一勞永逸全換成直流的問題,成本十分巨大,大堆設備要棄用重新設計,但看中國似乎搞成了,可能也是值得的。
美國為了讓他們的軍艦增程起來,選擇了艦用大功率中壓交流電發電係統。這種方式的好處是可以大量使用成熟技術,同時也可以配合當時已經成熟的飛輪儲能。
但是它也有一個致命缺點。對於電網有一定了解的朋友應該知道,對於一個交流電網,保持負荷穩定對於維持交流電的電壓和頻率至關重要。因為交流電網一旦輸出功率突然增加,需要改變的不僅僅是電流,它的頻率也會受到影響,一下波動太大就容易失去同步震蕩,輕則子係統罷工,重則全軍艦停電。
電負荷波動對頻率的影響公式是負荷頻率調節效應係數公式,即K=△P/△f1。
也就是說負荷變化越大,頻率變化越大;負荷變化越小,頻率變化越小。
而在現代的艦艇上麵,這個用電負荷的波動是可以非常大的。以阿利伯克後期型號上麵裝備的SPY-1D宙斯盾雷達為例,根據我看到的一些資料,它的天線發射峰值功率4MW以上(能分配給這個雷達的全部總功率也就大概5MW),但是平均功率僅僅是58KW。也就是說一台雷達就能造成將近4MW的功率波動。
而剛才我們也說了,它整個船的發電功率也隻有9MW。這樣級別的波動顯然是極為不穩的。
但是這個問題,屬於娘胎裏帶出來的。所以我們就經常看到上一個時代設計的美西方大功率全電推進船舶經常在動力方麵出現事故。英國的45型,美國的DDG1000都出現過全艦停電問題。福特級航母雖然這幾年似乎全艦停電問題沒怎麽發生了,但是各種電磁彈射係統、供彈係統等等都還是有一堆電力傳動和儲能相關的毛病。
而馬偉明院士則選擇了一條不同的道路,那就是用直流電,采用所謂中壓直流技術路線,繞開了交流電的天然劣勢。
在院士的新作《電磁發射技術的研究現狀與挑戰》中,他提到“海軍工程大學提出了基於盡應用思想的直流可控並聯、多相混合多電平逆變、分布式切換供電的脈衝大功率電能變換係統方案......成功研製出數百MV·A 級電能變換係統,具有高功率密度、高可靠性的特點。