RU2522733C1 - Electric propulsion ship system with two-screw propulsion unit with ring structure engines - Google Patents
Electric propulsion ship system with two-screw propulsion unit with ring structure engines Download PDFInfo
- Publication number
- RU2522733C1 RU2522733C1 RU2012154443/11A RU2012154443A RU2522733C1 RU 2522733 C1 RU2522733 C1 RU 2522733C1 RU 2012154443/11 A RU2012154443/11 A RU 2012154443/11A RU 2012154443 A RU2012154443 A RU 2012154443A RU 2522733 C1 RU2522733 C1 RU 2522733C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency converter
- output
- propeller
- electric
- inverters
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Multiple Motors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области судостроения, в частности к судовым системам электродвижения с преобразователями частоты и гребными электродвигателями. В качестве преобразователей широко используются различные схемы с неуправляемыми выпрямителями, обладающие высокими энергетическими показателями и надежностью, а в качестве гребных электродвигателей - электрические машины постоянного и переменного тока, установленные в корпусе судна или в гондоле движителя типа «поворотная колонка» с ротором, имеющим вал для установки гребного винта.The invention relates to the field of shipbuilding, in particular to ship electrical propulsion systems with frequency converters and propeller motors. Various converters with uncontrolled rectifiers, which have high energy performance and reliability, are widely used as converters, and electric motors of direct and alternating current installed in the ship’s hull or in the gondola of the “rotary column” type propeller with a rotor having a shaft for propeller installation.
Известна судовая двигательно-движительная установка типа «поворотная колонка» [патент РФ №2119875 опубл. 10.10.1998 г.]. Установка содержит заключенный в обтекаемый кожух (гондолу) гребной биротативный электродвигатель и два гребных винта, вращающихся в противоположных направлениях, а именно контрпропеллер, установленный на валу ротора биротативного двигателя, и гребной винт, установленный на полом валу вращающегося статора, коаксиальном валу ротора. Кожух установлен с возможностью поворота в горизонтальной плоскости. К сожалению, схема управления в патенте РФ №2119875 не раскрыта, однако для специалиста очевидно, поворотная колонка является частью судовой системы электродвижения, и гребной электродвигатель установки подключен к статическому преобразователю частоты, который, в свою очередь, подключен к энергосистеме и к электрогенератору, приводимому во вращение тепловым двигателем. К недостаткам аналога относятся:Known ship propulsion system of the type "rotary column" [RF patent No. 2119875 publ. 10/10/1998]. The installation contains a rotational rotational motor enclosed in a streamlined casing (nacelle) and two propellers rotating in opposite directions, namely a counter-propeller mounted on the rotor shaft of the biotational engine, and a propeller mounted on the hollow shaft of the rotating stator, the coaxial rotor shaft. The casing is mounted to rotate in a horizontal plane. Unfortunately, the control circuit in RF patent No. 21919875 is not disclosed, however, for a specialist it is obvious that the rotary column is part of the ship’s electric propulsion system, and the propeller of the installation is connected to a static frequency converter, which, in turn, is connected to the power system and to the electric generator driven into rotation by a heat engine. The disadvantages of the analogue include:
- повышенные масса, габариты и потери энергии за счет большого гидродинамического сопротивления гондолы с установленным в ней гребным электродвигателем и некомпенсированного (остаточного) «закручивания» присоединенных масс воды;- increased mass, dimensions and energy losses due to the large hydrodynamic resistance of the nacelle with a propeller motor installed in it and uncompensated (residual) "twisting" of the attached masses of water;
- пониженный уровень виброаккустических характеристик двигательно-движительной системы;- reduced level of vibro-acoustic characteristics of the propulsion system;
- повышенные уровни электромагнитных помех и гармонических составляющих в токе, потребляемом стандартными преобразователями частоты из судовой сети;- increased levels of electromagnetic interference and harmonic components in the current consumed by standard frequency converters from the ship network;
- пониженная надежность конструкции биротативного двигателя и увеличенные потери.- reduced reliability of the design of the bi-rotational engine and increased losses.
