РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ С ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ

Рассмотрены полупроводниковые преобразователи электроэнергии, которые в последние годы находят широкое применение в судовых электроэнергетических системах и системах электродвижения. Отмечается, что полупроводниковые преобразователи электроэнергии применяются в частотно-регулируемом электроприводе, включая гребной электропривод, комбинированные пропульсивные установки в вентильных генераторных агрегатах, в том числе валогенераторных установках, в устройствах питания с берега. Применение полупроводниковых преобразователей электроэнергии приводит к снижению качества электроэнергии в судовой сети, в частности повышению коэффициента гармонических составляющих напряжения. Подчеркивается, что Правилами Российского морского регистра судоходства (РС) регламентируются качество электроэнергии и максимальные искажения в судовой сети, что необходимо для правильного функционирования судового электрооборудования. Для решения проблемы электромагнитной совместимости электрооборудования и повышения качества электроэнергии в судовой сети используют различные решения. В частности, к традиционным способам повышения качества электроэнергии следует отнести разделение электрических сетей с помощью электромашинных преобразователей, трансформаторов, дополнительной установки фильтрокомпенсирующих устройств, подключение полупроводниковых преобразователей электроэнергии с помощью трехобмоточных трансформаторов и др. Вместе с тем на современных судах решение проблемы может быть связано с применением полупроводниковых преобразователей электроэнергии нового типа, выполненных на основе активных выпрямителей, и применением судовых электроэнергетических систем с распределением электроэнергии на постоянном токе, в которых в качестве источников электроэнергии применяются вентильные генераторные агрегаты и вентильные статические источники электроэнергии. В статье рассмотрены структурные схемы традиционных судовых электроэнергетических систем и систем электродвижения, а также перспективные схемотехнические решения, позволяющие решить проблему электромагнитной совместимости. Выполнен анализ технических решений, позволяющий уменьшить коэффициент гармонических составляющих напряжения в судовой сети и обеспечить электромагнитную совместимость судового электрооборудования.

судовая электроэнергетическая система, электромагнитная совместимость, качество электроэнергии, искажения судовой сети, коэффициент гармонических составляющих напряжения, полупроводниковый преобразователь

1. Правила классификации и постройки морских судов. - СПб.: Российский морской регистр судоходства, 2021. - Ч. XI. - 366 с.

2. Правила технического наблюдения за постройкой судов и изготовлением материалов и изделий для судов. Ч. IV. - СПб: Российский морской регистр судоходства, 2021. - 532 с.

3. Руководство по техническому наблюдению за постройкой судов. - СПб: Российский морской регистр судоходства, 2021. - 523 с.

4. Григорьев А. В. Перспективы применения статических источников электроэнергии на судах с системами электродвижения / А. В. Григорьев, Р. Р. Зайнуллин, С. М. Малышев // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2020. - Т. 12. - № 1. - С. 202- 213. DOI: 10.21821/2309-5180-2020-12-1-202-213.

5. Григорьев А. В. Судовые комбинированные пропульсивные комплексы нового поколения / А. В. Григорьев, Е. А. Глеклер // Морской вестник. - 2013. - № 2S (11). - С. 49-50.

6. Хватов О. С. Судовая пропульсивная гибридная установка / О. С. Хватов, И. А. Тарпанов // Вестник Волжской государственной академии водного транспорта. - 2013. - № 35. - С. 337-340.

7. Григорьев А. В. Судовые комбинированные пропульсивные установки / А. В. Григорьев // Морской флот. - 2013. - № 2. - С. 50-52.

8. Хватов О. С. Математическая модель судовой гибридной пропульсивной установки / О. С. Хватов, О. А. Бурмакин, И. А. Тарпанов // Вестник Волжской государственной академии водного транспорта. - 2009. - № 27. - С. 150-154.

9. Григорьев А. В. Судовые комбинированные пропульсивные установки / А. В. Григорьев, А. Ю. Попов, С. М. Малышев, Р. Р. Зайнуллин // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. - 2019. - № 56-57. - С. 106-114.

10. Григорьев А. В. Судовые комбинированные пропульсивные установки: назначение, состав, классификация / А. В. Григорьев, С. М. Малышев, Р. Р. Зайнуллин // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2019. - Т. 11. - № 5. - С. 951-958. DOI: 10.21821/2309-5180-2019-11-5-951-958.

