电力电子技术在舰船上的应用

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1、电力电子技术在舰船上的应用摘要：本文开始介绍了舰船的近儿年的发展情况；其次介绍了与舰船发展相关的电力电子技术的发展现状；然后分别从电力电子技术在国外舰船上的应用概况和电力电子在军船上的应川情况两方面进行详细阐述；最后对电力电子技术在舰船上的应用进行了展望。关键字：舰船，电力电子技术，军船1概述舰船依靠自身配备的发电装置获取电能来驱动舰船运动的推进方式⑵，应用至今己有160余年的历史，故电力推进也算得上是一种古老的推进方式了。近二三十年来，船舶电工技术取得了突飞猛进的发展。现代科学技术日新月异的变化，极大地促进了船电技术水平的提高。工业发达的国家，不仅通用船舶电气设备不断更新换代。而且，新

2、技术在舰船上也得到了成功的应用。比较明显的特点有两个方面，一是微电子技术的推广应用，极大地促进了船舶启动化的发展，微型计算机在主机遥控、电站自动化、辅机自动化、各种监控系统屮的应用越来越广泛,渗透到各个领域。另一方面，是电力电子技术也越来越多地得到成功地应用，不仅提高了电气设备的性能，而且在节能省材，减轻劳动力等方面显示出极大的优越牲。我国船舶电气设备的技术水平与发达国家相比，差距很大，通用电气设备尚不能配套齐全，建造岀口船的机电设备大部分要从国外进口，在新技术应用方面差距更大,几乎没有我们自行研制的产品能用于出口船。冃前，有关单位竟相开发，但是，大都偏重于微电子技术，而对电力电子技术的

3、应用研究重视不够⑶。为此，本文拟对舰船电力电子技术的应用情况和发展前景略加论述，以期引起各方面的重视。因而，今天舰船所采用的电力推进已经不是以往的简单重复，无论是舰船总体系统的组成或是推进装置自身的性能都有了长足的进步和提高。2电力电子技术发展的现状自从1967年第一只可控硅（晶闸管）同世以來，电力电子器件便登上了现代科技的历史舞台，以晶闸管组成的可控整流装置不仅占领了直流传动领域⑴，而且在电解、电化、励磁等方面也广泛应用，淘汰了传统的闸流管和汞弧整流器，使电能的调节和控制开始了一个新时期。然而，晶闸管毕竟是一种只能控制其导通而不能控制其关断的半控器件，在交流传动和变频电源的应用中存在不

4、少难题，必须使用电感电容组成的强迫关断电路才行。这样就使装置体积重量大，效率低，使用频率有限。20世纪70年代以后，电子技术向大功率方向飞速发展⑴，以开关技术为基础的功率电子技术，不但不断地提高开关的频率，而且朝着智能化、模块化的方向发展。具有代表性的几种功率电子器件首先在陆上电网得到了应用，然后又逐步发展到舰船上。功率电子技术不仅彻底改变了舰船能量变换的面貌，而且使原先船船电力推进存在的一些缺点发生根本性的转化，其优点和长处得到进一步发扬。20世纪80年代中期，国外乂出现了第三代电力电子器件一一功率集成电(PowerIC),把功率等级不同的驱动、保护和检测及功率输出单元集于一体，使用更

5、加方便、可靠，举世嘱目，被誉为第二次电子革命的前沿。关于电力电子器件发展阶段的划分可用图1表示，元件的更新必然导致装置的换代。全控型器件的问世，使变频装置出现了新的生机。近年来，变频电源和交流传动装置的应用更加普及，几乎所有的国家都用全控型器件取代了半控器件，用高开关频率的脉宽调制(PWM)逆变器取代了传统的三相六拍逆变器，输出的正眩波形和电源侧的功率因数得到显著改善，减少了设备的体积重量，提高了性能。除大功率装置以外，PWM技术巳在交流传动和电源装置中得到了广泛应用，感应电动机的变频调速在国外巳经普及，充分发挥其节能省材的优越性，为国民经济带来巨大的效益。可以认为，电子学巳划分成微电子

6、学和电力电子学两大分支⑸。电力电子技术作为一个新的学科，巳受到各国学术界的普遍重视。几年前，美国的电气与电子工程师学会(IEEE)成立了电力电子学专业委员会，西德和口本也设立了相应的机构，以加强电力电子技术的研究，因此它一定会以更快的速度向前发展。第一代SCR晶闸管第二代电流控制型第三代PIC功率集成电路电场控制型SITSITH静电感应静电感应晶体管品闸管VDMOSIGBT功率场绝缘栅效应管晶闸管丿GTRGTO功率晶体管可关断可控硅图1电力电子器件发展阶段（文中没说明）3电力电子技术在国外舰船上的应用概况由于电力电子技术具有多方面的优越性，所以国外在陆用获得成功经一验的基础上，逐步开发船

7、用产品，并取得了一些实用成果。在民船的应用研究方面，西徳和H本处于领先地位⑷，而在军用舰船的应用研究方面，美国处于领先地位。兹分述如下。3.1发电装置目前，民用的晶闸管逆变器式轴带发电装置就是大功率电子技术的成功应用。西德AEG公司从1967年开始研究，1973年世界石油危机时推出该产品。其最大优点是用重油和主机冗余功率发电，具有明显的节能效果，受到了各国船主的欢迎。Z后，西门子公司也开发了这种产品。目前，这两个公司都累计生产100