МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ГРЕБНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ УСТАНОВКОЙ С УНИПОЛЯРНЫМИ МАШИНАМИ

Аннотация

При рассмотрении гребных электрических установок показана перспективность их развития благодаря развитию энергетической и судостроительной областей промышленности. Выделены два направления перспективного развития гребных электрических установок: использование в качестве главных генераторов и гребных электродвигателей униполярных машин со сверхпроводниковыми обмотками и обеспечение высокой энергетической эффективности морских судов за счет применения оптимального управления по критерию минимума потерь. Показано преимущество гребных установок, выполненных по схеме генератор - двигатель (Г - Д) с униполярными машинами с применением оптимального управления. Получено аналитическое выражение потерь энергии при передаче ее от первичного теплового двигателя к гребному электродвигателю и винту в зависимости от переменных состояния гребной электрической установки. Представлены графические зависимости потерь мощности от тока якорей машин при различных значениях скорости вращения якоря генератора и при различной скорости вращения якоря двигателя. Сформирована динамическая модель гребной дизель-электрической установки с униполярными машинами. Произведен синтез оптимальных регуляторов переменных состояния для управления скоростью вращения якоря двигателя. Для этого определены оптимальные по критерию потерь энергии управляющие воздействия на гребную дизель-электрическую установку при фиксированном значении скорости вращения якоря двигателя. Построена структурная схема системы оптимального управления гребной дизель-электрической установкой при задании скорости винта. Проведено моделирование динамических процессов, получены переходные характеристики переменных состояния системы, представлены графики поведения потерь в переходных режимах. Показана эффективность применения оптимальных систем управления в гребных электрических установках с применением униполярных машин.

Ключевые слова

гребная электрическая установка с униполярными машинами, энергоэффективное управление, зависимости потерь мощности, оптимальный регулятор переменных состояния гребной электрической установки, критерий минимизации потерь энергии, эффективность построения оптимальных систем управления

Читать полный текст статьи:  PDF

Список литературы

Гильмияров Е. Б. Многокритериальный подход к выбору судовой энергетической установки / Е. Б. Гильмияров, В. В. Цветков // Вестник Мурманского государственного технического университета. - 2006. - Т. 9. - № 3. - С. 502-513.
Коршунов В. Н. Перспективы развития судовых электроэнергетических систем / В. Н. Коршунов, Т. Е. Кувшинов, А. Н. Шеин // Вологдинские чтения. - 2008. - № 69. - С. 139-145.
Романовский В. В. Перспективы модернизации гребных электрических установок ледоколов / В. В. Романовский, В. С. Иванов, А. И. Лебедев // Морской вестник. - 2013. - № 2S (11). - С. 56-59.
Шарашкин С. В. Перспективы использования различных электродвигателей в гребном электроприводе / С. В. Шарашкин // Материалы VII межвузовской науч.-практ. конф. аспирантов, студентов и курсантов «Современные тенденции и перспективы развития водного транспорта России» 18 мая 2016 г. - СПб.: Изд-во ГУМРФ им. адм. С. О. Макарова, 2016. - С. 79-82.
Шутова Д. И. ВТСП устройства / Д. И. Шутова // Сверхпроводники для электроэнергетики: инф. бюл. - М.: Изд-во РНЦ «Курчатовский институт». - 2008. - Т. 5. - Вып. 3. - С. 1-2.
Захарова E. И. Высокотемпературные сверхпроводящие электродвигательные установки для применения на флоте / E. И. Захарова, М. А. Зингер, И. В. Захаров // Молодой ученый. - 2016. - № 28 (132). - С. 82-85.
Ковалев Л. К. Анализ состояния зарубежных и отечественных разработок по созданию сверхпроводниковых электрических машин / Л. К. Ковалев, К. Л. Ковалев, И. П. Колчанова // Электричество. - 2013. - № 1. - С. 2-12.
Бровцинова Л. М. Перспективность гребных электрических установок с униполярными машинами / Л. М. Бровцинова, В. Ф. Самосейко, А. В. Саушев, А. Ю. Румянцев // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. - 2014. - № 7. - С. 37-39.
Иванченко А. А. Энергетическая эффективность судов и регламентация выбросов парниковых газов / А. А. Иванченко, А. П. Петров, Г. Е. Живлюк // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2015. - № 3(31). - С. 103-112. DOI: 10.21821/2309-5180-2015-7-3-103-112.
Румянцев А. Ю. Решение задачи оптимального управления динамической системой, обеспечивающее желаемые переходные процессы / А. Ю. Румянцев, В. Ф. Самосейко // Электротехника: сетевой электронный научный журнал. - 2015. - Т. 2. - № 4. - С. 92-94.
Яровенко В. А. Системный подход к вопросам проектирования гребных энергетических установок / В. А. Яровенко // Проблеми техніки. - 2013. - № 2. - С. 82-94.
Farhani F. C. Electric drive control: multi-level optimization effiency / F. Farhani, C. Ben Reagaya, Zaafouri, A. Chaari // The Fourth International Renewable Energy Congress. - 2012. - Pp. 894-898.
Regaya C.B. Loss-minimizing with backstepping technique control for induction motors and on line adaptation of the stator and rotor resistance / C.B. Regaya, A. Zaafouri, A. Chaari // Middle East Journal of Scientific Research. - 2013. - Vol. 15. - Is. 3. - Pp. 389-397.
Анисимов А. А. Формирования критерия оптимальности в задачах синтеза регуляторов состояния электромеханических систем / А. А. Анисимов, С. В. Тарарыкин // Мехатроника, автоматизация, управление. - 2009. - № 10. - С. 36-41.
Геча В. Я. Конструкция магнитоэлектрической униполярной микромашины / В. Я. Геча, А. Б. Захаренко, А. К. Надкин // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. - 2015. - Т. 146. - № 3. - С. 3-8.
Пугачев А. А. Минимизация мощности потерь в электроприводе со скалярной системой управления асинхронным двигателем / А. А. Пугачев // Вестник Череповецкого государственного университета. - 2015. - № 3 (64). - С. 32-37.
Попов А. Н. Энергосберегающие регуляторы для систем автоматизированного электропривода / А. Н. Попов // Инженерный вестник Дона. - 2016. - Т. 43. - № 4 (43). - С. 55.
Румянцев А. Ю. Оптимальное управление в системах электродвижения судов по критерию минимума потерь / А. Ю. Румянцев, В. Ф. Самосейко, Н. В. Белоусова // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2016. - № 6 (40). - С. 206-213. DOI: 10.21821/2309-5180-2016-8-6-206-213.
Саушев А. В. Параметрический синтез электротехнических устройств и систем / А. В. Саушев. - СПб.: ГУМРФ им. адм. С. О. Макарова, 2013. - 315 с.
Григорьев А. В. Компьютерное моделирование и исследование единой электроэнергетической системы в среде Simulink / А. В. Григорьев, Е. А. Глеклер // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2015. - № 2 (30). - С. 185-191. DOI: 10.21821/2309-5180-2015-7-2-185-191.

Об авторах

Румянцев Алексей Юрьевич - старший преподаватель

kaf_electroprivod@gumrf.ru. stehnika@mail.ru

ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»