Развитие теории и методов расчета режимов судовых единых электроэнергетических систем тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат наук Калинин, Игорь Михайлович

• Калинин, Игорь Михайлович
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Калинин, Игорь Михайлович

Содержание

Перечень принятых сокращений........................................................... 5

Введение................................................................................... 8

В. 1 Термины и определения в области электротехнических комплексов... 8

В.2 Требования к судовым электротехническим комплексам.................. 15

В.З Обзор современного состояния математического описания ЭТК......... 24

1 Анализ современного состояния судовых электротехнических комплексов и формализация принятия решений при их создании...................... 36

1.1 Анализ систем электродвижения отечественных и зарубежных производителей.......................................................................... 36

1.2 Электродвижение на судах гражданского флота и

надводных кораблях ВМФ.......................................................... 40

1.3 Аналитический обзор современного состояния и перспектив развития электроэнергетических систем подводных лодок.............................. 43

1.3.1 Атомные подводные лодки................................................ 43

1.3.2 Новые структуры энергетической системы переменно-постоянного тока......................................................................... 45

1.3.3 Неатомные подводные лодки.............................................. 47

1.4 Формализация принятия решений при создании электротехнических комплексов судов с электродвижением..............................................................................56

1.4.1 Постановка задачи....................................................... 56

1.4.2 Обоснование напряжения распределительного модуля......... 57

1.4.3 Обоснование напряжения двигательного модуля................. 66

1.4.4 Методика научно-технического обоснования принятия решения

по направлению разработки и вариантам реализации проектов................ 67

1.4.4.1 Научно-техническое обоснование выбора вариантов исполнения................................................................................. 67

1.4.4.2 Субъективное взвешенное решение по выбору

варианта ЭТМ.............................................................................. 67

1.4.4.3 Экспертные оценки при разработке решений.................. 69

2 Развитие теории и методов расчета режимов судовых единых электроэнергетических систем......................................................... 76

2.1 Состав и структура математического обеспечения........................ 76

2.2 Теоретические положения и метод формирования уравнений электрических сетей с электрическими машинами при схемотехнических методах анализа судовых ЭТК......................................................... 79

2.2.1 Общие положения............................................................. 79

2.2.2 Макромодели элементов электрических цепей......................... 79

2.2.3 Алгоритм формирования уравнений схем с электрическими машинами.................................................................................... 85

2.3 Моделирование элементов быстродействующей защиты............... 99

2.3.1 Моделирование защиты статических преобразователей............ 99

2.3.1.1 Основные принципы защиты статических

преобразователей............................................................... 99

2.3.1.2. Модель управляемого выпрямителя............................................................101

2.3.1.3 Модель защиты управляемого выпрямителя..................................102

2.3.2 Схемотехническая модель взрывного предохранителя..........................107

2.3.2.1 Постановка задачи..................................................................................................................107

2.3.2.2 Номинальные параметры взрывного предохранителя..........................108

2.3.2.3 Схемотехническая модель электрической дуги перешейка............109

2.3.2.4 Модели воспламенения и детонации взрывчатого вещества..........112

2.3.2.5 Модель электрической дуги сменного контактного элемента ... 113

2.3.2.6 Математическая модель взрывного предохранителя..............................115

2.4 Моделирование ограничителей перенапряжений....................................................115

2.4.1 Принципы ограничения перенапряжений................................................................115

2.4.2 Моделирование ограничителя перенапряжений..........................................116

2.5 Методика моделирования элементов защиты..............................................................119

3 Математические модели многообмоточных гребных асинхронных электродвигателей ..........................................................................................................................................................124

3.1 Общие положения................................................................................................................................124

3.2 Математическая модель многообмоточного двигателя....................................125

3.3 Модель АД с двумя обмотками на статоре в преобразованной

системе координат........................................................................................................................................140

3.4 Уравнение движения в относительных единицах и модель нагрузки электродвигателя......................................................................................................................................................149

3.5 Исследование статических и динамических режимов трехфазного

АД..........................................................................................................................................................................................150

3.6 Исследование АД с двумя обмотками на статоре с помощью натурного эксперимента и математической модели..........................................................................159

3.7 Исследование АД с двумя обмотками на статоре сдвинутыми

на 30 электрических градусов................................................................................................................166

4 Теоретические положения и метод энергосберегающего управления частотно-управляемым гребным асинхронным двигателем................................................176

4.1 Основные положения........................................................................................................................176

4.2 Теоретические основы скалярного управления........................................................178

4.3 Потери асинхронного двигателя..............................................................................................184

4.4 Исследование статических характеристик АД..........................................................187

4.5 Оптимизация скалярного управления АД......................................................................201

4.6 Определение взаимосвязи напряжения (тока) и частоты при оптимальном управлении электроприводом................................................................................211

4.7 Исследование АД с двумя обмотками на статоре при энергетически оптимальном скалярном управлении................................................................................................217

5 Теоретические положения и метод математического моделирования судовых единых электроэнергетических систем при проектировании ЭТК судов с электродвижением..................................................................................................................................224

5.1 Исследование синусоидальности напряжения на шинах ГРЩ в ЭТК судна с электродвижением..........................................................................................................................224

5.2 Исследование переходных процессов в судовом ЭТК при параллель-

ной работе генераторов разных мощностей......................................... 226

5.3 Математическая модель вала с учетом упругости и трения

и исследование режима частотного запуска ГЭД.................................. 231

5.4 Исследование режимов двухобмоточного ГЭД с трехуровневым инвертором .................................................................................... 234

5.5 Исследование режимов ГЭД с каскадным инвертором.................... 244

5.6 Исследование аварийных режимов электроэнергетической системы переменно-постоянного тока........................................................... 250

5.6.1 Модель электроэнергетической системы............................... 250

5.6.2 Проверка результатов расчета токов короткого замыкания......... 251

5.6.3 Расчет токов короткого замыкания на полной модели электроэнергетической системы.................................................................. 257

5.6.4 Анализ результатов расчета токов короткого замыкания............ 257

5.6.5 Методика расчета токов короткого замыкания......................... 265

5.7 Метод математического моделирования судовых единых электроэнергетических систем при проектировании ЭТК судов с ^70 электродвижением........................................................................

6 Теоретические положения и метод расчета искажения синусоидальности напряжений и токов в судовых единых электроэнергетических системах.... 277

6.1 Исследование качества электроэнергии электроэнергетической системы с частотно-регулируемым приводом на физической модели...... 277

6.2 Влияние искажений синусоидальности напряжения и тока

на работу корабельного и судового оборудования............................. 288

6.3. Аналитический принцип определения амплитуд

и фаз гармоник........................................................................ 293

6.4. Методика расчета коэффициента искажения синусоидальности кривой тока в системе с преобразователем частоты со звеном

постоянного тока........................................................................ 305

Заключение................................................................................. 311

Список литературы....................................................................... 318

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Развитие теории и методов расчета режимов судовых единых электроэнергетических систем»

ВВЕДЕНИЕ

В.1. Термины и определения в области электротехнических комплексов

Анализ терминов и их определений в области судовых электроэнергетических систем (СЭЭС), приведенный в приложении П1, показал [135]:

1. Не определены термины электротехнический комплекс (ЭТК) и электротехнический модуль (ЭТМ).

2. Не определено понятие генераторного агрегата (ГА).

3. Не определено понятие главного генератора (ГГ).

4. Не обозначено и не следует из определений место приводного двигателя (ПД) генератора, валопровода, движителя, пропульсивной установки (ПУ) в составе систем судовой энергетической установки (СЭУ), единой электроэнергетической системы (ЕЭЭС), гребной электрической установки (ГЭУ).

5. Не однозначно определены СЭУ.

6. Неопределенность понятия ЕЭЭС и ее состава.

7. Состав ГЭУ излишне конкретизирован.

8. ГЭУ приравнена к системе электродвижения (СЭД).

9. Определения ПУ не однозначные.

10. Разные определения средств активного управления судами (САУС).

11. Управление ПД с главного распределительного щита (ГРЩ) не предусмотрено.

Требуется таким образом сформулировать определения в области судовых электротехнических комплексов, чтобы обеспечить преемственность определений и их согласованность с областями судовой энергетики. При формулировке определений не следует ограничивать принципы преобразования энергии рамками традиционных принципов.

В таблице 1 приводятся термины, предложенные для применения в первой редакции стандарта «Судовые электротехнические комплексы. Термины и определения».

Таблица 1 — Термины и определения в области судовых ЭТК

Термин Определение

1. Судовой электротехнический комплекс (ЭТК) Два или более электротехнических модуля предназначенных для выполнения взаимосвязанных функций на судах.

2. Судовой электротехнический модуль (ЭТМ) Функционально и конструктивно завершенное электротехническое изделие, предназначенное для использования на судах для производства или преобразования, передачи, распределения или потребления электрической энергии, а также для управления этими процессами.

3. Электротехническое изделие Изделие, предназначенное для производства или преобразования, передачи, распределения или потребления электрической энергии [1].

4. Электротехническое устройство Совокупность взаимосвязанных электротехнических изделий, находящихся в конструктивном и (или) функциональном единстве, предназначенная для выполнения определенной функции по производству или преобразованию, передаче, распределению или потреблению электрической энергии [1].

5. Электрооборудование Совокупность электротехнических устройств, объединенных общими признаками [11.

6. Судовая электроэнергетическая система (СЭЭС) Судовой электротехнический комплекс, объединяющий процессы производства, преобразования и распределения электроэнергии и предназначенный для питания судовых приемников электроэнергии.

7. Приемник электрической энергии Потребитель Устройство, в котором происходит преобразование электрической энергии в другой вид энергии для ее использования [2].

8. Единая судовая электроэнергетическая система (ЕЭЭС) Судовая электроэнергетическая система, объединенная с первичным источником энергии, системой электродвижения и устройством (системой), создающим упор или тягу для приведения судна в движение.

9. Первичный источник энергии (ПИЭ) Источник энергии, преобразующий энергию топлива в механическую, тепловую или электрическую.

10. Судовая электростанция (СЭС) Электростанция (электрическая сеть, линия электропередачи, источник электроэнергии), предназначенная для работы на судне [3].