Более прогрессивными и обладающими лучшими виброакустическими характеристиками являются двигательно-движительные системы с магнитными двигателями кольцевой конструкции. В качестве прототипа выбрана судовая система электродвижения на базе двигательно-движительной системы с двигателем кольцевой конструкции (далее - ДДС КК) [А. Григорьев. Судовая система электродвижения нового поколения, - «Морской флот» №02 (1500), 2012 г.стр.38-40]. Судовая система электродвижения содержит двигательно-движительную систему в виде погружного электродвигателя кольцевой конструкции, совмещенного с гребным винтом. Статорные обмотки электродвигателя подключены через обратимый преобразователь частоты, дроссель и автоматический выключатель к распределительному щиту. Преобразователь частоты состоит из последовательно соединенных активного выпрямителя и инвертора. Вход активного выпрямителя подключен к упомянутому дросселю, а выход преобразователя частоты (выход инвертора) - к упомянутым обмоткам статора погружного электродвигателя кольцевой конструкции.More progressive and with better vibroacoustic characteristics are motor-propulsion systems with magnetic ring-shaped motors. The ship’s electric propulsion system based on a propulsion system with a ring-shaped engine (hereinafter referred to as DDS KK) was selected as a prototype [A. Grigoryev. A new generation shipboard electric propulsion system, “Marine Fleet” No. 02 (1500), 2012, pp. 38-40]. The ship’s electric propulsion system comprises a propulsion system in the form of a submersible electric motor of a ring design combined with a propeller. The stator windings of the electric motor are connected through a reversible frequency converter, inductor and circuit breaker to the switchboard. The frequency converter consists of a series-connected active rectifier and inverter. The input of the active rectifier is connected to the aforementioned inductor, and the output of the frequency converter (inverter output) is connected to the stator windings of a submersible electric motor of a ring design.
К недостаткам данного прототипа относятся:The disadvantages of this prototype include:
- пониженный уровень виброаккустических характеристик двигательно-движительной системы;- reduced level of vibro-acoustic characteristics of the propulsion system;
- КПД движителя за счет потерь энергии на «закручивание» присоединенных масс воды.- The efficiency of the propulsion due to energy losses due to the "twisting" of the attached masses of water.
Задача, решаемая изобретением - расширение арсенала средств и создание новой судовой системы электродвижения с двигательно-движительной установкой на базе двухвинтового модуля кольцевой конструкции с повышением эффективности использования энергии, экономичности, снижении уровня шума и вибрации, создаваемого работой движителя, позволяющей, за счет минимизации гидродинамических потерь и создания дополнительного усилия упора обеспечить увеличение КПД движителя, повысить виброаккустические характеристики, с достижением экономии и эффективного использования энергии, а также получить дополнительную возможность применения более технологичных и эффективных гребных винтов типа импеллер.The problem solved by the invention is the expansion of the arsenal of means and the creation of a new ship’s electric propulsion system with a propulsion system based on a twin-screw module of a ring design with increased energy efficiency, economy, reduction of noise and vibration created by the operation of the propulsion system, which allows, by minimizing hydrodynamic losses and creating additional emphasis efforts to provide an increase in the efficiency of the propulsion device, to increase the vibration-acoustic characteristics, with the achievement of economy and efficiency efficient use of energy, as well as an additional opportunity to use more technologically advanced and efficient propeller-type propellers.
Достигаемый технический результат заключается в обеспечении возможности:Achievable technical result is to enable:
- повышения КПД движителя;- increase the propulsion efficiency;
- снижения потерь энергии за счет управления электродвигателями по характеристике, полученной опытным путем;- reduction of energy losses due to the control of electric motors according to the characteristic obtained experimentally;
- дополнительного снижения потерь энергии за счет малого гидродинамического сопротивления модуля с двумя гребными синхронными электродвигателями кольцевой конструкции с возбуждением от постоянных магнитов;- additional reduction of energy losses due to the small hydrodynamic resistance of the module with two rowing synchronous synchronous electric motors of a ring design with excitation from permanent magnets;
- снижения уровня шума и вибраций, создаваемых модулем, за счет управления электродвигателями по характеристике, полученной опытным путем;- reduction of noise and vibration generated by the module, due to the control of electric motors according to the characteristic obtained experimentally;
- дополнительного повышения КПД установки и снижения уровня виброаккустических возмущений, за счет использования в модуле двух гребных винтов типа импеллер и повышения качества и эффективности использования электроэнергии преобразователем частоты, обеспечивающим фильтрацию, компенсацию реактивной мощности и симметрирование фазных напряжений во входной цепи, стабилизацию выходного напряжения и возможность рекуперации электроэнергии для использования судовыми потребителями.- an additional increase in the efficiency of the installation and a decrease in the level of vibro-acoustic disturbances due to the use of two impeller-type propellers in the module and an increase in the quality and efficiency of energy use by the frequency converter, which provides filtering, reactive power compensation and phase voltage balancing in the input circuit, output voltage stabilization and the ability to energy recovery for use by ship consumers.
