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

摘 要：現(xiàn)代化作戰(zhàn)模式的發(fā)展推動(dòng)了軍事現(xiàn)代化建設(shè)與發(fā)展進(jìn)程，軍事作戰(zhàn)裝備呈現(xiàn)出信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化與智能化發(fā)展趨勢(shì)。其中以“電驅(qū)動(dòng)、電武器、電防護(hù)”為基本特征的陸戰(zhàn)平臺(tái)已經(jīng)成為戰(zhàn)斗車(chē)輛發(fā)展必然趨勢(shì)?；诖?，以陸戰(zhàn)平臺(tái)綜合電力系統(tǒng)為研究對(duì)象，從陸戰(zhàn)平臺(tái)綜合電力系統(tǒng)概念入手，就陸戰(zhàn)平臺(tái)綜合電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析，以期為陸戰(zhàn)平臺(tái)全電化技術(shù)的優(yōu)化發(fā)展與應(yīng)用提供理論參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：陸戰(zhàn)平臺(tái)；綜合電力系統(tǒng)；關(guān)鍵技術(shù)

以電能為根本能量來(lái)源，基于電能交換技術(shù)、傳輸技術(shù)以及管理與控制技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電能在戰(zhàn)斗車(chē)輛各系統(tǒng)中的科學(xué)能夠，保證戰(zhàn)斗車(chē)輛各系統(tǒng)穩(wěn)定與高效運(yùn)行的陸戰(zhàn)平臺(tái)已經(jīng)成為當(dāng)前裝甲車(chē)輛供電系統(tǒng)建設(shè)與發(fā)展的重要方向。目前，全電化陸戰(zhàn)平臺(tái)正處于不斷發(fā)展與完善階段，關(guān)于陸戰(zhàn)平臺(tái)綜合電力系統(tǒng)的研究相對(duì)較少，如何實(shí)現(xiàn)陸戰(zhàn)平臺(tái)作用的充分發(fā)揮成為人們關(guān)注與研究的重點(diǎn)?；诖耍瑢?duì)于陸戰(zhàn)平臺(tái)綜合電力系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)的研究具有重要研究?jī)r(jià)值與現(xiàn)實(shí)意義。

一、陸戰(zhàn)平臺(tái)綜合電力系統(tǒng)

陸戰(zhàn)平臺(tái)綜合電力系統(tǒng)是基于先進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展與應(yīng)用下形成的一種能夠滿(mǎn)足戰(zhàn)斗車(chē)輛驅(qū)動(dòng)、防護(hù)、攻擊以及與其他任務(wù)用電需求的，可實(shí)現(xiàn)大功勞/大容量電能生產(chǎn)、交換、配置、管控等集成化管理與控制的綜合電力系統(tǒng)，是當(dāng)前裝甲車(chē)輛供電系統(tǒng)建設(shè)與發(fā)展的重要方向[1]。陸戰(zhàn)平臺(tái)綜合電力系統(tǒng)的開(kāi)放性較強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)多任務(wù)能量需求的協(xié)調(diào)分配與用以管控，與此同時(shí)，陸戰(zhàn)平臺(tái)綜合電力系統(tǒng)即可獨(dú)立運(yùn)行，也可與其他作戰(zhàn)平臺(tái)進(jìn)行能源共享與交互，充當(dāng)能源保障設(shè)備，提升戰(zhàn)斗車(chē)輛整體戰(zhàn)斗與生存能力。當(dāng)然相對(duì)于傳統(tǒng)戰(zhàn)斗車(chē)輛而言，基于全電化陸戰(zhàn)平臺(tái)下的戰(zhàn)斗車(chē)輛其用電需求相對(duì)較大，電壓能級(jí)要求較高，一般情況下，20t級(jí)的陸戰(zhàn)平臺(tái)所需要的電功率約為300kW；40t級(jí)的全電化陸戰(zhàn)平臺(tái)所需要的電功率約800kW～1000kW，所需要的供電電壓約為600V～1000V。與此同時(shí)，由于陸戰(zhàn)平臺(tái)綜合電力系統(tǒng)負(fù)載特性存在差異性，因此其能量制式相應(yīng)的要多（通常需應(yīng)用電壓等級(jí)復(fù)合供電體制，即高0.6～1kV、中270V、低28V）需滿(mǎn)足負(fù)載特性需求，電能質(zhì)量也相對(duì)較高保證電能應(yīng)用價(jià)值與作用的充分發(fā)揮[2]。此外，陸戰(zhàn)平臺(tái)綜合電力系統(tǒng)的集成性決定了系統(tǒng)能源形式的多樣性、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、系統(tǒng)整體管理與控制的高難度性以及系統(tǒng)應(yīng)用的高效性。