11. Источник электроэнергии (ИЭЭ) Электротехническое изделие (устройство), преобразующее различные виды энергии в электрическую энергию [11-

12. Система генерирования электроэнергии (СГЭ) Комплекс технических средств, объединенный процессом производства электрической энергии.

13. Генераторный агрегат (ГА) Генератор Судовой электротехнический модуль, состоящий из устройства для преобразования механической энергии в электрическую и приводного двигателя.

14. Автономная работа ис- Одиночное обеспечение источником электроэнергии пи-

Термин Определение

точника электроэнергии Автономная работа тания судовых потребителей.

15. Параллельная работа источников электроэнергии Параллельная работа Одновременная работа источников электроэнергии на общие потребители.

16. Основной судовой источник электроэнергии Источник электрической энергии, предназначенный для питания всех электротехнических устройств и комплексов, необходимых для поддержания нормального эксплуатационного состояния судна и нормальных условий обитаемости на нем, при автономной или параллельной работе источников электроэнергии.

17. Резервный судовой источник электроэнергии Судовой источник электроэнергии, предназначенный для обеспечения резерва мощности судовой электроэнергетической системы [3].

18. Аварийный судовой источник электроэнергии Источник электрической энергии, предназначенный для питания необходимых судовых потребителей при исчезновении напряжения на главном распределительном щите Г41.

19. Судовой валогенератор Генератор, вращение которого осуществляется от вало-провода или двигателя, обеспечивающего ход судна.

20. Преобразователь электрической энергии (ПЭЭ) Электротехническое изделие (устройство), преобразующее электрическую энергию с одними значениями параметров и (или) показателей качества в электрическую энергию с другими значениями параметров и (или) показателей качества [1].

21. Главный судовой электрораспределительный щит Судовое электрическое распределительное устройство, являющееся частью судовой электростанции, предназначенное для присоединения источников электроэнергии к силовой судовой электрической сети, управления данными присоединениями и для управления работой генераторных агрегатов или источников электроэнергии.

22. Судовая электрическая сеть Совокупность распределительных устройств и соединяющих их линий электропередачи, предназначенная для передачи и распределения электрической энергии на судне.

23. Судовая линия электропередачи Совокупность судовых проводов, кабелей, шинопрово-дов, изолирующих и конструктивно-монтажных элементов, предназначенных для передачи электрической энергии между судовыми распределительными устройствами, или между распределительным устройством и приемником электроэнергии.

24. Фидерная судовая линия электропередачи Фидер Судовая линия электропередачи, включенная между источником электроэнергии и распределительным устройством или между двумя распределительным устройствами, или между распределительным устройством и приемником электроэнергии.

25. Перемычка судовой электроэнергетической системы Судовая линия электропередачи между электростанциями судовой электроэнергетической системы, а также между секциями шин главного распределительного щита [31.

Термин Определение

Перемычка

26. Силовая электрическая сеть Судовая электрическая сеть, распределяющая электроэнергию от главного распределительного щита судовой электростанции без преобразователей в линиях электропередачи [3].

27. Силовая электрическая сеть приемников Силовая судовая электрическая сеть, предназначенная для распределения электроэнергии среди одинаковых по параметрам электроэнергии приемников, а также электрическая сеть, отделенная от силовой сети преобразователями электрической энергии.

28. Аварийная судовая электрическая сеть Судовая электрическая сеть, предназначенная для передачи электроэнергии при выходе из строя линий электропередачи силовой электрической сети или исчезновении напряжения.

29. Судовое электрическое распределительное устройство (СЭРУ) Устройство, предназначенное для приема и распределения электрической энергии на одном напряжении и содержащее коммутационные аппараты и соединяющие их шины, устройства управления и защиты.

30. Районный судовой электрораспределительный щит Судовой электрораспределительный щит, предназначенный для распределения электроэнергии в пределах определенного района и обеспечивающий электроэнергией несколько отсечных щитов [3].

31. Отсечный судовой электрораспределительный щит Судовой электрораспределительный щит, предназначенный для распределения электроэнергии в пределах определенного отсека судна [3].

32. Групповой судовой электрораспределительный щит Судовой электрораспределительный щит, предназначенный для распределения электроэнергии между группой приемников электроэнергии одинакового назначения [3].

33. Судовой распределительный щит электроснабжения с берега Судовой электрораспределительный щит, предназначенный для присоединения судовых приемников электроэнергии к береговой электрической сети или к аналогичному устройству другого судна [3].

34. Генераторный судовой щит Судовое электротехническое устройство в виде щита, служащее для передачи электроэнергии от генератора к определенному главному распределительному щиту, а также для местного управления генератором в тех случаях, когда генератор и главный распределительный щит размещены в разных отсеках или помещениях судна [3].

35. Система электродвнже-ния (СЭД) судна Электротехнический комплекс, приемник электрической энергии, состоящий из судовых электротехнических модулей, объединяющий процессы преобразования, распределения, передачи и потребления электроэнергии, предназначенный для создания упора или тяги, обеспечивающей хода судна.

36. Гребной электродвигатель (ГЭД) Электрический двигатель, предназначенный для преобразования электрической энергии в механическую, поступающую на устройство (систему), создающее упор или тягу для обеспечения движения судна.

37. Гребная электрическая установка (ГЭУ) Совокупность главных генераторов, электрических распределительных устройств, преобразователей электро-

Термин Определение

энергии, гребных электродвигателей, системы управления и устройства (системы), создающего упор или тягу для обеспечения хода судна, объединенных только процессом обеспечения хода.

38. Главный генератор (ГГ) Совокупность источника электроэнергии и приводного двигателя, предназначенных для работы в основных режимах функционирования судна.

39. Средство активного управления судном (САУС) Устройство с автономным приводом, создающее упор или тягу, направленную под углом к диаметральной плоскости судна, главным образом на малых ходах или без хода судна [5].

40. Судовой электрический привод активного управления (СЭПАУ) Электротехнический комплекс, приемник электрической энергии, состоящий из судовых электротехнических модулей, объединяющий процессы преобразования, распределения и передачи электроэнергии, необходимой для создания упора или тяги, направленной под углом к диаметральной плоскости судна.

41. Пропульснвная установка (ПУ) Установка, в которой энергия рабочего тела преобразуется в упор, сообщающий движение корпусу судна.

42. Система управления техническими средствами (СУ ТС) судна Функционально и конструктивно законченное изделие, обеспечивающее управление техническими средствами судна [61.

43. Комплексная система управления техническими средствами (КСУ ТС) судна Единая система управления техническими средствами корабля, обеспечивающая координирующее управление техническими средствами в нормальных условиях эксплуатации, аварийных ситуациях и при борьбе за живучесть судна [6].

44. Система управления комплексом технических средств (СУ КТС) судна Составная часть комплексной системы управления техническими средствами судна или система управления, обеспечивающая отработку заданных режимов работы комплекса технических средств судна, координированное управление совокупностью взаимосвязанных технологически или (и) общностью выполняемой задачи агрегатов и механизмов комплекса в нормальных условиях эксплуатации и в аварийных ситуациях [6].

45. Система управления динамическим позиционированием (СУ ДП) Электрическая и электронная программируемая система, предназначенная для управления пропульсивными механизмами судна с целью поддержания в каждый момент времени соответствующих гидродинамических вектора и упора, способных компенсировать внешние воздействия на судно.

46. Система управления пропульсивной установкой (СУ ПУ) Система управления, обеспечивающая отработку заданных режимов работы пропульсивной установки, координированное управление совокупностью взаимосвязанных технологически или (и) общностью выполняемой задачи агрегатов и механизмов пропульсивной установки.

47. Двюкительный комплекс (ДК) Комплекс устройств, обеспечивающих преобразование энергии природного источника или механического двигателя в полезную работу, обеспечивающую движение судна.

Можно выделить три основных ЭТК (рис. 1):

- ЭТК обеспечения энергией потребителей (ЭТК ОЭП), соответствует СЭЭС;

- ЭТК движения (ЭТК Д), соответствует СЭД, в котором электроэнергия с выхода ПЭЭ преобразуется в механическую энергию электрическим двигателем (Д), передающуюся ДК;

- ЭТК позиционирования (ЭТК П), включает СЭД, СУ ПУ, САУС и ее автономный привод.

Для ЕЭЭС судов с СДП необходимо учитывать возможность использования СЭД для позиционирования судна, поэтому СЭД структурно входит в состав ЭТК П (СДП).

Стрелками на рис. 1 показано наличие цифровых и аналоговых связей между СУ ТС судна.

КСУ тс

су ПУ

СУДП

СУДК

СУ сэд

СЭЭС

СУ СЭЭС

ЕЭЭС

СУ пиэ

Потребители

Потребители

ПУ

САУС

пм

эткп

ДК

д

д

СЭПАУ

пээ

пээ

СЭД

ГРЩ

пээ

иээ

СЭС

ГА

пд

СГЭ

Рисунок 1. Состав и структура судовых электротехнических комплексов

В.2. Требования к судовым электротехническим комплексам

На всех этапах разработки судна все ее участники тем или иным образом решают задачи оптимизации.

Заказчик судна и его оборудования всегда ищет компромисс между:

- стоимостью разработки и производства;

- массами и габаритами судна и его оборудования;

- живучестью;

- надежностью;

- экономичностью;

- удобством эксплуатации и др.

Условия плавания судна являются определяющими для реализации ЭТК и их ЭТМ, которые должны обеспечить эффективное выполнение судном своего функционального назначения при:

- работе в швартовом режиме, в том числе на мелководье;

- движении в штормовых условиях;

- движении во льдах при различных постоянных скоростях;

- движении в свободной воде при различных постоянных скоростях;

- обеспечении позиционирования судна;

- режимах реверса, торможения, динамических режимах в различных условиях плавания;

- изменении угла поворота колонки (для судов с движительно-рулевыми колонками).

Реализуя тактико-технические требования к кораблю, заказчик также ищет компромисс между перечисленными режимами с учетом условий плавания.

Стоимость разработки и производства

Ход в штормовых условиях

Масса и габари!