Поставленная комплексная задача решается изменением функциональной схемы установки и изменением конструкции.The complex task posed is solved by changing the functional diagram of the installation and changing the design.
Заявляемая судовая система электродвижения с двухвинтовым двигательно-движительным модулем имеет в своем составе шины распределительного щита, подключенные через автоматический выключатель и дроссель к обратимому преобразователю частоты. Первый выход преобразователя частоты подсоединен к статорной обмотке первого гребного электродвигателя кольцевой конструкции с возбуждением от постоянных магнитов (далее - первый электродвигатель). В полости ротора первого электродвигателя установлен первый гребной винт фиксированного шага. От прототипа отличается тем, что дополнительно содержит второй гребной электродвигатель кольцевой конструкции с возбуждением от постоянных магнитов (далее - второй электродвигатель). Его статорная обмотка подсоединена ко второму выходу преобразователя частоты. В полости ротора второго электродвигателя установлен второй гребной винт фиксированного шага, оба упомянутых электродвигателя расположены соосно и объединены в единый модуль таким образом, что их полости образуют сквозной канал. Лопасти первого гребного винта выполнены с противонаправленным разворотом к лопастям второго гребного винта. Упомянутый преобразователь частоты содержит установленный на входе управляемый выпрямитель, силовой выход которого соединен с конденсаторным накопителем звена постоянного тока, с датчиком напряжения на конденсаторном накопителе и с силовыми входами двух инверторов, которые входят в состав преобразователя частоты. Преобразователь содержит также два задатчика частот вращения электродвигателей, каждый из задатчиков своим первым выходом соединен с управляющим входом одного из инверторов, а своим вторым выходом соединены с первыми выходом другого задатчика.The inventive marine electric propulsion system with a twin-screw propulsion module incorporates distribution board buses connected through a circuit breaker and inductor to a reversible frequency converter. The first output of the frequency converter is connected to the stator winding of the first rowing electric motor of a ring design with excitation from permanent magnets (hereinafter - the first electric motor). A first fixed pitch propeller is installed in the rotor cavity of the first electric motor. It differs from the prototype in that it additionally contains a second rowing electric motor of a ring design with excitation from permanent magnets (hereinafter - the second electric motor). Its stator winding is connected to the second output of the frequency converter. A second fixed pitch propeller is installed in the rotor cavity of the second electric motor, both of the aforementioned electric motors are aligned and combined into a single module so that their cavities form a through channel. The blades of the first propeller are made with an opposite direction to the blades of the second propeller. The mentioned frequency converter contains a controlled rectifier installed at the input, the power output of which is connected to a capacitor drive of the DC link, with a voltage sensor on the capacitor drive and with the power inputs of two inverters that are part of the frequency converter. The converter also contains two adjusters of the rotational speeds of the electric motors, each of the adjusters with its first output connected to the control input of one of the inverters, and its second output connected to the first output of the other adjuster.
Судовая система электродвижения имеет в своем составе локальную систему управления, соединенную с управляющим входом управляемого выпрямителя, с сигнальным выходом датчика напряжения на конденсаторном накопителе, с управляющими входами задатчиков частот, а также с сигнальными выходами первого и второго датчиков тока фаз, первого и второго датчиков напряжения фаз, установленных в выходных силовых цепях инверторов, являющихся выходами преобразователя частоты. Подключение электродвигателей выполнено с обеспечением возможности разнонаправленного вращения их роторов.The ship’s electric propulsion system incorporates a local control system connected to the control input of the controlled rectifier, with the signal output of the voltage sensor on the capacitor bank, with the control inputs of the frequency adjusters, and also with the signal outputs of the first and second phase current sensors, the first and second voltage sensors phases installed in the output power circuits of inverters, which are the outputs of the frequency converter. The motors are connected with the possibility of multidirectional rotation of their rotors.
