Ученые Нижегородского государственного технического университета им. Р. Е. Алексеева решили одну из главных проблем судовых гребных двигателей: помогли им сохранять устойчивость даже в сильный шторм и не перегружать электростанцию судна. Андрей Дарьенков и Тимур Муртазин разработали два способа векторного управления синхронным судовым электроприводом — патенты (№ 2858862 и № 2858863) зарегистрированы Федеральной службой по интеллектуальной собственности РФ.
Как объясняют инженеры, судовые гребные электродвигатели во время качки испытывают резкие перепады нагрузки, иногда (например, при оголении гребного винта) она падает до нуля. В таких условиях классические системы управления теряют устойчивость: скорость «гуляет», а перепады мощности способны заглушить дизель-генератор электростанции судна.
Первый способ стабилизирует скорость вращения при резких колебаниях нагрузки на валу. Вместо стандартного пропорционально-интегрального регулятора (ПИ-регулятора) скорости авторы применили адаптивный регулятор: он в реальном времени вычисляет нагрузку по сигналам обратной связи и максимально быстро корректирует работу электропривода.
Второй метод ограничивает перепады активной мощности при запуске и разгоне двигателя. В систему управления добавили контур регулирования активной мощности: он отслеживает текущую мощность и если она превышает норму, система дает сигнал снижения скорости — электропривод разгоняется плавнее и не создает пиковых нагрузок на электростанцию.
Моделирование показало, как электропривод вел себя ранее. При использовании стандартного ПИ-регулятора скорости в условиях качки электропривод не успевал выйти на нужные обороты вовремя. Усиление разгона позволяло выходить на заданную скорость за 2 секунды, но при качке скорость отклонялась на 5%, а при оголении гребного винта система и вовсе теряла устойчивость. Кроме того, при пуске на полный ход броски мощности превышали норму на 15%, а для судна с дизель-генератором это недопустимо.
Новые способы дали принципиально другой результат. Адаптивный регулятор обеспечил пуск электропривода менее чем за 1 секунду с отклонением скорости всего 1,5%. При имитации морской качки, включая оголение гребного винта, скорость двигателя удерживалась на заданном уровне с погрешностью менее 1%.
Второе решение сократило превышение мощности при пуске на полный ход с 15% до менее чем 3%, и электропривод перестал перегружать судовую электростанцию.
Оба метода прежде всего рассчитаны на суда, где гребные двигатели работают при постоянно меняющейся нагрузке, а энергию дает дизель-генераторная установка.
Совместное применение двух патентов решает сразу две задачи современных систем электродвижения: стабилизирует скорость вращения двигателя и защищает судовую электростанцию от пиковых нагрузок — считают разработчики.
Проект реализуется в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» (национальный проект «Молодежь и дети»).