Швартовый режим (в т.ч. на мелководье)

Позиционирование

Формиров требован

жие ий

Движение в Свободной воде для различнее скоростей судна

Реализация СУ ГЭД

X, Р=сопэ1

|,М=ССП5г

и ,Гш,М зэд=соп5:

тах

Контроль выполнения требований

Тип1с иловых ключей

Испытания

Охлаждение

Эксплуатация

Алгоритмы ШИМ

Требования заказчика к судну и системам

Требования по условиям плавания к судну, СЭС, СЭД, ГЭУ

Требования по эффективное и СЭС, СЭД, ГЭУ

Реализация требований к ПЧ

Гуч

1 1

■— | =сопИ__

/

/ Бездатчиковое ВУ!-

/ * 1

Фундамент для проектирования

Критерии эффективности

Рисунок 2. Взаимосвязь требований и реализаций ЭТК судов с электродвижением

ЭТК судна с СЭД строится исходя из конкретных требований к ее реализации, а поскольку задача проектирования многокритериальная, необходимо определять приоритеты.

Основными требованиями к ЭТК при стремлении удовлетворить требования заказчика и условиям плавания являются:

- обеспечение постоянной перегрузочной способности оборудования X;

- обеспечение режима постоянной мощности, не превышающей номинальной мощности, на шинах электростанции Р=соп51 при изменении частоты вращения ГЭД при маневрировании судна;

- обеспечение лучших динамических характеристик, что формализуется минимизацией заданного времени разгона (торможения) Гзад=шш;

- минимизация коэффициентов несинусоидальности кривых напряжения и тока электрооборудования к1{С=тгп;

- постоянство параметров электроэнергии (напряжения, частоты) СЭЭС;

- обеспечение максимальных коэффициента мощности, КПД и других показателей.

Актуальность проблемы. Исторически Россия имеет статус ведущей морской державы благодаря географическому положению с выходом в три океана и огромной протяженности морских границ, а также вкладу в изучение Мирового океана, развитию морского судоходства, многим великим открытиям, сделанным русскими мореплавателями и путешественниками.

Хозяйственная сфера в море и возможности военно-стратегического использования океанов продолжают неразрывно расширяться, дополняя друг друга. Морское хозяйство является сложным многоотраслевым комплексом, все виды производства и защиты которого взаимоувязаны.

Именно для этого необходимо развивать важнейшую составляющую морского потенциала - судостроительную промышленность, обеспечивающую стратегическое сдерживание, защиту морских границ, ресурсов и коммуникаций, транспортировку грузов и пассажиров на морских

и внутренних водных путях, использование биологических и сырьевых богатств Мирового океана.

Структурные преобразования судостроения должны основываться на пяти базовых принципах. Это приоритетность выполнения программ для обороны страны, недопущение монополизации интеллектуального потенциала, создание условий для заинтересованности в совместном развитии, объединение преимущественно однотипных производств с учетом регионального фактора и выравнивание финансово-экономических условий функционирования при выполнении государственного и частного заказов. При этом, энергосбережение и повышение энергетической эффективности следует рассматривать как один из основных источников будущего экономического роста [7].

Необходимыми этапами проектирования, строительства и безопасной эксплуатации структурно сложных систем уровня ЕЭЭС кораблей и судов с электродвижением являются научно-исследовательские (НИР) и опытно-конструкторские (ОКР) работы, включающие в себя системные расчеты, математическое моделирование и физическое макетирование прототипов, позволяющие на основе полученных результатов выполнять полномасштабное проектирование и создание опытно-поставочных образцов [8].

Главной проблемой ЭТК судов с электродвижением, препятствующей широкому внедрению систем полного электродвижения на корабли и суда, является наличие двойного преобразования энергии, которое в комплексе с большими массами габаритами низкооборотных электромеханических преобразователей определяет повышенные массогабаритные характеристики таких систем. Решение данной проблемы требует создания прорывных, в том числе, нетрадиционных технологий в области судовой (корабельной) электроэнергетики.

На рисунке 3 представлены другие проблемы электроэнергетики судов с электродвижением.

Проблема 1. Искажения синусоидальности напряжения на шинах ГРЩ, связанные с работой ПЭЭ, а также не оптимальные по гармоническому составу токи ГЭД.

Проблема 2. Не оптимальный расход топлива д ПД.

Проблема 3. Низкий коэффициент мощности соБф нагрузки ИЭЭ.

Проблема 4. Не оптимальные потери мощности АР электрооборудования судна.

Проблема 5. Перенапряжения в электрических сетях связанные с

наличием индуктивностей токопроводящих частей электрооборудования и скоростью изменения тока. Данная проблема усугубляется установкой на судах вакуумных выключателей, также быстродействующих электрических защит (БЭЗ), разрывающих цепь тока короткого замыкания (ТКЗ) за короткое время. К БЭЗ в первую очередь относятся быстродействующие автоматические выключатели и предохранители, в том числе - взрывные предохранители (пироавтоматы) [9, 10].

Проблема 6. Ограниченные возможности токопроводящих элементов по коммутационной способности и электродинамической стойкости, а также по коммутируемым токам силовых ключей /дпп (допустимый ток полупроводникового прибора).

Отметим, что проблемы 1, 2 и 4 связаны с нагрузкой исполнительных механизмов и движением судна.

Варианты некоторых решений рассмотренных проблем следующие.

Варианты решения проблемы 1:

- на выходе генераторов (на входе ПЭЭ) установка фильтро-компенсирующих устройств (ФКУ), использование многопульсных схем выпрямления или применение активных выпрямителей (АкВ);

- на выходе ПЭЭ использование ФКУ или выполнение ПЭЭ на основе многоуровневых принципов.

Уь - скорость ветра; vw - скорость волнения Рисунок 3. Основные проблемы ЭТК судов с электродвижением

Вариант решения проблемы 2. Управление ЭТК с СЭД по критерию минимального расхода топлива для любых режимов работы СЭЭС с учетом качества переходных процессов в системе, а также по критерию маневренности судна в целом на основе численного расчета (в реальном времени и ускоренного) с помощью модели ЭТК в составе судна может достигаться следующим:

1. Выбор генераторного агрегата для запуска (остановки) и определение времени запуска с упреждением в зависимости от параметров движения судна и условий плавания. При этом максимальный эффект достигается при использовании в судовой электростанции максимально целесообразного количества генераторных агрегатов различных мощностей для обеспечения большего количества комбинаций их совместной работы, что обеспечит возможность работы первичных двигателей в области оптимального потребления топлива для большего количества нагрузочных режимов.

2. Управление запуском, остановкой и включением на параллельную работу генераторных агрегатов с учетом параметров управления движением судна и условий его плавания.

3. Управление динамикой разворота движительно-рулевой колонки (ДРК) в зависимости от генерируемой и прогнозируемой мощности генераторных агрегатов (для судов с ДРК).

4. Управление включением и отключением второстепенных потребителей с целью обеспечения наиболее экономичной работы генераторных агрегатов и лучшего качества питающего напряжения.

5. Управление динамикой разгона и торможения гребного электропривода и его мощностью в зависимости от параметров движения судна, условий плавания, текущей, прогнозируемой мощности и параметров качества электроэнергии.

6. Снижение потерь мощности электрооборудования за счет энергетически оптимального управления электротехническими модулями и ЭТК в целом.

Вариант решения проблемы 3. Использование ФКУ с функциями коррекции коэффициента мощности или АкВ, позволяющих регулировать соБср.

Варианты решения проблемы 4:

- решение проблемы 1 позволит исключить потери от высших гармонических составляющих тока;

- управление электродвигателями по критерию минимума потерь (максимума КПД ИЛИ СОБф).

Вариант решения проблемы 5. Снижение индуктивности токоведущих элементов, установка ограничителей перенапряжений (ОПН) и другие технические решения.

Вариант решения проблемы 6. Дробление генерируемой или потребляемой мощности путем увеличения количества обмоток (количества фаз) электрических машин или параллельное соединение ПЭЭ.

Главным инструментом изучения проблем ЭТК и их решения является моделирование и в первую очередь - математическое.

Методы исследований судовых ЕЭЭС

До настоящего времени теория судовых (корабельных) электроэнергетических систем и судовой электротехники развивалась своим путем. Решались частные задачи и в первую очередь - расчета режимов электроэнергетических систем. Для их решения разрабатывались модели элементов и систем, строились оригинальные алгоритмы решения с помощью средств вычислительной техники. В проектировании основные расчеты и сегодня делаются на основе аналитических выражений с использованием значительного числа допущений. Системы дифференциальных уравнений электрооборудования судов, рекомендованные для расчета процессов в СЭС отраслевыми стандартами, не нашли широкого практического применения [11]. Одновременно делались попытки обобщить накопленный опыт и разработать системы автоматизированного проектирования электроэнергетических систем кораблей и судов. Однако ни одной такой программы в современных разработках не применяется.

В тоже время в области промышленной электроники достигнуты существенные успехи по проектированию, серийно выпускаются программные продукты сквозного проектирования. Вместо физических макетов разрабатываются математические модели, на основе которых создаются программы схемотехнического моделирования. Получаемый при таком проектировании экономический эффект является стимулом к совершенствованию алгоритмов и расширению возможностей программного обеспечения.

В настоящее время разработано большое количество программ для ПЭВМ, позволяющих решить систему уравнений с заданной точностью.

Для электротехнических расчетов максимальной точностью и достоверностью обладают классические программы схемотехнического моделирования (5р/се-подобные программы), которые основаны на машинном составлении системы обыкновенных дифференциальных уравнений электрической схемы и их решении строгими математическими методами [53-56].

К таким программам можно отнести и МайаЪ с его расширением иИпк [57, 58].

Фундаментом 5р/се-подобных программ является автоматизация составления уравнений электрических схем с помощью, в основном, подобных алгоритмов анализа электрических схем [59]. Это снижает трудоемкость моделирования и вероятность ошибки при составлении математического описания электрической цепи. Особенно это важно при моделировании схем с полупроводниковыми приборами. Математическое описание АД в Spice-подобных программах ни чем не отличается от описания в программах, написанных с помощью известных языков программирования [11, 57].

Высокая достоверность результатов моделирования обеспечила доверие разработчиков электронной техники к программам исследования и проектирования электронных схем. Анализ программного обеспечения для моделирования электротехнических комплексов и принципы моделирования приведены в Приложении П. 2.

