Электростанции автономных объектов на базе дизель-генераторных установок переменной частоты вращения

• Автор: Самоявчев, Иван Сергеевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 140 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. АНАЛИЗ ВАРИАНТОВ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ АВТОНОМНЫХ
ОБЪЕКТОВ С СИСТЕМАМИ ЭЛЕКТРОДВИЖЕНИЯ
1.1 Электродвижение на автомобильном транспорте
1.2 Электродвижение на железнодорожном транспорте
1.3 Электродвижение на водном транспорте
1.4 Электростанция автономного объекта на базе дизель-
генераторной установки переменной частоты вращения
Выводы
Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ И ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛИ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ АВТОНОМНОГО ОБЪЕКТА НА БАЗЕ ДГУ ПЕРЕМЕННОЙ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ
2.1 Математическая и имитационная модели дизеля
2.2 Математическая и имитационная модели синхронной машины
2.3 Математическая и имитационная модели преобразователя
частоты
2.4 Математические и имитационные модели нагрузки ЕЭС
2.5 Математическая и имитационная модели единой электростанции
автономного объекта на базе дизель-генераторной установки переменной частоты вращения
Выводы
Глава 3. АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЕЭС
3.1 Анализ динамических режимов канала электродвижения ЕЭС
3.2 Анализ динамических режимов канала электроснабжения ЕЭС
3.3 Экспериментальное исследование динамических режимов
работы ЭС на базе ДГУ переменной частоты вращения
Выводы

Глава 4. РАСЧЕТ ТОПЛИВНОЙ ЭКОНОМИЧНОСТИ
ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ АВТОНОМНОГО ОБЪЕКТА НА БАЗЕ ДГУ ПЕРЕМЕННОЙ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ
4.1 Расчет топливной экономичности ЕЭС на базе ДГУ переменной
частоты вращения
4.2 Коэффициент полезного действия синхронной машины
4.3 Коэффициент полезного действия трансформатора
4.4 Коэффициент полезного действия преобразователя частоты
4.5 Оценка топливной экономичности ЕЭС мощностью 100 и 1

Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
На водном, автомобильном и железнодорожном транспорте все большее распространение получают системы электродвижения. При этом тяговые (гребные) электродвигатели могут питаться вместе с другими потребителями от единой электростанции автономного объекта (ЕЭС). Применение ЕЭС позволяет повысить надежность и упростить обслуживание энергосистемы автономного объекта за счет уменьшения количества составляющих ее компонентов. В качестве первичных двигателей ЕЭС широко используются двигатели внутреннего сгорания (ДВС).
Как правило, ЕЭС строится на базе дизель-генераторных установок (ДГУ) постоянной частоты вращения. Повышение экономичности электростанции возможно за счет применения ДГУ переменной частоты вращения [29]. Экономия топлива достигается за счет задания для каждого значения мощности нагрузки оптимальной частоты вращения вала ДВС, соответствующей наименьшему удельному расходу топлива.
Исследование и разработка ЕЭС на базе ДГУ переменной частоты вращения является относительно новым техническим направлением в малой энергетике. Работы в данной области проводят ряд известных зарубежных фирм (Fubag, Honda, Hyundai, Kypor, ABB, Wartsila и др.). Известны исследования по данной тематике и в России - ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС» (г.Москва), ОАО "Звезда" (г.Санкт-Петербург), ОАО "Сигма" (г.Ковров), ВГАВТ и НГТУ (г.Н.Новгород). Перечень отечественных и зарубежных научных публикаций, посвященных данной тематике достаточно мал. Анализ показал, что особенно это относится к исследованиям динамических режимов работы, разработке математической модели ЕЭС с системой электродвижения на базе ДГУ переменной частоты вращения, синтезу систем регулирования каналов электродвижения, электроснабжения, расчету топливной экономичности ЕЭС на базе ДГУ переменной частоты вращения.

Выводы
1. На основании анализа электростанций автономных объектов, показана целесообразность их построения на базе ДГУ переменной частоты вращения, что позволит сократить удельный и абсолютный расходы топлива, обеспечить оптимальный тепловой режим работы ДГУ, повысить моторесурс и снизить количество вредных выбросов в атмосферу.
2. Разработана структура ЕЭС автономного объекта на базе ДГУ переменной частоты вращения, защищенная патентом на изобретение РФ.
3. Представлена оценка количественных показателей экономии топлива на примере судовой ЕЭС с ДГУ переменной частоты вращения мощностью 1000 кВт. Показано, что экономия топлива может достигать 40-55% по абсолютному расходу.