張 賓

安徽省蚌埠醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院設(shè)備科，安徽 蚌埠 233000

早些年，微電子技術(shù)與電力電子技術(shù)逐漸走向融合，并在各自的發(fā)展基礎(chǔ)上創(chuàng)造出新一代高頻化的集成器件，進一步使電力電子技術(shù)由傳統(tǒng)技術(shù)向現(xiàn)代化電力電子技術(shù)轉(zhuǎn)變。這種新型的集成器件在功能上具備隨時控制關(guān)斷的優(yōu)勢，而在結(jié)構(gòu)上它主要是由若干個具有相同功能的單元融合而來，在很大程度上拓寬了電力電子技術(shù)的覆蓋面。其中，全控型器件品類比較多，但是能夠真正產(chǎn)業(yè)化的只有四種：可關(guān)斷晶閘管、電力晶體管、功率場控晶體管、和絕緣門級晶體管[1]。這四種器件都有屬于自己的特點和優(yōu)勢，它們在各自的領(lǐng)域里又都有自己的局限性，在某種程度上，它們形成了一個良性互補的局面，從而為廣大用戶提供更多的選擇。

2 現(xiàn)代電力電子技術(shù)在船舶電氣中應(yīng)用的必要性

現(xiàn)代電力電子技術(shù)在船舶電氣中應(yīng)用的必要性有以下幾點。首先，它是我國電力電子技術(shù)發(fā)展的必然需求。電力電子技術(shù)作為船舶電氣的核心技術(shù)，其質(zhì)量的好壞直接影響到船舶電氣水平。其次，船舶行業(yè)要想在當(dāng)下激烈的市場競爭中站穩(wěn)腳步和取得主動權(quán)，必須要加大對電力電子技術(shù)的研究力度，并將其先進的成果應(yīng)用到船舶電氣中，這樣才能不斷提高核心競爭力。大力發(fā)展船舶電力技術(shù)還有利于推動國家經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。最后，將電力電子技術(shù)應(yīng)用在船舶電氣中，可有效縮短與國際先進水平之間的距離，同時也有助于提升我國其他制造行業(yè)的整體發(fā)展速度，從而為相關(guān)制造業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益和社會收益。

3 現(xiàn)代電力電子技術(shù)在船舶電氣中的應(yīng)用分析

3.1 電氣傳動的應(yīng)用

電氣傳動是現(xiàn)代電力電子技術(shù)在船舶電氣中應(yīng)用的一種[2]。其中繼電接觸器在以往傳統(tǒng)的船舶制造工業(yè)上就已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。目前船舶上所使用的電動機，大多數(shù)是通過容量不同的電磁起動器來控制的。電磁起動器具有很多優(yōu)點，但它的缺點也是比較明顯的，因為它的關(guān)鍵部件是觸頭，所以在開啟的一瞬間可能會產(chǎn)生電弧，輕度的話會燒損觸頭，嚴重的話可能會引起短路，甚至?xí){到整個船舶電力系統(tǒng)的安全運行。要想避免這種不良問題的出現(xiàn)，必須要對起動器的觸頭進行優(yōu)化，使其不僅能承受較大的電流，而且具備超強的耐磨損和耐電弧燒蝕能力。此外，電氣傳動中的電磁起動器的工作主要是通過電磁機構(gòu)和其他機械機構(gòu)來實現(xiàn)的，設(shè)計的質(zhì)量會直接影響設(shè)備的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，一旦設(shè)計不當(dāng)就會造成嚴重的后果，尤其是那些軍用艦船更容易受到較大的沖擊和振動。為此，很多時候會采用固態(tài)起動器來降低不安全系數(shù)，這種起動器是沒有觸頭的，所以即使遇到再大的電流也不會產(chǎn)生電弧，從而有效地避免了大電流的沖擊。例如，整個電氣系統(tǒng)采用西門子SIMATIC PLC 、SIMOVERT MASTERDRIVES 交流變頻調(diào)速器和船用變頻電機，通過閉環(huán)控制，實現(xiàn)了完美的控制效果；系統(tǒng)由Prof i bus DP、MPI、工業(yè)以太網(wǎng)三種網(wǎng)絡(luò)組成，采用先進的12脈整流技術(shù)，并輔以PLC、觸摸屏、計算機等周邊設(shè)備，實現(xiàn)本地、遠程（集中）兩種監(jiān)視和控制功能。系統(tǒng)對電源、保護、連鎖、可逆調(diào)速、控制位置轉(zhuǎn)換、制動、通風(fēng)、加熱等輔助電路進行控制，并對錨繩的張力、輸出的長度、速度以及電機運行數(shù)據(jù)等參數(shù)進行測量、顯示和處理；具備自動／手動，單機／聯(lián)動、自動診斷、自動報警、自動保護、自動控制等功能。

