового управления все необходимые основные и вспомогательные функции системы управления статических преобразователей, и соответствующее специализированное программное обеспечение.

3. Методология компьютерного проектирования вентильно-индукторных электроприводов и алгоритмов их управления, обеспечивающая многокритериаль-

ную оптимизацию по массогабаритным, энергетическим и виброакустическим показателям.

4. Методика расчетно-экспериментального определения параметров (методика идентификации) схемы замещения магнитной цепи ВИД, его рабочих характеристик и энергетических показателей.

5. Результаты экспериментальных исследований электромеханических и виброакустических свойств вентильно-индукторных электроприводов в различных режимах работы. •

6. Математическая модель электромеханической системы перекачки жидкости в составе насосного агрегата и вентильно-индукторного электродвигателя, позволившая выявить недостатки в работе системы разгрузки рабочих колёс насоса от осевых сил.

7. Математическая модель, алгоритм и программа расчета вторичного тока измерительного преобразователя тока (ИПТ), а также методика автоматизированного определения параметров схемы магнитной цепи, позволяющие рассчитывать процессы во вторичных цепях систем электропитания с погрешностью не более 10% при больших кратностях токов КЗ, различных формах первичного тока, нагрузках, с учетом нелинейности и влияния внешнего поля.

8. Принципы построения и способы реализации трёхуровневых микропроцессорных систем контроля и диагностики аккумуляторных батарей ПЛ, позволяющие обеспечить постоянный и непрерывный сбор и обработку информации по основным параметрам (напряжению, току, ёмкости, уровню электролита, температуре, плотности) каждого элемента аккумуляторной батареи. Результаты идентификации параметров аккумуляторных батарей, полученные при статистической обработке данных опытно-промышленной эксплуатации.

Достоверность полученных автором результатов подтверждается:

- корректным применением принципов и методов системного анализа, численных методов математического моделирования, теории вероятностей и математической статистики;

- согласованностью теоретических положений и результатов расчета с данными, полученными при натурных экспериментах, а также с результатами расчетов других авторов, приведенными в литературе;

- сертификатами типа средств измерения военного назначения и соответствия требованиям технических условий, выданными 32 ЦНИИ МО РФ и ЦНИИ им. Крылова на продукцию, испытательное оборудование и методы испытаний;

- положительными результатами проектирования и эксплуатации 22 типов агрегатов бесперебойного питания для ВИМ вспомогательных агрегатов, корабельных систем управления технологическими установками (КСУ ТС), эффективной и надежной работой более 150 модулей АБП.

Апробация работы. Основные результаты работы обсуждались на международных, всесоюзных и всероссийских конференциях, в том числе: Всесоюзной научно-технической конференции «Проблемы создания мощных электроэнергетических систем для судов ледового плавания и плавучих буровых установок» (Ленинград, 20 октября 1983 г.), на Международных научно-технических конференциях «Проблемы повышения технического уровня электроэнергетических систем и электрооборудования кораблей, плавучих сооружений и транспортных средств» (Санкт-Петербург,

1998 и 2000 гг.), на Международном симпозиуме «Электрические машины в столетии ЭЛМАШ-2000» (Москва, 2000 г.), на Всероссийском симпозиуме по проблемам бесперебойного электроснабжения (Зеленоград, 2003 г.), на Международной конференции по состоянию и перспективам развития трансформаторов тока (Польша, Лодзь, сентябрь 1990 г.), на Всероссийской научно-технической конференции с международным участием по теории цепей и сигналов (Таганрог, 1994 г.), на научно-практической конференции «Транспортный электропривод — 2001» (Санкт-Петербург, 2001 г.), на 5-ой Международной конференции «Электромеханика, электротехнологии и электроматериаловедение» (Крым, Алушта, 2003 г.), а также на постоянно действующем региональном научно-техническом семинаре «Вопросы теории и принципы построения устройств и систем автоматизации» (Новочеркасск, 1983 и 1990 гг.), на научных сессиях Новочеркасского политехнического института «Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления» (Новочеркасск, 1981, 1988, 1990 и 1991 гг.), на сессиях научно-технического семинара «Электроснабжение промышленных предприятий. Кибернетика электрических систем» (Новочеркасск, 2000 и 2002 гг.), на межотраслевом научно-техническом семинаре «Силовая электроника в бортовых системах электроснабжения и электроприводах» (Ростов-ка-Дону, 2003 г.) и др.

Работа обсуждена и получила одобрение на заседаниях кафедры "Электропривод и автоматика" ЮРГТУ (НПИ) и расширенном НТС ФГУП ПКП "ИРИС" (г. Новочеркасск) в 2005 г.

Публикации. Основные научные результаты работы опубликованы в 67 научных работах, в том числе: в 3 монографиях, статьях в журналах «Электричество», «Изв. вузов. Электромеханика», «Изв. вузов. Энергетика», «Chip News», «Судостроение», «Морская радиоэлектроника», «Электрическое питание», авторских свидетельствах и патентах на изобретения, запатентованных моделях и программах, трудах научно-технических конференций и в сборниках научно-технических трудов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена на 286 страницах основного текста, содержит 297 рисунков и 38 таблиц. Список литературы включает 188 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность научно-технической проблемы развития теории комплексного проектирования и практики создания интегрированных корабельных электротехнических систем, сформулированы научная новизна, практическая ценность полученных результатов, а также проблемные вопросы, имеющие важное значение для достижения целей исследования. Изложены основные положения, выносимые на защиту. Описана структура диссертации, приведены данные по апробации и реализации полученных результатов.

В первой главе на основе анализа публикаций и обобщения имеющегося практического опыта сформулированы принципы построения системы электроснабжения ДЭПЛ нового поколения, определены основные требования к судовой электроэнергетической системе. Приведены технические характеристики электротехнического оборудования ПЛ на разных этапах развития российского флота.

Совершенствование структуры ЭЭС шло в направлении создания агрегата бесперебойного питания как одного из основных элементов, в значительной мере определяющих структуру ЭЭС в целом. Разрабатываемые ныне структуры ЭЭС относятся уже к четвертому поколению, начало которому положено в середине 80-х годов прошлого столетия. Анализ показал, что достижения в электротехнике, силовой и микропроцессорной электронике позволили реально подойти к решению задачи создания ДЭПЛ с системой полного электродвижения.

Значительной экономии электроэнергии при движении ЦЛ на малых скоростях можно достигнуть за счет отказа от многократного преобразования электроэнергии.

В результате анализа структуры и элементов современных корабельных ЭЭС установлено, что вопросы унификации и оптимизации систем вторичного электроснабжения на судах приобретают все большую актуальность, поскольку тесно связаны с уровнем затрат на создание сложных электронных систем. Объем аппаратуры электропитания в этих системах составляет не менее 30-40% от общего объема аппаратуры.

Корабельные ЭЭС относятся к классу автономных, и вопросы использования в их составе средств силовой электроники могут быть решены только на основе системного подхода к проектированию. Современные электронные системы предъявляют более высокие требования к организации электропитания на фоне общего снижения качества электроэнергии и ухудшения электромагнитной обстановки на кораблях, что не позволяет использовать организацию ЭЭС, апробированную на кораблях третьего поколения. Только внедрение принципа бесперебойного электропитания позволит удовлетворить эти требования.

Создание АБП и их поставка в составе электронных систем позволяют реализовать принцип бесперебойности электропитания в сложившихся условиях фактического отсутствия унификации параметров судовых сетей главного тока.

Показано, что регулируемый электропривод на базе простой и надежной вен-тильно-индукторной машины является перспективным для применения в судовых механизмах. В настоящее время разработкой и внедрением ВИМ в новые сферы рынка широкого потребления занимаются практически все ведущие электротехнические компании - OULTON (Великобритания), EMERSON ELECTRIC, TRW, DANA, General Electric Company (США) и др.

Над технологией проектирования и вопросами управления этих машин работают ученые ведущих университетов США, Англии, Германии и др. В России в этом направлении наиболее активно ведутся работы в Южно-российском государственном техническом университете (ЮРГТУ), в Федеральном государственном унитарном предприятии «ПКП»ИРИС», в Московском энергетическом институте (техническом университете), Всероссийском электровозостроительном научно-исследовательском и проектно-конструкторском институте электровозостроения (ОАО ВЭлНИИ), Ростовском институте инженеров железнодорожного транспорта и др. Аналогичные работы ведутся на Украине в Донецком государственном техническом университете. Применительно к ПЛ, регулируемые ВИМ впервые рассмотрены в кандидатской диссертации Б.В. Никифорова под руководством Г.С. .Исакова. Однако в научно-технической литературе по ВИМ имеется мало сведений об алгоритмах управления этой машиной и их практической реализации. Вместе с этим, только

за счет корректной организации управления, адекватного объекту, можно получить высокие технические показатели по массе, объему, КПД, виброакустическим характеристикам для данного типа машин.

Общая тенденция - повышение электровооруженности и электрификации технических средств ПЛ имеет и отрицательные последствия — повышение пожароопасное™ систем. Одно из направлений уменьшения пожароопасности — комплексное использование аварийных средств защиты от токов короткого замыкания (КЗ), уменьшающих ущерб от аварий.

Вторая глава посвящена развитию методологии компьютерного моделирования и проектирования интегрированных корабельных электротехнических комплексов нового поколения.

Разработаны схема замещения магнитодиэлектрического трансформатора тока (МДТТ) и математическая модель дифференциальной токовой защиты в цепях главных распределительных щитов и отходящих соединений, позволяющие исследовать переходные процессы аварийных режимов ЭЭС. Предложена методика расчета мгновенных значений с учетом действия внешних магнитных полей (ВМП), использующая схему замещения МДГГ (рис. 1) и обеспечивающая проектирование и создание систем релейной защиты с повышенным быстродействием, чувствительностью, селективностью и надежностью, которые снижают ущерб от аварии и затраты на восстановительные работы.

Предложенный алгоритм моделирования переходного режима МДТТ с учетом ВМП состоит из следующих этапов:

• ввод исходных данных;

• расчет параметров схемы замещения магнитной цепи МДТТ;

• расчет параметров цепной схемы замещения для расчета вторичного тока 12(0 с учетом источника ВМП;

• определение начальных значений величин потокосцепления У и тока ¡2 на интервале 0 < / < ЗА(;

• вычисление текущего значения времени („ = п Д/, задание начального приближения , соответствующего этому моменту времени;

• уточнение значений МДС в схеме замещения рис. 1, значений и IV,

• проверка условий сходимости и в зависимости от их выполнения повторение расчета или вывод результатов.

Рассмотренный подход использован автором для анализа процессов при первичных токах свыше 10 кА в реальных трансформаторах тока (ТТ) из магнитоди-электриков с сердечниками прямоугольной формы при неравномерном распределении вторичной обмотки и при сложной форме шин.

Описанный метод расчета переходного режима позволяет рассчитывать мгновенные значения электрических и магнитных величин, характеризующих электрическую и магнитную цепи ТТ с учетом влияния внешних источников магнитного поля.

Электромагнитная связь между током вторичной обмотки ТТ и ее потокосце-плением устанавливается с использованием нелинейной схемы замещения магнитной цепи ТТ и алгебраизацией дифференциального уравнения, описывающего электрическую цепь. Предложенный подход моделирования электромагнитных процессов и устройств релейной защиты (РЗ) является универсальным, поэтому метод мо-

жет быть применен не только к МДТТ, но и к электромеханическим преобразователям для расчета электромагнитных процессов в них.

На рис. 2 приведены результаты расчета для сопоставления с экспериментом.

Рис. 1. Схема замещения МДТТ в переходном Рис. 2. Результаты расчета вторичного тока

На рис. 2 обозначены кривые: 1 - Л„ = 7 и 3 Ом (эксперимент), 2 -R„ = 300 Ом (расчет), 3 - Л» = 7 и 3 Ом (расчет).

Полученные результаты использованы при создании комплекса устройств защиты корабельного электрооборудования (см. главу 3).

Автором предложена методика расчета электромеханических устройств, которая в производственно-конструкторском предприятии «ИРИС» реализована в виде компьютерной лаборатории функционального проектирования корабельных электротехнических комплексов и систем, позволяющая исследовать проектируемые комплексы и системы в статических и динамических режимах, оптимизировать энергетические, массогабаритные и виброакустические показатели. Применение компьютерного проектирования существенно уменьшает материальные затраты и сокращает время на этапах макетирования, эскизного и технического проектирования. Результаты компьютерного проектирования используются непосредственно в рабочей и конструкторской документации.

Входящая в состав компьютерной лаборатории функционального проектирования программа компьютерной модели ВИП позволяет на этапе проектирования определить мгновенные значения электромагнитного момента, а следовательно, и его пульсации, интегральные параметры, рабочие и энергетические характеристики электропривода, сформировать законы изменения управляющих воздействий и разработать алгоритмы их реализации. В программном комплексе реализована процедура выполнения оптимизационных расчётов. При этом графически отображаются основные электромагнитные параметры двигателя (рис. 3). Варьируемые параметры и ограничения могут легко меняться в диалоговом режиме. Предусмотрены следующие варьируемые параметры: число зубцов статора, число зубцов ротора, число полюсов статора, номинальная частота вращения ротора ВИД, внешний диаметр статора, длина магнитопровода, диаметр расточки статора, внутренний диаметр ротора, плотность тока в обмотке в номинальном режиме. Могут ограничиваться максимальная масса двигателя, минимальный КПД, кратность момента, максимальный пусковой ток, максимальная длина двигателя. Программа является полноценным приложением Windows.

-0.1

режиме с учетом влияния ВМП

МДТТ и экспериментальные данные

Рис. 3. Отображение основных электромагнитных параметров

Одной из основных частей компьютерной лаборатории является программный комплекс (рис. 4, 5) по расчету плоскопараллельных полей методом конечных элементов, предназначенный для всестороннего изучения магнитных полей.

р^яид———————«ид»»',- -л.* вЬаш^ншшж»" • .* . .ял

0»в! С .с . . » > «ч оя'Ш б»я .Л» . -»13 ФЧО» ........

Рис. 4. Окно программы для Рис. 5. Окно программы

изучения магнитных полей «Картина индукции»

С помощью описанного комплекса программ разработан и затем изготовлен ряд электроприводов с ВИМ мощностью от 1,1 кВт до 32,5 кВт. Сравнение расчетных и экспериментальных данных показало, что произведенные расчеты достоверно отображают процессы в ВИМ. Адекватность компьютерной модели ВИП подтверждена сопоставлением результатов расчетов с результатами экспериментальных исследований в условиях лабораторных установок и в составе реальных агрегатов.

В третьей главе рассмотрены вопросы создания и исследования комплекса устройств защиты и диагностирования корабельного электрооборудования. Предложенная математическая модель ТТ позволила по данным входным и выходным сигналам определить требования к магнитным свойствам сердечников ТТ на этапе проектирования, оптимизировать массогабаритные показатели ТТ, используемых для аварийного управления судовой системой электроснабжения. На основе разработан-

»■POTtU* ypnillli

ных TT и новых конструкций МДТТ предложены новые способы и устройства РЗ, защищенные 15 авторскими свидетельствами на изобретения [16].

В результате анализа условий технической эксплуатации АБ при существующем ручном способе сбора и обработки информации выявлены пути повышения эксплуатационной оперативности и обоснованности принятия решений о реальном техническом состоянии батареи за счет централизованного сбора и обработки информации о каждом элементе АБ в реальном масштабе времени и создания банка данных всего жизненного цикла (электронного паспорта) АБ ПЛ:

На базе исследований, выполненных на стендах и в натурных условиях, разработана и реализована трехуровневая микропроцессорная автоматизированная система контроля и диагностики АБ (рис. 6).

На основании обработки обширных статистических данных, полученных во время эксплуатации СКД АБ непосредственно на реальном объекте с участием автора, был предложен вариант универсальной СКД АБ с датчиком температуры и уровня электролита в едином конструктивном исполнении (рис. 6), а также расчетно-физический интегральный метод определения плотности электролита по изменению энергии аккумулятора в разных режимах на основании статистических данных аккумулятора. Предложенная, запатентованная СКД АБ [36] не требует наличия специального аппаратного устройства определения плотности — датчика плотности. Функции датчика плотности электролита фактически выполняет каждый элемент батареи аккумуляторов, что позволяет учитывать физико-химические процессы энергообмена интегрально по всему рабочему объему аккумулятора и обеспечивать безынерционность, достоверность определения этого параметра. Предложенный метод является практически единственно приемлемым для стационарных аккумуляторов сверхбольшой емкости, так как в таких аккумуляторах отрицательное влияние физических факторов (количество шлама на единицу объема, интенсивное газовыделение и др.) на любой преобразовательный элемент особенно велико. Предложенная СКД АБ имеет трёхуровневую микропроцессорную архитектуру построения: верхний уровень представлен промышленной ЭВМ типа IBM PC/AT; средний уровень - подсистема контроля тока и напряжения группы АБ (блок обработки информации); нижний уровень — устройство контроля параметров аккумулятора (рис. 7). Программное обеспечение СКД АБ зарегистрировано в РОСПАТЕНТе [37 - 39]

М1 кл,

Рис. 6. Структурная схема СКД АБ

3 уровень - УКПА

2 уровень -БОИ

Г 1 уровень

Драй вер С»| • ЭВМ Л^хРчкД 1 А I 1 1 1 мат \/ СУВД

Драй вер М1!_ Disc On Chip

11юльэовательскии |

[Сбор и обработка информации: I. С, Ц, К | ["Сбор и обработка информации: Ц. I. И )

Рис. 7. Программные уровни СКД АБ

Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии министерства обороны Российской Федерации на основании положительных результатов испытаний утвержден тип средств измерений СКД АБ (сертификат ]Ш.С.34.018.В, № 16002/1). Большое разнообразие типов АБ и режимов ее работы и высокие требования к надежности бортовой системы питания ПЛ определяют необходимость в отлаженном механизме действий оператора ЭВМ в подготовке

и введении в работу, а также при эксплуатации СКД АБ как в нормальном режиме, так и в нештатных ситуациях. При этом алгоритмическая насыщенность программного обеспечения автоматизированной системы, обусловленная также и широкой областью применения СКД АБ (как в обслуживаемых, так и необслуживаемых аккумуляторах), — требуют от оператора ЭВМ верхнего уровня достаточно глубоких знаний в области обслуживания АБ, знаний интерфейса и алгоритмических особенностей программного обеспечения СКД АБ.

