ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В СУДОВЫХ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

Статья посвящена изучению проблемы энергоэффективности, которая приобретает важное значение в судоходной отрасли. Отмечается, что большинство технических процессов, выполняемых на борту судна, так или иначе связаны с потреблением электрической энергии, что, в свою очередь, приводит к ужесточению требований, предъявляемых к качеству электрической энергии. Объясняется это тем, что различные потребители электрической энергии спроектированы для функционирования при определенных значениях электрических параметров, таких как номинальный ток, номинальное напряжениеи номинальная частота электрической сети. При этом необходимо учитывать тот факт, что ввиду неоднородности вольтамперных характеристик большое количество потребителей может оказывать отрицательное влияние на симметрию напряжения и тока. Данное явление может быть частично ослаблено путем внедрения преобразователей электрической энергии для питания потребителей, в том числе электрических двигателей, что также позволяет регулировать частоту вращения в широком диапазоне. Однако коммутации, протекающие в преобразовательной технике, будут являться источником высших гармоник. С целью минимизации влияния полупроводниковых преобразователей электрической энергии на сеть производителями могут быть использованы следующие технические решения: увеличение количества пульсаций напряжения входного выпрямителя, установка сетевого дросселя, применение активного фильтра гармоник, использование сглаживающих фильтров в DC-звене. В статье рассмотрены способы улучшения качества электрической энергии путем внедрения фильтров высших гармоник; записаны уравнения, позволяющие определить параметры элементов, входящих в фильтры; составлена компьютерная модель рассматриваемой электроэнергетической установки в среде динамического моделирования технических систем SimInTech; сняты графики изменения напряжения и тока при активно-индуктивной нагрузке.

судовая электроэнергетическая система, сетевой дроссель, сглаживающий фильтр, синус-фильтр, качество электрической энергии

1. Litwin W. Energy efficient and environmentally friendly hybrid conversion of inland passenger vessel / W. Litwin, W. Lesniewski, J. Kowalski // Polish Maritime Research. - 2017. - Vol. 24. - Is. 4. - Pp. 77-84. DOI: 10.1515/pomr-2017-0138.

2. Сеньков А. П. Судовые единые электроэнергетические системы / А. П. Сеньков, Б. Ф. Дмитриев, А. Н. Калмыков, Л. Н. Токарев // Электротехника. - 2017. - № 5. - С. 8-13.

3. Романовский В. В. Судовые гибридные электроэнергетические системы с распределенной шиной постоянного тока / В. В. Романовский, В. А. Малышев, А. С. Бежик // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2020. - Т. 12. - № 3. - С. 591-605. DOI: 10.21821/2309-5180-2020-12-3-591-605.

4. Салимова А. К. Методы повышения качества электроэнергии в судовых электроэнергетических системах / А. К. Салимова, С. С. Исмаилов // Водний транспорт. - 2019. - № 1 (28). - С. 189-198. DOI: 10.33298/2226-8553/2019.1.28.29.

5. Шереметьев А. Н. Моделирование гребной электрической установки с преобразователем частоты / А. Н. Шереметьев, А. А. Марченко // Техническая эксплуатация водного транспорта: проблемы и пути развития: Материалы Второй международной научно-технической конференции. - Петропавловск-Камчатский: Камчатский государственный технический университет, 2020. - С. 110-114. DOI: 10.24411/9999-038A-2020-00024.

6. Иванова В. Р. Частотно-регулируемый электропривод для энергосбережения и оптимизации технологических процессов в электротехнических комплексах / В. Р. Иванова, И. Н. Киселев //Известия высших учебных заведений. Проблемы Энергетики. - 2019. - Т. 21. - № 5. - С. 59-70. DOI: 10.30724/1998-9903-2019-21-5-59-70.

7. Sorensen A. J. Toward safer, smarter, and greener ships: Using hybrid marine power plants / A. J. Sorensen, R. Skjetne, T. Bo, M. R. Miyazaki, T. A. Johansen, I. B. Utne, E. Pedersen // IEEE Electrification Magazine. - 2017. - Vol. 5. - Is. 3. - Pp. 68-73. DOI: 10.1109/MELE.2017.2718861.

8. Jeon H. Large-Scale Electric Propulsion Systems in Ships Using an Active Front-End Rectifier / H. Jeon, J. Kim, K. Yoon // Journal of Marine Science and Engineering. - 2019. - Vol. 7. - Is. 6. - Pp. 168. DOI: 10.3390/jmse7060168.

9. Стариков А. В. Влияние широтно-импульсной модуляции на гармонический состав выходного напряжения частотного преобразователя / А. В. Стариков, С. Л. Лисин, Д. Ю. Рокало // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Технические науки. - 2019. - № 1 (61). - С. 153-166.

10. Лунев В. Г. Способы компенсации высших гармоник / В. Г. Лунев // Наука сегодня: глобальные вызовы и механизмы развития. Материалы международной научно-практической конференции. - Вологда: Общество с ограниченной ответственностью «Маркер», 2020. - С. 45-46.

11. Касьянов А. М. Применение сетевых дросселей для преобразователей частоты / А. М. Касьянов, Э. М. Сафин // Студенческий вестник. - 2020. - № 19-11 (117). - С. 94-95.

12. Пустоветов М. Ю. Моделирование на ЭВМ влияния сетевого дросселя на характеристики преобразователя частоты / М. Ю. Пустоветов // Вестник Приамурского государственного университета им. Шолом-Алейхема. - 2018. - № 1 (30). - С. 74-79.

13. Горячев В. Расчет критической индуктивности дросселя сглаживающего фильтра. Часть 2 / В. Горячев, А. Чуприн, М. Савин // Первая миля. - 2019. - № 8 (85). - С. 62-67. DOI: 10.22184/2070-8963.2019.85.8.62.67.

14. Бладыко Ю. В. Сглаживающие фильтры / Ю. В. Бладыко // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. - 2010. - № 2. - С. 36-40.

15. Конесев С. Г. Методика расчета индуктивно-емкостных преобразователей на основе многофункциональных интегрированных электромагнитных компонентов / С. Г. Конесев, Р. Т. Хазиева // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. - 2018. - Т. 22. - № 1 (79). - С. 97-105.

16. Воржев В. Б. Расчет сглаживающих rl-фильтров активно-индуктивных цепей при широтно-импульсном управлении в электрооборудовании автомобилей / В. Б. Воржев, М. А. Сычева, В. И. Купин // Новые материалы и технологии в машиностроении. - 2017. - № 26. - С. 78-83.

17. Вихорев Н. Н. Устройство подавления высших гармоник тока / Н. Н. Вихорев, А. И. Чивенков, Д. А. Алешин, Е. А. Чернов // Инженерный вестник Дона. - 2018. - № 4 (51). - С. 28.

18. Юшков А. Описание и совместное применение сетевых, сглаживающих и моторных дросселей фирмы Elhand Transformatory / А. Юшков // Силовая электроника. - 2008. - № 16. - С. 12-16.

19. Пустоветов М. Ю. О параметрах фильтров для частотно-регулируемого электропривода с асинхронными двигателями / М. Ю. Пустоветов // Электричество. - 2013. - № 5. - С. 41-44.

20. Пустоветов М. Ю. Процедура выбора параметров синус-фильтра при повышенной частоте напряжения / М. Ю. Пустоветов // Современные инновационные технологии подготовки инженерных кадров для горной промышленности и транспорта. - 2019. - Т. 1. - № 1 (6). - С. 146-152.