Снижение интергармонических составляющих тока в электроприводах судовых компрессоров тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Вынгра Алексей Викторович

• Вынгра Алексей Викторович
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Вынгра Алексей Викторович

ВВЕДЕНИЕ

1 ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ОГРАНИЧЕННОЙ МОЩНОСТИ

1.1 Нормирование показателей качества электрической энергии в судовых электроэнергетических системах

1.2 Источники и причины возникновения интергармонических составляющих

1.3 Влияния на режимы работы электрооборудования ИГС в сетях ограниченной мощности

1.4 Существующие методы и принципы устранения ИГС тока и напряжения в сетях ограниченной мощности

1.5 Постановка и обоснование задач исследования

Выводы по первому разделу

2 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ «ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ-КОМПРЕССОР» ДЛЯ ОЦЕНКИ ПУЛЬСАЦИЙ ТОКА СТАТОРА И ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ

2.1 Расчёт момента на валу электропривода многопоршневого компрессора

2.1.1 Математическая модель динамики движения КШМ

2.1.2 Математическая модель скорости движения КШМ

2.1.3 Математическая модель термодинамических процессов

2.1.4 Обработка данных

2.2 Гармонический анализ момента сопротивления

2.3 Исследование пусковых и рабочих характеристик асинхронного электропривода

2.3.1 Математическая модель электропривода с переменной нагрузкой на валу

2.3.2 Результаты математического моделирования пуска электропривода без маховика

2.3.3 Результаты математическое моделирования пуска электропривода с дополнительным маховиком

2.3.4 Результаты математическое моделирования пуска электропривода с

маховиком переменного момента инерции

Выводы по второму разделу

3 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СНИЖЕНИЯ УРОВНЯ ИГС ТОКА И ПОСТРОЕНИЕ АЛГОРИТМОВ КОМПЕНСАЦИИ ПО ВОЗМУЩЕНИЮ

3.1 Спектральный анализ тока статора асинхронного двигателя при работе с переменной нагрузкой

3.2 Моделирование СЭЭС при работе АД с переменной нагрузкой на валу

3.3 Моделирование устранения ИГС применением активного фильтра

Выводы по третьему разделу

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СНИЖЕНИЯ УРОВНЯ ИГС ТОКА ПРИМЕНЕНИЕМ АКТИВНОГО ФИЛЬТРА ПО ВОЗМУЩЕНИЮ

4.1 Методика проведения экспериментальных исследований

4.2 Описание экспериментальной установки

4.3 Техническая реализация активного фильтра по возмущению

4.3.1 Проектирование электрической схемы активного фильтра

4.3.2 Программирование и отладка цепи управления

4.4 Обработка данных испытаний, исследование ИГС

4.5 Исследование гармонического состава тока электродвигателя

4.6 Испытания с применением разработанного активного фильтра

Выводы по четвертому разделу

5 ЭСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АКТИВНОГО ФИЛЬТРА НА СУДНЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СНИЖЕНИЮ УРОВНЯ

ИГС

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. ОПИСАНИЕ ПАТЕНТА МАХОВИКА ПЕРЕМЕННОГО

МОМЕНТА ИНЕРЦИИ

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. ЛИСТИНГ КОДА ПРОГРАММЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИГС

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Снижение интергармонических составляющих тока в электроприводах судовых компрессоров»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Современные судовые электроэнергетические системы (СЭЭС) характеризуются интенсивным распространением нелинейной нагрузки в виде систем частотно регулируемого электропривода или электроприводов (ЭП) с нелинейной нагрузкой на валу. Это негативно влияет на уровень качества электроэнергии (КЭ) в части несинусоидальности напряжения и тока, что обуславливает наличие дополнительных потерь энергии в элементах систем электроснабжения. В частности, наличие высших гармонических составляющих, кратных основной частоте сети, и интергармонических составляющих (ИГС), некратных основной частоте, приводит к дополнительным потерям в электрических машинах, достигающих 10 % от уровня суммарных потерь. Также значительный уровень ИГС оказывает непосредственное влияние на срок службы изоляции электрооборудования и приводит к ложным срабатываниям систем релейной защиты. На рыбопромысловых и транспортных судах имеются большие объемы продукции, нуждающиеся в непрерывном охлаждении, поэтому суммарные мощности судовых рефрижераторных установок могут составлять более половины всей потребляемой электроэнергии на судах. В связи с этим остро стоит вопрос о высших гармонических и интергармонических составляющих, вносимых электроприводами компрессоров рефрижераторных установок в СЭЭС. Известны различные способы повышения КЭ, включая использование активных и пассивных фильтров. Основным недостатком пассивных фильтров является ограниченная эффективность в части снижения уровня несинусоидальности при вариации спектра гармоник. Актуальность задачи повышения КЭ в электрических сетях с нелинейными нагрузками посредством активных, пассивных и гибридных фильтров обоснована в многочисленных научных трудах отечественных и зарубежных ученых (Сычев Ю.А., Титаренко О.Н., Кузнецов С.Е., Мещеряков, В.Н, Виноградов А.А., Канов Л. Н., Романовский В.В., Родимов Н.В., Шклярский Я.Э., Litran S. P., Popescu M. и др.).

Это обуславливает необходимость исследования работы электропривода на нелинейную нагрузку, и разработки мероприятий и устройств, позволяющих улучшить показатели КЭ. Таким образом, задача повышения КЭ в СЭЭС посредством применения активных фильтров является актуальной.

Объектом исследования являются электроприводы судовых поршневых компрессоров, в качестве которых выступают асинхронные двигатели.

Предмет исследования - показатели качества электроэнергии, изменяющиеся при работе электропривода с переменной нагрузкой на валу.

Цель диссертационной работы: снижение интергармонических составляющих тока в электроприводах судовых компрессоров путем использования активных фильтров гармоник и маховиков переменного момента инерции.

В соответствии с поставленной целью было необходимо решить ряд научно-технических задач, а именно:

1. Определить наличие ИГС тока, вырабатываемых электроприводами поршневых компрессоров и пути их устранения.

2. Исследовать возможность применения маховиков переменного момента, снижающих уровень пульсаций момента на валу электропривода

3. Разработать методы определения интергармонического искажения тока электропривода, работающего на переменную нагрузку.

4. Разработать алгоритмы снижения уровня интергармонического искажения, появляющегося от неравномерной нагрузки электропривода.

5. Разработать конструкторские решения активной фильтрации тока электроприводов.

6. Произвести лабораторные и производственные испытания применения активного фильтра для снижения интергармонических составляющих тока электроприводов компрессоров.

Методами исследования в работе являются: теория электрических цепей; теория автоматического регулирования; ряды Фурье; принципы многокритериальной оптимизации; методы прямых и косвенных

экспериментальных измерений при анализе процессов, протекающих в исследуемой системе. Методологической базой диссертационной работы являются работы Филипас А.А., Кузнецова С.Е., Герман-Галкина С.Г., Виноградова А.А., Сычева Ю.А., Татаренко С.А., Лебедева А.И., Романовского В.В., Родимова Н.В.

Степень проработанности темы исследования.

В работах проф. Абрамовича Б.Н. рассматривается применение активных и пассивных фильтрокомпенсирующих устройств, эффективность компенсации ими высших гармонических составляющих в условиях предприятий минерально-сырьевого комплекса. В рамках проводимых исследований активные и пассивные фильтрокомпенсирующие устройства служат основой для разработки гибридных фильтрокомпенсирующих устройств.

В работах Горевой Т.С. производится анализ показателей качества электроэнергии в судовой сети 0,38 кВ с выводом соотношений между относительной амплитудой импульсной помехи и гармоническим составом помех допускаемых Российским морским регистром судоходства, МЭК1ЕС 60050 и ГОСТ; произведен анализ существующих методов и алгоритмов подавления кондуктивных помех в электрической сети, анализ алгоритмов цифровой фильтрации с целью выделения импульсных кондуктивных помех; разработана структурная схема и полезная модель активного компенсатора помех с применением блока вейвлет - анализа.

Родимов Н.В. рассматривает системы активной фильтрации гармонических искажений, актуальные в наибольшей степени для автономных электроэнергетических систем, включая большинство систем водного транспорта. В его работах приведены структуры и принципы подходов к активной фильтрации гармонических искажений сети. Проанализированы и описаны опытные испытания активных фильтров, выявлены существенные недостатки по использованию различных компонентов индивидуальной и централизованной активной фильтрации, с целью дальнейшего исследования и проведения

экспериментальных опытов по созданию более совершенного активно-резонансного устройства компенсации гармоник токов и напряжений.

Научная новизна состоит в следующем:

- на основе расчётно-аналитических исследований определено влияние неравномерной нагрузки электропривода поршневых компрессоров на возникновение пульсаций тока.

- разработан метод определения интергармонического искажения тока за счет исключения первой гармоники.

- на основе установленного влияния неравномерной нагрузки на валу АД на возникновение ИГС тока статора и методов определения ИГС тока разработаны алгоритмы фильтрации искажения тока по возмущению.

Практическая значимость.

1. Даны практические рекомендации по модернизации электроприводов, работающих на переменную нагрузку путем установки маховиков переменного момента инерции. Разработана новая конструкция маховика переменного момента, новизна которой подтверждена патентом на изобретение № RU 2705405 C1.

2. Разработан активный фильтр по возмущению, позволяющий уменьшить уровень ИГС тока электроприводов поршневых компрессоров с высокой точностью и быстродействием, новизна разработки подтверждена патентом №2 RU 2758445 C1.

3. Разработана программа для определения ИГС тока и напряжения, новизна которой подтверждена свидетельством о регистрации программы ЭВМ «INTERHARMONICS ANALYZER» № 2020616882.

4. Результаты работы реализованы и используются в учебном процессе в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего образования «Керченский государственный морской технологический университет», в производственных процессах ООО «Восток Трансгроупп» и ГУП РК «Крымские морские порты».

Положения, выносимые на защиту:

- теоретические исследования использования маховика переменного момента инерции для понижения гармонического состава тока электропривода:

- способы определения гармонического и интерагармонического искажения напряжений и токов СЭЭС;

- алгоритм работы активного фильтра по возмущению;

- конструкторские решения и результаты испытания применения активного фильтра для повышения КЭ.

Обоснованность и достоверность полученных результатов и выводов подтверждается соответствием теоретических исследований и расчетов, полученных аналитическим путем характеристик и зависимостей, результатов имитационного моделирования, общим положением теории электропривода и результатам экспериментов.

