В статье рассмотрена проблема качества судовой электрической энергии. Описаны основные причины низкого качества электрической энергии по сравнению с качеством питания береговых электроэнергетических систем. Наряду с основной проблемой качества рассматривается вопрос возможной интеграции альтернативных источников электрической энергии в будущем. Для поддержания необходимых параметров качества электроэнергии, вырабатываемой альтернативными источниками энергии, например, емкостными (ионисторы, суперконденсаторы), предлагается применить схемы интегральных стабилизаторов. Предложена и рассмотрена принципиальная схема бустерного стабилизатора на основе кремневых ключей. Изложен принцип стабилизации выходного напряжения при помощи полупроводниковых ключей (биполярный транзистор, полевой транзистор и биполярный транзистор с изолированным затвором). Предложена принципиальная электрическая схема работы бустерного стабилизатора напряжения от емкостного источника электрической энергии на примере ионистора. Исходя из основных законов электротехники, разработана математическая модель источника электрической энергии и стабилизатора напряжения, на основе которых определены переменные, от которых зависит уровень стабилизации напряжения. На основе математической модели стабилизатора и емкостного источника разработана и исследована имитационная модель в компьютерной среде моделирования MATLAB. Выявлен положительный эффект в применении принципиальной электрической схемы интегрального стабилизатора напряжения от емкостного источника. Для верификации проведенных модельных исследований на основе предложенной принципиальной электрической схемы проведены макетные испытания. Сопоставлены результаты компьютерного моделирования с результатами выходных параметров макетных испытаний, доказана целесообразность применения предложенных схемных решений. На основании проведенных исследований на компьютерной и реальной модели сделан ряд основных выводов.
The problem of the quality of ship electrical energy is raised in the paper. The main reasons for the low quality of electric energy compared to the quality of power supply for onshore power systems are described. Along with the main problem of quality, the issue of possible integration of alternative sources of electric energy in the future is considered. To maintain the necessary parameters of the quality of electricity generated by the alternative energy sources, such as capacitive (ionistors. supercapacitors), it is proposed to apply integrated stabilizer schemes. A schematic diagram of a booster stabilizer based on flint keys is proposed and considered. The principle of output voltage stabilization using semiconductor switches (a bipolar transistor, a field-effect transistor, and a bipolar transistor with an isolated gate) is described. A schematic diagram of the operation of a booster voltage stabilizer from a capacitive source of electrical energy is proposed on the example of an ionistor. Based on the basic laws of electrical engineering, a mathematical model of an electric power source and a voltage stabilizer based on which the variables on which the level of voltage stabilization depends are determined has been developed. Based on the mathematical model of the stabilizer and the capacitive source, a simulation model is developed and studied in the MATLAB computer simulation environment. A positive effect is revealed in the application of the basic electrical circuit of an integrated voltage stabilizer from a capacitive source. To verify the conducted model studies based on the proposed circuit diagram, mock-up tests are performed. The results of computer simulation are compared with the results of the output parameters of mock-up tests, and the feasibility of using the proposed circuit solutions is proved. Based on the research conducted on a computer and a real model, a number of main conclusions are made.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.