АНАЛИЗ СХЕМНЫХ РЕШЕНИЙ ГРЕБНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ УСТАНОВОК С РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ШИНОЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Аннотация
Рассмотрена наиболее эффективная и экологически чистая судовая система распределения электроэнергии - система постоянного тока. Наиболее эффективной и экологически чистой судовой системой распределения электроэнергии является система постоянного тока, которая была принята для единой электроэнергетической установки судна в сочетании с сетью переменного тока. Судовая установка электроснабжения с использованием постоянного тока обеспечивает простую, гибкую и функциональную интеграцию источников энергии, таких как генераторы с переменной частотой вращения и валогенераторы, батареи и топливные элементы. Электроэнергетическую систему с распределенной шиной постоянного тока применяют, главным образом, для повышения отказоустойчивости генераторов переменой частоты вращения и энергосбережения. При создании данной системы большое внимание было уделено генераторам с переменной частотой вращения, где энергетическая передача, а также приводной и тяговый движители представляют собой электрические приводы с переменной частотой вращения, что может уменьшить расход топлива на некоторых типах судов. Применение быстродействующих систем накопления электроэнергии совместно с распределенной шиной постоянного тока позволяет эффективно снизить колебания мощности нагрузки в энергосистеме, сглаживая внезапные изменения в потреблении энергии. В статье рассмотрены схемные решения гребных электрических установок с распределенной шиной постоянного тока для судов вспомогательного флота на примере проектов судна-снабженца Dina Star и портового ледокола Aker ARC 124. Определены возможности и выполнен анализ структуры перспективной системы. Рассмотрены вопросы накопления электроэнергии в динамических режимах работы установки. Выполнен анализ хранилищ электрической энергии, а также схем подключения. Показана эффективность использования гребных электрических установок в динамических режимах, свойственных выбранным типам судов. Рассмотрено применение на судах дизелей переменной частоты вращения.
Ключевые слова
гребная электрическая установка, система с распределенной шиной постоянного тока, суда вспомогательного флота, DC systems
Читать полный текст статьи: PDF
Список литературы
Мясникова К. Д. Современное состояние и развитие морского и речного флота России / К. Д. Мясникова // Молодой ученый. - 2016. - № 13-1 (117). - С. 66-69.
Григорьев А. В. Теоретические вопросы расчета токов короткого замыкания в судовых электроэнергетических системах с распределением электроэнергии на постоянном токе / А. В. Григорьев, А. Ю. Васильев, Ю. А. Кулагин // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2017. - Т. 9. - № 5. - С. 1095-1103. DOI: 10.21821/2309-5180-2017-9-5-1095-1103.
Романовский В. В. Использование постоянного тока в перспективных гребных электрических установках / В. В. Романовский, О. А. Зубин, А. Г. Гостев // Морское образование: традиции, реалии перспективы: материалы науч.-практ. конф. - СПб.: Изд-во ГУМРФ им. адм. С. О. Макарова, 2015. - С. 211-215.
Игнатьева Н. А. Современное состояние и перспективы развития судостроения в российской федерации / Н. А. Игнатьева // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2016. - № 4-6. - С. 1159-1162.
Романовский В. В. Гребные электрические установки для арктических ледоколов / В. В. Романовский // Морской вестник. - 2015. - № 4 (56). - С. 53-54.
Гармаш Д. Суда спасатели: новые подходы к концепции создания / Д. Гармаш, Т. Наумова, М. Темкин, П. Мартулев // Морской флот. - 2014. - № 5. - С. 36-46.
Гилерович Ю. М. Перспективы развития гребных электрических установок / Ю. М. Гилерович, В. С. Спешилов, В. А. Туманов // Судостроение. - 1997. - № 4. - С. 51-54.
Романовский В. В. Системы электродвижения для перспективных судов / В. В. Романовский, В. А. Касатов // Судостроение. - 1999. - № 4. - С. 35-37.
Иванов А. Состояние и перспективы развития судовых ГЭУ / А. Иванов, В. Самсыгин // Морской флот. - 1999. - № 2. - С. 23-24.
Thounthong P. Energy management of fuel cell/battery/supercapacitor hybrid power source for vehicle applications / P. Thounthong, S. Rael, B. Davat // Journal of Power Sources. - 2009. - Vol. 193. - Is. 1. - Pp. 376-385. DOI: 10.1016/j.jpowsour.2008.12.120
Григорьев А. В. Экспериментальные исследования системы электро движения переменного тока с полупроводниковым преобразователем / А. В. Григорьев // Судостроение. - 2007. - № 3 (772). - С. 30-32.
