高能激光武器負載對艦船電力系統(tǒng)的沖擊分析與補償

孔振東,王 軍,劉漢宇,譚 笑,張賢椿

(1. 南京理工大學自動化學院,南京 210094;2. 中國船舶集團有限公司第七○八研究所,上海 200011)

激光武器由激光器以及跟蹤、瞄準、發(fā)射裝置等部分組成,其核心是激光器。激光器按工作物質分為固體激光器、化學激光器、光纖激光器等。光纖激光器因具有電光轉換效率高、可靠性強等優(yōu)點,被廣泛應用到軍事等領域。因此,本文以高能光纖激光武器為研究對象,當其加載到艦船綜合電力系統(tǒng)時,會出現(xiàn)電壓跌落的現(xiàn)象，而這一現(xiàn)象的原因可以從如下兩個層面分析。一是從系統(tǒng)層面,艦船電網(wǎng)不像陸地無窮大系統(tǒng),可以視為微網(wǎng),發(fā)電機作為電源,其固有的調節(jié)時間導致不能及時響應大功率負載變化,故無法保持與負載平衡。二是從負載層面即高能激光武器的特性來看,它可以發(fā)射攜帶巨大能量的高亮度強激光束,結合電光轉換效率可知,它所需輸入的電功率更大,且?guī)砹穗娏鞯脑龃蟆Ｒ陨蟽蓚€原因最終造成了電壓跌落。

電壓跌落的定義是電壓低于標幺值的10%,電壓跌落會給設備帶來危害,會影響激光器的供電穩(wěn)定性,進一步會損毀光纖激光器。同時,激光武器屬于新概念武器,直接影響到作戰(zhàn)的效能。因此,對艦船電能質量的檢測和控制顯得尤其重要。目前，針對電壓跌落的治理問題,應用較多的是不間斷電源、儲能系統(tǒng)和動態(tài)電壓恢復器。文獻[2]提出了發(fā)電機和蓄電池組并聯(lián)供電策略,有效地提高了系統(tǒng)的利用率,但存在蓄電池壽命短、維護困難的問題。……