Вестник МГТУ, 2024, Т. 27, № 4.

Вестник МГТУ. 2024. Т. 27, № 4. С. 534-546. DOI: https://doi.org/10.21443/1560-9278-2024-27-4-534-546 Введение Эксплуатация судов при плавании по Северному морскому пути сопряжена с многочисленными рисками, определяющими повышенные требования к надежности гребной установки ( Б а р а н о в и д р ., 2 0 1 5 ; Р о м а н о в с к и й и д р ., 2 0 1 3 ; 2 0 1 9 ) . В связи с этим актуально использование электрических сетей, базирующихся на распределении электроэнергии постоянного тока (ПТ), работа которых дает ряд преимуществ в сравнении с системами распределения переменного тока. Электрическая шина постоянного тока (ШПТ) применяется для распределения электроэнергии, которая была предварительно преобразована на выходе первоначального источника. Выполняться это может либо напрямую в системе питания, либо через специальный двунаправленный преобразователь, который корректирует уровень напряжения до необходимой величины на вторичной шине (рис. 1). Внедрение данной технологии в электрические системы судов актуально благодаря ее способности обеспечивать гибкое управление потоками электроэнергии и механизмами движения. Использование ПТ для главной распределительной шины (ГРШ) упрощает процесс синхронизации генераторов, что ведет к снижению затрат на оборудование и делает эксплуатацию плавсоставом более надежной. Рис. 1. Переход от единой электроэнергетической системы с основной шиной переменного тока к единой электроэнергетической системе с основной шиной постоянного тока Fig. 1. Transition from a unified power system with an AC main bus to a unified power system with a DC main bus На судах, использующих переменный ток для распределения электроэнергии, для управления работой гребного электрического двигателя (ГЭД) применяются преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного тока. Однако на тех судах, где используется ШПТ, достаточно применение только инверторов, при этом обходясь без выпрямителей. Это не только способствует более эффективной эксплуатации доступного пространства, но и снижает негативное воздействие электрических компонентов друг на друга, такое как всплески тока и скачки напряжения. Для оптимизации качества электроэнергии, необходимой различным устройствам (например, измерительное оборудование и автоматизированные системы), применяют пассивные L C - или LCL-фильтры непосредственно перед инверторами. Электроэнергетическая система с ШПТ на постоянном токе обеспечивает адаптивный подход к объединению различных источников энергии, включая валогенераторы, генераторы с регулируемой частотой вращения, аккумуляторы, суперконденсаторы и топливные ячейки. Внедрение активных систем накопления электроэнергии (СНЭ) в судовых электросетях может эффективно способствовать уменьшению потребления топлива при использовании запасенной в динамических режимах электроэнергии. Использование системы с ШПТ дает возможность эффективно работать с ДГ, чья частота вращения может изменяться в зависимости от нагрузки, что в свою очередь способствует снижению потребления топлива в сравнении с устройствами, работающими при постоянной частоте вращения. Благодаря тому, что частота вращения ротора генератора не определяет частоту тока в электросети, обеспечивается возможность 535