В тоже время применение таких программ в силовой электроэнергетике зачастую ограничивается только исследовательскими целями.

Разработчики признанной во всем мире программы Matlab, предполагая, что подходы машинного анализа в электронике неизбежно будут перенесены на электроэнергетику, создали расширение Simulink Power Systems, которое позволяет создавать модели с генераторами, преобразователями и другими элементами силовых сетей. Однако в Simulink Power Systems наглядность моделей оставляет желать лучшего.

Основная причина недоверия кроется в первую очередь в закрытости отдельных алгоритмов и моделей предлагаемых на рынке программных продуктов.

Другая причина недоверия в рассматриваемой области заключается в традиционном для корабельных и судовых специалистов образовании, которое двигалось своим путем и не использовало то лучшее, что накоплено в смежных областях науки. Можно даже выделить два самостоятельных направления - силовая электротехника (электроэнергетика) и слаботочная электротехника (электроника). Вместе с тем, после объединения элементов в

электрические цепи, оба направления подчиняются одним и тем же законам электротехники.

Если раньше такой подход оправдывался, то сегодня с широким внедрением на кораблях и судах силовых преобразователей, появлением интегрированных систем электропривода (все чаще звучит термин - электромехано-тронные системы) необходимо объединять все лучшее, что накоплено в областях электротехники и электроники.

В.З. Обзор современного состояния математического описания ЭТК

Вопросам моделирования электрооборудования, в том числе судового электрооборудования, посвящено большое количество работ. Приведем работы, включенные в список литературы диссертации.

Приводные двигатели генераторов рассмотрены в трудах [24, 34, 50, 52, 85, 86, 94, 115, 116].

Математическое моделирование трехфазных электрических машин приведено в работах: [11, 24, 27, 29, 34, 50-52, 57, 60-73, 76, 84-86, 89, 90, 9496, 103, 115-118, 124, 126, 128, 130].

I

Математические и схемотехнические модели преобразователей электроэнергии рассмотрены в работах [56, 57, 66, 71, 73, 75, 76, 84-86, 88-90, 94, 95, 99, 113, 119-121, 125-128].

Исследования эксплуатационных и аварийных процессов судовых автоматизированных электроэнергетических систем и гребных электрических установок приведены в работах [52, 131, 132].

Разработанные математические модели судов различного назначения приведены в работе [28].

Основные задачи, решаемые с помощью известных математических и схемотехнических моделей, являются:

исследование переходных и аварийных режимов в электроэнергетических системах с не управляемым электроприводом;

исследование переходных и аварийных режимов в электроэнергетических системах судов с гребными электрическими установками и частотно-регулируемым гребным электроприводом;

- исследование частотно-управляемого электропривода при питании от источника электроэнергии бесконечной мощности с вентиляторной или статической нагрузкой на валу электродвигателя;

- исследование маневренных и ходовых качеств судов при работе от двигателей бесконечной мощности.

Остаются не решенными вопросы расчетных исследований современных электроэнергетических систем судов с электродвижением в комплексе полного состава электрооборудования, в том числе с частотно-регулируемым гребным электроприводом и нагрузкой на валу двигателя, создаваемой неподвижным или движущимся судном в реальных условиях его плавания.

Создание комплексного программно-алгоритмического обеспечения электротехнических комплексов (ЭТК) с учетом параметров маневрирования судна (корабля) позволит выполнять расчет в заданном масштабе времени параметров судовых ЭТК в процессе эксплуатации, что обеспечит эффективное многокритериальное управление компонентами ЭТК и судном в целом.

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

Проектирование судовых электроэнергетических систем в настоящее время ведется в соответствии с ГОСТами, ОСТами, Правилами и другими руководящими документами испытанными многолетним опытом. Например, расчеты токов короткого замыкания и провалов напряжения выполняются в соответствии с ОСТ 5.61181-81 «Судовые электроэнергетические системы. Методы расчета переходных процессов» и ОСТ 5.6152-79 «Правила выбора и методы расчета защиты». По результатам расчета делается вывод о правильности выбора источников электроэнергии (таблица электрических нагрузок, провалы напряжения), выбирается электрическая защита от токов короткого

замыкания (ударные или максимальные токи короткого замыкания) и оценивается чувствительность электрической защиты (минимальные токи короткого замыкания, пусковые токи двигателей и др.). Интенсивное развитие науки и техники, как за рубежом, так и в нашей стране, несмотря на сложный переходный период, вносят несоответствие между испытанными, но устаревшими руководящими документами и новыми тенденциями в проектировании. Теория и практика проектирования выдвигают новые задачи и методы их решения. Это, в частности, относится и к электрической защите.

Встает актуальная задача уменьшить как электродинамическое, так и термическое воздействие аварийных токов на элементы ЭС. В последние годы в связи с проблемами электромагнитной совместимости на повестку дня встал вопрос об усилении защиты электрооборудования от импульсных коммутационных перенапряжений. Таким образом, кроме традиционных требований к электрической защите добавляются дополнительные - функционирование без угрожающих импульсных перенапряжений.

На протяжении десятков лет в развитие теории, разработку задач и методов исследования и проектирования судовых электроэнергетических систем вносили свой вклад коллективы ученых ФГУП «Крыловский государственный научный центр» и его филиала «ЦНИИ СЭТ», филиала «Электросила» ОАО «Силовые машины», Военно-Морской Академии им. Н. Г. Кузнецова, ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова, СПбГМТУ, СПбГЭТУ «ЛЭТИ», СПбГПУ и другие. Математическая теория синхронных машин, симметричных и несимметричных процессов, прикладных алгоритмов расчета развита в трудах таких ученых как: М.И. Алябьев, Л.П. Веретенников,

A.П. Баранов, Ю.А. Губанов, В.Н. Константинов, А.Е. Козярук, Ю.П. Кось-кин, Б.В. Никифоров, М.В. Пронин, И.А. Рябинин, Г.М. Свиридов, В.М. Сендюрев, Г.Г. Соколовский, А.П. Сеньков, Л.Н. Токарев, В.П. Топорков,

B.А. Хомяк, В.А. Одинаев, Г.С. Ясаков и др. Вопросами разработок, совершенствования, внедрения электрических защит занимались такие организации как ФГУП «Крыловский государственный научный центр» и его филиал

«ЦНИИ СЭТ», ФГУП ЦКБ МТ «Рубин», СПМБМ «Малахит», Невское ПКБ, Северное ПКБ, ЛПЭО «Электросила», НПО «Аврора», НИИ ЭФА, ВНИИЭР, 1 ЦНИИ МО, BMA, СПбГТУ, СПбГКУ, СП6ЭТУ(ЛЭТИ) и др. Весомый вклад в совершенствование электрических защит внесли ученые и специалисты Г.И. Китаенко, В.И. Финагин, JI.A. Кучумов, Э.Г. Могилев-ский, Б. В. Никифоров, Ю.А. Губанов, В.Н. Бочкарев, В.Н. Константинов, JI.JI. Лядова, В.Т. Бланин, И.А.Пьянкова, В.М. Приходько, Е.А. Калязин, Ю.В. Рокотян, В.Д. Филимонов, Л.Л. Игнатьев, Е.А. Иванов, В.Г. Кучинский и др. Теорию и практику регулируемого электропривода развивали такие организации, как ФГУП «Крыловский государственный научный центр» и его филиал «ЦНИИ СЭТ», ОАО "ЦКБ МТ «Рубин», ФГУП "СПМБМ «Малахит», ОАО «Невское ПКБ», ОАО «Северное ПКБ», ЛПЭО «Электросила», ФГУП "НПО «Аврора», ФГУП «НИИЭФА им. Д.В. Ефремова», ВНИИЭР, ФГУП «1 ЦНИИ МО РФ», ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова, СПбГТУ, СПбГКУ, СПбЭТУ (ЛЭТИ), Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», Военно-Морская Академия им. Н. Г. Кузнецова и др. Известны ученые и специалисты в области регулируемого электропривода С.Р. Глинтерник, Ю.А. Сабинин, С.А. Ковчин, А.Е. Козярук, В.В. Рудаков, Я.Ф. Анисимов, М.С. Туганов, И.П. Копылов, Б.В. Никифоров, М.В. Пронин, A.C. Сандлер, Г.М. Свиридов, Б.Ф. Дмитриев, Г.И. Прокофьев, Р.Т. Шрей-нер, В.А. Хомяк, Г.С. Ясаков, и др.

Связь задач диссертации с проблемами ЭТК и вариантами их решения представлена в таблице 1.

Из таблицы 1 видно, что диссертационная работа направлена на решение пяти из шести сформулированных проблем.

Таблица 1. Связь задач диссертации с проблемами ЭТК и вариантами их решения

1Чп/п Проблема ЭТК Вариант решения Частные задачи диссертации

1 Искажение синусоидальности напряжения ГРЩ На выходе генераторов (на входе ПЭЭ) установка ФКУ, использование мно-гопульсных схем выпрямления или применение АкВ. 1. Разработка методики выбора ПЧ с учетом качества входного напряжения. 2. Разработка компьютерных моделей и исследование СЭЭС с много-пульсными выпрямителями. 3. Развитие теории расчетов качества электроэнергии в электроэнергетической системе с частотно-регулируемым гребным электроприводом. 4. Разработка методики оценки коэффициентов несинусоидальности токов и напряжений в электроэнергетической системе с частотно-регулируемым гребным электроприводом. 5. Разработка математического обеспечения судовых электроэнергетических систем для исследования расчетов переходных и установившихся процессов на этапах эскизного и технического проектирования.

2 На выходе ПЭЭ использование ФКУ или выполнение ПЭЭ на основе многоуровневых принципов. 1. Разработка компьютерных моделей и исследование СЭЭС с многоуровневыми ПЭЭ.

3 Высокий расход топлива ПД Оптимальные схемотехнические решения и управление ЭТК с СЭД по критерию минимального расхода топлива для любых режимов работы СЭЭС с учетом качества переходных процессов в системе, а также по критерию маневренности судна в целом. 1. Задача п. 2 2. Разработка алгоритма формирования уравнений электрических сетей с электрическими машинами при компьютерных методах анализа судовых ЭТК с целью моделирования с изменяемым масштабом времени ЭТК при маневрировании судна.

