COMPUTER SIMULATION OF ELECTRICAL PROPULSION COMPLEX FOR «YAMAL LNG» ARCTIC GAS CARRIER

At present, when studying the dynamic modes of complex objects operation, computer modeling is widely used, the basis of which is a programmatic interpretation of the mathematical model of an object that reproduces the processes of its functioning in time. The use of modern software products for mathematical modeling can significantly simplify the task of creating a model. Modern software applications for visual graphic modeling, for example, Matlab / Simulink, allow you to develop computer models without using programming skills. On modern Arctic gas tankers, six-phase synchronous electric motors with an excitation winding and damper windings on the rotor are used as propulsion motors. A computer model of the electric propulsion system of the Arctic gas tanker of the Yamal LNG project and a study of its operating modes by computer simulation are presented in the paper. For ice class vessels, the following modes are distinguished: maneuvering the vessel, the course of the vessel on the high seas, the operation of the vessel in ices. The propulsive complexes of such vessels should be adapted to these modes, providing maximum efficiency in each of them. The mathematical model of the object, its parameters, the computer model of the complex in the Matlab / Simulink environment, as well as the simulation results of the modes of maneuvering the vessel, the vessel course on the high seas and vessel work in the ice conditions, are described in the paper. The simulation results analysis from the point of view of increasing the electric propulsion complex efficiency in the various modes of its operation is carried out. Recommendations on the settings and limitations of a computer model of the electromotive propulsion complex are given. A computer model can be used both to study the functioning one complex and to develop computer models of integrated shipboard automated electric power systems with several electric propulsion systems.

Azipod, Arctic gas carrier, electrical propulsion complex, Azipod, computer model, operating mode

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.