模擬電子技術(shù)在電力配電系統中的應用

（文章來(lái)源：工控網(wǎng)）

隨著(zhù)潛艇自動(dòng)化程度的提高，特別是電力電子技術(shù)在潛艇上逐步使用，新一代的大功率電力電子器件，在材料、理論、機理、制造工藝和應用技術(shù)等方面的研究開(kāi)發(fā)，潛艇上電氣設備必將會(huì )進(jìn)一步向高可靠性、節能型方向發(fā)展;潛艇的電力配電、電力推進(jìn)以及電氣傳動(dòng)等方面必將帶來(lái)重大變革而且也為電力電子技術(shù)在潛艇上廣泛使用帶來(lái)突破性進(jìn)展。

電力電子技術(shù)是集電力電子器件、電力電子功率變換技術(shù)和控制技術(shù)于一體的綜合性技術(shù)。以應用電力電子器件和計算機為代表的控制技術(shù)，對電能進(jìn)行處理和變換，是其研究的主要內容。

以來(lái)，電力半導體器件出現了幾十種產(chǎn)品，但從理論、結構和工藝的創(chuàng )新、應用的廣泛程度和持續的發(fā)展視角來(lái)看，功率二極管、晶閘管、可關(guān)斷晶閘管(GO)和電場(chǎng)控制器件(GB1為代表堤幾個(gè)發(fā)展平臺，從每個(gè)平臺又派生出若干相關(guān)的器件來(lái)。每一種器件的問(wèn)世，都使得功率變換電路及其控制技術(shù)不斷地革新。脈寬調制(IWM)電路、零電流(ZCS)零電壓(ZVS等諧振軟開(kāi)關(guān)電路已成為功率變換電路的重要組成部分。其控制技術(shù)由最初的分立元器件的模擬電路控制，逐步發(fā)展為基于微處理器、微控制器和數字信號處理器(DSP)等全數字控制系統。

各種不同的功率變換器，實(shí)質(zhì)是將系統輸入電氣參數變換為用戶(hù)所需要的輸出電氣參數。最基本的電氣參數有電壓、電流、頻率、相數、波形、功率等6項?；?a href="http://www.qd573.com/tags/電磁感應/" target="_blank">電磁感應原理而問(wèn)世的變壓器，實(shí)現了交流電壓和交流電流的自如變換，實(shí)現了高壓交流輸電和低壓配電到用戶(hù)，使電能的方便使用成為現實(shí);而由于電力電子技術(shù)的進(jìn)步，誕生了整流器、斬波器、逆變器、變頻器等各種功率變換器，完成了頻率、相位、相數的受控變換，使電能的產(chǎn)生、輸送、分配和應用實(shí)現了優(yōu)化，使以電能為核心的各種能量的轉換，使電參數的全方位控制和改變，上升到高效率和高功率因數的新階段。

當前，電力電子技術(shù)作為節能、節材、自動(dòng)化、智能化、機電一體化的基礎，正朝著(zhù)應用技術(shù)高頻化、硬件結構模塊化、產(chǎn)品性能綠色化的方向發(fā)展。在不遠的將來(lái)，電力電子技術(shù)將使傳動(dòng)裝置、電源技術(shù)更加成熟、經(jīng)濟、實(shí)用。

當代應用科學(xué)的許多新發(fā)展都與電力電子技術(shù)緊密聯(lián)在一起，特別是和功率控制系統聯(lián)系在一起，如電氣傳動(dòng)、通訊電源、變頻調速、機車(chē)牽引、電力輸送、電動(dòng)汽車(chē)、儲能電池，以及日新月異的基于高速數據處理的個(gè)人電腦和通訊設備等，如果沒(méi)有電力電子功率控制做支持，這些新技術(shù)的進(jìn)步就難以實(shí)現。電力電子技術(shù)廣泛應用，對高效節能和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展有巨大的推動(dòng)作用。

電力電子技術(shù)在潛艇上的應用和普及成為必然，主要體現在電力配電系統、電力推進(jìn)系統以及電氣傳動(dòng)等方面。

隨著(zhù)電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電力配電系統中從電源到負載每一個(gè)環(huán)節都有很大的發(fā)展?；陔娏﹄娮蛹夹g(shù)的配電系統具有很好的負載調節和瞬態(tài)特性，如果配電結構合理，其配電系統具有很高的故障容錯性，特別適用于完全獨立或半獨立的配電系統中，如艦船、潛艇、飛機、航天器等領(lǐng)域。

傳統上，常規動(dòng)力潛艇配電網(wǎng)絡(luò )采用的是集中輻射式供電模式給全艇負載供電。用電負載包括動(dòng)力系統中的推進(jìn)電機及輔助設備、各種輔機、觀(guān)通導航設備、指揮操艇設備等。推進(jìn)電機一般采用直流電機，輔機則包括了艇上所有的直流電機和交流電機及各種控制設備。直流輔機電網(wǎng)和50HZ交流電網(wǎng)的負載用戶(hù)較多，為主要供電網(wǎng)絡(luò )，其他電網(wǎng)為次級供電網(wǎng)絡(luò )。直流輔機電網(wǎng)是艇上一次供電網(wǎng)絡(luò )，它向全艇直流輔機及各個(gè)二次電網(wǎng)供電。早期潛艇的各次級網(wǎng)絡(luò )電源均由變流機組獲得。

基于電力電子技術(shù)的發(fā)展，在潛艇上實(shí)現分布式供電模式才能夠成為可能。潛艇分布式供電(即區域配電)的設想是：僅使直流電網(wǎng)貫穿全船，即將蓄電池組和柴油發(fā)電機組輸出的直流電通過(guò)主干電纜和直流配電板、直流配電箱輸送到全艇的直流用戶(hù)，各艙室設立負載中心，負載中心由模塊式電源變換裝置組成，即在不同艙室根據不同的負載要求設置不同的電源變換模塊，從而取消過(guò)去沿用的各種變流機組。

電源變換裝置根據負載的需要，進(jìn)行直一直、交一直、直一交、交一交以及雙向交一直等電源轉換，提供此艙室中負載所需的任何形式的電力。而且所有的電路保護都可以由變流裝置完成，極大地降低故障電路，明顯優(yōu)于目前使用的系統。這種配電方式對潛艇總段建造、潛艇改裝特別方便，減少了穿過(guò)水密隔壁的電纜數，在隔壁上除主干電纜和觀(guān)通、導航、控制電纜外，取消了輻射式配電方所存在的各種電網(wǎng)的縱向饋電電纜;變流裝置具有通用性;利于潛艇實(shí)現全船輔機交流化。實(shí)現區域供電，模塊式電源變換裝置的設計必不可少。

電力電子積木式模塊化結構(PorElecronCBuiUngBOkPEBB)概念最早是由美國海軍研究所為設計艦艇的分布式供電而提出的|1.PEBB不是指通常以模塊封裝形式出現的單純功率開(kāi)關(guān)器件，如可關(guān)斷晶閘管(GTO)、大功率復合晶體管(G1R)、功率場(chǎng)效應管(MCSFET)、絕緣柵極晶體管(EB!)集成化門(mén)極換流晶閘管(GCT)以及驅動(dòng)電路封裝在一起的P等，而是一種針對分布式電源系統進(jìn)行劃分和構造的新的模塊化概念，它是站在系統層面對電路合理劃分，抽取出具有相同功能或相似特征。?
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