全电力船电力系统建模与仿真

阎学范

（江苏科技大学 江苏 镇江 212003）

下一代军舰将以综合电力系统（IPS）[1]为显著标志，综合电力系统包括主要电源和辅助电源[2]，由它们给推进发电机组提供动力，同时，给船舶电力负荷提供能量。随着发电系统的整合，新技术的引进，如集成电力电子系统，智能控制系统和能量存储技术。如何进行实时的电源管理和电力系统重构变的尤为重要，尤其是在设备故障和战斗损耗的情况下。电源管理的主要目标是确保持续的为电力负荷供应电力，从而提高舰船电力系统的可靠性和生命力。

全电力船（AES）的电网通常拥有电力推进系统，电子武器系统和船舶服务相关的电力负荷。目前，新建舰船越来越多的使用区域配电系统[3]（Zonal Electric Distribution System），区域配电系统 （ZEDS）可以增强配电网络的可靠性和生命力。不同与传统的辐射状配电系统，区域配电系统（ZEDS）采用两个主总线（右舷总线和左舷总线）为重要负载提供冗余路径。这样，在不同的战况下，区域配电系统（ZEDS）可以动态重构，以响应不同优先级的负载的实时潮流。

图1说明了舰船综合电力系统的单线图。综合电力系统（IPS）主要包括发电模块（PGM），电源转换模块（PCM），能量存储模块（ESM），电推进模块（EPM）和重要/非重要负荷。发电模块可以是燃气涡轮机，柴油发动机或燃料电池。由于这些动力源有不同的响应时间，负载有不同的运行特性，稳定性，效率和性能对电力系统电源管理的动态优化是至关重要的。电源管理系统[4]要面对的问题主要包括：1）如何协调电源与电源转换器，以确保重要负载的不间断电力供应？……