автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Создание перспективных электротехнических и энергетических комплексов судовых единых электроэнергетических систем

005004119

Васин Игорь Михайлович

СОЗДАНИЕ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ СУДОВЫХ ЕДИНЫХ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Специальность: 05.09.03 -Электротехнические комплексы и системы

- 1 ДЕК 2011

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург - 2011

005004119

Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии «Центральный научно-исследовательский институт судовой электротехники и технологии» (ФГУП «ЦНИИ СЭТ») и Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им.В.И. Ульянова (Ленина) (СПбГЭТУ) кафедра систем автоматического управления

Научный консультант - доктор технических наук, профессор

ФГУП «ЦНИИ СЭТ» Токарев Лев Николаевич

Официальные оппоненты: - доктор технических наук,начальник отдела

ОАО «ЦКБМТ «Рубин» Никифоров Борис Владимирович;

- доктор технических наук, профессор СПбГМТУ

Дмитриев Борис Федорович;

- доктор технических наук, профессор СПбГЭТУ

Соколовский Георгий Георгиевич.

Ведущая предприятие - ОАО «Центральное Морское Конструкторское

Бюро «Алмаз»

Защита диссертации состоится «¿£_» 2011 г. в час. на заседании со-

вета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.238.05 Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) по адресу: 197376, Санкт-Петербург, ул. Проф. Попова, 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ».

Автореферат разослан у/У »_

. 2011 г.

Ученый секретарь совета по защите докторских и кандидатских диссертаций, к.т.н

М.П.Белов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В условиях все расширяющегося производства и огромных капитальных вложений, задача формирования стратегических путей развития отрасли приобретает первостепенное значение. Так решению задачи развития отечественного флота служит принятая в России Морская доктрина. В ней чётко указывается роль и место отечественной судостроительной промышленности в отстаивании интересов национальной экономики. Реализация этой доктрины позволит решить не только научно-технические проблемы в области отечественного военного кораблестроения, но и целый ряд вопросов, связанных с созданием эффективных гражданских судов ледового класса и комплексов технических средств для освоения Северного морского пути, добычи и транспортировки жидких углеводородов в шельфовых зонах Арктики.

С целью обеспечения этой доктрины в отечественной судостроительной отрасли приняты такие федеральные целевые программы (ФЦП) как: ФЦП «Национальная технологическая база на 2007 - 2011 годы», ФЦП «Развитие гражданской морской техники на 2009 -2016 годы» и др.

Государственные программы реализации российских проектов по добычи и транспортировки жидких углеводородов будут проводиться в тяжелых арктических условиях. Особое внимание при проектировании специализированных судов для арктических районов плавания должно уделяться созданию надежных, безопасных и эффективных судовых энергетических установок (СЭУ), обеспечивающих движение и маневрирование судна как при самостоятельном плавании во льдах, так и под проводкой ледокола. При выборе СЭУ и определении мощности главных двигателей судна активного ледового плавания принимают во внимание такие дополнительные требования к движительно-рулевому комплексу как: необходимость частого и быстрого реверсирования, поддержания постоянства мощности на валу во всех режимах движения судна, возможность безаварийной работы энергетической установки в условиях взаимодействия гребного винта со льдом, необходимость получения максимального упора на швартовом режиме и близкого к максимальному упору на заднем, ходу и пр.

В настоящее время для судов с электродвижением всем этим требованиям в полной мере отвечает концепция создания единых высоковольтных судовых электроэнергетических систем (ЕЭЭС).

На протяжении десятков лет в развитие теории, разработку задач и методов исследования и проектироаиия судовых электроэнергетических систем вносили свой вклад коллективы ученых ФГУП «ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова», ФГУП «ЦНИИ СЭТ», ОАО «Силовые машины» филиал «Электросила», СПбГМТУ, СПбГЭТУ «ЛЭТИ», СПбГПУ, ГУ Военно-Морской Академии имени Н. Г. Кузнецова и др. Математическая теория синхронных машин, симметричных и несимметричных процессов, прикладных алгоритмов расчета развита в трудах таких ученых как: М. И. Алябьев, Л. П. Веретенников, В. Н. Константинов, А. Е. Козярук, Ю. П. Коськин, Б. В. Никифоров, М. В. Пронин, И. А. Рябинин, В. М. Сендюрев, Г. Г. Соколовский; А. П. Сеньков, Л. Н. Токарев, В. П. Топорков, Г.С. Ясаков и др.

При решении вопросов проектирования и строительства судов с электродвижением в качестве основных функциональных элементов ЕЭЭС выступают такие технически сложные устройства как турбо- и дизель-генераторы, электрохимические генераторы (ЭХГ) и аккумуляторные батареи, силовые статические полупроводниковые и электромагнитные преобразователи, аппараты коммутации и защиты, гребные электродвигатели (ГЭД) и винто-рулевые комплексы (ВРК), а также системы управления и контроля технических средств, входящих в состав ЕЭЭС. При таком разнообразии основных функциональных элементов необходим комплексный подход к вопросам взаимосвязи и объединения подобных систем в рамках решения поставленных перед судном задач.

Именно поэтому концепция развития ЕЭЭС судов с электродвижением становится во всем мире все более и более привлекательной.

Однако объединение вышеперечисленного электрического и энергетического оборудования в ЕЭЭС, решающее задачи как обеспечения электроэнергией потребителей собственных нужд, так и движения судна в целом, резко усложнило чисто электротехнические вопросы, решаемые ранее автономно. Потребовался пересмотр используемых ранее методов и методик расчёта электромеханических процессов в. нормальных и аварийных режимах работы судовых электростанций (СЭС). Оказались необходимыми расчётно-обоснованные рекомендации по применению ранее не используемых на судах высоковольтных машинно-вентильных комплексов. Появилась возможность получения улучшенных технических показателей режимов работы глубоководных подводных аппаратов за счёт применения стабилизаторов напряжения на базе мощных импульсных преобразователей постоянного тока для воздухонезависимых энергетических установок с ЭХГ и использования оптимальных по массогабаритным и техническим параметрам асинхронных ГЭД и пр.

Все вышеизложенное делает решение сформулированных в диссертации вопросов важной и актуальной научно-технической задачей.

Цель работы - решение совокупности научных и технических проблем, направленных на создание перспективного судового электротехнического и энергетического оборудования, соответствующего современному уровню научно-технического прогресса, за счёт интеграции разнородного электроэнергетического оборудования в единые электроэнергетические системы, применения перспективных технических решений, минимизирующих массогабаритные характеристики составного электрооборудования и улучшающих потребительские свойства судов.

Поставленная цель достигается решением следующих основных задач:

- проведением анализа областей применения, принципов построения и перспектив развития судовых электротехнических комплексов ЕЭЭС на судах с электродвижением, разработкой технических требований к судовому электрооборудованию и концепции выбора технической базы реализации вариантов ЕЭЭС различной мощности;

- формализацией расчета динамических режимов перспективных многоагрегатных комплексов судовых электростанций, состоящих из общепромышленных и сверхпроводниковых генераторных агрегатов;

- созданием методики определения областей параметров систем распределения нагрузок в многоагрегатных судовых электростанциях, обеспечивающей заданные показатели функционирования судовых генераторных агрегатов ЕЭЭС;

- разработкой научно обоснованных рекомендаций по применению различных типов высоковольтных гребных электроприводов для использования в составе электрооборудования систем электродвижения судов различного назначения;

- разработкой математического обеспечения расчёта параметров импульсных преобразователей постоянного тока стабилизаторов напряжения воздухонезависимых энергетических установок с ЭХГ;

- проведением теоретических и экспериментальных исследований аварийных режимов работы электротехнических комплексов многоагрегатных судовых ЕЭЭС;

- созданием процедуры вычисления риска остановки судна из-за отказа оборудования ЕЭЭС или срабатывания защит, которые на основе оценки их вклада в создание опасной ситуации, обеспечивают построение наиболее безопасных судовых ЕЭЭС;

- изготовлением и экспериментальными исследованиями макетных образцов перспективного электрооборудования, а также стендовыми испытаниями опытных образцов поставочных комплектов судового электрооборудования ЕЭЭС для судов с электродвижением.

Методы исследования базируются на теории синхронных и асинхронных машин, теоретических основах электротехники, общей теории сложных систем, теории обобщённых электрических машин, методах анализа и синтеза линейных и нелинейных замкнутых систем, теории безопасности, численных методах решения систем алгебраических и дифференциальных уравнений, градиентных методах поиска минимума функции, а также на накопленном опыте и результатах расчётов переходных и установившихся процессов в многоагрегатных судовых машинно-вентильных системах.

На защиту выносятся следующие результаты диссертационной работы:

1. Концепция выбора структур и технической базы реализации вариантов ЕЭЭС различной мощности.

2. Формализация расчета электромагнитных процессов в многоагрегатных комплексах генераторных агрегатов для исследования динамических режимов работы судовых электростанций ЕЭЭС,

3. Методика определения областей параметров многоагрегатных судовых электростанций, обеспечивающих заданные показатели функционирования судовых генераторных агрегатов ЕЭЭС.

4. Математические модели гребных электроприводов и расчётно-обоснованные рекомендации по их применению в составе электрооборудования систем электродвижения судов различного назначения.

5. Математическое обеспечение расчета параметров импульсных преобразователей постоянного тока стабилизаторов напряжения воздухопезависимых энергетических установок на водородном топливе.

6. Алгоритмы решения задачи получения оптимальных параметров асинхронных электродвигателей заданной мощности, используемых для работы в гребных машинно-вентильных системах.

7. Процедуры вычисления риска остановки судна из-за отказа оборудования ЕЭЭС или срабатывания защит.

Научная новизна работы

1. Концепция построения структур и технической базы реализации вариантов ЕЭЭС различной мощности, позволяющая с единых научно обоснованных позиций формировать варианты судовых ЕЭЭС мощностью от 2 до 50 МВт на основе интеграции различных типов электроэнергетических и преобразовательных комплексов в рамках конкретных ЕЭЭС.

2. Формализация расчета электромагнитных процессов в многоагрегатных комплексах генераторных агрегатов судовых электростанций, позволяющая моделировать динамические режимы параллельной работы как общепромышленных, так и высокотемпературных сверхпроводниковых генераторных агрегатов.

3. Методика определения областей параметров многоагрегатных судовых электростанций, обеспечивающая заданные показатели функционирования судовых генераторных агрегатов ЕЭЭС за счет организации направленного поиска в области параметров основных и дополнительных регуляторов генераторных агрегатов, оптимизирующих созданные системы в условиях ограничений на область параметров регуляторов и распределение нагрузок между параллельно работающими генераторами судовой электростанции.

4. Математические модели гребных электроприводов на основе уравнений для исследования их режимов работы, позволяющие организовать системы управления, основанные на вычислении дополнительных координат по динамическим моделям с контурами регулирования по скорости и моменту и расчётно-обоснованные рекомендации по применению тех или иных электроприводов в составе электрооборудования систем электродвижения судов различного назначения.

5. Математическое обеспечение расчета параметров импульсных преобразователей постоянного тока стабилизаторов напряжения воздухонезависимых энергетических

установок на водородном топливе, отличительной чертой которых является независимость выходного напряжения стабилизатора от изменения напряжения, удельной мощности ЭХГ и их массы, получая улучшенные технические показатели режимов работы подводных аппаратов.

6. Алгоритмы решения задачи получения оптимальных параметров асинхронных гребных электродвигателей заданной мощности, используемых для работы в гребных машинно-вентильных системах, позволяющие выявить зависимость активного ядра указанных электродвигателей от варьируемых электрических и конструктивных параметров. В результате решена задача выбора отимальных частот для гребных электродвигателей различной мощности.

7. Процедуры вычисления риска остановки судна из-за отказа оборудования ЕЭЭС или срабатывания защит, которые на основе оценки их вклада в создание опасной ситуации делают возможной оптимизацию созданной системы по фактору риска среди допустимого множества рассматриваемых вариантов.

Практическая ценность работы состоит в том, что в результате теоретических, экспериментальных исследований и опытно-промышленного внедрения созданы технические предпосылки решения проблемы создания отечественных конкурентоспособных судов с системами электродвижения на базе концепции их построения с применением передовых образцов высоковольтных генераторных агрегатов, электростанций, полупроводниковых преобразователей, систем автоматики, защиты и диагностики. Созданы и введены в эксплуатацию электротехнические комплексы ЕЭЭС для ряда отечественных судов.

Под руководством и с непосредственным участием автора созданы и внедрены:

- судовые ЕЭЭС следующих проектов судов: 20180, 22030, 19910, 745;

- вспомогательная СЭД подводного аппарата;

- опытные образцы высоковольтных ЕЭЭС для судов ледового плавания;

- опытные образцы энергетической установки на базе топливных элементов с твердополимерным электролитом;- макетные образцы системы электродвижения с высокотемпературным сверхпроводящим электротехническим оборудованием;

- программы математического моделирования многоагрегатных комплексов машинно-вентильных систем судовых ЕЭЭС переменного и постоянного тока;

- экспериментальные исследования режимов короткого замыкания в электрических цепях высоковольтных ЕЭЭС переменного тока.

Диссертация выполнена на основании:

- ФЦП «Национальная технологическая база» на 2007 - 2011 годы;

- ФЦП «Развитие гражданской морской техники» на 2009 - 2016 годы.

Внедрение результатов работы. Результаты работы внедрены на судах гражданского назначения; в опытных образцах опытно-конструкторских работ, выполненных по заказам Министерства промышленности и торговли РФ, Министерства науки и высшей школы РФ, Министерства обороны РФ; макетных образцах физических моделей ЕЭЭС, предназначенных для исследования схемных реализаций и обоснования технических требований к опытным образцам перспективных ЕЭЭС судов с электродвижением различного назначения.

Апробация работы. Основные научные и практические результаты исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на первой Всесоюзной конференции по электромеханике (Ленинград, 1987 г.), на семинарах НТО им. акад. А.Н. Крылова «Экономия топливных ресурсов при испытании судовых ЭЭС» (Ленинград, 1986 г.), на научно-технических конференциях состава ЛЭТИ им. В.И.Ульянова (Ленина) (Ленинград, 1987-1992 гг.), на Координационных советах по строительству судов пр. 745 (Ярославль,

2009г.), пр. 19910 (Нижний Новгород, 2006г.), пр. 20180 (Северодвинск, 2007г.), на Научно-Координационном совете по ключевым технологиям в области электроэнергетики (Москва, 2005г.), на Научно-Координационном совете по национальной технологической базе (Москва,2007г.) и Академии электротехнических наук (Москва, 2009г.), на межотрас-левойконференции в ОАО «Малахит» (СПб, 2010г.), на 2-ой Российской научно-практической конференции судостроителей (С.-Петербург, 2010 г.).

Публикации но работе.К основным публикациям по теме диссертации относятся 46 работ, в том числетри монографии, 11 статей в изданиях из перечня ВАК,6 патентов РФ на изобретение, 15 статей и докладов, 13 технических отчетов, 1 официально зарегистрированная программа для ЭВМ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения. Общий объем работы составляет 398 страниц машинописного текста и включает в себя 214 рисунков и 11 таблиц. Список литературы содержит 309 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введснииобоснована актуальность работы, сформулированы её цель, задании новизна, а также основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена вопросам значимости и актуальности выполняемой работы, анализу областей применения, принципов построения и перспективам развития ЕЭЭС на судах с электродвижением.

Отмечено, что в мировой практике задача обеспечения электродвижениясудов не нова, однако в отечественном судостроении подобные системы создаются впервые.

В работе дан анализ применения ЕЭЭС на судахразличных типов и классов зарубежной постройки.

Так. для крановых, добывающих и целого ряда других судов, для которых одним из основных требований является обеспечение позиционирования судна в заданной точке, примером может служить схема ЕЭЭС судна-трубоукладчика с электродвижением «Ьоге1ау» (рисунок 1.), где в гребных электрических установках (ГЭУ) переменного тока нашли применение регулируемые гребные электроприводы (ГЭП).

Единичная мощность ГЭП для судов данного класса в большинстве случаев составляет от 2,0 до 6,0 МВт, а установленная мощность всей ЕЭЭС характеризуется уровнем от 12,5 до 30 МВт.

ГЭД 1иш л,

Рисунок 1. - Структурная схема ЕЭЭС судна-трубоукладчика«Ьоге1ау»

Пля ледоколов и судов ледового плавания примером применения ЕЭЭС с ГЭУ переменного тока может служить финский ледокол «01зо», схема которого представлена на рисунке 2.

Установленная электрическая мощность ЕЭЭС для обеспечения электродвижения и собственных нужд ледоколов и судов ледового класса составляет от 20 до 40 МВт.

т^ г

Рисунок 2. - Структурная схема ЕЭЭС ледокола «Мво»

При этом все ЕЭЭС вышеперечисленных классов судов реализованы на высоком напряжении.

Примером создания отечественной ЕЭЭС переменного токавля судов с полным электродвижением может служить построенное в 2010 г.грузовое судноповышенной манёвренности «Звёздочка».Структура ЕЭЭС этого судна представлены на рисунке 3.Электрическая мощность рассматриваемой ЕЭЭС составляет 2,4 МВт на винте.

Рисунок 3. - Структурная схема ЕЭЭС грузового судна «Звёздочка»

Имевшееся до недавнего времени сокращение в России объёмов финансирования промышленности привело к ряду негативных последствий, одно из которых заключается в сокращении объёма НИР и НИОКР. Так, начиная с 1992 года, проведение поисковых исследований в интересах развития гражданской и военно-морской техники практически прекратилось.

А между тем, благодаря появлению на международном рынке новых прорывных технологий, предоставилась возможность значительно снизить массогабаритные характеристики и улучшить качество судового силового электрооборудования, придав тем самым проектируемым судам новые технические возможности.

Так технология производства кремниевых твердотельных полупроводников (ЮВТ-транзисторов и полностью управляемых ЮСТ-тиристоров) нашла применение в судовом силовом энергетическом электрооборудовании, особенно в преобразовательной технике.

Совершенствование технологий прямого преобразования энергии топлива в электроэнергию на базе топливных элементовоткрыло перспективы перед разработчиками су-довыхвоздухонезависимыхэнергетических установок в плане значительного увеличения их автономности и снижения шумности.

Дальнейшее развитие сверхпроводниковых технологий-получение высокотемпературной сверхпроводимости - привела к возможности создания комплектов сверхпроводникового оборудования, включающих генераторы, силовые кабели, трансформаторы и ГЭД, отличающихся малыми габаритами и массой.

Применение же винто-рулсвых комплексов (ВРК), позволяет установить оборудование ВРК вне корпуса судна, что даёт возможность более рационального использования объема суднадля размещения груза.

Новые возможности в вопросах взаимосвязи и объединения разнообразных судовых систем в рамках решения поставленных перед судном задач с учетом того, что судовые ЕЭЭС относятся к категории структурно сложных систем, обеспечивающих необходимое функционирование и безопасность судна,требуют и нового подхода к вопросам

проектирования и исследованияперспектив-ных электроэнергетических систем.

Вариант структуры современной ЕЭЭС судна с электродвижением представлен нарисунке 4.

Проведенный анализ областей применения, объемов электропотребления и принципов построения зарубежных и отечественных ЕЭЭС для судов с электродвижением позволил сформулировать концепцию построения структур и технической базы реализации вариантов ЕЭЭС различной мощности, позволяющая с единых научно обоснованных позиций формировать варианты судовых ЕЭЭС мощность от 2 до 50 МВт на основе интеграции различных типов электроэнергетических и преобразовательных комплексов в рамках конкретных ЕЭЭС(таблица 1).

Таблица 1.

Варианты структур различных типов судовых ЕЭЭС

Рисунок 4 - Судовая ЕЭЭС пассажирского парома

Структурные схемы баюпых модулей преобразователей

Структурные схемы систем эясетродвижсния на основе базовых модулей преобразователен для кораблей различных шпон

прочая-

Продолжение таблицы 1

Вторая глава содержит математическое обеспечение дляисследования и расчётов режимов работы источников электроэнергии судовых ЕЭЭС- судовых электростан-ций.Приведённый в первой главе анализ показывает, что основным структурным набором любой СЭС является многообразие функциональных элементов, включающих в себя источники электроэнергии переменного тока и коммутационную аппаратуру,системы распределения активных и реактивных нагрузок, регуляторы возбуждения генераторов и регуляторы первичных двигателей генераторных агрегатов.

