直流分区配电系统－美国海军综合电力系统的综合持续作战电源的基础

尽管年年来对电力推进给予了相当的关注，然而发电配电系统大多都回复到带多个独立电源的传统交流辐射式或分区配电系统，对于舰船应用，发电配电系统很大程度上依赖于舰船的要求，例如：战舰对生命力的要求就成为其基本特性之一，在电力引入舰船之后，美国海军舰船的基本结构鲜明有变化，主导配电系统采用位置相互分离的电源给核心负载提供辐射式450VAC电力，并由母线转接器实现正常和替补电源之间的转换，美国海军近来已在DDG－51级舰上采用交流分区配电系统，目前正在考察直流分区配电系统，作为下一代水面战舰用的综合电力系统（IPS）的核心组合，本文介绍舰船电源系统结构的下一阶段计划－DC ZEDS（直流分区配电系统）。DC ZEDS应用现代电力电子器件，具有综合持续作战电源（IETP）的概念。     

直流分区配电系统——美国海军综合电力系统的基础(一)

尽管近年来人们对电力推进产生了相当大的兴趣，但大多数发电和配电系统退回到带多个独立电源的传统交流辐射式或分区配电系统上来。能否在舰船上应用，很大程度上取决于舰船的需求。因为军用舰船必须在战斗受损后还能完成任务，配电系统的生命力就成为关键之一。自电力引入舰船以来，美国海军舰船的基本结构似乎没有什么变化，最主要的惯例是安装辐射式450 VAC配电系统。该系统给来自两个区域独立电源的负载中心供电，由母线转换开关提供正常和备用电源之间的转换。现已在DDG 51级舰上采用交流分区配电系统。美国海军正在调查直流分区配电系统的实现情况，作为下一代水面舰艇配置的综合电力系统核心部分。     

英国海军未来舰船采用单台发电机运行方式

在造船领域已普遍使用既能为推进系统提供电能又能为舰船设备提供电能的通用电力系统，称为全电力推进系统。所有的推进动力由电力驱动，系统仅采用满足负载需求的必要的几台原动机，并全部以接近最优效率高效运行，其效率根据大量的已经使用的原动机的最优效率确定。为了从高效的全电力推进系统中受益，并减少设备采办成本达到可承受的程度，英国海军电力舰方案中的原动机数量将减至最少。建议在巡航工况下，采用单台发电机运行，从而使发电机的运行时间减至最少，这就会在燃料消耗和维护成本上带来巨大的收益。介绍单台发电机运行时的状态，讨论巡航应急供电能力和作战指挥不问断供电能力。当单台发电机运行时，一旦原动机发生故障，巡航应急供电能力必需能为主要设备提供电能。为了维持一定的操纵能力，还需要提供推进电力。现役舰船中，武器系统的不间断电源装置中已经有一定的电能储备。同时还提出了指控显示设备不间断供电能力，即在作战状态下，必须为指挥、控制和显示设备，导航和应急照明提供不问断电源。作战状况下需要一种瞬间不问断电源转换设备，该电源通常由安装在主系统中的不问断电源提供，或者是经24V变压整流的电源提供。现在介绍的电力舰方案中，电力系统的推进汇流排和船用设备汇流排有不同的选择。介绍能量储存的多种选择方案，它可以为分布在一条或两条汇流排上的单台设备或多台设备供电。最后还指出“单台发电机运行”的说法不够确切，因为在巡航状态下，单台发电机将会配置一台或多台电能储存设备，这样的运行方式与常规的运行方式相比，损失能量的风险较少。     

水面舰艇机械装置中有关推进,电气和辅助系统发展的评述（一）

本文评述水面作战舰艇的推进、辅助和电气装置的发展,探讨系统综合特点,使之对有关工作有一个总的概念。此外,还探讨了推进和舰船辅助系统用的原动机。装置的经济性,特别是在部分功率时的经济性,以及对热和噪声特性已受到日益关注。燃气轮机是推进的动力源,但是柴油机—燃气轮机也加入了舰船辅助系统用原动机的行列。在机械分布很散或空间局限的地方可选用电力传动。反转电动机或反转齿轮装置可提供倒车动力,而不会有可调螺距螺旋桨的低效率。传动部件的改进,包括表面硬化的齿轮和复合材料的轴系,将提高功率密度。与反转螺旋桨配套的轴系部件可大大地改善推进系数。辅助机械的发展受到要求改进性能、组装成简便轻小的组装体以及降低设备和运行成本需求的推动。这样,促进了开发与适应新材料和新设计方法,例如复合结构、回转式的螺杆泵与压缩机、变速几何机构以及气体用和水处理用分子筛和膜分离等。通风系统的要求将会扩大并同集中保护的新需求结合。舰船运行用发电和配电系统将反映电负荷日益增长的非线性特性。研制工作将强调可提高耐久性和能效的系统布置中的动力品质和动力连续性。从推进动力演变的舰船辅助系统动力、系统和元器件等级的功率不间断性以及变速辅助电动机传动均反映了这些趋势。     

