馬曉軍， 袁東， 項(xiàng)宇， 魏曙光

(裝甲兵工程學(xué)院 控制工程系, 北京 100072)

陸戰(zhàn)平臺(tái)綜合電力系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)研究

馬曉軍， 袁東， 項(xiàng)宇， 魏曙光

(裝甲兵工程學(xué)院 控制工程系, 北京 100072)

針對(duì)地面戰(zhàn)斗平臺(tái)電驅(qū)動(dòng)、電武器、電防護(hù)以及其他多用電任務(wù)剖面需求，提出了陸戰(zhàn)平臺(tái)綜合電力系統(tǒng)的理論構(gòu)架，對(duì)系統(tǒng)概念、功能與特點(diǎn)進(jìn)行了界定，并構(gòu)建了一種基于多驅(qū)動(dòng)特性能量源的系統(tǒng)分布式體系結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，以“系統(tǒng)容量”和“電能質(zhì)量”為紐帶，系統(tǒng)分析了能量源匹配計(jì)算、功率變換裝置設(shè)計(jì)、能量分配與優(yōu)化控制以及電能質(zhì)量分析與管理等關(guān)鍵技術(shù)。研制了系統(tǒng)樣機(jī)并應(yīng)用于工程實(shí)踐，為加快推進(jìn)陸戰(zhàn)平臺(tái)全電化技術(shù)發(fā)展提供能源支撐與技術(shù)借鑒。

兵器科學(xué)與技術(shù)； 陸戰(zhàn)平臺(tái)； 綜合電力系統(tǒng)； 能量管理； 電能質(zhì)量

0 引言

隨著新軍事技術(shù)變革的持續(xù)推進(jìn)，以電驅(qū)動(dòng)、電武器、電防護(hù)為主要特征的全電化陸戰(zhàn)平臺(tái)成為戰(zhàn)斗車輛的重要發(fā)展方向[1-3]。與傳統(tǒng)戰(zhàn)斗車輛相比，全電化陸戰(zhàn)平臺(tái)的能量形式發(fā)生了本質(zhì)變化，前者大部分能量以機(jī)械能的形式限制在動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，火炮發(fā)射主要靠彈藥的化學(xué)能，只有少部分能量以電能的形式存在于車輛電源系統(tǒng)中，且這幾種形式的能量源不能相互調(diào)配。全電化陸戰(zhàn)平臺(tái)以電能作為基本能量源，綜合運(yùn)用變換、傳輸、控制等技術(shù)，將其作用于機(jī)動(dòng)、武器、防護(hù)等各個(gè)系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)電能的統(tǒng)一管理和動(dòng)態(tài)分配，使其既滿足高速機(jī)動(dòng)時(shí)的動(dòng)力需求，又能提供戰(zhàn)斗狀態(tài)下電武器和電防護(hù)系統(tǒng)的用電需求，從而實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)平臺(tái)整體性能的全面提升。因此，對(duì)于全電化陸戰(zhàn)平臺(tái)來(lái)說(shuō)，支撐各任務(wù)系統(tǒng)的電能需求將在傳統(tǒng)戰(zhàn)斗車輛的基礎(chǔ)上持續(xù)呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，如何提供充足、清潔的電能，并實(shí)現(xiàn)其高效、可靠、安全的存儲(chǔ)、變換、傳輸、分配、管理以及綜合集成成為全電化陸戰(zhàn)平臺(tái)是否能充分發(fā)揮其戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能的關(guān)鍵因素。

目前關(guān)于車載大功率供電技術(shù)的研究還相對(duì)薄弱，相關(guān)工作主要集中在電傳動(dòng)裝甲車輛中，一般將其作為電傳動(dòng)系統(tǒng)的前功率鏈進(jìn)行分析研究，通常采用發(fā)動(dòng)機(jī)- 發(fā)電機(jī)與單一動(dòng)力電池直接并聯(lián)模式，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，難以同時(shí)滿足系統(tǒng)工作過(guò)程中對(duì)峰值功率和能量雙重需求[4-6]；此外，系統(tǒng)管理控制策略還不夠完善，主要側(cè)重于能量的分配控制[7-8]，對(duì)系統(tǒng)供電質(zhì)量、污染治理等分析不足，難以滿足全電化陸戰(zhàn)平臺(tái)電能高效、清潔等需求。針對(duì)上述問(wèn)題，本文提出了陸戰(zhàn)平臺(tái)綜合電力系統(tǒng)的理論構(gòu)架，下面首先對(duì)系統(tǒng)概念、功能與特點(diǎn)進(jìn)行界定。

1 陸戰(zhàn)平臺(tái)綜合電力系統(tǒng)概論

1.1 系統(tǒng)定義與特點(diǎn)

陸戰(zhàn)平臺(tái)綜合電力系統(tǒng)是為滿足地面戰(zhàn)斗平臺(tái)電驅(qū)動(dòng)、電武器、電防護(hù)以及其他多用電任務(wù)剖面需求，集大容量/大功率電能生產(chǎn)、存儲(chǔ)、變換、分配、回饋及其綜合管理控制于一體的車載電力集成系統(tǒng)。

綜合電力系統(tǒng)配置靈活，具有很強(qiáng)的開(kāi)放性和可擴(kuò)展性，它不僅能實(shí)現(xiàn)電驅(qū)動(dòng)、電武器和電防護(hù)系統(tǒng)所需能量的統(tǒng)一調(diào)度和動(dòng)態(tài)分配，同時(shí)也可為電磁懸掛、束能毀傷以及光電偵察與對(duì)抗等其他新技術(shù)的車載化應(yīng)用提供電力支撐。此外，系統(tǒng)既可孤島運(yùn)行，又可與其他作戰(zhàn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)接入交互和能量共享，這樣一來(lái)，每一作戰(zhàn)平臺(tái)不僅是戰(zhàn)場(chǎng)中能量消耗單元，同時(shí)也可以作為戰(zhàn)場(chǎng)能量保障系統(tǒng)的能量存儲(chǔ)單元，成為戰(zhàn)場(chǎng)智能電網(wǎng)中的一個(gè)能量保障節(jié)點(diǎn)[9]，從而提高部(分)隊(duì)整體作戰(zhàn)能力和戰(zhàn)場(chǎng)生存能力，這些優(yōu)勢(shì)都是傳統(tǒng)車輛難以比擬的。

