智能化電器新技術(shù)的進(jìn)展(編輯修改稿)
2025-08-09 23:40 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 區(qū)域配電模塊、電力推進(jìn)模塊、高能武器電力變換模塊和環(huán)形供電網(wǎng)絡(luò)等若干個(gè)模塊組成。發(fā)電模塊經(jīng)環(huán)形電網(wǎng)向全船各區(qū)域配電系統(tǒng)供電；電能調(diào)度及智能管理模塊對(duì)全船各區(qū)域配電系統(tǒng)實(shí)行電能分配及智能監(jiān)控；區(qū)域配電模塊將電力輸送到各個(gè)電力區(qū)的負(fù)荷中心，然后再分配到用電設(shè)備，采用區(qū)域配電可使發(fā)電機(jī)的運(yùn)行頻率不受用電設(shè)備對(duì)頻率的嚴(yán)格限制，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)和整流設(shè)備成本、體積和重量的最佳化、集成化；電力推進(jìn)模塊用以實(shí)現(xiàn)艦船電力推進(jìn)；高能武器電力變換模塊為激光武器、電磁炮、電熱化學(xué)炮等高能武器提供物質(zhì)基礎(chǔ)。每個(gè)模塊都是高度集成化的完整系統(tǒng)。盡管船舶電力推進(jìn)技術(shù)已有近百年的歷史，但是受到當(dāng)時(shí)技術(shù)因素的制約，發(fā)展緩慢，大多數(shù)只應(yīng)用在特種船舶上，從20世紀(jì)80年代起，供電系統(tǒng)、推進(jìn)裝置、和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們才提出了綜合電力系統(tǒng)這個(gè)概念。美國(guó)海軍于20世紀(jì)80年代中期提出“海上革命”計(jì)劃，積極發(fā)展艦船綜合全電力推進(jìn)系統(tǒng)，主要集中發(fā)展艦船電力推進(jìn)、電力和控制系統(tǒng)，1994年正式提出綜合電力系統(tǒng)的構(gòu)想并確定在21世紀(jì)將其應(yīng)用于新一代水面艦艇。隨著綜合電力系統(tǒng)研究的不斷深入以及艦船電力設(shè)備技術(shù)的進(jìn)步，普遍采用綜合電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案成為未來艦船動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)。各國(guó)海軍都在積極從事這方面的研究和規(guī)劃，主要集中在原動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)及配套的電力電子設(shè)備上的研發(fā)。我國(guó)在這方面也取得了一系列突破，成功研制了12相交流整流發(fā)電系統(tǒng)已批量裝備我國(guó)新一代潛艇，在此基礎(chǔ)上我國(guó)又研制出交直流雙繞組發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行混合電力推進(jìn)，目前正在研究的有雙繞組發(fā)電機(jī)和高速異步發(fā)電機(jī)。綜合電力系統(tǒng)是個(gè)多學(xué)科綜合、交叉和融合而形成的新的研究領(lǐng)域。主要的學(xué)科基礎(chǔ)為電氣工程和控制科學(xué)與工程，相關(guān)學(xué)科有：信息與通信工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、儀器科學(xué)與技術(shù)、動(dòng)力工程與工程熱力學(xué)、材料科學(xué)與工程、機(jī)械工程等，大大拓寬了電氣學(xué)科的研究領(lǐng)域。2．2 綜合電力系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)綜合電力系統(tǒng)代表了未來艦船動(dòng)力的發(fā)展趨勢(shì)，各國(guó)也處于起步狀態(tài)，還有大量關(guān)鍵技術(shù)需要解決，主要有下面幾個(gè)方面：1）電力集成技術(shù)電力集成技術(shù)是研究電力設(shè)備和系統(tǒng)集成的技術(shù)，包括設(shè)備集成和系統(tǒng)集成兩個(gè)層面。設(shè)備集成是指是將相關(guān)的發(fā)電、配電、電能變換、電氣傳動(dòng)、電氣控制等電力設(shè)備中兩個(gè)或多個(gè)功能模塊集成于一體，形成系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的新功能模塊，從而實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備的高功率密度、高可靠性、高性能，降低其制造成本，提高其運(yùn)行效率。系統(tǒng)集成是指是在電力設(shè)備模塊化、集成化的基礎(chǔ)上采用功率總線技術(shù)（電能傳輸）和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)（通訊、控制）將各個(gè)設(shè)備有機(jī)地組合起來，能及時(shí)傳遞、分析和處理系統(tǒng)中各子系統(tǒng)或功能模塊運(yùn)行狀態(tài)信息，適時(shí)控制能量的分配，保證系統(tǒng)最佳運(yùn)行，最大限度地發(fā)揮系統(tǒng)及設(shè)備的功能。要實(shí)現(xiàn)綜合電力系統(tǒng)，首先要完成設(shè)備集成，系統(tǒng)主要有發(fā)電模塊、電能調(diào)度及智能管理模塊、區(qū)域配電模塊等若干個(gè)模塊組成。如圖3所示，各模塊采用標(biāo)準(zhǔn)的信息采集、處理接口及智能化執(zhí)行單元，再將各個(gè)模塊通過功率總線和現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行連接實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)的集成綜合電力系統(tǒng)。在集成中，必須解決損耗與散熱、電磁兼容等難題。電力集成技術(shù)作為一種新技術(shù)，國(guó)內(nèi)外在該領(lǐng)域的研究方興未艾。目前我國(guó)在設(shè)備級(jí)方面具有一定積累，尤其是我國(guó)提出的集成化發(fā)電技術(shù)可大大提高功率密度和可靠性，我國(guó)在該領(lǐng)域已具備雄厚的技術(shù)基礎(chǔ)，但作為整個(gè)系統(tǒng)，其理論及技術(shù)尚不成熟。 因此，我們必須積極開展該系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論研究，如各模塊及全系統(tǒng)的優(yōu)化構(gòu)成原理，各模塊之間的接口關(guān)系、控制邏輯和信息傳遞等。 2）高功率密度發(fā)電技術(shù)隨著艦船對(duì)電力系統(tǒng)供電的功率密度要求不斷提高，集原動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、交流裝置、勵(lì)磁控制和保護(hù)一體化的獨(dú)立供電系統(tǒng)是解決問題的關(guān)鍵，包括原動(dòng)機(jī)的選擇和新型原動(dòng)機(jī)的研制，高功率、高能量密度的交流或直流發(fā)電機(jī)的研制。3）配電及智能化電能管理技術(shù)電力輸配電及監(jiān)控管理是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)采用環(huán)形電網(wǎng)區(qū)域
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