圖1為一種陸戰(zhàn)平臺(tái)綜合電力系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。主要利用發(fā)動(dòng)機(jī)—發(fā)電機(jī)組為系統(tǒng)高壓供電的主要能量源，用以為系統(tǒng)提供電功率。借助PWM整流器實(shí)現(xiàn)與直流供電網(wǎng)絡(luò)之間的有效連接。與此同時(shí)，利用動(dòng)力電池和超級(jí)電容構(gòu)建綜合性的電能儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)，并與PWM整流器、雙向DC/DC變換器進(jìn)行連接。此外，系統(tǒng)構(gòu)建了“系統(tǒng)綜合管理控制單元”通過(guò)電力集成控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)電能的有效控制，提升系統(tǒng)應(yīng)用穩(wěn)定性、可靠性。

二、陸戰(zhàn)平臺(tái)綜合電力系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

陸戰(zhàn)平臺(tái)綜合電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)相對(duì)較多，在本次研究中主要以綜合系統(tǒng)流程為線(xiàn)索，就大功率復(fù)合式能源系統(tǒng)構(gòu)架、功率變化以及系統(tǒng)綜合管理與控制所涉及的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了如下分析。

首先，大功率復(fù)合式能源系統(tǒng)構(gòu)架的關(guān)鍵技術(shù)。根據(jù)陸戰(zhàn)平臺(tái)綜合電力系統(tǒng)特征與組成結(jié)構(gòu)，在研究陸戰(zhàn)平臺(tái)綜合電力系統(tǒng)的大功率復(fù)合式能源系統(tǒng)構(gòu)架時(shí)，需對(duì)電力系統(tǒng)的供電體制、能源結(jié)構(gòu)構(gòu)件模式、協(xié)調(diào)控制單元等進(jìn)行研究，并在此基礎(chǔ)上探尋高功率密度發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)、發(fā)動(dòng)機(jī)/發(fā)電一體化技術(shù)、動(dòng)力電池和超級(jí)電容組合技術(shù)、超級(jí)電容匹配技術(shù)、新興電源開(kāi)發(fā)與應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行綜合分析。

其次，系統(tǒng)功率變化研究中，由于功率變化涉及到了PWM整流器、雙向DC/DC變換器、脈沖功率變換器等，對(duì)此需研究與應(yīng)用的技術(shù)主要有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)、諧波分析技術(shù)、起動(dòng)/發(fā)電一體機(jī)控制技術(shù)、新型功率設(shè)備研發(fā)技術(shù)以及負(fù)載驅(qū)動(dòng)技術(shù)等等。

此外，在研究系統(tǒng)集成管理控制單元時(shí)，主要側(cè)重于集成管理控制技術(shù)的研究，針對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行要求與操作難點(diǎn)，設(shè)計(jì)DSP+FPGA多核并行管控系統(tǒng)，通過(guò)科學(xué)應(yīng)用對(duì)應(yīng)用監(jiān)控技術(shù)、功率優(yōu)化分配技術(shù)、冗余控制等，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)完善與改進(jìn)。

三、結(jié)論

總而言之，全電化陸戰(zhàn)平臺(tái)既是一種作戰(zhàn)平臺(tái)，也是一種能源平臺(tái)，隨著陸戰(zhàn)平臺(tái)綜合電力系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)，如電機(jī)技術(shù)、電池技術(shù)、功率變換技術(shù)、系統(tǒng)集成管理與控制技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展與應(yīng)用，陸戰(zhàn)平臺(tái)綜合電力系統(tǒng)將得到進(jìn)一步的完善。在研究與應(yīng)用過(guò)程中需以開(kāi)發(fā)的眼光看待問(wèn)題，在吸取相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)研究成果（民用車(chē)載綜合電力系統(tǒng)）的基礎(chǔ)上，促進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用的優(yōu)化發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]項(xiàng)宇，劉春光，魏曙光，張傳海，李嘉麒.軍用電傳動(dòng)車(chē)輛高壓電源管理[J].火炮發(fā)射與控制學(xué)報(bào)，2016，37（01）：40-44+49.

[2]袁東，魏曙光，馬曉軍.裝甲車(chē)輛供電系統(tǒng)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].裝甲兵工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2016，30（06）：68-74.

作者簡(jiǎn)介：王遠(yuǎn)（1995—），男，漢族，陜西西安人，軍校在讀，主要研究方向：兵器科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)，陸軍裝甲裝備研究。