Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Аналитический обзор источников в области ЭМС и определение границ исследования при решении диссертационной задачи 12
1.1 Основные определения понятий в области ЭМС 12
1.2 Современная и перспективная судовая преобразовательная техника 27
1.3 Границы исследования при решении поставленной задачи 36
1.4 Обзор литературных источников 38
Выводы по главе 1 40
Глава 2. Нормативное обеспечение решение проблемы ЭМС 42
2.1 Мировая и европейская системы нормирования ЭМС 42
2.2 Основные положения МЭК533 51
2.3 Нормативные документы отечественной судостроительной промышленности, касающиеся коэффициента искажения синусоидал ьности кривой межфазного напряжения 57
2.4 Отечественные стандарты норм ЭМС 60
Выводы по главе 2 65
Глава 3. Разработка критерия определения предельной мощности полупроводниковых преобразователей в судовых электроэнергетических системах 66
3.1 Методика анализа коммутационных процессов в выпрямительных устройствах 66
3.1.1 Принципы анализа процессов в выпрямительных устройствах 66
3.1.2 Содержательное представление процессов в выпрямителе 71
3.2 Искажения линейного напряжения за счет пульсации выпрямителя 83
3.3 Разработка метода математического анализа коммутационных процессов в выпрямительных устройствах 85
Выводы по главе 3 104
Глава 4. Алгоритмическое и экспериментальное исследование электроэнергетических систем с полупроводниковыми преобразователями. Методы повышения в судовых электроэнергетических системах 106
4.1 Моделирование процессов в выпрямителе, работающем на электродвигатель 106
4.2 Описание экспериментальных исследований 128
4.3 Методы повышения качества напряжения судовых электроэнергетических систем с полупроводниковыми преобразователями 133
4.3.1 Схемные решения при проектировании судовых электроэнергетических систем, обеспечивающие повышение качества напряжения электрических сетей 133
4.3.2 Компенсация сверхпереходного сопротивления генераторов 135
4.3.3 Разделение сетей 138
Выводы по главе 140
Заключение 141
Список использованных источников 145
- Современная и перспективная судовая преобразовательная техника
- Нормативные документы отечественной судостроительной промышленности, касающиеся коэффициента искажения синусоидал ьности кривой межфазного напряжения
- Разработка метода математического анализа коммутационных процессов в выпрямительных устройствах
- Схемные решения при проектировании судовых электроэнергетических систем, обеспечивающие повышение качества напряжения электрических сетей
Введение к работе
Актуальность работы. Большинство руководящих и нормативных документов нормируют качество напряжения, которое можно проконтролировать только тогда, когда электроэнергетическая система уже введена в действие. Но, если качество напряжения в сети уже построенного судна не удовлетворяет нормам, то практически исправить положение нельзя, либо весьма трудно. Приходится мириться с полученным напряжением или вводить временные разграничения, определив график работы источников помех и чувствительных к помехам приемников.
На протяжении последних трех десятилетий определением влияния полупроводниковых преобразователей на судовую электрическую сеть занимались ведущие специалисты в области качества электрической энергии в судовых электроэнергетических системах: Галка В.Л., Лазаревский Н.А., Токарев Л.Н.,Губанов Ю.А., Дмитриев Б.Ф., Воршевский А.А., Агунов А.В., Гапеенков А.В., Анисимов Я.Ф., Васильев Е.П., Исхаков А.С., Шейнихович В.В. и другие. Наибольшее число монографий и статей по этому вопросу приходится на семидесятые-восьмидесятые годы. В эти годы электротехнической промышленностью в СССР были освоены и применены на судах и кораблях военно-морского флота крупные силовые полупроводниковые преобразователи. Был разработан целый ряд методик, позволяющих рассчитать основные
параметры качества электрической энергии по параметрам
преобразователей и приводов. Эти методики базировались на детальное
знание параметров преобразователей (углов открытия тиристоров,
индуктивностей дросселей и др.). Многие преобразователи
проектировались под конкретный привод или устройство.
В настоящее время в современном судостроении широко используется преобразователи иностранных фирм. Отличие от прошлых лет состоит в том, что в рыночных условиях преобразователи поставляются иностранными и отечественными фирмами без полной информации об их внутренних параметрах. Детального описания принципов преобразования и принципиальных схем нет.