Значительное увеличением суммарной мощности потребителей СЭС потребовало увеличения напряжения на шинах главных распределительных щитов. Резко изменились параметры генераторных агрегатов СЭС. Потребовались ранее неизвестные структурные изменения конфигурации электромеханических систем. Последствия аварийных режимов стали более угрожающими для безопасности судов.

Отмечено, что СЭС отличаются большим разнообразием структур, а следовательно, и процессов, происходящих в установившихся и переходных режимах. Исследование переходных процессов даже в отдельно взятом элементе СЭС уже представляют собой большие трудности, т.к. приходится иметь дело с решением систем нелинейных алгебраических и дифференциальньк уравнений с переменными коэффициентами. Эти трудности усугубляются при объединении элементов в систему.

В работе представлены уровнения для моделирования различных режимов работы вариантов СЭС. Среди них расчётдинамических режимов работы синхронных генераторных агрегатовСЭСв режимах подгонки частоты и синхронизации.

У.. =*/. = V;: Л.. =иЛ ~иЛ»иА =

/„ = V,, + ; = К - 'л )/гл; ^ = К+- ++))/г«;

= Ч'л - = V«! '„1 = -и*!1,г;

р1>2 = (-/,2 + ки (и2 - и„ - кгк,А, + О,!^))/^; (1)

= + - 'я = £/., р^л = (у/2 - '/2)/Т>2 ;

К, = {/„/„ + и,,/,,; р«, = («й - )/г;1; = (-и„ - *„ - <в|,))Д„;

= и„21в] + 1Л; Р®2 = (трг ~ )/тп \рт,г= (~тр2 - Кр2 (®2 - а>„2 - М®. ))/г„; ¿м, = кг(м,<-м,2у, </„=/„,-и 1/.=Л/.; £/„=*„: £/,={/„+£/,,;

$ = й),-ю2; = Аг^314л-,; <У = =8т(5<й).

fei +Jc»,;/i(1-fe2cosW/(,2-J!:,JsinWi,2=% -!?/2cosf3), <4i sinW;'« "*,2 cos (5)iq2=4,2 sin («SJ,

C*. + ** >¿1 + ^ + ((*. +xk+ ) cos(S) -r* sia(5»'к + (2)

+((x„+xt+x</2)s\n(5) + r„cos(5))it2 =lF/2 cos(5),

'л " (*» + J V + CC*» + + XJ sin(5 У+

+rn co$(S))id2((r„ sin(8)-(x„ + xt + x?2;cosfS))i9l-4/2 sinf<JJ.

гдег/j - напряжение на серводвигателе; usn - сигнал по разности активной нагрузки; usp -сигнал, пропорциональный скольжению; cos - частота вращения серводвигателя; d<as - изменение уставки регулятора частоты вращения; - сигнал периодизатора угла между векторами напряжений; ц - сигнал включения генераторов на параллельную работу.

Результаты моделирования режимасинхронизации на примере двух генераторных агрегатов СЭСприведены на рисунке 5.

Из рисунка видно, что после подачи команды на синхронизацию (0,6 с) автоматика СЭС выполняет процедуру подгонки частот, а в момент времени 2,8 с происходит включение генераторов на паралельную работу. На 5-ой секунде происходит включение нагрузки.

Получена формализация расчета

а1 электромагнитных процессовв многоагре-

гатных комплексах СЭС, позволяющая мо-

Рисунок 5. - Процесс подгонки частот делировать в структурах судовых электро-и синхронизации синхронных генераторов СЭС ^^ данамические режимыпараллель-

ной работы геператорных агрегатов различных типов. На примере разработки математического описание для исследования динамических электромеханических процессов в системе

1fr

"7"

из двух синхронных дизель-генераторов СЭС переменного тока, процедуру формализации расчёта можно представить в следующем виде.

Дана исходная система уровнений синхронного генератора:

Uq = - rid + 014>д + p4>j /а>ь , ^d = '/ "'d''£>•

Ud = - riq - p V®í> , = V« + 'е-

С/ = ¡f + Tf pVf, Vf = 7 ' ¡d + «l'C ■

0 = |Д + 7д рУд, <D+ í?2'/ - «Л 'rf.

O-ÍQ + TQPVQ, VQ=ÍQ + mgxqig,

Me=Vdiq+-Vqld. .

где Uq, Ud - составляющие вектора напряжения статора по осям q и d; i¡¡, iq. составляющие вектора тока статора по осям; ¥q -составляющие вектора потокосцепления статора по осям; vf - потокосцепление обмотки возбуждения; íd,íq -составляющие вектора тока демпферных контуров; ¥о, ¥<¡ - составляющие вектора потокосцепления демпферных контуров; xj, xq - синхронные сопротивления статорных обмоток по осям; md,m¡is,mq -коэффициент магнитной связи обмоток статора и ротора по осям; g¡, g¡ - коэффициенты магнитной связи обмоток ротора по осям; Tf, Тр, Тд - постоянные времени роторных обмоток по осям; г - активное сопротивление обмотки статора; саь, ш - базисная угловая и относительная частоты вращения ротора.

Уравнения систем возбуждения записаны в виде:

uf\ =ku¡iud¡ -k„2¡ut¡i+/ci\irdi +km'qi-kkuItí, pltí =~{\/Тш)1и +(l/rtí)ytí,

иь=Ю(Ц„ил)+и,юиг. (4)

где Ud, Uq- составляющие вектора напряжения статора по осям d и q; Uf, If - напряжение и ток обмотки возбуждения; Id, 1Ч - составляющие тока статора по осям d и q; lo, Iq - токи демпферных контуров; со - частота вращения осей d и q; ¥q- потокосцепления статора по осям d и q; Vf, Vp. 4jq - потокосцепления роторных контуров; г - активное сопротивление обмоток статора; xd ,xq- индуктивное сопротивление обмоток статора; fi¿, nq, g¡, g¡ -коэффициенты связи обмоток машины.

- уравнения приводного двигателя с АРЧ записаны в виде:

роз, ={mrú-Mci)/Tli, н„ =(М„-М,2)/{хп + х,2+х„) _

= (- "V1 - (Щ daм )))/Г„,

- уравнения асинхронного гребного электродвигателя:

У, -«С/, +СОП,, h =(1/(1_яЖ_(1/(1_я)х)1ро)

^mU^mf^mrl,,

рЧ"п = -(1 / Tr )¥„ + (/Jx !Tr)Id+ oWQ x{Sa - ср), рЧЛг =-(1/Гг)Ч'£) +{/лх/Тг)1ч +at¥„x(S„-<р),

/^(VO-^W^-ÍVO-^WVfl.

ТпП^Щ-Щ-Мц, (6)

где 01 - отклонение частоты сети; сод - частота вращения асинхронного двигателя; ¡л - коэффициент связи обмоток ротора и статора; х - реактивность статора; Тг - постоянная времени обмоток двигателя; ¥d, ¥<) - потокосцепления обмоток, статора и ротора

асинхронного двигателя; 5д - скольжение ГЭД.

- уравнений нагрузки:

V - 8Мия1 ~Ь№11Ш-

О)

и уравнений линии связи: 1<1св\ +Ьаич 1 -gceUJ2 со${б) + Ьаи<п 5т(<5)-8„У?2 5т(г)-6свУ?2 сов(<5),

Разрешаем исходные системы уравнений относительно составляющих токов и на основании первого закона Кирхгофа составляем уравнения связи для узлов схемы замещения рассчитываемой структуры.

Уравнение для первого узла схемы:

-[Л-1 ]+[/„! ]+[/*]+[/„]=<). (9)

Уравнение для второго узла схемы:

[/„]-[/,] = 0 (10)

где

[Л,] = [/„/„]'', [4] = [/,Л,/,Л]', [/„,] = [/,„,,/,„,.]'', для ¡ = 12.

Получим составляющие векторов токов синхронных генераторов: Составляющие вектора тока ГЭД:

(П) (12)

После подстановки (3 - 8, 11, 12) в уравнения (9 и 10) выражения для узловых напряжений расчетной схемы получим в виде:

у.„1->Гл.1

(13)

Полную систему уравнений, разрешенную относительно потокосцеплений роторных контуров, запишем в виде:

|['си]| _ Н»^] о псил , |йл

Ы м ы -1 [а]

ш -Ы Ы Ш

Ы Ы

0

Ц/стгЛ

|[мл-41] 0 I 0 [МК42

+

[<?2

-[УггШг]

О Ц^]!

о [м/с52]||[/СГ2]|

+

Ки Ы

[Гц] = [КГ1] + [Ксв1] + [КН1] + [Кдв],

[»12] = + [скп],

СПеаЗ = [Гсв2] + [ОСК1г], Кг] = [Угг] + Шй] + [Уя21

та = адмы

|Ц = | [Ц^ШУЛ-КЗДад I 1[/«2]1 1[у«2]ауг] - [оад^])!'

Ярг = /л - Щ1М + /ш> Ч>г1=Г^Рр1),

№сг] = МЫ + И/р].

М = ч>а1я + Р = ил1а + и„1я.

<2 = Щ1а - иа1ч, иг = и, + *„/„ - /у, ^ = кии + лгг/ + - V/' Кр = Я О.

/ = //йг + /,д

ИрЛ

и*]

([МЛГц]

I о

Иу!!

¡Р'уг!

О I №2]1

1

■Гц

ы ы

1№з1] о I I О [мкъ2}\

ш ы

I [МК21]

I о

о —

Тк2

|'у1 1у2 I

|Р01| 1р021

1р^рг1

-1

- 0

-1

0 -

т* 2

1

Г °

1 а1

1

О —

|Мр1 Шрг

Тк1

|Мр1|

о

0 N -К1 0

+ Тк 1

Ы 0 К2

Ткг ткг

о ||Ут]|

[МК22] I |[?С7-2]|' 1[«

1

- 0

Таг

0 1

— ...

Та2

|МЭ1|

|мэ2|

К,-.

|01| |02!

о

т52

\Иог\'

[р812] = К12(01 - 02).

Результаты моделирования режима параллельной работы двух синхронных генераторных агрегатов СЭС, аварийного режима короткого замыкания и срабатывания защиты приведены на рисунке 6. Из рисунка видно, что через 0,5 с. после подачи команды на синхронизацию, автоматика СЭС выполнила процедуру подгонки частотьш включила генераторы на паралельную работу. Затем в электростанции происходит включение общесудовых потребителей. На четвёртой секунде на шинах СЭС происходит короткое замыкание, отключаемоеавтоматическим выключателем.

Переходные процессы в режиме параллельной работы двух генераторов со сверхпроводящими обмотками приведены на рисунке 7. Следует отметить, что режим параллельной работы таких машин неустойчив в связи с практически нулевыми диссипативными членами в системе дифференциальных уравнений генераторов со сверхпроводящими обмотками.

Как видно из рисунка, для режима параллельной работы сверхпроводниковых генераторов характерно значительное ухудшение качества регулирования напряжения и потеря устойчивости параллельной работы в режиме восстановления

Рисунок 6. - Моделирование режимов работыгенераторов СЭС

синхронного состояния машин после короткого замыкания.

Л'/.'л'У^щ

»1

■

( ( V

т /

/ ¡кв. (уЬч*_ _1 —ж——(=--. — [

Рисунок 7. - Моделирование режимов параллель- Рисунок 8. - Моделированиев режимов па-ной работы ВТСП-синхронных генераторов раллельной работы генератора обычнойкон-

струкции и генератора со сверхпроводящими обмотками

Показано (рисунок 8), что при параллельной работе генераторов обычной конструкции и сверхпроводниковыхгенераторов уровень устойчивости значительно повышается в связи с внесением потерь в систему распределения.

Составлены уравнения всей ЕЭЭС. Для расчета режима работы СЭС используем схему замещения, в которой все статические и асинхронные нагрузки объединены, при этом каждая из них питается от своей СЭС.

, у«

< I

[1

ГРЩ1 АС1

'-Г, ( \ < гщ>

тн:( 2,1 П 7

т^з ^ ? 9ЗДГ / < / V

ТЩ2

Рисунок 9. - Структурная схема ЕЭЭС Рисунок 10. - Схема замещения ЕЭЭС

с двумя СЭС с двумя СЭС

Результаты моделирования динамических процессов в многостанционных ЕЭЭС при параллельной работе четырёх генераторных агрегатов представлены на рисунке 11.

Из рисунка видно, что в начальный момент времени в структуре ЕЭЭС работает только один генераторный агрегат. Происходит его нагружсние. Когда мощности одного генератора не хватает идет команда на включение второго генератора. Показан процесс синхронизации и распределения нагрузки. Когда не хватает мощности двух генераторов идет команда на включение третьего генератора и т.д.

. л. л. , /V , и

'II ■ / ' V / / - , / /—

"Л 1=ь

к.

Рисунок 1 (. — Динамические процессы в многоагрегатных электростанциях

Разработана методика определения областей параметров системы распределения нагрузок между генераторными агрегатами СЭС, обеспечивающая получение наилучших или, по меньшей мере, отвечающих поставленным требованиям показатели функционирования проектируемой системы.

Так, исходная система уравнений, описывающая режим параллельной работы двух генераторов на судовую сеть, может быть записана в виде:

["/>№,№]; и=№]+м |>,]; (15)

Матрицы коэффициентов [Ак], [Вн], [С]"1, [О] имеют вид:

[а]=\[аЦ] [1]|' Ы-

Ы О г [вт] о

О к]' {Вн]= 0 [внг]

И ЫИ гп1_|[А] о

ЫИ [х,] ' О [А] ■

После объединения уравнений генераторов с уравнениями устройств коррекции получим;

ъ =(К/ткМ-иН1)-(\/ти)1Г1,

Уравнения этой системы, после разложения в ряд Тейлора в окрестности точки установившегося режима, примут вид:

Вектор управления находим из системы уравнений (16), приравняв нулю

(16)

и после подстановки (17) во второе уравнение системы (16) окончательно получим выражения для вектора управления:

[4 ] = (- [4т Кш Г [Вш, К f К][UH]. (18)

Задача обеспечения заданной точности системы распределения реактивной нагрузки СЭС решается в процессе параметрического синтеза за счёт целенаправленного поиска в области основных и дополнительных параметров системы распределения при ограничениях вида:

[Kl], [К2], [F] > 0. (19)

После ввода системы в область заданного распределения, границы этой области становятся дополнительными ограничениями процедуры поиска и ищется оптимальное, для данных условий, соотношение параметров, минимизирующее целевую функцию вида:

= (20) где \ (I/Сх|), /¡з (1 /Сх2) - штрафные ограничения целевой функции, а

J, = "^Qe'"'"' sm{k2qt)dl\ (21)

о

а = Pimin - степень устойчивости системы; f =| ш, max \/-J(pf +flJ(2)min - степень ее колебательности; AQ =| Q, ~Qi I - ошибка распределения реактивных нагрузок в СЭС; pi, ai, - вещественная и мнимые части 1-го комплексного корня характеристического уравнения системы; k,, ki, - масштабные коэффициенты; hi, hi - весовые коэффициенты.

С,,=0,1-де, Сл2=р„-р,тт. (22)

где р0 - запас устойчивости системы.

Допустимые границы переменных функционала для ошибки распределения реактивных нагрузок определяются из Классификационных требований, а степень и запас устойчивости, а также степень колебательности - исходя из желаемых качественных характеристик рассматриваемой системы.

Рисунок 12. - Выбор параметров Рисунок 13. -Зависимость показателя качества

настройки САР системы от параметров настройки и структуры

устройств согласования

Процедура поиска экстремума целевой функции организована с использованием классического метода оптимизации - метода Нелдера-Мида (рисунки 12, 13). Целевая функция связывает исходную математическую модель СЭС с показателями качества распределения через вектор параметров ошибки распределения реактивной нагрузки и

комбинацию параметров собственных чисел исследуемой системы. Такое сочетание позволяет в рамках критерия эффективности наложить на классическое понятие устойчивости системы реальные технические ограничения.

Методика определения областей параметров искомой системы, удовлетворяющей требуемым показателям качества, выполняется на линеаризованной модели с дальнейшей проверкой полученных результатов на полной нелинейной модели СЭС.

В третьей главе изложены вопросы исследования и расчёта режимов работы системы электродвижения судовых ЕЭЭС. Показано, что разработка транзисторных и ти-ристорных ГЭП связана с анализом новых схем и большим объемом расчетов как при выборе структур и элементов силовой части, так и при выборе состава и алгоритмов системы управления.

Структура автоматической системы управления (САУ) режимами работы ГЭП напрямую зависит как от состава главной силовой цепи ГЭП, так и от алгоритмов реализации законов управления, в значительной степени определяемыми свойствами самого объекта управления - ГЭД.

В настоящее время разработано много сред моделирования, однако применение универсальных, проверенных многолетним опытом известных программ и стандартных библиотек обеспечивает эффективное решение задач при анализе сравнительно простых схем. Работоспособность и надёжность реальных силовых машинно-вентильных комплексов ЕЭЭС напрямую зависит от множества специфических факторов режимов работы и параметров схем электрических машин и СПЧ. Поэтому использование стандартных библиотек известных сред моделирования не всегда приводит к желаемым результатам из-за заложенных в них погрешностей. Возникающие погрешности должны оцениваться в каждом конкретном случае и, если они недопустимы, то необходимо находить возможности более точного описания элементов или использования более подходящих вычислительных методов и процедур.

В настоящее время в качестве ГЭД, входящих в состав САУ ГЭП, наиболее широко используются асинхронные ГЭД с трёхфазными (многофазными) статорными обмотками и синхронные ГЭД с электромагнитным возбуждением или с возбуждением на постоянных магнитах. Кроме того, в ближайшей перспективе, очень привлекательными могут стать вентильно-индукторные ГЭД и гребные электродвигатели на основе высокотемпературных сверхпроводящих технологий.

В работе представленыуравнения для синтеза систем управления асинхронным ГЭП с векторным регулированием.

где Тщ - модуль вектора потокосцепления ротора, I,,, - проекции вектора тока статора, и - скорость вращения вала электродвигателя, р -число пар полюсов, у - угловое положение вектора потокосцепления ротора, Г1Г ,Ьт, Ц - параметры ГЭД.

(24)

(23)

(25)

(26)

На основании приведённых формул предложена модель ГЭП с векторной системой управления и датчиком скорости (рисунок 14).

Рисунок 14. — Схема модели векторной системы управления ГЭП с датчиком скорости На рисунке 15. представлены графики переходных процессов в рассматриваемой модели ГЭП.

Из рисунка видно, что асинхронный ГЭД разгоняется с номинальным моментом до номинальной скорости за 2 секунды. Через 3 секунды набрасывается дополнительный момент равный номинальному моменту, через 4 секунды дополнительный момент сбрасывается. Через 5 секунд производится реверс ГЭД. Общее время реверса составляет 4 секунды. Как видно из графиков, электропривод обладает хорошей динамикой и может быть применен для судовых электроприводов, где требуется высокое быстродействие и большая перегрузочная способность.

В работе также приведены: система уравнений векторного управления синхронным ГЭД с датчиком положения ротора (27),компьютерная модель векторной системы управления синхронным ГЭД (рисунок 16) и зависимость изменения параметров режима работы синхронного ГЭП при разгоне ГЭД от нуля до номинальной частоты вращения (рисунок 17.). При этом угловое положение вектора потокосцепления статора определяется относительно неподвижных осей с помощью

3"' Г и • V а--

'"1 \ !

1—1 I—ц

Рисунок 15. - Моделирование режимов работы ГЭП с векторной системой управления и датчиком скорости

направляющих соэ 3, д:

У

¥

БШЙ =

¿1 (27)

Управляющий сигналпо току возбуждения формируется согласно выражению:

Ф-

* 2 , , М_ Гп;1

1,-2 ,2

/тег

где йв - задание по потокосцеплению, Мг - задание по моменту, параметры ГЭД.

А по известным проекциям вектора тока вычисляется его скорость вращения:

а>=-_Л- ■ (29)

И'

Рисунок 16. - Компьютерная модель векторной системы управления синхронного ГЭП

.....