На Фиг.1 представлена схема судовой системы электродвижения с двухвинтовым двигательно-движительным модулем с двигателями кольцевой конструкции, на Фиг.2 - конструктивное исполнение двигательно-движительного модуля, на Фиг.3 - вид А-А Фиг.2. На Фигурах введены следующие обозначения:Figure 1 presents a diagram of a ship's electric propulsion system with a twin-screw propulsion module with ring-shaped engines, Figure 2 is a design of the propulsion module, Figure 3 is a view A-A of Figure 2. The following notation is introduced in the Figures:
1 - шины распределительного щита; 2 - автоматический выключатель; 3 - дроссель; 4 -преобразователь частоты; 5, 6 - первый и второй, соответственно, гребные синхронные электродвигатели кольцевой конструкции с возбуждением от постоянных магнитов, 7 - первый гребной винт фиксированного шага; 8 - второй гребной винт фиксированного шага; 9 - двигательно-движительный модуль; 10, 11 - полости первого и второго роторов, соответственно; 12, 13 - первый и второй роторы, соответственно; 14 - сквозной канал; 15 - управляемый выпрямитель с векторным управлением; 16 - конденсаторный накопитель; 17 - датчик напряжения на конденсаторном накопителе; 18 - первый инвертор; 19 - второй инвертор; 20 - локальная система управления; 21 - первый задатчик частот вращения электродвигателей; 22 - второй задатчик частот вращения электродвигателей, 23 и 24 - первый и второй датчики тока фаз, 25 и 26 - первый и второй датчики напряжений фаз; 27 и 28 - статоры гребных электродвигателей, 29 - интерфейс. Судовая система электродвижения с двухвинтовым двигательно-движительным модулем на базе двигателей кольцевой конструкции содержит шины 1 распределительного щита, соединенные через автоматический выключатель 2 и дроссель 3 с преобразователем частоты 4. К преобразователю частоты 4 с двумя раздельными выходными трехфазными цепями подключены соответственно два гребных синхронных электродвигателя 5 и 6 (их статорные обмотки). Гребные двигатели с возбуждением от постоянных магнитов имеют кольцевую конструкцию, подобно тому, как описано в прототипе. В полости ротора каждого из электродвигателей установлены гребные винты 7 и 8 фиксированного шага. Конструктивно оба электродвигателя 5 и 6 оформлены в виде модуля 9 двигательно-движительной установки, то есть имеют общий корпус, где они расположены соосно, а полости 10 и 11 их роторов 12 и 13 в корпусе модуля 9 образуют сквозной канал 14. Лопасти первого гребного винта 7 выполнены с противонаправленным разворотом к лопастям второго гребного винта 8. Преобразователь 4 частоты выполнен обратимым и содержит управляемый выпрямитель 15 с векторным управлением, силовой выход которого соединен с конденсаторным накопителем 16 звена постоянного тока, с датчиком напряжения 17 на конденсаторном накопителе и силовыми входами инверторов 18 и 19. Управляемый выпрямитель 15 подключен управляющим входом к локальной системе управления 20. В составе преобразователя 4 частоты имеются также первый задатчик 21 частот вращения электродвигателей 5 и 6 в функции получения максимального суммарного упора гребных винтов и второй задатчик 22 частот вращения электродвигателей в функции минимума шума и вибрации, воспроизводимых модулем, подключенные своими входами к локальной системе управления 20. Первый выход первого задатчика 21 соединен с первым выходом второго задатчика 22 и с управляющим входом первого инвертора 18, а второй выход первого задатчика 21 соединен с вторым выходом второго задатчика 22 и с управляющим входом второго инвертора 19. Выходные силовые цепи инверторов 18 и 19 через силовые цепи соответствующих датчиков 23 и 24 тока фаз, являющиеся выходами преобразователя 4 и к которым подключены первый и второй датчики 25 и 26 напряжений фаз, соединены с обмотками статоров 27 и 28 соответствующих гребных электродвигателей 5 и 6 кольцевой конструкции. Подключение электродвигателей выполнено с противоположным чередованием фаз для разнонаправленного вращения их роторов 12 и 13 со встроенными гребными винтами 7 и 8 и создания упора в одном общем направлении. Сигнальные выводы датчиков напряжения 17, 25, 26 и датчиков тока 23 и 24 подключены к локальной системе управления 20, к которой для соединения с системой верхнего уровня подключен интерфейс 29.1 - busbar switchboard; 2 - circuit breaker; 3 - throttle; 4 - frequency converter; 5, 6 - the first and second, respectively, rowing synchronous electric motors of a ring design with excitation from permanent magnets, 7 - the first propeller of a fixed pitch; 8 - second propeller fixed pitch; 9 - motor-propulsion module; 10, 11 - cavity of the first and second rotors, respectively; 12, 13 - the first and second rotors, respectively; 14 - through channel; 15 - controlled rectifier with vector control; 16 - capacitor bank; 17 - voltage sensor on a capacitor bank; 18 - the first inverter; 19 - second inverter; 20 - local control system; 21 - the first speed controller of electric motors; 22 - a second adjuster of the rotational speeds of the electric motors, 23 and 24 - the first and second phase current sensors, 25 and 26 - the first and second phase voltage sensors; 27 and 28 - stators of propeller motors, 29 - interface. A ship’s electric propulsion system with a twin-screw motor-propulsion module based on ring motors contains switchboard buses 1 connected through a circuit breaker 2 and a choke 3 to a frequency converter 4. Two synchronous motors 5 are connected respectively to a frequency converter 4 with two separate output three-phase circuits 5 and 6 (their stator windings). Permanent magnet driven rowing motors have an annular structure, similar to that described in the prior art. In the rotor cavity of each of the electric motors, fixed-
Судовая система электродвижения с двухвинтовым двигательно-движительным модулем на базе двигателей кольцевой конструкции работает следующим образом.The ship’s electric propulsion system with a twin-screw propulsion module based on ring-shaped engines works as follows.
