Σχεδίαση Συστήματος Ελέγχου Αξονικής Γεννήτριας Και Ανάλυση Λειτουργίας Στο Σύστημα Ηλεκτρικής Ενέργειας Πλοίου

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία αναπτύχθηκε ένα πρότυπο σύστημα ελέγχου αξονικών γεννητριών με τη χρήση ενός μετατροπέα τεσσάρων τεταρτημορίων. Το προτεινόμενο σύστημα ελέγχου επιτρέπει την παραγωγή ισχύος σταθερής τάσης και συχνότητας ακόμα και σε περιπτώσεις μεταβολής των στροφών της κύριας κινητήριας μηχανής. Επίσης, επιτρέπει τη λειτουργία της αξονικής γεννήτριας ως κινητήρα σε περίπτωση βλάβης της κινητήριας μηχανής ή για ενίσχυση αυτής. Για την επιβεβαίωση της λειτουργίας της προτεινόμενης διάταξης μοντελοποιήθηκε το πραγματικό σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας ενός σύγχρονου πλοίου και προσομοιώθηκε σε περιβάλλον MATLAB/SIMULINK σε τέσσερις διαφορετικές καταστάσεις λειτουργίας:- Απομονωμένη λειτουργία γεννητριών ντήζελ- Παράλληλη λειτουργία αξονικών γεννητριών και γεννητριών ντήζελ- Απομονωμένη λειτουργία αξονικών γεννητριών- Λειτουργία έκτακτης ανάγκης με χρήση της αξονικής μηχανής ως κινητήραΜέσω των προσομοιώσεων επιβεβαιώθηκε η άμεση απόκριση του προτεινόμενου συστήματος ελέγχου κατά την εμφάνιση μεταβατικών φαινομένων όπως η αιφνίδια αύξηση του φορτίου του συστήματος του πλοίου κατά 69% και η επιτάχυνση του άξονα των αξονικών γεννητριών κατά 10%. Επίσης διαπιστώθηκε η ικανότητα των αξονικών μηχανών, η ισχύς των οποίων αντιστοιχεί στο 8% της ισχύος των κύριων μηχανών, να εξασφαλίζουν το 50% της ονομαστικής ταχύτητας σε έκτακτες περιπτώσεις λειτουργίας. Τέλος, προτάθηκε μια μέθοδος για τον υπολογισμό της ελάχιστης κατανάλωσης καυσίμου και αποτιμήθηκαν οι ωφέλειες από την εφαρμογή της προτεινόμενης σε σύγκριση με την υπάρχουσα διαμόρφωση του ηλεκτρικού συστήματος του πλοίου που εξετάστηκε. Αξίζει να σημειωθεί πως η προτεινόμενη διαμόρφωση επιτρέπει την πλήρη αξιοποίηση των αξονικών γεννητριών οδηγώντας σε εξοικονόμηση καυσίμου της τάξης του 3%.