ижЙши

Рисунок 17. - Результаты моделирования пуска синхронного ГЭД при возрастающем потоке возбуждения

Представлены система уравнений векторного управления синхронным ГЭД без датчика положения ротора (30). Скорость и угловое положение ротора определяются на основании следующих выражений:

ш ш --

Е\ = —а, сое©, Е2 = ~^-а>г%\х\®, сог = ЯЕ\2 + Е2г, 0 = агс1ап(£2/£1),

СОБ 0 = ——

Е1

5т0 = -

Е2

(30)

>, л/еТТБ7' Ч', 4Е\2 + Е23

Алгоритм работы вычислителя в системе координат а,р записан как:

г«х = ¿(^«-^-4-^0 030)/V. (31)

На основании приведённых выражений предложена схема векторного управления синхронным ГЭП с управляемым выпрямителем и транзисторным инвертором без датчика механической величины (рисунок 18.).

гЕР

•0|5Сге1е. Та х 2в-006 5

—

□

Рисунок 18. - Компьютерная модель синхронного ГЭП при использовании алгоритма векторного управления без датчика скорости

На рисунке 19 представлены графики переходных процессов в ГЭП при использовании алгоритма векторного управления без датчика скорости в режиме разгона (при постоянной мощности) до номинальной скорости и реверсе. Как видно из графиков переходных процессов, электропривод уверенно разгоняется и реверсируется и может работать вблизи нулевой скорости.

В работе получена система уравнений векторного управления синхронным ГЭД с реализацией Ш"С-алгоритма управления (32, 33).

Модуль вектора потокосцепления статора и его угловое положение вычисляются согласно формулам:

СО

У** =

: Мб|

■чаш;

'щ.

...давлв^аЕр.ц:; : :

Рисунок 19. - Графики переходных процессов в модели синхронного ГЭП (в швартовом режиме) при использовании алгоритма векторного управления без датчика скорости

F eos / ■

Vsr.

Fsin y ■-

V,

Sp

(32)

(33)

Схема модели векторной системы управления синхронным ГЭП с реализацией ОТС-алгоритма управления представлена на рисунке 20.

Рисунок 20. - Схема модели векторного управления синхронным ГЭП с реализацией ВТС -

управления

На рисунке 21. приведены графики переходных процессов в синхронном ГЭП с реализацией ОТС-алгоритма управления.

ГЭД разгоняется в швартовом режиме до номинальной скорости за 4 с. Реверс электродвигателя происходит за 8 с. Из графиков видно, что синхронный ГЭП с БТС-управлением обладает хорошими

динамическими свойствами.

Получены уравнения (34), (35) и приведены результаты расчёта изменения параметров вентильно-индукторного ГЭД (ВИД) при наборе скорости (рисунок 22.):

f

• .......

Рисунок 21. - Графики переходных процессов в синхронном ГЭП с ОТ'С-управлением

к ■ dak zr и, „i da

"~d¡~=~j л"

ф„

-фц;

При этом процессы во входных цепях фильтра и преобразователя описываются уравнениями:

dt L,

"'/. _ I.

<Й L

¿I1,, dt

dUc dt

A dt

- "* 'l.

Cr

.u„. ' L. '

dt

ur ~u„

dU„ dt

dU„ dt

1) |

--- ---- СГ]

/ у-''"

/ 1

loo *» l»—" f i.C 5

Рисунок 22. - Изменение параметров ВИД при выходе на заданную скорость

Получены система уравнений (39) и компьютерная модель (рисунок 23) матричного СПЧ.Математическое описание процессов, протекающих в схеме матричного преобразователя, описывает следующее векторное уравнение:

i/2(0=M(t)-U1(t); (36)

где М(г) - матрица связи входных и выходных переменных матричного СПЧ вида:

5М ¿'|2 S,

M(t) =

22 J23 S32 S3J

Члены матрицы M(t) принимают значения: 1 - ключ открыт

(37)

>,¡=1-3^ = 1..3" О-ключ закрыт]

Интервал управления ключами при этом: 4 = £¿4'

Для определения состояния ключей в плечах мостовых схем матричного СПЧ использованы функции состояния плеч К„ (и= 1,2, 3, 4, 5, 6). Если плечо моста открыто, то К„= 1. Если плечо моста закрыто, то К„=0. При этом:

К„+3=\-К„, « = 1,2,3 (38)

При работе мостовой схемы в режиме ШИМ значения функций К„ определяются следующими условиями:

к. = к, = к, = к. = к. = к, = о,

1 2 3 4 5 6

и , > 0, Л > 0, и >и , то К & 1. иначе К = I,

$1 м у оп 1 4

Если и „ > 0, /, > 0, и >и , то А' = ], иначе /С. = 1,

2 у оп 2 5

Если и , > 0, У, > 0, и > к , то К, = 1, ияачг Л = 1,

\3 3 V ол 3 о

Ясен и , > 0,/,>0,и >и , то/С, =1, иначе К , = 1,

¿•1 м у оп 4 I

Если и . >0, г. >0,и >и , то К = 1, шаче К = 1,

52 2 у о/1 5 2

Если и „ > 0, /' > 0, и >и , то К, = !. иначе К., = 1,

.гЗ ' ■'3 у Оп б 1

(39)

Для предотвращения возможности короткого замыкания фаз питающей сети алгоритмом АСУ обеспечивается промежуток бестоковой паузы 8 длительностью, не более Тщим/0 80-200), где Тшим - длительность периода ШИМ, в течение которой ток ГЭД протекает через снабберные конденсаторы ЮВТ-модулей.

Рисунок 23. - Схема матричного 4-х каскадного НПЧ

Алгоритм работы САУ матричного СПЧ, формируя управляющие сигналы на включение и выключение ключей мостовых схем каждого каскада, обеспечивает режим выпрямления на частоте питания с углом управления а = 0 с длительностью включенного состояния ключей (120° + у) для обеих полуволн выходного напряжения.Для режима выпрямления вводятся также функции разрешения ШИМ ключей мостовых схем, которые синхронизируются по частоте питающей сети с ЭДС вторичных обмоток трансформаторов по фазе т.

Увеличение длительности включенного состояния ключей относительно общепринятой в известных схемах НПЧ длительности ! 20 эл, град, на угол коммутации (перекрытия) у приводит к созданию режима естественного спада реактивных (индуктивных) токов в фазах питающей сети (вторичных обмоток трансформаторов) при их коммутации в мостовых схемах. При этом длительность угла коммутации у на момент начала каждой коммутации на частоте питания вычисляется по следующей функциональной зависимости:

= (40)

Указанную зависимость угла коммутации у в функции текущего значения фазного тока ГЭД 4, обеспечивает программа работы МПС-У на основе информации, получаемой от датчиков фазных токов. При этом одновременно управляющие сигналы МПСУ по результатам логического умножения с предыдущим режимом осуществляют на высокой частоте синусоидальной ШИМ с регулируемой скважностью двухполярное (положительное или отрицательное) подключение фаз питающей сети каждого каскада к соответствующим фазам электродвигателя.

Я

На рисунке 24. представлен расчетный процесс динамики разгона асинхронного ГЭД с изображением кривых фазных токов и напряжений на выходных зажимах, а также кривых изменения углов коммутации у.

Сформирована область рационального применения ГЭП в ЕЭЭС судов с электродвижением (таблица 2), где I соответствует электроприводу на основе вентильного ГЭД с датчиком положения ротора; II - электроприводу на основе СПЧ с активным выпрямителем и двухуровневым автономным инвертором напряжения на ЮВТ-транзисторах; III - электроприводу на основе СПЧ с 12-пульсными выпрямителями и трехуровневыми автономными инверторами напряжения; IV - электроприводу на основе синхронного ГЭД с возбуждением от постоянных магнитов; V - электроприводу на основе синхронного ГЭД с прямым управлением момента.

Таблица 2

Рисунок 24. - Расчетный процесс частотного разгона АД с К.З. ротором

Рекомендуемые типы ГЭП для ЕЭЭС различных классов судов

Тип судна Единичная мощность ГЭД, МВт

До 3,5 1 Свыше 3,5

Линейное напряжение ГЭД, кВ

0,4 3,0 6,0 0,4 3,0 6,0

Грузовые, пассажирские, промысловые, научно-исследовательские суда I, II I, II III, IV III, IV III, IV III, IV

Буксиры, паромы I, II I, II III III III III

Ледоколы, транспортные суда, буксиры и паромы ледового плавания III, V III, V III, V III, V III, V III, V

Суда технического флота: земснаряды, плавкраны, каабелеукладчики, пожарные суда I, II I, II II III, р/ III, IV III, IV

В четвертой главе рассмотрены вопросы создания математического обеспечения расчета параметров импульсных преобразователей постоянного тока стабилизаторов напряжения воздухонезависимых энергетических установок на водородном топливе и алгоритмы решения задачи получения оптимальных параметров асинхронных гребных электродвигателей заданной мощности, используемых для работы в гребных машинно-вентильных системах.

Отмечено, что в последние годы, наряду с аккумуляторными батареями, в качестве воздухонезависимых источников электроэнергии СЭУ всё большее применение находят электрохимические энергетические установки с водородным топливом. При использовании электрохимической ЭУ с водородным топливом параметры ЭХГ водородной установки должны выбираться с учетом соотношения мощности установки и запаса энергии.

Мощность Лб и ток /6, топливной батареи связаны с напряжением [/ц и нагрузкой N0 соотношениями:

(V, = и1

41¡ + лч,М,/0,; 4 й*! + К, Л'в/г/,

и> (41)

В работе показано, что если при заданной длительности работы СЭУ увеличивать удельный ток ЭХГ, то при сокращении массы и габаритов ЭХГ уменьшается его термоэлектрический КПД, увеличивается необходимый запас топлива и окислителя и увеличивается масса установки. Графики зависимости мощности, коэффициента полезного действия и расхода топлива на БТЭ в зависимости от тока нагрузки представлены на рисунке 25.

В работе представлены расчеты статических характеристик топливного элемента с твердополимерной мембраной. Разработанный алгоритм позволяет получить вольтампер-ную характеристику - основную обобщающую зависимость, связывающую генерируемый ток с разностью потенциалов (напряжением) на электродах. Алгоритм позволяет исследовать влияние геометрических характеристик топливного элемента, температуры, относительной влажности, давления на аноде и катоде и др. на вид вольтамперной характеристики. Алгоритм позволяет также определить вклад каждого вида поляризационных потерь на выходное напряжение.

Показано, что зависимости удельной мощности БТЭ и ее массы от плотности тока имеют экстремальные точки, причем удельная мощность имеет максимум, а масса - минимум. Именно поэтому для нормальной работы энергоустановки на водородном топливе во всём диапазоне нагрузок необходимы стабилизаторы выходного напряжения ЭХГ на основе импульсных преобразователей постоянного тока (ИППТ).

Для уменьшения пульсаций тока и, соответственно, пульсаций потребляемой от ЭХГ мощности предлагается в

00,0 Ъ 70,0

£ бо.о

3 50,0 I 40,0 | 30,0 * 20,0 ^ 10.0 0,0

1 1

\ N

ч / \

\ \

/ V

/ N N. \

/

Г \

160,0 140,0 120,0 100.0 I 60.0 ; 60.0 .1 40,0 20.0 0,0

50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Силато1»7э. А

Рисунок 25. - Зависимости удельной мощности БТЭ и ее массы от тока нагрузки

стабилизаторах использовать несколько дозирующих дросселей, работающих на общую нагрузку.

Довольно большие пульсации тока ЭХГ при работе ИППТ вызывают необходимость использования фильтрующей емкости С; на входе ИППТ, снижающей выплеск напряжения Цэхгшп, обусловленный индуктивностью ЭХГ.

Приведенные ниже формулы позволяют в каждом конкретном случае определиться со структурой и параметрами элементов ИППТ. В работе получены основные формулы, позволяющие расчётным путем сориентироваться в количестве дросселей и определить величины С/, С;, £ в зависимости от мощности ИППТ, первичных и вторичных напряжений, допустимых пульсаций напряжения

Величина входной емкости С/ определяется по выражению:

г = ¿„Л^ _ и*1«* (42)

Величина дозирующих дросселей определяется по выражению:

~ 2Рл№0+и1г,)

Величина выходной емкости С^ определяется по выражению:

с,

4Д£/,/„

(43)

(44)

При этом суммарное время, за которое напряжение на накопительной емкости достигает заданной величины и¡и, определяется по формуле:

L.L ,

1-[а(1-*) + *Г" 1-А

■,/Щ"

л- Л |()-0)(М1-*) + АГ'-*)

— «-> arccos -т-1-г--

2 , ^J (l-[e(l-AH*]")

(45)

Управлением по внешнему в отношении ИППТ сигналу можно реализовать любое наперед заданное изменение вторичного напряжения, например, в функции времени для питания обмоток многоканального (вентильного) ГЭД. В случае многоканального ИППТ (число каналов - Ы) возможно многоступенчатое регулирование (рисунок 26.). При изменении нагрузки на величину Рт/Ы (Рт -максимальная или номинальная мощность нагрузки) соответственно изменяется количество работающих каналов.

J2&U Э50яз

« irb.yIT.LI! > IdtSZl.Ut • ~V(

Рисунок 26. - Результаты моделирования режимов работы ИППТ

Многовариантность и, соответственно, возросший объем исследования делают актуальными решения задач получения оптимальных параметров асинхронных гребных электродвигателей заданной мощности. Полученные в работе расчетные данные позволяют сформировать новый алгоритм решения задачи об оптимальных массогабаритных и технических показателях асинхронного ГЭД. Постановка и решение задачи с новым алгоритмом оказываются возможными благодаря применению линейных зависимостей для функций г1„[Рг,2р) и cos<p:i (Р2,2р), свойственных асинхронным ГЭД мощностью 1 ...20 МВт.

Приведённые в работе аналитические исследования позволили выявить зависимость активного объема ГЭД от варьируемых массогабаритных и электротехнических параметров.

При этом главным допущением является то, что определение оптимальной частоты может производиться по первым гармоникам напряжения и магнитного потока.

Оптимизация производится по критерию использования активного объема:

(4б)

" V

где Р2 - задаваемая полезная номинальная мощность ГЭД, Вт;

Vл - определяемый объем активного ядра.

На рисунке 27. представлены результаты компьютерного моделирования ГЭД мощностью 2 МВт при U, ~ 380 В = const и q = var. Из графиков видно, что для ГЭД с Р3 = 2МВт, ¡7,= 380 В оптимальное число полюсов 2/?„„„= 6, диапазон наилучшего использования можно считать равным 2р = 6-^8.

В работе получены следующие оптимальные значения частот питающего напряжения ГЭП для различных значений номинальной мощности ГЭД:

- /опт = (13 -20) Гц для ГЭД мощностью (1-5) МВт,

- fonm = (20 - 27) Гц для ГЭД мощностью (5-15) МВт,

- /о™ = (20 - 33) Гц для ГЭД мощностью (15 - 20) МВт.

Рисунок 27. - Зависимость КУЛ от ц и числа полюсов при Р2 = 2 МВт, Ц„ = 380 В

Пятая глава посвящена вопросам рассмотрения аварийных режимов работы ЕЭЭС и связанных с этим решением проблем безопасности мореплавания для судов с электродвижением. В настоящее время во всём мире уделяется большое внимание мерам, обеспечивающим снижение аварийности. Вместе с тем, потенциальная опасность технических систем, систем контроля и управления, а также систем противоаварийной защиты состоит в возможности их отказов, что является органическим свойством этих систем. Известно, что длительность безаварийной работы любого технического оборудования зависит от качества его проектирования, изготовления и условий эксплуатации. Поэтому абсолютно необходимо, уже на стадии проектирования, предусматривать возможности аварий и уметь дать оценку характеру протекания аварийных процессов.

В связи с невозможностью проведения каких-либо полноценных экспериментов для оценки безопасности судовых ЕЭЭС, единственный выход у проектанта - просчиты-вание всевозможных вариантов развития аварийной ситуации на математических моделях.

Современная концепция организации функциональной безопасности, в качестве одного из направлений, предлагает подход, основанный на анализе рисков возникновения аварийной ситуации. Любой риск представляет собой многокритериальную величину и чем более сложная система, тем большее число факторов должно учитываться при анализе этих рисков.

В логико-вероятностной теории безопасности аналитическое описание опасного состояния осуществляется с помощью логической функции опасности системы (ФОС), аргументами которой выступают инициирующие события и условия. Условия опасного состояния реальной системы (рисунок 28.) можно представить в виде условий опасного функционирования некоторой эквивалентной системы (рисунок 29.).

Рисунок 28. - Вариант структурной схемыЕЭЭС судна Рисунок 29. - Схема замещения

с электродвижением ЕЭЭС суднас электродвижением

тг=«60 в

Р=551) кВт ВРК1

СГ1 р=1001) кВт

11=660 В

Р=>550 кВт ВРК2

СГ2 Р=10«0 кВт

Условие опасного состояния системы через дизъюнкцию вариантов кратчайших путей опасного функционирования представлено в виде:

Л (г

гА

_

г2

(47)

Выражение (47), приведённое к ортогональной дизъюнктивной нормальной форме (ОДНФ), запишется в виде:

Ф,

2' ' " 51 Ф'^Ф, ф\ф'гф\й

В работе приведены вычисления и получено выражение для ОДНФ в виде:

(4В)

У,

(49)

Получено выражение для вычисления риска остановки судна из-за отказа оборудования ЕЭЭС или срабатывания защит в виде:

О,. = 0,04 +£,0205 +0,0,ед +0,Б2О,Б,О, + Б,О1О3ОаБ,. (50)

При этом степень участия каждого из элементов системы может быть оценена как:

(51)

Ввиду того, что набор вариантов работоспособных элементов тождественен условиям работоспособности системы в целом, в работе оцениваются показатели надежности различных групп электрооборудования ЕЭЭС. Для этого выделены группы электрооборудования, составлены условия минимальных сечений отказов для каждой из этих групп (рисунок 30.), представлены результаты моделирования аварий в различных её элементах (рисунки 31. и 32.).

—г-К^

Хя %

Рисунок 30. - Вариант схемы замещения группы электрооборудования ЕЭЭС судна с электродвижением

Показатель надежности всего комплекса электрооборудования ЕЭЭС определяется по формуле полной вероятности, как сумма произведений вероятностей осуществления режима на расчетную вероятность осуществления работы данной группы электрооборудования в этом режиме:

Величина снижения риска для каждого уровня зависит от конкретной природы фактора риска и влияние уровня защиты на данный фактор. Для обеспечения снижения рисков аварий до приемлемого уровня в создаваемых системах используют параметрические, аппаратные и программные виды защит.

Рисунок 31.- Переходные процессы в СЭД при трёхфазномКЗ вторичной обмотки трансформатора

Рисунок 32. - Моделирование процесса КЗ взвене постоянного тока СПЧ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ

1. Проведён анализ областей применения, принципов построения и перспектив развития судовых электротехнических комплексов ЕЭЭС на судах с электродвижением, разработаны технические требования к судовому электрооборудованию и концепция выбора технической базы реализации вариантов ЕЭЭС различной мощности.Показано, что при современном состоянии и перспективах развития преобразовательной техники и оптимизации систем электродвижения можно ориентироваться на следующие варианты применения схем технических решений:

- для СЭД мощностью 1- 2 МВт, напряжением до 1000 В следует применять схемы с трансформаторами, диодными или активными выпрямителями, двухуровневьми одно-тактными транзисторными инверторами с ШИМ и асинхронные ГЭД;

- для СЭД мощностью 2-8 МВт, напряжением до 1000 В - схемы с трансформаторами, диодньми или активными многотактнымивыпрямителями,многотактными транзисторными инверторами с ШИМ и синхронные ГЭД;

- для СЭД мощностью 8-20 МВт, напряжением выше 1000 В - схемы с трансформаторами, диодными или активными многоуровневыми выпрямителями, многоуровневыми транзисторными инверторами с ШИМ и синхронные ГЭД;

- для СЭД мощностью 20-50 МВт, напряжением выше 1000 В - схемы с многообмоточными трансформаторами и каскадными (многоячейковыми) высоковольтными преобразователями частоты и синхронными ГЭД.

