电力线载波技术在船舶通信中的应用研究

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电力推进系统在船舶中的应用与研究

电力推进系统在船舶中的应用与研究

电力推进系统在船舶中的应用与研究摘要:本文对船舶电力推进系统进行介绍,分析了船舶电力推进系统的原理和特点,并针对船舶电力推进术介绍其发展现状。

关键词:船舶;电力推进;现状前言:电力推进系统已有上百年历史,受到各种因素的制约,发展缓慢。

到20世纪80年代起,供电系统、推进电机及信息技术的迅猛发展,使得电力推进装置打破了长期徘徊局面,电力推进系统得到大力的发展。

近年,在特种船及海工装备领域,我国电推技术的应用日益广泛,所配套的电力推进系统,以ABB、西门子等成套进口为主。

在电推船舶核心装置电力推进系统的研发配套领域,我国相关单位的自主研发刚刚起步,大型船舶的电推进装置,目前仍以成套进口为主。

尤其是在供电系统、配电系统、推进系统方面的集成设施及配套模块相对缺乏,行业标准化也未系统形成。

随着开发研究的逐步完善,电推船舶建造及应用会在未来发生变化,船舶推进及建造模式也将随之发生改变。

一、电力推进原理随着技术进步,提出了发展综合全电力推进系统(IPS)概念,将船舶的电力系统和推进系统组成一个整体,把动力机械能转化为电能,提供给推进设备和船上其它设备使用,使船舶日用供电和推进供电一体化,实现能源的综合利用和统管理习船舶综合全电力推进系统包括:发电、输电、配电、变电、推进、储能、监控和电力管理。

是现行船舶平台的电力和动力两大系统发展的综合:它不是电力推进加自动电站的简单组合,而是从概念到方案、组成、配置、技术等方面均发生重大变化,给未来的船舶带来一场革命电力推进船舶,主要指船舶的主推进系统是由电动机所带动的。

它利用发电机(一般为柴油机发电机组、燃气轮机发电机组或涡轮机发电机组)把其它形式的能量转变成电能,再通过电动机把电能转换成机械能,实现了能量的非机械方式传递。

典型电力推进系统船的系统原理框图如下:G—主发电机;EG—应急发电机;Q—主开关;MSB—主配电板;ESB—应急配电板;M—电动机;T—变压器;VFD-变频器 BT -----侧推 MT----主推进器二、电力推进系统的特点1.电力推进系统的优点(1)可靠性好:由于投入工作原动机可调,因此可保证各发电机组在最佳工作状态。

电力电子技术在船舶电气化中的应用是什么?

电力电子技术在船舶电气化中的应用是什么?