В результате испытаний СКД АБ на объекте были зарегистрированы данные по изменению напряжений на всех 120 элементах каждой батареи, общее напряжение батареи и ток в процессе разряда и заряда батареи. Регистрация проводилась на протяжении 59 часов. На рис. 8 приведены примеры графиков изменения напряжения и график тока. Положительные значения тока соответствуют режиму разряда, а отрицательные - заряда батареи. Основным итогом проведенного дисперсионного анализа является вывод о том, что величина среднего значения отклонения напряжения для каждого элемента Ди ср статистически значимо влияет на общее отклонение Ди, что создает предпосылки для их дальнейшей углубленной диагностики и принятия своевременных мер по устранению неисправностей. Оставшееся влияние случайных факторов одинаково проявляется как в пределах каждого замера, так и для каждого элемента (кроме исключенных из рассмотрения по критерию резко выделяющихся значений).

Распределение этого влияния подчиняется нормальному закону с доверительным интервалом ±2 б = ±0,005 В. Распределение величины

AU,

отклоняется от нор-

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 I, МИН Рис. 8. Графики изменения напряжения и график тока

мального.

Корреляционный анализ статистически обработанных результатов испытаний подтвердил наличие влияния тока и изменения электрического заряда на напряжение. Количест-

венные параметры этой зависимости для тока определяются из моментов значительного изменения тока отдельно для режимов разряда и заряда, а для изменения заряда - в режиме под держания примерно постоянного тока.

Предложена методика приближенной оценки плотности электролита в процессе заряда аккумуляторов с применением системы СКД АБ. Основу методики определения плотности электролита в теории классической электрохимии составляет эмпирическое выражение вида:

где «/0 - начальная плотность электролита; Е—равновесная ЭДС аккумулятора; К(0 — температурный коэффициент, учитывающий влияние температуры на плотность электролита.

При определении текущей плотности электролита свинцово-щелочного аккумулятора (А) применима зависимость С,+с/„,

где - текущая емкость электролита; к - коэффициент, характеризующий крутизну характеристики.

При этом получаемые результаты имеют погрешность в определении плотности электролита по отношению к ареометрическому методу, достигающую (5-5-7)%. Для практической реализации такая точность позволяет использовать приведенный выше метод расчета для определения плотности как справочного параметра в процессе разряда АБ.

В процессе заряда важно определить, на каком этапе можно пренебречь влиянием зарядных процессов без значительного влияния на оценку плотности электролита. К началу IV ступени активные массы заряжены более чем на 90%. Тогда на первых трех ступенях заряда можно использовать применяемое сегодня в системе СКД АБ уравнение для оценки плотности электролита

где F0 - начальный объем кислоты, Q, — зарядная емкость. После завершения III ступени и при переходе на IV ступень предложено вводить в расчет коэффициент к = 2.99/0.67 = 4.5 и считать плотность по уравнению

т.е. вести расчет только по изменению плотности электролита, связанному с реакцией разложения воды.

На рис. 9 приведены результаты определения плотности электролита расчет-но-физическим интегральным методом по изменению энергии аккумулятора в разных режимах на основании статистических данных аккумулятора и традиционным способом с помощью ареометра. Данные получены во время межведомственных испытаний на стенде ЗАО "Электротяга". Видно, что отношение прироста плотности электролита за IV ступень при использовании СКД АБ и ареометра составил 4,4, что очень близко к величине коэффициента А = 4,5 и подтверждает правомерность сделанных выше предположений.

Для эффективного и быстрого обучения персонала, обслуживающего СКД АБ, создана компьютерная обучающая программа, разработка которой проводилась с участием автора.

d0=(E-0,84)-K(t),

Р = Рнлч + 2.99+б3|.,

Программа имеет следующие функциональные возможности: предтренажерная подготовка специалистов электромеханической боевой части экипажа ГШ; предъявление подробных сведений о системе контроля параметров аккумуляторов и диагностирования аккумуляторных батарей; предъявление основных сведений об информационном сопряжении СКД АБ с системой управления техническими средствами «Лена» ПЛ; обеспечение возможности изучения действующих руководящих технических документов; получение первоначальных сенсорно-логических операторских навыков; автоматизированная оценка результатов обучения при использовании КОП СКД АБ с накоплением данных о каждом обучаемом.

Четвертая глава диссертации посвящена развитию методов расчета и совершенствованию корабельных преобразователей напряжения нового поколения. Разработанные во втором разделе математические модели, методы компьютерного исследования и проектирования интегрированных корабельных электротехнических систем позволяют рассчитывать электромагнитные и полупроводниковые устройства корабельной техники и могут послужить основой для создания систем их автоматизированного проектирования.

На рис. 10 представлена предложенная [22] функциональная схема преобразователя постоянного напряжения в переменное со стабилизацией формы и амплитуды выходного напряжения (~230В/50 Гц). Эта схема успешно используется в источниках питания нового поколения с широким диапазоном изменения значений входного напряжения и выходных нагрузок различного характера (активного, индуктивного, смешанного). Основным управляющим устройством системы является микроконтроллер с необходимым интерфейсом. Он формирует управляющие сигналы на затворах силовых ключей мостового инвертора с учетом поступающей информации о значениях напряжения и тока в нагрузке. Таким образом осуществляется активное управление и удается получить на выходе преобразователя синусоидальное напряжение с малым коэффициентом нелинейных искажений (менее 2%).

При этом программа учитывает необходимость так называемого «сброса энергии», накопленной в выходном фильтре при определенных соотношениях характеров нагрузки. Описанный вариант реализации преобразователя успешно применен автором при разработке и серийном производстве агрегатов бесперебойного питания полезной мощностью от 300 Вт до 50 кВт для энергетических нужд корабельной системы управления. Образцы агрегатов бесперебойного питания мощностью до 300 Вт успешно прошли все виды испытаний в составе системы электропитания (СЭП) «Лимит» изделия КАС «Литий» и поставлены на заказ «ЛАДА».

Рис. 9. Изменение плотности электролита в акк. № 29 и № 34 во время 10-ти часового разряда и последующего заряда (разряд №8, заряд №9

Статический преобразователь И-ПОЕТ-15-230-50 (взамен вращающихся электромеханических преобразователей) объединяет три заданных по мощности изделия 3 кВт, 2 кВт, 1 кВт в одном габаритном исполнении.

Экономия по объему только девяти преобразователей И-ПОЕТ-15-230-50 заказа «Лада» составляет 159,57 дм3, что равняется еще 2,18 преобразователей И-ПОЕТ-15-230-50 (см. табл. 1). Улучшение объемно-массовых показателей преобразователя обеспечено за счет применения комплексного подхода к выбору структурных схемотехнических, конструктивно-технологических решений, а также прямого цифрового управления. Ядром системы управления преобразователя (рис. ¿11) является микроконтроллер МКП.З на базе цифрового сигнального процессора ТМ8320ЬР2407А, применение которого обеспечивает точность поддержания параметров выходного напряжения в жестких условиях эксплуатации и кроме этого обеспечивает унифика-

=330 В/ -230 В, 50 Гц управления преобразователя

Таблица 1

Изделие щность, кВт Ч а* и Удельные объемные показатели, дмЗ/кВт г г г г се г з: 1 г я г « 2 я С * Р О £ г 3 ей 8 1 Э р о <5 5 § N 2 и

о § Фактические по ТЗ э >л £ 8 а •а Г а 12 т 1 8 Я о-

И-ПОЕТ-15-230-50 3 73,1 24,4 30,3 487 296 507 630 123 17,7

2 48,8 24,4 30,3 487 296 340 420 80 11,5

1 24,4 24,4 30,3 487 296 170 210 40 5,77

Для управления вентильно-индукторными двигателями под руководством автора были созданы блоки управления (БУ), состоящие из ОС/ОС-преобразователя и выходного инвертора. Такой подход к построению силовой схемы ВИП вызван тем, что источник питания изначально является нестабилизированным по уровню и не подходит для питания инвертора, который обеспечивает коммутацию по фазам приложенного напряжения по определенному алгоритму и выполняет функции токоо-граничения в фазах при малой скорости двигателя. На рис. 12. и 13 приведены соответственно предложенная упрощенная принципиальная схема регулятора напряжения преобразователя [23] и система программного управления вентильно-индукторным двигателем.

На рис. 13 обозначено: DC/DC - преобразователь постоянного входного напряжения в постоянное напряжение, подаваемое на вход пятифазного инвертора напряжения Invertor (в зависимости от исполнения двигателя количество фаз может быть другим); ДН — датчик напряжения; М - пятифазный двигатель; ДПР - датчик положения ротора; ЗИ — задатчик интенсивности; ПИ — пропоционально-интегральный регулятор скорости; РН - регулятор напряжения; ИКН — интерполятор кривой напряжения (в функции текущей скорости вращения); ИС и П— интерполятор скорости и положения; БК — блок коммутации фаз двигателя; >гяя - заданное значение скорости; - измеренное значение скорости; ./?_„», измеренное значение угла; delta п — разница заданной и измеренной скорости двигателя; ишл — заданное значение напряжения на выходе звена постоянного тока; ивьк - измеренное значение напряжения на выходе звена постоянного тока; gammaI — широтно-импульсный сигнал управления понижающим ключом DC/DO, gamma3 — широтно-импульсный сигнал управления повышающим ключом DC/DC; invístate - сигналы дискретного управления состоянием инвертора.

Рис. 12. Упрошенная принципиальная схема Рис. 13. Система программного управления регулятора напряжения системы управления вентильно-индукторным двигателем

Для обеспечения стабилизации скорости при различной мощности нагрузки применен регулятор заданного напряжения, состоящий из ПИ-регуляторов и корректоров напряжения. Первый обеспечивает точную стабилизацию скорости на заданном уровне, изменяя заданное напряжение в узком диапазоне регулирования. Как только возникает нехватка регулируемого напряжения, вступает в работу второй ПИ-регулятор, который с требуемой скоростью разгона изменяет заданное напряжение, пока снова не подхватит регулирование первый. Такое разделение функций обеспечивает адаптацию системы к изменению нагрузки с поддержанием скорости с требуемой точностью.

Контроллер МК11.3 (рис. 14) может быть использован как универсальный в высокопроизводительных цифровых системах управления двигателями различных типов со статическими преобразователями частоты. Функциональные возможности и интерфейс допускают управление асинхронными, синхронными, шаговыми, гис-терезисными, вентильными и вентильно-индукторными двигателями с различным числом фаз (до шести).

Универсальность контроллеров обеспечивается адаптацией программного обеспечения к конкретной области применения и унифицированными интерфейсами. Для уменьшения габаритных размеров контроллера применены особые «двух-

17

этажные» разъемы, имеющие дополнительную защиту от электромагнитных помех встроенными ферритовыми кольцами.

Унифицированные микроконтроллеры МК11.3, кроме электроприводов, используются ПКП «ИРИС» для производства ряда статических преобразователей различной мощности.

В пятой главе приведены результаты исследований и; разработок вентиль-но-индукторных электроприводов. Предложена методика оценки потерь в стали, меди, предельного цикла коммутации и КПД с целью использования ее при проектировании индукторных машин и аппаратов для условий ограниченного объема Рис. 14. Внешний вид контроллера MKU.3 подводной Л0ДКИ) а также длЯ оперативного выходного контроля заданных параметров.

Рассмотрены вопросы экспериментального определения параметров ВИД. Одним из основных характеристик ВИД является семейство кривых потокосцепле-ния фазы обмотки в функции тока при различных угловых положениях ротора, для определения которого необходимо знание кривой намагничивания реального образца, Сложность характера кривой намагничивания ВИД обычно работающего в режиме сильного насыщения, не позволяет точно рассчитать ее аналитическим или численным методом. В данной работе впервые предложена методика экспериментального определения кривой намагничивания, в качестве исходных данных к которой используются оцифрованные значения осциллограмм напряжения u(t) и тока /(/) в фазе, полученные при фиксированном положении ротора 6 и питании обмотки от источника переменного напряжения. Значения потокосцепления находятся численным интегрированием сигнала ЭДС e(t)

440 = je(0dt = 4>o+±e(k)At, <„

где /0 - момент времени, в который значение тока изменяет знак (переходит через ноль); At - интервал между соседними замерами мгновенных значений величин; N= (,I- /0)/АI - число замеров от í0 до текущего момента времени !.

По значениям <(0-и *Р(0 строится фазовый портрет Ч^(/) цикла перемагничива-ния, по которому интегрированием мгновенного значения тока или электромагнитной мощности может быть произведена оценка потерь в стали, меди, предельного цикла коммутации и КПД при проектировании машин и аппаратов для условий ограниченного объема подводной лодки, а также для оперативного выходного контроля заданных параметров.

По кривой ТО") воспроизводится не только кривая намагничивания стали В(Н), которая позволяет оценить индукцию насыщения Bs , магнитную проницаемость ц, удельные потери ДрГе и степень их использования на различных участках магнитной цепи (рис. 15) для более обоснованного сравнения между собой проектируемых ВИМ.

Для определения оптимальных значений управляющих воздействий могут быть приняты условия максимума КПД, минимума пульсаций момента или акустического шума и ограничения по массогабаритным показателям, которые как критерии оптимизации вступают между собой в противоречие. Поэтому в данной работе ограничились поиском соотношений, обеспечивающих оптимальное с точки зрения энергетики электромеханическое преобразование энергии.

В главе также рассмотрены известные из литературы способы регулирования среднего и мгновенного значений момента.

В результате экспериментальных исследований 3-фазного индукторного двигателя конфигурации 12/8 определены оптимальные значения управляющих воздействий в номинальном режиме и при регулировании нагрузки с целью повышения энергетических показателей. Получены зависимости КПД (рис. 16) и составляющих потерь в электроприводе от нагрузки при различных управляющих воздействиях.

- Н1.Л

0Гц 17Ч»л№шм

ь-. -

✓ /

Рис. 15. Зависимости B(Iw) и #/(/») для Рис. 16. Зависимости Лэмп и КПД от /ра6 для различных участков магнитной цепи разных частот коммутации фаз

Эксперименты по определению влияния изменения скорости на форму тока в фазах при постоянстве момента нагрузки и неизменном угле включения позволили установить, что форма тока при изменении скорости также практически не меняется. Определены механические характеристики электропривода при одиночной коммутации фаз в различных схемах соединения катушек в фазе, разных значениях напряжения питания и напряжения на катушках и разных углах включения.

Шестая глава посвящена совершенствованию способов управления, конструктивных и схемотехнических решений вентильно-индукторного электропривода.

Одним из наиболее интенсивно развивающихся направлений совершенствования систем управления ВИП является разработка так называемых «бездатчиковых» систем коммутации, при которых требуемая для управления механическая координата угла поворота ротора двигателя воспроизводится из электрических величин. Анализ большого числа известных технических решений в области реализации алгоритма бездатчиковой коммутации не выявил пока общепринятой модели.

Система управления ВИП для экспериментального исследования бездатчиковой коммутации была реализована на микроконтроллере Intel и содержала аппаратный модуль ШИМ, объединяющий в себе функции ШИМ-генератора и распределителя импульсов. В качестве регулятора тока для ВИП был выбран релейный регулятор тока с так называемым двойным токовым коридором, имеющий два дискретных выхода-для управления верхним и нижним силовыми ключами инвертора.

-♦-до и-зг шиьия* в» -21 • 6« ДТР 1>ЗЭ ШИМ-50* в--19 4 6« ДПР »32 ШИМ*ЯПЬ -21 ——ДПР 1М>48 ШИк*К« $--21 -*- бп ДПР 1Ь64В ШИМ*7б* в* -21

\

1600 1000 «0 V

1-1

—

Рис. 17. Механические характеристики В ИМ для оценки режима бездатчиковой коммутации

Экспериментально подтверждена работоспособность метода бездатчиковой коммутации в диапазоне частот вращения от 3000 до 250 об/мин при изменении нагрузки от холостого хода до номинальной. Механические характеристики, полученные в режиме бездатчиковой коммутации, практически совпадают с характеристиками, полученными при тех же уставках при управлении от датчика положения ротора (рис. 17).

Л

1\,

V.

а

=}=с\

Проведены испытания ВИМ с совмещёнными обмотками якоря и возбуждения при её работе в генераторном режиме на мостовой выпрямитель и активную нагрузку (рис. 18).

Анализ результатов испытаний (рис. 19 и табл. 2) позволяет сделать вывод, что ВИМ с совмещёнными катушечными обмотками может отдавать в генераторном режиме требуемую мощность при работе на выпрямительную нагрузку с высоким коэффициентом использованием диодов. "7

Рис. 18. Схема включения обмоток якоря ВИМ, совмещенных с возбуждением, для работы в генераторном режиме

С участием автора разработана математическая модель электронасосного агрегата ЦН-319 (рис. 20) как единой электрогидромеханической системы, выявлены недостатки насоса этой конструкции и предложены пути их устранения путем создания альтернативного Рис. 19. Осциллограммы тока (кривая 1) и напряжения (кри- электронасосного агрегата, вая 2) фазной обмотки и суммарного выходного тока двух Предложен метод комплексно-соседних фаз для схемы рис. 18 при п= 1500 об/мин го проектирования интегриро-

ванных электромеханических систем на примере электронасосного агрегата ЦН-319. Разработан программный комплекс для статического и динамического расчетов электронасосного агрегата.

Таблица 2

Частота вращения ротора, мин-1 Возбуждение Нагрузка

Напряжение, В Ток, А Мощность, Вт Напряжение, В Ток, А Мощность, Вт

1500 59.3 1.99 118 312 3.6 1120

2250 43 1.42 61 392 3.1 1210

В основе статического расчета насосной части агрегата лежат известные методики, предложенные признанными специалистами: A.A. Ломакиным, Б.Л. Покровским, С.С. Панаиотти, С.С. Рудневым и др. Динамический расчет позволяет определять силы статической и динамической неуравновешенности в осевом и радиальном направлениях, возникающие в насосной части агрегата и приложенные к подшипниковым узлам электродвигателя (в случае интегрированной конструкции насоса и

электродвигателя).