В практике судостроения и при заключении договоров на разработку судовых электроэнергетических комплексов все время возникают следующие вопросы. Какова предельная мощность полупроводниковых преобразователей для данной структуры генераторной установки. Достаточно ли принятых в проекте мер для обеспечения электромагнитной совместимости. Что делать, если не обеспечивается та или иная операция (например, синхронизация генераторов) при работе электроприводов с полупроводниковыми преобразователями.
В связи с этим возникает актуальная научно-техническая задача определения мощности полупроводниковых преобразователей исходя из
знания общих характеристик судовых электроприводов и генераторов, указываемых традиционно в их паспортных данных.
В диссертации дано ее решение для широкого круга преобразовательной техники, поступающей в настоящее время для комплектации электрооборудования судов, и имеющей структуру: выпрямитель (управляемый или не управляемый) - преобразователь частоты.
Настоящая диссертационная работа выполнена в рамках комплексной разработки нормативно-технической документации для Российского Речного Регистра ( регистрационный № 2.1-589 РРР), а также НИР «Версия » по заданию Секции прикладных проблем при Президиуме РАН РФ ( Гос. № 931 от 04.08.1999г. ).
Пользуясь методикой, разработанной в результате решения указанной задачи, проектант сможет определить необходимые меры по обеспечению качества напряжения в судовой электрической сети для обеспечения работоспособности судового электроэнергетического комплекса.
Цель работы. Дать проектировщикам нормативное основание определения суммарной мощности полупроводниковых преобразователей в судовой электроэнергетической системе по условиям их электромагнитной совместимости (ЭМС) с судовыми потребителями электрической энергии. При этом должна быть гарантия, что после постройки судна искажение синусоиды напряжения в общесудовой сети не
превысит предельного значения 10%, а также будут обеспечены все эксплуатационные режимы судового электроэнергетического комплекса. Искажение синусоиды определяется по известной формуле коэффициента искажения синусоидальности кривой междуфазного (фазного) напряжения
к«= -і ^';00%>вкотори
Ус Ї п=2
Uc - действующее напряжение в сети
U„ - напряжение гармонической составляющей n-ого порядка
п - порядок гармоники - варьируется от 2 до 200.
Методы исследования. Достоверность и обоснованность научных результатов достигнута корректным применением математических преобразований, моделированием процессов в полупроводниковых преобразователях с помощью ПЭВМ и экспериментальными исследованиями.
Научная новизна. Совокупность научных результатов, полученных в диссертационной работе, является новым решением задачи, имеющей существенное значение для современного судостроения в условиях рыночной экономики. В диссертационной работе получены следующие новые научные результаты, выносимые на защиту:
- вводится новое понятие условной полной номинальной мощности короткого замыкания, характеризующейся отношением полной
номинальной мощности генератора к относительному значению сверхпереходного сопротивления генератора по продольной оси ( х\);
предложен новый критерии (отношение мощности выпрямленного постоянного тока к условной полной номинальной мощности короткого замыкания); критерий позволяет определить предельно допустимую мощность полупроводниковых преобразователей на стадии проектирования СЭС, обеспечивающий ЭМС с судовыми потребителями электрической энергии;
определена связь указанного критерия с традиционным критерием - коэффициентом искажения синусоидальности кривой междуфазного напряжения;
рекомендовано значение критерия (2%) для судовых электроэнергетических систем, в которых предусмотрена параллельная работа генераторов и необходимо операция синхронизации генератора вводимого в параллельную работу;
разработана математическая модель для выпрямителей, базирующихся на объединении трех следующих принципов расчетов:
судовые электроприводы с полупроводниковыми преобразователями, работающими при постоянном моменте на валу эквивалентируются источником постоянного тока,
полупроводник является идеальным проводником для обратного тока, если его сила не превосходит силу тока прямого направления,
3) если напряжение и ток полупроводника равны нулю, то его следует считать открытым в прямом и обратном направлениях;
установлен факт практической независимости коэффициента искажения синусоидальности кривой междуфазного напряжения генератора от величины индуктивного сопротивления дросселя.