电力电子技术在船舶电气化中的应用是什么?在当今的船舶领域,电气化的发展趋势日益显著,而电力电子技术作为其中的关键支撑,发挥着至关重要的作用。

电力电子技术以其高效的电能转换和灵活的控制能力,为船舶的运行带来了诸多变革和优化。

首先,电力电子技术在船舶推进系统中得到了广泛应用。

传统的船舶推进方式通常依赖于机械传动,存在效率低下、噪声大等问题。

而采用电力电子技术的电力推进系统则有效地解决了这些难题。

通过变频器等电力电子装置,能够将船舶电源的电能进行精确的控制和变换,从而为推进电机提供合适的电压和频率,实现电机的调速运行。

这种调速方式不仅响应迅速、精度高,而且能够在不同负载条件下保持良好的性能,提高了船舶的机动性和操控性。

在船舶电站系统中,电力电子技术同样不可或缺。

船舶电站需要为各种设备提供稳定、可靠的电能。

电力电子技术可以用于实现发电机的励磁控制,优化发电机的输出性能,提高电能质量。

例如,静止励磁系统利用电力电子器件取代传统的励磁机,简化了系统结构,提高了可靠性和响应速度。

此外,通过电力电子技术实现的无功补偿装置,能够有效改善电网的功率因数,减少无功损耗,提高电能的利用效率。

船舶的日用负载系统也受益于电力电子技术。

许多船舶设备,如照明系统、空调系统、通风系统等,其负载特性各异。

通过电力电子技术,可以实现对这些负载的高效电源管理。

例如,采用高频开关电源为电子设备供电,能够减小电源体积、提高效率,并且具备良好的稳压和滤波性能。

在照明系统中,采用LED 照明结合电力电子驱动电路,不仅节能效果显著,还能延长灯具的使用寿命。

在船舶的储能系统中,电力电子技术也扮演着重要角色。

随着新能源技术在船舶上的应用逐渐增多,储能装置如电池、超级电容器等得到了越来越多的关注。

电力电子变换器能够实现储能装置与船舶电网之间的能量双向流动,有效地管理储能系统的充放电过程。

在船舶处于低负载运行或再生制动状态时,将多余的能量存储起来;在高负载或紧急情况下,又能够迅速释放储能装置中的能量,保障船舶的正常运行。

电力线载波技术在船舶通信中的应用研究

电力线载波技术在船舶通信中的应用研究

3 . 1 电力 线通信 环境 中噪 音 的特 点
由于船舶 电力系统的复杂性 , 电力线通信环境 中的噪音也具有 复杂的特 陛, 针对 眭地 分析和研究这些特性 , 能为解决噪音问题提出 解决思路。 首先是噪音的周期性 , 由于谐波噪音频率是交流 电频率的 倍数而产生 。 这种噪音会随着船舶大小 、 用 电设备的数量 、 线路负载 情况等诸多因素的影响而变化, 所以会对 电力线载波通信造成影响。 这种影响包括噪音频谱会覆盖信号频谱 、 通信的信噪比降低 、 误码率 上升等。 第二是噪音的随机性 , 这些随机 噪音是 由船舶 电力设备引起 的。 复杂的船舶 电力 网存在频繁的开关 、 升 降等操作 , 这些操作会引 起 电力 网负荷 的变动, 进而造成 能量集 中的短时间的脉冲噪音。 第三 是噪音的持续性 , 船舶 电网发出的谐波是其中之一, 数量众多的电力 设备周期、 相位、 负荷 的变化引起 的噪音是连续噪音 的主要来源。 第 四是噪音 的多变性 , 这种多变性是指噪音随着时间、 地点的不 同发生 变化。 这 种噪音对P L C 技术的影响较小不做多余探讨。 [ 3 】 3 . 2针 对噪 音 的措施 基于上述噪音特点 , 基于 电力线的船舶通信技术曾经在长时间 内进展缓慢 。 许多模型和假设都不能转化为实际应用 , 加上船舶通 信的成本限制和 电力线载波通信技术 的特殊性 , 导致了明显的发展 瓶颈。 但是通过认真分析 , 针对噪音的特性进行技术手段的改进 , 使 P L C 技术在船舶通信方面得以应用也是一种 不错 的尝试 。 首先 , 针 对频谱可能覆盖 信号频谱 的噪音 , 可从信号 的接 收端着手解决 。 提 高信号接收端 的灵敏度 和可靠性 , 使之能正确识别信 号而过滤 噪 音。 其次 , 加强信号收发的运行体制, 强化纠错功能 、 重发机制、 预读 机制等 , 避免突发性 和周期性噪音 的干扰。 此外, 为了提高 电力线通 信系统的生存能力可考虑采用扩频通信技术 , 用以克服衰减和噪音 问题 。 最后 , 重点是O F D M调制技术 , 要从根本上解决P L C 技术在 船 舶通信 中的噪音 问题 , 就必须将O F D M调制 技术 引入 并优化 。 在调 制解调过程 中, 强化O F D M 技术 的编 码 和 解 码 能 力 , 并 优 化 其 抗 衰 减能力 。 O F D M调制技术本身 的优势就能抵抗大部分噪音问题 , 在 抗衰减性能上 也表现优秀 , 引入并优化O F D M技术是P L C 技术能应 用于船舶 通信的关键。

