В 2022 г. преподавателями кафедры электрооборудования судов и автоматизации производства была создана научно-исследовательская лаборатория электротехники и силовой электроники (НИЛ ЭСЭ). Созданию лаборатории способствовало полученное грантовое финансирование в результате победы научных проектов молодых учёных в таких конкурсах, как:
- конкурс на право получения грантов Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых – кандидатов наук. Руководитель проекта – канд. техн. наук, доцент кафедры электрооборудования судов и автоматизации производства Авдеев Б.А. Тема проекта: «Адаптивные интеллектуальные распределительные сети энергоснабжения для интеграции цепей постоянного и переменного токов» (2021-2022 гг.);
- конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами» (грант РНФ). Руководитель проекта – канд. техн. наук, доцент кафедры электрооборудования судов и автоматизации производства Авдеев Б.А. Тема проекта: «Разработка твердотельных трансформаторов для интеграции нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в сетях электроснабжения Республики Крым» (2022-2023 гг.);
- грант Государственного Совета Республики Крым молодым ученым Республики Крым. Получатель гранта –Вынгра А.В., ассистент кафедры электрооборудования судов и автоматизации производства. Тема проекта: «Повышение качества электроэнергии на судах при работе электроприводов поршневых компрессоров» (2022 г.);
- конкурс «Умник-Маринет» Фонда содействия инновациям. Получатель гранта – Вынгра А.В., ассистент кафедры электрооборудования судов и автоматизации производства. Тема проекта: «Разработка технологии повышения качества электроэнергии в судовых электроэнергетических системах с применением интеллектуальных активных фильтров» (2022-2023 гг.).
В НИЛ ЭСЭ молодые ученые занимаются исследованием и проектированием электротехнического оборудования, в частности, силовых полупроводниковых преобразователей (преобразователи постоянного тока, твердотельные трансформаторы, инверторы и т.д.).
Штатный состав Лаборатории составляет 2 человека. Также в зависимости от целей, трудоёмкости и сложности для работы в Лаборатории привлекаются другие сотрудники КГМТУ и студенты профильных направлений подготовки.
Наиболее значимыми из выполненных научным коллективом НИЛ ЭСЭ исследований являются следующие:
- Твердотельный трансформатор
Твердотельный трансформатор является краеугольным проектов во всей работе лаборатории. Твердотельный трансформатор осуществляет передачу, преобразование и поддержание качества электроэнергии, обладая при этом меньшей массой и габаритами, чем традиционные трансформаторы. Твердотельный трансформатор предназначен для работы с децентрализованной электроэнергетической системой, в которой реализовано интеллектуальное распределенное управление, осуществляемое за счет энергетических трансакций между ее пользователями. Оригинальность конструкции подтверждается патентом № 2 772 983.
На данном этапе получена работоспособная версия твердотельного трансформатора мощностью 300 Вт. Устройство может работать от сети переменного тока или от источника постоянного тока. Имеется обратная связь по напряжению, что обеспечивает поддержание заданного уровня напряжения при изменении входного напряжения.
В ближайшей перспективе стоят следующие задачи:
- дополнить возможность одновременной работы от сети постоянного тока и от сети переменного тока;
- обеспечить интеграцию возобновляемых источников электроэнергии с централизованной сетью;
- обеспечить защиты по максимальному и минимальному входному напряжению;
- обеспечить защиту по максимальному току в высокочастотной части;
- уменьшить коэффициент гармонического искажения выходного напряжения;
- обеспечить двунаправленную работу твердотельного трансформатора
- масштабировать проект на большие мощности.
Главная цель – коммерциализация проекта и внедрение твердотельного трансформатора в интеллектуальные сети электроснабжения, электропоезда, трансформаторные подстанции и умные дома.
2. Блок управления транспортерной лентой
Блок управления обеспечивает ручной и автоматический режимы работы конвейерной лентой и световой индикации. Устройство может быть установлено в действующие технологические схемы в качестве отдельного аппарата или в сочетании с другими аппаратами. Устройство разработано по технологии Plug and Play и не требует проведения дополнительных настроек. Блок управления транспортерной лентой обеспечивает полную совместимость со смежными системами, и не нуждается в дополнительных приспособлениях для работы.
Проект реализован в рамках хоздоговорных тем в рамках программы импортозамещения. Разработана схема, спроектирована печатная плата и изготовлены 2 тестовых образка, которые были отданы для апробации в реальном технологическом процессе, в том числе на долговечность, износ и ремонтопригодность.
3. Активный фильтр
Активный фильтр – это активный преобразователь переменного/постоянного тока, который генерирует методами широтно-импульсной модуляции ток или напряжение заданной величины и гармонического состава в соответствии с определенным методом управления. Активный фильтр анализирует гармонический состав искаженного тока (напряжения) в точке подключения и генерирует аналогичный спектр гармоник в противофазе. В результате гармоники компенсируются, и ток, потребляемый от источника, сохраняет синусоидальную форму.
Разработан активный фильтр, работающий по возмущению, позволяющий уменьшить уровень интергармонических составляющих тока электроприводов поршневых компрессоров с высокой точностью и быстродействием, новизна разработки подтверждена патентом № 2758445 C1. Разработана программа для определения интергармонических составляющих тока и напряжения, новизна которой подтверждена свидетельством о регистрации программы ЭВМ «Interharmonics analyzer» № 2020616882.
Дальнейшие исследования направлены на реализацию следующих функций:
- коррекцию коэффициента мощности;
- уменьшение колебаний напряжения и фликкера;
- коррекцию частотных характеристик сети и исключение параллельных резонансов.