Упрощенная расчетная схема двухступенчатого насоса ЦН-319 показана на рис.21. В ее основу положена модель агрегата как многомассовой электромеханической системы.

На рис. 21 обозначено: 1 - пружина первого торцевого уплотнения с жесткостью emi; 2 — масса первого подвижного патрона с уплотнительным кольцом и пружиной; 3,4- левое и правое кольца первого торцевого уплотнения, между которыми существуют силы вязкого трения с коэффициентом Amt; 5 -колеса 1-й и 2-й ступеней с камерой разгрузки от осевых сил; б

- масса колес и вала насоса; 7, 8 -левое и правое кольца второго торцевого уплотнения, между которыми существуют силы вязкого трения с коэффициентом к^; 9 - масса второго подвижного патрона с уплотнительным кольцом и пружиной; 10 — пружина второго торцевого уплотнения с жесткостью с,^; ¡1 — корпус насоса; 12 — радиально-упорный подшипник электродвигателя как податливое звено вала; 13 - инерционная масса ротора двигателя; 14 - корпус электродвигателя.

Созданная математическая модель, а также ее реализация в программной среде MathCad позволили получить новые результаты о работе системы разгрузки рабочих колес от осевых сил, разгрузочной камеры, торцевых уплотнений с учетом реальных конструкторских погрешностей и износа щелевых уплотнений, а также предложить альтернативную конструкцию насоса, не имеющего разгрузочной камеры с естественным уравновешиванием осевых сил за счет двустороннего подвода жидкости. Некоторые результаты моделирования приведены в табл. 3.

Моделирование динамики работы альтернативного насоса ЦН-319А с двусторонним подводом жидкости, а также его конструктивная проработка позволили получить определить все необходимые параметры проточной части насоса, спрофилировать его лопатки, основные каналы и отводы. При вариантном выборе схемы построения насосной части и проектировании ее основных элементов решалась задача оптимизации с функцией цели — достижение максимального КПД. Уменьшение потерь в насосной части позволило упростить конструкцию, уменьшить массогабарит-ные характеристики электронасосного агрегата в целом.

Для базовой насосной установки ЦН-319 предложен шестифазный вентильно-индукторный двигатель с улучшенными виброшумовыми характеристиками, кото-

Рис. 20. Схема двухступенчатого насоса ЦН-319

электронасосного агрегата ЦН-319 как динамического объекта

рый обладает также более высоким коэффициентом мощности, меньшими виброактивностью и стоимостью блока управления. При уменьшенных массогабаритных показателях он удовлетворяет требованиям по применению в электронасосных агрегатах не только ЦН-320, но и ЦН-319. Сравнительные характеристики и конструктивы электронасосных агрегатов ЦН-319 и альтернативного ЦН-319А и соответствующих блоков управления БУ-5,5, БУ-3.0 и БУ-5.5А приведены на рис. 22 и рис. 23. В целом по объекту экономия пространства равнозначна четырем блокам БУ-5.5 кВт или пяти блокам БУ-3.0 кВт. ; ___•_Таблица 3

Результаты моделирования

Условия исследования Суммарные утечки на торцевых уплотнениях, л/ч Давление в разгрузочной камере, МПа Сила давления на передний подшипник, Н Подача насоса <3, мЗ/ч, при приращении давления ДР, МПа

Давление на входе 3 МПа 5,3 3,145 -750 *) <2 = 40 ДР = 0,235

Пружина на левом уплотнителе не зажата при сборке насоса 22 3,145 -1500 О = 40 ДР = 0,235

Изменение статического давления на входе с 3 МПа до 0,05 МПа 3*.) 0,19 +2500 0 = 40 ДР = 0,235

Изменение эквивалентного отверстия сети с 0,0008 м до 0,0002 м 5 3,28 -800 0= 12,6 ДР = 0,39

Переход с частоты вращения 3000 об/мин на 1500 об/мин 4 3,03 -200 <3 = 20 ДР = 0,06

*) знак «-» означает направлении силы в сторону всоса рабочих колес. **) на правом уплотнителе - сухое трение.

Показатели Масса, кг Поставлено Разница с В целом по Разница с В целом

на объект, ЦН-319А, объекту, ЦН-319А, по объекту,

шт мЗ мЗ кг кг

ЦН-319 200 9 0,023 0,211 30 270

Рис. 22. Характеристики электронасосов ЦН-319 и ЦН-319А

БУ-5,5 поставочный

БУ-3,0 поставочный

БУ-5.5А

^ ■ -I у ^

Показатели Поставлено на объект, шт Объем, мЗ Разница с БУ-5.5А, мЗ В целом по объекту, мЗ Масса, кг Разница с БУ-5.5А, кг В целом по объект) кг

БУ-5.5 9 0,089 0,036 0,324 66 21 189

БУ-3.0 3 0,067 0,014 0,042 57 12 36

БУ-5.5А - 0,053 - - 45 — -

ИТОГО 12 0,366 225

Рис. 23. Сравнительные характеристики предложенного блока управления БУ-5.5А и поставочные

образцов БУ-5,5 и БУ-3.0

В результате приемо-сдаточных испытаний девяти насосных агрегатов с ИД-5,5 были получены семейства виброграмм работы на холостом ходу и под нагрузкой (рис. 24,25). Для холостого хода зарегистрированы спектры виброускорений по оси X и по оси 2*, а для работы под нагрузкой — по трем осям.

Рис. 24. Исходные виброграммы и результаты их обработки для оси Ъ при работе на холостом ходу

Рис. 25. Средние значения виброускорений г осям X,У иг при работе под нагрузкой

В результате статистической обработки полученных данных определены доверительные интервалы для среднего значения виброускорения и отклонений от него. При работе на холостом ходу выявлено наличие всплесков на частотах 40, 125, 160, 630 и 1000 Гц. Амплитуды всплесков при нагрузке уменьшились и не превышают 10 дБ. Полученные результаты показали отсутствие влияния электромагнитных сил на виброакустические характеристики насосного агрегата.

Для питания насоса ЦН-319А предложен шестифазный вентильно-индукторный двигатель (рис. 26), имеющий сокращенное в четыре раза число внешних соединений и питаемый от типовой схемы трехфазного инвертора. Благодаря

23

обмену токами между фазами, коэффициент мощности предложенного двигателя достигает 0,8-Ю,9 даже в условиях прямоугольной формы питающего напряжения. На рис. 27 приведены осциллограммы фазных токов и напряжений, поступающих от преобразователя к двигателю, в режиме номинальной нагрузки при частоте вращения 2400 об/мин.

К2 Аипи/тула

Л

К»' 5.008 II

С« VI

181 I 191 16 20| | ]1

г Л я

1

231

___I

. П400ИС ^ К1 Ч

30 Июн20<Н 1149.10%) 0Г:4Г:29

Рис. 27. Осциллограммы фазных токов и напряжений В седьмой главе представлены результаты реализации и внедрения опытных и поставочных образцов интегрированных корабельных электротехниче-Рис. 26. Схема соединений ских систем, созданных с использованием предло-обмоток предложенного женных методик проектирования: шестифазного индукторного - ВИЛ насосных агрегатов ЦН-31 с двубортным

двигателя и подключение его питанием постоянным напряжением (175...320 В, 5,5 к инвертору напряжения ^ 0 . 2400 об/мин) - 9 экз.; ЦН-320 (3,0 кВт, 0 - 3000 об/мин) - 3 экз.; ЦН-321 (25 кВт, 3000 об/мин) - 2 экз.; насосов гидравлики (17,5 кВт -21 кВт,0-3000 об/мин)-4 экз.; вакуумных насосов ВЖ(1,1 кВт,0- 1500об/мин)-2 экз.; лебедки антенны УПВ (1,1 кВт, 0 - 1500 об/мин) - 10 экз., в том числе 9 экз. для иностранных заказов; компрессоров СКАВ-1 (17,5 кВт, 0 - 3000 об/мин) — 4 экз.; холодильной машины МХМВ-0,1 ИРЭП-30 (32,5 кВт, 0 - 5000 об/мин) - 3 экз.

- сетевые статические преобразователи с двубортным питанием постоянным напряжением 175...320 В, взамен электромашинных И-ПОЕТ-15-230-50 (230 В, 50 Гц,Ь 9 экз., а также по заказу «Агат» (Москва) - 3 экз.; И-ПОЕТ-5-230-400 (230В, 400 Гц,) - 1 экз.; источник питания системы размагничивания корпуса ПЛ М-ПЗПЕТ-25-бЗ (25 А, 63 В) — 1 экз.; агрегаты бесперебойного питания АБП-Л — 14 комплектов в пяти исполнениях; шестиканальный преобразователь 7,2 кВт ПП-ППЕТ-260-28,5 - 1 экз.; для электропривода асинхронного двигателя И-ПТЕТР-5-400-50 (380 В, 50 Гц) - 2 экз.;

— система контроля и диагностики аккумуляторных батарей (СКД АБ) — 1 экз. для ПЛ «Лада» и 8 экз. для иностранных ПЛ.

По предложенному с участием автора патенту [22] и под руководством автора разработаны, изготовлены и поставлены на государственный оборонный заказ «Лада» агрегаты бесперебойного питания для аппаратуры КАС «Литий»: АБП-Л 1, АБП-Л2, АБП-ЛЗ, АБП-Л4, АБП-Л5. Каждый АБП состоит из набора модулей: М300-28 (Рн=300 Вт, Шых=28,5 В, 1вых=10А); М150-28 (Рн=150 Вт, ивых=28,5 В, 1вых=5А); М300-230В (Рн=300 Вт, ивых=~230В 50Гц, 1вых=1,5А).

Рис. 28. Малогабаритный АБП модульного исполнения

На основе предложенного автором базового технического решения по патенту (Решение о выдаче патента на полезную модель № 2004113275/22 от 29.04.2004 г.) освоен в производстве ряд статических преобразователей на различные мощности (рис. 28 —33), информация на некоторые из них приведена ниже.

Технические характеристики

Рис. 29. Преобразователь постоянного напряжения М-ПЗПЕТ-25-бЗ

Наименование параметра Значение

Напряжение питания, В 175...320

Диапазон управляющего тока, мА 0,5... 5

Выходное напряжение канала, В 63 не менее -63 не более

Выходной ток, А 25 не менее -25 не более

Ручное смешение выходного тока, А 5 не менее -5 не более

Погрешность встроенного амперметра, % 2,5 не более

Порог срабатывания защиты по току, А 27,5 не более -27,5 не менее

Дискретность установки выходного тока, мА 250

Дискретность смещения выходного тока, мА 375, не более

Динамическая ошибка, % 4

Нелинейность статической характеристики, % 1,5, не более

Номинальное сопротивление нагрузки, Ом 2,52

Номинальное индуктивность нагрузки, мГн 5

Мощность нагрузки канала, Вт 1575±70

КПД, %, не менее 87

Охлаждение воздушное естественное

Параметры

Тип статического преобразователя Спит, В Л кВт 1]вых, В /Гц кпд Число фаз

И-ПОЕТ-5-230-400 175-320 1 230 400 0,9 1

И-ПОЕТ-15-230-50 175-320 3 230 50 0,88 1

И-ПТЕТР-5-400-50 175-320 1.5 190-380 25-50 0,88 3

Статический шестиканальный преобразователь мощностью 7,2 кВт создан с участием автора на основе патента на изобретение [22] и освоен в производстве под руководством автора. Преобразователь состоит из двух блоков по три канала

в каждом с общим фильтром импульсно ■ ность каждого канала —1200 Вт.

коммутационных перенапряжений, мощ-

С целью обеспечения бесперебойного питания потребителей каждый; канал работает от двух входных сетей постоянного тока напряжением 175...320 В. При пропадании напряжения одной из сетей или при неисправности в одном из входных фидеров автоматически происходит переход на питание преобразователя от второй сети. При наличии напряжения в обеих сетях может Рис. 30. Внешний вид преобразователя обеспечиваться кратковременно

двойная выходная мощность (2400 Вт).

Трансформатор тока магнитодиэлектрический ТТМ-1600 на номинальные токи ЭЭС от 100 до 6000 А, выполненный по авторским свидетельствам на изобретения с участием автора №№ 1785346, 1119086, 1556419, 1416919, 1330661, 1599902, 1610518.

Реле дифференциальное ЗП-Р1, выполненное по авторским свидетельствам на изобретения с участием автора №№ 1339728, 1785346, 1556419, 1367091.

Система малогабаритной дифференциальной защиты ЗУ-Р1 выполненная по авторским свидетельствам на изобретения с участием автора №№ 1339728, 1785346, 1556419, 1367091.

Рис. 31. Статический Рис. 32. Статический Рис. 33. Статический

преобразователь И-ПОЕТ-5- преобразователь И-ПОЕТ-15- преобразователь И-ПТЕТР-5-230-400 230-50 400-50

Устройство ЗФГ-Р1 защиты от витковых коротких замыканий в обмотке статора высоковольтного генератора с варьированной частотой, выполненное на основе ТТМ-1600, выполненных по изобретениям с участием автора №№ 1785346,1556419.

Устройства дифференциальной высоковольтной защиты ЗДВ-Р4, ЗДВ-Р5, выполненные по авторским свидетельствам на изобретения с участием автора №№ 1785346, 1119086,1556419, 1416919, 1330661,1599902.

По предложенному с участием автора новому техническому решению [20] под руководством автора в производстве освоены новые вентильно-индукторные электроприводы для вспомогательного оборудования подводных лодок.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Создание подводных лодок нового поколения с перспективными системами электропитания современных электротехнических комплексов, содержащих энергонасыщенные электромеханические и полупроводниковые преобразователи определяет необходимость выполнения комплексных исследований динамических процессов во взаимосвязанных системах различной физической природы, создания методов автоматизированного проектирования электрооборудования, решения вопросов энергосбережения и электромагнитной совместимости устройств в автономных электрических системах соизмеримой мощности.

Представленная диссертационная работа направлена на дальнейшее развитие теории, принципов построения и реализации локальных и комплексных математических и компьютерных моделей, позволяющих на ранних стадиях создания новых корабельных электротехнических устройств и систем выполнять вариантные исследования и проектирование схем и оборудования, создавать более совершенные электротехнические комплексы, оценивать влияние параметров и принятых технических решений на технико-экономические, эксплуатационные и оперативно-тактические показатели ДЭПЛ.

В результате выполнения диссертационной работы получены новые научные результаты, предложены рекомендации и технические решения, позволяющие комплексно решить проблему проектирования, исследования, реализации и внедрения корабельных электротехнических устройств и систем для ДЭПЛ нового поколения с учетом обеспечения их боевой эффективности, живучести и стойкости к поражающим факторам. При решении этой научно-технической проблемы, имеющей важное оборонное значение, получены следующие основные результаты и выводы:

1. Созданы уточнённые универсальные математические модели и методы проектирования, позволяющие комплексно исследовать и оптимизировать сложные электромагнитные и электромеханические устройства с заданными геометрическими размерами. Разработанные модели апробированы при создании магнитодиэлек-трических трансформаторов и вентильно-индукторных электродвигателей различного назначения.

2. Разработана методика и создана компьютерная лаборатория функционального проектирования вентильно-индукторных электроприводов, позволяющая оптимизировать их параметры и создавать на их базе эффективно управляемые корабельные электромеханические системы с улучшенными энергетическими, массога-баритными показателями и виброшумовыми характеристиками.

3. Предложены принципы построения, способы реализации и определены области целесообразного применения разработанных вентильно-индукторных электроприводов, позволяющих повысить надёжность работы и обеспечить эффективное энергосберегающее управление различными корабельными механизмами новых ДЭПЛ, что даёт возможность значительно увеличить КПД, уменьшить массогаба-ритные показатели и повысить бесшумность работы электромеханических комплексов.

4. Найдены требуемые законы изменения напряжения фазных обмоток для различных углов включения, обеспечивающие поддержание заданной частоты вращения или постоянного момента вентильно-индукторных электродвигателей. Предложены подход и методика определения требуемой мощности и вольтамперных характеристик инвертора, зависимости крутящего момента от среднего значения тока, а также расчёта коэффициента усиления пропорционального регулятора скорости в зависимости от требуемой жёсткости механической характеристики и оценки необходимого запаса по напряжению при известном диапазоне изменения нагрузки на валу двигателя. ;

5. Разработана концепция проектирования и выполнена реализация модульного принципа построения полупроводниковых устройств и систем электропитания, позволившая осуществить унификацию по назначению, мощности и типоисполне-нию создаваемых обратимых преобразователей энергии для ПЛ четвёртого поколения.

6. Создана универсальная следящая система с элементами интеллектуального управления полупроводниковыми преобразователями напряжения, которая может быть применена при создании различных источников питания, включая электроэнергетические системы управления корабельными техническими средствами.

7. На основе разработанных новых магнитодиэлектрических преобразователей тока предложены способы и устройства защиты главных цепей корабельных систем электроснабжения и системы их диагностики.

8. Научно обоснованы принципы построения, предложены способы реализации, разработаны и внедрены трёхуровневые микропроцессорные системы контроля и диагностики аккумуляторных батарей ДЭПЛ, позволяющие обеспечить постоянный и непрерывный сбор информации по основным параметрам (напряжению, току, ёмкости, уровню электролита, температуре, плотности) каждого элемента аккумуляторной батареи, что облегчает их эксплуатацию и увеличивает срок службы.

9. Разработана обобщённая математическая модель электромеханической системы перекачки жидкости в составе насосного агрегата и вентильно-индукторного электродвигателя, выполнена её компьютерная реализация, позволившая получить новые научные результаты о работе системы разгрузки рабочих колёс насоса от осевых сил, создаваемых торцевыми уплотнениями при погружении ПЛ на глубину 300 м, а также определить значения недокомпенсации пружинами осевых сил при погружении ПЛ на глубину более 5 м.

10. Полученные результаты теоретических и экспериментальных исследований, разработанные методы проектирования электромагнитных устройств, предложенные научно обоснованные рекомендации и технические решения по реализации силовых полупроводниковых преобразователей и регулируемых электроприводов имеют межотраслевое значение и могут быть внедрены в практику проектирования электротехнических комплексов, применяемых в других областях техники.