电力线通信技术在船舶上应用的研究

电力线通信技术在船舶上应用的研究
� � 福建省亿力电力网络信息设备有限公司 � 福建 � 福州 �3 5 0 0 0 3
摘 要� 将 电力 线载 波通 信技 术应 用于 船舶 � 测试 了不 同耦 合 方式 下 船舶 内 各点 信 号的 吞 吐 量及 传 输 速率 � 分 析 了该 技术 应用 于船舶 的可 行性 � 关 键词 � 电力 线载 波通 信 � 船舶 � 宽带 组网 � 耦合 方式 �T � � � � � � � � � h i � � a � � i c � e � � � � d i e � � � h e � a � � � i c a � i � � � � f � c � �� � � i c a � i � � � � e c h � � � � g � � f � � � � e � � � i � e � c a � � i e � � � � � � h i � � � � � e � � � � h e � h � � � h � � a � d c � �� � � i c a � i � � � a � e � � d e � d i f f e � e � � c � � � i � � � d e � a � d a � a � � i � � h e f e a � i b i � i � � f � � g � � � � � � � � g � � � � � � � � � e � � i � e c � �� � � i c a � i � � � e c h � � � � � � � h i � . � � � � g � � � � � � � � � � � � � �� � � e � � � i � e � c a � � i e � � c � �� � � i c a � i � � � h i � � b � � a d b a � d � � e � � � � �� c � � � � e d � � � d e � � � 中 图分 类号 � � � 9 1 4 文 献标 志码 � A 文 章编号 � 1 6 7 4 6 1 0 4� 2 0 1 2� 0 1 -0 0 2 8 -0 2 的信 息化 都 有 重 大 的 意 义 � 本 文 对 船 舶 低 压 电 力

电力电子技术在电动船舶中的应用

电力电子技术在电动船舶中的应用

电力电子技术在电动船舶中的应用随着环保意识的增强和能源结构的调整,传统燃油动力的船舶正逐渐被电动船舶所取代。

而电力电子技术作为电动船舶的核心技术,发挥着重要的作用。

本文将从电动船舶的需求出发,探讨电力电子技术在电动船舶中的应用,并分析其优势和挑战。

一、电动船舶对电力电子技术的需求电动船舶是指利用电动机作为动力的船舶,相比传统的燃油动力船舶,电动船舶具有诸多优点,如零排放、低噪音、高效能等。

而要实现这些优点,离不开电力电子技术的支持。

电动船舶对电力电子技术的需求主要体现在以下几个方面:1. 电能转换与控制:电动船舶需要将电能从电池、电网等电源中转换为船舶所需的电力,并通过适当的控制策略调节电机的工作状态,以满足航行的需求。

