美英未来舰船综合电力系统电制选择分析.pdf

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1、第34卷第4期舰船科学技术V01.34,No.42012年4月SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYApr.,2012美英未来舰船综合电力系统电制选择分析张义农1,汤建华2(1.中国船舶重工集团公司第七一四研究所,北京100192;2.中国舰船研究院,北京100192)摘要:美英舰船综合电力系统目前采用的是交流低频电制,交流低频电制因其变换损失大,传输效率低,不能满足未来舰船要求,为此美英正在规划未来综合电力系统电制的发展路线。本文分析了交流低频电制、交流高频电制、直流电制3种电制的优缺点及技术难点;介绍了美国交流高频电制及英国直流电制相关技术的研制进展。关键词:舰船综合电力系统;交

2、流电制;直流电制中图分类号:U674;TM74文献标识码:A文章编号:1672-7649(2012)04-0136—04doi:10.3404/j.issn.1672—7649.2012.04.031ThebusbararchitecturechoiceofintegratedpowersystemforUSandUKfuturesurfaceshipZHANGYi.non91,TANGJian—hua2(1.The714ResearchInstituteofCSIC,Beijing100192,China;2.ChinaShipResearchandDevelopmentAcademy,Be

3、ijing100192,China)Abstract:Thealternatingcurrent(AC)andlowfrequencybusbararchitecturehasbeenusedinUSandUKsurfaceshipintegratedpowersystem(IPS).Duetohighconversionlossandlowtransmissionefficiency,thistypearchitecturecan’tmeettherequirementoffutureship.Therefore,thedevelopmentroadmapsofIPSbusbararchit

4、ecturearebeingplannedbyUSandUK.Theadvantages,disadvantagesandtechnicaldifficultiesofACandlowfrequencybusbararchitecture,ACandhighfrequencybusbararchitectureanddirectcurrent(DC)busbararchitectureareanalyzedinthispaper.Finally,thedevelopmentprogressinrelatedtechnologiesofUSACandhighfrequencybusbararch

5、itectureandUKDCbusbararchitectureareincluded.Keywords:shipintegratedpowersystem;ACbusbararchitecture;directcurrentbusbararchitecture0引言目前,在主战舰艇上采用综合电力系统的仅有英美2个国家。美国已在DDG-1000驱逐舰上采用,英国则在45型驱逐舰和CVF航母上采用。由于这些舰艇的设计时间均在20世纪80~90年代,因此,其电制均采用研制难度不大的交流低频电制。其中,美国DDG一1000驱逐舰的电压为13.8kV、频率为60Hz,英国45型驱逐舰的电压为4.16

6、kV、频率为60Hz,英国CVF航母的电压为IIkV、频率为60Hz。由于大功率雷达、激光炮及电磁轨道炮等高能武器即将上舰,未来舰船用电量将急剧增高,现在的交流电制因其变换损失大,传输效率低,已不能满足要求。为此,2007年12月,美国海军发布了《下一代综合电力系统技术发展路线图》,规划舰船综合电力系统电制的发展,提出将由交流低频电制逐渐过渡到直流电制。英国舰船系统开发办公室目前也在投资研发直流电制相关技术,包括直流推进电机、保护电器、储能装置等。从两国目前的规划和技术研发来看,直流电制将是未来舰船综合电力系统发展的大趋势。收稿日期:201l—09一05;修回日期:201I一12-23作者简介

7、:张义农(1977-),男,工程师,主要从事舰船动力及电力技术情报研究工作。第4期张叉农,等:美英未来舰船综合电力系统电制选择分析.137.1交、直流电制需要解决的技术问题美英的研究表明,采用直流电制可显著提高舰船的可靠性和生命力,尤其在使用高功率储能设备时优势更为明显。采用直流电制还可减少转换损失,使系统更紧凑,效率更高,更易于与未来高能武器和传感器集成。对于相同质量的铜线,采用直流电制至少可增

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