11. В совокупности результаты работы представляют теоретическое обобщение и решение важной научно-технической проблемы — повышение технического уровня и эффективности работы корабельных электротехнических устройств и систем путём улучшения их технических характеристик и расширения функциональных возможностей. Внедрение предложенных методов проектирования, созданных устройств и систем позволило реализовать энергосберегающие технологии, снизить

массогабаритные показатели, повысить качество, надёжность и технический ресурс электротехнических комплексов ПЛ четвёртого поколения, что вносит значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса и обороноспособность страны.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Теория и практика разработки судовых систем электроснабжения и бортовых блоков управления электродвигателей. Темирев А.П. // Монография, Ростов н/Д: Изд-во Рост.ун-та, 2004,250 с.

2. Совершенствование комплекса устройств релейной защиты, автоматики и диагностики судовых электроэнергетических систем. Темирев А.П. // Монография, Ростов н/Д: Изд-во Рост.ун-та, 2005,150 с.

3. Разработка и создание элементов интегрированных корабельных электротехнических систем. Темирев А.П. // Монография, Ростов н/Д: Изд-во Рост, ун-та, 2005, 546 с.

4. Использование функционала риска при параметрическом синтезе измерительных устройств. Загороднюк В.Т., Михайлов A.A., Темирев А.П. // Ростов н/Д: Изд-во Северокавказского научного центра высшей школы, 2001,136 с.

5. Пути повышения надежности инверторов для форсированного управления индукторным двигателем. Темирев А.П., Михайлов A.A., Цветков A.A., Скачков Ю.В. // Электрическое питание, 2004, №1, с.69-71.

6. Контроллеры МК11.3 для высокопроизводительных систем прямого цифрового управления двигателями. Темирев А.П., Козаченко В.Ф., Обухов H.A., Ану-чин A.C., Трофимов С.Г., Никифоров Б.В., Байков В.П. //CHIP NEWS, 2002, № 4, С.24- 30.

7. Энергосбережение средствами современного электропривода. Апиков В.Р., Темирев А.П., Савченко A.B., Федоров А.Е., Цветков A.A., Никифоров Б.В., Гайдай Б.В., Чугунов В.И. // Электрическое питание, 2004, №2, с.67-69.

8. Magnetodielektric current transformers of relay protection divices and automation. A.C.Zasipkin, A.P.Temirev. - International Conference on Instrument transformes-current state and trends of development, 12-14 September, 1990, Lodz Poland.

V 9. Магнитодиэлектрические измерительные преобразователи тока устройств релейных защит и автоматики. Михайлов В.В., Брежнев A.M., Дорофеев Г.Б., Темирев А.П. // Электричество, 1988, № 4, с. 29-34.

у 10.Учет внешних полей в переходных режимах трансформаторов тока с сердечниками из магнитодиэлектрика. Засыпкин A.C., Кирсанов А.Г., Темирев А.П., Давыдов В.Н., Никифоров Б.В. // Изв. вузов. Электромеханика, 1999, № 1, , с. 22-27.

V/ 11 .Развитие регулируемого электропривода с новыми типами машин переменного тока. Садовский Л.А., Виноградов В.Л., Максимов A.A., Темирев А.П. // Приводная техника, 2001, № 2, с. 35-44.

12.Порошковые магнитопроводы в индукционных преобразователях тока устройств релейной защиты и автоматики. Проус В.Р., Темирев А.П. // Изв. вузов. Энергетика, 1990, № 4, с. 18-22.

13.Разработка методики расчета судовых индукторных электроприводов. Темирев А.П., Никифоров Б.В. // Вопросы проектирования подводных лодок. Вып.

№ 12. Электроэнергетические системы. Изд. ФГУП ЦКБ МТ «Рубин», с.119-134.

14.Алгоритм токового моделирования для управления виброакустическими характеристиками индукторных приводов подводных лодок. Никифоров Б.В., Темирев А.П. //Вопросы проектирования подводных лодок. Вып. № 12. Электроэнергетические системы. Изд. ФГУП ЦКБ МТ «Рубин», с.135-143.

^.Экспериментальные исследования шума и вибраций в вентильно-индукторном приводе. Никифоров Б.В., Темирев А.П., Шишкин Д.Ю. //Вопросы проектирования подводных лодок. Вып. № 12. Электроэнергетические системы. Изд. ФГУП ЦКБ МТ «Рубин», с. 157-162.

16.Авторские свидетельства (СССР) №№ 1785346, 1339728, 1367091, 1769671, 1769672, 1792213, 1517642, 1119086, 1556419, 1416919, 1330661, 161051, 1599902, 1722184,255721,201301,190294,272603,229910,256740,281639.

17.Развитие теории и промышленной реализации синхронных реактивных и индукторных машин для регулируемого электропривода. Кузнецов ВА., Садовский Л.А., Фисенко В.Г., Темирев А.П., Аванесов М.А. // Тезисы междунар. конф. «Состояние разработки и перспективы применения вентильно-индукторных приводов в промышленности и на транспорте». М.: 2001, с. 1621.

18.Статический преобразователь для питания потребителей синусоидальным напряжением 50 Гц 3,75 кВА. Темирев А.П., Апиков В.Р., Лозицкий O.E., Никифоров Б.В., Луговец В.А., Москаленко Г. М., Харитонов С.А., Ляпидов К. С., Скачков Ю.В., Цветков A.A. // Научно-технический сборник "Электропитание", №5, 2004, с. 133 - 138.

19.Трансформаторы и дроссели для импульсных источников питания. Темирев А.П., Лозицкий O.E., Цветков A.A., Тумасянц P.A., Квятковский И.А., Попков Ю.А., Скрябина В.А. // Научно-технический сборник "Электропитание", №5,

2004, с. 139-142.

20.Преобразователь для питания электродвигателя. Давыдов В.Н., Никифоров Б.В., Темирев А.П., Юрин A.B., Апиков В.Р., Тумасянц P.A., Лозицкий O.E., Павлюков В.М., Квятковский И.А., Диденко A.A. // Патент на полезную модель № 44901 // Бюл. № 9. 2005.

2(.Индукторный двигатель. Темирев А.П., Давыдов В.Н., Никифоров Б.В., Апиков В.Р., Банков В.П., Лозицкий O.E., Павлюков В.М., Квятковский И.А, Цветков A.A. // Патент на изобретение № 2237338 // Бюл. № 27. 2004.

22.Преобразователь постоянного напряжения. Темирев А.П., Давыдов В.Н., Никифоров Б.В., Юрин А. В., Апиков В.Р., Тумасянц P.A., Федоров А.Е., Павлюков В.М., Кротенко A.B. // Патент на полезную модель № 44894 // Бюл. № 9.

2005.

23.Преобразователь постоянного напряжения. Темирев А.П., Давыдов В.Н., Никифоров Б.В., Юрин A.B., Апиков В.Р., Тумасянц P.A., Лозицкий O.E., Цветков A.A., Павлюков В.М., Моря A.B. // Патент на изобретение № 2265270 // Бюл. № 33. 2005.

24. Алгоритм формирования синусоидального напряжения для систем бесперебойного питания. Темирев А.П., Федоров А.Е., Маснюк С.И., Юрин A.B. // Научно-технический сборник "Электропитание". - №5. - 2004. - с.54-63.

25.Разработка преобразователей напряжения постоянного тока в напряжение переменного синусоидального тока с применением микроконтроллеров семейства PIC. Темирев А.П., Федоров А.Е., Кротенко A.B., Полищук С.П., Юрин A.B. // Научно-технический сборник "Электропитание". - №5. - 2004. -с.96-102.

26.Создание статического преобразователя постоянного напряжения 175...320 В в стабилизированное постоянное напряжение 28,5 В для системы электропитания. Постановка задачи и способы реализации. Темирев А.П., Федоров А.Е., Тумасянц P.A., Кротенко A.B., Савченко A.B., Платонов Д.В. // Научно-технический сборник "Электропитание". -№5.-2004.-с.116-121.

27.Преобразователь со стабилизацией тока по выходу и низкими коэффициентами пульсаций тока. Темирев А.П., Лозицкий O.E., Никифоров Б.В., Дерека Л.С., Цветков A.A., Ляпидов К.С. // Научно-технический сборник "Электропитание". - №5. - 2004. - с. 126-132.

28.Преобразователи постоянного тока для регулируемых электроприводов с автономными источниками питания. Остриров В.Н., Александров Д.Ю., Темирев А.П., Дмитриев В.Ю. //Труды 5-ой Международной конференции «Электромеханика, электротехнологии и электроматериаловедение».— Крым.— Алушта,- 2003.- с.755-758.

29.Трехфазный индукторный двигатель конфигурации 12/8 для вентильного электропривода. Кузнецов В.А., Садовский Л.А., Кузьмичев В.А., Темирев А.П. //3-ий Международный симпозиум. - Электрические машины в новом столетии. - «ЭЛМАШ - 2000». - Москва. - с. 122-125.

30. Развитие теории и промышленной реализации синхронных реактивных и индукторных машин для регулируемого электропривода. Кузнецов В.А., Садовский Л.А., Фисенко В.Г., Темирев А.П. Аванесов М.А. // 2-я Международная конференция. - «Состояние разработки и перспективы применения вентильно-индукторных приводов в промышленности и на транспорте». - Москва -2001.-с. 16-21.

31. Расчет переходных процессов в трансформаторах тока с учетом внешних источников магнитного поля. Засыпкин A.C., Кирсанов А.Г., Темирев А.П. // «Изв. вузов. Электромеханика.» - № 1-2 - 1995.- с. 132-133.

32. Математическое моделирование электромагнитных процессов в трансформаторах тока релейной защиты. Темирев А.П., Кирсанов А.Г. // Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием. — Теория цепей и сигналов. - Таганрог. - 1996 - Новочеркасск: Ред. журн. «Изв. вузов. Электромеханика», 1996. - с. 91-92.

33. Система диагностирования аккумуляторных батарей судовой бортовой системы электропитания. Темирев А.П. // Изв. вузов. Электромеханика. - № 4 -2005.

34.Компьютерная обучающая программа системы контроля и диагностики аккумуляторных батарей. Темирев А.П. // Изв. вузов. Электромеханика. - № 4 -2005,-

35.Тестирование преобразователей постоянного тока для регулируемых электроприводов с автономным источником питания. Темирев А.П. //Изв. вузов. — Электромеханика. - № 5- 2005.

36.Автоматизированная система контроля и диагностики аккумуляторных батарей. Темирев А.П., Лозицкий O.E., Никифоров Б.В., Скачков Ю.В., Савченко A.B., Анисимов A.B., Каменев Ю.Б., Новоселов H.A. //Решение о выдаче патента по заявке № 2005119944 (022574), МПК 7 G 05 В 23/02, Н 01 М 10/48. -Заявл. 28.06.2005.

37. Информационно-управляющая программа для системы контроля и диагностики аккумуляторных батарей (ИУП для СКД АБ). Лозицкий O.E., Федоров А.Е., Савченко A.B., Темирев А.П. // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ. № 2005611704. Москва: РОСПАТЕНТ, 11.07.2005,70 с.

38.Программа контроля параметров аккумуляторов для системы контроля и диагностики аккумуляторных батарей (ПКПА для СКД АБ). Лозицкий O.E., Федоров А.Е., Савченко A.B., Темирев А.П. // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ. № 2005611705. Москва: РОСПАТЕНТ, 11.07.2005,19 с.

39.Программа обработки информации для системы контроля и диагностики аккумуляторных батарей (ПОИ для СКД АБ). Лозицкий O.E., Федоров А.Е., Савченко A.B., Темирев А.П. // Свидетельство об официальной регистрации программы д ля ЭВМ. № 2005611706. Москва: РОСПАТЕНТ, 11.07.2005,19 с.

40.Система электродвижения. Апиков В.Р., Никифоров Б.В., Темирев А.П., Лозицкий O.E., Цветков A.A., Луговец В.А., Павлюков В.М., Прасолин А.П. //Положительное решение по заявке 2004135512 RU, МПК 7 Н 02 М 5/48, 7/40, В 60 К 1/00. - Заявл. 06.12.2004.

41. Автоматизированная система контроля и диагностирования аккумуляторных батарей (СКД АБ). Остапенко Е.И., Темирев А.П., Федоров А.Е., Шишкин Д.Ю., Савченко A.B. //Научно-технический сборник. - Силовая электроника в бортовых системах электроснабжения и электроприводах. — 2003. —Ростов н/Д: Изд-во Рост.ун-та, 2004. - с.80-86.

у/ 42.Эффективность использования электроэнергии и энергосбережения средствами современного электропривода. Никифоров Б.В., Апиков В.Р., Темирев А.П., Гайдай Б.В., Чугунов В.И., Федоров А.Е., Савченко A.B., Цветков A.A. // Силовая электроника в бортовых системах электроснабжения и электроприводах: материалы межотрасл. науч.-техн. семинара, г, Новочеркасск, 23-24 окт. 2003 г. -Новочеркасск: Ред. журн. «Изв. вузов. Электромеханика», 2004. — с.74-80.

43.Автоматизированная система контроля и диагностирования аккумуляторных батарей (СКДАБ). Остапенко Е.И., Темирёв А.П., Фёдоров А.Е., Шишкин Д.Ю., Савченко A.B., A.B. Юрин. // Научно-техн. сб. «Электропитание», М.: Зеленоград, 2003.-Вып.5.-с.160-166.

44. К вопросу о создании альтернативной конструкции электронасосного агрегата ЦН-319. Водяник Г.М., Темирев А.П., Шошиашвили М.Э., Анисимов A.B., Цветков A.A., Лозицкий O.E. — Новые технологии управления движением технических объектов: Сб. статей по матер. 7-ой Междунар. науч.-техн. конф., 1517 декабря 2004 г., г. Новочеркасск. - Ростов-н/Д: Изд-во СКНЦ ВШ, 2004. -Вып. 5-с. 93-99.

45.Стенд для испытаний центробежных насосов. Водяник Г.М., Темирев А.П., Шошиашвили М.Э., Анисимов A.B., Кондрашев В.Л., Лозицкий O.E., Коновалов К.С. - Новые технологии управления движением технических объектов: Сб. статей по матер. 7-ой Между нар. науч.-техн. конф., 15-17 декабря 2004 г., г. Новочеркасск.-Ростов-н/Д: Изд-во СКНЦВШ,2004.-Вып. 5 -с. 110-113.

46.Программа преобразования напряжения сети 175 ... 320 В постоянного тока в стабилизированное напряжение 28,5 В постоянного тока для агрегата бесперебойного питания (ПН ПТ-ПТ для АБП). /Лозицкий O.E., Темирев А.П., Федоров А.Е., Цветков A.A., Павлкжов В.М. // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005612022 от 08.09.05,12 с.

47.Программа стабилизации выходного напряжения преобразователя напряжения сети 175 ... 320 В постоянного тока в стабилизированное напряжение 28,5 В постоянного тока для агрегата бесперебойного питания (ПСВН ПН ПТ-ПТ для АБП)./ Темирев А.П., Лозицкий O.E., Федоров А.Е., Луговец В.А., Павлкжов В.М. // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005612309 от 08.09.05,10 с.

48.Программа защиты преобразователя напряжения сети 175 ... 320 В постоянного тока в стабилизированное напряжение 28,5 В постоянного тока для агрегата бесперебойного питания (ПЗ ПН ПТ-ПТ для АБП)У Федоров А.Е., Лозицкий O.E., Темирев А.П., Павлкжов В.М., Цветков А.АЛ Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005612323 от 08.09.05, Юс.

49.Программа защиты преобразователя напряжения сети 175 ... 320 В постоянного тока в стабилизированное однофазное напряжение 50 Гц, 230 В переменного тока для агрегата бесперебойного питания (ПЗ ПН ПТ-ПерТ для АБП) / Темирев А.П., Лозицкий O.E., Федоров А.Е., Павлкжов В.М., Луговец В.АУ/ Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005612277от 08.09.05, 10 с.

50.Программа преобразования напряжения сети 175 ... 320 В постоянного тока в стабилизированное однофазное напряжение 50 Гц, 230 В переменного тока для агрегата бесперебойного питания (ПН ПТ-ПерТ для АБП) / Лозицкий O.E., Темирев А.П., Федоров А.Е., Луговец В.А., Цветков А.А Л Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005612278 от 08.09.05, Юс.

51.Программа стабилизации выходного напряжения преобразователя напряжения сети 175 ... 320 В постоянного тока в стабилизированное однофазное напряжение 50 Гц, 230 В переменного тока для агрегата бесперебойного питания (ПСВН ПН ПТ-ПерТ для АБП) / Темирев А.П., Федоров А.Е., Лозицкий O.E., Цветков A.A., Луговец В.А.// Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2005612279 от 08.09.05,10 с.

52.Программа расчета силовой части преобразователя для вентильно-индукторного двигателя / Темирев А.П., Лозицкий O.E., Квятковский И.А., Цветков A.A.// Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005612326 от 08.09.05,22 с.

53.Программа расчета электромагнитных, механических и тепловых процессов в вентильно-индукторном двигателе / Темирев А.П., Квятковский И.А., Лозиц-

кий O.E., Цветков A.A. // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005612327 от 08.09.05,20 с.

54. Программа оптимизации вентильно-индукторного двигателя / Темирев А.П., Квятковский И.А., Лозицкий O.E., Цветков A.A. // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005612325 от 08.09.05,13 с.

55.Программа расчета электромагнитых процессов в преобразователе DC/DC с гальванической развязкой / Темирев А.П., Лозицкий O.E., Квятковский И.А., Цветков A.A. // Свидетельство об официальной регистр4ции программы для ЭВМ № 2005612328 от 08.09.05,15 с. i

56. Программа исследования плоскопараллельных полей методом конечных элементов / Темирев А.П., Квятковский И.А., Лозицкий O.E., Цветков A.A. // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005612324 от 08.09.05, 12 с.

