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暂态响应 ，如输 电线的短路故 障，在 现实中很难通过认为 制
造 这 样 的 工 况 来 检 测 设 备 的 有 效 性 。 因 此 ，通 过 基 于 数 字 和 模 拟 混 合 的半 实 物 实 时 仿 真 ，来 调 试 和 验 证 监 测 ，控 制 和 保 护 设 备 的 有效 性 具 有 突 出 的 现 实 意 义 。
二 、 半 实 物仿 真 技 术
１ ． 半 实物 仿 真 的 组 成
具有真实性 ；其次半实物仿 真系统中除了用来被试验 的保护
装 置 和 控 制 电路 外 ， 电力 系统 其 他 部 分 都 可 以通 过 建 模 分 析 在 电脑 上 搭 建 数 字 模 型 进 行 仿 真 分析 ，相 比较 物 理 仿 真 节 约 了大 量 的 成 本 ；一 些 系 统 级 的故 障和 暂态 响 应 ，如 输 电线 的
统和设备 的研究单位和制造厂 商 ，开发 了大量基于 先进 的控
制 策 略 自动 化 的 输 配 电和 保 护装 置 。传 统 上 ，在 开 发 阶 段 ， 工 程 师 往 往 通 过 制 作 大 型 发 电 或 用 电设 备 的缩 比样 机 ，来 论 证 和 调 试 控 制 策 略 的有 效 性 。然 而 ，一 方 面 制 作 缩 比样 机 的 成 本 很 高 ， 时 间 较 长 ，对 新 型 号 的适 应 性 差 ，影 响 了 开 发 的 效 率 ，增 大 了 开 发 的 成 本 ；另 一 方 面 ，一 些 系 统 级 的 故 障 和
第１ ３卷 第 ９期
２ ０１ ３芷
中 国
水
运
Ｖｏ１ ．１ ３
Ｎｏ． ９
９月
Ｃ ｈ ｉ ｎａ Ｗａｔ ｅｒ Ｔｒ ａ ｎｓ ｐｏｒ ｔ
Ｓ ｅｐ ｔｅ ｍｂ ｅｒ
２Ｏ１ ３
舰船 仿真技术发展综 述
申 喜 ，魏 文 轩 ，王 庆 红
（中 国舰 船 研 究设 计 中心 ，湖 北 武 汉 ４ ３ ０ ０ ６ ４） 摘 要 ：概 述 了我 国舰 船 电力 系 统 半 实 物 仿 真 的研 究 与 应 用 技 术 发 展 的现 状 ，介 绍 了 目前 几 种 常 用 的基 于 舰 船 电力
号 ，而 接 入 实 物 这 一 部 分 的 输 入 信 号 是 模 拟 信 号 ，因 此 需 要 解 决 两者 之 间 的接 口问 题 ；相 比于 数 字 仿 真 ， 半 实 物仿 真 的
● ● ●
半 实物 仿 真 的 特 点 是 ：将 实 物 接 入到 了仿 真 系 统 的 回 路
自然 时间标尺相 同＿ ３ 】 。数字仿真系统 中的输出信号 是数字信
实 验 结 果 更具 有真 实性 。站 在 整 个 系 统 的 角度 来 看 ， 用 实 物
代替将要进行 半实物仿 真的部分 ，意味着可 以在系 统中考察
这 部 分 实 物 ，从 而 可 以在 满 足 系 统 整 体 性 能 指 标 的 环境 中检 验 这 些 部 件 ， 因此 半实 物 仿 真 的 结 果 相 比数 字 仿 真 的结 果 更
时的停 电，也会造成重 大损失 ，甚至可能 发生灾难性 的船毁 人亡 事故 。因此 ，电力 系统供 电的 的可靠性 与连 续性对于船
舶 运 行 和 安全 具 有 十 分 重 要 的 意 义 。
图１ 半 实 物 仿 真 的 原 理 框 图
２ ． 半 实物 仿 真 的 特 点
制 控 服 何 ｉ ～ 一 一 感 传 理 物 成 生 机 算 髂 氟 一 中 ， 因 此计 必 须 要实 时 运 行 ，也 就 是 说 仿 真 模 型 的 时 间 标 尺 和 为 了船 舶 电力 系 统 的供 电 可 靠 和 连 续 ，很 多船 舶 电气 系
系 统 的 半 实 物 仿 真 技 术 ，并 对 其 优 劣 做 了 比较 ，最 后对 行Байду номын сангаас业 仿 真 技 术 的发 展 进 行 了展 望 。 关 键 词 ： 半 实 物 仿 真 ；仿 真 技 术 ； 电力 系 统
中图分类号：Ｔ Ｐ ３ ９ １ ． ９ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章编 号 ： １ ０ ０ ６ — ７ ９ ７ ３（ ２ ０ １ ３ ）０ ９ — ０ ０ ０ １ — ０ ４
短路 故障 ，在现实 中很难通过认为制造这样 的工况来检测设
备 的 有效 性 ，而 通 过 半 实 物 仿 真 可 以 实现 模 拟 这 种 工 况 的发
生。
半实物仿 真在针对 电力 系统仿真 的各种仿 真系统中的置 信度最高 ，具有诸多优点 ，如有效性、可重复性 、经济性、 安全性等 ，受 到相 关部 门的高度重视 ［ １ １ 。半实物仿 真 ，又称 为将硬件接入在仿真 回路 中的仿真 （ Ｈａ ｒ ｄ ｗａ ｒ ｅ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｌ ｏ ｏ ｐ
接
和提高 。然而 ，在全船 自动化实现 的同时 ，较低的 电能质量 ， 或是 电气故 障甚至供 电中断将对船舶 的运行 和安全造成重 大
损 失 。例 如 ，对 供 电 可 靠 性 要 求 很 高 的舵 机 设 备 ， 即使 是 短
计 槲 动 模 环
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口
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一
、
引 言
放 大 器 ，Ａ／ Ｄ、 Ｄ／ Ａ转换 器 等 ） ；３ 、被 测 实 物 （ 保 护 装置 、 控制装置等 ） 。
船舶 犹如一个可移动 的海 上城市 ，它 的许 多设备都需要
使 用 电 能 ， 因此 在 船 上 都 配备 有 由发 电 、配 电和 用 电负 载 所 组 成 的独 立 系 统— — 船 舶 电力 系统 。 随 着 船 舶 的大 型 化 和 自 动 化 程 度 的 不 断 提 高 ，越 来 越 多 的 船 用 设 备 需 要 用 电能 来 驱 动 和 控 制 ，使 船 舶 电力 系统 日趋 复 杂 庞 大 。 近 年 来 ，船 舶 电气 化 的程 度 越 来 越 大 ，特 别 是 全 电力 推 进 和 全 电船 的 出现 ，使 船 舶 性 能 和 运 行 质 量 得 到 很 大 的 改 善