Реализация результатов. Результаты диссертационного исследования использованы при выполнении гранта Федерального государственного бюджетного учреждения «Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере», и гранта Государственного Совета Республики Крым молодым ученым Республики Крым.

Апробация работы. Основные положения, выводы и результаты диссертационной работы докладывались на следующих всероссийских и международных конференциях: Конференции молодых исследователей России по электротехнике и электронике в Санкт-Петербургском государственный электротехническом университете «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) (Санкт-Петербург, 2019-2022 гг.); Международной конференции ЕГСопКш-2020 в Национальном исследовательском университете «МИЭТ» (Москва, 2020 г.); II Всероссийской научно-технической конференции «Технологии энергообеспечения. Аппараты и машины жизнеобеспечения» (Анапа, 2020 г.); III Всероссийской научно-техническая конференции «Состояние и перспективы развития современной науки по направлению «АСУ, информационно-телекоммуникационные системы» (Анапа, 2021 г.); V Международной

молодёжной научно-технической конференции IEEE «Релейная защита и автоматика», НИУ «МЭИ» (Москва, 2021 г.); на ежегодных научных конференциях преподавателей ФГБОУ ВО «КГМТУ» (Керчь, 2016-2021 гг.).

Личный вклад. В диссертации представлены результаты исследования, полученные автором самостоятельно.

Автору принадлежит:

- постановка задачи исследования;

- анализ литературных источников;

- разработка методов и проведение экспериментальных исследований;

- обработка полученных результатов и их обобщение;

- выработка практических рекомендаций.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 25 печатных работах, в том числе в 6 научных изданиях рецензируемых ВАК Российской Федерации, 10 в изданиях, индексируемых в международных базах SCOPUS и Web of Scince.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения и списка использованной литературы. Работа изложена на 133 страницах машинописного текста, содержит 10 таблиц, 58 рисунков и список литературы, включающий 112 наименований.

1 ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ОГРАНИЧЕННОЙ МОЩНОСТИ

1.1 Нормирование показателей качества электрической энергии в судовых электроэнергетических системах

В установившихся и динамических режимах работы качество электроэнергии для судов морского флота регламентируются Правилами классификации и постройки морских судов Российского морского регистра судоходства (Правила РС) [61]. КЭ в автономных сетях электроснабжения характеризуется следующими показателями [11, 20]:

Отклонение напряжения - характеризует установившееся отклонение напряжения, возникающее в результате перегрузки понижающего трансформатора или линии электропитания.

А и = и - и"ом 100%, (1.1)

ном

где и и ином - напряжение в рассматриваемом режиме и номинальное значение напряжения, В.

Отклонение частоты - характеризуется показателем отклонения частоты и является фактором, наиболее характерным для автономных источников электроэнергии ограниченной мощности:

А/ = / - /ном , (1.2)

где / и _/ном - действующее и номинальное значение частоты, Гц.

Несинусоидальность напряжения - характеризуется коэффициентом нелинейных искажений кривой напряжения ки и коэффициентом п-й гармонической составляющей кривой напряжения ки(п):

п=N

Е и

г2 п

ки = (1.3)

1

ки (п) = и 100%, (1.4)

и1

где ип - амплитудные значения п-х гармонических составляющих напряжения, В; и1 - амплитудное значение основной гармонической составляющей напряжения, В.

Искажение синусоидальности кривой тока - характеризуется коэффициентом нелинейных искажений кривой тока к и коэффициентом п-й гармонической составляющей кривой тока кг(п):

к =

п=N

Е12

п

п=2

1

к (п) = у-100%, (1.6)

где 1п - амплитудные значения п-х гармонических составляющих тока, А; 11 -амплитудное значение основной гармонической составляющей тока, А.

Несимметрия напряжений в трехфазной системе - отклонение действующих значений основных составляющих напряжений или углов сдвига фаз между основными составляющими напряжений. Несимметрия напряжений характеризуется коэффициентом несимметрии по обратной последовательности и коэффициентом несимметрии по нулевой последовательности:

Ки = ^100%; (1.7)

и1(1)

Ки 100%, (1.8)

где ио(1), и1(1), и2(1) - действующие значения первых гармоник нулевой, прямой и обратной последовательностей, В.

Стационарные провалы напряжения и перенапряжения - являются следствием влияния переменной нагрузки на сеть в результате подключения, либо отключения мощных двигателей или других технологических установок. Провалы напряжения (перенапряжения) характеризуются длительностью провала (перенапряжения), глубиной провала напряжения и коэффициентом перенапряжения:

At — t -1 ; (19)

п кон нач' V • /

SU — Uhom - Umin 100%; (110)

ном

_ UГa max ,, ,, ч

* ном

где tm4 и tKO}l - начальный и конечный моменты времени провала напряжения (перенапряжения), с; итм - номинальное значение напряжения, В; Umin -минимальное значение напряжения, В; Ua max - максимальное амплитудное значение напряжения, В.

Коммутационные провалы напряжения - обусловлены индуктивным характером нагрузки. Крайне остро коммутационные провалы проявляют себя в системах с питанием от различного рода автономных установок [7]:

и..in -Ли.

V2U о..

Обобщенные характеристики показателей КЭ и наиболее вероятные причины их ухудшения приведены в таблице 1.1.

Исследование ущерба, обусловленного высшими гармониками, показало, что он максимален при значительных напряжениях гармоник и уменьшается с их снижением в зависимости, близкой к квадратичной. Поэтому необходимость полного снижения уровней гармоник практически отсутствует. Достаточно снизить их до предела, определяемого техническими требованиями, например, в пределах допустимого значения.

A и — min ^ v-ном 100%. (112)

Таблица 1.1 - Характеристики показателей КЭ

Критерии оценки электрического напряжения Показатель качества электроэнергии Наиболее вероятные причины ухудшения качества электроэнергии

Отклонение напряжения Установившееся отклонение напряжения Аи Потребитель с нелинейной нагрузкой

Отклонения частоты Показатель отклонения частоты А/ Генерирующие устройства

Несинусоидальность напряжения Коэффициент нелинейных искажений кривой напряжения ки Коэффициент п-й гармонической составляющей кривой напряжения ки(п) Потребитель с нелинейной нагрузкой

Искажение синусоидальности кривой тока Коэффициент нелинейных искажений кривой тока к1 и Коэффициент п-й гармонической составляющей кривой тока к1(п) Потребитель с нелинейной нагрузкой

Несимметрия напряжений в трехфазной системе Коэффициент несимметрии по обратной последовательности и Коэффициент несимметрии по нулевой последовательности Потребитель с нелинейной нагрузкой

Стационарные провалы напряжения и перенапряжения Длительность провала (перенапряжения), глубина провала напряжения и коэффициент перенапряжения Генерирующие устройства

Наименование показателей КЭ, методы их определения и допустимые значения в береговых и морских стандартах несколько отличаются. Обобщенный показатель отклонения кривой питающего напряжения от синусоиды в ГОСТ 30804.4.7 и ГОСТ 32144 называется суммарным коэффициентом гармонических составляющих (СКГС). Также, показатели интергармонических составляющих регламентируются ГОСТ ГЕС/Ш 61000-3-14—2019 [37], согласно которому опорный уровень для каждой интергармонической частоты будет равен уровню совместимости, указанному в таблице 1.2, для следующей более высокой четной гармоники.

Согласно Правил РС [61], ГОСТ ШС/ТК 61000-3-14—2019 [37] и ГОСТ 32144-2013 [38] значение СКГС кривой напряжения не должно превышать 8 %. Значение регламентируется для полностью укомплектованной судовой электроэнергетической системы. СКГС для СЭЭС определяется по формуле:

kU -

U мод

i

г

z

40

k-2

U

Y

P ,k

KUP> J

100%;

(1.13)

где ирк - среднеквадратичное значение напряжения подгруппы к-ой гармоники, к - порядок гармоники.

Up, Uk+Z h=-iUc,k+h2,В

(1.14)

где ик - среднеквадратичное значение напряжения к-ой гармоники; иСкк -среднеквадратичное значение спектральной составляющей, непосредственно прилегающей к к-ой гармоник; И - порядок спектральной составляющей. Таблица 1.2 - Опорный уровень гармонической частоты

Порядок четной гармоники h Гармоническое напряжение, %

2 2

4 1

6 0,5

8 0,5

10<h<50 0,25-- + 0,25 ' h

Допускается использование отдельных шин с K > 8% для питания мощных источников гармонических составляющих напряжения и невосприимчивого к ним электрооборудования при условии, что указанные шины подключаются к основным шинам сети через развязывающие устройства. Для цепей систем электродвижения, непосредственно не подключенных к сети общесудовых потребителей, значение суммарного коэффициента гармонических составляющих кривой напряжения не должно превышать 10%. В случаях превышения установленного значения коэффициента гармонических составляющих кривой напряжения все электрооборудование должно быть рассчитано на такое превышение, что должно быть подтверждено документально.

Что касается международных нормирующих документов, с 2016 года вступило в силу унифицированное требование международной ассоциации классификационных обществ (МАКО) Е24 (IACS UR E24 Revi CLN 2018) [96], согласно которому необходимо проводить измерение показателей

несинусоидальности напряжения при освидетельствованиях судна, а величина суммарного коэффициента гармонических составляющих кривой напряжения не должна превышать 8%.

1.2 Источники и причины возникновения интергармонических

составляющих

Интергармонические составляющие тока (ИГС) и напряжения судовой сети - это гармонические искажения, некратные основной частоте питающей сети [7, 8, 10, 16, 102]. В амплитудно-частотном спектре ИГС находятся между каноническими, т.е. высшими гармониками (ВГ), включая основную, а также между постоянной составляющей и основной гармоникой.

Современные судовые электроэнергетические системы работают в сложной электромагнитной обстановке, обусловленной, в том числе, необеспеченностью отдельных показателей качества электроэнергии [12, 13]. Это вызвано наличием устройств, имеющих низкий коэффициент мощности и работающих по резкопеременным графикам нагрузки. Так же одним из источников гармонических и интергармонических искажений напряжения на судне могут быть статические преобразователи (частотные преобразователи, устройства плавного пуска, регуляторы или импульсные источники питания), балласты освещения, и электроприемники с нелинейной нагрузкой. Электроприемники с нелинейной вольт-амперной характеристикой являются источниками гармоник тока [15, 18, 37, 38].

