КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬНОГО ПРОПУЛЬСИВНОГО КОМПЛЕКСА АРКТИЧЕСКОГО ТАНКЕРА-ГАЗОВОЗА ПРОЕКТА «YAMALMAX»

Отмечается, что в настоящее время при исследовании динамических режимов работы сложных объектов находит широкое применение компьютерное моделирование, основой которого является программная интерпретация математической модели объекта, воспроизводящая процессы его функционирования во времени. Рассмотрены применяемые современные программные продукты для математического моделирования, позволяющие существенно упростить задачу создания модели. Современные программные приложения визуального графического моделирования, например, Matlab/Simulink, позволяют разрабатывать компьютерные модели без использования навыков программирования. На современных арктических танкерах-газовозах в качестве гребных электродвигателей используются шестифазные синхронные электродвигатели с обмоткой возбуждения и демпферными обмотками на роторе. В работе представлена компьютерная модель электродвигательного пропульсивного комплекса арктического танкера-газовоза проекта «Yamalmax» и проведено исследование его режимов работы методом компьютерного моделирования. Для судов ледового класса различают режимы: маневрирования судна, хода судна в открытом море, работы судна во льдах. Пропульсивные комплексы таких судов должны быть адаптированы к этим режимам, обеспечивая максимальную эффективность в каждом из них. В статье приведены математическая модель объекта, ее параметры, компьютерная модель комплекса в среде Matlab/Simulink, а также результаты моделирования режимов маневрирования судна, хода судна в открытом море, работы в ледовых условиях. Выполнен анализ результатов моделирования с точки зрения повышения эффективности работы электродвигательного пропульсивного комплекса в различных режимах его работы. Даны рекомендации по настройкам и ограничениям компьютерной модели электродвигательного пропульсивного комплекса. Компьютерная модель может быть использована как для исследований функционирования одного комплекса, так и при разработке компьютерных моделей единых судовых автоматизированных электроэнергетических систем с несколькими электродвигательными пропульсивными комплексами.

арктический газовоз, электродвигательный пропульсивный комплекс, компьютерная модель, режим работы

1. Колесниченко В. Ю. Единая электроэнергетическая система и гребная электрическая установка танкера ледового класса ARC7 «Штурман Скуратов» / В. Ю. Колесниченко // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2019. - Т. 11. - № 2. - С. 367-379. DOI: 10.21821/2309-5180-2019-11-2-367-379.

2. Васин И. М. Создание перспективных электротехнических и энергетических комплексов судовых единых электроэнергетических систем: дис.. д-ра техн. наук: 05.09.03 / Игорь Михайлович Васин. - СПб.: ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина)», 2011. - 357 с.

3. Васин И. М. Расчет и моделирование режимов работы единых электроэнергетических систем судов с электродвижением / И. М. Васин // Современные проблемы науки и образования. - 2014. - № 3. - С. 110.

4. Калинин И. М. Развитие теории и методов расчета режимов судовых единых электроэнергетических систем: дис.. д-ра техн. наук: 05.09.03 / И. М. Калинин. - СПб.: «Центральный научно-исследовательский институт судовой электротехники и технологии», 2014. - 328 с.

5. Деменков Н. П. Модельно-ориентированное проектирование систем управления / Н. П. Деменков // Промышленные АСУ и контроллеры. - 2008. - № 11. - С. 66-69.

6. Егоров Л. Е. Компьютерное моделирование единой высоковольтной судовой электроэнергетической системы с пропульсивными комплексами типа Azipod в нормальных и аварийных режимах работы: дис.. канд. техн. наук : 05.09.03 : защищена 03.03.2015 / Л. Е. Егоров. - СПб.: ФГБОУ ВО «ГУМРФ им. адмирала С. О. Макарова», 2014. - 183 с.

7. Головко С. В. Моделирование управления судовым электрооборудованием по диагностируемым параметрам / С. В. Головко // Вестник Астраханского государственного технического университета. - 2008. - № 5 (46). - С. 34-38.

