Embedding marine propulsion control into the converter
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Authors
Date
2023-12-11
Department
Major/Subject
Control, Robotics and Autonomous Systems
Mcode
ELEC3025
Degree programme
AEE - Master’s Programme in Automation and Electrical Engineering (TS2013)
Language
en
Pages
63
Series
Abstract
The stricter emission restrictions in maritime transport are driving the maritime industry towards more energy-efficient solutions. More energy-efficient solutions on ships often increase the initial costs of the systems and increase complexity. One of the ship's most crucial systems is the propulsion control system, which controls the thrust produced by the propulsion. Complex control systems require installation space, which in smaller ships can lead to difficulties in the design phase. In the current solution, propulsion control takes place in a separate programmable controller. One possible solution to simplify the propulsion control system is to embed the propulsion control application to the programmable controller of the propulsion frequency converter. This work evaluates whether the presented solution is feasible in terms of software technology and what other restrictions are associated with the new solution, for example in the fieldbus communication. During the work, a control application will be developed. Additionally, thesis will investigate how the application can be connected to the necessary systems and what limitations the new solution has. The functionality of the developed application is evaluated with the given testing program. The comparison between the new and the old solution is carried out as a literature review. In the work, it was found that alongside the frequency converter's own application, it is possible to run a propulsion control application with the required features. The performance of the frequency converter controller proved to be very efficient, and it enables the implementation of features that require computing power. However, the features of the frequency converter controller prove to be lacking in many other areas. The frequency converter's fieldbus communication capabilities do not meet the required characteristics. In addition, the number of I/O channels of the frequency converter is not sufficient for the need of propulsion control. The shortcomings of the frequency converter controller showed that it is not yet reasonable to merge the propulsion control to the frequency converter.Meriliikenteen tiukentuvat päästörajoitukset ajavat meriteollisuutta kohti energiatehokkaampia ratkaisuja. Yhä energiatehokkaammat ratkaisut laivoissa nostavat usein järjestelmien alkukustannuksia ja lisäävät monimutkaisuutta. Yksi laivan tärkeimmistä järjestelmistä on propulsion ohjausjärjestelmä, jolla säädetään propulsion tuottamaa työntövoimaa. Monimutkaiset ohjausjärjestelmät vaativat asennustilaa, mikä pienemmissä laivoissa voi johtaa vaikeuksiin suunnitteluvaiheessa ja vaatia kompromisseja. Nykyisessä ratkaisussa propulsion ohjaus tapahtuu erillisessä ohjelmoitavassa ohjaimessa. Yksi mahdollinen ratkaisu yksinkertaistaa propulsion ohjausjärjestelmää on sulauttaa propulsion ohjaussovellus propulsion taajuusmuuttajan ohjelmoitavalle ohjaimelle. Tämä työ tarkastelee, onko esitetty ratkaisu sovellusteknisesti mahdollista ja mitä muita rajoituksia uuteen ratkaisuun liittyy, esimerkiksi kenttäväyläkommunikaation saralla. Työn aikana kehitetään ohjaussovellus ja tutkitaan, miten sovellus voidaan liittää tarvittaviin järjestelmiin ja mitä rajoituksia uudessa ratkaisussa on. Kehitetyn sovelluksen toimivuus arvioidaan annetulla testausohjelmalla. Vertailu uuden ja vanhan ratkaisun välillä toteutetaan kirjallisuuskatsauksena. Työssä havaittiin, että taajuusmuuttajan oman sovelluksen rinnalla on mahdollista suorittaa propulsion ohjaussovellusta vaadituilla ominaisuuksilla. Taajuusmuuttajan ohjaimen suorituskyky osoittautui erittäin tehokkaaksi ja mahdollistaa laskentatehoa vaativien ominaisuuksien toteuttamisen. Taajuusmuuttajan ohjaimen ominaisuudet osoittautuvat kuitenkin puutteellisiksi monilla muilla osa-alueilla. Taajuusmuuttajan kenttäväyläkommunikaatio mahdollisuudet eivät täytä vaadittuja ominaisuuksia. Lisäksi taajuusmuuttajan I/O-kanavien määrä ei ole riittävä propulsio-ohjauksen tarpeeseen. Taajuusmuuttajan ohjaimen puutteet osoittivat, ettei ole vielä järkevää sulauttaa propulsio-ohjausta taajuusmuuttajalle.Description
Supervisor
Hinkkanen, MarkoThesis advisor
Kajava, MikkoKeywords
automation systems, propulsion control, inverter, marine systems