В судовых системах электроснабжения в качестве последних могут выступать электроприводы поршневых (объемных) компрессоров [44, 50, 74, 110, 102]. В настоящее время поршневые компрессоры с асинхронным электроприводом широко распространены на судах.

Судовые воздушные компрессоры. Судовые воздушные компрессоры необходимы для обеспечения потребителей судовой энергетической установки и в целом судна сжатым воздухом различного давления и расхода. Наиболее

распространены на судах поршневые одноступенчатые и многоступенчатые компрессоры, которые используют для получения сжатого воздуха, для пуска дизелей (давлением 30 бар), и низкого давления для обеспечения работы пневматических систем управления (давление до 10 бар), а также для сжатия паров хладагентов в рефрижераторных установках. Они используются в рефрижераторных установках трюмов, рефконтейнерах для нагнетания хладагента и в системах главного двигателя для нагнетания воздуха. Суммарная мощность холодильных компрессоров на рыболовных судах может составлять больше половины мощности судовой сети. Судовые компрессоры классифицируют по принципу действия, степени повышения давления, назначению, конструктивным признакам, типу приводного механизма. По принципу действия судовые компрессоры делят на объемные и лопаточные [55, 59].

Объемными называют компрессоры, повышение давления газа которых осуществляется за счет уменьшения объема замкнутого пространства, заполненного газом. Газ в объемных компрессорах сжимается поршнем и в сжатом виде поступает к потребителю.

Лопаточными называют компрессоры, повышение давления газа в которых осуществляется за счет использования сил инерции потока газа, приведенного в движение вращающимся лопаточным устройством (ротором). Механическая энергия ротора лопаточного компрессора преобразуется частично непосредственно в потенциальную энергию газа (давление), а частично — в кинетическую. Кинетическая энергия также переходит в потенциальную при торможении потока газа за компрессором.

Основные потребители следующие:

- пусковой воздух для главных двигателей и дизель генераторов (2,5-3,0 МПа), аварийного дизель генератора (7,0 МПа);

- дистанционное автоматическое управления главного двигателя;

- система автоматического управления и контроля;

- пневмомуфты подключения среднеоборотного дизеля к редуктору;

- управление заданием угла поворота лопастей винта регулируемого шага;

- масляные фильтры главного двигателя (продувание без разборки на ходу судна);

- продувание кингстонов;

- отключение топливного насоса высокого давления главного двигателя на ходу (любого цилиндра);

- выпускные клапаны главного двигателя;

- зарядка аквалангов (15,0-20,0 МПа);

- пусковые баллоны пеногенераторов противопожарной системы;

- хознужды (пневмоинструмент и прочее).

Судовые компрессоры можно классифицировать по следующим признакам:

А. Конструктивные особенности и характеристики:

- поршневые, центробежные, винтовые, осевые;

- приводы от электродвигателя, дизельного двигателя, от главного двигателя.

Соединение с приводом муфтовое или техстропами;

- по давлению: 0,8-1,2 МПа, до 3,5 МПа, до 6,5-7,5 МПа и выше;

- по оборотам приводного двигателя: от 585 до 1750 мин-1;

- по ступеням сжатия: 1-но ступенчатые, 2-х ступенчатые и 3-х ступенчатые. В свою очередь, 2-х ступенчатые поршневые компрессоры бывают одностороннего и двухстороннего действия;

- по количеству цилиндров на ступень: один цилиндр с одним поршнем и одним воздухоохладителем; один цилиндр с поршнем 2-х и 3-х диаметров, а также с двумя и тремя воздухоохладителями; два цилиндра раздельно, один первой ступени и один второй ступени;

- по виду охлаждения цилиндров, крышек и воздухоохладителей: водой забортной, пресной от общей системы охлаждения судовой энергетической установки, воздухом от вентилятора, приводимого от вала компрессора;

- по производительности (м3/час) одного цилиндра (или одной пары цилиндров, если 1 -ая и 2-ая ступень в двух цилиндрах) в зависимости от оборотов

приводного двигателя, размеров цилиндра и конечного давления: до 0,8 МПа -20-480 (м3), до 3,0 МПа - 440 (м3), до 6,0 МПа - 130 (м3) свободного воздуха; производительность 3-х ступенчатого компрессора главного двигателя с компрессорным распылом - около 250 (м3/час) на 1000 л.с. мощности при конечном давлении 6,5...7,0 МПа.

Б. По назначению компрессоры подразделяются:

- центробежные компрессоры с приводом от турбины выхлопных газов главного двигателя для продувки и наддува главного двигателя;

- осевые компрессоры для управления антикреновыми системами на судах с рампой (аппарелью), судах Ро-Ро, многоцелевых судах и судах с тяжеловесной стрелой грузоподъемностью 150, 280 и более тонн. При таком управлении анти-креновой системой в любых условиях крен практически не заметен в отличие от систем с управлением вихревыми реверсивными насосами большой мощности (до 14160 л/мин);

- компрессоры пускового воздуха на судах с винтом фиксированного шага. Они, как правило, бывают поршневые 2-х ступенчатые до 3,5 МПа (от 3-х до 7-ми цилиндров), с цилиндровой подачей 75 м3/час и больше. Обычно устанавливают 2 воздухохранителя по 10000 литров каждый;

- компрессоры для работы системы автоматики. Бывают 2-х и 3-х цилиндровые компрессоры с выходным давлением 1,2 МПа и более;

- аварийный компрессор, обычно 1-цилиндровый. Его электропривод запитывается от аварийного дизель-генератора. На некоторых судах аварийного дизель-генератора запускается не только от аккумуляторов, но дополнительно от взрывного заряда или от специального небольшого баллона пускового воздуха с давлением 7,0 МПа. Для зарядки такого баллона имеется специальный компрессор;

- 4-х ступенчатый У-образный компрессор высокого давления для заправки аквалангов (через керамический фильтр) давлением до 40,0 МПа.

На судах мирового флота применяются воздушные компрессоры различных фирм. Они бывают двух и трехступенчатые.

Асинхронные электродвигатели, выступающие в качестве электроприводов поршневых компрессоров и других механизмов с переменной механической нагрузкой на судах, потребляют несинусоидальный электрический ток из сети. Это обусловлено периодическим изменением момента нагрузки в зависимости от угла поворота вала.

1.3 Влияния на режимы работы электрооборудования ИГС в сетях

ограниченной мощности

К проявлениям воздействия гармонического искажения на электрическую сеть и оборудование, входящее в нее, относят [13, 83, 62, 64, 65, 71]:

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Вынгра Алексей Викторович, 2023 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абулгазин О. А. Интергармоники в энергетике / О. А. Абулгазин // Наука XXI века: теория, практика и перспективы: Международная научно-практическая конференция, Уфа, 08 июня 2015 года / Ответственный редактор Сукиасян Асатур Альбертович. - Уфа: Общество с ограниченной ответственностью «ОМЕГА САЙНС». - 2015. - С. 21-23.

2. Авдеев Б. А. Определение интергармоник тока асинхронного двигателя с переменной периодической нагрузкой / Б. А. Авдеев, С. Г. Черный, И.С. Моисеев, А. А. Жиленков // Электротехника. - 2022. - № 6. - С. 39-44.

3. Авдеев, Б. А. Устранение несимметрии трехфазного напряжения с помощью твердотельного трансформатора в интеллектуальных сетях электроснабжения / Б. А. Авдеев // Вестник Московского энергетического института. Вестник МЭИ. - 2021. - № 4. - С. 67-75.

4. Авторское свидетельство № 1444912 А1 СССР, МПК Н02К 1/26. Электропривод компрессора холодильной установки: № 4240641: заявл. 05.05.1987: опубл. 15.12.1988 / В. Е. Суворов, В. Л. Шелкоплясов, Е. С. Новосельский; заявитель ПРЕДПРИЯТИЕ П/Я А-7937.

5. Агунов А.В. Последовательный силовой активный фильтр напряжения с цифровым управлением. / А.В. Агунов // Электроника и электрооборудование транспорта. - 2014. - № 1. - С. 27-28.

6. Разработка стационарного устройства по диагностике малообслуживаемой системы заземления опор контактной сети на переменном токе / А. В. Агунов, И. А. Терехин, Д. Д. Лаврухин, И. А. Баранов // Известия Петербургского университета путей сообщения. - 2022. - Т. 19. - № 3. - С. 515527.

7. Аничков С. П. Гармонические колебания напряжения с частотами, не кратными частоте питающей сети / С. П. Аничков // Управление большими системами: Материалы IX Всероссийской школы-конференции молодых ученых,

Липецк, 21-24 мая 2012 года. - Липецк: Издательство Першина Р.В., 2012. - С. 131-133.

8. Аничков С. П. Снижение уровней интергармоник в электрической сети / С. П. Аничков // Приволжский научный вестник. - 2011. - № 1(1). - С. 1112.

9. Бабакин В. И. Анализ работы компрессорной установки с использованием модели при нормальном режиме питания электродвигателя / В. И. Бабакин // Нефтегазовое дело. - 2013. - Т. 11. - № 3. - С. 98-101.

10. Барвинский Н. А. Канонические гармоники и интергармоники сетевого тока преобразователя частоты со звеном постоянного тока / Н. А. Барвинский // Электромеханические и энергосберегающие системы. - 2007. - № 1(1). - С. 46-48.

11. Батрак Д. В. Оценка качества напряжения питания в судовой электроэнергетической системе методом компьютерного моделирования / Д. В. Батрак, И. М. Калинин, В. И. Кузнецов, А. П. Сеньков // Электротехника. - 2017.

- № 12. - С. 18-24.

12. Белей В. Ф. Результаты экспериментальных и расчетных исследований электромагнитных помех, генерируемых электрооборудованием судовых энергетических установок и их элементов с нелинейными характеристиками / В. Ф. Белей, Р. О. Брижак, К. В. Коротких // Известия Калининградского государственного технического университета. - 2022. - № 66.

- С. 129-142.

13. Белей В. Ф. Теоретический анализ электромагнитных помех, обусловленных работой электрооборудования судовых энергетических установок и их элементов / В. Ф. Белей, Р. О. Брижак // Известия Калининградского государственного технического университета - 2021. - № 63. - С. 103-115.

14. Берлад Н. В. Повышение качества электроэнергии в судовых электрических сетях / Н. В. Берлад, О. М. Крастелев, С. А. Татаренко // Водный транспорт. - 2012. - № 1(13). - С. 57-59.