Практическая ценность. Диссертационная работа ориентирована на создание методики, с помощью которой проектант может определить необходимую структуру сети и ее параметры.
Апробация работы. Основные теоретические положения, результаты и выводы диссертационной работы докладывались и обсуждались на заседании научно-технического совета Российского Речного Регистра (г. Москва май 2002г.), на научно-технической конференции «Безопасность эксплуатации транспорта на внутренних водных путях РФ» СПбТУВК (г. СПб 2000г.), на седьмой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов (г. Москва 2001г.), на научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава и инженерно-технических работников речного транспорта и других отраслей (г. Новосибирск 2001г.), на научно-технических семинарах кафедры «Эксплуатация судового электро-оборудования и систем автоматики» СПбТУВК (г.СПб 1999-2002г.г.).
На защиту выносятся следующие положения.
Разработка теоретических положений для перехода к новому решению задачи определения предельной мощности полупроводниковых преобразователей в судовой электроэнергетической системы по критерию соотношения мощности выпрямленной нагрузки к условной мощности короткого замыкания генераторов в судовой электроэнергетической системы.
Справедливость и эффективность для исследований сетей с полупроводниковыми устройствами принципа идеального проводника для обратного тока в полупроводнике, нагруженного прямым током.
Положение о том, что площадь искажения синусоиды напряжения сети не зависит от величины индуктивности дросселя полупроводникового преобразователя.
Методика решения задач проектирования судовых электроэнергетических систем с полупроводниковыми агрегатами.
Разработка основных мер по исключению влияния полупроводниковых устройств на общесудовые потребители.
Современная и перспективная судовая преобразовательная техника
Альтистарты проектируют так, что они обеспечивают не только желаемые характеристики разгона АД, но и его остановки. Для этого предусмотрен режим торможения при постоянном магнитном потоке статора, что сокращает время остановки АД. Можно также регулировать скорость разгона двигателя так, чтобы пусковой ток не превышал заданного ограничения. Различные варианты регулировки обеспечивают необходимые для конкретного режима динамические характеристики привода.
Вместе с тем следует заметить, что альтистарты снижают напряжение на двигателе в период пуска. От этого снижается пусковой момент, который зависит в квадрате от напряжения. Поэтому они получили широкое распространение для приводов с вентиляторными характеристиками (судовые вентиляторы, центробежные насосы и др.).
Для приводов с компрессорными характеристиками, когда момент механизма не зависит от частоты вращения (компрессоры, помпы, подъемные механизмы, и т.д.) применяют альтивары, рассмотрение которых следует ниже.
Альтивар - это устройство, которое регулирует не только величину напряжения на зажимах АД, но и его частоту, как правило, так, чтобы отношение напряжения к частоте было постоянной величиной (например, 400В/50Гц = 8) на протяжении всего времени пуска или работы при разных частотах вращения. Это обеспечивает не только плавный пуск, но и регулирование частоты вращения в широком диапазоне. Структурная схема устройства представлена на рис. 3. Как видно из рисунка, альтивар представляет собой комплекс, состоящий из выпрямителя (двух, трех или многофазного), фильтра гармоник на стороне выпрямленного напряжения и тиристорного частотного преобразователя. Открытие (или закрытие) тиристоров осуществляется микропроцессорным устройством так, чтобы на выходе получилось трехфазное напряжение. Принцип преобразования постоянного напряжения в переменное синусоидальное напряжение иллюстрируется рис. 4. Из этого рисунка следует, что образование синусоидального переменного напряжение происходит широтно-импульсным модулированием, так, что ширина импульсов находится в синусоидальной зависимости от времени. Это дает на выходе первую гармонику синусоидального напряжения необходимой частоты и амплитуды, которая искажается гармониками более высокого порядка. Регулирование осуществляет программируемое микропроцессорное устройство. Не смотря на технологическую сложность устройства, схема его внешних соединений, рис. 5, проста. частоту напряжения, подаваемого на АД. Программа микропроцессорного устройства обеспечивает не только преобразование выпрямленного напряжения в переменное синусоидальное напряжение, но и целый ряд сервисных функций. Например, защита от перегрузки, короткого замыкания, темп разгона АД, ограничение пускового тока и др. Однако альтивар подает напряжение на АД, то есть во всех случаях вызывается вращающийся магнитный поток статора. Это делает его не пригодным для случаев, когда требуется позиционирование приводного механизма практически при нулевом напряжении. Для1 таких приводов разработаны так называемые циклоконверторы. Их принцип действия рассмотрен ниже. Рассматривая электромагнитную совместимость как показатель качества продукции, необходимо на различных этапах ее создания (планирование, испытания, оценка качества) соблюдать целый ряд рекомендаций и норм, охватывающих комплекс непрерывно совершенствующихся вопросов электромагнитной совместимости. В каждой стране существуют национальные комитеты, институты и т.