ПЕРЕТВОРЮВАЧІ ЧАСТОТИ В СУДНОВИХ ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИЧНИХ УСТАНОВКАХ: ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ

Анотація

Сьогодні транспортна енергетика стрімко розвивається, і це супроводжується зростанням вимог до безпеки та надійності суднового обладнання. Водночас постійно збільшується потужність головних та допоміжних двигунів. Через це особливо важливим стає підтримання енергоефективності суднових енергетичних установок протягом усього терміну експлуатації. Еволюція технологій керування гребними приводами почалася із систем на основі двигунів постійного струму (ДПС), які керувалися тиристорними перетворювачами. Ці системи хоча і забезпечували регулювання швидкості, мали суттєві недоліки, такі як високі експлуатаційні витрати, складність обслуговування, а також великі габарити та вага. Розвиток силової електроніки та мікропроцесорної техніки дав змогу перейти до більш досконалих систем змінного струму. У статті розглянуто еволюцію та сучасний стан застосування перетворювачів частоти в суднових електроенергетичних установках. Проведено детальний аналіз ключових технологій керування гребними приводами, починаючи від історично доцільних систем на базі двигунів постійного струму з тиристорними перетворювачами до сучасних приводів змінного струму. Особливу увагу приділено порівнянню різних топологій перетворювачів, таких як циклоконвертери, інвертори з джерелом струму та інвертори з джерелом напруги (ШІМ), які є основою сучасних електричних пропульсивних систем. Визначено їхні принципи роботи, переваги, недоліки та особливості застосування, зокрема в системах, що вимагають високої продуктивності та точності, як-от динамічне позиціонування або рух у льодових умовах. На основі аналізу представлено порівняльну характеристику основних типів приводів за такими критеріями, як пускові струми, динаміка, коефіцієнт потужності, гармонічні спотворення та ефективність. Результати дослідження підкреслюють перехід до приводів змінного струму як найбільш оптимального рішення для сучасного суднобудування. Таким чином, сучасні електричні пропульсивні системи з перетворювачами частоти на основі інверторів із джерелом напруги (ШІМ) стали найбільш оптимальним рішенням для суднобудування.