15. Бирюлин В. И. Анализ нагрева кабельных линий токами высших

гармоник и интергармоник / В. И. Бирюлин, Д. В. Куделина, А. Н. Горлов // Вестник Казанского государственного энергетического университета. - 2020. - Т. 12. - № 2(46). - С. 61-67.

16. Бирюлин В. И. Применение вейвлет-преобразования для определения токов высших гармоник и интергармоник / В. И. Бирюлин, Д. В. Куделина // Актуальные проблемы электроэнергетики: сборник научно-технических статей: посвящается 80-летию со дня рождения проф. С.В. Хватова, Нижний Новгород, 21 декабря 2018 года / Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, Образовательно-научный институт электроэнергетики. - Нижний Новгород: Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, 2018. - С. 36-39.

17. Букарос А. Ю. Адаптивная система управления электроприводом компрессора / А. Ю. Букарос, Н. О. Ромчук, В. Н. Букарос // Автоматизация технологических и бизнес-процессов. - 2014. - Т. 20. - № 4(6). - С. 84-90.

18. Вагин Г. Я. Исследование интергармоник, генерируемых специфическими электроприемниками / Г. Я. Вагин, А. А. Севостьянов, С. Н. Юртаев // Актуальные проблемы электроэнергетики: Материалы XXX региональной научно-технической конференции, Нижний Новгород, 07 декабря 2009 года. - Нижний Новгород: Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева. - 2011. - С. 78-82.

19. Вербова Н. М. Силовое активное фильтрокомпенсирующее устройство с системой управления по отклонению / Н. М. Вербова, М. В. Агунов // Судостроение. - 2020. - № 1(848). - С. 16-18.

20. Вынгра А. В. Использование программно-аппаратного моделирования при проектировании системы управления судовой холодильной установкой / А. В. Вынгра, Б. А. Авдеев // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2017. - №4(44). - С. 806-813.

21. Вынгра А. В. Оценка нагрузки электропривода поршневого компрессора судовой рефрижераторной установки / А.В. Вынгра // Морские

технологии: проблемы и решения - 2018: сборник трудов по материалам научно-практических конференций преподавателей, аспирантов и сотрудников ФГБОУ ВО «КГМТУ». - Керчь: ФГБОУ ВО «КГМТУ». - 2018. - С. 112-116

22. Вынгра А. В. Автономный инвертор для однофазного активного фильтра гармонических искажений судовой сети / А. В. Вынгра // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. - 2021. - № 2. - С. 82-89.

23. Вынгра А. В. Моделирование пуска электропривода компрессора судовой холодильной установки / А. В. Вынгра, Б. А. Авдеев // Труды Крыловского государственного научного центра. - 2019. - № S2. - С. 143-151.

24. Вынгра А.В. Модернизация модели судовых холодильных установок применением нечеткой логики для регулирования температуры / А. В. Вынгра // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. - 2017. - № 2. - С. 60-68.

25. Вынгра А. В. Разработка алгоритмов и программного обеспечения для силовых активных фильтров судовых электроэнергетических систем / А. В. Вынгра // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. - 2022. - № 2. - С. 73-79.

26. Вынгра А. В. Разработка имитационной модели асинхронного электропривода с применением векторного управления, как компонента структурного программного модуля / С. Г. Черный, Б. А. Авдеев, А. В. Вынгра // Информационные технологии и вычислительные системы. - 2020. - № 2. - С. 7584.

27. Вынгра А. В. Разработка компонентов системы управления нейро-структурного регулятора для контроля энергетических процессов / А. В. Вынгра, С. Г. Черный, Б. П. Новак, П. А. Ерофеев // Системы управления и обработки информации. - 2020. - № 4(51). - С. 27-37.

28. Вынгра, А. В. Активный фильтр последовательного типа для компенсации воздействий периодической нагрузки электродвигателей / А. В. Вынгра, С. Г. Черный, А. С. Соболев // Первая отраслевая научно-практическая

конференция. «Производственные технологии в судостроении - вопросы информатизации» (ПТС ВИ-2021): Труды конференции, Санкт-Петербург, 21 апреля 2021 года / АО «Центр технологии судостроения и судоремонта». - НТФ «Судотехнология»; АО «ЦТСС»: Центр технологии судостроения и судоремонта. - 2021. - С. 60-63.

29. Вынгра А. В. Идентификация настройки ПИ-регулятора на платформе нейросетевой структуры / А. В. Вынгра, С. Г. Черный // Датчики и системы. - 2020. - № 8(250). - С. 20-26.

30. Вынгра А. В. Трехфазный силовой активный фильтр последовательного типа для компенсации воздействия периодической нагрузки электродвигателей / А. В. Вынгра, С. Г. Черный, А. С. Соболев // Состояние и перспективы развития современной науки по направлению «АСУ, информационно-телекоммуникационные системы»: Сборник статей III Всероссийской научно-технической конференции, Анапа, 22-23 апреля 2021 года. - Анапа: Федеральное государственное автономное учреждение «Военный инновационный технополис «ЭРА». - 2021. - С. 39-43.

31. Гаспарян А. С. Объединённая математическая модель асинхронного электропривода двухступенчатого компрессора /, В. А. Коротков, А. Ф. Теребков, Д. Б. Полковников // Современные технологии и автоматизация в технике, управлении и образовании : Сборник трудов I Международной научно-практической конференции, Балаково, 20 декабря 2018 года. - Балаково: Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ». - 2019. - С. 27-35.

32. Гапиров Р.А. Нормирование интергармоник как показателя качества электроэнергии в России и за рубежом / Р.А. Гапиров, Д.С. Осипов // Современные проблемы науки и образования. - 2014. - № 5.

33. Герман-Галкин С. Г. ШКОЛА МАТЬАВ Виртуальные лаборатории устройств силовой электроники в среде МАТЬАВ^тиНпк Урок 15. Исследование однофазного активного выпрямителя / С. Герман-Галкин // Силовая электроника. - 2012. - Т. 4. - № 37. - С. 72-79.

34. Герман-Галкин С. Г. ШКОЛА МАТЬАВ Виртуальные лаборатории устройств силовой электроники в среде МАТЬАВ^тиНпк Урок 16. Исследование электрической цепи с трехфазным активным фильтром / С. Герман-Галкин // Силовая электроника. - 2013. - Т. 1. - № 40. - С. 80-86.

35. Герман-Галкин С. Г. Аналитическое и модельное исследование активного полупроводникового преобразователя в системах электропривода / С.Г. Герман-Галкин, З. Ч. Звежевич, Н. А. Поляков // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. - 2014. - №2 3(91). - С. 131-139.

36. Гольдштейн Е. И. Гармонический анализ токов (напряжений) при наличии в них интергармоник и неизвестном периоде результирующего сигнала / Е. И. Гольдштейн, Е. В. Радаев // Электричество. - 2009. - № 12. - С. 87-88.

37. ГОСТ ГЕС/Ш 61000-3-14-2019 Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 3-14. Оценка норм эмиссии для гармоник, интергармоник, колебаний напряжения и несимметрии при подключении установок, создающих помехи, к низковольтным системам электроснабжения. Стандартинформ. - 2019. - 76 с.

38. ГОСТ 32144-2013 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. ИПК Издательство стандартов. - 2014. -20 с.

39. Дмитриев Б. Ф. Методы улучшения качества электрической энергии в СЭЭС / Б. Ф. Дмитриев, С. Я. Галушин, А. Н. Калмыков [и др.] // Морские интеллектуальные технологии. - 2019. - № 3-2(45). - С. 135-141.

40. Дмитриев Б. Ф. Обеспечение качества электроэнергии в единых судовых электроэнергетических системах / Б. Ф. Дмитриев, С. Я. Галушин, А. Н. Калмыков, О. А. Шабалина // Труды X Международной конференции по автоматизированному электроприводу АЭП 2018: Материалы докладов конференции, Новочеркасск, 03-06 октября 2018 года. - Новочеркасск: ООО «Лик». - 2018. - С. 42-45.

41. Дмитриев Б. Ф. Средства повышения качества электрический энергии в судовых электроэнергетических системах / Б. Ф. Дмитриев, С. Я. Галушин, А. Н. Калмыков [и др.] // Морской вестник. - 2020. - № 3(75). - С. 77-80.

42. Дмитриев Б. Ф. Устройства управления качеством электрической энергии в судовых электроэнергетических системах / Б. Ф. Дмитриев, П. А. Воршевский, О. А. Егорова, А. Д. Егорова // Актуальные проблемы морской энергетики: Материалы Восьмой международной научно-технической конференции, Санкт-Петербург, 21-22 февраля 2019 года. - Санкт-Петербург: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный морской технический университет». - 2019. - С. 382-385.

43. Егоров В. Ф. Пусковые режимы электромеханических систем при переменных нагрузках и моменте инерции механизма / В. Ф. Егоров // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. - 2008. - № 2. - С. 52-55.

44. Жиленков А. А. Интеллектуальное управление качеством энергии в автономных электроэнергетических системах транспортных объектов / А. А. Жиленков, К. В. Абрамкина, И. Р. Епифанцев, С. Г. Черный // Электротехника. -2021. - № 5. - С. 57-63.

45. Жиленков А. А. Адаптивная система управления активного фильтра с модульной топологией / А. А. Жиленков, С. Г. Черный // Вестник Черниговского государственного технологического университета. Серия: Технические науки. -2013. - № 2(65). - С. 230-235.

46. Жиленков А. А. Интеллектуальная поддержка принятия решений при оптимальном управлений фильтро-компенсирующими устройствами / А. А. Жиленков // Водный транспорт. - 2014. - № 1(19). - С. 216-220.

47. Канов Л. Н. Оптимизация показателей качества электроэнергии в промышленной электроэнергетической системе / Л. Н. Канов // Управление качеством в образовании и промышленности : Сборник статей Всероссийской научно-технической конференции, Севастополь, 21-22 мая 2020 года -Севастополь: Федеральное государственное автономное образовательное

учреждение высшего образования «Севастопольский государственный университет». - 2020. - С. 164-170.

48. Канов Л. Н. Применение схемного моделирования для анализа и оптимизации электропривода переменного тока / Л. Н. Канов, А. В. Солодкий // Синтез, анализ и диагностика электронных цепей : международный сборник научных трудов / Ульяновский государственный технический университет. -Ульяновск: Ульяновский Государственный Технический Университет. - 2016. -С. 85-93.