3.2 變頻裝置的應(yīng)用

目前我國船舶上的主電網(wǎng)頻率均為50Hz，但是也有部分設(shè)備的供電要求比較特殊，50Hz對這部分設(shè)備來講不符合要求，它們所需要的頻率可能是400Hz。對此，可以利用電動中頻發(fā)電機組來實現(xiàn)電頻轉(zhuǎn)換。然而實際情況中，很多船舶上都是以分散且獨立的中頻電源為相應(yīng)設(shè)備供電，很大程度上會直接影響整體的重量和空間利用，使船舶受到不同程度的損傷，且對船上環(huán)境也會產(chǎn)生影響[3]。為此，不管是電壓、頻率精度還是波形都應(yīng)將噪聲振動指標控制在合理的范圍內(nèi)，對于船舶制造工藝、各項性能指標等諸多方面也應(yīng)當(dāng)采取有效的措施對其進行優(yōu)化，進一步提高電頻工作的效率和質(zhì)量，也可以減輕船舶維修保養(yǎng)工作人員的負擔(dān)。此外，隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的蓬勃發(fā)展，靜態(tài)變頻裝置的出現(xiàn)也不是不可能。該種變頻裝置可以大幅度降低噪聲和振動對船舶的影響，所以使用這種變頻裝置有利于船舶的穩(wěn)定運行。

3.3 整流電源的應(yīng)用

整流電源是船舶中比較典型的一種蓄電池充放電裝置。該裝置的充電方式可以分為兩種，一種是恒壓，另一種則是恒流。通常情況下這兩種充電方式都是可以采用的，可以有效掌控整流電路并根據(jù)電流負載的實際情況進行調(diào)整，進一步使可控硅的導(dǎo)通角得到有效控制并輸出。然而這兩種充電方式也存在一定的問題，就是船舶的供電波形往往會隨著裝置輸出頻率的降低而發(fā)生變化，整個過程中有可能會產(chǎn)生高次諧波的電流，進而加大船舶的重量和負擔(dān)。因此，為了改善這種情況必須設(shè)置專門的濾波電容器，通過采用高頻化和全控型電力電子器件可以有效地解決這些問題。此外，船舶的電路往往會采用交—直—直的形式，這不僅可以提高功率因數(shù)有效控型器件，還可以控制整流電源的輸出電壓大小，同時再結(jié)合直變流器進一步對功率器件的導(dǎo)通進行優(yōu)化，從而將電流諧波失真率變得最小，使現(xiàn)代電力電子技術(shù)在船舶電氣中得到有效利用。

3.4 UPS裝置的應(yīng)用

隨著電力電子技術(shù)在船舶上的廣泛應(yīng)用，各類設(shè)備和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也變得越來越復(fù)雜化，其功能也變得越來越多，這也對電源方面提出了更高的要求[4]。其中UPS裝置作為一種新型的電源裝置，一旦正常電網(wǎng)供電失效，它就可以利用蓄電池組再次進行電能轉(zhuǎn)換，進一步通過動力或者是電站控制系統(tǒng)持續(xù)供電，從而確保船舶中一些薄弱的地方在一定時間內(nèi)依然可以正常運行。而UPS裝置的工作原理其實很簡單，當(dāng)電網(wǎng)正常供電時利用整流穩(wěn)壓來獲取較為穩(wěn)定的直流輸出，而一旦電網(wǎng)出現(xiàn)失效蓄電池組就會持續(xù)地進行放電，倘若放電過程中需要輸出交流，就會通過逆變環(huán)節(jié)將輸出的直流變?yōu)榻涣?，進一步滿足船舶的用電需求。此外，UPS裝置已被廣泛應(yīng)用在船舶中，且技術(shù)也十分成熟，這也正是現(xiàn)代電力電子技術(shù)應(yīng)用于船舶電氣的價值，從而使UPS裝置在船舶上發(fā)揮出最大的作用。

4 結(jié)語

我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，推動了現(xiàn)代電力電子技術(shù)的進步，該技術(shù)也被廣泛應(yīng)用于船舶電氣中，實現(xiàn)了良好的應(yīng)用效果，從而也推動了整個船舶行業(yè)的快速發(fā)展和進步。因此，在未來的工作中，還需要對電力電子技術(shù)進行進一步優(yōu)化和創(chuàng)新，以滿足行業(yè)發(fā)展的需求，實現(xiàn)社會的快速發(fā)展。