Работой установки управляет система верхнего уровня, передавая команды по интерфейсу 29 локальной системе управления 20, которая задает режимы работы управляемому выпрямителю 15 и инверторам 18 и 19, контролируя напряжение на конденсаторном накопителе 16 с помощью датчика напряжения 17 и токи обмоток статоров 27 и 28, соответствующие механическим моментам нагрузки электродвигателей 5 и 6 и создаваемым гребными винтами 7 и 8 усилиям упоров. Работой силовых схем управляемого выпрямителя 15 с векторным управлением и инверторов 18 и 19 управляют встроенные контроллеры по информации собственных датчиков (на фигурах не показаны).The operation of the installation is controlled by the upper-level system, transmitting commands through the interface 29 to the local control system 20, which sets the operating modes for the controlled rectifier 15 and inverters 18 and 19, controlling the voltage on the capacitor bank 16 using the voltage sensor 17 and the currents of the
По сигналу, поступающему на вход локальной системы управления 20 по интерфейсу 29 от системы управления верхнего уровня, система электродвижения может быть переведена в следующие основные режимы работы:By the signal received at the input of the local control system 20 via the interface 29 from the upper level control system, the electric movement system can be transferred to the following main operating modes:
- режим движения и торможения с максимальным усилием упора;- driving and braking mode with maximum stop force;
- режим движения и торможения с минимумом шумов и вибраций, создаваемых двигательно-движительным модулем;- mode of movement and braking with a minimum of noise and vibration created by the propulsion module;
- режимы движения и торможения с компенсацией реактивной мощности, генерируемой судовыми электропотребителями и симметрирования по модулю и фазе напряжения на шинах 1 распределительного щита.- modes of movement and braking with reactive power compensation generated by ship electrical consumers and balancing modulo and phase voltage on the busbars 1 of the switchboard.
Судно приводится в движение с помощью электродвигателей 5 и 6 модуля 9, получающих питание от инверторов 18 и 19 в виде трехфазных систем напряжений, отличающихся по частоте и амплитуде, с противоположным чередованием фаз, что обеспечивает разнонаправленное вращение гребных винтов 7 и 8 с противонаправленным разворотом лопастей для создания упора в одном общем направлении. При этом напряжение с шин 1 распределительного щита через включенный автоматический выключатель 2, дроссель 3 подается на управляемый выпрямитель 15, на инверторы 18 и 19. Управляемый выпрямитель 15 обеспечивает стабилизацию постоянного напряжения на конденсаторном накопителе 16 звена постоянного тока, фильтрацию потребляемого тока, изменение угла сдвига между напряжением и током в каждой фазе на своем входе по заданиям локальной системы 20 управления для компенсации реактивной мощности и для симметрирования по модулю и фазе трехфазной системы векторов питающих напряжений. Инверторы 18 и 19 управляют работой электродвигателей 5 и 6 в соответствии с принципом векторного управления электроприводом.The vessel is propelled by electric motors 5 and 6 of
При торможении электродвигатели 5 и 6 переводятся в генераторный режим, при котором электрическая энергия поступает через инверторы 18 и 19, управляемый выпрямитель 15, дроссель 3, автоматический выключатель 2 на шины 1 распределительного щита, откуда подается для питания судовых электропотребителей (на фигуре не показаны). Избыток электроэнергии поглощается тормозным резистором, устанавливаемым в звене постоянного тока управляемого выпрямителя 15 (на фигурах не показан).When braking, the electric motors 5 and 6 are transferred to the generator mode, in which electric energy is supplied through inverters 18 and 19, a controlled rectifier 15, a choke 3, an automatic switch 2 to the distribution busbars 1, from where it is supplied to power marine electrical consumers (not shown in the figure) . The excess electricity is absorbed by the braking resistor installed in the DC link of the controlled rectifier 15 (not shown in the figures).