Снижение потерь мощности в модулях СЭД. 1. Разработка теоритических положений оптимального энергосберегающего управления системой электродвижения судна. 2. Исследование энергооптимального управления ГЭД на компьютерной модели с учетом упругости линии вала.

N п/п Проблема ЭТК Вариант решения Частные задачи диссертации

4 Низкий коэффициент мощности нагрузки ИЭЭ Использование ФКУ с функциями коррекции коэффициента мощности или АкВ

5 Не оптимальные потери мощности электрооборудования судна Решение проблемы 1 позволит исключить потери от высших гармонических составляющих тока.

6 Совершенствование элементной базы, оптимальные схемотехнические решения, управление электродвигателями по критерию минимума потерь (максимума КПД или соэф). Задачи п. 3

7 Перенапряжения в электрических сетях Снижение индуктивности токоведущих элементов, установка ОПН и другие технические решения. 1. Разработка математических моделей нетрадиционных ЭЗ. 2. Разработка математических моделей ОПН. 3. Исследование аварийных режимов СЭЭС с нетрадиционными ЭЗ и ОПН.

8 Ограниченные возможности токо-проводящих элементов по коммутируемым токам Дробление генерируемой или потребляемой мощности путем увеличения количества обмоток (количества фаз) электрических машин или параллельное соединение ПЭЭ 1.Разработка математических моделей многообмоточных гребных асинхронных электродвигателей в фазных координатах. 2. Исследование СЭД с многообмоточным асинхронным ГЭД на компьютерной и физической моделях.

Целью диссертационной работы является повышение эффективности расчетов режимов судовых единых электроэнергетических систем при их проектировании на основе математического и схемотехнического моделирования и при их эксплуатации на основе энергосберегающего управления системами электродвижения.

Поставленная цель достигается реализацией следующих основных задач:

1. Развитие теоретических положений по расчету режимов проектируемых электроэнергетических систем судов с электродвижением.

2. Разработка теоретических положений и метода энергосберегающего управления частотно-регулируемым гребным асинхронным двигателем.

3. Развитие методов расчетов качества электроэнергии в единой электроэнергетической системе с частотно-регулируемым гребным электроприводом.

4. Разработка теоретических положений и метода математического моделирования судовых единых электроэнергетических систем при проектировании ЭТК судов с электродвижением.

5. Разработка программно-математического обеспечения для исследования переходных и установившихся процессов электроэнергетических систем судов с электродвижением с учетом упругости вала и маневрирования судна.

6. Разработка теоретических положений и метода формирования уравнений электрических сетей с электрическими машинами при схемотехнических методах анализа судовых ЭТК.

7. Создание математических моделей многообмоточных гребных электродвигателей в фазных координатах.

8. Разработка теоретических положений и метода расчета искажения синусоидальности напряжений и токов в судовых единых электроэнергетических системах.

Методы исследования базируются на теории синхронных и асинхронных машин, теоретических основах электротехники, общей теории сложных систем, теории электрических машин, методах анализа и синтеза линейных и нелинейных замкнутых систем, теоретических методах машинного анализа электрических схем, численных методах решения систем алгебраических и дифференциальных уравнений, теории частотно-регулируемого электропривода, математической статистике, 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. Теоретические положения по расчету режимов проектируемых электроэнергетических систем судов с электродвижением на основе формализации оценки параметров унифицированных модулей ЭТК.

2. Теоретические положения и метод математического моделирования судовых единых электроэнергетических систем при проектировании ЭТК судов с электродвижением.

3. Теоретические положения и метод энергосберегающего управления частотно-регулируемым гребным асинхронным двигателем.

4. Теоретические положения и метод формирования уравнений электрических сетей с электрическими машинами при схемотехнических методах анализа судовых ЭТК.

5. Математические модели многообмоточных гребных асинхронных электродвигателей в фазных координатах.

6. Математические модели быстродействующей электрической защиты СЭД и ограничителей перенапряжений.

7. Схемотехнические модели электроэнергетических систем судов с электродвижением для расчета переходных и установившихся процессов в нормальных и аварийных режимах с учетом срабатывания быстродействующих электрических защит.

8. Теоретические положения и метод расчета искажения синусоидальности напряжений и токов в судовых единых электроэнергетических системах на основе измерения параметров звена постоянного тока преобразователя электроэнергии.

Научная новизна работы.

1. Получены новые аналитические выражения для оценки параметров унифицированных модулей ЭТК на начальных этапах проектирования, позволяющие выполнить оценку требуемых напряжений и мощностей основных электротехнических модулей по заданной мощности на валу ГЭД, а также служащие для проверки корректности расчетов, выполненных с помощью математического моделирования.

2. Разработано математическое обеспечение ЭТК судов с электродвижением, позволяющее выполнять расчет переходных и установившихся процессов в системах с частотно-управляемым электроприводом гребного винта с учетом

упругости линии вала, а аварийных режимов - с учетом срабатывания быстродействующих защит.

3. Развита теория и разработан новый метод математического моделирования судовых единых электроэнергетических систем на основе алгоритмов формирования уравнений схем с электрическими машинами.

4. Разработаны математические модели электротехнических модулей, позволяющие создавать единые универсальные вычислительные комплексы на основе машинных методов анализа электрических цепей, в том числе для использования в вычислительных модулях систем управления.

5. Созданы математические модели многообмоточных гребных асинхронных электродвигателей, расширяющие область решаемых задач по исследованию и управлению ЕЭЭС, повышающие точность расчетов за счет уменьшения количества используемых допущений и их быстродействие.

6. Разработан метод оптимального энергосберегающего управления асинхронным ГЭД на основе полученных новых аналитических закономерностей управления гребным электроприводом судна, повышающие экономичность СЭД за счет управления ГЭД по заданным энергоэффективным критериям.

7. Созданы новые математические модели быстродействующей электрической защиты СЭД и ограничителей перенапряжений, позволяющие обеспечить расчет режимов ЕЭЭС с учетом срабатывания электрической защиты.

8. Разработан метод расчета качества электроэнергии в электроэнергетической системе с частотно-регулируемым гребным электроприводом на основе полученных теоретических положений, позволяющий выполнить аналитический расчет параметров искажения тока на входе преобразователя электроэнергии на основе измеренного значения тока в звене постоянного тока.

Практическая ценность работы состоит в том, что в результате теоретических, экспериментальных исследований и опытно-промышленного внедрения в работах по ФЦП «Развитие гражданской морской техники» на 2009 -2016 годы создана научно-техническая основа для разработки современных электротехнических комплексов судов с электродвижением, которая базирует-

ся на математическом моделировании новых элементов, базовых электротехнических модулей и комплексов в целом.

Разработаны математические модели электрооборудования пригодные для использования, как в исследовательских целях, так и в составе программного обеспечения элементов электротехнических комплексов.

Получены аналитические закономерности энергоэффективного управления гребным асинхронным электродвигателем с учетом движения судна, позволяющие управлять электроприводом гребного винта по критерию минимальных полных потерь.

Под руководством автора и с его непосредственным участием созданы и внедрены:

- опытные образцы электрооборудования электроэнергетических систем низкого и высокого напряжения для судов различного назначения;

- программа математического моделирования электроэнергетических систем переменно-постоянного тока, позволяющая выполнять расчеты режимов электроэнергетических систем с учетом элементов электрической защиты;

- программа расчета характеристик асинхронного двигателя при энергосберегающем управлении, позволяющая рассчитать статические характеристики и оптимальные параметры управления асинхронного двигателя;

- программа имитатора для тестирования программного обеспечения систем управления судовым электродвижением, обеспечивающая расчет параметров управления ЭТК и движительно-рулевым комплексом судна с электродвижением с учетом его маневрирования;

- тренажеры для подготовки операторов пультов дистанционного управления на основе разработанных математических моделей и алгоритмов формирования уравнений электроэнергетической системы.

Внедренне результатов работы. Результаты работы внедрены:

1. В единой электроэнергетической системе спасательного буксирного судна проекта 22870, разработанной и поставленной заказчику ООО «НПЦ СЭС» в 2012 г.

2. В опытных образцах, разработанных при выполнении опытно-конструкторских работ «ДРК-3500-Э» и «Электродвижение-М» по заказам Министерства промышленности и торговли РФ; в макетных образцах физических моделей СЭД, предназначенных для исследования схемных реализаций и обоснования технических решений по изготовлению опытных образцов электрооборудования перспективных электроэнергетических систем судов с электродвижением различного назначения.

3. В научно-исследовательских работах ЦКБ МТ «Рубин» 2003-2004 гг. выполнены анализ качества электроэнергии, моделирование дугового короткого замыкания и моделирование аварийных режимов в электроэнергетической системе типового заказа.

4. В научно-исследовательской работе ЦКБ МТ "Рубин" 2004 г. разработаны модели электроэнергетической системы типового заказа с новыми элементами.

5. В научно-исследовательской работе ФГУП «ЦНИИ СЭТ» 2009 г. создана схемотехническая модель системы электродвижения на основе стандартных схемотехнических моделей и новых математических моделей.

6. В ОКР «Сейсморазведка» ЗАО «Лазурит-НН» 2012 г. выполнено научно-техническое обоснование принятия решения по направлению разработки и вариантам исполнения энергетической установки судна.

7. Математическая модель двухобмоточного гребного асинхронного электропривода с энергоэффективным частотным управлением в составе схемотехнических моделей электроэнергетических систем судов внедрена в опытно-конструкторские работы, проводимые в рамках ФЦП «Развитие гражданской морской техники» на 2009 - 2016 годы и позволяет рассчитывать режимы базовых модулей и ЭТК в целом.

8. Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе на кафедре «Электроэнергетических систем кораблей» ВМПИ филиала ВУНЦ ВМФ «BMA».