49. Киселев Б. Ю. Расчет доли потерь мощности обусловленных интергармониками в кабельной линии электропередач / Б. Ю. Киселев, С. П. Сикорский // Молодой ученый. - 2016. - № 11(115). - С. 377-381.

50. Кузнецов С. Е. Оценка качества электроэнергии на судне в процессе эксплуатации / С. Е. Кузнецов, Ю. В. Кудрявцев, А. А. Виноградов // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2017. - Т. 9. - № 6. - С. 1320-1329.

51. Мещеряков В. Н. Активный фильтр высших гармоник адаптированный к электроприводу переменного тока / В.Н. Мещеряков, Д.В. Безденежных, М.М. Хабибуллин // Сборник тезисов докладов 9-й Всероссийской школы-конференции молодых ученых. Управление большими системами. -Липецк: Изд-во ЛГТУ. - 2012. - С164-167.

52. Мещеряков В. Н. Активный фильтр электроэнергии с общим звеном постоянного тока и системой управления на основе релейного регулятора тока / В.Н. Мещеряков, М.М. Хабибуллин // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. - 2014. - №7. - С. 26-33

53. Мещеряков В. Н. Компенсация гармонических искажений и реактивной мощности в однофазных электрических сетях посредством параллельного активного фильтра электроэнергии на базе релейного регулятора тока / В.Н. Мещеряков, М.М. Хабибуллин // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. Новочеркасск. - 2013. - №4. - С. 54-57.

54. Мещеряков В.Н. Оптимизация системы управления параллельным

активным фильтром электроэнергии для компенсации нелинейных искажений в трехфазных электрических сетях / В.Н. Мещеряков, М.М. Хабибуллин // Материалы XIX международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». - Москва: Изд-во МЭИ. - 2013. - 4 с.

55. Онищенко О. А. Система управления электроприводом поршневого компрессора холодильной установки / О. А. Онищенко // Электромашиностроение и электрооборудование. - 2005. - № 65. - С. 23-28.

56. Патент № 2772983 С1 Российская Федерация, МПК Н02М 5/451. Трехфазное вольтодобавочное устройство с высокочастотной гальванической развязкой: № 2021128492: заявл. 27.09.2021: опубл. 30.05.2022 / Б. А. Авдеев, А. В. Вынгра; Бюл. № 16. - 11 с.

57. Патент № 2705405 С1 Российская Федерация, МПК F16F 15/31, F16D 41/12, F16D 43/14. Маховик переменного момента инерции: № 2018143949: заявл. 11.12.2018: опубл. 07.11.2019 / А. В. Вынгра, Б. А. Авдеев, Бюл. № 31. - 7 с.

58. Патент № 2360260 С1 Российская Федерация, МПК G01R 23/16. Способ спектрального анализа периодических многочастотных сигналов, содержащих интергармоники и заданных цифровыми отсчетами : № 2007148269/28 : заявл. 24.12.2007 : опубл. 27.06.2009 / Е. В. Радаев, Е. И. Гольдштейн, Бюл № 18. - 12 с.

59. Пластинин П. И. Поршневые компрессоры : учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по специальности «Вакуумная и компрессорная техника физических установок» направления подготовки «Гидравлическая, вакуумная и компрессорная техника» / П. И. Пластинин ; П. И. Пластинин. - 3-е изд., доп. - Москва: КолосС. - 2006. - 25 с.

60. Подольская, О. Г. Решение дифференциальных уравнений с частными производными для технических задач / О. Г. Подольская // Морские технологии: проблемы и решения - 2022: сборник статей участников научно-практической конференции, Керчь, 25-29 апреля 2022 года. - Керчь: ФГБОУ ВО «Керченский государственный морской технологический университет». - 2022. - С. 85-88.

61. Правила классификации и постройки морских судов. Часть XI Электрическое оборудование - СПб.: Российский морской регистр судоходства.

- 2021. - 349 с.

62. Пронина А. К. Переходные процессы пуска асинхронного двигателя от электрической сети ограниченной мощности / А. К. Пронина, К. П. Путилин, С. А. Конева // Энергетические установки и технологии. - 2022. - Т. 8. - №2 1. - С. 59-64.

63. Родимов Н. В. Анализ систем повышения качества электрической энергии при активной фильтрации гармонических искажений сети / Н. В. Родимов // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. - 2015. - № 2 (30). - C. 198-207.

64. Романовский В. В. Повышение качества электрической энергии в судовых электроэнергетических системах / В. В. Романовский, А. С. Бежик // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова. - 2021. - Т. 13. - № 1. - С. 87-101.

65. Сафонов Д. Г. Использование вероятностно статистических методов при обработке результатов измерений показателей качества электрической энергии / Д. Г. Сафонов, К. Х. Турахапов // Омский научный вестник. - 2010. - № 1(87). - С. 140-144.

66. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2020616882 Российская Федерация. InterHarmonics Analyzer: № 2020615843 : заявл. 08.06.2020: опубл. 25.06.2020 / А. В. Вынгра, Б. А. Авдеев, Бюл. №№ 7. - 2.76 Мб.

67. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2021613699 Российская Федерация. Программа для расчёта коэффициентов несимметрии токов и напряжений: № 2021612631: заявл. 01.03.2021: опубл. 12.03.2021 / Б. А. Авдеев, А. В. Вынгра, В. А. Кибенко, С. С. Серегин, Бюл. № 3.

- 1.73 Мб

68. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2020664772 Российская Федерация. Программный комплекс расчета мощности

электроэнергетической системы контейнеровозов: № 2020660740 : заявл. 21.09.2020 : опубл. 18.11.2020 / Б. А. Авдеев, А. В. Вынгра, С. Г. Черный, Бюл. № 11. - 1.34 Мб

69. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2014610815. Программа для анализа гармоник и интергармоник напряжений в электроэнергетической системе: № 2013660546: заявл. 18.11.2013 / Д. А. Елизаров, Бюл. № 4. - 2 Мб

70. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2019610235 Российская Федерация. Программа для расчета гармоник и интергармоник тока и напряжения электрической сети прямым корреляционным методом с использованием быстрых алгоритмов обработки сигналов: № 2018664631: заявл. 17.12.2018: опубл. 09.01.2019 / Е. А. Альтман, Т. В. Васеева, Д. А. Елизаров, Бюл. № 4. - 4 Кб.

71. Сиромаха С. С. Электромагнитная совместимость интергармоники / С. С. Сиромаха, П. О. Ивкина // Динамика систем, механизмов и машин. - 2012. -№ 1. - С. 183-186.

72. Соболев А. С. Разработка имитационной модели активного фильтра для морских интеллектуальных транспортных систем / А. С. Соболев, А. В. Вынгра, С. Г. Черный // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. - 2021. - № 2. - С. 90-98.

73. Соболев, А. С. Создание имитационных моделей для точной настройки и отладки современного оборудования / А. С. Соболев // Молодой исследователь: вызовы и перспективы : сборник статей по материалам CLXXXII международной научно-практической конференции, Москва, 21 сентября 2020 года. - Москва: ООО «Интернаука». -2020. - С. 85-90.

74. Сотникова И. В. Исследование нагрузочной характеристики поршневого компрессора / И. В. Сотникова, А. А. Мукольянц, Д. К. Эргашева // Современные инновации в науке и технике: Сборник научных трудов 4-ой Международной научно-практической конференции, в 4-х томах, г. Курск, 17 апреля 2014 года / Юго-Западный государственный университет, Московский

государственный машиностроительный университет, Харьковский автомобильно-дорожный национальный университет, Сумский государственный университет, Костанайский государственный университет имени Ахмета Байтурсынова.. - г. Курск: ЗАО «Университетская книга». - 2014. - С. 159-162.

75. Сычев, Ю. А. Анализ эффективности применения гибридных систем коррекции показателей качества электроэнергии в системах электроснабжения предприятий минерально-сырьевого комплекса / Ю. А. Сычев // Инновации и перспективы развития горного машиностроения и электромеханики: IPDME-2017: Сборник научных трудов международной научно-технической конференции, Санкт-Петербург, 23-24 марта 2017 года: Санкт-Петербургский горный университет, 2017. - С. 223-226.

76. Сычев Ю. А. Многофункциональные фильтрокомпенсирующие устройства в комбинированных системах электроснабжения предприятий минерально-сырьевого комплекса / Ю. А. Сычев, М. Е. Аладьин, Р. Ю. Зимин // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - 2022. - № 7. - С. 164-179.

77. Сычев Ю. А. Перспективы использования многофункциональных активных преобразователей в современных промышленных системах электроснабжения / Ю. А. Сычев, М. Е. Аладьин, Р. Ю. Зимин, А. А. Алдашов // Промышленная энергетика. - 2022. - № 4. - С. 2-12.

78. Сычев Ю. А. Фильтрокомпенсирующие устройства с активными преобразователями для повышения качества электроэнергии в электротехнических комплексах нефтегазовых предприятий. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Ю. А. Сычев // Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова. Санкт-Петербург, 2021. - 365 с.

79. Титаренко О. Н. Использование активных фильтров для улучшения качества электроэнергии в системах электроснабжения / О. Н. Титаренко, Д. Р. Поляков // Энергетические установки и технологии. - 2019. - Т. 5. - № 4. - С. 121125.

80. Филипас А. А. Уточнённый расчёт нагрузочных характеристик электропривода оппозитного поршневого компрессора / А. А. Филипас, С. Н. Кладиев, Р. Л. Челядинов // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. - 2011. - № 6. - С. 67-71.

81. Харитонов М. С. Результаты экспериментальных исследований качества электроэнергии в судовой электроэнергетической системе БМРТ «Алексей Аничкин» / М. С. Харитонов, В. Ф. Белей // Вестник молодежной науки. - 2016. - № 3(5). - С. 11.

82. Чижма С. Н. Метод спектрального анализа интергармоник в электроэнергетических системах / С. Н. Чижма // Промышленная энергетика. -2014. - № 4. - С. 43-47.

83. Шейнихович В. В. Качество электроэнергии на судах / В. В. Шейнихович, [и др.]. - Л.: Судостроение, 2004. - 160 с.

84. Шрейнер Р. Т. Активный фильтр как новый элемент энергосберегающих систем электропривода / А. А. Ефимов, Р. Т. Шрейнер // Электричество. - 2000. - № 3. - С. 46-54.

85. Шурпяк В. К. Оценка влияния основных судовых систем на показатели энергетической эффективности судна / В. К. Шурпяк, А. А. Серов // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. -2017. - № 48-49. - С. 95-103.