2. 能量存储与管理:电动船舶需要将电能进行高效的存储和释放,在不同工况下灵活调控能量的使用,以提高船舶的续航能力和适应性。

3. 动力系统安全与保护:电动船舶需要确保电力系统的安全性能,包括电池的过充、过放保护、电气短路故障的检测与隔离等,以及有效的故障自诊断与恢复技术。

二、电力电子技术在电动船舶中的应用1. 电能转换与控制技术的应用电动船舶需要将电能转换为船舶所需的电力,这就需要电力电子技术实现高效的电能转换。

常用的电能转换技术包括直流-直流变换技术、直流-交流变换技术以及交流-直流变换技术等。

通过合理选择和控制这些电能转换器,可以实现功率的高效转换,提高电动船舶的性能。

2. 能量存储与管理技术的应用电动船舶通常采用电池组作为能量的存储装置,这就需要电力电子技术实现对电池的高效管理。

通过电力电子技术,可以对电池进行充放电控制、温度管理、SOC(State of Charge)估计等,以延长电池寿命、提高电池的运行效率。

3. 动力系统安全与保护技术的应用电动船舶的电力系统安全问题关系到航行的安全性和可靠性。

电力电子技术可以应用于电压和电流的监测与控制,以及电力系统的故障检测与隔离,保证电动船舶的动力系统在故障情况下能够进行自我保护和安全切换。

简谈电力线载波技术在船舶通信系统中的应用

简谈电力线载波技术在船舶通信系统中的应用

简谈电力线载波技术在船舶通信系统中的应用摘要:在当今多种多样通信技术手段存在的背景下,电力载波通信尤为突显。

电力线载波通信在各领域之间被广泛应用,所以电力载波技术也必然成为日后社会发展的趋势。

本文就对船舶中的电力线载波技术的优点和存在的问题进行分析,然后提出合理化的解决措施。

关键词:船舶;电力载波;通信技术手段一、当今时代电力载波情况(一)简述电力线载波技术电力线载波技术一般是应用在通信领域之中的,它是通过电力线传输信息数据的。

在进行传输时,以电力线为传播媒介,然后通过载波的传送方式将高频数字信号高速度传输。

因为电线载波通信技术传输速度快,抗干扰能力强的特点,被推广到各个领域。

随着科学技术的进步,信息手段的不断创新,电力线载波技术让人们的生活越来越方便。

(二)电力载波的意义借助电线载波技术的优点将其运用到船舶通信中,可以减少许多不必要的麻烦。

它主要有以下几个优点,第一,在进行通信时信道时间的弥散性会对信号造成极大的影响,但是应用电力线载波技术就能将这种影响降到最低,有效缓解信道对通信的干扰。

第二,由于通信技术的传播特点,很容易受到外界突然性的干扰,电力线载波技术可以将突发性的干扰进行分配,并把它们转换成随机信号,最后再对信号进行简单的检查和纠错,然后恢复信号的正常传输。

这样一来就能削弱信道衰减对通信造成的副作用。

第三,窄道也会对通信造成很大的影响,降低传输速度,但这种技术手段能抵抗窄道对信号的影响。

第四,在为用户铺设宽带或是相关机器设备的安装时也比较简单,操作灵活,容易掌握。

第五,增加了电力管理的传输渠道,使得传输的速度更快,也更有助于通信公司的语音业务,图像等有关业务的发展以及信息数据传输技术的实现。

(三)在船舶通信中面临的问题在船舶通信中这种技术手段主要面临通信时噪音的存在和信号衰减这两个问题。

对噪音问题进行分析,发现噪音的产生主要是因为无线电广播容易受到干扰以及低压电网连接的负载不当。

一旦出现噪音,电力线在传输数据时就会引发一些难以解决的问题,大大降低传输数据的质量。

【2017年整理】电力线通信设备使船舶数据通信更便捷

【2017年整理】电力线通信设备使船舶数据通信更便捷

电力线通信设备使船舶数据通信更便捷现阶段远洋或近海船舶进行输出传输、采集时一般是通过船用电缆实现的。

通常使用的线材以双绞线为主,其优点是数据传输稳定、通信效率高、抗干扰能力强。

然而,随着科技的进步,船舶中的设备也会不断的添加和更新。

而设备的增加,必然会造成线材的重新铺设,进而造成人力、物力成本的增加。

那有没有一种设备或者方案可以解决我们所遇到的船舶新设备数据传输的问题呢?本文将为你介绍一种新型的船舶电力线通信设备,他可以将电力线网络应用于船舶通信系统,为你解决铺设网络时所带来的成本增加或安装等问题。

电力线通信设备,简称PLC设备,是指利用中、低压电力线作为通信介质,实现数据、语音和图像等综合业务传输的一种新型设备。

该设备不仅可以作为解决宽带接入末端瓶颈的有效手段,也可以解决船舶数据传输、电力负荷控制、远程抄表、配电自动化、小区宽带接入、智能家庭以及数字化社区等网络数据传输等方案。

对于船舶日常数据通信时,电力线是一个环境非常恶劣的信道,许多技术问题一直困扰着我们,其中最主要的问题在于噪音和信号衰减。

电力线通信的噪音主要来自于低压电网相连的负载,以及无线点广播的干扰,负载的开关会引起电流的波动,在电力线周围产品电磁辐射。

这样,沿电力线传输数据时,会产生许多意想不到的问题,在这样的噪声环境下,很难保证数据传输的质量。

而且,电力线通信的噪音和信号衰减是随时间变化的,很难找到规律。

因此,电力线通信的环境极其恶劣。

为了解决这个问题,昆山网电历时两年,与镇江船舶学院合作。

采用正交频分复用技术(OFDM)。

利用这一技术研发并生产出来第一台适合船舶使用的工业级电力猫(WD-200M-G).这一技术从根本上解决了在电力线环境中实现载波通信所存在的许多问题,如信号干扰与衰减问题。

