船舶電氣系統數字控制技術的應用探究

陳儒

摘 要：船舶結構中的電氣系統，采用了數字控制技術的方法，提高電氣系統的工作水平。數字控制技術在船舶電氣系統中，充分發揮了控制作用，確保電氣系統達到可靠性的標準。船舶電氣系統具有復雜性的特征，采用數字控制技術，實現了船舶電氣系統的自動化，完善電氣系統的運行，確保電氣系統能夠滿足船舶運行的需求。文章主要探討船舶電氣系統中數字控制技術的應用。

關鍵詞：船舶；電氣系統；數字控制技術

中圖分類號：U663 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）34-0140-02

我國船舶事業的發展過程中，電氣系統逐漸成為船舶體系中的核心。船舶電氣系統中積極引入數字控制技術，改善電氣系統的運行方式，優化船舶體系的運行。數字控制技術有利于把控船舶運行時的電氣系統，根據船舶運行的需求，及時調整電氣系統，體現數字控制技術的優勢。船舶電氣系統的自動化、智能化發展過程中，數字控制技術起到關鍵的作用，數字控制技術維護了船舶電氣系統的穩定性，杜絕發生控制方面的問題。

1 船舶電氣系統與數字控制技術分析

1.1 船舶電氣系統

船舶電氣系統具有復雜性的特征，船舶結構中的電氣系統，是由電源結構、配電結構、電力網、負載構成的，其中電源裝置是指船舶上的蓄電池、發電機。船舶電氣系統對對數字控制技術有一定的需求，因為船舶電氣系統中的內容，都面臨著控制需求，所以采用數字控制技術準確的控制船舶電氣系統，規范電氣系統的運行過程[1]。數字化控制技術運用自動化的控制方法，取代傳統的人工控制，降低電氣控制的困難度。船舶電氣系統的控制對象比較多，如果采用人工控制的方法，就會出現風險，引入數字控制技術，促使電氣系統根據被控對象的需求，能夠及時作出控制反應，關聯電氣系統中的各項控制對象。例如：船舶電氣系統的電源和負載相互連接，構建了內在的連續，數字控制技術根據電氣系統的負載特性，把電源分配到照明、應急、動力、低壓等模塊中，以免出現電源失控的情況。

1.2 數字控制技術

數字控制技術在船舶電氣系統中，主要是利用數字化的信息系統控制船舶的電氣設備，實時監控船舶電氣設備的運行狀態，規避潛在的運行風險[2]。船舶電氣系統中的數字控制技術分為四個部分，首先是中央處理系統，其為電氣系統數字控制的核心，全面處理信息系統輸入端、檢測端的電氣信息，分析各項電氣信息的目的，發送到執行部分并控制執行方式，其次就是上述的執行部分，執行部分接收來自中央處理系統的信息，根據信息的要求，控制船舶電氣系統的運行，實現了電氣系統的自動化，然后是監控部分，信息系統監控船舶電氣系統的運行，提高電氣系統的安全水平，最后是控制部分，數字控制技術中融入了大量的新技術，以計算機控制為主，自動化控制代替了船舶電氣系統中的傳統控制方法，實現精密、準確的控制操作，數字控制技術在很大程度上規避了操作誤。

2 船舶電氣系統數字控制技術的應用

數字控制技術在船舶電氣系統中的應用，主要表現在三個方面，結合船舶電氣系統的運行，分析數字控制技術的具體應用，如下：

2.1 一次電源

船舶電氣系統中的一次電源負責能量轉換，專門把船舶電氣系統中的其他能量轉換為電能，船舶電氣系統中最為典型的一次電源是發電機，還包括一些腐蝕設備[3]。一次電源是閉環控制系統，目的是一致原動機、負載引起的電能波動。數字控制技術在一次電源中的應用，先要采用技術模擬的方法，模擬的過程中反饋出一次電源的運行特征，而且模擬控制中的反饋系統，可以根據船舶電氣系統一次電源的電壓、頻率因素，調整原動機的轉速和發動機的勵磁電流，采樣一次電源中的電氣參數，積極落實數字控制技術的應用。

數字控制技術采集了一次電源的相位、頻率、電壓等參數后，就要設計傳感器的安裝，傳感器向數字控制技術中傳輸船舶電氣系統的信息參數。船舶電氣系統中，一次電源所處的環境較為特殊，經常會面臨溫差、振動、電磁干擾，直接影響到傳感器中的參數，無法保障一次電源的控制與調節，數字控制技術針對一次電源中的此類問題，采用數字化的方法，采集一次電源的參數信息，采樣的信息直接輸入到數字控制技術的微處理器中，微處理器通過反饋系統抑制一次電源中的干擾信息。微處理器在數字控制技術中，以原有的模擬技術為基礎，改進一次電源的線性控制方式，保障一次電源在船舶電氣系統中的穩定性，即使時瞬時條件變化，一次電源也能處于可靠性的供電狀態，滿足船舶電氣系統的基本需求。