較之傳統(tǒng)戰(zhàn)斗車輛供電系統(tǒng)，陸戰(zhàn)平臺(tái)綜合電力系統(tǒng)還具有以下特點(diǎn)：

1)系統(tǒng)容量大，電壓等級(jí)高。傳統(tǒng)戰(zhàn)斗車輛電能需求較小，一般為幾千瓦到十幾千瓦，因此通常采用單一的28 V供電體制。隨著陸戰(zhàn)平臺(tái)全電化的發(fā)展，電能需求急劇上升，根據(jù)文獻(xiàn)[10]，20 t級(jí)的全電戰(zhàn)斗平臺(tái)電功率需求在300 kW左右，40 t級(jí)戰(zhàn)斗平臺(tái)則高達(dá)800～1 000 kW，供電電壓高達(dá)600～1 000 V，峰值工作電流高達(dá)500 A以上，這給系統(tǒng)部件設(shè)計(jì)、可靠性以及安全性等提出了更高的要求。

2)能量制式多，電能質(zhì)量要求高。系統(tǒng)負(fù)載特性各異，既包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)“負(fù)阻尼特性”負(fù)載，又包括電磁炮、電熱炮等“脈沖功率特性”負(fù)載，還有為指揮控制系統(tǒng)供電的“精電源”。因此要求綜合電力系統(tǒng)的能量制式多，且具有與負(fù)載特性相適應(yīng)的驅(qū)動(dòng)特性，同時(shí)還要求電能盡可能的清潔，諧波小，電能質(zhì)量高。此外，作為能源平臺(tái)，還需具備與外部電網(wǎng)的接入交互能力。

3)能源形式多樣化，控制難度大。為滿足大容量、多制式供電需求，綜合電力系統(tǒng)一般由多種形式的分布式能量源組成，通過(guò)電力電子裝置實(shí)現(xiàn)其能量交換，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，能量管理和分配控制難度大。同時(shí)，各種電力電子裝置會(huì)產(chǎn)生大量的諧波，影響供電質(zhì)量，因此污染治理也成為系統(tǒng)控制的一個(gè)重要任務(wù)。

4)工作環(huán)境苛刻，效率和電磁兼容性要求高。地面戰(zhàn)斗平臺(tái)內(nèi)部空間小，行駛顛簸大，工作環(huán)境惡劣，因此需要系統(tǒng)功率密度高，能量轉(zhuǎn)換效率高，抗沖擊振動(dòng)能力強(qiáng)，電磁兼容性好，這就對(duì)部件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成、綜合試驗(yàn)等提出了嚴(yán)苛要求。

1.2 體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)上述分析，并考慮到陸戰(zhàn)平臺(tái)全電化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，本文構(gòu)建一種基于多驅(qū)動(dòng)特性[3]能量源的陸戰(zhàn)平臺(tái)綜合電力系統(tǒng)，其原型結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 綜合電力系統(tǒng)原型結(jié)構(gòu)Fig.1 Prototype structure of integrated power system

如圖1所示，系統(tǒng)采用發(fā)動(dòng)機(jī)- 發(fā)電機(jī)組作為主能量源，發(fā)電機(jī)選用起動(dòng)/發(fā)電一體機(jī)，通過(guò)脈沖寬度調(diào)制(PWM)整流器與直流供電網(wǎng)絡(luò)連接，提供戰(zhàn)斗平臺(tái)遂行任務(wù)所需的平均功率(隨著燃料電池技術(shù)的飛速發(fā)展，將來(lái)可能替代發(fā)動(dòng)機(jī)- 發(fā)電機(jī)組作為主能量源)；輔助能量源采用動(dòng)力電池與超級(jí)電容復(fù)合儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)，動(dòng)力電池通過(guò)雙向直流轉(zhuǎn)直流(DC/DC)變換器與超級(jí)電容并聯(lián)到直流網(wǎng)絡(luò)；此外，為了吸收直流供電網(wǎng)絡(luò)的剩余能量，抑制泵升電壓，系統(tǒng)還設(shè)計(jì)有釋能單元。

這種復(fù)合儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)可有效結(jié)合動(dòng)力電池高能量密度和超級(jí)電容高功率密度的特點(diǎn)，提高系統(tǒng)負(fù)載適應(yīng)能力。其中，超級(jí)電容直接掛接到直流網(wǎng)絡(luò)，瞬態(tài)超高負(fù)荷驅(qū)動(dòng)能力好，響應(yīng)速度快，同時(shí)減少了中間環(huán)節(jié)的能量損耗；動(dòng)力電池的充放電通過(guò)雙向DC/DC變換器控制，可在滿足系統(tǒng)功率需求的前提下兼顧電池荷電狀態(tài)(SOC)，使其具有較高的充/放電效率，同時(shí)保護(hù)電池安全運(yùn)行。

此外，由于發(fā)電機(jī)和動(dòng)力電池與直流網(wǎng)絡(luò)之間都有可控功率變換裝置，兩個(gè)能量源可實(shí)現(xiàn)解耦，二者可以根據(jù)各自的最佳運(yùn)行目標(biāo)進(jìn)行獨(dú)立能量分配；同時(shí)通過(guò)合理規(guī)劃直流網(wǎng)絡(luò)電壓工作范圍，可充分發(fā)揮超級(jí)電容的瞬時(shí)能量吸收與補(bǔ)償作用，緩解發(fā)電機(jī)和動(dòng)力電池的瞬時(shí)能量供應(yīng)負(fù)擔(dān)，保護(hù)其平穩(wěn)運(yùn)行，提高工作效率和使用壽命。超級(jí)電容直接并聯(lián)在直流網(wǎng)絡(luò)還可有效地減小諧波，抑制電壓高頻波動(dòng)，改善供電質(zhì)量。