д., разрабатывающие национальные нормы по электромагнитной совместимости. Они обычно тесно связаны с такими международными организациями, как Международная конференция по большим энергетическим системам (СИГРЭ), Международная совещательная комиссия телеграфной и телефонной службы (CCITT), Международный союз по производству и распределению электроэнергии (UNIPEDE), технический комитет ТК 77 и другие комитеты Международной электротехнической комиссии (МЭК), Европейский комитет по нормированию в области электротехники (CENELEC), Специальный международный комитет по радиопомехам (СИСПР) (рис. IS). СИГРЭ занимается проблемами техники связи, телемеханики, распределительных устройств, вторичной коммутации, биологического влияния высоких напряжений. Основная тематика CCITT -техника связи. Вопросы влияния потребителей на сети электроснабжения - компетенция UNIPEDE и МЭК. Последняя рассматривает также различные электротехнические устройства и системы, сети электроснабжения, линии передачи данных. Технические комитеты CENELEC и СИСПР анализируют проблемы искрения, разрабатывают европейские и мировые рекомендации и нормы по электромагнитной совместимости. Целевыми объектами работ в области электромагнитной совместимости, относящимися к электроэнергетике и технике автоматизации процессов, являются: -терминология, т.е. точно сформулированные понятия и определения, необходимые для осмысленных разработок и использования норм; -уровень электромагнитной совместимости и классификация окружающей обстановки по значениям помех, служащих в качестве основы при установлении требований по помехоустойчивости промышленных средств и в качестве меры допустимого излучения помех; -допустимые значения излучения помех и обратного действия, вызываемого приборами определенных классов; -классы помехоустойчивости промышленных средств при определенных электромагнитных воздействиях; -способы и устройства для измерения помех и иных параметров, относящихся к электромагнитной совместимости; -способы испытаний и устройства для тестирования; -отображение в технической документации помех, помехозащищенности и излучения помех промышленными средствами; -указания по хранению, транспортировке и обращению с электронными компонентами, деталями и приборами, например, в целях предотвращения их повреждений из-за разрядов статического электричества;Циклоконвертор - это устройство, которое представляет собой комплекс источников тока, подающих ток в обмотки фаз СД по заданной программе. Благодаря этому кроме определенной программы вращения СД с помощью циклоконвертора можно, например, остановить вал привода в любом положении, вращать его с достаточно медленной скоростью, то есть поворачивать на любой заданный угол вал привода.
Нормативные документы отечественной судостроительной промышленности, касающиеся коэффициента искажения синусоидал ьности кривой межфазного напряжения
ТС подвергаются воздействию динамических изменений (провалов, прерываний и выбросов) и постепенных изменений напряжения электропитания.
Провалы, прерывания и выбросы напряжения появляются из-за повреждений электрических сетей и оборудования или из-за внезапного резкого изменения нагрузки. В определенных случаях могут возникнуть два или более последовательных провала или прерывания. Постепенные изменения напряжения вызываются медленно изменяющимися нагрузками в сети электропитания.
Динамические изменения напряжения случайны по своей природе и могут иметь различную амплитуду и длительность. Провалы напряжения и короткие прерывания не всегда являются скачкообразными, так как существует время реакции вращающихся механизмов и защитных элементов, подключенных к сетям электропитания. Если разветвленные (распределенные) сети электропитания внезапно отключаются (локально внутри предприятия или в зоне целого региона), то напряжение на ТС будет уменьшаться постепенно из-за наличия множества вращающихся механизмов, которые подсоединены к сетям электропитания. В течение некоторого периода времени вращающиеся машины будут работать как генераторы, посылающие электропитание в сеть.