11. Будашко В. В. Разработка трехуровневой многокритериальной стратегии управления гибридной судовой энергетической установкой комбинированного пропульсивного комплекса / В. В. Будашко // ЕЛЕКТРОТЕХНIКА I ЕЛЕКТРОМЕХАНIКА. - 2017. - № 2. - С. 62-72. DOI: 10.20998/2074-272X.2017.2.10.

12. Григорьев А. В. Современные и перспективные судовые валогенераторные установки: монография / А. В. Григорьев, В. А. Петухов. - СПб.: Изд-во ГМА им. адм. С. О. Макарова, 2009. - 175 с.

13. Григорьев А. В. Схемотехнические решения судовых единых электроэнергетических систем на базе вентильных генераторов и статических источников электроэнергии / А. В. Григорьев, Р. Р. Зайнуллин, С. М. Малышев // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2020. - Т. 12. - № 4. - С. 801-811. DOI: 10.21821/2309-5180-2020-12-4-801-811.

14. Baldi F. Optimal load allocation of complex ship power plants / F. Baldi, F. Ahlgren, F. Melino, C. Gabrielii, K. Andersson // Energy Conversion and Management. - 2016. - Vol. 124. - Pp. 344-356. DOI: 10.1016/j.enconman.2016.07.009.

15. Ancona M. A. Efficiency improvement on a cruise ship: Load allocation optimization / M. A. Ancona, F. Baldi, M. Bianchi, L. Branchini, F. Melino, A. Peretto, J. Rosati // Energy Conversion and Management. - 2018. - Vol. 164. - Pp. 42-58. DOI: 10.1016/j.enconman.2018.02.080.

16. Capasso C. Design of a Hybrid Propulsion Architecture for Midsize Boats / C. Capasso, E. Notti, O. Veneri // Energy Procedia. - 2019. - Vol. 158. - Pp. 2954-2959. DOI: 10.1016/j.egypro.2019.01.958.

17. Geertsma R. D. Design and control of hybrid power and propulsion systems for smart ships: A review of developments / R. D. Geertsma, R. R. Negenborn, K. Visser, J. J. Hopman // Applied Energy. - 2017. - Vol. 194. - Pp. 30-54. DOI: 10.1016/j.apenergy.2017.02.060.

18. Ling-Chin J. Investigating a conventional and retrofit power plant on-board a Roll-on/Roll-off cargo ship from a sustainability perspective - A life cycle assessment case study / J. Ling-Chin, A. P. Roskilly // Energy Conversion and Management. - 2016. - Vol. 117. - Pp. 305-318. DOI: 10.1016/j.enconman.2016.03.032

19. Григорьев А. В. Результаты проектирования и испытаний комбинированной пропульсивной установки лоцмейстерского катера / А. В. Григорьев, С. М. Малышев, С. В. Воробьев // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2021. - Т. 13. - № 2. - С. 290-299. DOI: 10.21821/2309-5180-2021-13-2-290-299.

20. Григорьев А. В. Результаты испытаний единой электроэнергетической системы и системы электродвижения пассажирского судна «Княгиня Ольга» / А. В. Григорьев, С. В. Воробьев // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2021. - Т. 13. - № 1. - С. 139-149. DOI: 10.21821/2309-5180-2021-13-1-139-149.

21. Григорьев А. В. Опыт модернизации и результаты испытаний единой электроэнергетической системы и системы электродвижения дизель-электрического ледокола «Капитан Косолапов» / А. В. Григорьев, А. В. Вейнмейстер // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2020. - Т. 12. - № 6. - С. 1103-1117. DOI: 10.21821/2309-5180-2020-12-6-1103-1117.

22. Григорьев А. В. Основные направления развития судовых электроэнергетических систем и электродвижения / А. В. Григорьев // Морской флот. - 2021. - № 4 (1556). - С. 28-31.

23. Токарев Л. Н. Особенности работы гребных электродвигателей в составе судовых систем электродвижения с полупроводниковыми преобразователями / Л. Н. Токарев, Д. А. Макаров, А. В. Григорьев // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. - 2021. - № 62-63. - С. 131-137.