2. Формализован расчёт электромагнитных процессов в перспективных многоагрегатных комплексахдля исследования динамических режимов работы судовых электростанций, состоящих,в том числе, из общепромышленных и сверхпроводниковых генераторных агрегатов.Проведённые в работе компьютерные эксперименты дали возможность определить параметры сверхпроводящих генераторов и обосновать утверждение о том, что структура системы алгебраических и дифференциальных уравнений этих машин практически не отличается от уравнений обычных синхронных машин, разница имеется лишь в параметрах отдельных цепей. Однако низкие значения параметров активных сопротивлений статорных цепей, а, следовательно, отсутствие диссипативной функции в системе дифференциальных уравнений, описывающих сверхпроводящие генераторыпот-ребовали специального исследования устойчивости параллельной работы. Показано, что в

режиме восстановления синхронного состояния машин после короткого замыкания также характерно значительное ухудшение качества регулирования напряжения и потеря устойчивости параллельно работающих машин. При параллельной работе генератора обычной конструкции и генератора со сверхпроводящими обмотками уровень устойчивости параллельной работы повышается.

3. Создана методика определения областей параметров систем распределения нагрузок многоагрегатных судовых электростанций, обеспечивающих заданные показатели функционирования судовых генераторных агрегатов ЕЭЭС.Сформулирована и решена задача параметрической оптимизации для системы распределения нагрузок в судовой электростанции. Результаты моделирования показывают, что наименьшее значение целевого функционала получается для математической модели, содержащей одинаковые генераторы и параметры систем возбуждения. В однотипных системах регулирования напряжения генераторов с увеличением различия в параметрах регуляторов напряжения, происходит увеличение значения целевого функционала, т.е. наблюдается ухудшение качества распределения реактивных нагрузок. Для математических моделей, содержащих генераторы с разнотипными системами возбуждения, заданный показатель качества можно получить лишь при условии введения в контур регулирования специальных согласующих устройств. Вычислительный эксперимент показал, что наилучшее значение распределения реактивных нагрузок в системе с разнотипными регуляторами напряжения получаются при реализации ГШ-закона регулирования в устройствах согласования.

4. Разработаны научно обоснованные рекомендации по применению различных типов высоковольтных гребных электроприводов для использования в составе электрооборудования систем электродвижения судов различного назначения. Показано, что векторный принцип построения систем управления гребным электроприводом позволяет реализовать все основные режимы управления: управление с постоянным моментом, постоянной мощностью с ограничением по моменту и с постоянной скоростью. Для систем управления, реализующих оптимальные алгоритмы управления мощными синхронными гребными электродвигателями с электромагнитным возбуждением, предпочтительно опираться на информацию о положении ротора, получаемую от соответствующего датчика. Система векторного управления гребными синхронными электродвигателями с постоянными магнитами позволяет иметь высокодинамичный привод с контурами регулирования по скорости и моменту. При этом уравнения ГЭД имеют относительно простой вид, что позволяет организовать надежные бездатчиковые системы управления, основанные на вычислении координат электропривода по его модели. Электропривода с гребными синхронными электродвигателями с постоянными магнитами, реализующие ОТС-алгоритмы управления, обладают хорошими динамическими свойствами, однако наблюдатели координат для систем управления этих электроприводов намного сложнее, чем для векторных систем управления, реализующих другие алгоритмы, и содержат вычисления, нуждающиеся в температурной коррекции.

5. Предложены алгоритмы решения задачи получения оптимальных параметров асинхронных хребных электродвигателей заданной мощности, используемых для работы в гребных машинно-вентильных системах, позволяющие выявить зависимость активного объема указанных электродвигателей от варьируемых электрических и конструктивных параметров. В результате решена задача выбора отимальных частот для гребных электродвигателей различной мощности. Доказано, что оптимальные значения частоты питающего напряжения зависят от номинальной мощности ГЭД и составляют:

-¡опт = (13 - 20) Гц для ГЭД мощностью (1 - 5) МВт,

-/от. = (20 - 27) Гц для ГЭД мощностью (5-15) МВт,

-Лш = (20 - 33) Гц для ГЭД мощностью (15-20) МВт.

6. Разработано математическое обеспечение расчёта параметров импульсных преобразователей постоянного тока стабилизаторов напряжениявоздухонезависимых энергетических установок с ЭХГ. Показано, что зависимость удельной мощности батареи топливных элементов и ее массы от плотности тока имеют экстремальные точки, причем удельная мощность имеет максимум, а масса - минимум.Поэтому для нормальной работы энергоустановки на водородном топливе во всём диапазоне нагрузок необходимы стабилизаторы выходного напряжения ЭХГ. В работе приведены расчёты стабилизаторов выходного напряжения на основе импульсных преобразователей постоянного тока (ИППТ). Для уменьшения пульсаций тока и, соответственно, пульсаций потребляемой от ЭХГ мощности предлагается в стабилизаторах использовать несколько дозирующих дросселей, работающих на общую нагрузку. Довольно большие пульсации тока ЭХГ при работе ИППТ вызывают необходимость использования фильтрующей емкости С; на входе ИППТ, снижающей выплеск напряжения 1!эхгшт,, обусловленный индуктивностью ЭХГ. Приведенные в работе формулы позволяют в каждом конкретном случае определиться со структурой и параметрами элементов ИППТ.В работе получены основные формулы, позволяющие расчётным путем сориентироваться в количестве дросселей и определить величины Си С2,1 в зависимости от мощности ИППТ, первичных и вторичных напряжений, допустимых пульсаций напряжения. Показано, что управлением по внешнему в отношении ИППТ сигналу можно реализовать любое наперед заданное изменение вторичного напряжения. В случае многоканального ИППТ возможно многоступенчатое регулирование напряжения.

7. Созданы процедуры вычисления риска остановки судна из-за отказа оборудования ЕЭЭС или срабатывания защит, которые на основе оценки их вклада в создание опасной ситуации обеспечивают построение наиболее безопасных судовых ЕЭЭС. Показано, что работоспособные варианты набора элементов системы в виде их дизъюнкции и конъюнкций, выражающих кратчайшие пути функционирования, тождественны условиям работоспособности системы (или обратные условиям отказа).Ввиду того, что набор возможных вариантов работоспособных элементов тождественен условиям работоспособности системы в целом, в работе оцениваются показатели надежности различных групп электрооборудования ЕЭЭС. Для этого выделены группы электрооборудования, составлены условия минимальных сечений отказов для каждой из этих групп, представлены результаты моделирования аварий в различных её элементах.

8. Изготовлены и экспериментально исследованы макетные образцы перспективного электрооборудования.Прошли стендовые испытания опытные образцы поставочных комплектов судового электрооборудования ЕЭЭС для судов с электродвижением.

9. Созданы и введены в эксплуатацию электротехнические комплексы ЕЭЭС для ряда отечественных судов, в том числе судовые ЕЭЭС судов проектов 20180, 19910, 745 и 22030, а такжемакетные образцы системы электродвижения с высокотемпературным сверхпроводящим электротехническим оборудованием иопытные образцы вспомогательной энергетической установки на топливных элементов с твердополимерным электролитом.

Изложенныев диссертации материалы теоретических и экспериментальных исследований обеспечили научно-техническое обоснование и внедрение технических и технологических решений, позволивших создать в России суда с едиными электроэнергетическими системами, строительство которых вносит значительный вклад в развитиеэкономи-ки страны.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК России:

1. Васин ИМ. Определение коэффициентов модели параметрических систем возбуждения судовых синхронных генераторов // Известия Ленинградского электротехнического института. 1991. - Вып. 435 - С. 10-13.

2. Васин ИМ. Параллельная работа судовых синхронных генераторов с разнотипными системами возбуждения // Известия Ленинградского электротехнического института. 1992.-Вып. 450 -С. 79-84.

3. Васии U.M. Моделирование режимов испытания судового синхронного генератора при различных нагрузках // Известия Ленинградского электротехнического института. 1989.-Вып. 410-С. 80-86.

4. Васин ИМ., Леута A.A., Макаров A.A. Программное обеспечение микропроцессорного комплекса для исследования качества электроэнергии // Известия Ленинградского электротехнического института. 1987. - Вып. 386 - С. 69-72.

Личный вклад: разработка алгоритмов расчёта качества электроэнергии.

5. Васин И.М., Токарев JI.H. Математическое описание системы распределения реактивных нагрузок между синхронными генераторами // Известия Ленинградского электротехнического института. 1991. - Вып. 435 - С. 13-17.

Личный вклад: дифференциальные уравнения преобразования координат синхронных машин.

6. Васин И.М., Поятинникова М.С. Исследование нелинейной модели судовых синхронных генераторов II Известия Ленинградского электротехнического института. 1992.-Вып. 450 -С. 74-78.

Личный вклад: Уравнения генераторов.

7. Васин ИМ., Григорьев A.B.. Макаров Л.С. Малое гидрографическое судно «Вайгач» // Судостроение. - 2008. - № 1 - С.

Личный вклад: расчёт качества электроэнергии.

8. Васин И.М., Григорьев A.B., Хомяк В.А. Комплексный подход при создании судовых электроэнергетический систем и установок // Судостроение. - 2008. - № 2 - С.

Личный вклад: вычисление рисков для судна при отказах электрооборудования.

9. Васин ИМ., Токарев ЛII Математическое описание судовой электростанции в режимах параллельной работы дизель-генераторов с береговой сетью // «Труды ЦНИИ им. акад. А. Н. Крылова». -2010. - №5 вып 55 (339) - С. 129-136.

Личный вклад: математическое описание дизель-генераторов.

10. Васин И. И, Токарев Л. Н. Математическое описание судовой электростанции в аварийных режимах / «Труды ЦНИИ им. акад. А. Н. Крылова». -2010. - № 5 вып 55 (339), -С. 137-148.

Личный вклад: дифференциальные уравнения автоматических регуляторов частоты вращения и напряжения.

И. Васин ИМ., Токарев Л.Н., Балабанов Б.А., Байко A.B., Калинин И.М. Создаётся отечественное судовое электрооборудование. Судостроение. -2011.- № 4. С. 31 -34.

Личный вклад: оценка параметров комплекса разрабатываемого электрооборудования.

Патенты РФ на изобретения и свидетельства о государственной регистрации

12. Васин U.M., Балабанов Б.А., Токарев Л.Н: Программа расчета токов короткого замыкания в судовой электроэнергетической системе (1-KS) // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011610028, Заявка.-№ 2010616297.- Дата поступления 14.10.2010 г. - Дата регистрации в Реестре программ для ЭВМ 11.01.11 г.

Личный вклад: разработка алгоритмов расчёта.

13. Васин И.M., Китаев A.M. Устройство контроля сопротивления изоляции // Патент на изобретение №2391676, МПК G01R 27/18. - Заявл. 21.05.2009. - Опубл. 10.06.2010, Бюл. №16.

Личный вклад: разработка принципиальной схемы аналого-цифрового преобразователя.

14. Васин ИМ., Китаев A.M., Паршиков В.А., Урусов А.Р. Энергоустановка на топливных элементах // Патент на изобретение № 2382445, МПК НОШ 8/04,- Заявл. 12.02.2009,- Опубл. 20.02.2010, Бюл. №5.

Личный вклад: разработка принципиальной схемы устройства распределил токов элементов водородных источников электроэнергии.

15. Аваков В.Б., Васин ИМ, Калмыков А.Н., Кулаков Г.В., Ландграф И.К. Система хранения и выдачи водорода с металлогидридными аккумуляторами водорода // Патент на полезную модель №87775, МПК F17C 11/00, HOIM 8/04/-Заявл.-26.05.2009. - Опубл. 20.10.2009, Бюл. №29.

Личный вклад: разработка системы передачи сигналов о состоянии мембран.

16. Васин ИМ., Калашников U.C. Способ измерения и контроля эквивалентного сопротивления изоляции изолированных от земли силовых электрических сетей постоянного тока, в том числе и сетей электродвижения со статическими преобразователями под рабочим напряжением, и устройство для его реализации // Патент на изобретение № 2403580, МПК G01R 27/18, 2009118054-Заявл. -12.05.2009,- Опубл. 10.1!.2010, Бюл. №31.

Личный вклад: разработка принципиальной схемы устройства измерения сигналов.

17. Богатырев Д.Е., Васин ИМ., Махонин C.B., Скворцов Б.А. Способ формирования и регулирования высокого напряжения матричного непосредственного преобразователя частоты каскадного типа с высокочастотной синусоидальной ШИМ // Патент на изобретение № 20101181 77/07(025810), Заявл. - 05.05.2010.

Личный вклад: разработка принципиальной схемы инверторов.

18. Скворцов Б.А., Васин ИМ., Махонин C.B., Богатырев Д.Е. Устройство формирования и регулирования напряжения матричного непосредственного преобразователя частоты с высокочастотной синусоидальной ШИМ // Патент на изобретение № 2010129681/07(042187), Заявл. - 15.07.2010.

Личный вклад: разработка принципиальной схемы аналого-цифрового преобразователя сигналов.

Другие статьи, книги и материалы конференций

19. Токарев Л.Н., Комаров В.М., Васин ИМ., Попель Г.В. Судовые электроэнергетические системы. ВМИИ, СПб, 2010,- С. 324.

Личный вклад: математическое описание основного электрооборудования.

20. Васин ИМ., Королева Т.Н., ЛеутаА.А., Макетов Ю.И. Настройка и испытание судового электрооборудования - СПБ.: СПбЭТИ, 1992. - С. 48.

Личный вклад: разработка принципиальной схемы.

21. Васин И.М., Воскобович В.Ю. Автоматизированные гребные электрические установки - Л.: ЛЭТИ, 1989.-С. 32.

Личный вклад: разработка принципиальной схемы гребной установки.

22. Васин ИМ., Леута A.A., Ставицкий A.M. Определение параметров модели синхронного генератора по переходным характеристикам: Сборник трудов Всесоюзн. науч,-техн. конф., г.Ленинград, 18-21 мая 1987 г.-Л.:ЛЭТИ, 1987.-С.518.

Личный вклад: разработка принципиальной схемы установки для экспериментального определения параметров генератора.

23. Амбросовский В.М., Воскобович В.Ю., Васин ИМ., Токарев Л.Н. Проблемы повышения .технического уровня электроэнергетических систем и электрооборудования кораблей, плавучих сооружений и транспортных средств / Сборник трудов VI Международной научно - технической конференции 12-15 мая 1998 г. /// СПб, С. 23 -24.

Личный вклад: разработка принципиальной схемы системы автоматического распределения активной нагрузки.

24. Васин ИМ., Воскобович В.Ю. Проектирование транспортных систем электродвижения средствами пакета схемотехнического моделирования Design Center PS Pice. / Проблемы повышения III 1999. С. 98 -99..

Личный вклад: разработка принципиальной схемы системы электродвижения.

25. Васин ИМ. Исследование проблем совместимости разнотипных синхронных генераторов судовой электростанции. / Международный симпозиум по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии ЭМС и ЭМЭ - 95. // Сборник научных докладов./// СПб. 1995. С. 205.

26. Васин ИМ., Лазаревский H.A., Григорьев A.B., Хомяк В.А. Комплексный подход при разработке, проектировании и изготовлении судовых электроэнергетических установок / Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования, образование. / Сборник трудов, том 6 / - СПб, 2006.

Личный вклад: разработка методики расчёта токов КЗ.

27. Васин ИМ., Григорьев A.B. Применение высоких технологий при проектировании, изготовлении и испытании судовых электроэнергетических систем. / Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования, образование // Сборник трудов. -СПб, 2007.

Личный вклад: разработка математической модели судовой ЭЭС.

28. Васин ИМ., Токарев Л.Н. Физические процессы в электрических машинах и системах. Математическое описание и расчет. - СПб.: Литера, 2008.- С. 216.

Личный вклад: разработка уравнений связи синхронных машин.

29. Балабанов Б.А., Васин ИМ., Токарев Л.Н. Макромодель синхронного генератора и дизеля с автоматическими регуляторами напряжения и частоты / Электрофорум - 2011 -№1 - С. 6-9.

Личный вклад: разработка макромодели устройств автоматического распределения нагрузки.

30. Васин ИМ., Токарев Л.Н. Математическое описание судовой электростанции в режимах параллельной работы дизель-генераторов/Электрофорум-2011 -№1 - С. 10-18.

Личный вклад: разработка структуры физических связей звеньев системы.

31. Васин ИМ., Косъкин Ю.И., Прокофьев Г.И., Токарев Л.Н. Об оптимальной частоте номинального напряжения для частотно-регулируемых электродвигателей систем электродвижения / Электрофорум - 2011 - №1 - С. 27-29.

Личный вклад: расчёт характеристик двигателей при разных частотах.

32. Балабанов Б.А., Васин И.М., Токарев Л.Н. Создание научно-экспериментальной базы для совершенствования систем электродвижения / Электрофорум - 2011 - №1 - С. 34-37. Личный вклад: разработка принципиальной схемы физической модели СЭД.

33. Васин ИМ. Исследование передовых технологий в концепции построения современных ЕЭЭС судов с электродвижением / Труды конференции судостроителей ЕНП 2010 И Морские интеллектуальные технологии - Спецвыпуск - 14-15 октября 2010 г,-С.144-150.

Технические отчёты

34. Функциональные и принципиальные схемы систем электродвижения разных типов и мощностей. КЛГИ.655224.004. ФГУП «ЦНИИ СЭТ». Санкт-Петербург 2010.

Личный вклад: разработка принципиальной схемы преобразователей частоты.

35. Технико-экономическое обоснование разработки систем электродвижения перспективных конкурентоспособных отечественных судов и плавсредств с использованием отечественного электрооборудования. Электродвижение -ТП. Этап 3. КЛГИ.360404.001. ФГУП «ЦНИИ СЭТ». Санкт-Петербург. 2010.

Личный вклад: разработка технических требований к системам.

36. Функциональные, структурные и принципиальные схемы физических моделей прототипов систем электродвижения. КЛГИ.561934.002. ФГУП «ЦНИИ СЭТ». Санкт-Петербург. 2010.

Личный вклад: разработка принципиальной схемы физической модели СЭД с синхронным двигателем.

37. Пояснительная записка «Системы СУ ТС, СУ СЭС и СУ ГЭУ». КЛГИ.360036.154 ПЗ. ФГУП «ЦНИИ СЭТ» Санкт-Петербург. 2010 г.

Личный вклад: разработка структуры стенда для настройки и испытаний систем управления СЭЭС.

38. Технический отчет ОКР. «Электродвижение - ТП». Этап 3. КЛГИ.360036.160. ФГУП «ЦНИИ СЭТ». Санкт-Петербург. 2010.

Личный вклад: разработка методики расчёта аварийного режима.

39. Технический отчёт. Физические модели прототипов систем электродвижения. Результаты экспериментальных и теоретических исследований. КЛГИ.360036.149. 2010.

Личный вклад: разработка схемы стенда для экспериментальных исследований.

40. Проекты технических заданий на создание опытных образцов электрооборудования. КЛГИ.655224.004. Санкт-Петербург. 2010.

Личный вклад: разработка технических заданий на создание опытных образцов преобразователей частоты.

41. Отчет по ОКР «Электродвижение-ТП» «Разработка методик проектирования судовых электроэнергетических систем с электродвижением в части расчета токов короткого замыкания в электростанции». КЛГИ.360036. ФГУП «ЦНИИ СЭТ», Санкт-Петербург. 2010.

Личный вклад: разработка методики расчёта токов короткого замыкания.

42. Пояснительная записка «Системы СУ ТС, СУ СЭС и СУ ГЭУ». КЛГИ.360036.154 ПЗ. ФГУП «ЦНИИ СЭТ», Санкт-Петербург. 2010.

Личный вклад: разработка системы контроля состояния генераторов электростанции.

43. Отчет по ОКР «Электродвижение-ТП» «Разработка методик проектирования судовых электроэнергетических систем с электродвижением в части расчета токов короткого замыкания в электростанции». КЛГИ.360036.176. ФГУП «ЦНИИ СЭТ», Санкт-Петербург. 2010.

Личный вклад: разработка методики расчёта токов короткого замыкания параллельно работающих генераторов.

44. Методика расчета токов короткого замыкания в судовых электроэнергетических системах по дифференциальным уравнениям с помощью персональной ЭВМ. КЛГИ.360036.172. ФГУП «ЦНИИ СЭТ», Санкт-Петербург. 2010.

Личный вклад: разработка методики расчёта токов короткого замыкания с учётом подпитки от асинхронных двигателей электроприводов.