ТС некоторых видов являются более чувствительными к постепенным изменениям напряжения, чем к резким изменениям. Большинство устройств обработки данных имеет встроенные электронные схемы контроля пропадания электропитания для защиты и сохранения информации во внутренней памяти с тем, чтобы после восстановления электропитания устройство обработки данных могло начать работать соответствующим образом. Некоторые электронные схемы контроля пропадания электропитания реагируют недостаточно быстро на постепенное уменьшение напряжения в сети электропитания. В результате напряжение питания на интегральных схемах уменьшается до уровня ниже минимального рабочего напряжения прежде, чем активизируется электронная схема контроля пропадания электропитания, вследствие чего 2 данные могут быть утеряны или искажены. Когда напряжение электропитания восстановится, устройство обработки данных не сможет правильно начать работу до тех пор, пока не будет проведена перезагрузка или перепрограммирование внутренней памяти.
В настоящем стандарте установлены методы испытаний при воздействии динамических и постепенных изменений напряжения электропитания. Требования устойчивости к постепенным изменениям напряжения электропитания не являются обязательным для ТС всех видов и должны устанавливаться в необходимых случаях техническими комитетами по стандартизации в стандартах на ТС конкретного вида. Стандарт распространяется на системы электрического привода с регулируемой скоростью вращения двигателей переменного и постоянного тока, подключаемые к электрическим сетям переменного тока с номинальным напряжением до 1 000 В (далее в тексте - СЭП. Примечание - В настоящем стандарте принимают, что СЭП состоит из двигателя и полного модуля привода (ПМП), причем СЭП не включает в себя оборудование, приводимое в движение. ПМП состоит из основного модуля привода (ОМП) и дополнительных устройств расширений, например блока питания или вентилятора. ОМП состоит из преобразователя и устройств управления и защиты. Граница между СЭП и остальной частью электрической установки показана на рисунке 43. Стандарт не распространяется на электрические установки, содержащие СЭП. Настоящий стандарт устанавливает требования к СЭП по обеспечению электромагнитной совместимости, включая требования устойчивости к электромагнитным помехам (помехоустойчивости) и ограничения помехоэмиссии, а также соответствующие методы испытаний. Ограничение помехоэмиссии от СЭП направлено на исключение помех другим техническим средствам (например, радиоприемным устройствам, измерительной аппаратуре и средствам вычислительной техники). Установление требований помехоустойчивости необходимо для обеспечения устойчивости СЭП при воздействии непрерывных и импульсных кондуктивных и излучаемых помех, включая электростатические разряды. Изменения характеристик электромагнитной совместимости при повреждении СЭП в настоящем стандарте не учитываются. Настоящий стандарт не устанавливает требований безопасности СЭП, в том числе по защите персонала от поражения электрическим током, требований к координации изоляции и соответствующие диэлектрические испытания, а также условия безопасной эксплуатации СЭП или предотвращения опасных последствий аварий.
Разработка метода математического анализа коммутационных процессов в выпрямительных устройствах
Методы повышение условной мощности короткого замыкания сети. Простым и понятным методом повышения условной мощности короткого замыкания сети является включение в параллельную работу дополнительных генераторов. В этом случае условную мощность одного генератора надо умножить на число работающих генераторов. Число генераторов должно быть таким, чтобы коэффициент К стал не больше чем 0.02.
Например, в проекте танкера, применили грузовые насосы фирмы Marflex. Эти насосы характерны тем, что для их управления применены циклоконверторы. Мощность насосов 200 кВт - 2шт. Мощность электростанции - 3 дизель-генератора по 360 кВт. Должна быть обеспечена работа двух насосов в режиме подогрева груза во время хода судна. В этом режиме подогрева загрузка насосов равна 30%.