水面舰船作战系统效能评估研究

根据水面舰船作战系统的作战任务和武器通道组织，建立了水面舰船作战系统的ADC（系统可用性、可信性、固有能力）效能评估模型。通过给出的作战任务下武器系统的效能计算公式，实现了对水面舰船作战系统效能进行量化评估。     

中国船舶第七一二研究所

中国船舶集团有限公司第七一二研究所是我国从事舰船电力推进系统及化学电源的研究设计、制造、试验及总装总调任务。七一二所可提供以下电力推进系统解决方案,基本涵盖市面上电力推进系统的所有形式,主要包括:DFE交流配电电力推进系统、AFE交流电力推进系统、直流配电电力推进系统、混合动力系统、纯电源动力系统。     

舰船电力推进系统的仿真

各种各样的电力推进系统广泛应用于柴油机电力推进舰船。其电力电子设备给电力网加上谐波电流。当舰上设备，如速度控制驱动器、变频器、电源及闪光器与线路阻抗结合时，会引起谐波电压跌落并干扰电源电压正弦波。由于发生了较高的损耗，设备的寿命可能会缩短，电路的功率因数(入)会降低，而敏感的负载则可能会出现故障甚至损坏。因此，对于一艘运行的“电力舰”来说，高质量的电力网是必不可少的。为了确保舰船能满足船东所需的特殊供电品质，很有必要进行舰船建造前的计算和仿真。以各种不同的电力推进和变频器的基本原理为例，描述了相匹配的仿真设备，并将仿真的结果与一些柴油机电力推进舰船上的测量值进行对比。这将表明仿真结果具有较高的精确度并符合实际测量。     

潮流计算在舰船电力系统稳定性分析的应用

舰船电力系统由电源、配电网和负载组成,具有对船载用电设备和船舶电力推进系统供电的重要作用,因此,舰船电力系统的运行稳定性具有重要意义。随着舰船向着大型化和自动化方向发展,电力系统的稳定性分析引起了研究人员的广泛关注。潮流计算和暂态、稳态分析技术是电力系统分析的重要手段,能够实现舰船电力系统的实时动态分析,从而提高电力系统的监测和管理水平。本文针对舰船电力系统的结构特点,结合Z-bus潮流计算方法,对舰船电力系统的稳定性进行系统分析。     

双电站船舶选择性保护设计

随着海军舰船的舰载设备Et趋复杂以及负载容量越来越大,导致电力系统配电层次Et益增加,双电站也更广泛地用于舰船以及要求具备安全返港能力的客船上。文中介绍双电站之间的跨接开关、主配电板的母联开关与配电系统各层次开关间保护整定值的合理分配以及各层开关的匹配原则。     

船上电力系统的模拟战斗损伤试验

多年来，人们在配电系统故障预报方面从未考虑受爆炸损害的电缆。１９９０年海军水面作战中心的Ａｎｎａｐｏｌｉｓ实验室按照电力生命力大纲开始试验，并评估配电系统受战斗损伤的影响，验证了典型武器威胁可能引起多重同时故障情况。表征动力电缆损坏特性４个阶段的试验已经完成。这４个试验阶段分别是在一个单独的通电动力电缆，以及由一个单电源馈电的多根动力电缆和由多个电源馈电的多根动力电缆进行的，涉及了从大纲开始到试验     

舰船上变流电源供电系统的滤波及接地技术研究

大功率开关方式变流电源在舰船应用中出现严重的电磁干扰(尤其是共模干扰)问题日益引起关注。分析了电力电子变流电源在舰船上产生电磁干扰的原因,并对电源系统的滤波和接地问题作了进一步的探索,结合实际应用中的问题给出了理论分析和仿真结果,指出共模滤波器对地泄放电流以及舰船电子设备固有的“多点接地”将对敏感设备造成较大的电磁干扰。结果对于舰船电子设备电磁干扰预测有指导意义。     

