Повышение эффективности автономных генераторных установок на основе ДВС переменной частоты вращения

Цель работы состоит в разработке научного обоснования и технических решений по повышению эффективности автономных генераторных установок на основе ДВС переменной частоты вращения и электротехнических комплексов на их основе. Объектом исследования являются автономные генераторные установки на основе ДВС переменной частоты вращения и электротехнические комплексы на их основе. Предмет исследования: динамические и энергетические режимы генераторных установок переменной частоты вращения и электротехнических комплексов на их основе, вопросы управления, надежности, диагностирования неисправностей, влияния на экологию, а также сопоставительный анализ вариантов автономных электростанций на основе ДВС переменной частоты вращения. Разработаны варианты структур дизель-генераторных установок переменной частоты вращения (ДГПЧВ), а также комплексов на их основе: ДГПЧВ на основе двухзвенного преобразователя частоты; ДГПЧВ на основе матричного преобразователя частоты (МПЧ); ДГПЧВ на основе высокочастотного трансформатора; ДГПЧВ на основе широтноимпульсного преобразователя; ДГПЧВ на основе синхронного генератора специального типа; ветро-дизель-электрической станции; единой электростанции автономного объекта. Разработаны математические и имитационные модели вариантов ДГПЧВ и электротехнических комплексов на их основе, позволяющих исследовать динамические режимы их работы с учетом величины и характера нагрузки, а также формируемой с целью минимизации расхода топлива многопараметровой характеристикой ДВС. Разработаны методики расчета КПД и расхода топлива вариантов ДГПЧВ и дизель-генераторных установок постоянной частоты вращения, позволяющей получить зависимости суммарного КПД силового электротехнического канала установки, а также расхода топлива в функции мощности нагрузки. Разработаны логические модели и графы алгоритмов диагностирования вариантов ДГПЧВ, позволяющих осуществлять наблюдение за техническим состоянием каждого элемента системы в реальном масштабе времени. Разработан задатчик экономичного режима ДГПЧВ, обеспечивающего работу ДВС в оптимальном с точки зрения расхода топлива режиме и учитывающего изменение внутренних и внешних условий его работы. Разработан алгоритм управления МПЧ в составе ДГПЧВ, обеспечивающего увеличение коэффициента передачи напряжения преобразователя частоты до 0,95. Описаны экспериментальные исследования ДГПЧВ, позволяющие оценить расход топлива и провести анализ экологического воздействия ДГПЧВ на окружающую среду. Выполнена сравнительная оценка надежности вариантов ДГПЧВ на основе расчета средней наработки на отказ. Приведено технико-экономическое сопоставление вариантов ДГПЧВ по таким критериям, как себестоимость вырабатываемой электроэнергии, удельные масса и стоимость электростанций, сроки их окупаемости, позволяющее осуществлять выбор наиболее оптимального варианта ДГПЧВ в зависимости от сферы применения электростанции.