也正是这项技术的应用为众多船舶业主解决了数据传输和通信是所困扰的问题。

工业级电力猫相比其他网络传输设备的一些特性(1).工业级电力猫通体采用防暴、防水、防火的金属材质.(2).可以利用现有的电线组网.无需布设网线,做到有插座的地方就可接入网络进行数据传输和采集.(3).200Mbps传输速率,信号稳定不掉线,内部加载看门狗功能,在恶劣环境下做到掉线立即重启,不影响信号的传输)。

基于OFDM技术的船舶电力线载波通信模块的设计

基于OFDM技术的船舶电力线载波通信模块的设计
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船 电技 术 i 应用研究
基于 OF D M 技 术 的船 舶 电力线
载波通信模块 的设计
周 乃 义 , 刘 国平 , 陈庭 勋
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电力线载波技术在船舶通信中的应用研究
作者:李圆明张密
来源:《数字技术与应用》2013年第11期
摘要:电力线载波技术(PLC)已经在各个领域应用多年,向船舶通信中的应用延伸成为必然趋势。

分析和研究电力线载波技术在船舶通信中应用的可行性,针对应用中出现的问题提出实用性强的解决方案,能为船舶电网环境的通信带来新的思路。

关键词:电力线载波技术船舶通信应用
中图分类号:TN913.6 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2013)11-0094-01
船舶通信的内容包括电话、局域网和广播电视,目前通用的技术是使用船用电缆即双绞线进行通信,其优点是效率高、效果好、抗干扰。

船用电缆通信的弊病是电缆连接的成本太高,设备的添加和减少都要对电缆进行变动;而且随着科技的发展,船舶设备的数量在不断增加,使得船舶电缆的数量也急剧上升,铺设和维护成本大大增加。

借鉴电力网络应用的PLC技术,则可以有效减少船用电缆的铺设数量,控制船舶通信成本,从而提高船舶通信的水平。

1 电力线载波技术概述
PLC技术是采用电力线进行数据和信号通信的一种方式,多年来大量应用在电力网通信领域。

船舶的电力线原本仅作为电路使用,要达到载波通信的要求还有很多问题。

比如说船舶电力线的通信信道存在噪音大、干扰强等缺陷,通信环境很差。

目前PLC技术随着多载波正交频分复用(OFDM)技术的突破而得到长足发展,要实现基于船舶电力线的高速通信,克服目前遇到的困难就要依赖OFDM技术的引入。

准确的说,OFDM技术是一种调制方式,它的自适应调制机制能够根据通信信道的质量选择在调制方式,因而在抗干扰方面具有良好的效果。

在通信过程中,OFDM技术表现出频带利用率高、信道适应能力强、抗噪音和码间干扰能力强等适宜高速数据通信的优点。

[1]
2 PLC技术在船舶通信应用中的可行性分析
以目前的技术水平来说,PLC技术在船舶通信中的可行性主要依赖于OFDM技术对船舶电力线通信环境的适应性和可靠性,所以研究PLC技术在船舶通信中的应用问题就是研究OFDM技术在船舶通信中的应用问题。

就目前的少量应用和研究来看,OFDM技术的实用性和可靠性已经在船舶通信中体现出优势,所以现在OFDM技术在船舶通信方面的应用是研究热点。

以下从两个方面分析PLC技术在船舶通信应用中的可行性。

2.1 船舶电力系统的分析
我国有明确规定,海船的船舶电网标准频率为50Hz、60Hz,额定电压为40OV、45OV,以及交流发电机的负荷、功率、电压调整范围等都有额定值,所以我国船舶电网的相关参数都是固定值,只受船舶吨位大小影响电网的规模和设备数量。