8. Труднев С. Ю. Разработка цифровых моделей режимных свойств для исследования динамической устойчивости судовой электроэнергетической системы / С. Ю. Труднев, Н. Н. Портнягин // Вестник Камчатского государственного технического университета. - 2012. - № 20. - С. 37-41.

9. Егоров Л. Е. Математические модели электронных регуляторов напряжения и частоты судовых генераторных агрегатов / Л. Е. Егоров // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2014. - № 1 (23). - С. 37-41.

10. Баранов А. П. Математическая модель высоковольтного бесщеточного синхронного генератора / А. П. Баранов, Л. Е. Егоров // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2013. - № 1 (20). - С. 43-46.

11. Wilflinger J. Simulation and control design of hybrid propulsions in boats / J. Wilflinger, P. Ortner, L. Del Re, M. Aschaber // IFAC Proceedings Volumes. - 2010. - Vol. 43. - Is. 20. - Pp. 40-45. DOI: 10.3182/20100915-3-DE-3008.00001.

12. Mahmud K. A review of computer tools for modeling electric vehicle energy requirements and their impact on power distribution networks / K. Mahmud, G. E. Town // Applied Energy. - 2016. - Vol. 172. - Pp. 337-359. DOI: 10.1016/j.apenergy.2016.03.100.

13. Gierusz W. Simulation model of the LNG carrier with podded propulsion Part 1: Forces generated by pods / W. Gierusz // Ocean Engineering. - 2015. - Vol. 108. - Pp. 105-114. DOI: 10.1016/j.oceaneng.2015.07.031.

14. Yutao C. Integrated Design Platform for Marine Electric Propulsion System / C. Yutao, Z. Fanming, W. Jiaming // Energy Procedia. - 2012. - Vol. 17. - Pp. 540-546. DOI: 10.1016/j.egypro.2012.02.133.

15. Luo L. The control and modeling of diesel generator set in electric propulsion ship / L. Luo, L. Gao, H. Fu // International Journal of Information Technology and Computer Science. - 2011. - Vol. 3. - Is. 2. - Pp. 31-37.

16. Hansen J. F. Modelling and control of marine power systems: Dr. thesis / J. F. Hansen. - Trondheim, Norwat: Norwegian University of Science and Technology, 2000. - 111 p.

17. Sanjari M. J. Assessing the risk of blackout in the power system including HVDC and FACTS devices / M. J. Sanjari, O. Alizadeh Mousavi, G. B. Gharehpetian // International Transactions on Electrical Energy Systems. - 2013. - Vol. 23. - Is. 1. - Pp. 109-121. DOI: 10.1002/etep.1619.

18. Budashko V. V. Physical modeling of multi-propulsion complex / V. V. Budashko, O. A. Onischenko, E. A. Yushkov // Collection of scientific works of the Military Academy (Odessa City). - 2014. - № 2. - Pp. 88-92.

19. Budashko V. V. Mathematic modeling of allrange controllers speed of thrusters for ship power plants in combined propulsion complexes / V. V. Budashko, Y. A. Yushkov // Electronic Modeling. - 2015. - Vol. 37. - Is. 2. - Pp. 101-114. DOI: 10.15407/emodel.

20. French C. Control of permanent magnet motor drives using a new position estimation technique / C. French, P. Acarnley // IEEE Transactions on Industry Applications. - 1996. - Vol. 32. - Is. 5. - Pp. 1089-1097. DOI: 10.1109/28.536870.

21. Mohan N. Power electronics: converters, applications, and design / N. Mohan, T. M. Undeland, W. P. Robbins. - John Wiley & Sons, 2003. - 802 p.

22. Yu Q. Design, Modeling, and Simulation of Power Generation and Electric Propulsion System for IPS for All-Electric Ships / Q. Yu, N. N. Schulz // American society of naval engineers. Virginia. - 2007. - Vol. 358. - Pp. 1-8.