需要指出的是：圖1中超級(jí)電容的預(yù)充電通過(guò)串接預(yù)充電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種方式原理簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)容易，但在實(shí)際系統(tǒng)中由于超級(jí)電容的容量大，預(yù)充電阻體積和回路電流都很大，預(yù)充過(guò)程會(huì)造成較大的能量損耗，同時(shí)導(dǎo)致系統(tǒng)體積增加，并給自身散熱設(shè)計(jì)帶來(lái)困難；此外，這種方式還存在充電末期電流小、充電速度慢等問(wèn)題。因此為了提高系統(tǒng)功率密度和工作效率，在實(shí)際工程應(yīng)用中對(duì)超級(jí)電容預(yù)充環(huán)節(jié)進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)了如圖2所示的系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)構(gòu)。

如圖2所示，在預(yù)充電初始階段，控制高壓接觸器K3、K4閉合，動(dòng)力電池接入雙向DC/DC高壓側(cè)，超級(jí)電容接入低壓側(cè)，DC/DC工作在降壓恒流模式，當(dāng)充電至二者電壓相等時(shí)，斷開(kāi)K3、K4，閉合K2、K5，DC/DC采用升壓恒流工作模式，直到充至目標(biāo)電壓，K1閉合，動(dòng)力電池和超級(jí)電容并聯(lián)向直流母線供電。這種方式可有效利用雙向DC/DC的多種工作模式實(shí)現(xiàn)恒流充電，充電速度快，效率高，且省去了預(yù)充電阻，系統(tǒng)體積小，同時(shí)能量損耗大大降低。

圖2 綜合電力系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)構(gòu)Fig.2 Applied structure of integrated power system

此外，為了實(shí)現(xiàn)綜合電力系統(tǒng)的集成控制和能量管理，圖2還構(gòu)建了系統(tǒng)綜合管理控制單元，包含狀態(tài)采集模塊、驅(qū)動(dòng)控制模塊和總線模塊，各關(guān)鍵部件通過(guò)Flexray總線與綜合管理控制單元相連。為簡(jiǎn)化系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，在實(shí)際工程應(yīng)用中將直流供電網(wǎng)絡(luò)、DC/DC變換器、綜合管理控制單元及其相應(yīng)的檢測(cè)、驅(qū)動(dòng)功能模塊整合集成在一起，構(gòu)成電力集成控制器，綜合實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)電能的變換、分配、監(jiān)測(cè)和管理控制。

1.3 研究的關(guān)鍵問(wèn)題

陸戰(zhàn)平臺(tái)綜合電力系統(tǒng)作為一個(gè)支撐各任務(wù)系統(tǒng)工作的統(tǒng)一能源平臺(tái)，衡量性能的主要指標(biāo)有兩個(gè)：一是系統(tǒng)容量，二是電能質(zhì)量，這兩個(gè)指標(biāo)貫穿于電能的生產(chǎn)、存儲(chǔ)、變換、分配、回饋以及管理控制等各個(gè)分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

首先來(lái)看系統(tǒng)容量問(wèn)題，它包括總能量與瞬時(shí)能量(即功率)管理，前者主要指系統(tǒng)攜帶的總能量是否能滿足任務(wù)需求，各種能量源之間如何配置才能發(fā)揮最大效能，這就涉及到電能生產(chǎn)和存儲(chǔ)分系統(tǒng)的匹配設(shè)計(jì)；功率管理是指具體到某一動(dòng)態(tài)時(shí)刻，各種能量源之間如何協(xié)調(diào)來(lái)保障任務(wù)需要，并同時(shí)盡可能使系統(tǒng)內(nèi)部各能量源處于自身的最優(yōu)或者次優(yōu)工作狀態(tài)[3]，這主要是通過(guò)管理控制分系統(tǒng)的能量管理控制策略來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

電能質(zhì)量涉及到直流網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性、供電質(zhì)量、諧波治理等問(wèn)題。在孤島運(yùn)行的綜合電力系統(tǒng)中，電能變換分系統(tǒng)中的各種功率變換裝置會(huì)產(chǎn)生大量的諧波，造成電網(wǎng)波動(dòng)，因此如何減小諧波，改善供電質(zhì)量也是電能變換分系統(tǒng)設(shè)計(jì)和管理控制分系統(tǒng)的控制策略研究時(shí)需要著重考慮的問(wèn)題。

綜上分析，下面從負(fù)載特性及其功率需求分析入手，重點(diǎn)對(duì)電能生產(chǎn)與存儲(chǔ)分系統(tǒng)、電能變換分系統(tǒng)和管理控制分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行論述。

2 基于任務(wù)剖面的多能量源匹配計(jì)算——電能生產(chǎn)與存儲(chǔ)分系統(tǒng)設(shè)計(jì)

綜合電力系統(tǒng)多能量源的匹配計(jì)算與其負(fù)載系統(tǒng)緊密相關(guān)，為分析方便，本文以某20 t級(jí)戰(zhàn)斗平臺(tái)為對(duì)象進(jìn)行分析，任務(wù)負(fù)載主要考慮電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

2.1 負(fù)載特性與需求功率分析

戰(zhàn)斗平臺(tái)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)性能除包括傳統(tǒng)車輛的高速行駛性能、爬坡性能、加速性能和轉(zhuǎn)向性能外，還有靜默行駛性能。

首先分析傳統(tǒng)性能，高速行駛時(shí)需求功率[4,11]為

(1)

式中:m為戰(zhàn)斗平臺(tái)質(zhì)量;ηs為系統(tǒng)效率(含驅(qū)動(dòng)器、電動(dòng)機(jī)、減速器及行駛效率);f為路面滾動(dòng)阻力系數(shù);CD為空氣阻力系數(shù);A為迎風(fēng)面積;vmax為最大行駛速度。取vmax=120 km/h可求得此時(shí)需求功率約為320 kW.

爬坡時(shí)的需求功率[4,11]為

(2)

式中:α為爬坡角度，取30°坡；vs為爬坡速度，取為7 km/h，可得此時(shí)需求功率約為312 kW.