45. Отчет по этапу 1 ОКР. «Разработка технических предложений по созданию систем электродвижения напряжением 0,4 - 6 кВ, мощностью 0,5 - 40 МВт для судов различного назначения с обоснованием состава и характеристик необходимого комплекса отечественного электрооборудования». Шифр «Электродвижение-ТП». КЛГИ.360036.149. ФГУП «ЦНИИ СЭТ», Санкт-Петербург. 2010.

Личный вклад: математическое моделирование процессов в высоковольтных системах электродвижения.

46. Технический проект Комплекс гребной электрической установки с бортовой микропроцессорной системой управления малого гидрографического судна проекта 19910, КЛГИ.655123.001 ТП, ФГУП «ЦНИИ СЭТ», СПб. 2001 г. - С. 194.'

Личный вклад: математическое моделирование процессов в системе электродвижения судна проекта 19910.

Подписано в печать 02.11.11. Формат 60*84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Печ. л. 2,0. Тираж 100 экз. Заказ 113.

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии Издательства СПбГЭТУ "ЛЭТИ"

Издательство СПбГЭТУ "ЛЭТИ" 197376, С.-Петербург, ул. Проф. Попова, 5

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. НЕОБХОДИМОСТЬ СОЗДАНИЯ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ ЕЭЭС СУДОВ И КОРАБЛЕЙ С ЭЛЕКТРОДВИЖЕНИЕМ ПРИ РЕШЕНИИ СТРАТЕГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ РАЗВИТИЯ ОТРАСЛИ.

1.1. Роль и место судов и кораблей с электродвижением в современном флоте.

1.1.1. ЕЭЭС на плавучих буровых установках, крановых и добывающих судах.

1.1.2. ЕЭЭС на ледоколах и судах ледового плавания.

1.1.3. Электродвижение на кораблях ВМФ надводного флота.

1.1.4. Электродвижение на кораблях ВМФ подводного флота.

1.2. Технические предпосылки для создания нового поколения ЕЭЭС судов и кораблей с электродвижением.

1.2.1. Применение ЮВТ-транзисторов и БОСТ-тиристоров в силовых преобразователях частоты ЕЭЭС.

1.2.2. Применение технологий водородной энеогетики в энергетических установках ЕЭЭС.

1.2.3. Применение высококоэрцитивных магнитов и ВТСП-технологий для создания перспективных ГЭД.

1.2.4. Применение движительно-рулевых комплексов.

1.3. Использование передовых технологий при создании нового поколения

ЕЭЭС судов и кораблей с электродвижением.

1.3.1. Силовые энергетические установки ЕЭЭС нового поколения.

1.3.2. Электростанции ЕЭЭС нового поколения.

1.3.3. Силовые СПЧ ЕЭЭС нового поколения.

1.4. Основные направления внедрения передовых технологий при создании нового поколения судовых ЕЭЭС.

1.4.1. Перспективы внедрения нового поколения ЕЭЭС на буровых и обеспечивающих судах.

1.4.2. Перспективы внедрения нового поколения ЕЭЭС на пассажирских судах

1.4.3. Перспективы внедрения на ВМФ нового поколения ЕЭЭС для надводных кораблей с электродвижением.

1.4.4. Перспективы внедрения на ВМФ нового поколения ЕЭЭС для подводных кораблей с электродвижением.

1.5. Системы контроля, управления и защиты судовых ЕЭЭС.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 1.

ГЛАВА 2. РАСЧЁТ ЭЛЕМЕНТОВ И УЗЛОВ СЭС СУДОВЫХ ЕЭЭС.

2.1. Математическое описание и компьютерное моделирование первичных двигателей ГА СЭС.

2.2. Математическое описание и компьютерное моделирование режимов автономной работы генераторов СЭС.

2.2.1. Математическое описание и компьютерное моделирование СГ в фазной системе координат.

2.2.2. Математическое описание и компьютерное моделирование регулятора напряжения СГ в фазной системе координат.

2.2.3. Математическое описание и компьютерное моделирование статической нагрузки и кабельной трассы ЕЭЭС в фазной системе координат.

2.2.4. Математическое описание и компьютерное моделирование СГ в преобразованной системе координат.

2.2.5. Математическое описание и моделирование АРН СГ в преобразованной системе координат.

2.2.6. Математическое описание и моделирование статической нагрузки и кабельной трассы в преобразованной системе координат.

2.3. Математическое описание и компьютерное моделирование режимов параллельной работы генераторов СЭС.

2.3.1. Математическое описание и компьютерное моделирование ЕЭЭС в составе СЭС, содержащей однотипные синхронные генераторы.

2.3.2. Математическое описание и компьютерное моделирование ЕЭЭС в составе СЭС, содержащих разнотипные синхронные генераторы.

2.3.3. Математическое описание и компьютерное моделирование ЕЭЭС в составе нескольких СЭС с разнотипными синхронными генераторами.

2.3.4. Математическое описание и компьютерное моделирование судовых электростанций ЕЭЭС с ВТСП-генераторами.

2.4. Разработка методики формирования структуры и определения областей параметров системы распределения нагрузок в СЭС.

2.4.1. Исходная форма записи системы уравнений для описания динамических режимов СЭС переменного тока.

2.4.2. Решение задачи определения областей параметров системы распределения нагрузок в СЭС.

2.4.3. Обоснование предлагаемой целевой функции и ее связь с исходной математической моделью.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 2.

ГЛАВА 3. РАСЧЁТ САР ГРЕБНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ВАРИАНТОВ СЭД СУДОВЫХ ЕЭЭС.

3.1. Структуры САУ ГЭП с асинхронными ГЭД.

3.1.1. Скалярное управление асинхронными ГЭД.

3.1.2. Векторное управление асинхронными ГЭД.

3.1.3. Прямое управление моментом в асинхронных ГЭП.

3.1.4. Пространственно-векторная модуляция при управлении асинхронным

3.1.5. Системы управления асинхронных ГЭП без датчиков скорости.

3.1.6. Асинхронные ГЭП с активным выпрямителем.

3.1.7. Асинхронные ГЭП с матричными НПЧ.

3.1.8. Асинхронные высоковольтные ГЭП.

3.2. Структуры САУ ГЭП с синхронными ГЭД.

3.2.1. Структуры САУ ГЭП на основе неуправляемого выпрямителя и тиристорного инвертора.

3.2.2. Структуры САУ ГЭП на основе неуправляемого выпрямителя и транзисторного инвертора.

3.2.3. Структуры САУ ГЭП на основе управляемого выпрямителя и тиристорного инвертора.

3.2.4. Структура САУ ГЭП на основе активного выпрямителя и транзисторного инвертора.

3.3. Структуры САУ вентильно-индукторных ГЭП.

3.3.1. Структура САУ вентильного ГЭП на основе неуправляемого выпрямителя и транзисторного коммутатора.

3.3.2. Структура САУ вентильно-индукторного ГЭП на основе неуправляемого выпрямителя и тиристорного инвертора.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 3.

ГЛАВА 4. РАСЧЁТ ЕЭЭС С ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМИ

ЭНЕРГОУСТАНОВКАМИ НА ВОДОРОДНОМ ТОПЛИВЕ.

4.1. Расчёт характеристик батареи ТЭ.

4.2. Расчет параметров транзисторных ИППТ средней мощности.

4.3. Расчёт параметров тиристорных ИППТ.

4.3.1. Расчёт параметров силовой части тиристорных ИППТ большой мощности.

4.3.2. Математическое описание тиристорных ИППТ при различных законах управления.

4.3.3. Расчёт и компьютерное моделирование коммутационных процессов в тиристорных ИППТ.

4.4. Математическое описание и компьютерное моделирование многофазных трансформаторов.

4.5. Математическое описание и компьютерное моделирование электромагнитных процессов в силовых СПЧ.

4.5.1. Математическое описание и компьютерное моделирование неуправляемых выпрямителей силовых СПЧ.

4.5.2. Математическое описание и компьютерное моделирование активных выпрямителей силовых СПЧ.

4.5.3. Математическое описание и компьютерное моделирование автономных инверторов напряжения силовых ППЧ.

4.6. Разработка процедуры оптимизации параметров частотно-управляемых асинхронных ГЭД.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 4.

ГЛАВА 5. ОЦЕНКА СУДОВЫХ ЕЭЭС С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ДВИЖЕНИЯ СУДНА.

5.1. Математическая модель движения судна с ВРК при маневрировании на открытой воде.

5.1.1. Уравнения движения судна.

5.1.2. Гидродинамические характеристики корпуса судна.

5.1.3. Аэродинамика надводной части корпуса судна.

5.1.4. Учет работы ГЭД и движителя.

5.2. Формирование требований к системам управления, контроля и защиты электрооборудования ЕЭЭС с СЭД.

5.3. Оценка создаваемых судовых ЕЭЭС с использованием математических моделей движения судна.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 5.

Актуальность проблемы. В условиях все расширяющегося производства и огромных капитальных вложений, задача формирования стратегических путей развития отрасли приобретает первостепенное значение. Так решению задачи развития отечественного флота служит принятая в России Морская доктрина. В ней чётко указывается роль и место отечественной судостроительной промышленности в отстаивании интересов национальной экономики. Реализация этой доктрины позволит решить не только научно-технические проблемы в области отечественного военного кораблестроения, но и целый ряд вопросов, связанных с созданием эффективных гражданских судов ледового класса и комплексов технических средств для освоения Северного морского пути, добычи и транспортировки жидких углеводородов в шельфовых зонах Арктики.

С целью обеспечения этой доктрины в отечественной судостроительной отрасли приняты такие федеральные целевые программы (ФЦП) как: ФЦП «Национальная технологическая база на 2007 - 2011 годы», ФЦП «Развитие гражданской морской техники на 2009 - 2016 годы» и др.

Государственные программы реализации российских проектов по добычи и транспортировки жидких углеводородов будут проводиться в тяжелых арктических условиях. Особое внимание при проектировании специализированных судов для арктических районов плавания должно уделяться созданию надежных, безопасных и эффективных судовых энергетических установок (СЭУ), обеспечивающих движение и маневрирование судна как при самостоятельном плавании во льдах, так и под проводкой ледокола. При выборе СЭУ и определении мощности главных двигателей судна активного ледового плавания принимают во внимание такие дополнительные требования к движительно-рулевому комплексу как: необходимость частого и быстрого реверсирования, поддержания постоянства мощности на валу во всех режимах движения судна, возможность безаварийной работы энергетической установки в условиях взаимодействия гребного винта со льдом, необходимость получения максимального упора на швартовом режиме и близкого к максимальному упору на заднем ходу и пр.

В настоящее время для судов с электродвижением всем этим требованиям в полной мере отвечает концепция создания единых высоковольтных судовых электроэнергетических систем (ЕЭЭС).

На протяжении десятков лет в развитие теории, разработку задач и методов исследования и проектирования судовых электроэнергетических систем вносили свой вклад коллективы ученых ФГУП «ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова», ФГУП «ЦНИИ СЭТ», ОАО «Силовые машины» филиал «Электросила», СПбГМТУ, СПбГЭТУ «ЛЭТИ», СПбГПУ, Военно-Морской Академии им. Н. Г. Кузнецова и др. Математическая теория синхронных машин, симметричных и несимметричных процессов, прикладных алгоритмов расчета развита в трудах таких ученых как: М. И. Алябьев, Л. П. Веретенников, В. Н. Константинов, А. Е. Козярук, Ю. П. Коськин, Б. В. Никифоров, М. В. Пронин, И. А. Рябинин, В. М. Сендюрев, Г. Г. Соколовский, А. П. Сеньков, Л. Н. Токарев, В. П. Топорков, Г.С. Ясаков и др.

При решении вопросов проектирования и строительства судов с электродвижением в качестве основных функциональных элементов ЕЭЭС выступают такие технически сложные устройства как турбо- и дизель-генераторы, электрохимические генераторы (ЭХГ) и аккумуляторные батареи (АБ), силовые статические полупроводниковые и электромагнитные преобразователи, аппараты коммутации и защиты, гребные электродвигатели (ГЭД) и винто-рулевые комплексы (ВРК), а также системы управления и контроля технических средств, входящих в состав ЕЭЭС. При таком разнообразии основных функциональных элементов необходим комплексный подход к вопросам взаимосвязи и объединения подобных систем в рамках решения поставленных перед судном задач. Именно поэтому концепция развития ЕЭЭС судов с электродвижением становится во всем мире все более и более привлекательной.

Однако объединение вышеперечисленного электрического и энергетического оборудования в ЕЭЭС, решающее задачи как обеспечения электроэнергией потребителей собственных нужд, так и движения судна в целом, резко усложнило чисто электротехнические вопросы, решаемые ранее автономно. Потребовался пересмотр используемых ранее методов и методик расчёта электромеханических процессов в нормальных и аварийных режимах работы судовых электростанций (СЭС). Оказались необходимыми расчётно-обоснованные рекомендации по применению ранее не используемых на судах высоковольтных машинно-вентильных комплексов. Появилась возможность получения улучшенных технических показателей режимов работы глубоководных подводных аппаратов за счёт применения стабилизаторов напряжения на базе мощных импульсных преобразователей постоянного тока для воздухонезависимых энергетических установок с ЭХГ и использования оптимальных по массогабаритным и техническим параметрам асинхронных ГЭД и пр.

Все вышеизложенное делает решение сформулированных в диссертации вопросов важной и актуальной научно-технической задачей.

Цель работы: решение совокупности научных и технических проблем, направленных на создание перспективного судового электротехнического и энергетического оборудования, соответствующего современному уровню научно-технического прогресса, за счёт интеграции разнородного электротехнического и энергетического оборудования в единые электроэнергетические системы, применения перспективных технических решений, минимизирующих массогабаритные характеристики составного электрооборудования и улучшающих потребительские свойства судов и кораблей.

Поставленная цель достигается решением следующих основных задач:

- проведением анализа областей применения, принципов построения и перспектив развития судовых электротехнических комплексов ЕЭЭС на судах с электродвижением, разработкой технических требований к судовому электрооборудованию и концепции выбора технической базы реализации вариантов ЕЭЭС различной мощности;

- формализацией расчета динамических режимов перспективных многоагрегатных комплексов судовых электростанций, состоящих из общепромышленных и перспективных сверхпроводниковых генераторных агрегатов;

- созданием методики определения областей параметров систем распределения нагрузок в многоагрегатных судовых электростанциях, обеспечивающей заданные показатели функционирования судовых генераторных агрегатов ЕЭЭС;

- разработкой научно обоснованных рекомендаций по применению различных типов высоковольтных гребных электроприводов для использования в составе электрооборудования систем электродвижения судов различного назначения;

- разработкой математического обеспечения расчёта параметров импульсных преобразователей постоянного тока стабилизаторов напряжения воздухонезависимых энергетических установок с ЭХГ;

- проведением теоретических и экспериментальных исследований аварийных режимов работы электротехнических комплексов многоагрегатных судовых ЕЭЭС;

- созданием процедуры вычисления риска остановки судна из-за отказа оборудования ЕЭЭС или срабатывания защит, которые на основе оценки их вклада в создание опасной ситуации, обеспечивают построение наиболее безопасных судовых ЕЭЭС;

- изготовлением и экспериментальными исследованиями макетных образцов перспективного электрооборудования, а также стендовыми испытаниями опытных образцов поставочных комплектов судового электрооборудования ЕЭЭС для судов с электродвижением.

Методы исследования базируются на теории синхронных и асинхронных машин, теоретических основах электротехники, общей теории сложных систем, теории обобщённых электрических машин, методах анализа и синтеза линейных и нелинейных замкнутых систем, теории безопасности, численных методах решения систем алгебраических и дифференциальных уравнений, градиентных методах поиска минимума функции, а также на накопленном опыте и результатах расчётов переходных и установившихся процессов в многоагрегатных судовых машинно-вентильных системах.

На защиту выносятся следующие результаты диссертационной работы:

1. Концепция выбора структур и технической базы реализации вариантов ЕЭЭС различной мощности.

2. Формализация расчета электромагнитных процессов в многоагрегатных комплексах генераторных агрегатов для исследования динамических режимов работы судовых электростанций ЕЭЭС.

3. Методика определения областей параметров многоагрегатных судовых электростанций, обеспечивающих заданные показатели функционирования судовых генераторных агрегатов ЕЭЭС.

4. Математические модели гребных электроприводов и расчётно-обоснованные рекомендации по их применению в составе электрооборудования систем электродвижения судов различного назначения.

5. Математическое обеспечение расчета параметров импульсных преобразователей постоянного тока стабилизаторов напряжения воздухонезависимых энергетических установок на водородном топливе.

6. Алгоритмы решения задачи получения оптимальных параметров асинхронных электродвигателей заданной мощности, используемых для работы в гребных машинно-вентильных системах.

7. Процедуры вычисления риска остановки судна из-за отказа оборудования ЕЭЭС или срабатывания защит.

Научная новизна работы.

1. Концепция построения структур и технической базы реализации вариантов ЕЭЭС различной мощности, позволяющая с единых научно обоснованных позиций формировать варианты судовых ЕЭЭС мощностью от 2 до 50 МВт на основе интеграции различных типов электроэнергетических и преобразовательных комплексов в рамках конкретных ЕЭЭС.

2. Формализация расчета электромагнитных процессов в многоагрегатных комплексах генераторных агрегатов судовых электростанций, позволяющая моделировать динамические режимы параллельной работы как общепромышленных, так и перспективных высокотемпературных сверхпроводниковых генераторных агрегатов.

3. Методика определения областей параметров многоагрегатных судовых электростанций, обеспечивающая заданные показатели функционирования судовых генераторных агрегатов ЕЭЭС за счет организации направленного поиска в области параметров основных и дополнительных регуляторов генераторных агрегатов, оптимизирующих созданные системы в условиях ограничений на область параметров регуляторов и распределение нагрузок между параллельно работающими генераторами СЭС.

4. Математические модели гребных электроприводов на основе уравнений для исследования их режимов работы, позволяющие организовать системы управления, основанные на вычислении дополнительных координат по динамическим моделям с контурами регулирования по скорости и моменту и расчётно-обоснованные рекомендации по применению тех или иных электроприводов в составе электрооборудования систем электродвижения судов различного назначения.

5. Математическое обеспечение расчета параметров импульсных преобразователей постоянного тока стабилизаторов напряжения воздухонезависимых энергетических установок на водородном топливе, отличительной чертой которых является независимость выходного напряжения стабилизатора от изменения напряжения, удельной мощности ЭХГ и их массы, получая улучшенные технические показатели режимов работы подводных аппаратов.

6. Алгоритмы решения задачи получения оптимальных параметров асинхронных гребных электродвигателей заданной мощности, используемых для работы в гребных машинно-вентильных системах, позволяющие выявить зависимость активного ядра указанных электродвигателей от варьируемых электрических и конструктивных параметров. В результате решена задача выбора оптимальных частот для гребных электродвигателей различной мощности.

7. Процедуры вычисления риска остановки судна из-за отказа оборудования ЕЭЭС или срабатывания защит, которые на основе оценки их вклада в создание опасной ситуации делают возможной оптимизацию созданной системы по фактору риска среди допустимого множества рассматриваемых вариантов.

Практическая ценность работы состоит в том, что в результате теоретических, экспериментальных исследований и опытно-промышленного внедрения созданы технические предпосылки решения проблемы создания отечественных конкурентоспособных судов с системами электродвижения на базе концепции их построения с применением передовых образцов высоковольтных генераторных агрегатов, электростанций, полупроводниковых преобразователей, систем автоматики, защиты и диагностики. Созданы и введены в эксплуатацию электротехнические комплексы ЕЭЭС для ряда отечественных судов.

Под руководством и с непосредственным участием автора созданы и внедрены:

- судовые ЕЭЭС следующих проектов судов: 22030, 20180,19910, 745;

- вспомогательная СЭД подводного аппарата; опытные образцы высоковольтных ЕЭЭС для судов ледового плавания;

- опытные образцы воздухонезависимой энергетической установки на базе топливных элементов с твердополимерным электролитом;

- макетные образцы системы электродвижения с высокотемпературным сверхпроводящим электротехническим оборудованием; программы математического моделирования многоагрегатных комплексов машинно-вентильных систем судовых ЕЭЭС переменного и постоянного тока;

- экспериментальные исследования режимов короткого замыкания в электрических цепях высоковольтных ЕЭЭС переменного тока.

