Статья

Название статьи СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ГЛУБОКОВОДНОГО АППАРАТА С ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ ЭНЕРГИИ ПОСТОЯННОГО ТОКА ПО КАБЕЛЬ-ТРОСУ
Автор В. М. Рулевский, В. А. Чех, В. Г. Букреев, Р. В. Мещеряков
Рубрика РАЗДЕЛ III. СИСТЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ, ПРИВОДНАЯ И ДАТЧИКОВАЯ АППАРАТУРА
Месяц, год 01, 2018
Индекс УДК 621.311.6
DOI
Аннотация Целью работы является исследование различных структур регулятора для стабилизации выходного напряжения системы электропитания (СЭП) для телеуправляемого необитаемого подводного аппарата (ТНПА) с передачей энергии постоянного тока по кабель-тросу. Дана постановка задачи разработки системы электропитания ТНПА, которая, по мнению авторов, позволит обеспечить высокие технические характеристики ее подводной части. Предложено разбить исходную задачу на две подзадачи. Первоначально представляется электрическая принципиальная схема силовой части СЭП ТНПА и осуществляется расчет всех ее элементов. Далее последовательно выбираются структура системы управления автономным инвертором напряжения (АИН), определяется передаточная функция объекта, исследуются динамические процессы в СЭП с различными регуляторами. В рассматриваемой системе электропитания, по сравнению с передачей по кабель-тросу энергии переменного тока, отсутствует реактивная составляющая тока, а также исключаются трансформаторный и преобразовательный блоки в подводной части системы. Разработанная система управления обеспечивает формирование соответствующих управляющих сигналов полупроводниковыми ключами АИН, используя в качестве сигналов обратной связи выходное напряжение и ток бортовой части СЭП. Расчёт параметров регуляторов базируется на передаточных функциях разомкнутой системы электропитания, сформированных при определенных допущениях. Для проведения исследований предложенных регуляторов методами компьютерного моделирования разработана имитационная модель СЭП ТНПА с передачей энергии постоянного тока по кабель-тросу. Результаты моделирования показывают, что применение настройки на модальный оптимум является более гибкой процедурой в сравнении с настройкой на технический оптимум. Гибкая настройка обусловлена корректным выбором характеристического полинома. При этом структура модального регулятора является нестандартной, что усложняет его техническую реализацию. Улучшение параметров ПИ-регулятора, настроенного на технический оптимум, возможно с применением структур анти-насыщения, позволяющих уменьшить перерегулирование с одновременным увеличением статической ошибки.

Скачать в PDF

Ключевые слова Телеуправляемый необитаемый подводный аппарат; система электропитания; высоковольтная передача постоянного тока; автономный инвертор напряжения; кабель трос; система управления; модальный регулятор; ПИ регулятор; имитационное моделирования.
Библиографический список 1. Войтов Д.В. Телеуправляемые подводные аппараты. – М.: Моркнига, 2012. – 504 с.
2. Ястребов В.С., Соболев Г.П., Смирнов А.В., Онищенко Э.Л.,. Сычев В.А, Туманов И.В. Система и элементы глубоководной техники и подводных исследований. – Л.: Судостроение, 1981. – 304 с.
3. Игнатов А.М. Подводные аппараты для геологических исследований. – Геленджик: ПО «Южморгеология», 1990. – 92 с.
4. Заслонов В.В., Кравченко Н.А. Развитие глубоководной роботизированной техники. История вопроса // Молодой ученый. – 2016. – № 7. – С. 85-88.
5. Бочаров Л. Необитаемые подводные аппараты: состояние и общие тенденции развития // Электроника: наука, технология, бизнес. – 2009. – С. 88-93.
6. Занин В.Ю. Использование телеуправляемых подводных аппаратов со специализированных и неспециализированных плавсредств // Известия ЮФУ. Технические науки.
– 2010. –№ 3 (104). – С. 179-186.
7. Гейтенко Е.Н. Источники вторичного электропитания. Схемотехника и расчет: учеб. пособие. – M.: СОЛОН-ПРЕСС, 2008. – 448 с.
8. Бриллиантов А.Н. Разработка и исследование основ построения энергетических систем подводных аппаратов: Автореферат. – М., 2005. – 48 с.
9. Рулевский В.М., Дементьев Ю.Н., Бубнов О.В. Системы электропитания телеуправляемых подводных аппаратов // Известия ТПУ. – 2004. – Т. 307, № 5.
– С. 120-123.
10. Мишин В.Н., Рулевский В.М., Юдинцев А.Г. Системы электропитания телеуправляемых подводных аппаратов переменного тока мощностью свыше 10 кВт // Известия ТПУ. – 2013. – Т. 322, № 4: Энергетика. – С. 107-110.
11. Пат. РФ № 2015151299/07. Устройство передачи мощности постоянного тока к телеуправляемому необитаемому подводному аппарату / Мишин В.Н., Рулевский В.М., Юдинцев А.Г., Бурцев В.Е. – Опубл.: 10.08.2016. – Бюл. № 22.
12. Lai R. Deep Water Electrical Power Distribution System and Power Components // MSDC Electrical System for Deepwater Subsea Process, NY. – 2013 – 353 p.
13. Song-Mangue J., Harfman Todorovic M., Gupta R., Zhang D., Chi S., Garcés L., Lai R.
A modular stacked DC transmission and distribution system for long distance subsea applications // Houston: Offshore Technology Conference. – 2013. – P. 22.
14. Чех В.А., Ляпунов Д.Ю. Система электропитания телеуправляемых необитаемых подводных аппаратов постоянного тока // Томск: Научная сессия ТУСУР. – 2017. – С. 240-244.
15. Бесекерский В.А. Теория систем автоматического управления. – СПб.: Профессия, 2007. – 752 c.
16. Ким Д.П. Теория автоматического управления. Т. 1. Линейные системы. – М.: Физматлит, 2003. – 288 c.
17. Panos J.A., Anthony N.M. Linear Systems. – New-York, Mcgraw-Hill College, 1997. – 670 p.
18. Trentelman H.L. Stoorvogel A.A. Hautus M. Control Theory for Linear Systems. – New York: Springer-Verlag, 2001. – 403 p.
19. Yang Q., Le Blond S., Aggarwal R., Wang Y., Li J. New ANN method for multi-terminal HVDC protection relaying // Electric Power Systems Research. – 2017. – No. 148. – P. 192-201.
20. Mehrasa M., Pouresmaeil E., Zabihi S., Vechiu I., Catalão J.P.S. A multi-loop control technique for the stable operation of modular multilevel converters in HVDC transmission systems // International Journal of Electrical Power and Energy Systems. – 2018. – No. 96. – P. 194-207.
21. Rulevskiy V.M., Bukreev V.G., Kuleshova E.O., Shandarova E.B., Shandarov S.M., Vasilyeva Yu.Z. The power supply system model of the process submersible device with AC power transmission over the cable-rope // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2017. – No. 177 (1). – Статья № 012098.
22. Rulevskiy V.M., Bukreev V.G., Shandarova E.B., Kuleshova E.O., Shandarov S.M., Vasilyeva Yu.Z. Mathematical model for the power supply system of an autonomous object with an AC power transmission over a cable rope // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2017 – № 177 (1). статья № 012073.

Comments are closed.