Рассчитываем следующим образом. Считаем, что xd 0.14. Это типовое значение практически всех современных генераторов. Если известно точное значение сверхпереходного индуктивного сопротивления, то, конечно, берется это значение. Загрузка 30%. Это значит что полупроводниковая мощность будет 0.3 х 400 = 120 кВт. Для генераторов Cosq =0.8, -7г - 7. Условная мощность короткого замыкания при трех работающих в параллель генераторов будет (360 /0.8) х 3 х 7= 9450 кВА. К= 120/9450= 0,013 0,02. Значит, три генератора обеспечат необходимое качество электроэнергии при работе двух насосов в ходовом режиме судна. При двух генераторах 120/6300=0,019. Значит, два генератора также обеспечат работу насосов. Таким образом, никаких дополнительных мер в данном случае применять не следует. Режим будет обеспечен при двух параллельно работающих генераторах. При этом будет обеспечено требование Регистра: иметь один генератор в резерве для замещения, какого либо из работающих генераторов в случае его аварии. Для грузовых операций при работе двух насосов на полную загрузку имеем К= 400/9450=0,042 0.02. Таким образом, грузовые операции при двух насосах не обеспечиваются напряжением необходимого качества, а при работе одного насоса коэффициент К=0,021 0.02. Значит, при грузовых операциях может работать только один насос и необходимо принять дополнительные меры по обеспечению потребителей, которые чувствительны к искажению синусоиды напряжения. К таким мерам можно отнести небольшое снижение производительности насосов на 0,02/0,021= 0,95, которое обеспечится снижением частоты вращения роторов насосов 0,95= 0,97. Что вполне допустимо. Поэтому Надо предусмотреть необходимую регулировку циклоконверторов. Таким образом, если условия расчета приемлемы (работа одного насоса на пониженной на 3-4% частоте) применять какие-либо дорогостоящие меры по разделению сетей не надо. Компенсация с в е р х п е р е х о д н о г о сопротивления генераторов Компенсация внутренних сопротивлений» в том числе, сверхпереходного сопротивления генераторов производится подключением параллельно генераторам конденсаторных батарей с регулируемыми реакторами. Например, как это сделано в проекте одной из электростанций ледостойкой стационарной платформы, предназначенной для бурения скважин в прибрежном шельфе Балтийского моря, рис.48. Общая мощность приводов 2000 кВт. Из них много приводов с тиристорными преобразователями. Они составляют 75% общей мощности приводов, Поэтому установлены конденсаторы с регулируемыми реакторами. Назначение этих дополнительных установок уменьшить внутреннее сверхпереходное индуктивное сопротивление генераторов. Спрашивается, в какой мере это надо делать. Пусть в некотором режиме работают все тиристорные преобразователи. Их общая мощность 2000x0.75=1500 кВт. Рассчитаем коэффициент К для двух генераторов 1500/((2662,5/0,8)х7х2)= 0,032. Значит надо установить такую конденсаторную батарею для каждого генератора, чтобы внутреннее сопротивление было равно 0.14x0.02/0.032= 0,0875. Однако в этом случае надо выбирать коммутационную аппаратуру на большую разрывную способность. Так, в данном случае І№=2222,5/(1.73хб60х0.8)= ЗкА, от 4-х генераторов ток короткого замыкания будет Зх4/0.0875= 140 кА. Таким параметрам удовлетворяет, например, автоматический выключатель фирмы Schneider-Electric, типа Masterpact NW32 НЗ. Номинальный ток, которого 3200А, номинальный ток отключения 150кА, допустимый ток включения на короткое замыкание 330 кА. В случае, когда невозможно обеспечить качество напряжения выше приведенными средствами, следует применять разделение сетей с помощью машинных преобразователей двигатель-генератор. Так, у ледоколов типа "Капитан М. Измайлов" мощностью 3100 кВт, к равен 0,077 при номинальной мощности, а при максимальном моменте к = 0, 154. У ледокола "ВОЙМА" мощностью 10240 кВт k = 0,14 при номинальной мощности, а при максимальном моменте примерно 0,21. Для достижения на этих судах величин "к" соответствующих "удовлетворительной" сети, следовало бы увеличить мощности к.з. 4-8 кратно, что из-за мощности генераторов и разрывной способности генераторных выключателей при коротких замыканиях не представляется возможным. Поэтому применено разделение сетей согласно схеме рис. На этом рис. видим, ,гго установлены два машинных преобразователя: асинхронный двигатель - синхронный генератор, которые и дают на шины ГРЩ общесудовой сети 400 В «чистого» напряжения. При развязанных вспомогательной и главной сетях помеха не распространяется в общесудовую сеть. Кроме того, выполнение прокладки кабелей так, чтобы было предотвращено емкостное распространение помехи из одной сети в другую, позволяет применять общесудовую сеть для разных нужд, в том числе и для навигационных приборов и радиоустройств.