Диссертация выполнена на основании:

- ФЦП «Национальная технологическая база» на 2007 - 2011 годы;

- ФЦП «Развитие гражданской морской техники» на 2009 - 2016 годы.

Внедрение результатов работы. Результаты работы внедрены на судах гражданского назначения; в опытных образцах опытно-конструкторских работ, выполненных по заказам Министерства промышленности и торговли РФ, Министерства науки и высшей школы РФ, Министерства обороны РФ; макетных образцах физических моделей ЕЭЭС, предназначенных для исследования схемных реализаций и обоснования технических требований к опытным образцам перспективных ЕЭЭС судов с электродвижением различного назначения.

Апробация работы. Основные научные и практические результаты исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на первой Всесоюзной конференции по электромеханике (Ленинград, 1987 г.), на семинарах НТО им. акад. А.Н. Крылова «Экономия топливных ресурсов при испытании судовых ЭЭС» (Ленинград, 1986 г.), на научно-технических конференциях состава ЛЭТИ им. В.И.Ульянова (Ленина) (Ленинград, 1987-1992 г.г.), на Координационных советах по строительству судов пр. 745 (Ярославль, 2009 г.), пр. 19910 (Нижний Новгород, 2006 г.), пр. 20180

Северодвинск, 2007 г.), на Научно-Координационном совете по ключевым технологиям в области электроэнергетики (Москва, 2005 г.), на Научно-Координационном совете по национальной технологической базе (Москва, 2007 г.) и Академии электротехнических наук (Москва, 2009 г.), на межотраслевой конференции в ОАО «Малахит» (СПб, 2010 г.), на 2-ой Российской научно-практической конференции судостроителей (С.Петербург, 2010 г.).

Публикации по работе. К основным публикациям по теме диссертации относятся 45 работ, в том числе три монографии, 11 статей в изданиях из перечня ВАК, 6 патентов РФ на изобретение, 12 статей и докладов, 13 технических отчетов, 1 официально зарегистрированная программа для ЭВМ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения. Общий объем работы составляет 388 страниц машинописного текста и включает в себя 214 рисунков и 11 таблиц. Список литературы содержит 309 наименований.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 5

1. Судовые ЕЭЭС относятся к категории структурно сложных систем, обеспечивающих необходимое функционирование и безопасность судна. Причем эта сложность определяется не только и не столько обилием элементов, сколько сложностью функциональных и логических связей между элементами и частями системы, многорежимностью её работы. Работа судовой ЕЭЭС существенным образом зависит от условий движения судна и работы движителя. Для разработки системы электродвижения необходимо знать не только как изменяются характеристики движителя в различных условиях движения судна, но и как они сказываются на работе гребного электродвигателя. Поэтому при разработке вариантов системы электродвижения необходимо иметь специальные оценки параметров движения и условий работы движителя. Инструментами такой оценки являются математические модели движения судна; зависимости вращающего момента на гребном валу от скорости хода судна; системы уравнений, описывающие движение судна и движителя при различных условиях плавания и пр.

2. В главе представлены математические модели движения судна с системой полного электродвижения на прямом ходу и при маневрировании на открытой воде, в том числе в условиях ветра с учётом аэродинамических нагрузок.

3. На основе теоретических данных получены оценки изменения вращающего момента на гребном валу и упора, создаваемого винто-рулевой колонкой, от скорости хода: при движении судна в свободной воде, в режимах маневрирования и реверса. Получены зависимости характеристик движения судна и работы движителя от времени, построены траектории движения судна при маневрировании.

4. Для судов, выполняющих маневр с помощью винто-рулевых колонок, наблюдаются увеличение мощности при выполнении маневра, что приводит к ускорению движения на циркуляции, уменьшения периода и амплитуды колебаний, связанных с изменением курсового угла судна. Получены зависимости упора и момента от угла поворота колонки.

5. Винто-рулевые колонки, являясь средством управления, позволяют относительно быстро изменить вектор упора движителя. Поэтому становится возможным осуществлять реверс путем поворота колонок на 180 в разные стороны. Поворот в разные стороны позволяет сохранить прямолинейное движение, а высокая скорость разворота современных колонок (более 10 градусов в секунду) позволяет выполнять маневр быстрее, чем традиционным способом.

6. В качестве характерных особенностей работы винто-рулевых колонок можно отметить падение скорости установившегося движения на циркуляции. Для судна при угле перекладки 20° скорость падает более чем в 2,5 раза по сравнению с режимом прямого хода, что может быть объяснено изменением вектора тяги за счет поворота колонок и более резким выполнением маневра.

7. Показано, что все действия по обеспечению функциональной безопасности должны строиться на понимании и оценке рисков, которые неизбежно присутствуют в любой системе. В связи с невозможностью проведения каких-либо полноценных экспериментов для оценки безопасности судовых ЕЭЭС, единственный выход у проектанта -просчитывание всевозможных вариантов развития аварийной ситуации на математических моделях. В главе предложены процедуры вычисления риска остановки судна из-за отказа оборудования ЕЭЭС или срабатывания защит, которые на основе оценки их вклада в создание опасной ситуации делают возможной оптимизацию созданной системы по фактору риска среди допустимого множества рассматриваемых вариантов.

8. В главе сформулированы требования к автоматизированным системам контроля, управления и защиты ЕЭЭС, как необходимым элементам единой системы безопасности всего судового электрооборудования.

9. Выделены группы электрооборудования системы электродвижения. Составлены условия минимальных сечений отказов для каждой из групп. Представлены результатов моделирования аварий в каждом функциональном элементе системы электродвижения. Предложено выражение для определения степени участия каждого из элементов системы элекродвижения в создании аварийной ситуации, сформулирован показатель надежности и предложен критерий эффективности судна в виде: где Спр. - стоимость проектирования судна;

СПостр. - стоимость постройки судна; т - количество судов в серии;

Т- срок службы судна;

Сжспп - стоимость эксплуатации судна;

Ки - коэффициент использования судна;

Рк > Щк - вероятность плавания судна в К-ом режиме и вероятностный показатель надежности ЕЭЭС в этом режиме;

Ос - опасность потери хода судна из-за отказа оборудования или срабатывания защиты;

Рвоз., Р(жив./воз.) - вероятность аварийных воздействий на судно и вероятностный показатель живучести ЕЭЭС при условии аварийных воздействий.

К, ГП1П с

1 [С - С ) + Рвоз ■ Р(Жив/воэ Н1~°с)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведён анализ областей применения, принципов построения и перспектив развития судовых электротехнических комплексов ЕЭЭС на судах с электродвижением, разработаны технические требования к судовому электрооборудованию и концепция выбора технической базы реализации вариантов ЕЭЭС различной мощности.Показано, что при современном состоянии и перспективах развития преобразовательной техники и оптимизации систем электродвижения можно ориентироваться на следующие варианты применения схем технических решений:

- для СЭД мощностью 1 - 2 МВт, напряжением до 1 ООО В следует применять схемы с трансформаторами, диодными или активными выпрямителями, двухуровневыми однотактными транзисторными инверторами с ШИМ и асинхронные ГЭД;

- для СЭД мощностью 2-8 МВт, напряжением до 1000 В - схемы с трансформаторами, диодными или активными многотактными выпрямителями,многотактными транзисторными инверторами с ШИМ и синхронные ГЭД;

- для СЭД мощностью 8-20 МВт, напряжением выше 1000 В - схемы с трансформаторами, диодными или активными многоуровневыми выпрямителями, многоуровневыми транзисторными инверторами с ШИМ и синхронные ГЭД;

- для СЭД мощностью 20 - 50 МВт, напряжением выше 1000 В - схемы с многообмоточными трансформаторами и каскадными (многоячейковыми) высоковольтными преобразователями частоты и синхронными ГЭД.

2. Формализован расчёт электромагнитных процессов в перспективных многоагрегатных комплексах для исследования динамических режимов работы судовых электростанций, состоящих, в том числе, из общепромышленных и сверхпроводниковых генераторных агрегатов. Проведённые в работе компьютерные эксперименты дали возможность определить параметры сверхпроводящих генераторов и обосновать утверждение о том, что структура системы алгебраических и дифференциальных уравнений этих машин практически не отличается от уравнений обычных синхронных машин, разница имеется лишь в параметрах отдельных цепей. Однако низкие значения параметров активных сопротивлений статорных цепей, а, следовательно, отсутствие диссипативной функции в системе дифференциальных уравнений, описывающих сверхпроводящие генераторы потребовали специального исследования устойчивости параллельной работы. Показано, что в режиме восстановления синхронного состояния машин после короткого замыкания также характерно значительное ухудшение качества регулирования напряжения и потеря устойчивости параллельно работающих машин. При параллельной работе генератора обычной конструкции и генератора со сверхпроводящими обмотками уровень устойчивости параллельной работы повышается.

3. Создана методика определения областей параметров систем распределения нагрузок многоагрегатных судовых электростанций, обеспечивающих заданные показатели функционирования судовых генераторных агрегатов ЕЭЭС. Сформулирована и решена задача параметрической оптимизации для системы распределения нагрузок в судовой электростанции. Результаты моделирования показывают, что наименьшее значение целевого функционала получается для математической модели, содержащей одинаковые генераторы и параметры систем возбуждения. В однотипных системах регулирования напряжения генераторов с увеличением различия в параметрах регуляторов напряжения, происходит увеличение значения целевого функционала, т.е. наблюдается ухудшение качества распределения реактивных нагрузок. Для математических моделей, содержащих генераторы с разнотипными системами возбуждения, заданный показатель качества можно получить лишь при условии введения в контур регулирования специальных согласующих устройств. Вычислительный эксперимент показал, что наилучшее значение распределения реактивных нагрузок в системе с разнотипными регуляторами напряжения получаются при реализации ПИ-закона регулирования в устройствах согласования.

4. Разработаны научно обоснованные рекомендации по применению различных типов высоковольтных гребных электроприводов для использования в составе электрооборудования систем электродвижения судов различного назначения. Показано, что векторный принцип построения систем управления гребным электроприводом позволяет реализовать все основные режимы управления: управление с постоянным моментом, постоянной мощностью с ограничением по моменту и с постоянной скоростью. Для систем управления, реализующих оптимальные алгоритмы управления мощными синхронными гребными электродвигателями с электромагнитным возбуждением, предпочтительно опираться на информацию о положении ротора, получаемую от соответствующего датчика. Система векторного управления гребными синхронными электродвигателями с постоянными магнитами позволяет иметь высокодинамичный привод с контурами регулирования по скорости и моменту. При этом уравнения ГЭД имеют относительно простой вид, что позволяет организовать надежные бездатчиковые системы управления, основанные на вычислении координат электропривода по его модели. Электропривода с гребными синхронными электродвигателями с постоянными магнитами, реализующие БТС-алгоритмы управления, обладают хорошими динамическими свойствами, однако наблюдатели координат для систем управления этих электроприводов намного сложнее, чем для векторных систем управления, реализующих другие алгоритмы, и содержат вычисления, нуждающиеся в температурной коррекции.

5. Предложены алгоритмы решения задачи получения оптимальных параметров асинхронных гребных электродвигателей заданной мощности, используемых для работы в гребных машинно-вентильных системах, позволяющие выявить зависимость активного объема указанных электродвигателей от варьируемых электрических и конструктивных параметров. В результате решена задача выбора оптимальных частот для гребных электродвигателей различной мощности. Доказано, что оптимальные значения частоты питающего напряжения зависят от номинальной мощности ГЭД и составляют:

- /опт = (13 - 20) Гц для ГЭД мощностью (1-5) МВт,

- /опт = (20 - 27) Гц для ГЭД мощностью (5-15) МВт,

- /опт = (20 - 33) Гц для ГЭД мощностью (15-20) МВт.

6. Разработано математическое обеспечение расчёта параметров импульсных преобразователей постоянного тока стабилизаторов напряжения воздухонезависимых энергетических установок с ЭХГ. Показано, что зависимость удельной мощности батареи топливных элементов и ее массы от плотности тока имеют экстремальные точки, причем удельная мощность имеет максимум, а масса - минимум. Поэтому для нормальной работы энергоустановки на водородном топливе во всём диапазоне нагрузок необходимы стабилизаторы выходного напряжения ЭХГ. В работе приведены расчёты стабилизаторов выходного напряжения на основе импульсных преобразователей постоянного тока (ИППТ). Для уменьшения пульсаций тока и, соответственно, пульсаций потребляемой от ЭХГ мощности предлагается в стабилизаторах использовать несколько дозирующих дросселей, работающих на общую нагрузку. Довольно бопьшие пульсации тока ЭХГ при работе ИППТ вызывают необходимость использования фильтрующей емкости С/ на входе ИППТ, снижающей выплеск напряжения иЭхгимт> обусловленный индуктивностью ЭХГ. Приведенные в работе формулы позволяют в каждом конкретном случае определиться со структурой и параметрами элементов ИППТ. В работе получены основные формулы, позволяющие расчётным путем сориентироваться в количестве дросселей и определить величины С], С2 ,Ь в зависимости от мощности ИППТ, первичных и вторичных напряжений, допустимых пульсаций напряжения. Показано, что управлением по внешнему в отношении ИППТ сигналу можно реализовать любое наперед заданное изменение вторичного напряжения. В случае многоканального ИППТ возможно многоступенчатое регулирование напряжения.

7. Созданы процедуры вычисления риска остановки судна из-за отказа оборудования ЕЭЭС или срабатывания защит, которые на основе оценки их вклада в создание опасной ситуации обеспечивают построение наиболее безопасных судовых ЕЭЭС. Показано, что работоспособные варианты набора элементов системы в виде их дизъюнкции и конъюнкций, выражающих кратчайшие пути функционирования, тождественны условиям работоспособности системы (или обратные условиям отказа).Ввиду того, что набор возможных вариантов работоспособных элементов тождественен условиям работоспособности системы в целом, в работе оцениваются показатели надежности различных групп электрооборудования ЕЭЭС. Для этого выделены группы электрооборудования, составлены условия минимальных сечений отказов для каждой из этих групп, представлены результаты моделирования аварий в различных её элементах.

8. Изготовлены и экспериментально исследованы макетные образцы перспективного электрооборудования.Прошли стендовые испытания опытные образцы поставочных комплектов судового электрооборудования ЕЭЭС для судов с электродвижением.

9. Созданы и введены в эксплуатацию электротехнические комплексы ЕЭЭС для ряда отечественных судов, в том числе судовые ЕЭЭС судов проектов 20180, 19910, 745 и 22030, а также макетные образцы системы электродвижения с высокотемпературным сверхпроводящим электротехническим оборудованием и опытные образцы вспомогательной энергетической установки на топливных элементов с твердополимерным электролитом.

Изложенные в диссертации материалы теоретических и экспериментальных исследований обеспечили научно-техническое обоснование и внедрение технических и технологических решений, позволивших создать в России суда с едиными электроэнергетическими системами, строительство которых вносит значительный вклад в развитие экономики страны.

1. Томашевский В. Т., Пашин В. М., Захаров И. Г и др. Расчет и конструирование машин. Раздел IV. Корабли и суда. Т. IV 20. Общая методология и теория кораблестроения. Кн. 1 / Под ред. Томашевского В. Т., Пашина В. М. - СПб: Политехника, 2003. - С. 744.

2. ТемиревА. П. Разработка и создание элементов интегрированных корабельных электротехнических систем. Ростов н/Д: Изд-во Ростовск. ун-та, 2005. - С. 546.

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

4. Никифоров Б. В., ПрасолинА. П. Концепция построения электроэнергетической системы АЛЛ // Вопросы проектирования подводных лодок, Вып. ЦКБ МТ «Рубин», 2000.

5. Зайцев В.В.Доробанов Ю.Н. Суда газовозы. Л.: Судостроение, 1990.

6. Макаров В, Г. «Специальные системы судов-газовозов», Санкт-Петербург, 1997.

7. Макхоек А. Д., Волкер Р. П. Выводы из технических результатов осуществления Арктического Морского проекта. 8КАМЕ.Труды шестогосимпозиума по судоходным ледовым исследованиям, Нью-Йорк, 1981.- С. 21-33

8. Имшенецкий В.В., Орлов Ю.Н. Технология СПГ перспективный вариант освоения ресурсов газа полуострова Ямал, Москва, 2005.

9. Andrew Assur. Problems in ice engineering. Third international Symposium on ice problems. Hanover, NewHampshire, USA, November 1975. P. 361-372

10. Голубев H.B. Проектирование энергетических установок морских судов, JL, Судостроение, 1980.

11. Michael Wenningerand Sokrates Tolgos.LNG Carrier Power: Total Fuel Flexibility & Maintainability with 51/60DF Electric Propulsion. Augsburg, Germany. 2008.

12. Акулов М.И., Ковчун Н.П., Родин В.П. Единая ЭЭУ с гребным тиристорным электропроводом // Судостроение. № 5, 1988. С. 31-33.

13. Сержантов В. В., Спешилов В. С. Гребные электрические установки. JL, Судостроение, 1970.

14. Колтовой А.Ф., Левин A.M., Малишевский В.Е., Протченко В. М. Родштейн Л. А., Семенов М. А., Тимофеев Ю. К. Гребные электрические установки переменно-постоянного тока. Л.: «Судостроение», 1977. С. 248.

15. Акулов Ю.И.Гребные электрические установки.М.,Транспорт, 1972

16. Гребные электрические установки: Справочник/ Е.Б. Айзенштадт, Ю.М. Гилерович, Б.А. Горбунов, В. В.Сержантов. 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Судостроение, 1985. - С. 304.

17. ХайкинА.Б., Васильев В.Н., Полонский В.И. Автоматизированные гребные электрические установки. М.: Транспорт, 1986. - С. 424.

18. Гребные электрические установки переменно постоянного тока// Колтовой А.Ф., Левин A.M., Малишевский В.Е. и др. - Л.: Судостроение, 1977. - С. 248.

19. Исследование применения единых электроэнергетических установок на судах различных типов. Основные результаты, 2006. С. 25.

20. Praefke E. Multi-component propulsors for merchant ships design considerations and model test results // Propellers/Shafting'94, paper No. 21.

21. Test results demonstrate CRP Azipod potential // The Naval Architect, Feb. 1992. P. 68 - 70.

22. Архипов А. В., Титушкин С. И. Первые итоги международной выставки «Euronaval-2004». Л.: Морская радиоэлектроника № 1 (11), 2005.

23. Дайджест зарубежной прессы: ВМС и кораблестроение/ ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова, вып. 36.- СПб, 2004. С. 124.

24. Kivimaki К., Veikonheimo T. Positive benefits of manoeuvring with pods // Marine power and propulsion: solutions for naval architects, P. 10 - 11.

25. Немзер А. И., Русецкий А. А. Особенности управляемости судов, оборудованных движительным комплексом «Азипод» // МорскойВестник, № 4 (4), 2002. С. 76 - 79.

26. ENVIROPAX propulsion concept // HANSA, Nr. 1, 2004. P. 42 - 43.

27. Цой Jl. Г. Морские ледоколы. Особенности проектирования. Учебное пособие, СПб, 2003. С. 109.

28. Д. Шинкоренко. Перспективы развития энергетических установок надводных кораблей BAJIC зарубежных стран. // Зарубежные военные обозрения . № 3, 2007. С. 58-61.

29. Littp: //nvo.ng.ru/conceptnt/2009-ll-20/lmistral.html.

30. Васин И. М., Григорьев А. В., Макаров JI. С. Малое гидрографическое судно «Вайгач». СПб: Судостроение № 1, 2008.

31. Григорьев А.В., Ляпидов К.С., Макаров Л.С. Единая электроэнергетическая установка гидрографического судна на базе системы электродвижения переменного тока. Судостроение. 2006. № 4.

32. Касатов В. А., Романовский В. В. Системы электродвижения для перспективных судов. Судостроение, №4, 1999. С. 35-37.

33. Штандарт президента над «Звездочкой». ОАО Центр Судоремонта «Звездочка», 2010. - С. 65.

34. Васин И. M., Григорьев А. В., Хомяк В. А. Комплексный подход при создании судовых электроэнергетический систем и установок. СПб: Судостроение № 2, 2008.

35. Васин И. М., Григорьев А. В. Применение высоких технологий при проектировании, изготовлении и испытании судовых электроэнергетических систем. / Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования, образование // Сборник трудов. СПб, 2007.