考慮設(shè)計(jì)裕量，系統(tǒng)峰值需求功率取為

PQmax=330 kW.

(3)

進(jìn)一步可根據(jù)文獻(xiàn)[11]驗(yàn)證此功率能夠滿足0～32 km/h加速時(shí)間要求和轉(zhuǎn)向功率需求。下面據(jù)此進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)。

2.2 系統(tǒng)基本參數(shù)與能量源匹配設(shè)計(jì)

2.2.1 系統(tǒng)供電電壓

根據(jù)上述功率需求，綜合分析電機(jī)制造、電力電子器件以及絕緣等水平，同時(shí)為深入推進(jìn)軍民融合，充分吸收民用技術(shù)成果，考慮到民用產(chǎn)品電壓等級(jí)，將系統(tǒng)直流網(wǎng)絡(luò)標(biāo)稱電壓選取為750 V，工作范圍為650～850 V.

2.2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)- 發(fā)電機(jī)組匹配計(jì)算

如前所述，發(fā)動(dòng)機(jī)- 發(fā)電機(jī)組提供系統(tǒng)所需的平均功率，以80%最高車速時(shí)系統(tǒng)需求功率作為平均功率，根據(jù)(1)式可計(jì)算得發(fā)電機(jī)組提供功率：

PG=262 kW.

(4)

2.2.3 動(dòng)力電池參數(shù)設(shè)計(jì)

動(dòng)力電池的參數(shù)設(shè)計(jì)需考慮兩個(gè)方面：一是補(bǔ)充系統(tǒng)需求功率，保證機(jī)動(dòng)性能；二是滿足靜默行駛性能要求。由前文分析可知，峰值需求功率時(shí)需要?jiǎng)恿﹄姵靥峁┕β蕿?/p>

PB=PQmax-PG=68 kW.

(5)

設(shè)定平臺(tái)以20 km/h速度靜默行駛，行駛時(shí)間30 min，靜默行駛里程10 km. 則根據(jù)(1)式，并考慮到設(shè)計(jì)裕量可求得需要?jiǎng)恿﹄姵靥峁┕β?/p>

PB=61 kW.

(6)

綜合(5)式、(6)式，考慮動(dòng)力電池過(guò)載能力與超級(jí)電容能量補(bǔ)償作用，動(dòng)力電池功率取為61 kW. 設(shè)動(dòng)力電池的放電深度φ=0.5，考慮輔助電氣設(shè)備功率需求，取功率增加系數(shù)δ=1.1，則動(dòng)力電池的能量為

EB=δPBt/φ≈67.1 kW·h.

(7)

考慮到動(dòng)力電池和雙向DC/DC變換器工作效率，選取動(dòng)力電池SOC=70%時(shí)端電壓為670 V，由此可計(jì)算得動(dòng)力電池容量：

QB≈100 A·h.

(8)

2.2.4 超級(jí)電容參數(shù)計(jì)算

如前所述，超級(jí)電容的主要作用是在突加/突卸負(fù)載時(shí)提供瞬時(shí)能量補(bǔ)償與吸收，緩解發(fā)電機(jī)和動(dòng)力電池的瞬時(shí)能量供應(yīng)負(fù)擔(dān)。取瞬時(shí)需求功率為峰值需求功率的2/3，即

PQi=2PQmax/3=220 kW,

(9)

并設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)時(shí)間為3 s，動(dòng)力電池輸出不變，直流網(wǎng)絡(luò)電壓可由750 V跌落至650 V，則超級(jí)電容的電容值為

(10)

式中：V0為母線標(biāo)稱電壓；Vmin為母線允許最低電壓。

同理可計(jì)算母線電壓泵升時(shí)超級(jí)電容能夠吸收的瞬時(shí)能量，剩余部分由釋能單元吸收。

需要說(shuō)明的是：上述分析主要考慮電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，當(dāng)使用電武器和電防護(hù)系統(tǒng)時(shí)，可適當(dāng)降低機(jī)動(dòng)速度來(lái)保證其功率需求。以文獻(xiàn)[11]研究的電能武器為例：?jiǎn)伟l(fā)耗能0.3 MJ，重置時(shí)間為5 s，則考慮到脈沖電源轉(zhuǎn)換效率，其充電功率約為66 kW. 如動(dòng)力電池仍以1 C(100 A)放電，且不考慮超級(jí)電容補(bǔ)償作用，根據(jù)(1)式可計(jì)算得此時(shí)最大機(jī)動(dòng)速度約為96 km/h. 當(dāng)然，由于電武器系統(tǒng)重置時(shí)間短，在動(dòng)力電池輕載條件下，也可短時(shí)增大其放電電流或利用超級(jí)電容補(bǔ)充所需能量，同時(shí)保證戰(zhàn)斗平臺(tái)的機(jī)動(dòng)性。

對(duì)于重置功率需求更大的電武器和電防護(hù)系統(tǒng)，采用上述方法難以滿足戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)要求時(shí)，則需采取增大各能量源容量或者考慮在脈沖電源前端設(shè)置二級(jí)電能緩存裝置等措施，抑制短時(shí)大功率負(fù)載造成的系統(tǒng)沖擊。

3 系統(tǒng)關(guān)鍵功率變換裝置研究——電能變換分系統(tǒng)設(shè)計(jì)

如圖2所示，電能變換分系統(tǒng)主要包括雙向DC/DC變換器和PWM整流器。它們是系統(tǒng)能量變換的核心單元，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)能量管理控制策略的重要執(zhí)行部件，此外其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制方法還會(huì)影響到供電質(zhì)量，因此下面對(duì)其進(jìn)行重點(diǎn)分析。

3.1 雙向DC/DC變換器設(shè)計(jì)