Chen H. Progress in electrical energy storage system: A critical review / H. Chen, T. Cong, W. Yang, C. Tan, Y. Li, Y. Ding // Progress in Natural Science. - 2009. - Vol. 19. - Is. 3. - Pp. 291-312. DOI: 10.1016/j.pnsc.2008.07.014.
Han J. An energy management system of a fuel cell/battery hybrid boat / J. Han, J.F. Charpentier, T. Tang // Energies. - 2014. - Vol. 7. - Is. 5. - Pp. 2799-2820. DOI: 10.3390/en7052799.
Сакович И. А. Качество выходного напряжения управляемого выпрямителя на базе трансформатора с вращающимся магнитным полем / И. А. Сакович, А. И. Черевко, С. В. Платоненков // Электричество. - 2016. - № 1. - С. 43-49.
Петухов В. А. Анализ и оптимизация эксплуатационных режимов судовых дизель-генераторов / В. А. Петухов, А. П. Баранов, А. В. Григорьев // Эффективность работы энергетических установок и технических средств: междунар. сб. науч. тр. - Калининград: Изд-во КГТУ, 2003. - C. 98-105.
Яцкевич Я. Параметрическая модель среднего значения синхронных машинно-выпрямительных систем / Я. Яцкевич, С. Д. Пекарек, А. Давуди // Сделки по преобразованию энергии. - 2006. - № 21 (1). - С. 9-18.
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.
Григорьев А. В. Исследование дизель-генератора, работающего с переменной частотой вращения, на компьютерной модели / А. В. Григорьев // Электросистемы. - 2006. - № 2 (14). - С. 17-19.
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.
Григорьев А. В. Повышение эффективности эксплуатации судовых дизельных электростанций / А. В. Григорьев, В. Ю. Колесниченко // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2014. - № 6 (28). - С. 39-43.
Черевко А. И. Качество выходного напряжения выпрямителя, построенного на базе ТВМП, при четном и нечетном числе секций КО ТВМП / А. И. Черевко, М. М. Музыка, С. В. Платоненков [и др.] // Электротехника. - 2012. - № 4. - С. 41-45.
Голубев К. Г. Методология формирования схемно-технических и конструктивных решений разрабатываемой единой электроэнергетической системы для судов с электродвижением / К. Г. Голубев // Морской вестник. - 2014. - № 1. - С. 49-51.
Губанов Ю. А. Электроснабжение и электропитание корабельных потребителей: работа по исправлению нагрузки / Ю. А. Губанов, К. В. Жданов, А. Г. Сотников, Д. С. Муликов // Морской вестник. - 2014. - № 1 (49). - С. 43-48.
Гольдштейн М. Е. Функции передачи постоянного тока на базе преобразователей напряжения в режиме установившегося короткого замыкания в энергосистеме / М. Е. Гольдштейн, Н. В. Корбуков // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. - 2015. - Т. 15. - № 3. - С. 20-24. DOI: 10.14529/power150303.
Коршунов В. Н. Перспективы развития судовых электроэнергетических систем / В. Н. Коршунов, Т. Е. Кувшинов, А. Н. Шеин // Вологдинские чтения. - 2008. - № 69. - С. 139-145.
Яровенко В. А. Системный подход к вопросам проектирования гребных энергетических установок / В. А. Яровенко // Проблеми техніки. - 2013. - № 2. - С. 82-94.
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.
Китаева С. А. Синтез оптимальной системы управления вентильной гребной электрической установкой в условиях действия случайного морского волнения / С. А. Китаева, К. В. Чупина // Научные труды Дальневосточного государственного технического рыбохозяйственного университета. - 2007. - № 19. - С. 59-64.
Лагода Ф. И. Вентильные двигатели / Ф. И. Лагода // Актуальные вопросы энергетики: материалы Всероссийской науч. конф. студентов, магистрантов, аспирантов. - Омск: Омский государственный технический университет, 2016. - С. 76-80.
Об авторах
Романовский Виктор Викторович - доктор технических наук, профессор
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»Малышев Владимир Алексеевич - кандидат технических наук, доцент
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»Бежик Артем Сергеевич - Аспирант
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»