2.2 二次電源

船舶電氣系統中的二次電源非常復雜，與一次電源相比，二次電源的設備多、運行多樣，二次電源中需要安裝功率電子變換裝置，以此來滿足負載需求。數字控制技術在船舶電氣系統中，提高了設備的先進性，有利于優化船載電子設備的運行，數字控制技術應用到二次電源中，強化了船舶電氣系統中二次電源的安全性，確保二次電源能夠適應船舶運行的需求。

船舶電氣系統的二次電源中安裝了多樣化的設備，二次電源決定了船舶電氣系統的安全性、可靠性。船舶電氣系統處于全天候的工作狀態，增加了二次電源的運行壓力，二次電源中采用數字控制技術，保障二次電源具有容錯運行的能力。船舶電氣系統比較關注二次電源的可靠性及使用壽命，實際二次電源的性能、質量是由電子設備決定的，為了提高二次電源的壽命，采用數字控制技術代替傳統的電子設備。

數字控制技術在二次電源中的應用，體現在四個方面，分析如：（1）船舶電氣系統配置了獨立的電源結構，遠航時無法高效率地補給電源能量，數字控制技術應用到二次電源中，促使二次電源具有電能變換的條件，可以在負載范圍中不斷的提供電能資源；（2）數字控制技術的應用，減少了二次電源中的電子設備，維護二次電源的可靠度，而且數字控制技術在二次電源中安裝了反饋調節器，促使二次電源更加符合船舶電氣系統的運行需求；（3）數字控制技術實現了二次電源的自動化，降低人工操作的工作量，深化微處理器的影響，改善二次電源中的功率變換，確保船舶電氣實現智能化控制；（4）二次電源在數字控制技術的作用下實現了電磁兼容，具有穩定的抗干擾能力，既可以維護自身的穩定性，也能降低對其他設備的電磁干擾。

2.3 輔機結構

船舶電氣系統中的風機、泵機等都屬于輔機結構，輔機結構實現了電能向機械能的有效轉化，提供了船舶電氣系統的效率[4]。輔機結構對數字控制技術的應用，體現在變頻調速上，變頻調速降低了輔機結構的運行能效，減輕電氣系統的負荷壓力。變頻技術的發展速度很快，積極利用數字控制技術，降低輔機結構中的無用功，同時保護船舶電氣系統中的電網結構。輔機結構在船舶電氣系統的運行過程中，經常會以散熱的方式散失掉大量的能量，變頻調速技術應用到輔機結構中，控制輔機結構的運行轉速，轉速隨著船舶電氣系統的需求發生改變，有效降低熱量損失。變頻技術自動化控制輔機的轉速，從整體上提升輔機結構的節能水平，變頻技術在輔機轉速方面的精準控制，有利于實現船舶電氣系統的高效性。

3 船舶電氣系統數字控制技術的發展

數字控制技術在船舶電氣系統中表現出了自動化、智能化的運行特點，其在未來的發展中，致力于實現網絡化與整體控制。數字控制技術的網絡化發展，可以利用網絡化的條件，集成收集船舶電氣系統中的信息數據，數字控制技術網絡化發展中引入了自動化技術，全面把控電氣系統的運行。整體控制是指在船舶電氣系統數字化控制的過程中，采用綜合監控的方法，監督數字控制技術的應用，及時發現船舶電氣系統中的不良操作，杜絕發生電氣風險，維護船舶電氣系統的安全性。數字化控制技術的未來發展，改進了船舶電氣系統，提供了諸多優質的控制方法。

4 結束語

船舶電氣系統中的數字控制技術得到了成熟的應用，數字控制技術提高了電氣系統運行的穩定性、可靠性，促使電氣系統能夠嚴格按照船舶運行的需求執行各項控制命令，降低電氣事故的發生機率。數字控制技術具有一定的發展潛力，結合船舶電氣系統的運行，提出發展的方向，規劃好數字控制技術的發展后，才能確保數字控制技術在船舶電氣系統中的高效性，以此來提升船舶電氣系統的工作效率和質量。

參考文獻：

[1]葉界平.數字控制技術在船舶電氣系統中的應用[J].產業與科技論壇，2016，15（15）：42-43.

[2]彭仁松.基于DSP的船舶電力系統智能通信電源設計[J].艦船科學技術，2015，37（06）：142-145+154.

[3]嚴成麟.探析數字控制技術在船舶電氣系統的應用[J].山東工業技術，2015（11）：155.

[4]倪偉，孫自力，閆偉.數字控制技術在船舶電氣系統的應用概述[J].科技信息，2011（19）：123-124.

[5]馮太君.船舶電氣自動化系統可靠性的保障技術研究[J].科技創新與應用，2017（06）：157.