由前述分析可知，雙向DC/DC需具備正向升壓、反向降壓兩個(gè)方向的功率變換，同時(shí)根據(jù)綜合管理控制單元指令工作在恒流和恒壓工作模式。綜合考慮系統(tǒng)功率需求和動(dòng)力電池使用壽命，選取最大充電電流為1 C(100 A)，放電電流為3 C(300 A)?？紤]到設(shè)計(jì)裕量，雙向DC/DC變換器充電功率設(shè)計(jì)為75 kW(反向降壓時(shí))，放電功率為220 kW(正向升壓時(shí))。為了提高功率密度和工作效率，減小裝置體積，同時(shí)減小電流紋波[12-13]，本文設(shè)計(jì)如圖3所示的交錯(cuò)并聯(lián)雙向軟開(kāi)關(guān)DC/DC變換結(jié)構(gòu)。

圖3 交錯(cuò)并聯(lián)雙向軟開(kāi)關(guān)DC/DC變換器Fig.3 Parallel-interleaved bidirectional DC/DC soft-switching converter

如圖3所示，該拓?fù)洳捎脙蓚€(gè)結(jié)構(gòu)相同的雙向DC/DC變換電路并聯(lián)構(gòu)成，其中T1～T4為絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)，D1～D4為反向續(xù)流二極管，LEMV為電壓傳感器，LEMI為電流傳感器，C為直流濾波電容，L0為儲(chǔ)能電感，L1、L2為飽和電感，用于實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)控制。反向降壓模式時(shí)T1、T3工作，二者依次導(dǎo)通，相位相差1/2個(gè)開(kāi)關(guān)周期，正向升壓模式時(shí)T2,T4工作方式與其類似。由于兩種模式具有對(duì)偶關(guān)系，下面僅以反向降壓模式為例進(jìn)行分析，其工作波形如圖4所示。

圖4 反向降壓模式工作波形Fig.4 Working waveforms of back-directional mode

t=0時(shí)刻前，T1關(guān)斷，二極管D4續(xù)流，飽和電感L1中電流為0.t=0時(shí)刻，T1零電流導(dǎo)通，T1、L1中電流線性上升，D4、L2中電流線性下降，斜率均為

(11)

3.2PWM整流器及其控制

圖5 PWM整流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Fig.5 Topological structure of PWM rectifier

PWM整流器能夠?qū)崿F(xiàn)能量雙向流動(dòng)，且功率因素高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，電網(wǎng)污染小[14-15]，因此本文以其為主電路拓?fù)湓O(shè)計(jì)起動(dòng)/發(fā)電一體機(jī)的控制器，結(jié)構(gòu)如圖5所示。其中，T1～T6為IGBT，D1～D6為反向續(xù)流二極管，LEMV為電壓傳感器，LEMI為電流傳感器，C為直流濾波電容，L為輸入電感。

PWM整流器具有兩種工作模式，即有源逆變模式和可控整流模式，其控制結(jié)構(gòu)如圖6所示。圖6中，ωref為給定轉(zhuǎn)速，ω為實(shí)際轉(zhuǎn)速，θ為轉(zhuǎn)角，Idref為d軸給定電流，Id、Iq分別為d、q軸的實(shí)際電流，Iabc為交流單相電流，VDCref為直流側(cè)給定電壓，VDC為直流側(cè)實(shí)際電壓。當(dāng)起動(dòng)/發(fā)電一體機(jī)工作在起動(dòng)狀態(tài)(即電動(dòng)狀態(tài))時(shí)，PWM整流器為有源逆變模式，由直流網(wǎng)絡(luò)供電，帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)由零速起動(dòng)逐漸加速到怠速，此時(shí)控制結(jié)構(gòu)如圖6中虛框①所示。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到怠速以上轉(zhuǎn)速時(shí)，起動(dòng)/發(fā)電一體機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)，此時(shí)PWM整流器轉(zhuǎn)換為可控整流模式，向直流網(wǎng)絡(luò)提供能量，控制切換為圖中虛框②所示結(jié)構(gòu)。為了保證在較寬轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)直流電壓的穩(wěn)定，提高供電質(zhì)量，可控整流模式采用低速升壓和高速弱磁控制技術(shù)。

圖6 PWM整流器控制結(jié)構(gòu)Fig.6 Control structure of PWM rectifier

4 系統(tǒng)集成管理控制技術(shù)——管理控制分系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 綜合管理控制單元構(gòu)架

由圖2可知，為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制目標(biāo)，綜合管理控制單元需要根據(jù)各種狀態(tài)信息，控制發(fā)動(dòng)機(jī)控制器(ECU)、PWM整流器、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)(BMS)、雙向DC/DC等關(guān)鍵部件以及系統(tǒng)內(nèi)部各高壓接觸器協(xié)調(diào)工作?？刂七壿嫃?fù)雜，運(yùn)算量大，實(shí)時(shí)性要求高，同時(shí)還需具備較強(qiáng)的抗干擾能力和容錯(cuò)能力，保證系統(tǒng)高穩(wěn)定、健康運(yùn)行。針對(duì)上述要求，本文構(gòu)建基于數(shù)字信號(hào)處理器+現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列(DSP+FPGA)多核并行的綜合管理控制單元結(jié)構(gòu)，其總體構(gòu)架如圖7所示。

圖7 系統(tǒng)綜合管理控制單元構(gòu)架Fig.7 Framework of comprehensive management/control unit

系統(tǒng)核心控制功能由核心處理器和協(xié)處理器實(shí)現(xiàn)，核心處理器(采用DSP-TMS320F28335)實(shí)現(xiàn)核心控制和能量管理主體算法，協(xié)處理器(采用FPGA-XC3S500E)主要用于處理算法中參數(shù)動(dòng)態(tài)尋優(yōu)等并行計(jì)算程序，算法開(kāi)發(fā)采用基于dSPACE的一體化集成開(kāi)發(fā)方法。接口控制器(采用DSP-TMS320F28335)具有Flexray總線和CAN總線接口，實(shí)現(xiàn)與各關(guān)鍵部件的信息傳輸與控制。各處理器之間的信號(hào)交互采用基于FPGA的虛擬多口隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)FPGA還實(shí)現(xiàn)狀態(tài)采集和接觸器的驅(qū)動(dòng)控制。

