Создание перспективных электротехнических и энергетических комплексов судовых единых электроэнергетических систем

• Автор: Васин, Игорь Михайлович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 445 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. НЕОБХОДИМОСТЬ СОЗДАНИЯ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ ЕЭЭС СУДОВ И КОРАБЛЕЙ С ЭЛЕКТРОДВИЖЕНИЕМ ПРИ РЕШЕНИИ СТРАТЕГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ РАЗВИТИЯ ОТРАСЛИ
1.1. Роль и место судов и кораблей с электродвижением в современном флоте
1.1.1. ЕЭЭС на плавучих буровых установках, крановых и добывающих судах
1.1.2. ЕЭЭС на ледоколах и судах ледового плавания
1.1.3. Электродвижение на кораблях ВМФ надводного флота
1.1.4. Электродвижение на кораблях ВМФ подводного флота
1.2. Технические предпосылки для создания нового поколения ЕЭЭС судов и
кораблей с электродвижением
1.2.1. Применение ЮВТ-транзисторов и 8С1СТ-тиристоров в силовых преобразователях частоты ЕЭЭС
1.2.2. Применение технологий водородной энеогетики в энергетических установках ЕЭЭС
1.2.3. Применение высококоэрцитивных магнитов и ВТСП технологий для создания перспективных ГЭД
1.2.4. Применение движительно-рулевых комплексов
1.3. Использование передовых технологий при создании нового поколения
ЕЭЭС судов и кораблей с электродвижением
1.3.1. Силовые энергетические установки ЕЭЭС нового поколения
1.3.2. Электростанции ЕЭЭС нового поколения
1.3.3. Силовые СПЧ ЕЭЭС нового поколения
1.4. Основные направления внедрения передовых технологий при создании
нового поколения судовых ЕЭЭС
1.4.1. Перспективы внедрения нового поколения ЕЭЭС на буровых и обеспечивающих судах
1.4.2. Перспективы внедрения нового поколения ЕЭЭС на пассажирских судах
1.4.3. Перспективы внедрения на ВМФ нового поколения ЕЭЭС для надводных кораблей с электродвижением
1.4.4. Перспективы внедрения на ВМФ нового поколения ЕЭЭС для подводных кораблей с электродвижением
1.5. Системы контроля, управления и защиты судовых ЕЭЭС
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ

ГЛАВА 2. РАСЧЁТ ЭЛЕМЕНТОВ И УЗЛОВ СЭС СУДОВЫХ ЕЭЭС
2.1. Математическое описание и компьютерное моделирование первичных двигателей ГА СЭС
2.2. Математическое описание и компьютерное моделирование режимов автономной работы генераторов СЭС
2.2.1. Математическое описание и компьютерное моделирование СГ в фазной системе координат
2.2.2. Математическое описание и компьютерное моделирование регулятора напряжения СГ в фазной системе координат
2.2.3. Математическое описание и компьютерное моделирование статической нагрузки и кабельной трассы ЕЭЭС в фазной системе координат
2.2.4. Математическое описание и компьютерное моделирование СГ в преобразованной системе координат
2.2.5. Математическое описание и моделирование АРН СГ в преобразованной системе координат
2.2.6. Математическое описание и моделирование статической нагрузки и кабельной трассы в преобразованной системе координат
2.3. Математическое описание и компьютерное моделирование режимов параллельной работы генераторов СЭС
2.3.1. Математическое описание и компьютерное моделирование ЕЭЭС
в составе СЭС, содержащей однотипные синхронные генераторы
2.3.2. Математическое описание и компьютерное моделирование ЕЭЭС
в составе СЭС, содержащих разнотипные синхронные генераторы
2.3.3. Математическое описание и компьютерное моделирование ЕЭЭС
в составе нескольких СЭС с разнотипными синхронными генераторами
2.3.4. Математическое описание и компьютерное моделирование судовых электростанций ЕЭЭС с ВТСП-генераторами
2.4. Разработка методики формирования структуры и определения областей параметров системы распределения нагрузок в СЭС
2.4.1. Исходная форма записи системы уравнений для описания динамических режимов СЭС переменного тока
2.4.2. Решение задачи определения областей параметров системы распределения нагрузок в СЭС
2.4.3. Обоснование предлагаемой целевой функции и ее связь с исходной математической моделью