36. Пояснительная записка часть 1, альбом №1 Система ЕЭЭС с СЭД пр. 20180, КЛГИ.655123.005 ПЗ, СПб. С. 201.

37. Состояние и перспективы развития ПЛ ВМС ведущих зарубежных стран на период до 2020., С.П. 2004. (по материалам журналов Naval Forces, 202-203. sea Technology, 2003, Jane's Defence Weekly, 2000-2003, Sea Power, 2001-2003.

38. Кормилицин Ю. Н., Хализев О. А., Проектирование подводных лодок, СПб, Изд. Центр СПбГМТУ, 1999.

39. Соколов В. С., Никифоров Б. В., Забурко А. В., Андреев А. А., Жилич В. Н. Электротехнические и радиоэлектронные системы дизель-электрических подводных лодок. СПб.: Типография ФГУП ЦКБМТ «Рубин», 2005. С. 255.

40. Пояснительная записка часть 1 Система электродвижения вспомогательная мощностью 1400 кВт, КЛГИ.655123.004 ПЗ, ФГУП «ЦНИИ СЭТ», СПб., 2004. С. 223.

41. Пояснительная записка, часть 2. Система электродвижения вспомогательная мощностью 1400 кВт, КЛГИ.655123.004 ПЗ, ФГУП «ЦНИИ СЭТ», СПб., 2004. С. 323.

42. Пояснительная записка часть 1, альбом №1 Система электродвижения вспомогательная мощностью 1400 кВт, КЛГИ.655123.004 ПЗ, ФГУП «ЦНИИ СЭТ», СПб, 2004. С. 223.

43. Кучинский В.Г., Прасолин А.П., Шишкин Д.Ю. Системы электродвижения на основе вентильных двигателей. Электроэнергетические системы. Выпуск 12. ФГУП «ЦКБ МТ «Рубин». 2000. - С. 44-53.

44. RadaelliM., SozziL., Ehrhart P. Novel Technologies with PM-machinesforship Propulsion. linternational Symposiumand Exhibition Civilor Military All ElectricShip, Paris, March 1997.

45. Силовая электроника корабельных электротехнических комплексов. Материалы межотраслевого научно-технического семинара. Новочеркасск, 2007.

46. Кучинский В.Г., Прасолин А.П., Шишкин Д.Ю. Системы электродвижения на основе вентильных двигателей // Электроэнергетические системы.

47. Вып. 12. ФГУП «ЦКБ МТ «Рубин». 2000. С. 44- 53.

48. Naval Forces Special Issue 2007 CUBCON.

49. All-electric ships exert a powerful attraction // Warship technology, May 2003.-P. 6-8.

50. Жемеров Г. Г. Тиристорные преобразователи частоты с непосредственной связью. М.: «Энергия», 1977. С. 280.

51. Тиристорные преобразователи частоты в электроприводе (Под.ред. Р. С. Сорбатова) М.: Энергия, 1980. (из п. 149)

52. Бернштейн А. Я., Гусяцкий Ю. М., Кудрявцев А. В., Сарбатов Р. С. Тиристорные преобразователи частоты в электроприводе. Под редакцией Сарбатова Р.С. М.: «Энергия», 1980. С. 328.

53. Simon О., Bruckmann М. Control and Protection Strategies for Matrix Converters, SPS/IPC/DRIVES, Nurnberg, Germany, 2000.

54. Nielson P., Blabjerg F., Pedersen J.K. Space vector modulated matrix converter with minimized number of switching and a feed forward compensation of input voltage unbalance // PEDS conf. P. 833 839.

55. OyamaJ., Xia X., Higuchi Т., YamadaE., Kuroki K., KogaT.A new on-line gate circuit for matrix converter//IPE Conf.Yokohama,1997. -P. 125-137.

56. Pinto F., Silva F. Adaptable sliding mode control of matrix converters. // EPE PEMS 2002. Vol. 3. - P. 264 - 271.

57. Teodorescu, F. Blaabjerd, J. K. Pedersen Multilevel Inverter by Cascading Industrial VSI // Transactions un Industrial Electronics, vol. 49. № 4. 2002. P. 832 - 838.

58. Климов В.П. Современные направления развития силовых преобразователей переменного тока, www.tensv.ru.

59. Дробкин Б.З., Карзунов Р. А., Крутяков Е. А. и др. Высоковольтные тиристорные преобразователи частоты ОАО «Электросила». Электротехника, №5, 2003.

60. Горбань Р.Н., Янукович А.Т.Современный частотно-регулируемый электропривод. Под редакцией Гаврилова A.B. С-Петербург, СПЭК, 2001.

61. Грузов В. JL Управление электроприводами с вентильными преобразователями: Учебное пособие. Вологда: ВоГТУ, 2003. - С. 294.

62. Пронин М. В., Воронцов А. Г. Силовые полностью управляемые полупроводниковые преобразователи (моделирование и расчет). ОАО «Электросила», СПб, 2003. С. 172.

63. Okayama Н., Fujii Т., Shimomura У., Koyama М.А Mewly Developed 3-Level RCGCT In-verter System. EPE-PEMC 2003, Toulouse, Fr.

64. КумаковЮ.А. Инверторы напряжения с мультиуровневой модуляцией и активная фильтрация высших гармоник // Новости электротехники. №6, 2005. С. 36.

65. Зиновьев Г. С. Асинхронный электропривод с двухзвенным преобразователем частоты на базе активного выпрямителя и автономного инвертора напряжения. Новоуральск: канд. дис., 2000. С. 187.

66. ШрейнерР. Т., Ефимов А. А., Калыгин А. И., КорюковК. Н., Мухаматшин И. А. Двухзвенный непосредственный преобразователь частоты // АПТ-2002, НГТИ, 10-13 ноября 2002. С. 284 - 289.

67. Шрейнер Р.Т., Ефимов A.A., Калыгин А.И., Корюков К.Н., Мухаматшин И.А. Концепция построения двухзвенных непосредственныхпреобразователей частоты для электроприводов переменного тока // Электротехника. 2002. С. 30 - 39.

68. Шаманов Н. П., Калмыков А. Н. Электрохимические транспортные энергоустановки с водородным топливом. СПб: СПбГМТУ, 2006. - С. 306.

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

70. Фролов Ю.М. «Состояние и тенденции развития электропривода», Электротехнические комплексы и системы управления, №1, 2006 .

71. Ильинский Н.Ф. Перспективы применения вентильно индукторного электропривода в современных технологиях// Электротехника. №2. 1997. - С. 1-3.

72. Lawrenson P.J. et al.«Controlled-speed switched-reluctance motors: Present status and future potencial,» Drives/Motors/Controls, 1982. C. 169.

73. Ильинский Н.Ф. Вентильно -индукторные машины в современном электроприводе // Тез.докл. Научно-технического семинара «Вентильноиндукторный электропривод проблемы развития и перспективы применения». М.: МЭИ, 1996.

74. Miller Т.J.E. Switched Reluctance Motors and Their Control. Oxford: Magna Physics Publishing and Clarendon Press, 1993. - P . 205.

75. Рубцов В.П. Анализ перспективности разработки и применения вентильно-индукторного электропривода.//Тез.докл. научно-технического семинара «Вентильно-индукторный электропривод проблемы развития и перспективы применения» - М.: МЭИ, 1996.

76. Miller Т.J.E. Brushless Permament Magnet and Reluctance Motor Drives

77. Oxford Science Press, 1989.

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

79. Ogasawara Satoshi, Akagi Hirofumi, Nabae Akira. «А novel PWM scheme of Voltage Source Inverters based on Space Vector Theory», EPE Aachen 1989.

80. Nonlinear Varying-Network Magnetic Circuit Analysis for Doubly Salient Permanent-Magnet Motors/Ming Cheng, K.T. Chau, C.C. Chan, E. Zhou, X. Huang// IEEE Transactions on Magnetics, 2000 January. -Vol.36. No. 1. - P. 339-348.

81. Зенкевич В. Б. и др. Сверхпроводники в судовой технике. -JL: Судостроение, 1971. С. 256.

82. Сверхпроводящие машины и устройства: Пер. с англ. / Под ред. С.Фонера, Б. Шварца. М.: Мир, 1977. - С. 764.

83. Azipods move ahead strongly//The Naval Architect, Feb, 2005.-P. 36-38.

84. Construction of first Super Eco-Ship draws nearer//The Naval Architect, June, 2005. P. 44- 45.

85. Морской Регистр. Правила классификации и постройки морских судов. Т. 2, часть11. Электрическое оборудование. Изд. «Российский морской регистр судоходства». СПб, Дворцовая набережная , 2007.

86. Справочник судового электротехника/ Под ред. Г. И. Китаенко. Л.:Судостроение,1980.

87. Половинкин В. Н., Мальцев Н.И. и др. Современное состояние и перспективы развития корабельных дизелей. Отчет по НИР 3533 Л.: ВМА, 1990.

88. Автоматизация судовых энергетических установок / Под ред. Р. А. Нелепина. Л.: Судостроение, 1975. С. - 536.

89. Сухарев А. В. Судовые электрические станции, сети и их эксплуатация. Л.: Судостроение, 1986. - С. 304.

90. Константинов В. И. Системы и устройства автоматизации судовых электроэнергетических установок. JL: Судостроение, 1988. - С. 312.

91. Баранов А.П. Судовые автоматизированные электроэнергетические системы. СПб.: Судостроение, 2005. - С. 528.

92. Ясаков Г.С. Корабельные электроэнергетические системы. Часть 1. -С.-Пб.: Военно-морская академия Н.Г.Кузнецова, 1999. С. 640.

93. Вилесов Д.В., Недялков С.К. Автоматизация судовых электроэнергетических систем. Учебное пособие.: ЛКИ, 1998. С. 75.

94. Anew energy optimizing control strategy for switched reluctance motors/ Kjaer P.C., Nielsen P., Andersen L., Blaabjerg F/ IEEE Transactions On Industry 1995. -Vol. 31.-No 5. -P. 1088-1095.

95. Уткин С. Ю. Разработка электронных коммутаторов вентильно-индукторных электроприводов широкого применения: Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук. Москва, 2002 .

96. Kurimo R., Poustoshniy А. V., Syrkin Е. N. Azipod propulsion for passenger cruisers // NAV & HSMV International Conference, Sorrento, 18-21 March, 1997.

97. Hull and propeller design ensures cruise-ferry comfort//The Naval Architect, May, 2006. P. 46 - 48.

98. Brubakk E. 10 years with Comfort Class // The Naval Architect, March, 2005. P. 43 - 44.

99. Васин И.М., Хомяк В.А., Григорьев A.B. Комплексный подход при создании судовых электроэнергетических систем и установок // Судостроение.2.2008.-С. 30-31.

100. В. Константинов. Военно-морские силы США- Курс в XXI век. // Военно-морские силы № 3, 2000. С. 5 - 18.

101. C.J. Hodge, D.J. Mattick. The Electric Warship: Then, Now and Later, Converteam UK Ltd, INEC-2008,Germany, 2008.

102. Гилерович Ю. M., Коськин Ю. П., Собашников А. Д. Сверхпроводящие системы электродвижения судов и кораблей. Судостроение за рубежом. №4, 1980. С. 16-33.

103. Интегрированная электроэнергетическая система перспективного авианосца ВМС Великобритании //Jane's International Defence Review, January, 2009.-P. 30-31.

104. Сборник материалов научно-практического семинара кафедры 36 по проблеме «Создание, боевое и повседневное использование электроэнергетики корабля ВМФ», BMA, Санкт-Петербург, 2006.

105. Assessing the military option // MER, March, 2006. P. 14 - 17.

106. Отчет по научно исследовательской и опытно-конструкторской работе «Гибридные судовые электрохимические энергоустановки с водородным топливом» (промежуточный), ООО «ИМТТ», СПб, 2008.

107. НедялковК. В. Автоматическое управление электроэнергетическими системами кораблей: Учебное пособие. JL: BMA, 1978.

108. Ясаков Г.С. «Корабельные электроэнергетические системы», СПб.: BMA, 1998.

109. Войтецкий В.В., Корчанов В.М., Немокаев Ю.Н. Интегрированная система управления надводного корабля. Военный парад, май-июнь, № 3 (57), 2003.

110. Веретенников Л.П. Переходные процессы в электроэнергетических системах кораблей. Л.: BMA, 1982. - С. 628.

111. Веников В. А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах. М.: Высшая школа, 1985.-С.536.

112. Веретенников А. П. Исследование процессов в судовых электроэнергетических системах. Теория и методы. JL: Судостроение 1975. - С. 375.

113. Веретенников Л. П. Переходные процессы в ЭСК Л.: BMA, 1982.

114. Демирчян К. С, Бутырин П. А. Моделирование и машинный расчет электрических цепей. М.: Высшая школа, 1988. - С. 335.

115. Загорский А. Е., Шакарян Ю. Г. Управление переходными процессами в электрических машинах переменного тока. М.: Энергоатомиздат, 1986. - С. 176.

116. Васин И. М. Параллельная работа судовых синхронных генераторов с разнотипными системами возбуждения СПб.: СПбГЭТИ, 1992. - С. 291 - (Изв. Санкт-Петербург, электротехн. ин-та; Вып. 450).

117. Исследование переходных режимов автономных генераторов// Шакарян Ю. Г., Загорский А. Е., Мнацаканян В. С. и др. Электротехническая промышленность. Сер. Электрические машины , № 9, 1977. С. 18-20.

118. Воронов Г. Г., Хуторецкий Г. М. Шестифазные турбогенераторы. Сб. «Электросила», Л. «Энергия», №28, 1970.

119. Дроздов А. Д., Засыпкин А. С., Савин М. М. Автоматизация энергетических систем. М.: Энергия, 1977. - С. 440.

120. Максимов Ю. И., ПоповА. В., Серебряков Л. М. Настройка и испытание судовых электростанций Л.: Судостроение, 1987. - С. 88.

121. Джуджи Л., Пелли Б. Силовые полупроводниковые преобразователи частоты. М.: Энергоиздат, 1983. С. 400.

122. ЧехетЭ.М., Мордач В.П., Соболев В.Н. Непосредственные преобразователи частоты для электропривода. Киев: Наук.думка, 1988. С. 224.

123. Климов В.П. «Современные направления развития силовых преобразователей переменного тока», www.tensy.ru.

124. Васин И. М., Токарев Л. Н. Физические процессы в электрических машинах и системах. Математическое описание и расчет. СПб: Литера, 2008. - С. 216.

125. Мелешкин Г. А. Переходные режимы СЭЭС.-Л.: Судостроение, 1971.- С. 344.

126. КонкордиаЧ. Синхронные машины. Переходные и установившиеся процессы. М. - Л.: Госэнергоиздат, 1959. - С. 271.

127. Андерсон П., ФуадА. Управление электроэнергетическими системами и устойчивость. М.: Энергия, 1980. - С. 563.

128. Токарев Л. Н. Математическое описание, расчет и моделирование физических процессов в судовых электростанциях. Л. Судостроение, 1980.-С. 119.

129. Васин И. М. Моделирование режимов испытания судового синхронного генератора при различных нагрузках. Л.: ЛЭТИ, 1989. - С. 287. -(Изв. Ленинградского электротехнического института; Вып. 410).

130. Васин И. М., Токарев Л. Н. Математическое описание судовой электростанции в режимах параллельной работы дизель-генераторов с береговой сетью / «Труды ЦНИИ им. акад. А. Н. Крылова» №5 вып. 55 (339)-С. 129-136.

131. Ткаченко А. Н. Судовые системы автоматического управления и регулирования. Л.: Судостроение, 1984. - С. 288.

132. Баринов Н. Г. Оптимизация процессов и систем управления в судовой автоматике. Л.: Судостроение, 1976. - С. 256.

133. Автоматизированные гребные электрические установки / Васин И. М., Воскобович В. Ю. Л.: ЛЭТИ, 1989. - С. 32.

134. Сахаров В. В. Расчет оптимальных регуляторов судовых автоматических систем Л.: Судостроение, 1983. - С. 168.

135. РаимовМ. М. Моделирование элементов корабельных электроэнергетических систем Л.: ВМОЛА, 1971.

136. Токарев Л.Н. Системы автоматического регулирования. СПб.: «Нотабене», 2001. С. 189. 333.

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

138. Адкинс Б. Общая теория электрических машин. М.-Л.: ГЭИ, 1970. С. 271.

139. Лайбль Т. Теория синхронной машины при переходных процессах. М.-Л., «Госэнер-гоиздат», 1957. С. 168.

140. Васин И. М. Определение коэффициентов модели параметрических систем возбуждения судовых синхронных генераторов. Л.: ЛЭТИ, (Изв. Ленингр. электротехн. ин-та; Вып. 435), 1991. - С. 287.

141. Логинов А. Г., Фадеев А. В. Микропроцессорный автоматический регулятор типа АРВ-М для систем возбуждения АО «Электросила». Электротехника, №9, 2001.

142. Мееров М. В. Исследование и оптимизация многосвязных систем управления. М.: Наука, 1986. С. - 371.

143. Джагаров Н. Ф. Расчет переходных процессов в электрических системах со сложной структурой сети // Электричество №1, 1990. С. 9 -16.

144. Баркан А. Ю. Автоматизация режимов по напряжению и реактивной мощности. М.: Энергоатомиздат, 1984. - С. 160.

145. Коваленко В. П. Автоматическое регулирование возбуждения и устойчивость судовых синхронных генераторов. Л.: Судостроение, 1976.-С. 272.

146. ПетюкВ.Г., Пеховский В. С. Работа судовых синхронных генераторов с трансформаторами параллельной работы // Судостроительная промышленность. Сер. Судовая электротехника и Связь, Вып.2, 1986. С. 10-17.

147. Васин И. М., Токарев Л. Н. Математическое описание системы распределения реактивных нагрузок между синхронными генераторами. Л.: ЛЭТИ, (Изв. Ленинградского Электротехнического института; Вып. 435), 1991.-С. 271.

148. Кетнер К. К., Козлова И. А., Сендюрев В. М. Алгоритмизация расчетов переходных процессов автономных электро-энергетических систем. Рига: Зинатне, 1981. - С. 166.

149. Короткое Б. А., ПопковЕ. Н. Алгоритмы имитационного моделирования переходных процессов в электрических системах: Учебное пособие. Л.: Издательство ленинградского университета, 1987. С. 280.

150. ПлахтынаЕ.Г. Математическое моделирование электромашинно-вентильных систем. Львов, Изд. при Львовском ун-те, 1986. С. 164.

151. ПтахГ.К. Макромодель индукторной машины // Изв. вузов. Электромеханика. № 6,2002. С. 3-8.

152. G.K. Singh, К. Nam, S.K.LimA Simple Indirect Field- Oriented Control Scheme for Multiphase Induction Machine // IPEE Transaction on Industrial Electronics, vol. 52, № 4, 2005. P. 1177 - 1183.

153. Бессикерский В. А., Попов E. П. Теория систем автоматического регулирования. М.: Наука, 1966. - С.729.

154. Первозванский А. А. Курс теории автоматического управления. -М.: Наука, 1986.-С. 616.

155. Гутер Р. С, Овчинский Б. В. Элементы численного анализа и математической обработки результатов опыта. М.: Наука, 1970. - С. 432.

156. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. -М.: Наука, 1978.-С. 832.

157. Жиляков В. И., Дрючин В. Г. Синтез систем управления режимами электроэнергетических систем // Электричество. №12, 1992 С. 6-10.

158. Ту Ю. Современная теория управления. М.: Машиностроение, 1971.-С. 471.

159. Катханов М. Н. Теория судовых автоматических систем. Л.-Судостроение, 1985. - С. 374.

160. КозярукА. Е., Вишневский Я. И. Повышение уровня автоматизации судов с электродвижением. Сб. «Судостроение», № 8, 1978.

161. Чаки Ф. Современная теория управления. Нелинейные, оптимальные и адаптивные системы. «Мир». 1975. (из п. 149)

162. Алексанкин Я. Л., Бржозовский А. Э., Жданов В. А. Автоматизированное проектирование систем автоматического управления / Под ред. В. В. Солодовникова. М.: Машиностроение, 1990. - С. 332.

163. Degtyrev V.N. Determination of stabilitisersetings in multi machinepower systems // IEE Proc, N6, 1986. C. 308 - 319.