86. Юша В. Л. Теория, расчет и конструирование поршневых компрессоров : конспект лекций / В. Л. Юша ; В. Л. Юша; Федеральное агентство по образованию, Гос. образовательное учреждение высш. проф. образования «Омский гос. технический ун-т». - Омск : Омский гос. технический ун-т, 2006. -131 с.

87. Яковенко М. С. Активное подавление гармоник во входном токе силового преобразователя электропривода компрессора / М. С. Яковенко, А. С. Анучин, Д. М. Шпак [и др.] // Электричество. - 2018. - № 12. - С. 41-46.

88. Ясаков Г. С. Методы повышения качества электроэнергии в единых судовых электроэнергетических системах / Г. С. Ясаков, Б. Ф. Дмитриев, А. Н.

Калмыков, В. М. Лебедев // Электротехника. - 2017. - № 12. - С. 3-7.

89. Avdeev B. A. Evaluation and Procedure for Estimation of Interharmonics on the Example of Non-Sinusoidal Current of an Induction Motor With Variable Periodic Load / Avdeev B. A., Vyngra A. V., Chernyi S. G., Zhilenkov A. A., Sokolov S. S. // in IEEE Access, - 2021. - Vol. 9, - pp. 158412-158419. - DOI 10.1109/ACCESS.2021.3130442.

90. Avdeev B. A. Simulation of an Active Current Filter for a Closed Power System with a Nonlinear Non-Symmetric Load / B. A. Avdeev, A. V. Vyngra, S. G. Chernyi, B. P. Novak // Proceedings of the 2021 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, ElConRus 2021, Moscow, 26-28 января 2021 г. - 2021. - P. 208-211. - DOI: 10.1109/ElConRus51938.2021.9396325.

91. Avdeev B. A. Simulation of Variable Frequency Controlled AC Induction Motor Operating on Non-Linear Load / B. A. Avdeev, A. V. Vyngra // Proceedings of the 2020 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, EIConRus 2020, St. Petersburg and Moscow, 27-30 января 2020 года. -St. Petersburg and Moscow: Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2020. - P. 2346-2349. - DOI: 10.1109/EIConRus49466.2020.9038963.

92. Avdeev B. A., Improving the Power Quality of A Marine Automated Digital Substation by Using An Active Filter / A. V. Vyngra, B. A. Avdeev // 2021 4th International Youth Scientific and Technical Conference Relay Protection and Automation, RPA 2021: 4, Moscow, 21-22 октября 2021 г. Moscow. - 2021. - DOI: 10.1109/RPA53216.2021.9628669.

93. Boldea I. The Electric Generators Handbook. Synchronous generators / I. Boldea. - Taylor & Francis Group, LLC. - 2006. - 425 p.

94. Bose B. K. Modern power electronics and AC drives / B. K. Bose. - New Jersey, USA: Prentice Hall PTR. - 2002. - 711 p.

95. Chernyi S. G. Analysis of the Starting Characteristics of the Complex Maritime Systems / S. G. Chernyi, A. V. Vyngra, P. Erofeev, B. P. Novak // Procedia Computer Science : International Conference on Computational Intelligence and Data

Science, ICCIDS 2019, Gurugram, 06-07 сентября 2019 года. Gurugram: Elsevier B.V., 2020. - P. 2164-2171. - DOI: 10.1016/j.procs.2020.03.266.

96. IACS UR E24. Harmonic distortion for ship electrical distribution system including harmonic filters. [электронный ресурс] Режим доступа: https://www.iacs.org.uk/publications/unified-requirements/ur-e/ur-e24-rev1-cln. (дата обращения: 06.02.2022)

97. Miron A. Detection and Analysis of Interharmonics. / A. Miron, A. Cziker, M. Chindris // ROMANIA. - 2008. - Vol. 317. - P. 12-14.

98. Morillo A.H.V. Dynamics Analysis of Reciprocating Compressor Crankshafts. / A.H.V. Morillo, P.R.G. Kurka, M.L. Bittencourt // In: Cavalca K., Weber H. (eds) Proceedings of the 10th International Conference on Rotor Dynamics -IFToMM. IFToMM 2018. Mechanisms and Machine Science. - 2019. - vol 61. -D0I:10.1007/978-3-319-99268-6_34.

99. Ovcharenko I. Analysis of methods to increase the efficiency of ship refrigeration plants / I. Ovcharenko, V. Yenivatov, A. Vyngra // MATEC Web of Conferences, Novosibirsk, 16-19 мая 2018 г. Novosibirsk: EDP Sciences. - 2018. - P. 04017. - DOI: 10.1051/matecconf/201823904017.

100. Ovcharenko I. K. Modelling of single-stage refrigerating machine of provision chamber / I. K. Ovcharenko, A.V. Vyngra, V. V. Enivatov // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. - 2018. - vol 198.- P. 022027. - DOI: 10.1088/17551315/194/2/022027.

101. Takagi K. A three-phase grid-connected inverter equipped with a shunt instantaneous reactive power compensator / K. Takagi, H. Fujita // IEEE Transaction. Ind. Appl. - 2019. - vol. 55. - no. 4. - pp. 3955-3966. - DOI: 10.1109/TIA.2019.2910487.

102. Vyngra A. Calculation of the Load of an Electric Drive of a Reciprocating Compressor of a Ship Refrigeration Unit / A. Vyngra, B. Avdeyev // 2018 International Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies, FarEastCon 2018, Vladivostok, 03-04 октября 2018 г. Vladivostok: Institute of Electrical and

Electronics Engineers Inc. - 2018. - P. 8602830. - DOI 10.1109/FarEastCon.2018.8602830.

103. Vyngra, A. V. Development an Active Filter Control Software with the Addition of Algorithms for Working at Perturbations / A. V. Vyngra, S. G. Chernyi, S. S. Sokolov // Proceedings of the 2022 Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, ElConRus 2022, St. Petersburg, 25-28 января 2022 г. St. Petersburg. - 2022. - P. 497-499. - DOI 10.1109/ElConRus54750.2022.9755540.

104. Vyngra, A. V. Experimental Study of the Use of Active Filters in the Electric Drive Power Supply Circuits / A. V. Vyngra, B. A. Avdeev // Proceedings of the 2022 Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, ElConRus 2022, St. Petersburg, 25-28 января 2022 г. St. Petersburg. -2022. - P. 916-919. - DOI 10.1109/ElConRus54750.2022.9755750.

105. Vyngra, A. V. DC to AC Converter for Active Filter Based on STM Discovery Platform / A. V. Vyngra // Proceedings of the 2021 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, ElConRus 2021, Moscow, 26-28 января 2021 г. Moscow. - 2021. - P. 1133-1136. - DOI 10.1109/ElConRus51938.2021.9396369.

106. Vyngra, A. V. Mathematical model of start for a piston compressor electric drive of a ship refrigerator / A. V. Vyngra, B. A. Avdeyev, R. F. Abdurakhmanov [et al.] // Proceedings of the 2019 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, ElConRus 2019, Saint Petersburg - Moscow, 2830 января 2019 г. Saint Petersburg - Moscow: Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc. - 2019. - P. 373-376. - DOI: 10.1109/EIConRus.2019.8657190.

107. Wang L. Hybrid structure of static var compensator and hybrid active power filter (SVC//HAPF) for medium-voltage heavy loads compensation / L. Wang, C. S. Lam M. C. Wong // IEEE Trans. Ind. Electron. - Jun. 2018.- vol. 65. - no. 6. - pp. 4432-4442. - DOI: 10.1109/TIE.2017.2772201.

108. Wang L. Modeling and parameter design of thyristor-controlled LC-coupled hybrid active power filter (TCLCHAPF) for unbalanced compensation / L.

Wang, C. S. Lam M. C. Wong // IEEE Trans. Ind. Electron. - Mar. 2017.- vol. 64. - no. 3. - pp. 1827-1840. - DOI: 10.1109/TIE.2016.2625239.

109. Yadav A. K. A hybrid 7-level inverter using low-voltage devices and operation with single DC-link / A. K. Yadav, K. Gopakumar, K. R. R, L. Umanand, S. Bhattacharya, W. Jarzyna, // IEEE Trans. Power Electron. - 2019.- vol. 34. - no. 10. -pp. 9844-9853. - DOI: 10.1109/TPEL.2018.2890371.

110. Zhang D. On the Phase Sequence Characteristics of Interharmonics / D. Zhang, W. Xu, Y. Liu // Power Delivery, IEEE Transactions. - 2005. - no. 20. - P. 2563-2569. - DOI: 10.1109/TPWRD.2005.852330/

111. Zhiyuan M. Interharmonics analysis of a 7.5 kW air compressor motor / M. Zhiyuan, M. Xiong, L. Le, X. Zhong // Open Access Proceedings Journal. -2017. -P. 738-741. - DOI: 10.1049/oap-cired.2017.1132.

112. Ziravecka A Quality assurance in developing of international electrical engineering study programs / D. Zalostiba, J. Caiko, A. Ziravecka, A. Patlins, N. Kunicina and L. Ribickis // 2019 IEEE 60th International Scientific Conference on Power and Electrical Engineering of Riga Technical University (RTUCON), Riga, Latvia. - 2019. - pp.1-6. - DOI: 10.1109/RTUCON48111.2019.8982263.

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

АД - асинхронный двигатель;

АП - активный преобразователь;

АФ - Активный фильтр;

АЦП - аналого-цифровой преобразователь;

ВГС - Высшие гармонические составляющие;

ВМТ - верхняя мертвая точка;

ГРЩ - главный распределительный щит;

ДПФ - дискретное преобразование Фурье;

ИГС - интергармонические составляющие;

КШМ - кривошипно-шатунный механизм;

КЭ - качество электроэнергии;

НМТ - нижняя мертвая точка;

НН - нелинейная нагрузка;

ПК - персональный компьютер;

ПЧ - преобразователь частоты;

РС - регистр судоходства

СГ - синхронный генератор;

СКГС - суммарный коэффициент гармонических составляющих; СЭЭС - судовая электроэнергетическая система; ШИМ - широтно-импульсная модуляция; ЭП - электропривод.