国家规范性的指导使船舶电网的可靠性和安全性得到保障,船舶电网的电压、容量、负荷等条件的具体定值化也便于对船舶电网进行并列开发和深度利用。

可以看出,我国船舶通信中采用PLC技术是有环境基础的,OFDM技术的工作频率、负荷要求、电压要求等均可得到满足。

[2]
2.2 OFDM技术能发挥的优势
在船舶通信中采用OFDM技术能够得到很多传统的电缆通信所不具备的优势,这也增加了OFDM技术应用于船舶通信的可行性和必要性。

首先是OFDM技术可以避免电力线通信环境中的信道干扰。

OFDM技术能够将数据进行串并变换后分配传输,减少信道的时间弥散性产生的影响;同时OFDM技术可以对码元进行间隔保护,降低载波之间的串扰。

第二,OFDM 技术能够减少电力线通信环境中信道衰减的副作用,通过对突发性干扰的信道分配,将突发性干扰变成随机信号使得接收端能采用简单的纠错就可以将信号恢复。

第三,OFDM能够有效抵抗窄带干扰。

第四,OFDM的频带利用率和频谱利用率高,提高通信效率的同时节省了通信资源。

3 噪音问题的解决措施
噪音问题是决定PLC技术能否顺利应用到船舶通信中的关键,利用OFDM技术能够解决电力线载波通信中的信号干扰、衰减等问题,也能够在经过论证之后解决通信噪音问题。

我们从电力线通信环境的噪音特性分析入手,为OFDM技术的应用提出相应思路。

3.1 电力线通信环境中噪音的特点
由于船舶电力系统的复杂性,电力线通信环境中的噪音也具有复杂的特性,针对性地分析和研究这些特性,能为解决噪音问题提出解决思路。

首先是噪音的周期性,由于谐波噪音频率是交流电频率的倍数而产生。

这种噪音会随着船舶大小、用电设备的数量、线路负载情况等诸多因素的影响而变化,所以会对电力线载波通信造成影响。

这种影响包括噪音频谱会覆盖信号频谱、通信的信噪比降低、误码率上升等。

第二是噪音的随机性,这些随机噪音是由船舶电力设备引起的。

复杂的船舶电力网存在频繁的开关、升降等操作,这些操作会引起电力网负荷的变动,进而造成能量集中的短时间的脉冲噪音。

第三是噪音的持续性,船舶电网发出的谐波是其中之一,数量众多的电力设备周期、相位、负荷的变化引起的噪音是连续噪音的主要来源。

第四是噪音的多变性,这种多变性是指噪音随着时间、地点的不同发生变化。

这种噪音对PLC 技术的影响较小不做多余探讨。

[3]
3.2 针对噪音的措施
基于上述噪音特点,基于电力线的船舶通信技术曾经在长时间内进展缓慢。

许多模型和假设都不能转化为实际应用,加上船舶通信的成本限制和电力线载波通信技术的特殊性,导致了明显的发展瓶颈。

但是通过认真分析,针对噪音的特性进行技术手段的改进,使PLC技术在船舶通信方面得以应用也是一种不错的尝试。

首先,针对频谱可能覆盖信号频谱的噪音,可从信号的接收端着手解决。

提高信号接收端的灵敏度和可靠性,使之能正确识别信号而过滤噪音。

其次,加强信号收发的运行体制,强化纠错功能、重发机制、预读机制等,避免突发性和周期性噪音的干扰。

此外,为了提高电力线通信系统的生存能力可考虑采用扩频通信技术,用以克服衰减和噪音问题。

最后,重点是OFDM调制技术,要从根本上解决PLC技术在船舶通信中的噪音问题,就必须将OFDM调制技术引入并优化。

在调制解调过程中,强化OFDM技术的编码和解码能力,并优化其抗衰减能力。

OFDM调制技术本身的优势就能抵抗大部分噪音问题,在抗衰减性能上也表现优秀,引入并优化OFDM技术是PLC技术能应用于船舶通信的关键。

参考文献
[1]阎世梁.OFDM的原理及技术特点[J].信息技术,2004(10).
[2]李引凡.OFDM技术原理及其应用[J].信息技术与信息化,2004(05).
[3]吴虹.基于OFDM技术的高速数据通信的研究[J].南开大学学报,2005(03).。

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