綜合管理控制單元主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控、超級(jí)電容的預(yù)充控制、配電控制、能量管理、電能質(zhì)量控制、高壓安全管理以及降級(jí)、備份與冗余控制等功能，限于篇幅，此處重點(diǎn)對(duì)能量管理和電能質(zhì)量控制進(jìn)行分析。

4.2 功率分配與優(yōu)化控制

系統(tǒng)能量管理目標(biāo)主要有兩個(gè)：一是實(shí)現(xiàn)各能量源之間的協(xié)調(diào)控制，使其呈現(xiàn)出與負(fù)載特性相適應(yīng)的驅(qū)動(dòng)特性，以最大程度滿足各任務(wù)系統(tǒng)的用電載荷需求；二是在此前提下，控制各能量源按照自身最優(yōu)或次優(yōu)工作模式運(yùn)行，提高工作效率和使用壽命。具體包括：控制發(fā)動(dòng)機(jī)工作在燃油效率高效區(qū)，同時(shí)避免其工作點(diǎn)頻繁大幅波動(dòng)；維持動(dòng)力電池SOC值在充/放電高效區(qū)，并合理控制其充/放電過(guò)程，延長(zhǎng)使用壽命；合理規(guī)劃母線電壓，提高超級(jí)電容利用率，同時(shí)保證各用電負(fù)載安全工作。

為此，本文綜合考慮需求功率、動(dòng)力電池SOC、直流母線電壓以及負(fù)載狀態(tài)等變量，構(gòu)建如圖8所示的能量管理結(jié)構(gòu)，主要包括功率分頻、低頻功率分配、狀態(tài)規(guī)劃與分配修正以及部件優(yōu)化控制等部分。圖8中，PQ為需求功率原始量，PQ,lf為分解出的低頻分量，PQ,hf為高頻暫態(tài)分量，PBQ為動(dòng)力電池分配的需求功率，PGQ為動(dòng)機(jī)- 發(fā)電機(jī)組分配的需求功率，ΔPB為動(dòng)力電池需求功率的修正量，ΔPG為發(fā)動(dòng)機(jī)- 發(fā)電機(jī)組需求功率的修正量，v為當(dāng)前車速，Vopt為規(guī)劃母線電壓，IBQ為動(dòng)力電池的電流需求值，nEQ為發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速需求值，nE為發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，VPWMQ為PWM整流器輸出電壓需求值。

圖8 系統(tǒng)能量管理控制策略結(jié)構(gòu)Fig.8 Structure of energy management strategy

4.2.1 基于小波變換的功率分頻

電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的需求功率往往包含高頻暫態(tài)分量，這些分量會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)- 發(fā)電機(jī)組工作點(diǎn)劇烈變化以及動(dòng)力電池?fù)p壞，為此，本文充分利用超級(jí)電容的暫態(tài)快速加載優(yōu)勢(shì)，采用基于3階小波變換的功率分頻方法，將需求功率分解成高頻暫態(tài)分量和低頻分量，高頻分量分配給超級(jí)電容，低頻分量分配給發(fā)動(dòng)機(jī)- 發(fā)電機(jī)組和動(dòng)力電池[16]，其分解結(jié)構(gòu)如圖9所示。

圖9 基于小波變換的功率分頻方法Fig.9 Wavelet transform-based power sub-band method

圖9中，Hi(z),i=0,1為分解濾波器，其表達(dá)式為

(12)

4.2.2 基于模糊邏輯的低頻功率分配

限于篇幅，此處僅討論發(fā)動(dòng)機(jī)- 發(fā)電機(jī)組與動(dòng)力電池同時(shí)工作情況。低頻功率分配模糊控制器的輸入量為需求功率低頻分量和動(dòng)力電池SOC，輸出為發(fā)動(dòng)機(jī)- 發(fā)電機(jī)組與動(dòng)力電池的期望功率，根據(jù)前述能量管理目標(biāo)，模糊控制器采用的基本分配規(guī)則如圖10所示。其中，SOCmin為動(dòng)力電池工作區(qū)域SOC下限，SOCmax為工作區(qū)域SOC上限，SOCRmin為系統(tǒng)控制的目標(biāo)區(qū)域下限，SOCRmax為目標(biāo)區(qū)域上限，PBD，max為動(dòng)力電池最大放電功率，PBC，max為最大充電功率，PGmax為發(fā)動(dòng)機(jī)- 發(fā)電機(jī)組最大輸出功率。

圖10 低頻功率分配規(guī)則Fig.10 Rule of low-frequency power distribution

4.2.3 狀態(tài)規(guī)劃與分配修正

超級(jí)電容除了能夠平滑需求功率的高頻暫態(tài)分量外，還能實(shí)現(xiàn)突加/突卸負(fù)載時(shí)能量補(bǔ)償與吸收，緩解發(fā)電機(jī)和動(dòng)力電池負(fù)擔(dān)，其利用率取決于母線電壓的變化范圍，為此圖8中增加了基于母線電壓的分配功率修正環(huán)節(jié)，母線電壓的狀態(tài)規(guī)劃采用模糊邏輯，其基本規(guī)則為：

1) 由于車輛機(jī)動(dòng)速度較低時(shí)制動(dòng)產(chǎn)生的回饋電能很小，高速時(shí)回饋能量大，因此考慮母線電壓隨機(jī)動(dòng)速度的提高而適當(dāng)降低，以增加超級(jí)電容吸收制動(dòng)回饋能量的裕度。

2) 考慮到動(dòng)力電池的充/放電效率和邊界電流限制，設(shè)定母線電壓隨SOC的減小而適當(dāng)提高，以提高超級(jí)電容的供電補(bǔ)償能力，減輕動(dòng)力電池負(fù)擔(dān)。

4.3 電能質(zhì)量分析與管理

4.3.1 系統(tǒng)直流網(wǎng)絡(luò)電流諧波頻譜計(jì)算

綜合電力系統(tǒng)的任務(wù)負(fù)載中存在多個(gè)功率變換裝置，它們是造成電網(wǎng)波動(dòng)，影響供電質(zhì)量的重要源頭，此處以電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)PWM逆變器為例進(jìn)行分析，其典型結(jié)構(gòu)如圖11所示。

