现代电力电子技术与船舶电气研究

陆超

摘要：80年代初期，我国的现代电子技术用开慢慢发展并且取得了相应的成绩，由于电子电力技术应用愈来愈广泛，并且功率及频率覆盖面也随之发展覆盖较广，使得电子电力技术开始应用于各個领域内。笔者将从现代电子电力技术的发展历程开始概述，并对其今后的应用方向做出一定的展望，并且与其在船舶电气方面的应用为研究对象做出综合性分析及阐述，为之后的研究提出一定的意见及想法。

关键词：船舶电气;电子技术;电力

引言

电子电力技术一般囊括电气元件、电气电路和控制逻辑三部分，在此中电子电力元件制造是电力电子技术的核心技术。现代化的电力电子技术普遍具有集成度高、频率高、自动化程度高、弱电控制程度高及数字化多功能化程度高的特点。随着技术的发展，人们已经认识到对新一代电子电力技术下产生的电气元器件的需求的迫切性，并且开始投入研究。自八十年代以来，微电子技术和电力技术在各自领域内延伸发展，随着研究的深入，产生了高频化集控型的功率集成器件，使得电子电力技术从传统的电力技术发展到现代的微电子高集成技术领域。各个企业也在相互竞争发展中形成较好的市场氛围，为客户提供出了更多的选择。目前，随着信息化程度的提升，电子电力技术也已经实现控制技术数字化的特点，使得用户在操作使用方面越来越便捷。

一、现代电子电力技术与船舶电气技术

船舶工业是一个综合性程度较高的产业，特别是船舶电气技术，由于船舶电气涉及面较广，几乎设计市面上所有的电气设备，并且与一般电气设备相比较来说，其使用环境更为恶劣，常常伴随着高温、腐蚀、震动、霉菌及油雾灯环境因素。因此，尽管其与一般设备的电气性能原理相同，但是在使用要求及制造工艺上更为严苛。这正是船舶电气技术与一般电气技术所不同的地方。

现阶段一般的电气技术已经发展成熟，应用范围也在不断扩大，除了在应用时考虑通风散热的问题之外一般受环境因素影响较小，因此无需针对所受环境进行针对性设计，而船舶由于环境条件影响较大，因此现代电子电气技术在船舶上实行也要综合考虑环境因素所带来的影响。

目前情况来说现代电力电子技术主要在船舶上的应用项目有电气传动、变频装置、UPS不间断电源装置以及整流电源等。

二、船舶电子电气元件技术特点

对于现代电力电子技术与传播电器进行研究，就要明确这些原件技术的特点，这样才能在实际工作的过程中更好地应对各种问题。在船舶电气传动系统上电动机的启动主要依靠电磁启动器来控制。因为电磁启动器结构相对简单，安装设计的比较完善，技术水平反正相对较为稳定，所以其可靠性是船舶电气设备所需要的。但是其比较明显的缺点是由于其触点在进行通电瞬间承受电流较大，容易产生电弧烧毁启动器甚至发生短路。但是目前通过各种材料对触头的更换实验情况来看，并没有合适的替代材料。由于这种问题存在较大的安全隐患，因此现代技术下的船舶电机启动方式大多采用软启动，通过变频器控制启动电流，因此不会产生电弧也没有复杂的连锁机构，所以发生故障的可能性大大降低。

目前船舶上所使用的电网频率一般都是工频五十赫兹，在这种频率电流下可以正常工作的电气设备占绝大多数，但是也有一些设备对供电要求较高，不符合标准的，对于这种设备的正常运行则需要采用中频发电机来实现电源转换。就目前情况，大部分船上采用的是分散独立的中频电源用来给设备提供运行电源，但是这种方式使得船本身的自重大幅度上升，并且船上空间占据较大，对室内环境也有一定程度的影响。随着现代电子电力技术的发展，这种问题也得到了解决。采用静止式的变频装置来为设备提供所需要的电源频率，一般这种变频装置可分为间接变频器和直接变频两种类型，目前应用比较广泛的是间接变频的工作发红是来提高功率因数，再用PWM对其进行逆变，则载波的频率得到升高，并且由于这种设备采用的是全控形式的电力电子元件，因此开关频率比较高，所以电压和电流频率的稳定性都可以得到保证。

三、电气电气系统维护发展研究

另一方面，船舶上的继电器和接触器的故障也是比较常见的类型，有启动继电器故障，调压控制保护砌筑故障，电流传感器故障，空宿管故障区发生的主要原因是继电器动作频繁而由于设备自身特点受限制，允许通过的电流量较小，且触点极易烧毁，导致触点粘连或者接触不良影响闭合。这一方面在启动继电器和继电器盒中尤为显著，一个原因是负载较多，也有可能是设备内部密封损坏造成受潮或者进水，导致发生氧化接触不良，造成短路或传感器报警。

在船舶仪表电器系统当中，微动电门按钮故障率也是比较高的。常常会因为电门接触不良或者其他自然原因导致电门发生故障失去作用，甚至发生短路故障。其常常发生在启动按钮配类型中的平按钮当中。由于启动接触保护装置长起处于工作状态，很容易造成震动，因此容易出现损害，造成发电机微动电机发生故障。导致不能启动或者短路失电的故障。针对这个问题要在日常维护工作当中及时对各个电门开关进行检查和测量其工作电压和电流，遇到问题及时进行更换。目前并没有更好的解决替代办法。

大量采用电力电子设备，也会发生许多产生影响的问题，比如频率干扰、高频发射等一些使电源供给产生有害波动的问题，特别是对在海上航行电源容量有限的船舶来说，这种问题影响更为突出。因此为了抑制这些不利因素，人们也研究开发了许多设备来抵抗这些问题。例如，以展波技术代替相控技术，大面积推广使用高频脉冲调制技术等，有效抑制了这些负面影响，可以说这些发明是现代电子电力技术发展成熟的标志性产物，

结语

电子电力技术的现代化发展是社会文明发展的技术产物，是大势所趋，标志着生产力的进步及人类发展开始进入电气时代。虽然我国在此方面的技术研究开始较晚，与发达国家相差十五年左右，因此我们必须发愤图强，加速电气技术的深入研究才能使得差距逐步缩小。

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