57.Подпрограмма редактирования и сохранения в энергонезависимой памяти параметров, используемых в управлении статическим преобразователем М-ПЗПЕТ-25-бЗ / Темирев А.П., Луговец В.А., Дерека Л.С., Лозицкий O.E., Харитонов С.А., Моря A.B. // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005612316 от 08.09.05,25 с.

58.Подпрограмма сбора и обработки сигналов с АЦП, используемая в управлении статическим преобразователем М-ПЗПЕТ-25-бЗ / Темирев А.П., Луговец В.А., Дерека Л.С., Лозицкий O.E., Харитонов С.А., Моря A.B. // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005612276 от 08.09.05, Юс.

59.Программа дискретного автомата, управления выходным инвертором ВИД / Темирев А.П., Луговец В.А., Лозицкий O.E., Цветков A.A., Моря A.B., Павлю-ков В.М. // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005612315 от 08.09.05,24 с.

60. Программа расчета скорости и угла поворота ротора ВИД./ Темирев А.П., Луговец В.А., Лозицкий O.E., Цветков A.A., Моря A.B., Павлюков В.МУ/ Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005612313 от 08.09.05, 22 с.

61.Программа управления асинхронным электроприводом /Темирев А.П., Луговец В.А., Лозицкий O.E., Цветков A.A., Моря A.B., Павлюков В.М., Соколов А.ВЛ Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005612274 от 08.09.05, 47 с.

62. Программа управления вентильно-индукторным двигателем / Темирев А.П., Луговец В.А., Лозицкий O.E., Цветков A.A., Моря A.B., Павлюков В.М.// Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005612314 от 08.09.05, 34 с.

63.Программа управления статическим преобразователем М-ПЗПЕТ-25-63 / Темирев А.П., Луговец В.А., Дерека Л.С., Лозицкий O.E., Москаленко Г.М., Моря A.B., Харитонов С.А. // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005612317 от 08.09.05,36 с.

64.Программа управления статическим преобразователем И-ПОЕТ-15-230-50 /

Темирев А.П., Лозицкий O.E., Харитонов С.А., Луговец В.А., Москаленко Г.М. //

Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005612311 от 08.09.05,51 с.

• 65.Программа управления статическим преобразователем И-ПОЕТ-5-230-400 / Темирев А.П., Лозицкий O.E., Харитонов С.А., Луговец В.А., Москаленко Г.М. // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005612312 от 08.09.05, 56 с.

66.Программа формирования и корректирования 400 Гц синусоиды / Темирев А.П., Лозицкий O.E., Харитонов С.А., Луговец В.А., Москаленко Г.М. // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005612275 от 08.09.05,20 с.

67.Программа формирования и корректирования 50 Гц синусоиды / Темирев А.П., Лозицкий O.E., Харитонов С.А., Луговец В.А., Москаленко Г.М. // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005612310 от 08.09.05,19 с.

Личный вклад. В работах, опубликованных в соавторстве, соискателю принадлежат: в /4/- в гл. 1 концептуальная модель задачи оценивания контролируемого параметра, в гл. 2,4 - обобщение результатов анализа; в /5 - 15,17 —19,24 - 32,41 -44/-основные расчетные соотношения и выбор параметров, обоснование технических решений, обобщение данных экспериментальных работ, в /16, 20 - 23, 36 -технические решения и обоснование новизны; анализ технических характеристик, в /37 - 39,46- 67/- выбор принципов построения и участие в реализации алгоритмов и программ.

Подписано в печать 10.02.2006. Объем 2,0 пл. Бумага офсетная. Печать оперативная. Тираж 100 экз. Заказ № 029 Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)

Типография ЮРГТУ (НГШ) 346428, г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132

ВВЕДЕНИЕ.

1. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ДИЗЕЛЬ-ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПОДВОДНОЙ ЛОДКИ.

1.1. Системный анализ как методология исследования сложных систем

1.2. Общее представление электроэнергетической системы дизель-электрической подводной лодки.

1.2.1. Основные функции и требования к электроэнергетической системе.

1.2.2. Декомпозиция электроэнергетической системы.

1.2.3. Развитие структуры и компонентов электроэнергетической системы.

1.3. Проектирование компонентов электроэнергетической системы

1.3.1. Общая постановка задачи.

1.3.2. Проблемы совершенствования источников энергии и развитие средств преобразования электроэнергии в электроэнергетической системе.

1.3.3. Совершенствование средств защиты в электроэнергетических системах.

1.3.4. Обзор развития регулируемых электроприводов.

1.3.5. Совместная работа дизельной электростанции и источника бесперебойного питания.

1.3.6. Выбор структур системы электропитания.

Выводы по главе.

ГЛАВА 2. РАЗВИТИЕ МЕТОДОЛОГИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИНТЕГРИРОВАННЫХ КОРАБЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

2.1. Общая постановка задачи.

2.2. Классификация видов моделирования систем.

2.3. Формирование математической модели системы дифференциальной релейной защиты.

2.3.1. Постановка задачи.

2.3.2. Математическая модель односистемной дифференциальной защиты двухконцевых электроустановок электроэнергетической системы.

2.3.3. Подтверждение адекватности математической модели на основе лабораторных и промышленных испытаний.

2.3.4. Исследование влияния внешних магнитных полей на работу релейных защит.

2.4. Методы разработки обобщенных комплексных математических моделей вентильно-индукторных приводов.

2.4.1. Структура и основные уравнения вентильно-индукторного электропривода.

2.4.2. Анализ современных методов исследования индукторных двигателей.

2.4.3. Уравнения и алгоритмы управления линеаризованного индукторного двигателя.

2.4.4. Математическая модель вентильно-индукторной машины и численный алгоритм ее реализации.

2.5. Программная реализация методов функционального проектирования вентильно - индукторных машин.

2.5.1. Программа оптимизации.

2.5.2. Программный комплекс по расчету плоскопараллельных полей.

2.5.3. Программа моделирования электромагнитных процессов.

2.5.4. Программа моделирования процессов в преобразователе.

2.5.5. Программа обработки экспериментальных данных.

2.6. Методы управления вентильно - индукторным электроприводом96 2.6.1. Метод управления ВИП с компрессорной нагрузкой.

2.7. Теоретические и экспериментальные исследования насосных установок с вентильно-индукторными электроприводами.

2.7.1. Экспериментальное исследование КПД насосной установки ЦН-319 с вентильным индукторным двигателем 5,5 кВт

2.7.2. Моделирование насосных установок с вентильно-индукторными приводами.

Выводы по главе.

ГЛАВА 3. СОЗДАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ КОМПЛЕКСА УСТРОЙСТВ ЗАЩИТЫ И ДИАГНОСТИРОВАНИЯ КОРАБЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ.

3.1. Постановка задачи.

3.2. Разработка и исследование магнитодиэлектрических трансформаторов тока для релейной защиты и диагностирования электрооборудования корабельных электроэнергетических систем

3.3. Автоматизированная система контроля и диагностирования аккумуляторных батарей.

3.3.1. Постановка задачи.

3.3.2. Общее описание системы.

3.4. Компьютерная обучающая программа системы контроля и диагностирования аккумуляторных батарей.

3.5. Исследование автоматизированной системы контроля и диагностирования аккумуляторных батарей.

3.5.1. Методика приближенной оценки плотности электролита в процессе заряда аккумуляторов.

3.5.2. Проверка макетного образца канала измерения тока шунта типа 0,5ШСВ-15000-100 в СКД АБ.

3.5.3. Статистическая обработка результатов испытаний СКД АБ. 135 3.5.3.1. Предварительная статистическая обработка.

3.5.3.2. Дисперсионный анализ и гистограммы распределения Ли

3.5.3.3. Корреляционный анализ процессов заряда и разряда.

3.5.3.4. Сравнение параметров отдельных элементов.

3.5.3.5. Сравнение ЭДС элементов при холостом ходе.

3.5.4. Описание алгоритмов и программного обеспечения.

3.6. Разработка стенда для тестирования контроллеров системы управления.

3.7. Методика автоматизированного тестирования преобразователя и привода.

3.8. Методика построения и алгоритмы программных защит преобразователя для вентильно-индукторных электроприводов.

Выводы по главе.

ГЛАВА 4. СОЗДАНИЕ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОРАБЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ.

4.1. Постановка задачи.

4.2. Функционально-структурный анализ вариантов построения агрегатов бесперебойного питания.

4.3. Проблемы и перспективы внедрения статических преобразователей взамен электромашинных.

4.4. Методика проектирования фильтров защиты от коммутационных перенапряжений потребителей корабельной сети постоянного тока.

4.5. Методика проектирования преобразователя переменного напряжения.:.

4.6. Методика проектирования преобразователя постоянного напряжения.

4.7. Разработка статических преобразователей напряжения для питания особо ответственных потребителей.

4.8. Способы достижения высокой точности поддержания выходных параметров силовых полупроводниковых преобразователей

4.9. Разработка алгоритма цифровой системы управления стабилизацией постоянного и синусоидального напряжения.

4.10. Разработка инверторов для питания вентильно-индукторных двигателей.

Выводы по главе.

ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ И ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБОВ УПРАВЛЕНИЯ

ВЕНТИЛЬНО-ИНДУКТОРНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА.

5.1. Постановка задачи экспериментального определения параметров вентильно-индукторного электропривода.

5.1.1. Расчетные формулы и первичная обработка осциллограмм

5.1.2. Энергетические показатели цикла перемагничивания.

5.1.3. Гармонический анализ сигналов при двухполярном токе.

5.1.4. Зависимость потерь в стали от максимума потокосцепле-ния и оценка энергетических показателей предельного цикла работы ВИМ.

5.1.5. Приведение графика ¥(1) фазы к кривой намагничивания стали В(Н).

5.2. Анализ алгоритмов и структур систем управления вентильно-индукторного электропривода.

5.3. Экспериментальные исследования алгоритмов управления вентильного индукторного электропривода с датчиком положения ротора.

5.3.1. Постановка задачи экспериментального определения оптимальных управляющих воздействий ВИП.

5.3.2. Состав оборудования и методика проведения испытаний.

5.3.3. Влияние управляющих воздействий и нагрузки на режим работы

5.3.4. Механические характеристики при постоянных управляющих воздействиях.

5.3.5. Зависимость КПД и составляющих потерь от режима работы

5.3.6. Исследование законов управления вентильным индукторным электроприводом в зависимости от возмущающих и задающих воздействий.

Выводы по главе.

ГЛАВА 6. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СПОСОБОВ УПРАВЛЕНИЯ, КОНСТРУКТИВНЫХ И СХЕМОТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ВЕНТИЛЬНО-ИНДУКТОРНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА.

6.1. Бездатчиковое управление вентильно-индукторным электроприводом.

6.1.1. Сравнительный анализ способов бездатчикового управления ВИП.:.

6.1.2. Алгоритм бездатчикового управления.

6.1.3. Экспериментальное исследование вентильно-индукторного электропривода в режиме бездатчиковой коммутации.

6.2. Создание и экспериментальные исследования вентильно-индукторных электроприводов с минимальной виброактивностью и электропотреблением.

6.2.1. Экспериментальное исследование электронасосного агрегата ЦН-319.

6.2.2. Создание альтернативного варианта насосной установки ЦН-319А.

6.3. Исследования ИД-3 в составе нового насосного агрегата.

6.3.1. Получение кривых намагничивания ИД-3.

6.3.2. Регистрация рабочих режимов насосного агрегата.

6.3.3. Оценка эффективности работы ИД-3.

6.3.4. Оценка пульсаций входной мощности ИД-3.

6.3.5. Зависимость индуктивности фазы от положения ротора.

6.3.6. Изменение обмоточных данных и управляющих воздействий322 6.4. Реализация новых вариантов построения систем вентильно-индукторного электропривода.

6.4.1. Вентильно-индукторная машина с питанием от трехфазного инвертора.

6.4.2. Испытания вентильной пятифазной индукторной машины в генераторном режиме.

Выводы по главе.

ГЛАВА 7. СОЗДАНИЕ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОПЫТНЫХ И ПОСТАВОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ КОРАБЕЛЬНЫХ ИНТЕГРИРОВАННЫХ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

7.1. Новые вентильно - индукторные электродвигатели для вспомогательного оборудования подводных и надводных кораблей.

7.1.1. Вспомогательные корабельные электроприводы.

7.1.2. Аппаратная реализация систем управления электроприводами и АБП разного назначения.

7.1.3. Электроприводы мощностью 1,1 кВт.

7.1.4. Вентильно-индукторные электроприводы мощностью и 5,5 кВт.

7.1.5. Вентильно-индукторный электропривод мощностью

17,5 кВт.

7.1.6. Вентильно-индукторный электропривод мощностью 21 кВт масляного насоса.

7.1.7. Вентильно-индукторный электропривод мощностью 25 кВт главного осушительного насоса ЦН-321.

7.1.8. Вентильно-индукторный электропривод мощностью 32,5 кВт агрегата компрессорного водоохлаждающей холодильной машины.

7.2. Новые статические преобразователи для бесперебойного электропитания ответственных потребителей ДЭПЛ.

7.2.1. Описание принципа работы преобразователя И-ПОЕТ-5-230-400.

7.2.2. Агрегаты бесперебойного питания для аппаратуры

КАС «Литий».

7.2.2.1. Исследование формы выходного напряжения преобразователей напряжения при больших колебаниях (до 30%) входного напряжения.

7.2.2.2. Статический преобразователь напряжения постоянного тока в переменное напряжение с управлением от микроконтроллера PIC.

7.2.3. Статический преобразователь мощностью 6x1,2 кВт.

7.2.4. Создание системы электропитания размагничивающих обмоток ПЛ "Амур" и "Лада" с процессорным устройством

МК11.3 на основе микроконтроллера «Texas Istruments».

7.2.5. Статический преобразователь 3 кВт.

7.2.6. Системы электропитания асинхронных двигателей.

Статический преобразователь И-ПТЕТР-5-400-50.

7.3. Статические преобразователи для АПЛ, созданные на базе предложенной автором теории комплексного проектирования и унифицированных блоков с цифровой системой управления.

7.3.1. Преобразователь В-ТПЕ-160-320 (шифр - «Глиссер-ЭП»)

7.3.2. Преобразователь В-ТПЕ-160-45 (шифр "Глиссер").

7.3.3. Преобразователь ПНП-15.

7.3.4. Преобразователь согласующий (ПС-1) ПП-70/145.

7.3.5. Преобразователи И-ПТЕТ (шифр «Маяк»).

7.3.6. Создание норморяда статических преобразователей для автоматизированных систем контроля климата.

7.4. Устройства и системы релейной защиты и диагностирования корабельного электрооборудования.

Выводы по главе.

Электроэнергетическая система (ЭЭС) является важнейшей составной частью оборудования подводных лодок (ПЛ), ее надежное функционирование обеспечивает большинство тактико-технических характеристик корабля, а также решение боевых задач. ЭЭС относится к классу структурно и функционально сложных систем, поскольку состоит из большого количества разнородных взаимосвязанных элементов.

В целом развитие электроэнергетических систем кораблей отечественного флота, их электрооборудование всегда находились на уровне мировых стандартов, в чем исключительная заслуга ученых и специалистов ВМФ и промышленности, среди которых имена И.И. Адрианова, A.A. Азовцева, Г.Я. Альтшулера, А.П. Баранова, Ю.Б. Бабанского, В.Н. Бочкарева, Б.Н. Бровкина, Л.П. Веретенникова, Д.В. Вилесова, А.И. Глебова, А.Н. Губанова, Ю.А. Губанова, Г.А. Жемчугова, Б.И. Калганова, Г.И. Китаенко, В.П. Коваленко, К.В. Лопаева, В.М. Морозова, В.В. Михайлова, К.В. Недялкова, И.А. Рябинина, Ю.В. Скачкова, B.C. Соколова, Г.Ф. Супруна, Д.А. Скороходова, В.А. Терешонкова, Л.Н. Токарева, И.Р. Фрейдзона, H.H. Шереметьевского, П.И. Щербинина, Г.С. Ясакова, В.Г. Яцука и многих других.

Дальнейшее развитие корабельного электрооборудования и ЭЭС идет по пути повышения их надежности, живучести, а также электропожаробезо-пасности и взрывопожароопасности, увеличения срока службы, улучшения вибро-акустических характеристик [31].

Актуальность проблемы повышения эффективности функционирования ЭЭС связана с постоянным развитием всех технических систем ПЛ, ростом их энерговооруженности при ограниченных возможностях источников электропитания. Это приводит к ухудшению качества электроэнергии, уменьшению надежности работы как самой ЭЭС, так и ее потребителей. В то же время повсеместное внедрение компьютерных систем управления и обработки информации повышает требования к стабильности и бесперебойности электропитания. Обостряются проблемы экономии и рационального использования энергоресурсов, контроля и диагностики текущего состояния оборудования.

Это означает, что каждому поколению кораблей должны соответствовать системы электроснабжения, увязанные с «питаемой» аппаратурой не только по требуемому уровню качества электрической энергии, но и в достаточной степени функционально интегрированные.

Предпосылками для решения указанных проблем являются современные достижения в области силовой и управляющей электроники. Разработка на этой основе новых электротехнических систем позволяет получать лучшие массогабаритные и энергетические показатели по сравнению с существующим оборудованием. Расширяются функциональные возможности устройств за счет реализации на базе микропроцессорных систем управления сложных, но более эффективных алгоритмов управления. Появляется возможность интеграции функций нескольких устройств в одном устройстве, перераспределения функций и связей в системе.

На находящихся в эксплуатации ГШ из-за большого количества разнородных потребителей и сетей переменного и постоянного тока присутствует многократное преобразование электроэнергии. Общий КПД цепочки преобразования составляет не более (50-60)%. Отказ от многократного преобразования позволит обеспечить значительную экономию электроэнергии при движении на малых скоростях. Исходя из изложенного, на перспективной ПЛ максимально возможное количество потребителей электроэнергии должно получать ее непосредственно от основной силовой сети постоянного тока. В таком случае снижение потребления электроэнергии может составить до 25 % от суммарной мощности, потребляемой в режиме экономического хода [161].

Применение статических преобразователей, имеющих высокое быстродействие, вместо вращающихся двигатель-генераторных установок позволяет помимо отказа от многократного преобразования энергии исключить вращающиеся части и, как следствие, уменьшить шумность, что имеет особое значение для подводных лодок, обеспечивает надежность в эксплуатации ввиду отсутствия щеток, коллекторов, контактных колец.