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
ГЛАВА 3. РАСЧЁТ САР ГРЕБНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ВАРИАНТОВ СЭД СУДОВЫХ ЕЭЭС
3.1. Структуры САУ ГЭП с асинхронными ГЭД
3.1.1. Скалярное управление асинхронными ГЭД
3.1.2. Векторное управление асинхронными ГЭД
3.1.3. Прямое управление моментом в асинхронных ГЭП
3.1.4. Пространственно-векторная модуляция при управлении асинхронным

3.1.5. Системы управления асинхронных ГЭП без датчиков скорости
3.1.6. Асинхронные ГЭП с активным выпрямителем
3.1.7. Асинхронные ГЭП с матричными НПЧ
3.1.8. Асинхронные высоковольтные ГЭП
3.2. Структуры САУ ГЭП с синхронными ГЭД
3.2.1. Структуры САУ ГЭП на основе неуправляемого выпрямителя и тиристорного инвертора
3.2.2. Структуры САУ ГЭП на основе неуправляемого выпрямителя и транзисторного инвертора
3.2.3. Структуры САУ ГЭП на основе управляемого выпрямителя и тиристорного инвертора
3.2.4. Структура САУ ГЭП на основе активного выпрямителя и транзисторного инвертора
3.3. Структуры САУ вентильно-индукторных ГЭП
3.3.1. Структура САУ вентильного ГЭП на основе неуправляемого выпрямителя и транзисторного коммутатора
3.3.2. Структура САУ вентильно-индукторного ГЭП на основе неуправляемого
выпрямителя и тиристорного инвертора
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
ГЛАВА 4. РАСЧЁТ ЕЭЭС С ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМИ
ЭНЕРГОУСТАНОВКАМИ НА ВОДОРОДНОМ ТОПЛИВЕ
4.1. Расчёт характеристик батареи ТЭ
4.2. Расчет параметров транзисторных ИППТ средней мощности
4.3. Расчёт параметров тиристорных ИППТ
4.3.1. Расчёт параметров силовой части тиристорных ИППТ большой
мощности

пять - шесть раз. При этом в наибольшей степени это затронуло НИР и, особенно, фундаментальные и поисковые исследования. Так, начиная с 1992 года, проведение поисковых исследований в интересах развития гражданской и военно-морской техники практически прекратилось.
А между тем, в настоящее время, благодаря появлению новых прорывных технологий, позволяющих значительно снизить массогабаритные характеристики силового электротехнического оборудования, сильно изменился сам подход к построению ЕЭЭС судов и кораблей с электродвижением. К таким технологиям можно отнести:
- технологию производства кремниевых твёрдотельных силовых полупроводниковых приборов (ЮВТ-транзисторов и полностью управляемых ЮСТ-тиристоров);
- технологию создания топливных элементов с твердополимерным электролитом, позволяющих с высокой энергетической и экологической эффективностью осуществлять непосредственное превращение химической энергии топлива и окислителя в электрическую энергию;
- технологию создания и изготовления высококоэрцитивных магнитов, позволяющих спроектировать класс силовых электродвигателей без подвода электроэнергии к ротору;
- использование эффекта высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП), для которой характерны более высокие, по сравнению с ранее использованными, рабочие температуры для получения дополнительного снижения массогабаритных характеристик силового электрооборудования;
- технологию создания винто-рулевых колонок (ВРК) и движительно-рулевых комплексов (ДРК) большой мощности с погруженными ГЭД.
1.2.1. Применение ЮВТ-транзисторов и вССТ-тиристоров в силовых преобразователях частоты ЕЭЭС
ГЭП подавляющего большинства ЕЭЭС кораблей и судов с электродвижением получают питание от судовой трехфазной сети