Схемные решения при проектировании судовых электроэнергетических систем, обеспечивающие повышение качества напряжения электрических сетей
По совокупности полученных теоретических результатов можно считать, что поставленная в диссертационной работе задача (определение предельной мощности полупроводниковых преобразователей в судовой электроэнергетической системе по условиям их электромагнитной совместимости с судовыми потребителями электрической энергии) принципиально решена.
Существенные научные результаты диссертационной работы могут быть сформулированы следующим образом: 1. Критерием обеспечения применимости мощных полупроводниковых агрегатов в судовых условиях следует принять коэффициент, К = -у равный отношению мощности выпрямленной нагрузки к условной мощности короткого замыкания генераторной установки. 2. Для судовых электроэнергетических комплексов качество напряжения должно быть таким» чтобы обеспечивать не только работу электроприводов, освещения и других традиционных потребителей электрической энергии, но и синхронизацию генераторов современными микропроцессорными синхронизаторами. Значение критерия, рекомендуемого в диссертации, учитывает эти особенности судовой электроэнергетической установки в части основной операции -синхронизации генераторов. 3. Предельное значение критерия К для судовых установок при необходимости обеспечить точную синхронизацию следует принять 0.02. В других случаях допускается принимать значение критерия К до 0.2. При этом коэффициент искажения синусоидальности междуфазного напряжения не превзойдет 0.1 (значение допустимое нормами Морского Регистра Судоходства и Российского Речного Регистра). 4. Основные теоретические положения и критерий, разработанные в диссертации, позволяют проектанту и эксплуатирующему персоналу определять режимы работы потребителей при той или иной мощности генераторов. Простота критерия позволяет автоматизировать выбор состава генераторов необходимых для работы потребителей с полупроводниковыми преобразователями, заданных эксплуатационным режимом. При этом этот выбор будет производиться не только по условиям опасности перегрузки (как это делается сейчас), но и по условиям опасности недопустимого искажения синусоиды напряжения. 5. Оптимизационная задача проектирования судовой электро энергетической системы состоит в следующем. При заданной мощности одновременно работающих потребителей с полупроводниковыми преобразователями определить максимум условной мощности короткого замыкания с учетом ограничений по динамической устойчивости и разрывной способности коммутационных аппаратов. 6. В диссертации разработан исследовательский алгоритм, позволяющий проектанту наглядно представить процесс искажения синусоидальности кривой напряжения в различных эксплуатационных режимах и разработать инструкцию по эксплуатации судовой электроэнергетической системы с тем, что бы искажение синусоиды напряжения были минимальны. 7. Результаты математического моделирования с помощью ЭВМ позволяют рекомендовать четное число фаз для уменьшения дефицита площади синусоиды. Это целесообразно учитывать при возможном построении питающих источников электроэнергии с расщеплением фаз. С этой точки зрения шестифазная система питания полупроводниковых преобразователей является наиболее предпочтительной. 8. Суммарная площадь искажения синусоиды вследствие работы полупроводниковых преобразователей не зависит от величины индуктивности дросселя. Применение дросселя растягивает коммутационный процесс за счет уменьшения отклонения синусоиды напряжения от напряжения холостого хода генератора, но при этом площадь отклонения остается практически неизменной. 9. В перспективе надо направлять усилия не на увеличение сопротивления дорогих и массивных дросселей, а на увеличение динамической устойчивости коммутационных аппаратов автоматических выключателей, потому что именно они сдерживают увеличение условной мощности короткого замыкания, от которой главным образом зависит качество напряжения сети. В настоящее время иностранными фирмами разработаны автоматические выключатели с полным током отключения до 150 кА. Это дает основание считать, что их применение позволит решить задачу улучшения качества напряжения в судовой электрической сети. 10. Теоретические положения подтверждаются лабораторными экспериментами, математическим моделированием процессов в полупроводниковых преобразователях и эффективностью рекомендаций проектантам и обслуживающему персоналу, сделанными на основе полученных теоретических результатов.