Современные корабельные электроприводы - сложные электромеханические устройства, предназначенные для преобразования электрической энергии в механическую энергию корабельных машин и механизмов, управляемых в автоматическом режиме и отвечающих жесточайшим требованиям по надежности, защите, глубине регулирования, экономичности и малошум-ности. Мощность корабельных машин варьируется от сотен ватт до 1000 и более кВт. Создание систем электроснабжения боевых кораблей на мировом уровне требует непрерывного совершенствования и обновления с учетом последних достижений в области электрических машин, первичных источников энергии, аккумуляторных батарей, микропроцессорных систем регулирования и управления, оптимизации параметров и характеристик самих машин и механизмов.

Получившие широкое распространение в различных отраслях производства частотно-регулируемые электроприводы на базе традиционных электромеханических и электронных преобразователей не могут удовлетворить всем требованиям, предъявляемым к корабельным электроприводам. Разработка специализированных регулируемых электроприводов для корабельных электротехнических систем является актуальной задачей, требующей системного подхода к проектированию как отдельных элементов электропривода, так и всей системы в целом.

Создание совершенных систем управлении (СУ) невозможно без применения новых методов проектирования, идентификации сложных объектов управления с целью получения объективной оценки, сопоставления и обоснованного выбора оптимальных методов управления в конкретных условиях.

При построении релейных защит необходимо учитывать зависимость питания оперативных цепей от режима работы защищаемой сети, возможность появления кратковременных или длительных отклонений напряжения от номинального. Актуальным является обобщение результатов теоретических исследований и проектных разработок в области систем электроснабжения и их использования в схемах релейной защиты, что позволяет не только понять физику работы предложенных автором типов релейных защит, но и должно явиться базой для исследований и разработок новых устройств и способов построения релейных защит и диагностики самих корабельных систем электроснабжения и их компонентов: вентильно-индукторного двигателя (ВИД), асинхронного двигателя (АД), силовых трансформаторов, генераторов, распределительных щитов, аккумуляторных батарей и т.д.

Решение перечисленных выше проблем развития электроэнергетической системы ПЛ лежит на пути создания научно-технического обеспечения проектно-конструкторских разработок, производства и внедрения интегрированных корабельных электротехнических систем, обладающих повышенными технико-экономическими показателями, посредством решения необходимых для этого теоретических, технологических и организационных задач. Поэтому тема диссертационной работы является актуальной.

Цель и задачи исследований. Целью работы является создание компонентов электроэнергетической системы подводных лодок нового поколения, обеспечивающих на базе микропроцессорных систем управления повышение эффективности функционирования технологических комплексов различного назначения.

Для достижения поставленной цели сформулированы и решены еледующие задачи.

1. Выполнен функционально-структурный анализ компонентов электроэнергетической системы подводных лодок с целью выявления системообразующих связей, алгоритмов функционирования и взаимовлияний подсистем, тенденций развития и совершенствования их технических средств.

2. Разработаны методы анализа и синтеза интегрированных систем бесперебойного электропитания комплексных систем управления техническими средствами подводных лодок.

3. Разработаны методы анализа и синтеза устройств и структуры защиты главных цепей корабельной ЭЭС, обладающие повышенной селективностью, упрощенной конструкцией, расширенными функциональными возможностями, надежностью, быстродействием и резервированием на основе использования новых магнитодиэлектрических преобразователей тока (трансреакторов и трансформаторов тока).

4. Разработаны методы и алгоритмы обработки информации в электроприводах с вентильно-индукторными машинами (ВИМ) для применения при моделировании и управлении. Анализ и оценка возможностей разработанного математического аппарата и программных комплексов при исследовании управляемых ВИМ.

5. Разработана методология компьютерного проектирования вентиль-но-индукторных электроприводов (ВИЛ) и алгоритмов управления ими на базе расчетно-экспериментального определения параметров электромеханической системы, имитационного моделирования и процедур многокритериальной оптимизации.

6. Сформирована концепция проектирования, реализации и сопровождения системы контроля и диагностирования аккумуляторных батарей (СКД АБ). Реализация специализированного программного обеспечения для прикладных задач тренажеростроения: компьютерная обучающая программа для подготовки и контроля знаний экипажа ГШ, виртуализация работы аккумуляторных батарей.

Решение указанных задач позволило разработать математическое, алгоритмическое, программное и техническое обеспечение комплексного проектирования интегрированных корабельных электротехнических систем, обладающих повышенными технико-экономическими показателями, и создать компоненты электроэнергетической системы подводных лодок нового поколения, обеспечивающие на базе микропроцессорных систем управления повышение эффективности функционирования технологических комплексов различного назначения и наладить производство разработанных компонентов.

Методы исследования. Методологическая основа исследований -принцип системного анализа, теория управления, предложенный общий подход к управлению техническим объектом в системе бесперебойного электропитания (СБЭ), теория электромеханического преобразования и управления вентильно-индукторной машиной, методы дифференциального и интегрального исчисления, векторного анализа, математического преобразования Лапласа, математической статистики, матричное исчисление, переключающих функций, теории автоматов, численных методов расчета с применением ЭВМ. В процессе выполнения работы использовались расчетно-экспериментальные методы, математическое моделирование, анализ и обобщение знаний и полученной информации путем экспериментального исследования макетов в лабораториях, опытных образцов на натурных стендах и поставочных образцов непосредственно в корабельных механизмах. Разработка устройств и систем осуществлялась на основе знания современной элементной базы для преобразовательной техники, автоматики, диагностики и релейной защиты.

Объекты исследования. Корабельные электроэнергетические системы, а также средства их автоматизации, диагностики и защиты.

Новые научные положения, выносимые на защиту.

1. Методы и алгоритмы структурно-параметрического синтеза систем бесперебойного электропитания, адаптированные к различным видам нагрузок, которые обеспечивают надежное электроснабжение разного рода потребителей.

2. Обобщенная трехуровневая модульная структура организации программного обеспечения микроконтроллеров, реализующая на базе прямого цифрового управления все необходимые основные и вспомогательные функции системы управления статических преобразователей и соответствующее специализированное программное обеспечение.

3. Методология компьютерного проектирования вентильно-индукторных электроприводов и алгоритмов управления ими, которая обеспечивает оптимизацию по массогабаритным, энергетическим и виброакустическим показателям.

4. Методика расчетно-экспериментального определения параметров (методика идентификации) схемы замещения магнитной цепи вентильно-индукторного двигателя.

5. Результаты экспериментальных исследований электромеханических и вибро-акустических свойств вентильно-индукторных электроприводов в различных режимах работы.

6. Математическая модель электромеханической системы перекачки жидкости в составе насосного агрегата и вентильно-индукторного электродвигателя, позволившая выявить недостатки в работе системы разгрузки рабочих колёс насоса от осевых сил.

7. Математическая модель, алгоритм и программа расчета вторичного тока измерительного преобразователя тока, а также методика автоматизированного определения параметров (методика идентификации) схемы магнитной цепи, позволяющие рассчитывать процессы во вторичных цепях систем электропитания с погрешностью не более 10% при больших кратностях токов КЗ, различных формах первичного тока, нагрузках, с учетом нелинейности и влияния внешнего поля.

8. Принципы построения и способы реализации трёхуровневых микропроцессорных систем контроля и диагностирования аккумуляторных батарей ПЛ, позволяющие обеспечить постоянный и непрерывный сбор и обработку информации по основным параметрам (напряжению, току, ёмкости, уровню электролита, температуре, плотности) каждого элемента аккумуляторной батареи. Результаты идентификации параметров аккумуляторных батарей, полученные при статистической обработке данных опытно-промышленной эксплуатации.

Практическая ценность работы

1. Разработаны алгоритмы и программное обеспечение для моделирования и проектирования вентильно-индукторных электроприводов и их систем управления.

2. Созданы гибкие быстродействующие релейные защиты.

3. Создан и изготовлен норморяд регулируемых электроприводов с улучшенными показателями по надежности, КПД, виброхарактеристикам.

4. Создана испытательная лаборатория для идентификации параметров систем электропитания и индукторных двигателей.

5. Создан норморяд измерительных преобразователей тока для системы защиты электроэнергетической системы ПЛ.

6. Разработаны гибкие структуры статических преобразователей со встроенными переключателями двубортной сети, фильтрами импульсных коммутационных перенапряжений и радиопомех, повышающие качество электроэнергии и улучшающие электромагнитную обстановку корабельных ээс.

7. Реализована трехуровневая микропроцессорная система контроля и диагностирования аккумуляторных батарей ПЛ.

8. Разработаны новые конструкции индукторных двигателей для вспомогательных электроприводов.

Внедрение. На основе теоретических положений, обоснованных в диссертации, получены следующие практические результаты:

1. На опытном производстве ФГУП ПКП «Ирис» и в кооперации с ЮРГТУ (НПИ) (г. Новочеркасск), ОАО «Сафоновский электромеханический завод» (г. Сафоново, Смоленской области), Институтом биологического приборостроения Российской Академии наук (г. Пущино), ООО «НПП «Цикл+», НПФ «Вектор» (г. Москва) изготовлены и внедрены для заказа «Лада»: вентильно-индукторные приводы:

- ВИП насосного агрегата ЦН-319 (5,5 кВт, 300 - 2400 об/мин) - 9 экз.;

- ВИП насосного агрегата ЦН-320 (3,0 кВт, 300 - 3000 об/мин) - 3 экз.;

- ВИП насосного агрегата ЦН-321 (25 кВт, 3000 об/мин, два входа 175.320 В)-2 экз.;

- ВИП холодильной машины ИРЭП-30 (32,5 кВт, 1500 - 5000 об/мин, два входа 175.320 В)-2 экз.;

- ВИП насосов гидравлики (17,5 кВт - 21 кВт, 0 - 3000 об/мин, два входа 175. .320 В) - 4 экз.;

- ВИП компрессоров СКАВ-1 (17,5 кВт, 0 - 3000 об/мин) - 4 экз.;

- ВИП лебедки антенны УПВ (1,1 кВт, 0 - 1500 об/мин, два входа 175.320 В) - 1 экз. и 9 экз. для иностранных заказов;

- ВИП вакуумных насосов ВЖ (1,1 кВт, 1500 об/мин, два входа 175.320 В)-2 экз., статические преобразователи:

- сетевые статические преобразователи взамен электромашинных И-ПОЕТ-15-230-50 (два входа 175. .320 В / 230 В, 50 Гц) - 9 экз. (по заказу ФГУП «НПО «Агат» Москва - 3 экз.);

- для электропривода асинхронного двигателя И-ПТЕТР-5^00-50 (двавхода 175.320 В/ 380 В, 50 Гц) - 2 экз.;

- сетевой статический преобразователь И-ПОЕТ-5-230-400 (два входа 175.320 В /230В, 400 Гц)-1 экз.;

- преобразователь ПП-ППЕТ-260-28,5 (два входа 175.320 В/28,5 В, 6 каналов мощностью по 1,2 кВт каждый) - 1 экз.;

- источник питания системы размагничивания корпуса М-ПЗПЕТ-25

63 (два входа 175.320 В/25 А, 63 В) - 1 экз.;

- агрегаты бесперебойного питания АБП-Л - 14 комплектов в пяти исполнениях, а также система контроля и диагностирования аккумуляторных батарей СКД АБ - 1 экз. и 8 экз. для иностранных заказов.

Разработки автора и выполненные с их использованием промышленные прототипы гаммы автоматизированных вентильно-индукторных электроприводов, статических преобразователей, агрегатов бесперебойного питания, систем релейной защиты и диагностики создали условия для производства на заводе серий высококачественных систем электропитания и регулируемых электроприводов нового типа для отечественной промышленности, имеющих также высокий экспортный потенциал.

2. Создан универсальный компьютеризированный испытательный комплекс, предназначенный для проведения комплексных испытаний различных систем электропитания и типов электроприводов, в том числе для оценки виброактивности. Испытательный комплекс автоматизирован и использован для всесторонних испытаний опытных и поставочных образцов вентильно-индукторных электроприводов, а также статических преобразователей.

3. Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе на кафедре «Электропривод и автоматизация промышленных установок и технологических комплексов» ЮРГТУ (НПИ) в курсе лекций по специальным дисциплинам: «Устройство и технические средства корабля», «Функциональные устройства судового электрооборудования», «Судовые электроэнергетические системы», «Гребные электрические установки», «Техническая эксплуатация судового оборудования».

Достоверность полученных автором результатов подтверждается:

-корректным применением принципов и методов системного анализа, теории вероятностей и математической статистики, линейной алгебры;

- согласованностью теоретических положений и результатов расчета с данными, полученными при натурных экспериментах, а также с результатами расчетов других авторов, приведенными в литературе;

- сертификатами утверждения типа средств измерений военного назначения и соответствия требованиям технических условий, которые выданы на продукцию, испытательное оборудование, методы испытаний 32 ЦНИИ МО РФ и ЦНИИ им. академика А.Н. Крылова;

- положительными результатами испытаний 22 типов агрегатов бесперебойного электропитания для вентильно-индукторных машин вспомогательных агрегатов, корабельных систем управления технологическими установками, эффективной и надежной работой более 133 экземпляров АБП;

- сопоставлением теоретических результатов, полученных автором, с опубликованными научными работами, где аналогичные или близкие теоретические результаты получены другими методами;

- критическим обсуждением основных результатов работы с ведущими специалистами по рассматриваемой тематике на международных, всероссийских и региональных научно-технических конференциях и семинарах.

Апробация работы.

Основные результаты работы обсуждались на заседании секции «Электроэнергетические системы судов и сооружений по освоению шельфа» Всесоюзной научно-технической конференции «Проблемы создания мощных электроэнергетических систем для судов ледового плавания и плавучих буровых установок» (Ленинград, 1983 г.), на Международной конференции по состоянию и перспективам развития трансформаторов тока (Польша, Лодзь, 1990 г.), на Всероссийской научно-технической конференции с международным участием по теории цепей и сигналов (Таганрог, 1994 г.), на постоянном действующем региональном научно-техническом семинаре «Вопросы теории и принципы построения устройств и систем автоматизации» (Новочеркасск, 1983 г., 1990 г.), на XXX, XXXVII, XXXIX, ХХХХ научных сессиях Новочеркасского политехнического института «Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления» (Новочеркасск, 1981г., 1988 г., 1990 г., 1991 г.), на 6-й и 7-й Международных научно-технических конференциях «Проблемы повышения технического уровня электроэнергетических систем и электрооборудования кораблей, плавучих сооружений и транспортных средств» (Санкт-Петербург, 1998 г. и 2000 г.), на XXII, XXIII сессиях научно-технического семинара «Электроснабжение промышленных предприятий. Кибернетика электрических систем» (Новочеркасск, 2000 -2002 гг.), на научно-практической конференции «Транспортный электропривод - 2001» (Санкт-Петербург, 2001 г.), на 3-м Международном симпозиуме «Электрические машины в новом столетии ЭЛМАШ-2000» (Москва, 2000 г.), на Всероссийском симпозиуме по проблемам бесперебойного электроснабжения (Зеленоград, 2003 г.), на межотраслевом научно-техническом семинаре «Силовая электроника в бортовых системах электроснабжения и электроприводах» (Ростов-на-Дону, 2003 г.), на 5-ой Международной конференции «Электромеханика, электротехнологии и электроматериаловедение» (Алушта, 2003 г.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 68 работ, в том числе четыре монографии, статьи в журналах «Электричество», «Известия вузов. Электромеханика», «Известия вузов. Энергетика», «Chip News», «Судостроение», «Морская радиоэлектроника», «Электрическое питание», публикации в трудах научно-технических конференций и в сборниках научно-технических трудов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена на 286 страницах основного текста, содержит 297 рисунков и 38 таблиц. Список литературы включает 188 наименования.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

По разработкам, содержащимся в диссертации, на опытном производстве ФГУП ПКП «Ирис» в кооперации с Сафоновским электромеханическим заводом (СЭЗ), ИБП РАН, Цикл+, НПФ «Вектор» выполнены следующие вентильно-индукторные приводы и статические преобразователи для заказа «Лада», а также система диагностирования АБ:

- ВИП насосного агрегата ЦН-319 (5,5 кВт, 300 - 2400 об/мин) - 9 экз.;

- ВИП насосного агрегата ЦН-320 (3,0 кВт, 300 - 3000 об/мин) - 3 экз.;

- ВИП насосного агрегата ЦН-321 (25 кВт, 3000 об/мин, два входа

175.320 В)-2 экз.;

- ВИП холодильной машины ИРЭП-30 (32,5 кВт, 1500 - 5000 об/мин, два входа 175.320 В)-2 экз.;

- ВИП насосов гидравлики (17,5 кВт - 21 кВт, 0 - 3000 об/мин, два входа 175.320 В)-4 экз.;

- ВИП компрессоров СКАВ-1 (17,5 кВт, 0 - 3000 об/мин) - 4 экз.;

- ВИП лебедки антенны УПВ (1,1 кВт, 0 - 1500 об/мин, два входа 175.320 В)- 1 экз. и 9 экз. для иностранных заказов;

- ВИП вакуумных насосов ВЖ (1,1 кВт, 1500 об/мин, два входа 175.320 В)-2 экз.;

- сетевые статические преобразователи взамен электромашинных И-ПОЕТ-15-230-50 (два входа 175.320 В/ 230 В, 50 Гц) - 9 экз. (по заказу «Агат» Москва - 3 экз.);

- для электропривода асинхронного двигателя И-ПТЕТР-5-230-50 (два входа 175.320 В/ 380 В, 50 Гц)-2 экз.;

- сетевой статический преобразователь И-ПОЕТ-5-400-50 (два входа 175.320 В ШОВ, 400Гц) - 1 экз.;

- преобразователь ПП-ППЕТ-260-28,5 (два входа 175.320 В/28,5 В, 6 каналов мощностью по 1,2 кВт каждый) - 1 экз.;

- источник питания системы размагничивания корпуса М-ПЗПЕТ-25-63 (два входа 175.320 В/25 А, 63 В)- 1 экз.;

- агрегаты бесперебойного питания АБП-Л - 14 комплектов в 5-ти исполнениях;

- система контроля и диагностирования аккумуляторных батарей СКД АБ - 1 экз. и 8 экз. для иностранных заказов.