Режимы движения и торможения с максимизацией суммарного усилия упора при оптимальных энергозатратах осуществляются за счет управления электродвигателями с учетом конструктивных особенностей и гидродинамических характеристик модуля 9 и гребных винтов 7 и 8. Усилие упора модуля 9 складывается из усилий упора гребных винтов 7 и 8, приводимых во вращение электродвигателями 5 и 6. Оптимальные зависимости усилий упора от частоты вращения каждого гребного винта, при их совместной работе в модуле 9 и минимальных суммарных затратах электроэнергии на движение судна, получены опытным путем. Электрическая мощность, подводимая к электродвигателям 5 и 6, преобразуется в механическую с частотами вращения роторов, соответствующими моментам сопротивления гребных винтов 7 и 8. Характеристика, находящаяся в памяти первого задатчика 21, устанавливает для каждого электродвигателя свою частоту вращения, оптимальный коэффициент распределения электрической мощности, подводимой к электродвигателям 5 и 6 для получения максимального суммарного усилия упора от гребных винтов модуля 9.Modes of movement and braking with maximization of the total stop effort at optimal energy consumption are achieved by controlling the electric motors taking into account the design features and hydrodynamic characteristics of
Система верхнего уровня через локальную систему управления 20 задает величину, соответствующую усилию упора модуля 9, на первый задатчик 21 частоты вращения, который распределяет задания по выходной мощности на инверторы 18 и 19. Инверторы 18 и 19 формируют выходные напряжения по частоте и амплитуде для питания обмоток статоров электродвигателей 5 и 6. Электрическая мощность преобразуется в механическую мощность вращения каждого гребного винта, в суммарное усилие упора модуля, приводящее в движение судно с соответствующей скоростью.The upper level system through the local control system 20 sets the value corresponding to the thrust of the
Режим движения и торможения с минимумом шумов и вибраций, связанных с гидродинамикой конструкции корпуса двигательно-движительного модуля 9, гребных винтов 7 и 8, осуществляется повышением ламинарности водного потока на выходе модуля, а также оптимизацией режимов его работы. По сигналам системы управления верхнего уровня и локальной системы управления 20 второй задатчик 22 устанавливает оптимальный коэффициент распределения электрической мощности для гребных электродвигателей 5 и 6 во всем диапазоне частот вращения гребных винтов 7 и 8, при минимальном уровне шумов и вибраций, воспроизводимых модулем 9, по характеристике, полученной опытным путем. Задатчики 21 и 22 задают инверторам 18 и 19 частоты и амплитуды выходных напряжений, питающих обмотки статоров 27 и 28 электродвигателей 5 и 6. Система 20 контролирует заданные параметры, вычисляет значения частот вращения, мощности, потребляемые электродвигателями, и по характеристикам гребных винтов, усилия упора, используя информацию, поступающую от датчиков 23, 24 тока и 25, 26 напряжения фаз. Применение в конструкции модуля 9 гребных электродвигателей 5 и 6 кольцевой конструкции с возбуждением от постоянных магнитов, имеющих минимальные габариты торцевой части, обеспечивает минимизацию гидродинамического сопротивления и лучшую обтекаемость корпуса.The mode of movement and braking with a minimum of noise and vibration associated with the hydrodynamics of the design of the housing of the
Уровень шумов, воспроизводимых оборудованием системы электродвижения, особенно генераторов, гребных электродвигателей 5 и 6, электропотребителей, зависит от величины потребляемых ими токов, которые могут содержать реактивные и высшие гармонические составляющие, а также от симметрии трехфазных систем питающих напряжений.The noise level reproduced by the equipment of the electric propulsion system, especially generators, propeller motors 5 and 6, electric consumers, depends on the amount of currents consumed by them, which can contain reactive and higher harmonic components, as well as on the symmetry of three-phase voltage supply systems.
В режиме движения и торможения с компенсацией реактивной мощности, генерируемой судовыми электропотребителями, по команде системы верхнего уровня, локальная система управления 20 выдает сигнал задания, по которому управляемый выпрямитель 15 изменяет угол сдвига между векторами напряжений и токов фаз, необходимый для компенсации реактивной мощности на шинах 1 распределительного щита питания для электропотребителей. Среднее значение напряжения на выходе управляемого выпрямителя 15 остается стабильным и инверторы 18 и 19 выполняют функцию, заданную системой управления 20.In the mode of movement and braking with reactive power compensation generated by ship electrical consumers, at the command of the upper level system, the local control system 20 generates a reference signal, according to which the controlled rectifier 15 changes the shift angle between the voltage and phase current vectors necessary to compensate the reactive power on the tires 1 power distribution box for consumers. The average voltage at the output of the controlled rectifier 15 remains stable and the inverters 18 and 19 perform the function specified by the control system 20.