164. Slouver G. Design of stabilisers in multi machine power systems//IEE Proc, N 3, 1985.-C. 146-153.

165. Lin С. E. Power system stabilizer design by an alternative pole assignment // Proc. 19-th, N.Y,1987. C. 453 - 458.

166. Ramsay В.,Lesam H. Coordinated stabilisation of power system using cigensensitivity analysis // Elec. PowerSyst. Res, N2, 1990. C. 141-148.

167. КвакернакХ., Сиван P. Линейные оптимальные системы.-M.: Мир, 1977. С. 650.

168. Вайнер И. Г. О форме записи уравнений синхронной машины для расчета статической устойчивости // Устойчивость энергосистем и противоаварийное управление, N7, 1990. С. 61-76.

169. Курбасов А. С. Особенности проектирования частотно-управляемых асинхронных двигателей. Электротехника, 1990, №9, С. 29-33.

170. Васин И. М., Леута А. А., Ставицкий А. М. Определение параметров модели синхронного генератора по переходным характеристикам: Тез. докл. Всесоюзн. науч.-техн. конф., г. Ленинград, 18-21 мая 1987. Л.: ЛЭТИ, 1987.- С. 518.

171. Беллман Р. Введение в теорию матриц. М.: Наука, 1969. С. - 368.

172. Настройка и испытание судового электрооборудования / Васин И.М., Королева Т.Н., Леута А.А., Максимов Ю.И. СПБ.: СПб ГЭТИ, 1992.- С. 48.

173. Груздев И. А., Устинов С. М. Одновременная координация настроек регуляторов возбуждения генераторов на базе численного поиска // Электричество, №3, 1984. С. 51 - 53, 81.

174. Определение настроек регуляторов возбуждения синхронных генераторов по доминирующим корням системы // Дегтярев и др. Известиявузов, Сер. Энергетика, N11, 1986. С. 38 - 42.

175. Elemgovan S., Lim СМ. Efficient pole-assignment method for designing stabilizersin multimachine power systems // IEEProc, N6,1987,- C. 134,383 -384.

176. Васин И. M., Полтинникова M. С. Исследование нелинейной модели судовых синхронных генераторов. СПб.: СПбГЭТИ, (Изв. Санкт-Петербургского электротехнического института; Вып.450), 1992. - С. 287.

177. Riblens Pavella M. Trends on real-time transient stability assessment of electric power systems // IMACS Ann. Cpmput. andAppl. Math, N4, 1989.-C. 3-10.

178. ЭрроусмитД., ПлейсК. Обыкновенные дифференциальные уравнения. Качественная теория с приложениями. М.: Мир, 1986. - С. 243.

179. Самойленко А. М., Кривошея С. А., Перестюк Н. А. Дифференциальные уравнения. М: Высшая школа, 1989. - С. 383.

180. Банди Б. Методы оптимизации. Вводный курс. М.: Радио и связь,1988. С. 128.

181. Глебов И.А. «Электромагнитные процессы систем возбуждения синхронных машин», JL: Наука, 1985.

182. Усынин Ю.С. Системы управления электроприводов. Челябинск, Изд-во ЮУрГУ, 2001. С. 327.

183. Осидач Ю.В., ПоличкоВ.В., ТкачукВ.И. Математическая модель вентильного реактивного двигателя//Электромеханика, №6, 1985. С.43 - 48.

184. Шрейнер Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты. Екатеринбург: УРОРАН, 2000. С. 654.

185. Остриров В.Н. Опыт создания преобразовательной техники для регулируемых электроприводов «Электричество» №7, 2008.

186. Бычков М.Г. Алгоритм проектирования вентильно-индукторного привода и его компьютерная реализация. // Электротехника, №2, 1997.-С. 11-12.

187. Макеев А.Н., Широков Е.А., Старшинов В.А. Системы электродвижения для перспективных судов, Морской флот. №11+12, 2000.

188. Ковчин С. А. Сабинин Ю. А. Теория электропривода. Санкт-Петербург, Энергоатомиздат, 2000. С. 496.

189. Ключев В.И. Теория электропривода. М., Энергия, 1985. С. 560.

190. Воронцов А. Г. и др. Современные возможности наладки микропроцессорных систем управления электроприводов. Сб. «Электросила», № 42, 2003.

191. Григорьев В. В., Дроздов В. Н. Синтез дискретных регуляторов при помощи ЭВМ. JL: Машиностроение, 1983. - С. 245.

192. Воронцов А. Г., Калачиков П. Н., Крутяков Е. А., Пронин М. В. Математические модели приводов с асинхронными машинами с фазным и короткозамкнутым ротором и устройствами плавно- го пуска. Сб. «Электросила», №41, 2002.

193. Зиновьев Г.С., Уланов Е.И. Расчет токов асинхронного двигателя при питании его от автономного инвертора напряжения с ШИР // Преобразовательная техника: Межвуз. зб. науч. тр. Новосибирск. 1978.-С. 90-96.

194. Вейнгер A.M. Регулируемый синхронный электропривод. М, Энергоатомиздат, 1985.- С. 224.

195. Крутяков Е. А., Павлов П. А., Пронин М. В. Алгоритмы работы тиристорных пусковых устройств для турбогенераторов и синхронных двигателей производства АО «Электросила». Сб. «Электросила», выпуск 40, 2001.

196. КозярукА. Е., Кулыгин А. В. Технико-экономические показатели ЭЭС горных машин при использовании преобразователей частоты с активнымивыпрямителями. Сб. «Электросила», № 42, 2003.

197. Слежановский О.В., Дацковский J1.X., Кузнецов И.С. и др. Системы подчиненного регулирования электроприводов переменного тока с вентильными преобразователями. М, Энергоатомиздат, 1983. С.256.

198. Дацковский J1. X., Роговой В. И. и др. Современное состояние и тенденции в асинхронном частотно-регулируемом электроприводе (краткий аналитический обзор) / Электротехника, № 10, 1996 .

199. Ковач К. П., Рац И. Переходные процессы в машинах переменного тока. M.-JL, Госэнергоиздат, 1963. С. 744.

200. Костенко М. П., Пиотровский JI. М. Электрические машины. Л., «Энергия», 1958. С. 464,4.1.,- С.646, Ч. II.

201. Чиликин М.Г., КлючевВ.И., Сандлер А. С. Теория автоматизированного электропривода.- М.: Энергия, 1979 .- С. 616.

202. Иванов А. В., Климов В. И., Крутяков Е. А., Левин В. Н. Особенности работы инвертора с широтно-импульсной модуляцией. «Электричество», №8, 1979.

203. КозярукА. Е., ПлахтынаЕ. Г. Вентильные преобразователи в судовых электромеханических системах. Л.: Судостроение, 1987. С. 192.

204. Пояснительная записка часть 1, альбом № 1 Система ЕЭЭС с ГЭУ проекта 22030, КЛГИ.655124.004 ПЗ, ФГУП «ЦНИИ СЭТ», СПб, 2007. С. 177.

205. Копылов И. П. Математическое моделирование электрических машин. М.: Высш. шк., 1987. С. 248. Электроприводы и системы с электрическими машинами и полупроводниковыми преобразователями. - С.249.

206. Бражников В.Ф., Соустин Б.П. Теория установившихся электромагнитных процессов в асинхронных инверторных электроприводах. Часть 1. Многофазные асинхронные двигатели. Красноярск. 1984 . (из п. 149)

207. С. French and P. Acarnley, «Direct torque control of permanent magnet drive,» inlEEE Ind. Applicat. Society Annu. Meet., 1995. P.- 199-206.

208. Bellini A., Bifaretti S., Costantini S. A Space Vector Modulation

209. Technique for NPC Invert-ers. EPE-PERMC 2003, Toulouse, Fr.

210. Виноградов A. Б., Сибирцев A. H., Журавлев С. Бездатчиковый привод подъемно-транспортных механизмов // Силовая Электроника, №1, 2007.

211. Дмитриев Б.Ф., Черевко А.И. К вопросу о построении универсальной математической модели обобщенной электрической машины // Электротехнка. №7. 2005.

212. Пронин М.В., Воронцов А.Г., Улитовский Д.И., Горчакова И.А. Математическая модель транзисторного асинхронного привода шахтного вагона с раздельным управлением правыми и левыми колесами // Сб. «Электрофорум». №2, 2001.

213. Поляков В.Н., Таран A.A., Шрейнер Р.Т. Алгоритм численного решения задачи экстремального управления асинхронным электроприводом при ограничениях по току и напряжению. Электротехника, № 11, 2001. С. 45-48.

214. Дмитриев Б.Ф. Анализ статических характеристик ступенчатого преобразователя напряжения // Электротехника. №12, 2000. С. 26-30.

215. Дмитриев Б.Ф. Анализ переходных и квазиу стан овившихся процессов в ступенчатых преобразователях напряжения // Электричество. №8. 2001. С. 50-56.

216. NovotnyD.W. Switching function representation of polyphase inverters. «IAS Annu. Meet. IEEE Ind. Appl. Soc. 1975. Pap. 10th Annu Meet Atlanta

217. Rec». New York. 1975. (изп. 149)

218. Ефимов А. А., Шрейнер P. Т. Активные преобразователи в регулируемых электроприводах переменного тока / Под общей ред. д-ра техн. наук, проф. Р. Т. Шрейнера. Новоуральск: Изд-во НГТИ, 2001. С. 250.

219. L.Jones and J. Lang, «А state observer for the permanent magnet synchronous motor,» IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 36, no. 3, Aug, 1989. P. 374-382.

220. Бычков М.Г. Элементы теории вентильно-индукторного электропривода, Электричество, № 8,1997. С. 35-44.

221. Бут Д.А. Модификации вентильно-индукторных двигателей и особенности их расчетных моделей// Электричество. № 7, 2000. - С. 34- 44.

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

223. Ehsani M., FahimiB. 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.

224. Садовский JI.A., Черенков A.B. Разработка математической модели ВИП. -М.: МЭИ, -1997. С. 30-40.

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

226. Byrne J. V., LacyJ.G. Electrodynamic System Comprising a Variable Reluctance Machine // British Patent No. 1321110,1973.

227. Design considerations for the switched reluctance motor/Radun A. V.// IEEE Transactions On Industry Applications, 1995.-Vol. 31. -N5. -P. 1079-1087.

228. CossarC., Miller T.J.E Elekromagnetic Testing of Switched Reluctance Moto^nternational Conference on Electrical Machines, Manchester, 1992, September 15-17.

229. Chan C., Jiang Q. Study of starting performances of switched reluctance motors / in Proc. 1995 Int. Conf. Power Electronics and Motor Drive Systems, vol. 1, -P. 174-179.

230. Switched Reluctance Motor Drive Systems Dynamic Performance Prediction under Internal and External Fault Condinitions/ A.A. Arkadan, B.W. Keilgas/ЛЕЕЕ Transactions on Energy Conversion, 1994 March. -Vol. 1. -No. 1. -P.45-51.

231. Miller T.J.E. Optimal Design of Switched Reluctance Motors. IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, VOL. 49, NO. 1, FEBRUARY 2002.-P. 15-27.

232. Variable Reluctance Rotor Structures Their Influence on Torque Production/ Rex M. Davis// IEEE Transactions on Industrial Electronics, 1992 April. -Vol. 39.-No. 2,-P. 168-174.

233. Дядик A. H., Замуков В. В., Дядик В. А. Корабельные воздухо-незавнснмые энергетические установки. -СПб: Судостроение, 2006. С. 424.

234. Шпильрайн Э.Э., Малышенко С.П., Кулешов Г.Г. Введение в водородную энергетику. М.: Энергоатомиздат, 1984.

235. Васин И. М., Китаев А. М., Паршиков В. А., Урусов А. Р. Энергоустановка на топливных элементах//Патент на изобретение № 2382445, МПК Н01М 8/04.- Заявл. 12.02.2009.- Опубл. 20.02.2010, Бюл № 5.

236. Ильинский Н.Ф. Перспективы применения вентильно-индукторного электропривода в современных технологиях// Электротехника. №2,1997. С. 1-3.

237. TECTS 60034-25. Технический стандарт. Машины электрические вращающиеся. Часть 2С: Руководство по проектированию и использованию двигателей переменного тока, специально разработанных для питания от преобразователей, 2007. С. 70.

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

239. Воронцов А.Г., Пронин М.В., Хомяк В.А.Расчет электромагнитных процессов и потерь энергии в преобразователях на транзисторах 1GBT. Сб. «Электросила», № 42, 2003.

240. Bose В.К., Miller T.J.E., Szczesny P.M., Вicknell W.H. Microcomputer Control of Switched Reluctance Motor i i IEEE Transactions on Industry Applications. -Vol. IA- 22, No. 4. July/August, 1986, P. 708-715.

241. Дмитриев Б.Ф., Лихоманов A.M. Синтез широтно-импульсного преобразователя напряжения с разветвленной нагрузкой. Изв.вузов.1. Приборостроение, 2008.

242. Остриров В.Н. Опыт создания преобразовательной техники для регулируемых электроприводов // Электричество. №7, 2008. С. 42- 47.

243. Лебедев Н.И, Электрические и конструктивные схемы мощных вентильных двигателей. Вентильные электродвигатели. Л.: ВНИИ электромаш, 1981. С. 95-108.

244. Глинтерник С.Р. «Электромагнитные процессы и режимы мощных полупроводниковых преобразователей», Л.: Наука, 1970.

245. Алексеев А.Е. Тяговые электрические машины и преобразователи. Изд. 2-е., Л., Энергия, 1977. С. 444.

246. Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники. М. Изд. «Высшая школа», 1973.

247. Бронштейн И. Н., Семендяев К. А. Справочник по математике. -М.: Наука, 1986.-С. 544.

248. Бессонов Л.А. «Теоретические основы электротехники», М.: Высшая школа, 1978.

249. П. Л. Калантаров., Л. А. Цейтлин. Расчет индуктивностей. «Энергия», 1970. (из п. 145)

250. В. Н. Толчеев. Заряд накопительных конденсаторов от импульсного трансформатора постоянного напряжения. «Электрофорум», № 2, 2001. (из п. 145)

251. Л. В. Лейтес. Электромагнитные расчеты трансформаров и дросселей малой мощности. «Энергия», 1981. (из п. 145)

252. Бахвалов Н. С. Численные методы (анализ, алгебра, обыкновенные дифференциальные уравнения). М.: Главная редакция физико-математической литературы изд. «Наука», 1975. С. 632.

253. Васин И. М., Воскобович В. Ю., Проектирование транспортных систем электродвижения средствами пакета схемотехнического моделирования DesignCenterPSPice. / Проблемы повышения// С. 98 -99.

254. Коськин Ю. П. Введение в электромеханотронику. СПб: Энергоатомиздат. Санкт- Петербургское отделение, 1991. С. 192.

255. Силовые полупроводниковые устройства в цепях электрических машин, http://books.ifmo.ru/book/pdf/384.pdf.

256. ШрейнерР.Т., Калыгин А.И., Корюков К.Н. Разработка активного выпрямителя напряжения с векторной системой управления // БИКАМП 2003. Труды конференции: Санкт-Петербург. - С. 234 - 240.

257. Martti Tuomainen «Special questions of industrial networks harmonics», www.nokiancapacitors.com.

258. Jovanovic M.G. Betz R.t E., Piatt D. 1998, Sensorless Vector Controller for a Synchronous Reluctance Motor. IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 34, No. 2, March/April 1998. P. 346-354.

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

260. Технический проект Система ЕЭЭС с ГЭУ проекта 745 МБ, ИУДШ.655123.013 ТП, ООО «НПЦ «СЭС», СПб, 2007. С.177.

261. Пояснительная записка альбом №1 (листы 1-160) Система ЕЭЭС с СЭД проекта 22010, КЛГИ.655123.014 ПЗ, ФГУП «ЦНИИ СЭТ», СПб, 2009.-С. 382.

262. Коськин Ю.П., Сепп Ю. И. Физические основы виброакустики электрических машин. JL: Ленингр. электротехнический институт. 1984. (из п. 149)

263. Арриллага Дж., Брэдли Д., Боджер П.Гармоники в электрических.системах. M.: Энергоатомиздат, 1990. С.320

264. Васин И. М., Леута А. А., Макаров А. А. Программное обеспечение микропроцессорного комплекса для исследования качества электроэнергии. Л.: ЛЭТИ, 1987. - С. 267. - (Изв. Ленинградского Электротехнического института; Вып. 386).

265. Добрусин Л. А. Компьютерное исследование качества напряжения на выходе трехфазного тиристорного инвертора. VII симпозиум «Электротехника 2010», ТРАВЭК, Москва, 2003.

266. Коськин Ю.П. Развитие электромеханики в теории и технологиях электромеханотроники. Изв. вузов. Электромеханика, 2008, №1, С. 11-20.

267. Чугулев А.О. Определение влияния высших гармоник питающего напряжения с ШИМ на потери мощности в асинхронном двигателе. Омский научный вестник, 2008, №1, с. 72-85.

268. Справочник по теории корабля под ред. Я.И. Войткунского // Л., Судостроение 1985.

269. Woodward M. D., Atlar M., Clarke D. Comparison of stopping modes for pod-driven ships by simulation based on model testing // Proc. IMechE., vol. 219, Part M: J. Engineering for the Maritime Environment / Special issue, Paper 1, 2005. -P. 1-18.

270. И. А. Рябинин. Уроки XX века и научные акты XXI века в области технической безопасности. // Вопросы эксплуатации и надежности. СПб., 2007.-С. 61-66.

271. Сюбаев М.А., Хайкин А.Б., Шеинцев Е.А. Аварии и неисправности в судовых электроустановках. Л.: Судостроение, 1980. - С.192.

272. Финагин В.И. «Корабельные силовые полупроводниковые устройства и основы теории электрических аппаратов», Л.:ВМА, 1974.

273. Анисимов Я.Ф., Васильев Е.П. Электромагнитная совместимость полупроводниковых преобразователей и судовых электроустановок. Л.: Судостроение, 1990 .

274. И. М. Васин., Л. Н. Токарев. Математическое описание судовой электростанции в аварийных режимах / «Труды ЦНИИ им. акад. А. Н. Крылова» № 5 вып. 55 (339) - С. 137-148.

275. Калинин И.М. Анализ аварийных и переходных процессов в ЭСК. СПб.: ВМИИ, 2003.

276. Рябинин И. А. Надежность и безопасность структурно-сложных систем. СПб.: СПбГУ, 2007. - С. 276.

277. Рябинин И. А., Черкасов Г. Н. Логико-вероятностные методы исследования надежности структурно-сложных систем.

278. ВентцельЕ.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1969.-С.576.

279. Нарусбаев А. А. Введение в теорию обоснования проектных решений. Л: Судостроение, 1976.

280. Мелентьев Л. А. Системные исследования в энергетике. Элементы теории, направления развития. М.: Наука, 1979.

281. Васин И. М., Китаев А. М. Устройство контроля сопротивления изоляции//Патент на изобретение № 2391676, МПК вОЖ 27/18.-Заявл.21.05.2009.- Опубл. 10.06.2010, Бюл. № 16.

282. Жемчугов Г.А., Калашников В.К., Круглин В.А. Этапы создания иперспективы развития систем электродвижения судов. Электричество, 2000, №4, С. 46-51.

283. Шабаев В.А. Анализ критериев технико-экономического оптимума применения вентильно-индукторных двигателей. Электротехника, 2008, №4, -С. 44-51.

284. Малинин Л.И. и др. О совместимости преобразователя и двигателя в асинхронном электроприводе. Электричество, 1996, №5, С. 47-51.

285. Волков A.B. Анализ электромагнитных процессов и регулирование асинхронных частотно-управляемых электроприводов с широтно-импульсной модуляцией. Электротехника, 2002, №1, С. 2-10.

286. Воронцов А.Г., Пронин М.В. Расчет электромагнитных процессови потерь энергии в преобразователях на транзисторах IGBT. Электросила: сб. научн. тр. СПб, Изд-во ОАО «Электросила», 2003, №42, - С. 122-130.

287. Воронцов А.Г., Доан Ань Гуан, Коськин Ю.П., Пронин М.В. Высокочастотные электромагнитные процессы в электрических машинах при широтно-импульсной модуляции напряжения. Электротехника, 2008, №3, -С. 36-44.