Разработка МАИ увеличит время полёта БЛА за счёт более эффективного управления двигателем

Фото: Пресс-служба МАИ / Личный архив

В Московском авиационном институте разработали систему управления электродвигателями для беспилотников, позволяющую снизить энергопотребление. Дроны смогут работать дольше на одном заряде батареи, что особенно важно для аппаратов, используемых в доставке, мониторинге и других сферах, где продолжительность полёта имеет решающее значение.

На кафедре 310 «Электроэнергетические, электромеханические и биотехнические системы» МАИ разрабатывают, изготавливают и исследуют синхронные электродвигатели с постоянными магнитами, в том числе для БЛА. На роторе (вращающейся части) такого двигателя размещены магниты, а на обмотку статора (неподвижной части) подается электрический ток. За счёт взаимодействия магнитных полей возникает вращающий момент, приводящий ротор в движение, и создаётся тяга. Управляет процессом электронный блок — инвертор. От алгоритма работы инвертора зависят функциональные возможности электропривода и его характеристики, в том числе КПД.

– В сфере электрических силовых установок для БЛА сегодня используются не самые энергоэффективные способы управления двигателями. Поэтому нашей целью стало разработать метод, позволяющий добиться значительной экономии энергии, не усложняя при этом конструкцию и настройку системы управления. Наша система точно регулирует фазовое соотношение между током и напряжением в обмотках двигателя. Это позволяет сократить потери энергии и уменьшить нагрев — двигатель работает экономичнее. Также создаётся ровное магнитное поле, благодаря чему ротор вращается плавно, без рывков и лишних колебаний, которые обычно «съедают» энергию. При этом математическая модель, лежащая в основе системы, отличается простотой и не требует значительных вычислительных ресурсов, – рассказал автор проекта, аспирант кафедры 310 МАИ Павел Трошин.

Система оценивает положение ротора по электрическим параметрам – токам и напряжениям. При этом ей не нужны дополнительные датчики, измеряющие угол положения и скорость движения ротора. Их отсутствие в двигателе снижает его стоимость и вес, упрощает компоновку электропривода и повышает надёжность его работы.

Сейчас проект находится на стадии проверки и отладки алгоритмов на макетном образце. После этого будет проведён ряд испытаний для оценки энергетических и эксплуатационных характеристик разработанного решения.