圖11 PWM逆變器典型結(jié)構(gòu)Fig.11 Typical structure of PWM inverter

圖11中，VDC為直流側(cè)電壓，C1、C2為直流濾波電容，T1～T6為IGBT，D1～D6為續(xù)流二極管，A、B、C為電機(jī)三相繞組。設(shè)三相開(kāi)關(guān)函數(shù)分別為SA、SB、SC，則直流母線電流可表示為

IDC=FAIA+FBIB+FCIC,

(13)

式中，IA、IB、IC分別為三相電流，其值由三相阻抗ZA、ZB、ZC和三相電壓VAO、VBO、VCO共同確定。前者為系統(tǒng)對(duì)象特性，后者由逆變器調(diào)制產(chǎn)生，其特性與基波、載波和調(diào)制方式等因素有關(guān)。

以VAO為例，其級(jí)數(shù)表達(dá)式[17]可寫(xiě)為

(14)

式中：ω0、ωc分別為基波和載波頻率；θ0、θc分別為基波和載波相位角；Amn、Bmn為諧波系數(shù)，由調(diào)制方式確定，如對(duì)于空間矢量調(diào)制，有

(15)

式中：i=1，2，3，4，5，6為調(diào)制的6個(gè)扇區(qū)；yl(i)、yu(i)為每個(gè)扇區(qū)的角度起始范圍；xl(i)、xu(i)為每個(gè)扇區(qū)調(diào)制波形的上升沿和下降沿時(shí)間，當(dāng)二者對(duì)稱時(shí)，有xl(i)=-xu(i). 根據(jù)空間矢量調(diào)制原理，可求得(15)式中的積分限如表1所示。

為了分析方便，將(14)式表示為復(fù)數(shù)形式

(16)

式中：Ck、θk由(15)式求得。則對(duì)于隱極同步電機(jī)，不考慮空載反電勢(shì)時(shí)，根據(jù)文獻(xiàn)[18]可利用(13)式可求得直流母線波動(dòng)電流為

表1 諧波系數(shù)積分限

注：表中M為調(diào)制波形系數(shù)。

(17)

4.3.2 諧波抑制與電網(wǎng)質(zhì)量分析

諧波抑制一般有兩種方法，即無(wú)源濾波和有源濾波[19]。前者在直流母線并聯(lián)支撐電容實(shí)現(xiàn)濾波，電容容量越大，其紋波抑制能力越強(qiáng)，但同時(shí)會(huì)使得裝置的體積和成本大幅增加。有源電力濾波基本原理是從補(bǔ)償對(duì)象中實(shí)時(shí)檢測(cè)出諧波電流，由補(bǔ)償裝置產(chǎn)生一個(gè)與其對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償電流，從而改善電網(wǎng)特性，有源電力濾波可以跟蹤諧波頻率和幅值的變化，抑制效果好，但需要額外增加補(bǔ)償裝置，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積增加，同時(shí)可靠性降低。為此，本文直接利用超級(jí)電容的暫態(tài)快速加載能力，構(gòu)建基于超級(jí)電容的母線諧波抑制結(jié)構(gòu)，下面對(duì)其動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析。

由于PWM整流器與雙向DC/DC輸出響應(yīng)均存在延時(shí)，因此在只考慮電流波動(dòng)成分時(shí)，可將其等效為時(shí)間常數(shù)為TP的1階慣性環(huán)節(jié)，并進(jìn)一步采用斜坡函數(shù)近似描述輸出電流[20]，即

Ip=kt，0≤t≤TP.

(18)

電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)PWM逆變器采用電阻與直流反電勢(shì)串聯(lián)等效電路RL-eL[21]。則在突加波動(dòng)電流IDC時(shí)，母線電壓方程可描述為

(19)

求解可得

(20)

式中：VDC0為母線電壓初值。

令dVDC/dt=0，可求得：

當(dāng)

(21)

時(shí)，VDC獲得最小值(由于超級(jí)電容容量C足夠大，可保證tP滿足條件0≤tP≤TP)。

將(21)式代入(20)式，可得

(22)

當(dāng)C很大時(shí)，利用冪級(jí)數(shù)展開(kāi)可將其化為

(23)

則容易求得母線電壓波動(dòng)量

(24)

由此可見(jiàn)，當(dāng)超級(jí)電容容量足夠大時(shí)，母線電壓波動(dòng)量ΔVDC很小，因此各功率變換裝置直流母線側(cè)的濾波電容可適當(dāng)減小，從而減小裝置體積。

需要說(shuō)明的是：上述分析是以線路電感為0的理想條件下進(jìn)行的。當(dāng)考慮線路電感時(shí)，超級(jí)電容與功率變換裝置濾波電容之間可能會(huì)出現(xiàn)紋波電流諧振；同時(shí)，直流母線上掛接的多個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器濾波電容也有可能出現(xiàn)諧振，影響電能質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致系統(tǒng)失穩(wěn)，因此在實(shí)際系統(tǒng)中如何分析設(shè)計(jì)線路電感也是一個(gè)重要問(wèn)題。其基本方法包括采用低感母排減小線路雜散電感、提高功率變換裝置開(kāi)關(guān)頻率等[22]。

5 系統(tǒng)研制與試驗(yàn)