Апробация работы. Основные научные и практические результаты исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на региональной научно-технической конференции (СПб, ГМТУ, 1997 г.), научно-технических конференциях ППС (Пушкин, ВМИИ, 1999, 2000, 2001, 2002, 2004 гг.), межвузовской научной конференции (СПб, ВМИИ, 2006 г.), межвузовской научно-методической конференции (СПб, ВМИИ, 2007 г.), межвузовской научно-практической конференции (6 ВСОК ВМФ 2008 г.), научно-практической конференции (6 ВСОК ВМФ 2008 г.), научно-практическом семинаре (BMA, СПб, 2008 г.), межвузовской научно-технической конференции (ВМИИ 2010 г.), всероссийской НТК «Судовые единые электроэнергетические системы и гребные электрические установки» (СПбГМТУ, 2013 г.).

Работа обсуждена и рекомендована к защите на расширенном НТС филиала «ЦНИИ СЭТ» ФГУП «Крыловский государственный научный центр».

Публикации по работе. Основные теоретические и практические результаты диссертации опубликованы в 34 научных работах, все по теме диссертации. Из них 21 статья; 4 работы выполнены без соавторов, авторская доля в остальных составляет от 20% до 90%. В рецензируемых научных журналах и изданиях опубликовано 8 работ с авторской долей от 20% до 90%. Автором разработано 2 учебника с долей автора от 60 до 80%, получено 6 патентов РФ на изобретение с долей автора от 50% до 80%, 1 патент РФ на полезную модель с долей автора 50%, 3 официально зарегистрированных программы для ЭВМ, 2 программы с долей автора 80%, 1 программа без соавторов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы и приложения. Общий объем работы составляет 447 страниц машинописного текста и включает в себя 232 рисунка и 59 таблиц. Список литературы содержит 135 наименований.

Заключение диссертации по теме «Электротехнические комплексы и системы», Калинин, Игорь Михайлович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе выполнен анализ терминологии в области судовых электроэнергетических систем и предложена разработка первой редакции Государственного стандарта «Судовые электротехнические комплексы. Термины и определения», для которого сформулированы термины и определения.

Рассмотрены основные проблемы электротехнических комплексов судов с электродвижением и варианты их решения.

Проанализированы методы исследований судовых электроэнергетических систем и показано, что для электротехнических расчетов максимальной точностью и достоверностью обладают классические программы схемотехнического моделирования. Выполнен обзор современного состояния математического описания электротехнических комплексов.

Цели и задачи диссертации увязаны с рассмотренными проблемами и вариантами их решения.

Получены следующие основные результаты и выводы:

1. На основе анализа продукции зарубежных и отечественных предприятий определены общие тенденции разработок систем электродвижения больших мощностей и принципы построения энергетических установок перспективных надводных кораблей и судов гражданского назначения (единая электроэнергетическая на базе дизель-генераторов, гребных электродвигателей и полноповоротных движительно-рулевых колонок). Принципы построения электроэнергетических систем атомных и неатомных подводных лодок отличаются большим разнообразием и эволюция этих систем продолжается.

2. Установлено, что независимо от назначения судна (корабля) с электродвижением, его электротехнические комплексы и движительные комплексы состоят из элементов, которые можно рассматривать как типовые электротехнические модули. Предложено для повышения технико-

экономических показателей корабля формировать электротехнические комплексы на основе унифицированных базовых электротехнических модулей.

3. Отмечено, что в современных условиях особая роль должна отводиться модулям управления, которые должны обеспечить комплексное управление базовыми модулями по различным критериям, включая энергосберегающее управление. Основой расчетного блока модуля управления должна являться комплексная математическая модель судна и его электроэнергетической системы, одной из задач которой будет прогнозирование параметров движения и параметров модулей.

4. Показано, что исходными данными для проектирования электротехнических комплексов являются мощности на валу гребных электродвигателей, а определению подлежат напряжения двигательного и распределительного модулей, а также мощность распределительного модуля, являющаяся суммой мощностей модулей генераторных. Возможности по выбору напряжения распределительного модуля существенным образом ограничиваются коммутационной способностью имеющегося оборудования.

5. На основе аналитического расчета и расчета с помощью цифровой модели синхронного генератора установлено, что упрощенный аналитический метод даёт завышенные результаты. Предложено ввести поправочные коэффициенты с учетом результатов моделирования.

6. Развиты теоретические положения по расчету режимов проектируемых электроэнергетических систем судов с электродвижением на основе формализации оценки параметров унифицированных модулей электротехнических комплексов. Получены аналитические выражения для расчета ударного тока короткого замыкания и максимально допустимой мощности одной системы электродвижения. Для обеспечения принятия решений при проектировании единых электроэнергетических систем предложена методика научно-технического обоснования вариантов исполнения электрооборудования системы электродвижения и выполнена формализация выбора электрообору-

дования на основе метода экспертных оценок. Показано, что при разных мощностях первичных двигателей судна при комбинировании параллельной работы генераторов разных мощностей расход топлива будет ближе к оптимальному.

7. С целью принятия при проектировании качественных решений предложена структура научно-технического обоснования вариантов исполнения электрооборудования системы электродвижения. Исключение субъективизма в принятии решений и повышения их объективности достигается использованием метода экспертных оценок, где в качестве меры согласованности мнений принят дисперсионный коэффициент конкордации. Сформулированы правила по формированию опросного листа для выбора судового электрооборудования, выбраны критерии сравнения преобразователей частоты.

8. Выявлены общие закономерности формирования матричных уравнений электрических машин при схемотехническом моделировании и разработана блок-схема алгоритма формирования уравнений электроэнергетической системы с электрическими машинами. В результате сформулированы теоретические положения математического моделирования судовых единых электроэнергетических систем при проектировании электротехнических комплексов судов с электродвижением и разработан метод математического моделирования электроэнергетических систем при их проектировании. Сформулированы теоретические положения математического моделирования судовых единых электроэнергетических систем при проектировании электротехнических комплексов судов с электродвижением и разработан метод математического моделирования электроэнергетических систем при их проектировании.

9. Разработана модель защиты через снятие импульсов управления силовыми ключами статического преобразователя с позиций исследования безопасности электроэнергетической системы. Рассчитанное с помощью модели время отключения аварийного тока составляет 2-4 мс. Показано, что малая

скорость нарастания тока короткого замыкания может привести к несрабатыванию защиты.

10. Разработана модель взрывного предохранителя. Сравнение экспериментальных данных с расчетными показали адекватность разработанной модели. Время отключения аварийного тока составило около 1мс. Исследования модели взрывного предохранителя позволили оценить возможные перенапряжения при разрыве электрической цепи, которые могут значительно превышать 1000 В. Исследования на модели экспериментальной установки с разработанной моделью ограничителя перенапряжений показали снижение перенапряжений до 770-930 В. При этом увеличилось время отключения (до 2 мс) аварийного тока.

11. Разработана математическая модель в фазных координатах асинхронного двигателя с двумя обмотками на статоре. Получены уравнения асинхронного двигателя с двумя обмотками на статоре в преобразованной системе координат. Выполнены расчетные эксперименты с математическими моделями в фазных и преобразованных координатах, а также с помощью схемотехнической модели по схеме замещения. Показано меньшее количество принимаемых допущений при моделировании в разработанной модели по сравнению со схемой замещения и моделью в преобразованных координатах.

12. Введено понятие «вынесенной» индуктивности рассеяния статорных обмоток, которая играет существенную роль в формировании потокосцепле-ний обмоток многообмоточного асинхронного двигателя. Рекомендовано заводам изготовителям многообмоточных асинхронных двигателей приводить значения данной индуктивности в схемах замещения. Сравнение физического и расчетного экспериментов при питании от источника синусоидального напряжения и от преобразователя частоты свидетельствуют об адекватности разработанной математической модели в фазных координатах асинхронного двигателя с двумя обмотками на статоре.

13. Развиты теоретические положения и разработан метод оптимального энергосберегающего управления гребным асинхронным двигателем. Теоретически установлено, что при управлении гребным асинхронным двигателем по минимуму потерь его нагрузка может быть увеличена сверх номинальной на 5-15 % без повышения паспортной температуры двигателя. Критерием энергетически оптимального управления асинхронного двигателя предложено принять минимизацию соотношения тока асинхронного двигателя к его электромагнитному моменту 1/М —>шш . При этом, обеспечение в процессе скалярного управления асинхронным двигателем зависимости оптимального абсолютного скольжения от частоты вращения асинхронного двигателя обеспечивает лучшие энергетические характеристики в динамических режимах. Экспериментально определена возможность снижения полных потерь частотно-управляемого гребного электродвигателя на 20%.

14. На основе расчетных исследований определена граница сохранения регулировочных свойств системы гребного асинхронного электропривода, в пределах которой снижение значения абсолютного скольжения не приводит к уменьшению частоты вращения и электромагнитного момента асинхронного двигателя. Значение абсолютного скольжение на границе при номинальных параметрах асинхронного двигателя составило 0,4%.

15. Разработана схемотехническая модель электроэнергетической системы переменного тока судна с электродвижением на основе математических и схемотехнических моделей элементов и проведены исследования синусоидальности напряжений на шинах главного распределительного щита и токов генераторов в зависимости от количества параллельно включенных генераторов, а также исследования устойчивости системы при параллельной работе четырех разнотипных синхронных генераторов. Рекомендована разработанная схемотехническая модель электроэнергетической системы судна для расчетов параметров синусоидальности в любой точке электрической

схемы, а также для исследований установившихся и переходных режимов электроэнергетической системы.

16. Исследованы замкнутые системы управления гребным электроприводом. Выполнен сравнительный анализ электроприводов ГЭД с учетом упругости вала и трения и без их учета. Рекомендована перенастройка контуров регулирования в зависимости от принятых для управления закономерностей. Исследования показали необходимость введения контура регулирования мощности для любого способа регулирования. Для обеспечения расчета заводом-изготовителем тепловых режимов ГЭД с учетом качества питающего напряжения выполнено исследование гармонического состава напряжения и тока на зажимах АД.

17. Выполнены прикладные расчеты электроэнергетической системы корабля, на основе которых сделаны практические рекомендации по обеспечению электрической защиты и выбору коммутационно-защитной аппаратуры.

18. Методологической основой исследований режимов судовых единых электроэнергетических систем могут служить разработанные методики расчета короткого замыкания в соответствии с отраслевым стандартом, расчета короткого замыкания с помощью модели, расширенная методика расчета токов короткого замыкания, методика математического моделирования судовой электроэнергетической системы.