Разработки автора и выполненные с их использованием промышленные прототипы гаммы вентильно-индукторных электроприводов, статических преобразователей, агрегатов бесперебойного производства серий высококачественных систем электропитания и регулируемых электроприводов нового типа для отечественной промышленности, имеющих также высокий экспортный потенциал.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Создание подводных лодок нового поколения с перспективными системами электропитания современных электротехнических комплексов, содержащих энергонасыщенные электромеханические и полупроводниковые преобразователи определяет необходимость выполнения комплексных исследований динамических процессов во взаимосвязанных системах различной физической природы, создания методов автоматизированного проектирования электрооборудования, решения вопросов энергосбережения и электромагнитной совместимости устройств в автономных электрических системах соизмеримой мощности.

Представленная диссертационная работа направлена на дальнейшее развитие теории, принципов построения и реализации локальных и комплексных математических и компьютерных моделей, позволяющих на ранних стадиях создания новых корабельных электротехнических устройств и систем выполнять вариантные исследования и проектирование схем и оборудования, создавать более совершенные электротехнические комплексы, оценить влияние параметров и принятых технических решений на технико-экономические, эксплуатационные и оперативно-тактические показатели подводных лодок.

В результате выполнения диссертационной работы получены новые научные результаты, предложены рекомендации и технические решения, позволяющие комплексно решить проблему проектирования, исследования, реализации и внедрения корабельных электротехнических устройств и систем для подводных лодок нового поколения с учётом обеспечения их боевой эффективности, живучести и стойкости к поражающим факторам. При решении этой научно-технической проблемы, имеющей важное народнохозяйственное и оборонное значение, получены следующие основные результаты и выводы:

1. Созданы уточнённые универсальные математические модели и методы проектирования, позволяющие комплексно исследовать и оптимизировать сложные электромагнитные и электромеханические устройства с заданными геометрическими размерами, которые апробированы при создании магнито-диэлектрических трансформаторов тока и вентильно-индукторных электродвигателей различного назначения.

2. Разработана методика и создана компьютерная лаборатория функционального проектирования вентильно-индукторных электроприводов, позволяющая оптимизировать их параметры и создавать на их базе эффективно управляемые корабельные электромеханические системы с улучшенными энергетическими, массогабаритными показателями и виброшумовыми характеристиками.

3. Предложены принципы построения, способы реализации и определены области целесообразного применения разработанных вентильно-индукторных электроприводов, позволяющих повысить надёжность работы и обеспечить эффективное энергосберегающее управление различными корабельными вспомогательными механизмами и гребными установками перспективных систем электродвижения новых подводных лодок, что даёт возможность значительно увеличить КПД, уменьшить массогабаритные показатели и повысить бесшумность работы электромеханических комплексов.

4. Найдены требуемые законы изменения напряжения фазных обмоток для различных углов включения силовых ключей, обеспечивающие поддержание заданной частоты вращения и постоянного момента нагрузки вентиль-но-индукторных электродвигателей. Предложен подход и методика определения требуемой мощности и вольтамперных характеристик инвертора и зависимости крутящего момента от среднего значения тока, а также расчёта коэффициента усиления пропорционального регулятора скорости в зависимости от требуемой жёсткости механической характеристики или оценки необходимого запаса по напряжению при известном диапазоне изменения нагрузки на валу двигателя.

5. Разработана концепция проектирования и выполнена реализация модульного принципа построения полупроводниковых устройств и систем электропитания, позволившая осуществить унификацию по назначению, мощности и типоисполнению создаваемых обратимых преобразователей энергии для подводных лодок четвёртого поколения.

6. Создана универсальная следящая система с элементами интеллектуального управления полупроводниковыми преобразователями напряжения, которая может быть применена при создании различных источников питания, включая электроэнергетические системы управления корабельными техническими средствами.

7. На основе разработанных новых магнитодиэлектрических преобразователей тока предложены способы и устройства защиты главных цепей корабельных систем электроснабжения и системы их диагностики.

8. Научно обоснованы принципы построения, предложены способы реализации, разработаны и внедрены трёхуровневые микропроцессорные системы контроля и диагностирования аккумуляторных батарей подводных лодок, позволяющие обеспечить постоянный и непрерывный сбор информации по основным параметрам (напряжению, току, ёмкости, уровню электролита, температуре, плотности) каждого элемента аккумуляторной батареи, что облегчает их эксплуатацию и увеличивает срок службы.

9. Разработана обобщённая математическая модель электромеханической системы перекачки жидкости в составе насосного агрегата и вентильно-индукторного электродвигателя, выполнена её компьютерная реализация, позволившая получить новые научные результаты о работе системы разгрузки рабочих колёс насоса от осевых сил, создаваемых торцовыми уплотнениями при погружении подводных лодок на глубину 300 м., а также определить значения недокомпенсации пружинами осевых сил при погружении подводных лодок на глубину более 5 м.

10. Полученные результаты теоретических и экспериментальных исследований, разработанные методы проектирования электромагнитных устройств, предложенные научно обоснованные рекомендации и технические решения по реализации силовых полупроводниковых преобразователей и регулируемых электроприводов имеют межотраслевое значение и могут быть внедрены в практику проектирования электротехнических систем, применяемых в других областях техники.

11. В совокупности результаты работы представляют теоретическое обобщение и решение важной научно-технической проблемы - повышение технического уровня и эффективности работы корабельных электротехнических устройств и систем путём улучшения их технических характеристик и расширения функциональных возможностей. Внедрение предложенных методов проектирования, созданных устройств и систем позволило реализовать энергосберегающие технологии, снизить массогабаритные показатели, повысить качество, надёжность и технический ресурс электротехнических комплексов подводных лодок четвёртого поколения, что вносит значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса и обороноспособность страны.

1. A.C. 1119086 (СССР), МКИ H01F 3/08. Магнитодиэлектрический сердечник / Авт. Перцев B.C., Проус В.Р., Меркулов H.A., Темирев А.П. -Опубл. БИ№ 38,1984.

2. A.C. 1330661 (СССР), МКИ Н01В 17/26. Высоковольтный изолятор / Авт. Перцев B.C., Гуртовой Г.С., Темирев А.П., Меркулов H.A. -Опубл. БИ№ 30, 1987.

3. A.C. 1339728 (СССР), МКИ Н02Н 3/28. Устройство для дифференциальной защиты распределительных щитов / Авт. Дордий A.C., Габов E.H., Бочкарев В.Н., Темирев А.П. Опубл. БИ № 35, 1987.

4. A.C. 1367091 (СССР), МКИ Н02Н 3/30. Способ защиты участка распределительной электрической сети и его присоединений от коротких замыканий / Авт. Михайлов В.В., Проус В.Р., Темирев А.П. Опубл. БИ № 2,1988.

5. A.C. 1416919 (СССР), МКИ G01R19/00. Датчик тока / Перцев B.C., Темирев А.П., Меркулов H.A., Дордий A.C., Бочкарев В.Н. Опубл. БИ№ 30, 1988.

6. A.C. 1517642 (СССР), МКИ H01F 40/06. Преобразователь тока / Темирев А.П., Перцев B.C., Тарамалы Б.Д., Тарамалы Л.З.

7. A.C. 1556419 (СССР), МКИ H01F 40/06. Преобразователь тока / Темирев А.П., Тарамалы Л.З., Перцев B.C., Быкадоров В.Ф.

8. A.C. 1599902 (СССР), МКИ H01F 40/06, H01F 27/06. Трансформатор тока / Перцев B.C., Темирев А.П., Меркулов H.A., Синегубов А.П. -Опубл. БИ№ 38. 1990.

9. A.C. 1610518 (СССР), МКИ Н01Н 69/01. Устройство для определения полярности выводов обмоток трансформаторных преобразователей / Авт. Дордий A.C., Темирев А.П., Бобровский В.Н., Сизов И.А., Демидов Б.А. Опубл. БИ № 44. - 1990.

10. A.C. 1769671 (СССР), МКИ Н02Н 3/28. Устройство для дифференциальной защиты участков распределительной сети / Авт. Темирев А.П., Проус В.Р., Дордий A.C.

11. И. A.C. 1769672 (СССР), МКИ Н02Н 3/28. Устройство для дифференциально-фазной защиты участков распределительной сети / Авт. Темирев А.П., Проус В.Р., Дордий A.C., Зубкова В.А.

12. A.C. №> 1785346 (СССР), G01R 19/00, H01F 3/40 Датчик тока/ Темирев А.П., Перцев B.C., Васинеж В.И, Дордий A.C.

13. A.C. 1792213 (СССР), МКИ Н02Н 3/28. Устройство для защиты генератора от обратного тока / Авт. Темирев А.П., Бочкарев В.Н., Зубкова В.А., Габов E.H.

14. Азовцев A.A., Васильев Б.С., Лейкин B.C. Проектирование и использование модели подводной лодки с электромагнитным движителем// Судостроение за рубежом. 1970, №1.

15. Андреев Ю.А., Абрамзон Г.В. Преобразователи тока для измерений без разрыва цепи. Л.: Энергия, 1979. - 231 с.

16. Анисимов Я.Ф., Васильев Е.П. Электромагнитная совместимость полупроводниковых преобразователей и судовых электроустановок. JL: Судостроение, 1990. - 264 с.

17. Анфилатов B.C., Емельянов A.A., Кукушкин A.A. Системный анализ в управлении: Учебное пособие / М.: Финансы и статистика, 2005. -368 с.

18. Баев A.B. Исследования остаточных индукций в сердечниках защитных трансформаторов тока и силовых трансформаторов и разработка реле с улучшенными характеристиками / Дисс. на соискание ученой степени канд. техн. наук. Новочеркасск, 1971. - 190 с.

19. Баранов А.П. Судовые системы электродвижения с генераторами прямого преобразования теплоты. JL: Судостроение, 1991. - 232 с.

20. Барзилович В.М. Высоковольтные трансформаторы тока. M.-J1.: Госэнергоиздат, 1956.

21. Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы: Учебное пособие. М.: Наука, 1987. - 631 с.

22. Бачурин Н.И. Трансформаторы тока. М.: Энергия, 1964. - 416 с.

23. Башмаков А.И., Башмаков И.А. Разработка компьютерных учебников и обучающих систем. М.: Филин, 2003. - 616 с.

24. Бичаев Б.П. и др. Морские тренажеры (структуры, модели, обучение). J1: Судостроение, 1986. - 232 с.

25. Большев J1.H., Смирнов Н.В. Таблицы математической статистики -М.: Наука, 1983.-223 с.

26. Бычков М. Г. Основы теории, управление и проектирование вен-тильно-индукторного электропривода: Дисс. на соискание ученой степени д-ра техн. наук. М.: 1999. - 354 с.

27. Бычков М.Г. Элементы теории вентильно-индукторного электропривода// Электричество, 1997, №8, с. 35 44.

28. Бычков М.Г., Фукалов Р.В. Универсальная модульная микропроцессорная система управления вентильно-индукторным двигателем // Электричество. 2004, № 8. С. 23-31.

29. Веретенников Л.П. Исследование процессов в судовых электроэнергетических системах. Теория и методы. Л.: Судостроение, 1975. - 375 с.

30. Электрооборудование судов: Учебник для вузов // Авт. Вилесов Д.В., Галка В.Л., Киреев Ю.Н. и др. СПб.: Элмор/Фонд СЭТ, 1996. - 414 с.

31. Вопросы проектирования подводных лодок. Электроэнергетические системы / Под ред. Соколова B.C. СПб.: Изд. ЦКБ МТ «Рубин», 2000.

32. Выбор соотношения зубцов статора и ротора в тяговом индукторном двигателе / Коломейцев Л.Ф., Пахомин С.А., Прокопец И.А., Звездунов Д.А., Павлюков В.М., Захаров В.И. //Электровозостроение. 1997, Т. 38. -С. 223-234.

33. Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы. М.: Мир, 1984. -428 с.

34. Глухенький Т.Г. Разработка и исследование бездатчиковых систем управления вентильно-индукторными электродвигателями: Дисс. . канд. техн. наук. Чебоксары, 2003. - 140 с.

35. ГЛЦИ.648252.006. Разработка предварительных данных, схем электрических принципиальных функциональных блоков устройства быстродействующей защиты постоянного тока типа УБЗ-02. Технический отчет. АО ВНИИР, Чебоксары, 1994.

36. Гольштейн И. Измерительные трансформаторы. М.: Госэнерго-издат, 1930.

37. ГОСТ 13109-67. Нормы качества электрической энергии у ее приемников, присоединенных к электрическим сетям общего назначения.

38. ГОСТ 13610-79. Железо карбонильное радиотехническое. М.: Госкомстандарт, 1980.

39. ГОСТ 27002-89. Надежность в технике. Термины и определения / Госкомитет по управлению качеством продукции и стандартизации.

40. Грибачев С., Козаченко В. Новые микроконтроллеры фирмы Texas Instruments TMS320x24x для высокопроизводительных систем встроенного управления электроприводами // CHIP NEWS. Новости о микросхемах. 1998, № 11-12(32-33).

41. Губанов Ю.А. Исследование динамики функционирования систем управления корабельными электроэнергетическими системами / Учебное пособие. СПб.: ГМТУ, 1999. - 98 с.

42. Датчики переменного тока типа ДТ-0/0-0. Технические условия АШЖ 5.132.017.

43. Дроздов А.Д. Электрические цепи с ферромагнитными сердечками в релейной защите. М. - Л.: Энергия. 1965. - 240 с.

44. Дроздов П.А. Разработка новых алгоритмов управления вентиль-но-индукторных электроприводов: Дисс. канд. техн. наук- М.:2002-120 с.

45. Дружинин В.В., Конторов Д.С. Проблемы системологии: Проблемы теории сложных систем. М.: Радио и связь. 1976. - 296 с.

46. Загоскин Г. А. Исследование влияния характеристик ПТУ на боеспособность АПЛ и разработка методики комплексной количественной оценки эффективности этих установок. Дисс. канд. техн. наук. JL: В/ч 27177, 1974.

47. Засыпкин A.C., Кирсанов А.Г., Темирев А.П., Давыдов В.Н. Учет внешних полей в переходных режимах трансформаторов тока с сердечниками из магнитодиэлектрика. Известия вузов. Электромеханика. 1999, № 1.

48. Захаров Л.Ф. Современная концепция построения систем электропитания. -hppt://st.ess.ru/publications/articles/zahar/elpit.htm.

49. Ильинский Н. Ф. Энергосберегающий электропривод насосов// Электротехника. 1995, №7. -С. 3-8.

50. Использование новых информационных технологий при создании сложного объекта подводного судостроения / Игнатьев К.Ю., Карпенко Ю.И., Никифоров Б.В., Пироженко П.А.// Судостроение. 2001, № 4.

51. Исследование влияния магнитных полей на работу трансформаторов тока./ Колесников Э.В., Михайлов В.В. и др./ Изв. вузов. Электромеханика. 1972, №4.-С. 355-361.

52. Казанский В.Е. Измерительные преобразователи тока в релейной защите. М.: Энергоатомиздат. -1988. - 240 с.

53. Кирсанов А.Г. Расчет переходного процесса трансформатора тока с учетом внешних источников магнитного поля // Изв. вузов. Электромеханика. 1985, №8.-С. 93-97.

54. Козаченко В., Грибачев С. Перспективная серия микроконтроллеров фирмы Texas Instruments '240х для систем цифрового управления двигателями// CHIP NEWS. Новости о микросхемах. 1999, №9(42).

55. Козаченко В.Ф. Микроконтроллеры: Intel MCS-196/296. М. ЭКОМ. 1997.

56. Козаченко В.Ф., Дианов А.Н., Анучин A.C., Кайо Ю. Стенд для автоматизированного тестирования контроллеров МК 11 .X //Труды МЭИ. Электропривод и системы управления. 2002. Вып. 678. -С. 33-41.

57. Коломейцев Л.Ф., Квятковский И.А., Пахомин С.А., Реднов Ф.А. Оптимизация реактивного индукторного двигателя с автономным электропитанием // Известия вузов. Электромеханика. 1999, №2. - С. 12-15.

58. Коломейцев Л.Ф., Пахомин С.А., Квятковский И.А. К расчету реактивного индукторного двигателя // Изв. вузов. Электромеханика. 1999, №1. С. 15-17.

59. Коломейцев Л.Ф., Пахомин С.А., Гребенюк Е.И., Колпахчьян Г.И. Анализ способов регулирования момента в реактивном индукторном двигателе// Электровозостроение. Новочеркасск, 2002. Т.44. - С. 31-38.

60. Коломейцев Л.Ф., Квятковский И.А., Пахомин С.А., Реднов Ф.А. Оптимизация реактивного индукторного двигателя с автономным электропитанием // Известия вузов. Электромеханика. 1999, №2. - С. 12-15.

61. Коломейцев Л.Ф., Пахомин С.А. и др. Математическая модель для расчета электромагнитных процессов в многофазном управляемом реактивном индукторном двигателе// Электромеханика. 1998, №1. - С 49-53.

62. Контроллеры МК11.3 для высокопроизводительных систем прямого цифрового управления двигателями / Темирев А.П., Козаченко В.Ф., Никифоров Б.В. и др. IIChip News. Инженерная микроэлектроника. -2002, №4.

63. Кормилицин Ю.Н., Хализев O.A. Проектирование подводных лодок / Учебник. СПб.: Изд. центр СПб МТУ, 2003. - 344 с.

64. Коровин Н.В. Электрохимическая энергетика. М.: Энергоиздат. -1991.

65. Краснов В.В., Мещанинов П.А., Мещанинов А.П. Основы теории и расчета судовых электроэнергетических систем: моделирование для исследования специальных режимов. Л.: Судостроение. 1989. - 328 с.

66. Крутиков B.C. Расчет на ЭВМ центробежного насоса. Новочеркасск: Новочерк. гос. техн. ун-т. -1998. -27 с.