舰船事故配电系统探讨

介绍了舰船事故配电系统的组成及功能,结合实例分析指出舰船事故配电系统在作战舰艇上的重要地位。     

基于分布式的核动力船舶电力监控系统设计

核动力船舶具有良好的应用背景,电力系统为核动力船舶的重要系统,其电力监控系统的设计需综合考虑船舶电力系统以及核电电力监控系统设计。本文根据核动力船舶电力系统的特点,提出一种基于分布式的电力监控系统,可实现对发电机和电网的控制管理、数据监测、故障报警、优化调度、配电数据监测、负载远程遥控等功能,同时满足船舶孤网发电,空间紧凑以及核电需对用电设备进行分级、可靠性高的要求。该系统对核动力船舶的电力监控系统的标准定制以及后续设计具有重大的参考意义。     

基于直流配电系统的船舶综合电力系统

综述了舰船综合电力系统技术的发展,比较了各种配电系统的特点,论述了直流区域配电的优点.以设想的核动力商船为背景,提出了一种综合电力系统方案.该方案以直流区域配电系统为基础,以高速整流发电机为电源,采用电力电子器件实现电力变换、系统保护和调速控制.阐述了该方案的特点和对总体的影响,分析了实现该方案须解决的关键技术和可行性.     

美国全电力战舰发展现状及展望

舰船综合电力系统是一种新型的动力系统,它将舰船原动机能量完全转换成电能,同时提供推进用电、高能武器用电和全舰其他负载用电的电能综合利用与统一管理。各主要海军国家先后确定在新一代作战平台上采用综合电力系统。本文介绍了美国全电力战舰发展历史、现状,"海军下一代"和"海军后下一代"舰船的发展方向和面临的技术挑战。该研究对我国发展全电力海上作战平台,制定下一步发展规划具有借鉴意义。     

海军舰船研制的技术风险来源及其后果分析

在通用风险分析基本原理的基础上,根据舰船各系统设备平行研制的客观需求以及所提出的"中等风险-高风险"转换原理,分析了舰船研制的技术风险来源及后果.系统收集了国外6型大中型水面舰船研制的有关数据,从中得出其技术风险特征数据及其风险后果,提出了研究结论和建议.     

舰船露天部综合设计的建模与仿真(上)

美国海军海上系统司令部正在进行一个新项目的启动工作，以确定和实施解决水面舰船露天部设计的综合方法。舰船露天部设计由于装有给定的成套传顺、武器和控制系统，飓任何其他系统或工程设计专业对所实行的舰船作战任务能力的影响都大。将所有影响舰船露天部实体和功能属性的重要因素进行综合处理，将产生能力更强、适应性更高、费用更低的舰船设计。舰船露天部综合设计工程框架，将使人们能有效地开发利用正在出现的系统技术，来提     

嵌入式PLC在舰船配电系统故障诊断系统的应用

嵌入式系统是一种集成化程度高的专用计算机系统,是软件与硬件的有机结合体,具有功能强大、成本低、可控性强和功耗低等优点,在工业领域广泛应用。舰船配电系统是将电站的电能匹配给船载用电设备的系统,对电站平稳运行和船载用电设备的正常工作具有重要意义。本文主要针对舰船配电系统的故障诊断问题,结合嵌入式PLC,设计一种高效的舰船配电故障诊断系统。     

舰载电子对抗系统电磁兼容性预设计技术

文章从水面舰船进攻和防御的必要性来论述其电磁兼容预设计的重要性。水面舰船总体、电子武器传感器的集成设计将直接影响电子兼容预设计的结果,从而直接影响作战效能。论述了电子战系统内部和与其他武器系统的电子兼容的复杂关系及解决的技术。     

计及风浪环境影响的水面舰船作战能力评估方法

[目的]为在水面舰船作战能力评估中计入海洋风浪环境影响,[方法]在分析风浪环境对水面舰船平台航行性能和武器系统使用影响的基础上,分别建立水面舰船综合作战能力评估指标体系和水面舰船风浪环境适应性评估指标体系,提出基于多属性效用理论和层次分析法(AHP)建立计及风浪环境影响的水面舰船作战能力综合评估方法,并选取国外某驱逐舰为典型算例进行验证。[结果]结果表明,在5级海况下计及风浪环境影响时该舰的综合作战能力约为静水中(0级海况)作战能力的81.5%,量化评估结果与专家定性评估结果趋势一致。[结论]该方法可以较合理地量化评估考虑风浪环境影响的水面舰船综合作战能力,为水面舰船型号论证与研制工作提供技术支持。