ОГЛЯД ПЕРСПЕКТИВНИХ НАПРЯМКІВ ПОКРАЩЕННЯ ДИНАМІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК СУДНОВИХ ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИЧНИХ СИСТЕМ ЕЛЕКТРОХОДІВ

Анотація

Вступ. У роботі представлена коротка історія виникнення та розвитку суден-електроходів у світовій морській галузі та підкреслена їхня зростаюча роль у наш час, що є результатом використання тих переваг, які характерні для суден з електрорухом – екологічність, економічність, кращі експлуатаційні та динамічні характеристики, тощо. Виходячи з наведеної узагальненої схеми об'єднаної електроенергетичної системи електроходу та виділених її основних компонентів, визначено основні фактори, що впливають на зміну характеристик суднових електроенергетичних систем (СЕЕС) під час динамічних навантажень. З іншого боку, локальні регулятори складових частин СЕЕС – автоматичний регулятор частоти обертання первинних двигунів, автоматичний регулятор напруги генераторів, контролер частотного перетворювача налаштовуються таким чином, щоб забезпечити оптимальне функціонування своїх об'єктів регулювання переважно у статичних режимах роботи. Наступним кроком у розвитку систем автоматичного управління (САУ) СЕЕС є впровадження багаторівневих систем зі своїми стратегіями управління, що дозволяє привести у відповідність експлуатаційні характеристики суднових пропульсивних комплексів з вимогами класифікаційних товариств до параметрів електричних мереж під час перехідних процесів, які також наведені у статті. Численні дослідження та пропозиції для вирішення таких завдань, кількість наведених джерел та широка тематика проблем, що висвітлюються в них, дозволяє стверджувати, що розвиток та вдосконалення СЕЕС для суден з електрорухом, а також їх регуляторів та систем управління ще довго залишаться актуальними. Мета. Огляд наявних напрямків розвитку ЕЕС суден з гребною електричною установкою (ГЕУ) в цілому, частин цих систем, систем контролю та аналіз таких напрямів щодо поліпшення динамічних характеристик як самих систем, так і їх регуляторів. Результати. За підсумками огляду серед основних тенденцій, що визначають розвиток СЕЕС електроходів можна назвати застосування нових джерел енергії, збільшення загальної потужності установок та енергетичної щільності їх окремих складових частин, поява потужних короткочасних імпульсних навантажень, відмова від електромеханічних вузлів автоматики на користь електронних пристроїв. З іншого боку, проблеми обмінних коливань у багатоагрегатних суднових електростанціях, випадкові відключення СЕЕС під час динамічних процесів, погіршення якості електроенергії в суднових електромережах за рахунок присутності вищих гармонійних складових, зумовлених застосуванням потужних статичних напівпровідникових перетворювачів, ще чекають на своє остаточне рішення. При моделюванні динамічних режимів у деяких джерелах використовуються математичні моделі з лінеаризованими рівняннями, без урахування нелінійностей, властивості яких елементи СЕЕС набувають під час динамічних навантажень. Також використовуються моделі з одиничними генеруючими агрегатами, при цьому впливом обмінних коливань нехтують. Не вдалося знайти досліджень, присвячених реакції автоматичних регуляторів на зміну стану первинних двигунів внаслідок відмов і несправностей. Більшість пропонованих шляхів поліпшень динамічних характеристик матеріало- та трудомісткі, вимагають значних проміжків часу для впровадження та підходять для перспективних типів електроходів. Висновки. За визнанням авторів опрацьованих статей, існує низка проблем для СЕЕС електроходів, що виникають під час динамічних процесів. Для їх вирішення необхідно розробити математичну модель СЕЕС з урахуванням нелінійних властивостей частин системи, що виявляються в перехідних режимах. Після перевірки та проведення експерименту з моделлю потрібно розробити адаптивний регулятор із включенням до числа вхідних сигналів його такого, який відображав би технічний стан первинного двигуна. Створення такого регулятора дозволить судам з електрорухом оптимально проходити динамічні обурення за критеріями безпеки, економічності та енергоефективності.