19. На основе исследований с помощью экспериментальной физической установки и схемотехнической модели получены закономерности изменения параметров синусоидальности токов СГ в зависимости от внутренних параметров генератора, параметров звена постоянного тока ПЧ и нагрузки инвертора. По результатам анализа нормативных документов по качеству электроэнергии на судах сделан вывод об отсутствии норм синусоидальности кривой тока генераторов в судостроении, предложено нормировать несинусоидальность тока генераторов.

20. Разработан метод расчета качества электроэнергии в электроэнергетической системе с частотно-регулируемым гребным электроприводом на основе определения коэффициентов ряда Фурье тока генератора и расчета коэффициента искажения синусоидальности кривой входного тока в системе с преобразователем частоты со звеном постоянного тока, отличающаяся тем, что исходными данными для расчета являются измеренные параметры тока инвертора или ток звена постоянного тока. Методика послужила основой для разработки алгоритма управления активным фильтром гармоник.

В совокупности полученных результатов достигается повышение эффективности расчетов режимов судовых единых электроэнергетических систем при их проектировании на основе математического и схемотехнического моделирования и при их эксплуатации на основе энергосберегающего управления системами электродвижения.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Калинин, Игорь Михайлович, 2015 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ГОСТ 18311-80. Изделия электротехнические. Термины и определения основных понятий.

2. ГОСТ 19431-84. Энергетика и электрификация. Термины и определения.

3. ГОСТ 22652-77. Системы электроэнергетические судовые. Термины и определения.

4. Правила классификации и постройки морских судов. Российский морской регистр судоходства, 2012 г.

5. ГОСТ Р ИСО 7255-2007. Средства активного управления судами. Словарь.

6. ГОСТ 19176-85. Системы управления техническими средствами корабля. Термины и определения.

7. Государственная программа Российской Федерации «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности на период до 2020 года».

8. Калинин И.М. и др. Создается отечественное судовое электрооборудование// Судостроение. - 2011. - № 2.

9. Гребные электрические установки атомных ледоколов/ Быков A.C., Башаев В.В., Малышев В.А., Романовский В.В. - СПб: Элмор, 2004.

10. Никифоров Б.В., Шишкин Д.Ю. Принципы построения ЭЭС перспективной ДЭПЛ// Вопросы проектирования ПЛ: Сб. науч. тр. - СПб., ЦКБ МТ «Рубин», 2000. Вып.12.

11. Токарев Л.Н. Программы расчета характеристик асинхронных двигателей. - СПб.: ООО «Береста», 2002 г.

12. Lena Bergh, Ulrika Hellden. Electrical systems in pod propulsion. Master of Science Thesis of Electric Power Engineering.Department of Energy and Environment Division of Electric Power Engineering CHALMERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Göteborg, Sweden, 2007.

13. ABB Marine. ABB Marine Portal, (Electronic) Available: www.abb.com /Products & services/ Industries & Utilities/ Marine (2007-11-13). Bernhardsen, Svein (2007).

14. Schottel, (Electronic) Available: http://www.frydenbopower.no /Schottel (2007-10-08).

15. Converteam (2007-09-03b). Press Release; Exclusive Cooperation Agreement between Converteam and DCNS for development of a ne\v generation POD (INOVELIS), (Electronic) Available: <www.converteam.se> /What's new (2007-10-16).

16. Голубев К.Г. Энергетические установки кораблей с электродвижением: Сборник докладов на научно-техническом совете открытого акционерного общества «Объединенная судостроительная корпорация» 02 ноября 2010 г. (НТС ОАО «ОСК»).

17. Розанов Ю. К. и Лыонг Т. Ф. Компенсация реактивной и искажающей мощностей в судовых и корабельных электроэнергетических системах// Электротехника. - 2008.

18. Гибридные судовые электрохимические энергоустановки с водородным топливом: отчет о НИР и ОКР (промежуточный)/ ООО «ИМТТ». -СПб, 2008.

19. Стратегия развития судостроительной промышленности на период до 2020 года и на дальнейшую перспективу: [Утверждена приказом Мин-промэнерго России от 6 сентября 2007 года № 354].

20. В. Поповкин. Россия не может закупать плохое вооружение: URL: army-news.ru.

21. Калинин И.М. и др. Корабельные электротехнические комплексы на основе унифицированных базовых модулей// Судостроение. - 2012, № 5.

22. Зимин В. И. Корабельные электрические машины переменного тока. - М.: Военное издательство, 1960.

23. Электротехнический справочник/ Под общ. ред. профессоров МЭИ В. Г. Герасимова, П. Г. Грудинского, JI. А. Жукова и др. — 6-е изд., испр. и доп. — М.: Энергия, 1980.

24. Методика расчета токов короткого замыкания в судовых электроэнергетических системах по дифференциальным уравнениям с помощью персональной ЭВМ. - СПб.: ФГУП «ЦНИИ СЭТ», 2010.

25. Никольский O.K., Германенко B.C. Экспертная оценка электробезопасности объектов АПК// Ползуновский альманах. - 2004. - № 1.

26. Глушков В.М. О прогнозировании на основе экспертных оценок. -М.: Кибернетика, 1969.

27. Костенко М.П., Пиотровский JI.M. Электрические машины. Часть 1. - JL: Энергия, 1972.

28. Свиридов Г.М. и др. Участие в разработке варрантов систем электродвижения судов с различными типами гребных электродвигателей и движителей: технич. отчет по ОКР/ ГНЦ РФ ФГУП «ЦНИИ им. Акад. А.Н. Крылова», 2010.

29. Хайкин А.Б., Васильев В.Н., Полонский В.И. Автоматизированные гребные электрические установки. - М.: Транспорт, 1986.

30. Туганов М.С. Бесконтактный судовой электропривод. - JL: Судостроение, 1972.

31. ГОСТ 30372-95. Межгосударственный стандарт. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Термины и определения.

32. Глинтерник С.Р. Тиристорные преобразователи частоты со статическими компенсирующими устройствами. - JL: Энергоатомиздат, 1988.

33. Глинтерник С.Р. Электромагнитные процессы и режимы мощных полупроводниковых преобразователей. - JL: Наука, 1970.

34. Ясаков Г.С., Григоренко B.C., Калинин И.М. Судовые электроэнергетические системы. - СПб.: ВМИИ, 2003.

35. Система нормативных документов в газовой промышленности. Методические указания по выбору и применению асинхронного частотно-регулируемого электропривода мощностью до 500 кВт. ВРД 39-1.10-052-2001 г.

36. Климов В.П., Москалев А.Д. Трехфазные ИБП: схемотехника и технические характеристики// Электронные компоненты. - 2005. - №5.

37. Климов В.П. Современные направления развития силовых преобразователей переменного тока: URL: www.tensy.ru.

38. Климов В.П., Москалев А.Д. Способы подавления гармоник тока в системах электропитания: URL: www.m-volt.ru.

39. Климов В.П., Москалев А.Д. Трехфазные ИБП: схемотехника и технические характеристики// Электронные компоненты. - 2005. - №5.

40. Климов В.П., Москалев А.Д. Трехфазные ИБП: схемотехника и технические характеристики// Электронные компоненты. - №5. - 2005.

41. Martti Tuomainen Compensation of harmonies currents and reactive power with shunt active filters: URL: www.nokiancapacitors.com.

42. Martti Tuomainen Shunt active filters: URL: www. nokiancapacitors. сот.

43. Martti Tuomainen Spécial questions of industrial networks harmonies: URL: wnvw. nokiancapacitors. сот.

44. Opération principles and applications of Maxsine active fil ter: URL: wvw. nokiancapacitors. сот.

45. Глебов И.A. Электромагнитные процессы систем возбуждения синхронных машин. - JL: Наука, 1987.

46. Бессонов JI.A. Теоретические основы электротехники. - М.: Высшая школа, 1978.

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

48. Копытов С.Ю. Оценка качества ЭСК. - СПб: ВМА, 1998.

49. Финагин В.И. Корабельные силовые полупроводниковые устройства и основы теории электрических аппаратов. - Л.: ВМА, 1974.

50. Ясаков Г.С. Корабельные электроэнергетические системы. - СПб.: ВМА, 1998.

51. ОСТ5.6181-81. Методы расчета переходных процессов.

52. Веретенников JI. П. Исследование процессов в судовых электроэнергетических системах. Теория и методы. - Д.: Судостроение, 1975.

53. Амелина М.А., Амелин С.А. Программа схемотехнического моделирования Micro-Cap 8. - М.: Горячая линия - Телеком, 2007.

54. Денисенко В. Проблемы схемотехнического моделирования КМОП СБИС// Компоненты и технологии, 2002. - №3-4.

55. Разевиг В.Д. Система схемотехнического моделирования Micro-Cap V.-М.: Солон, 1997.

56. Дмитриев Б.Ф. и др. Судовые полупроводниковые преобразователи. -СПб: СПБМГТУ, 2011.

57. Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в Matlab 6.0. - СПб.: Корона принт, 2001.

58. Дьяконов В.П. Matlab 6.5 SP1/7 + Simulink 5/6. Основы применения. - М.: СОЛОН-Пресс, 2005.

59. Влах И., Сингхал К. Машинные методы анализа и проектирования электронных схем. - М.: Радио и связь, 1988.

60. Kundrotas, S. Lisauskas, R. Rinkevicience. Model of multiphase Induction motor. Electronics and electrical engineering. 2011, №5.

61. G.K. Singh, K. Nam, S.K. Lim. A simple indirect fild-oriented control scheme for multiphase induction machine. IEEE Transactions on industrial electronics? Vol 52, no. 4, august 2005 r.

62. R. Munoz, T. A. Lipo. Complex vector model of the Squirrel-Cage induction mashine including instantaneous rotor bar currents. IEEE transaction on industry application, vol.35, no. 6, December 1999 r.

63. Постников И. М. Обобщенная теория и переходные процессы электрических машин. - М.: Высшая школа, 1975.

64. Сипайлов Г.А., JTooc A.B. Математическое моделирование электрических машин. - М.: Высшая школа, 1980.