ПРИЛОЖЕНИЕ А. ОПИСАНИЕ ПАТЕНТА МАХОВИКА ПЕРЕМЕННОГО МОМЕНТА ИНЕРЦИИ

Описание изобретения

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в приводах различных машин, например, двигателей внутреннего сгорания, компрессоров и т.д. для поддержания частоты вращения вала в заданном диапазоне. В настоящее время большинство приводов машин оснащаются маховиками с постоянным моментом инерции (Передерий В.П. Устройство автомобиля. - Изд-во Форум, 2011. 288 с.). Их недостатком является невозможность регулировки момента инерции маховика, вследствие чего для накопления энергии, необходимой в начале движения, требуется разгонять маховик с постоянным моментом инерции путем специальных методов пуска, что приводит к повышенному расходу энергии. В случае, если применение специальных методов пуска не выгодно или невозможно, время пуска увеличивается, что плохо сказывается на всей системе в целом. Известен накопитель механической энергии (АС 1786322 Накопитель механической энергии / Н.В. Гулиа и А.Г. Серх), содержащий цилиндрический кожух, установленный с возможностью вращения на оси, и упругую ленту, размещенную между ними. В зависимости от частоты вращения накопителя лента разматывается или сматывается внутри кожуха, увеличивая или уменьшая момент инерции. Однако такой накопитель обладает малой удельной энергоемкостью и его использование возможно только в приводах малой механизации. Известен маховик переменного момента инерции (патент РФ № 2516883 маховик переменного момента инерции / А.А. Война), взятый за прототип, содержащий вал, на котором жестко закреплен трехлучевой кронштейн и установлена с помощью подшипников центральная шестерня. На концах кронштейна закреплены соосно маховичные секторы, позволяющие накапливать кинетическую энергию, и зубчатые секторы, жестко соединенные с маховичными

секторами. Зубчатые секторы находятся в зубчатом зацеплении с центральной шестерней. Накопитель потенциальной энергии выполнен в виде пружины, навитой вокруг вала в полости, образованной валом и центральной шестерней. Концы пружины соединены с центральной шестерней и трехлучевым кронштейном. Недостатком такой конструкции является большие радиальные размеры при высокой скорости вращения вала, что ограничивает область его применения. Цель изобретения - уменьшение габаритов и сокращение трудозатрат на изготовление маховика при малом моменте инерции маховика в статике и увеличении махового момента в динамике. Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в легком пуске при малом моменте инерции, а по мере разгона до заявленной скорости, момент инерции увеличивается до максимального значения. Техническая задача решается предлагаемым маховиком переменного момента инерции, содержащим вал, на котором жестко закреплен диск и через подшипник Тобразный маховик, которые цепляются друг за друга при достижении определенной скорости вращения. Для зацепки на диске имеются три стержня с массивным цилиндром на конце, которые под действием центробежных сил отбрасываются от центра к периферии, входят в углубления на маховике и жестко сцепляют маховик с диском, придавая тем самым высокий момент инерции системе в целом при достижении заданной скорости.

На рис. А.1 изображен маховик переменного момента инерции сбоку в сложенном положении.

На рис. А.2 изображен маховик переменного момента инерции в сложенном положении.

На рис. А.3 изображен маховик переменного момента инерции в раскрытом положении

Маховик переменного момента инерции содержит вал 1, на котором жестко закреплен диск 2 и через подшипник 3 Т-образный маховик 4, для фиксации которого применяют крышку 5. На диске 2 имеются три стержня 6 с массивным цилиндром 7 на конце, который под действием центробежных сил отбрасывается

от центра к периферии и тем самым войдет в углубления 8, расположенные на маховике 4. Для того чтобы стержни 6, находящиеся в нижней части диска 2 под собственным весом не опустились их в исходное положение возвращает упругая пластина 9 (её функцию может выполнять и пружина кручения), которая будет изгибаться по мере того как центробежная сила будет увеличиваться и тем самым заставлять стержни 6 поворачиваться в сторону периферии. Для ограничения максимального отклонения предусмотрены ограничители 10. Работает маховик следующим образом. В начальный момент времени, когда вал не вращается, стержни 6 прижаты под действием упругой пластины (пружины кручения) 9 по направлению к центру; маховик 4 свободен относительно диска 2. По мере разгона стержни 6 с массивным цилиндром 7 на конце стержни будут поворачиваться вокруг своих осей вращения под действием центробежной силы. В тот момент, когда стержни повернутся на угол, позволивший массивным цилиндрам переместиться до опора с пока неподвижным маховиком 4, происходит небольшой по силе удар цилиндров с маховиком, который заставит начать двигаться маховик 4 в ту же сторону, что и диск 2. После удара стержни, получив кинетическую энергию, немного отпросятся назад, но т.к. центробежная сила будет продолжать расти, а упругая пластина (пружины кручения) будет поглощать эту энергию удара, то они снова соприкоснуться с маховиком 2 и так несколько раз, разгоняя маховик до скорость близкой к скорости вала 1 с диском 2. Когда скорость диска 2 и маховика 4 станут примерно равными, стержень 6 повернётся на такой угол, что цилиндр зацепится за углубления в маховике 4 и они станут вращаться с одной скоростью, таким образом момент инерции у предложенного маховика возрастет при выходе на рабочий диапазон вращения системы. Углубления в маховике 8 имеют такую форму, что они цепляют стержни с цилиндром на конце и система работает единым целым до тех пор, пока центробежная сила велика (частота вращения не ниже заданного уровня). В случае остановки, стержни будут возвращаться в исходное состояние и зацепление между диском 2 и маховиком 4 пропадает. Удары цилиндров 7 не изменят пусковые свойства системы, в особенности время запуска. Постепенный разгон

маховика позволит избежать валу больших динамических нагрузок, которые последовали, если бы маховик зацеплялся из состояния покоя

Формула изобретения

Маховик переменного момента инерции, содержащий вал, на котором жестко закреплен диск и через подшипник Т-образный маховик, которые цепляются друг за друга при достижении определенной скорости вращения, отличающийся тем, что для зацепки на диске имеются три стержня с массивным цилиндром на конце, которые под действием центробежных сил отбрасываются от центра к периферии, входят в углубления на маховике и жестко сцепляют маховик с диском, придавая тем самым высокий момент инерции системе в целом при достижении заданной скорости.

А 6 7

Рисунок А.1 - Маховик переменного момента инерции сбоку в сложенном

положении

Рисунок А.2 - Маховик переменного момента в сложенном положении

Рисунок А.3 - Маховик переменного момента в раскрытом положении

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. ЛИСТИНГ КОДА ПРОГРАММЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ИГС

Листинг кода function InterHarmonics clear all;close all;

t1_tab=readtable('data.xlsx' , 'Range', 'A1:A1000'); T1_cell=cell2mat(table2cell(t1_tab(:,1))); u1_tab=readtable('data.xlsx' , 'Range', 'B1:B1000'); U1_cell=cell2mat(table2cell(u1_tab(:,1))); dt=T1_cell(2)*1-T1_cell(1);

data1={'Опорная частота сигнала (Гц):','Количество сигнала:','Начальное время (рекомендуемое значение N cycle1=inputdlg(data1,'InterHarmonics analyzer');

f cycle=str2double(N cycle1{1}); основная частота рассматриваемых циклов N cycle=str2double(N cycle1{2}); T cycle=1/f cycle;

t start=str2double(N cycle1{3}); начальное время

t end=t start+N cycle*T cycle; n_0=fix(t_start/dt)+1; _ n_00=fix(t_end/dt)+1; t=T1_cell(n_0:n_00); u=U1_cell(n_0:n_00); nend=length(t); n=(1:nend); n=n';

f1=2*pi*(n-1)/(nend-1)*N_cycle; uc1=u.*cos(f1); us1=u.*sin(f1);

a1=2/(nend-1)*(0.5*(uc1(1)+uc1(length(t)) b1=2/(nend-1)*(0.5*(us1(1)+us1(length(t)) N1=sqrt(a1A2+b1A2); if a1<0 & b1<0 Phi1=atan(a1/b1+pi); else

Phi1=atan(a1/b1); end

u1=N1*sin(2*N_cycle*pi.*t/t(nend)+Phi1); delta u=u-u1; гармоникой plot(t,delta u), grid

title({'Выделенные интергармонические составляющие сигнала','(График сохранен под именем report1.png)'}); xlabel('Время t, c');

ylabel('Интергармонические составляющие сигнала u, В'); h=figure(1);

saveas(h,'report1.png');

data2={'Опорная частота для анализа интергармоник (Гц):','Количество рассматриваемых периодов для анализа интергармоник:','Название документа для вывода результатов (расширение .doc, .txt)'} N cycle2=inputdlg(data2,'InterHarmonics analyzer');

% количество рассматриваемых циклов

% время в таблицу % время в массив % сигнал в таблицу % сигнал в массив % шаг времени

рассматриваемых периодов = 0 с):'}

% основная частота

% конвертация из матрицы в double % количество

% конвертация из матрицы в double

% период

% устанавливаем начальное время

% конвертация из матрицы в double

% устанавливаем начальное время

% номер начальной ячейки выборки

% номер конечной ячейки выборки

% исследуемые границы по времени

% исследуемые границы по напряжению

% количество итераций

% количество точек

% массив 1й гармоники

)+sum(uc1(2:nend-1))); )+sum(us1(2:nend-1))); % Амплитуда 1й гармоники % фаза 1й гармоники

% выделенная 1я гармоника % разность между сигналом и 1й

N cycle=str2double(N cycle2{2}) циклов

f cycle=str2double(N cycle2{1}) опорной частоы T cycle=1/f cycle; t start=0;

t end=t start+N cycle*T cycle;

n_0=fix(t_start/dt)+1; _

n_00=fix(t_end/dt)+1;

t=T1_cell(n_0:n_00);

u=delta_u(n_0:n_00);

nend=length(t);

n=(1:nend);

n=n';

a0=sum(u)/nend;

f1=N_cycle*2*pi*(n-1)/(nend-1);

конвертация из матрицы в double конвертация из матрицы в double

устанавливаем начальное время устанавливаем начальное время номер начальной ячейки выборки номер конечной ячейки выборки исследуемые границы по времени исследуемые границы по напряжению количество итераций количество точек