67. Кузнецов В.А., Садовский Л.А. Особенности расчета индукторных двигателей для вентильного электропривода // Электротехника, 1998, №6.-С. 35-43.

68. Кулик В.Т. Современная теория организации систем. Киев: Знание. -1971.-24 с.

69. Лидоренко Н.С., Мучник Г.Ф. Электрохимические генераторы. -М.: Энергоиздат. -1982.

70. Ломакин A.A. Центробежные и осевые насосы. М.: Машиностроение. - 1966.-363 с.

71. Магнитодиэлектрические измерительные преобразователи тока устройств релейных защит и автоматики / Михайлов В.В., Брежнев A.M., Дорофеев Г.Б., Темирев А.П. // Электричество, 1988, № 4. -С. 29-34.

72. Максимов Ю.И. Новые источники и преобразователи электрической энергии на судах. М.: Транспорт, 1988. - 174 с.

73. Малошумная гребная электрическая установка // Кораблестроение. 1967, №3-4.

74. Метод расчета электромагнитных процессов в нелинейных электромеханических системах на основе эквивалентных схем замещения. / Коломейцев Л.Ф., Птах Т.К., Архипов А.Н., Пахомин С.А./ Известия вузов. Электромеханика, 1987, № 11, -С. 80-88.

75. Микропроцессорные гибкие системы релейной защиты / Михайлов В.В., Кириевский Е.В., Ульяницкий Е.М.и др. / М.: Энергоатомиздат, 1988.-240 с.

76. Михайлов В.В. Магнитодиэлектрики в устройствах автоматики и релейной защиты. -М.: Энергоатомиздат, 1986. 128 с.

77. Михайлов В.В., Брежнев A.M., Дорофеев Г.Б., Темирев А.П. Маг-нитодиэлектрические измерительные преобразователи тока устройств релейных защит и автоматики // Электричество. -1988. № 4. С. 29-34.

78. Никифоров Б.В., Прасолин А.П. Концепция построения электроэнергетической системы АЛЛ // Вопросы проектирования подводных лодок, Вып. ЦКБ МТ "Рубин", 2000.

79. Никифоров Б.В., Шишкин Д.Ю. Принципы построения ЭЭС перспективных ДЭПЛ // Судостроение. 2000. № 4.

80. Отчет о НИР «Современное состояние и перспективы развития электроэнергетических систем нового поколения для заказов 21» / Научный руководитель Ясаков Г.С. СПб.: - 2002.

81. Парфенов Ю.М. Надежность, живучесть и эффективность электроэнергетических систем кораблей. Л.: BMA. - 1989.

82. Покровский Б.В. Проектирование рабочих органов малошумных центробежных насосов. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004.

83. Программа дискретного автомата, управления выходным инвертором ВИД / Темирев А.П., Луговец В.А., Лозицкий O.E., Цветков A.A., Моря A.B., Павлюков В.М. / Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005612315 от 08.09.05.

84. Программа исследования плоскопараллельных полей методом конечных элементов / Темирев А.П., Квятковский И.А., Лозицкий O.E., Цветков A.A. // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005612324 от 08.09.05.

85. Программа оптимизации вентильно-индукторного двигателя / Темирев А.П., Квятковский И.А., Лозицкий O.E., Цветков A.A. // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005612325 от 08.09.05.

86. Программа расчета силовой части преобразователя для вентильно-индукторного двигателя / Темирев А.П., Лозицкий O.E., Квятковский И.А., Цветков A.A. // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005612326 от 08.09.05.

87. Программа расчета скорости и угла поворота ротора ВИД /Темирев А.П., Луговец В.А., Лозицкий O.E., Цветков A.A., Моря A.B., Павлюков В.М. // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2005612313 от 08.09.05.

88. Программа расчета электромагнитах процессов в преобразователе DC/DC с гальванической развязкой / Темирев А.П., Лозицкий O.E., Квят-ковский И.А., Цветков A.A. // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005612328 от 08.09.05.

89. Программа управления асинхронным электроприводом АЭП /Темирев А.П., Луговец В.А., Лозицкий O.E., Цветков A.A., Моря A.B., Павлюков В.М., Соколов A.B. // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005612274 от 08.09.05.

90. Программа управления вентильно-индукторным двигателем ВИД. /Темирев А.П., Луговец В.А., Лозицкий O.E., Цветков A.A., Моря A.B., Павлюков В.М. // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005612314 от 08.09.05.

91. Программа управления статическим преобразователем И-ПОЕТ-15-230-50 / Темирев А.П., Лозицкий O.E., Харитонов С.А., Луговец В.А., Москаленко Г.М. // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005612311 от 08.09.05.

92. Программа управления статическим преобразователем И-ПОЕТ-5-230-400 / Темирев А.П., Лозицкий O.E., Харитонов С.А., Луговец В.А., Москаленко Г.М. // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005612312 от 08.09.05.

93. Программа управления статическим преобразователем М-ПЗПЕТ-25-бЗ./ Темирев А.П., Луговец В.А., Дерека Л.С., Лозицкий O.E., Москаленко Г.М., Моря A.B., Харитонов СЛ.// Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005612317 от 08.09.05.

94. Программа формирования и корректирования 400 Гц синусоиды / Темирев А.П., Лозицкий O.E., Харитонов С.А., Луговец В.А., Москаленко Г.М. // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2005612275 от 08.09.05.

95. Программа формирования и корректирования 50 Гц синусоиды / Темирев А.П., Лозицкий O.E., Харитонов С.А., Луговец В.А., Москаленко Г.М. // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2005612310 от 08.09.05.

96. Проус В.Р., Габов E.H., Темирев А.П., Перцев B.C. Разработка дифференциальной защиты с магнитодиэлектрическими датчиками тока на напряжение 6,3 кВ //Известия вузов. Электромеханика. 1984. № 11. -С. 127.

97. Проус В.Р., Темирев А.П. Порошковые магнитопроводы в индукционных преобразователях тока устройств релейной защиты и автоматики //Известия вузов. Энергетика 1990. - № 4, - С.18-22.

98. Руководство по эксплуатации аккумуляторных батарей подводных лодок ВМФ. РЭАБ 78. Мин. обороны СССР. М.: Воен. изд-во, 1983.

99. Рябинин И. А. Надежность и безопасность структурно-сложных систем. СПб.: Политехника. 2000.-248 с.

100. Садовский Л. А., Виноградов В. Л. Электродвигатели с переменным магнитным сопротивлением для современного регулируемого ЭП //Электротехника. 2000. №2. С. 54 - 59.

101. Садовский Л.А., Виноградов В.Л., Максимов A.A., Темирев А.П. Развитие регулируемого электропривода с новыми типами машин переменного тока. Приводная техника. 2001. № 2. - С. 35-44.

102. Самарский A.A., Гулин A.B. Численные методы. М.: Наука, 1989. -432 с.

103. Семенеко Н.Г., Гамазов Ю.А. Измерительные преобразователи больших токов и их метрологическое обеспечение. М.: Изд-во стандартов, 1984.- 132 с.

104. Семенов Б.Ю. Силовая электроника М. «СОЛОН-Р». 2001. 327с.

105. Семенчук В.А. Разработка высокоэффективных микроконтроллерных модульных систем управления вентильно-индукторными двигателями и базового комплекта программного обеспечения: Дис. . канд. техн. наук. -М.: 1998.-119 с.

106. Сергиенко Л.И., Миронов В.В. Электроэнергетические системы морских судов. М.: Транспорт. - 1991.

107. Сильвестер П., Феррари Р. Метод конечных элементов для радиоинженеров и инженеров электриков. М.: Мир, 1986. - 229 с.

108. Сирота И.М. Переходные режимы работы трансформаторов тока. Киев : Изд-во АН УССР, 1961.

109. Сирота И.М. Трансформаторы тока и фильтры напряжения и тока нулевой последовательности. Киев: Наукова Думка, 1988. - 286 с.

110. Сирота И.М., Фабрикант B.JI. Расчет схемы преобразователя при учете нагрузки. Электричество. 1984. № 2. - С. 18-22.

111. Система. Симметрия. Гармония. М.: Мысль, 1988. - 315 с.

112. Системный анализ и принятие решений. Словарь-справочник. -М.: Высш. шк., 2004-616 с.

113. Справочник по электрическим аппаратам высокого напряжения / Адоньев Н.М., Афанасьев В.В., Бортник И.М. и др. Л.: Энергоатомиздат, Ленинград, отд-ние, 1987. - 544 с.

114. Справочник судового электротехника. Л.: Судостроение. - 1980.

115. Сто гний Б.С. Теория высоковольтных измерительных преобразователей переменного тока и напряжения Киев: Наукова Думка, 1984. -272 с.

116. Судовые электроэнергетические системы и устройства/ Справочник судового электрика. В 3-х т. Л.: Судостроение, 1975. - 520 С.

117. Темирев А.П. Теория и практика разработки судовых систем электроснабжения и бортовых блоков управления электродвигателей. Ростов н/Д: Изд-во Рост.ун-та, 2004. -250 с.

118. Темирев А.П., Козаченко В.Ф., Обухов H.A., Анучин A.A., Трофимов С.Г., Никифоров Б.В., Байков В.П. Контроллеры МК11.3 для высокопроизводительных систем прямого управления двигателями //CHIP NEWS. 2002. № 4. С. 24-30.

119. Темирев А.П., Михайлов В.В., Дордий A.C. Высоковольтный датчик тока устройств релейной защиты ЭЭС //Судостроение. 1988. -№ 11.-С. 26.

120. Темирев А.П., Федоров А.Е., Маснюк С.И., Юрин A.B. Алгоритм формирования синусоидального напряжения для систем бесперебойного питания// Научно-технический сборник "Электропитание". №5. - 2004. -С.54-63.

121. Темирев А.П. Совершенствование комплекса устройств релейной защиты, автоматики и диагностики судовых электроэнергетических систем. -Ростов н/Д: Изд-во Рост. Ун-та, 2005. 150 с.

122. Темников Ф.Е. Высокоорганизованные системы // В кн.: Большие системы: Теория, методология, моделирование. М.: Наука, 1971. - С. 85 -94.

123. Тренажерные системы. В.Е. Шукшунов и др. М: «Машиностроение», 1981.-256 с.

124. Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах. M. -JL: Энергия, 1970. - 520 с.

125. Федосеев A.M. Релейная защита электрических систем. М.: Энергоатомиздат, 1984. - 520 с.

126. Флейшман Б.С. Основы системологии. М.: Радио и связь, 1982. -272 с.

127. Фрейдзон И. Р. Моделирование корабельных систем управления. JL: Судостроение, 1975.-231 с.

128. Цыркин М.И., Гольдинер А.Я., Тюляков К.А. Режимы работы и определение оптимальной мощности ДЭС в системе ДЭС-ИБП // Электросистемы. 2001. № 1(3). -С. 8-11.

129. Цыркин М.И., Гольдинер А.Я., Тюляков К.А. Совместная работа дизельной электростанции (ДЭС) и источника бесперебойного питания (ИБП). (Системы "ДЭС-ИБП") // Двигателестроение. 2000. № 2 (200). С. 68.

130. Цыркин М.И., Гольдинер А.Я., Тюляков К.А., Соколов C.B. Системы "ДЭС-ИБП". Согласование работы дизельной электростанции (ДЭС) и источника бесперебойного питания (ИБП). Двигателестроение. 2000. № 4 (202). -С. 6-7.

131. Чернобровое Н.В. Релейная защита. М.: Энергия, 1974. - 680 с.

132. Чиняев И.А. Лопастные насосы. Л.: Машиностроение, 1973. -246 с.

133. Шейнихович В.В., Климанов О.Н., Пайкин Ю.И., Зубарев Ю.Я. Качество электрической энергии на судах: Справочник. Л.: Судостроение, 1988.- 160 с.

134. Шолохов В.В., Кособоко C.B., Скачков Ю.В. Рефрактометрический датчик плотности электролита аккумуляторных батарей //Кибернетика электрических систем. Материалы 22 сессии семинара. «Диагностика энергооборудования». - Новочеркасск. - 2000. - С. 104-105.

135. Шоффа В.И. и др. Анализ и расчет поляризованных магнитных систем методом теории цепей с учетом потоков рассеяния и сопротивления магнитопровода // Электричество. 1994. № 9. -С. 69 72.

136. Шуляк В.Г. Синтез и расчеты измерительных органов релейной защиты / Учебное пособие. Новочеркасск: Изд. НИИ, 1984. - 92 с.

137. Электрические цепи с ферромагнитными элементами в релейной защите / Дроздов А.Д., Засыпкин А.С., Кужеков C.JT. и др. М.: Энерго-атомиздат.-1986.

138. Электрооборудование судов: Учебник для вузов // Вилесов Д.В., Галка В.Л., Киреев Ю.Н. и др. СПб.: Элмор/Фонд СЭТ, 1996. - 414 с.

139. Электротехнические и радиоэлектронные системы дизель-электрических подводных лодок / Соколов B.C., Никифоров Б.В., Забурко А.В., Андреев А.А., Жилич В.Н.// Под общ. ред. Соколова B.C. СПб.: ЦКБ МТ «Рубин», 2005. - 255 с.

140. Электротехнический справочник: В 3 т. Т. 1 Общие вопросы. Электротехнические материалы. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 488 с.

141. Энергетические системы. Терминология: Сборник рекомендованных терминов. Вып. 81. М.: Наука. - 1970.

142. Ясаков Г.С. Корабельные электроэнергетические системы. Часть 1. С.-Пб.: Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г.Кузнецова. - 1999. - 640 с.

143. Blaabjerg F., Kjaer Р.С., Rasmussen P.O., Christensen R., Hansen S., Rristoffersen J.R. Fast Digital Current Control in Switched Reluctance Motor Drive without Current Feedback Filters / EPE'97,1997, Vol. 3, pp. 625-630.

144. Bose B.K., Miller T.J.E, Szczesny P.M., Bicknell W.H. Microcomputer Control of Switched Reluctance Motor // IEEE Transactions on Industry Applications. Vol. IA-22, No. 4. July/August 1986, pp. 708-715.

145. Chan C., Jiang Q. Study of starting performances of switched reluctance motors / in Proc. 1995 Int. Conf. Power Electronics and Motor Drive Systems, vol. l,pp. 174-179.

146. Cheok N. Ertugrul A model free fuzzy logic based rotor position sen-sorless switched reluctance motor drives / Conf. Rec. IEEE-IAS Annu. Meeting, vol. 1, 1996, pp. 76.

147. Ehsani M. Position sensor elimination technique for the switched reluctance motor drive/ U.S. Patent 5 072 166, Dec. 10,1991.

148. Ehsani M., Fahimi B. Elimination of Position Sensors in Switched Reluctance Motor Drives: State of the Art and Future Trends // IEEE Transactions on industrial electronics, vol. 49, NO. 1, february 2002.

149. Fulton N.N., Lawrenson P.J. SR drives for electric vehicles: a comparative assessment // Intelligent Motion, 1993, pp. 562-579.

150. Gallegos-Lopez G. A New Sensorless Low-cost Methods for Switched Reluctance Motor Drives // University of Glasgow SPEED Laboratory. - August 30, 1997 (Обзор).

151. Harris M.R, Miller T.J.E. Comparison of design and performance parameters in SR and induction motors //IEE EMD Conference 1989, pp. 303-307.

152. Harris W. D. and Lang J. H. A simple motion estimator for variable reluctance motors // IEEE Trans. Ind. Applicat., vol. 26, pp. 237-243, Mar./Apr. 1990.

153. Inderka R. B. and De Doncker R.W. //Simple average torque estimation for control of switched reluctance machines / Proc. 9th Int. Conf. Power Electronics and Motion Control (EPE-PEMC), 2000.

154. Inderka R. B. Direkte Drehmomentregelung Geschalteter Reluktanzantriebe, Doctoral dissertation, ISEA, RWTH Aachen, Aachen, Germany, 2002.

155. Inderka R. B., De Doncker. R.W. DITC-Direct Instantaneous Torque Control of Switched Reluctance Drives //IEEE Transactions on industry applications, vol. 39, no. 4, july/august 2003.

156. Bu J. and Xu L. Eliminating starting hesitation for reliable sensorless control of switched reluctance motors / in Conf. Rec. IEEE-IAS Annu. Meeting, vol. 1, 1998, pp. 693-700.

157. Laurent. A New Inderect Rotor Position Sensing with Resonant Method for SRM. /Proc. Intel. Motoin. June 1993. p. 324-331.

158. Lawrenson P. J. Brief Status Review of Switched Reluctance Drives. -EPE Journal, Vol.2, No.3, Oct. 1992, p. 133-144.

159. Lipo T. Advanced Motor Technologies: Converter Fed Machines. -IEEE Trans. 1997, No.7, p.204-222.

160. Lopez G., Kjaer P. C., and Miller T. J. E. High-grade position estimation for SRM drives using flux linkage/current correction model / in Conf. Rec. IEEE-IAS Annu. Meeting, vol. 1,1998, pp. 731-738.

161. Miller T. J. E. and McGilp M. Nonlinear theory of the switched reluctance motor for rapid computer-aided design / Proc. Inst. Elect. Eng., vol. 137, pt. B, no. 6, pp. 337-347, Nov. 1990.

162. Miller T.J.E. Switched Reluctance Motors and Their Control. Oxford: Magna Physics Publishing and Clarendon Press, 1993. - 205 p.

163. Nanayakkard A. Current transformers for protection and metering // Electrical Engineer, 1985, vol. 82, No. 11, pp. 14, 16, 18-20.

164. Radaelli M., Sozzi L., Ehrhart P. Novel Technologies with PM-machines for ship Propulsion. /1 International Symposium and Exhibition Civil or Military All ElectricShip, Paris, March 1997.

165. Saha S., Ochiai K., Kosaka T., Matsui N. and Takeda Y. Developing sensorless approach for switched reluctance motors from a new analytical model /Conf. Rec. IEEE-IAS Annu. Meeting, vol. 1,1999, pp. 525-532.

166. Zasipkin A.C., Temirev A.P. Magnetodielektric current transformers of relay protection divices and automation / International Conference on Instrument transformescurrent state and trends of development, 12-14 September, 1990, Lodz Poland.