65. Ковач К.П., Рац И. Переходные процессы в машинах переменного тока. - М.: Государственное энергетическое издательство, 1963.

66. Калинин И.М., Михненок М.В., Анцев И.Б. Электрически привод. -СПб.: ВМИИ, 2009.

67. Ковчин С.А., Сабинин Ю.А. Теория электропривода. - СПб.: Энер-гоатомиздат, 2000.

68. Сандлер A.C., Сарбатов P.C. Автоматическое частотное управление асинхронными двигателями. - М.: Энергия, 1974.

69. Свириденко П.А., Шмелев А.Н. Основы автоматизированного электропривода. - М.: Высшая школа, 1970.

70. Браславский И .Я., Ишматов З.Ш., Поляков В.Н. Энергосберегающий асинхронный электропривод. - М.: Academa, 2004.

71. Виноградов А.Б. Векторное управление электроприводами переменного тока. - Иваново.: ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», 2008.

72. Терехов В.М., Осипов О.И. Системы управления электроприводов. -М.: Академия, 2008.

73. Шрейнер Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты. - Екатеринбург: УРО РАН, 2000.

74. Богачев И.М. Введение в электродинамику. - Омск, 2001.

75. Статические преобразователи электроэнергии и качество электроэнергии/ Васин И.М., Ясаков Г.С., Калинин И.М. и др.// Судостроение. -2010.-№4.

76. Баранов А.П. Судовые автоматизированные электроэнергетические системы. - СПб: Судостроение, 2005.

77. Грибиниченко М.В. Судовые энергетические установки. - Владивосток: ДВПИ им. В.В. Куйбышева, 2010.

78. Яндекс. Словари. Естественные науки, 2000.

79. Тимофеев Ю.К. Системы управления судовыми энергетическими процессами. - СПб: Судостроение, 1994.

80. URL:www.marineterms.ru.

81. 1Л1Ь:К.и.\у1клресНа.ог§.

82. Правила ядерной безопасности ядерных энергетических установок судов: [Утв. постановлением Госатомнадзора РФ от 30 марта 2001 г. N 1].

83. Большая Советская энциклопедия. - М, 1972.

84. Система электродвижения СЭД-2500: технический проект. - СПб: ФГУП «ЦНИИ СЭТ», 2012.

85. Система электродвижения СЭД-3500: технический проект. - СПб: ФГУП «ЦНИИ СЭТ», 2011.

86. Система электродвижения СЭД-8500: технический проект. - СПб: ФГУП «ЦНИИ СЭТ», 2012.

87. ГОСТ 12139-84. Машины электрические вращающиеся. Ряды номинальных мощностей, напряжений и частот.

88. Дмитриев Б. Ф. и Лихоманов А. М. Синтез широтно-импульсного преобразователя напряжения с разветвленной нагрузкой// Известие вузов. Приборостроение, 2008.

89. Электроприводы и системы с электрическими машинами и полупроводниковыми преобразователями (моделирование, расчет, применение)/ Пронин М. В., Воронцов А. Г., Калачиков П. Н., Емельянов А. П.; Под ред. Крутякова Е. А. - СПб: «Силовые машины» «Электросила», 2004.

90. Пронин М.В., Воронцов А.Г. Силовые полностью управляемые полупроводниковые преобразователи (моделирование и расчет)/ Под ред. Е.А. Крутякова. - СПб: Электросила, 2003.

91.Глушков В.М. О прогнозировании на основе экспертных оценок. -М.: Кибернетика, 1969.

92. Федеральный Закон «О государственном регулировании в области обеспечения электромагнитной совместимости технических средств», 1999.

93. URL:http://slovari.yandex.ru

94. Калинин И.М. Моделирование судовых электроэнергетических систем. - СПб.: ВМИИ, 2011.

95. Соколовский Г. Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием. - М.: Академия, 2006.

96. Осипов О.И. Частотно-регулируемый асинхронный электропривод. - М.: МЭИ, 2004.

97. Подобед В.А., Панкратов A.A. Анализ пожаров на судах рыбопромыслового флота Северного бассейна// Вестник МГТУ. - М., 2011. - Т. 14. - №4.

98. Калинин И.М. и др. Математическое моделирование асинхронных двигателей с двумя обмотками на статоре// Электроника и электрооборудование транспорта, 2012. - Часть 1 - № 4. - Часть 2 - № 5-6.

99. Калинин И.М., Суровенко В.А. Моделирование сеточной защиты// Сборник тезисов докладов межвузовской НТК. - СПб.: ВМИИ, 2004.

100. Калинин И.М., Суровенко В.А., Кормилицын Ю.Н. Моделирование новых элементов защиты. - СПб.: ЦКБ МТ «Рубин», 2004.

101. Калинин И.М., Суровенко B.C. Электрические и электронные аппараты. - СПб.: ВМИИ, 2003.

102. Карандашов А.Ю. и др. Развитие электрических защит дизель-электрических подводных лодок// Вопросы проектирования подводных лодок. - СПб.: ЦКБ МТ, 2000. Вып. 12.

103. Дмитриев Б. Ф., Черевко А. И. К вопросу о построении универсальной математической модели обобщенной электрической машины. - М.: Электротехника, 2005.

104. Бочкарев В.Н. и др. Комплекс устройств релейной защиты и автоматики автономных электроэнергетических систем. Вопросы проектирования подводных лодок. - СПб.: ЦКБ МТ, 2000. Вып.12.

105. Электродвижение-М: технический отчет ОАО «Новая Эра» по ОКР.-СПб, 2011.

106. Правила устройства электроустановок приказом Минэнерго России от 20 июня 2003 г. № 242.

107. Майер Р.В. Основы компьютерного моделирования. - Глазов: ГГПИ, 2005.

108. Бахвалов Н.С, Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы. -М.: БИНОМ, Лаборатория знаний, 2006.

109. Datasheet: URL: http://www.allegromicro.com/en/Products/Part Numbers/0704/.

110. Калинин И.М., Герин А.И. Вопросы изучения частотно регулируемых электроприводов // Пути повышения педагогического мастерства руководящего и научно-преподавательского состава ВУЗ ВМФ: Материалы межвузовской научно-методической конференции. - СПб: ВМИИ, 2007.

111. Кукуш В.Д. Электрорадиоизмерения. - М.: Радо и связь, 1985.

112. Герин А.И., Земский А.Ю. Повышение помехозащищенности измерительной установки с датчиком Холла// Научная жизнь: ЗАО «АЛКОР». -М., 2009.- №4.

113. Калинин И.М., Титов В.В., Махонин С.В. Сравнительное исследование скалярного и векторного способов управления гребным электродвигателем// Электроника и электрооборудование транспорта, 2013. - № 2.

114. Бахарев Ю.И. Корабельные электрические измерения. - Л: ВВМИУ, 1989.

115. Калинин И.М. Эксплуатационные и аварийные переходные процессы в ЭСК. - СПб.: ВМИИ, 2001.

116. Ясаков Г.С., Григоренко B.C., Калинин И.М. Эксплуатационные и аварийные процессы в электроэнергетических системах ПЛ. - СПб: ВМИИ, 2001.

117. Калинин И.М., Земский А.Ю. Математическое моделирование синхронного генератора с использованием среды Labview: Материалы научно-теоретической конференции. - ВМИИ, 2010.

118. Раимов М. М. Моделирование элементов корабельных электроэнергетических систем. - Л.: ВМОЛА, 1971.

119. Калинин И.М. и др. Управление гребным асинхронным двигателем по критерию минимизации потерь// Журнал СПГУВК. - СПб, 2011. - Вып. 3.

120. Калинин И.М. и др. Моделирование процессов в ядерном реакторе с частотно-регулируемым электроприводом// Судостроение. - СПб, 2010. - № 5.

121. Калинин И.М., Григоренко B.C. Исследование влияния статическггх преобразователей на синусоидальность питающего напряжения: Сборник материалов межвузовской научной конференции. - СПб: ВМИИ, 2006.

122. Калинин И.М., Григоренко B.C., Турусов С.Н. Консервативность проектирования электроэнергетических систем и современные методы расчета// Источники питания. - СПб, 2004. - №2.

123. Калинин И.М., Земский А.Ю. Методика моделирования аккумуляторных установок// Пути повышения педагогического мастерства руководящего и научно-преподавательского состава ВУЗ ВМФ: Материалы межвузовской научно-методической конференции. - СПб, 2007.

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

125. Руденко В. С., Сенько В. И. и Чиженко И. М. Основы преобразовательной техники. - М.: Высшая школа, 1980.

126. Серников С. А. Управление вектором тока тягового вентильного электродвигателя силовой установки гибридного автомобиля: Журнал Харьковского национального автомобильно-дорожного университета. -Харьков, 2009.

127. Слежановский О. В. и др. Системы подчиненного регулирования электроприводов переменного тока с вентильными преобразователями. - М.: Энергоатомиздат, 1983.

128. Усольцев А. А. Частотное управление асинхронными двигателями: Учеб. пособие. - СПб.: СПбГУ ИТМО, 2006.

129. Хасанов 3. М. и Макулов И. А. Системы управления и регулирования автоматизированного электропривода: Учеб. пособие. - Уфа : БГАУ, 2004.

130. Шёнфельд Р. и Хабигер Э. Автоматизированные электроприводы. -JI.: Энергоатомиздат, 1985.

131. Баранов А.П., Раимов М.М. Моделирование судового электрооборудования и средств автоматизации. - СПб.: Элмор, 1997.

132. Судовые электроэнергетические системы/ Токарев JI.H., Комаров В. М., Васин И. М., Мамашев Р. М.: Часть 1.: Распределение электроэнергии. Эксплуатационные и аварийные переходные процессы. Основы проектирования. - СПб.: ВМИИ, 2010.

133. URL: www.deif.com.

134. Силовые полупроводниковые устройства в цепях электрических машин: URL: http:^ooks.ifmo.ru/book/pdf/384.pdf.

135. Калинин И.М., Балабанов Б.А. Судовые электротехнические комплексы. Термины и определения// Судовые электроэнергетические системы и гребные электрические установки: Материалы всероссийской научно-теоретической конференции СПбГМТУ// Морской вестник: Спец. выпуск. -СПб, 2013.- №2(11).