постоянная составляющая

uc1=u.*cos us1=u.*sin

f1) f1)

a1=2/(nend- 1) *(0 5* (uc1 1) +uc1 length t)) )+sum uc1 2: nend- 1)) );

b1=2/(nend- 1) *(0 5* (us1 1) +us1 length t)) )+sum us1 2: nend- 1)) );

uc2=u.*cos 2* f1)

us2=u.*sin 2* f1)

a2=2/(nend- 1) *(0 5* (uc2 1) +uc2 length t)) )+sum uc2 2: nend- 1)) );

b2=2/(nend- 1) *(0 5* (us2 1) +us2 length t)) )+sum us2 2: nend- 1)) );

uc3=u.*cos 3* f1)

us3=u.*sin 3* f1)

a3=2/(nend- 1) *(0 5* (uc3 1) +uc3 length t)) )+sum uc3 2: nend- 1)) );

b3=2/(nend- 1) *(0 5* (us3 1) +us3 length t)) )+sum us3 2: nend- 1)) );

uc4=u.*cos 4* f1)

us4=u.*sin 4* f1)

a4=2/(nend- 1) *(0 5* (uc4 1) +uc4 length t)) )+sum uc4 2: nend- 1)) );

b4=2/(nend- 1) *(0 5* (us4 1) +us4 length t)) )+sum us4 2: nend- 1)) );

uc5=u.*cos 5* f1)

us5=u.*sin 5* f1)

a5=2/(nend- 1) *(0 5* (uc5 1) +uc5 length t)) )+sum uc5 2: nend- 1)) );

b5=2/(nend- 1) *(0 5* (us5 1) +us5 length t)) )+sum us5 2: nend- 1)) );

uc6=u.*cos 6* f1)

us6=u.*sin 6* f1)

a6=2/(nend- 1) *(0 5* (uc6 1) +uc6 length t)) )+sum uc6 2: nend- 1)) );

b6=2/(nend- 1) *(0 5* (us6 1) +us6 length t)) )+sum us6 2: nend- 1)) );

uc7=u.*cos 7* f1)

us7=u.*sin 7* f1)

a7=2/(nend- 1) *(0 5* (uc7 1) +uc7 length t)) )+sum uc7 2: nend- 1)) );

b7=2/(nend- 1) *(0 5* (us7 1) +us7 length t)) )+sum us7 2: nend- 1)) );

N1=sqrt(a1A2+b1A2) N2=sqrt(a2A2+b2A2) N3=sqrt(a3A2+b3A2) N4=sqrt(a4A2+b4A2) N5=sqrt(a5A2+b5A2) N6=sqrt(a6A2+b6A2) N7=sqrt(a7A2+b7A2)

if ((a1<0) & (b1<0 Phi1=atan(a1/b1)+pi; else

Phi1=atan(a1/b1); end

if ((a2<0) & (b2<0)) Phi2=atan(a2/b2)+pi; else

Phi2=atan(a2/b2); end

if ((a3<0) & (b3<0)) Phi3=atan(a3/b3)+pi; else

Phi3=atan(a3/b3); end

if ((a4<0) & (b4<0)) Phi4=atan(a4/b4)+pi; else

Phi4=atan(a4/b4); end

if ((a5<0) & (b5<0)) Phi5=atan(a5/b5)+pi; else

Phi5=atan(a5/b5); end

if ((a6<0) & (b6<0)) Phi6=atan(a6/b6)+pi; else

Phi6=atan(a6/b6); end

if ((a7<0) & (b7<0)) Phi7=atan(a7/b7)+pi; else

Phi7=atan(a7/b7); end

Bary=[N1,N2,N3,N4,N5,N6,N7]; % гармоники в массив

Barx=[f cycle, f cycle*2, f cycle*3, f cycle*4, f cycle*5 f cycle*6, f cycle*7];

bar(Barx,Bary, 0.8),

title('Гармонический анализ');

xlabel('Частота гармоники, Гц');

ylabel('Амплитуда гармоники, В');

h2=figure(1);

saveas(h2,'report2.png');

fprintf('Гармонический анализ построен и сохранен под именем report2.png \n','(График сохранен под именем report2.png)');

SavedDoc = char(N cycle2{3}) матрицы в вектор fid=fopen(SavedDoc,'w');

конвертация из

fprintf fprintf fprintf fprintf fprintf fprintf fprintf fprintf fprintf fprintf fprintf fprintf fprintf fprintf fprintf fprintf fprintf fprintf

университет

fprintf fprintf

fid fid fid fid fid fid fid fid fid fid fid fid fid fid fid fid fid fid

fid fid

'Гармонический состав\п')

f cycle) a0) N1) N2) N3) N4) N5) N6) N7)

.2f\n', %.4f\n' , %.4f\n' , %.4f\n' , %.4f\n', %.4f\n' , %.4f\n' , %.4f\n' , %.4f\n' , = %.4f\n', = %.4f\n', = %.4f\n' , = %.4f\n' , = %.4f\n', = %.4f\n', = %.4f\n',

'© ФГБОУ ВО "Керченский государственный морской технологический \n');

'Авдеев Б.А., Вынгра А.В. ");

'f = % 'a0 = 'N1 = 'N2 = 'N3 = 'N4 = 'N5 = 'N6 = 'N7 = 'Phi1 'Phi2 'Phi3 'Phi4 'Phi5 'Phi6 'Phi7

Phi1) Phi2) Phi3) Phi4) Phi5) Phi6) Phi7)

2020')

fclose(fid) F = msgbox('Завершено. Отчет сформирован') end

AKT

внедрения результатов диссертационной работы Вынгра Алексея Викторовича

Комиссия в составе:

- капитан а/п «Нина Малкова» Черных В.В.

- старший механик а/п «Нина Малкова» Коршунов А.Н.

составила настоящий акт о том, что результаты диссертационной работы, представленные на соискание ученой степени кандидата технических наук, использованы в деятельности а/п «Нина Малкова» (Судовладелец: ООО «Восток Трансгроупп») в виде активного фильтра для электроприводов судовых механизмов. В результате внедрения активного фильтра по возмущению в судовую электроэнергетическую станцию уровень интергармонических составляющих тока снизился на 5%.

I Доведенные экспериментальные исследования и последующий опыт эксплуатации показали способность разработанного активного фильтра с алгоритмами компенсации по возмущению эффективно компенсировать интергармонические составляющие тока, тем самым повышая качество потребляемой синусоиды тока.

Таким образом, результаты промышленных испытаний активного фильтра подтвердили достоверность теоретических и практических положений, изложенных в диссертации Вынгра A.B. и используются на а/п «Нина Малкова»

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РЕСПУБЛИКИ КРЫМ

IOC УДА PC Г В К ИНОЕ УII ИТ А РН О Е ГIР ЕД11Р И Я ТИ Е РЕСПУБЛИКИ КРЫМ «КРЫМСКИЕ МОРСКИЕ ПОРТЫ»

(ГУН PK «КМП»)

Кирова ул.. д. 28, г. Керчь, Республика Крым. 248312 (почтовый алрес: Свердлова ул., л.44. г. Керчь, Республика Крым. 298320); телефон: +7(36561 ) 2-0-1-86: e-mail: [e-mail] ОКПО 00176288 ОГРН I 149102012620 IIIIH КПП 91 I 1000450/91 1101001

A0<S<<W0S/ № ^¿ГГ ________

на № от

Акт внедрения

результатов диссертационной работы Вынгра Алексея Викторовича представленной па соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.09.03 «Электротехнические комплексы и системы»

Диссертация Вынгра A.B. посвящена решению актуальной научно-технической проблемы повышения качества электрической энергии в судовых системах электроснабжения путем снижения интергармонических составляющих тока в электроприводах компрессоров применением активных фильтров.

Научно-технические результаты, приведены в диссертации Вынгра A.B. имеют теоретическую и практическую ценность для ГУН PK «Крымские морские порты».

Уровень качества электрической энергии оказывает непосредственное влияние на эффективность и корректность работы современных устройств защиты автоматики. Необходимо отметить, что в условиях автономного электроснабжения на судах поддержание допустимого уровня интергармонических составляющих тока усложняется ограниченностью мощности генерирующих устройств. Полученные в диссертации алгоритмы компенсации интергармоник и представленные технические решения позволяют снижать уровень интергармонических составляющих тока электроприводов судовых механизмов, в частности поршневых компрессоров, более чем на 5%.

Таким образом, результаты диссертационной работы Вынгра A.B., je канне ученой степени кандидата технических наук, и с п ол b'^^jV^^fiOife^^P К «Крымские морские порты» при ремонте и

морские порты» V .у* S^t

^fäXffitj^i.тор Ji/U^^o^J^ РЛО. Геплухин

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ Федеральное государе?венное бюджетное образовательное учреждение

высшего обрашванни «КЕРЧЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ» (ФГБОУ ВО «КГМТУ»)

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «KERCH STATE MARITIME TECHNOLOGICAL UNIVERSITY»

ул. Орджоникидзе. 82. i. Керчь. Республика Крым. 2983(19. тел./факс (0<»5f>l) 6-35-85.e-mail: [e-mail]

Ol I'll 1159102037940 И1 IM 9111013097

/О /2 ¿С'/ № На от

о внедрении результатов кандидатской диссертационной работы Вынгра Алексея Викторовича «Снижение интергармонических составляющих тока в электроприводах судовых компрессоров» в учебный процесс кафедры «Электрооборудование судов и автоматизация производства» ФГБОУ ВО «Керченский государственный морской технологический университет»

Мы, нижеподписавшиеся, составили настоящий акт о том. что результаты диссертационной работы Вынгра A.B. использованы в учебном процессе кафедры «Электрооборудование судов и автоматизация производства» ФГБОУ ВО «Керченский государственный морской технологический университет» для студентов специальности 26.05.07 «Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики», направлений подготовки 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» и 13.04.02 Электроэнергетика и электротехника (магистерская программа «Автоматизированные электротехнические комплексы транспортных средств»).

Повышение качества электроэнергии автономных систем энергоснабжения, алгоритмы работы активного фильтра, методы определения интергармонического состава тока электроприводов компрессоров, проектные образцы активных фильтров, результаты экспериментальных и теоретических исследований и моделирование процессов активной фильтрации тока используются в дисциплинах «Судовые электроприводы», «Судовая электроника и силовая преобразовательная техника» и «Техническая эксплуатация и ремонт судового электрооборудования и средств автоматизации».

Проведенный анализ проблемы снижения интергармонических составляющий тока судовых электроприводов, управление технологическими процессами, экспериментальный стенд и полученные математические модели и зависимости используются в учебном процессе что позволяет повысить эффективность процесса обучения.

Декан морского факультета кандидат технических наук

I

11рофессор кафедры ЭСиАП Доктор технических наук

Заведующий кафедрой ЭСиА! I кандидат технических наук