根據(jù)前述分析，研制出應(yīng)用于20 t級(jí)戰(zhàn)斗平臺(tái)的綜合電力系統(tǒng)，其主要部件如圖12所示。

圖12 綜合電力系統(tǒng)主要部件Fig.12 Main components of integrated power system

圖13為超級(jí)電容預(yù)充電曲線，充電過(guò)程分為3個(gè)階段。第1階段(即圖13中5～10 s區(qū)間)超級(jí)電容電壓較低(<100 V)，將其接入雙向DC/DC低壓側(cè)，DC/DC采用小電流降壓恒流控制，動(dòng)力電池以15 A放電，超級(jí)電容電壓迅速上升至100 V并進(jìn)入第2階段(即圖13中10～80 s區(qū)間)，雙向DC/DC增大充電電流，動(dòng)力電池以100 A放電；隨著二者電壓差減小，充電電流開(kāi)始下降，當(dāng)其電壓相等時(shí)，充電電流減小為0，此時(shí)控制接觸器實(shí)現(xiàn)零電流切換，將超級(jí)電容接入DC/DC高壓側(cè)并進(jìn)入第3階段(即圖13中80～105 s區(qū)間)，雙向DC/DC采用升壓恒流控制，動(dòng)力電池以200 A放電，將超級(jí)電容充至目標(biāo)電壓750 V. 由圖13可知，整個(gè)預(yù)充電過(guò)程可根據(jù)綜合管理控制單元指令實(shí)現(xiàn)精確控制，充電效率高，速度快，且能量損耗小。

圖13 超級(jí)電容預(yù)充電過(guò)程曲線Fig.13 Curves of the precharge process for super capacitor

圖14是動(dòng)力電池SOC為70%時(shí)綜合電力系統(tǒng)帶載工作狀態(tài)曲線。其中：圖14(a)為車速和直流母線電壓曲線，當(dāng)車速提高時(shí)母線電壓隨之下降，反之亦然，且母線電壓諧波較小，系統(tǒng)供電質(zhì)量好；圖14(b)為系統(tǒng)各主要部件直流側(cè)電流，由圖14(b)可知，超級(jí)電容能夠很好地吸收系統(tǒng)高頻需求功率，同時(shí)在突加/突卸負(fù)載時(shí)具有較快的反應(yīng)速度，及時(shí)進(jìn)行能量補(bǔ)償與吸收，有效地緩解了發(fā)電機(jī)和動(dòng)力電池負(fù)擔(dān)；發(fā)動(dòng)機(jī)- 發(fā)電機(jī)組提供系統(tǒng)平均需求功率，輸出電流平穩(wěn)，動(dòng)力電池可有效補(bǔ)充和吸收系統(tǒng)剩余功率，系統(tǒng)總體工作效率高，且各部件能夠長(zhǎng)時(shí)間工作在自身最佳狀態(tài)。

圖15是動(dòng)力電池SOC為35%時(shí)綜合電力系統(tǒng)帶載工作狀態(tài)曲線。其中：圖15(a)為車速和直流母線電壓曲線，二者關(guān)系與圖14(a)一致，但由于動(dòng)力電池SOC較低，因此較之圖14(a)，在相同車速下母線電壓有所提高；圖15(b)為系統(tǒng)各主要部件直流側(cè)電流，其波形特征與圖14(b)相似，有所區(qū)別的是：由于動(dòng)力電池SOC低，因此其分配的功率較小。

圖14 系統(tǒng)帶載工作狀態(tài)曲線(SOC=70%)Fig.14 Curves of system loading state(SOC=70%)

圖15 系統(tǒng)帶載工作狀態(tài)曲線(SOC=35%)Fig.15 Curves of system loading state(SOC=35%)

6 結(jié)論與建議

1)構(gòu)建的基于多驅(qū)動(dòng)特性能量源的陸戰(zhàn)平臺(tái)綜合電力系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，有效結(jié)合了動(dòng)力電池高能量密度和超級(jí)電容高功率密度的特點(diǎn)，具有很強(qiáng)的負(fù)載適應(yīng)能力和良好的電能質(zhì)量；同時(shí)，該結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了各能量源之間的動(dòng)態(tài)解耦，使其能夠按照自身最優(yōu)或次優(yōu)工作模式運(yùn)行，提高了工作效率和使用壽命。

2)“系統(tǒng)容量”和“電能質(zhì)量”是衡量系統(tǒng)性能的兩個(gè)重要指標(biāo)，它們涉及到系統(tǒng)體系構(gòu)架、能量源匹配計(jì)算、功率變換裝置設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)集成管理控制策略研究等多個(gè)方面，范圍廣，跨度大，且各方面相互關(guān)聯(lián)，具有很強(qiáng)的理論性和工程實(shí)踐性，研究中需要加強(qiáng)系統(tǒng)頂層設(shè)計(jì)和綜合論證分析。

3)陸戰(zhàn)平臺(tái)綜合電力系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域(如燃料電池技術(shù)、電機(jī)技術(shù)、多電平功率變換技術(shù)以及碳化硅器件等)發(fā)展迅猛，因此系統(tǒng)總體技術(shù)論證研究需要具有開(kāi)放性和前瞻性，能夠適應(yīng)未來(lái)新技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展，同時(shí)便于吸收民用相關(guān)領(lǐng)域先進(jìn)技術(shù)成果，實(shí)現(xiàn)軍民融合深度發(fā)展。

References)

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Research on Integrated Power System and Its Key Techniques of Ground Combat Platform

MA Xiao-jun, YUAN Dong, XIANG Yu, WEI Shu-guang

(Department of Control Engineering, Academy of Armored Force Engineering, Beijing 100072, China)

A theory framework for integrated power system of ground combat platform is proposed according to the electric energy requirements of mission systems in ground combat platform, such as electric drive system, electric weapon system, electric protection system, and so on. The system definition, function and characteristics are discussed, and then a distributed system structure based on energy sources with multi-driving characteristics is built. On this basis, the matching calculation of energy sources, the design of power converters, the strategy of energy distribution and optimization control, as well as the management of electric energy quality are analyzed thoroughly. A prototype is developed and applied in engineering practices, establishing both the theoretical evidence and energy support for the quickening development of all-electric technology of ground combat platform.

ordnance science and technology; ground combat platform; integrated power system; energy management; energy quality

2016-06-13

國(guó)防“十二五”預(yù)先研究項(xiàng)目(40402050101)； 軍隊(duì)重點(diǎn)科研項(xiàng)目(2014ZB07)

馬曉軍(1963—)， 男， 教授， 博士生導(dǎo)師。 E-mail: maxiaojun_zgy@163.com

TJ810.1

A

1000-1093(2017)02-0396-11

10.3969/j.issn.1000-1093.2017.02.026