Режим движения и торможения с симметрированием по модулю и фазе напряжения на шинах 1 распределительного щита питания для электропотребителей осуществляется по команде системы верхнего уровня и по сигналам встроенного в управляемый выпрямитель 15 с векторным управлением, датчиков напряжений и токов фаз с выработкой компенсационного воздействия. Компенсационное воздействие заключается в изменении модулей и фазовых углов векторов тока во входной цепи управляемого выпрямителя 15 и, соответственно, углов сдвига между током и напряжением в каждой фазе. Это осуществляется формированием управляемым выпрямителем 15 во входной цепи и на зажимах трехфазных обмоток дросселя 3 дополнительных векторов фазных напряжений. Сумма векторов фазных напряжений, действующих в каждой фазе дросселя 3, влияет на модуль и фазовый угол вектора тока, протекающего в каждой фазной обмотке дросселя. При этом векторы трехфазной системы напряжений на шинах 1 распределительного щита выравниваются по модулю с приближением взаимного фазового сдвига к 120 электрическим градусам. Среднее значение напряжения на выходе управляемого выпрямителя 15 остается стабильным и инверторы 18 и 19 могут выполнять заданную системой управления 20 функцию по режимам движения и торможения двигателей модуля.The mode of movement and braking with balancing by the modulus and phase of the voltage on the buses 1 of the power distribution board for electric consumers is carried out by the command of the upper level system and by the signals built into the controlled rectifier 15 with vector control, voltage sensors and phase currents with the generation of a compensation effect. Compensatory effect consists in changing the modules and phase angles of the current vectors in the input circuit of the controlled rectifier 15 and, accordingly, the shear angles between the current and voltage in each phase. This is accomplished by the formation of controlled rectifier 15 in the input circuit and at the terminals of the three-phase windings of the inductor 3 additional phase voltage vectors. The sum of the phase voltage vectors acting in each phase of the inductor 3 affects the module and the phase angle of the current vector flowing in each phase winding of the inductor. In this case, the vectors of the three-phase voltage system on the buses 1 of the switchboard are aligned modulo with the approximation of the mutual phase shift to 120 electrical degrees. The average value of the voltage at the output of the controlled rectifier 15 remains stable and the inverters 18 and 19 can perform the function specified by the control system 20 according to the driving and braking modes of the module motors.
Таким образом, применение в изобретении модуля двухвинтовой двигательно-движительной установки кольцевой конструкции с двумя гребными синхронными электродвигателями, возбуждаемых от постоянных магнитов, вращающих гребные винты с противонаправленным разворотом лопастей и обратимого преобразователя с двумя раздельно управляемыми инверторами для питания гребных электродвигателей, в том числе и при использовании гребных винтов типа импеллер, позволяет судовой системе электродвижения работать как в двигательном, так и в тормозном режиме с обеспечением:Thus, the use in the invention of a module of a twin-screw propulsion system of a ring design with two propeller synchronous electric motors driven by permanent magnets, rotating propellers with an anti-directional rotation of the blades and a reversible converter with two separately controlled inverters for powering the propeller motors, including the use of propellers of the impeller type, allows the ship's electric propulsion system to work in both motor and brake modes I have with security:
- повышения КПД движителя;- increase the propulsion efficiency;
- снижения уровня шумов и вибраций;- reduce noise and vibration;
- повышения качества и эффективного использования электроэнергии на шинах распределительного щита за счет управляемого выпрямителя, обеспечивающего фильтрацию потребляемого тока, стабилизацию выходного напряжения и возможность рекуперации электроэнергии для использования судовыми потребителями;- improving the quality and efficient use of electricity on the switchboard tires due to the controlled rectifier, which provides filtering of the consumed current, stabilization of the output voltage and the possibility of energy recovery for use by ship consumers;
- одновременного использования управляемого выпрямителя преобразователя частоты данной установки в качестве статического компенсатора реактивной мощности и для симметрирования по модулю и фазе векторов напряжений в питающей сети при различной загрузке ее фаз для дополнительного снижения уровня шумов и вибраций электрооборудования судна.- the simultaneous use of a controlled rectifier of the frequency converter of this installation as a static reactive power compensator and for balancing modulo and phase of the voltage vectors in the supply network with different loading of its phases to further reduce the level of noise and vibration of the ship's electrical equipment.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012154443/11A RU2522733C1 (en) | 2012-12-11 | 2012-12-11 | Electric propulsion ship system with two-screw propulsion unit with ring structure engines |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012154443/11A RU2522733C1 (en) | 2012-12-11 | 2012-12-11 | Electric propulsion ship system with two-screw propulsion unit with ring structure engines |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012154443A RU2012154443A (en) | 2014-06-20 |
