SOLVING THE PROBLEM OF ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY IN ELECTRIC POWER SYSTEMS WITH SEMICONDUCTOR CONVERTERS

In recent years, semiconductor power converters have been increasingly used in marine electric power systems and electric propulsion systems. Semiconductor power converters are used in a frequency-controlled electric drive, including a rowing electric drive, combined pulse installations, valve generator sets, including halogen generator sets, in shore power devices. The use of semiconductor power converters leads to a decrease in the quality of electricity in the ship’s network, in particular, the coefficient of harmonic voltage components increases. The rules of the Russian Maritime Register of Shipping (RS) regulate the quality of electricity and maximum emissions in the ship’s network, which is necessary for the proper functioning of ship electrical equipment. To solve the problem of electromagnetic compatibility of electrical equipment and improve the quality of electrical energy in the ship’s network, the various solutions are used. In particular, the traditional methods of improving the quality of electricity should include the separation of electrical networks using electric machine converters, transformers, additional installation of filter-compensating devices, connection of semiconductor power converters using three-winding transformers, etc. At the same time, on modern ships, the solution to the problem may be associated with the use of a new type of semiconductor power converters, made on the basis of active rectifiers, and the use of electric power systems with direct current electricity distribution, in which valve generator sets and valve static electricity sources are used as power sources. The structural schemes of traditional and electric propulsion systems, as well as promising circuit and technical solutions to solve the problem of electromagnetic compatibility are discussed in the paper. The analysis of technical solutions allowing to reduce the coefficient of harmonic components of the voltage in the ship’s network and to ensure electromagnetic compatibility of ship electrical equipment is given.

ship’s electric power system, electromagnetic compatibility, quality of electric power, distortion of the ship’s network, coefficient of harmonic components of voltage, semiconductor converter

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.