RU2522733C1 true RU2522733C1 (en) | 2014-07-20 |
Family
ID=51213754
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012154443/11A RU2522733C1 (en) | 2012-12-11 | 2012-12-11 | Electric propulsion ship system with two-screw propulsion unit with ring structure engines |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2522733C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2630024C2 (en) * | 2016-02-04 | 2017-09-05 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" | Method of ship main motor braking and reverse control |
RU2670341C1 (en) * | 2017-08-18 | 2018-10-22 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" | Engine-propulsion module of ring structure |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4739256A (en) * | 1983-08-02 | 1988-04-19 | Triad Chemical Corporation | Method and apparatus for testing and repairing synchronous motors |
RU2119875C1 (en) * | 1997-01-06 | 1998-10-10 | Государственный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по развитию и эксплуатации флота | Shipboard propeller-engine plant, type swivel column |
EP1088237B1 (en) * | 1998-06-16 | 2005-04-06 | M.E.A. Motor Inspection Ltd. | Method and system for performance testing of rotating machines |
RU2436708C1 (en) * | 2010-09-20 | 2011-12-20 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Ship electric power generator unit |
-
2012
- 2012-12-11 RU RU2012154443/11A patent/RU2522733C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4739256A (en) * | 1983-08-02 | 1988-04-19 | Triad Chemical Corporation | Method and apparatus for testing and repairing synchronous motors |
RU2119875C1 (en) * | 1997-01-06 | 1998-10-10 | Государственный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по развитию и эксплуатации флота | Shipboard propeller-engine plant, type swivel column |
EP1088237B1 (en) * | 1998-06-16 | 2005-04-06 | M.E.A. Motor Inspection Ltd. | Method and system for performance testing of rotating machines |
RU2436708C1 (en) * | 2010-09-20 | 2011-12-20 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Ship electric power generator unit |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2630024C2 (en) * | 2016-02-04 | 2017-09-05 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" | Method of ship main motor braking and reverse control |
RU2670341C1 (en) * | 2017-08-18 | 2018-10-22 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" | Engine-propulsion module of ring structure |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012154443A (en) | 2014-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9650120B2 (en) | Electric drive shaft and vehicle comprising such an electric drive shaft | |
KR101474016B1 (en) | Power converters | |
US6188591B1 (en) | System for supplying electromotive consumers with electric energy | |
US9580160B2 (en) | Ship drive system having a plurality of electric drive shafts | |
RU2553530C2 (en) | Propulsion system | |
WO2019032065A1 (en) | Electrical underwater jet motor with multiple stator for sea vehicles | |
KR20160146573A (en) | Varying quantities of motor poles for noise reduction | |
US8299638B2 (en) | Propulsion system for ships | |
RU2544268C2 (en) | Propulsion system | |
US20130316602A1 (en) | Arrangement for steering and supplying propulsion power to propulsion system | |
KR20170076757A (en) | Electric power generating system | |
JP5312513B2 (en) | Ship propulsion system | |
RU2522733C1 (en) | Electric propulsion ship system with two-screw propulsion unit with ring structure engines | |
RU2519590C2 (en) | Marine propulsive arrangement | |
RU130581U1 (en) | SHIP ELECTRIC MOTION SYSTEM WITH TWIN-SCREW MOTOR-MOTOR MODULE WITH RING ENGINES | |
JP6298967B2 (en) | Frequency converter for electric propulsion ship and electric propulsion ship | |
RU137014U1 (en) | SHIP ELECTRIC POWER PLANT | |
CN105119464A (en) | Magnetic coupling shaft generation system and application of magnetic coupling shaft generation system in ship | |
Moussodji et al. | Electric hybridization of a bow thruster for river boat application | |
RU126316U1 (en) | SHIP MOTOR AND ENGINE INSTALLATION | |
RU2808304C1 (en) | Electric propulsion system for autonomous mining vehicles | |
RU132774U1 (en) | SHIP ELECTRIC POWER PLANT | |
RU2533869C1 (en) | Ship electric power generator | |
RU2396182C1 (en) | Method of operating marine hydraulic power plant | |
RU2278463C1 (en) | Electro-movement system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141212 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20180523 |
|
RH4A | Copy of patent granted that was duplicated for the russian federation |
Effective date: 20180609 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191212 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20200813 |