Система распределения энергии и приведения в движение судна

Система распределения энергии и приведения в движение судна

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область применения изобретения

Настоящее изобретение в общем имеет отношение к морской (судовой) системе распределения энергии и приведения судна в движение, а в частности, к системе, которая позволяет получить максимальную удельную мощность, максимальные кпд и стабильность и облегчает дальнейшую технологическую модернизацию за счет модульного построения и использования стандартных интерфейсов.

Предпосылки к созданию изобретения

В обычных морских системах распределения энергии и приведения в движения, в которых используют полную электрическую тягу (FEP), изменение амплитуды тока повреждения во времени используют для того, чтобы защитное коммутационное оборудование могло прерывать токи перегрузки, в частности, в некоторых участках цепи, однако при минимальном практическом разрыве во всех других участках цепи. Говорят, что в таких FEP системах используют "принцип электростанции", целью которого является адаптация объема электроэнергии, имеющейся в сети в любой данный момент времени, к полной нагрузке, приложенной в этот момент времени. Это позволяет достичь максимального кпд использования топлива. Конфигурация таких FEP систем обычно автоматизирована в некоторой степени при помощи системы управления режимом электропитания, которая позволяет производить сброс нагрузки и запускать генераторы приоритетным образом. Переменный ток распределяют в FEP системах при среднем напряжении (MV), чтобы сохранять совместимость с наземными системами.

Пример обычной FEP системы показан на фиг.1. Группы турбин Т и дизельных двигателей D используют для снабжения энергией индивидуальных генераторов G, которые снабжают энергией переменного тока FEP систему через систему сборных шин среднего напряжения (MV) переменного тока, которая снабжена защитным коммутационным оборудованием. Защитное коммутационное оборудование, которое содержит автоматические выключатели и объединенные с ними органы управления, показано на фиг.1 символом х. Силовые преобразователи PC используют для согласования системы MV сборных шин переменного тока с гребным электродвигателем РМ, который приводит в движение гребной винт. Фильтры F также соединены с системой MV сборных шин переменного тока. Система MV сборных шин переменного тока разделена на первую MV шину переменного тока и вторую MV шину переменного тока, которые взаимосвязаны при помощи защитного коммутационного оборудования. Первая шина низкого напряжения (LV шина) переменного тока соединена с первой MV шиной переменного тока через первый трансформатор. Вторая LV шина переменного тока соединена со второй MV шиной переменного тока через второй трансформатор. Первая и вторая LV шины переменного тока взаимосвязаны при помощи защитного коммутационного оборудования. Группы неуточненных больших и малых нагрузок могут быть подключены соответственно к первой и второй LV шинам переменного тока. Из рассмотрения фиг.1 можно понять, что малые (второстепенные) нагрузки подключены к первой и второй LV шинам переменного тока через первою и вторую неосновные LV шины переменного тока.

Шесть уровней дискриминации амплитуда-время FEP системы показаны справа на фиг.1. Защитное коммутационное оборудование показано символом х на каждом уровне дискриминации. Например, на уровне 6 дискриминации, защитное коммутационное оборудование расположено между MV шиной переменного тока и каждым из генераторов G. На уровне 5 дискриминации, защитное коммутационное оборудование расположено между MV шиной переменного тока и каждым из фильтров F и между MV шиной переменного тока и каждым из силовых преобразователей PC. Защитное коммутационное оборудование расположено также между MV шиной переменного тока и каждым из трансформаторов, которые используют для подключения первой и второй MV шин переменного тока соответственно к первой и второй LV шинам переменного тока. На уровне 4 дискриминации, защитное коммутационное оборудование расположено между каждым из трансформаторов и соответствующими LV шинами переменного тока. На уровне 3 дискриминации, защитное коммутационное оборудование расположено между первой и второй LV шинами переменного тока и каждой из больших нагрузок и между каждым из соответствующих фидеров и неосновными LV шинами переменного тока. На уровне 2 дискриминации, дополнительное защитное коммутационное оборудование расположено между первой и второй LV шинами переменного тока и соответствующими частями неосновных LV шин переменного тока. На уровне 1 дискриминации, защитное коммутационное оборудование расположено между неосновными LV шинами переменного тока и каждой из второстепенных нагрузок.

Короткое замыкание на любом специфическом уровне дискриминации FEP системы должно размыкать соответствующее защитное коммутационное оборудование на этом уровне, но не должно размыкать любое другое защитное коммутационное оборудование. Защитные уровни тока повреждения полностью определяются импедансом источника питания и защитное коммутационное оборудование может прерывать ток повреждения (то есть ток, протекающий в FEP системе во время повреждения) только после прохода пика тока повреждения. Таким образом, ток повреждения обычно прерывают только в момент инверсии (изменения направления) тока сети или вскоре после этого.

Обычная FEP система, показанная на фиг.1, имеет указанные далее технические недостатки.

На амплитуду тока повреждения влияет число и тип генераторов G, которые подключены к сети в специфической точке общей связи; чем меньше импеданс объединенных генераторов, тем больше ток повреждения. Имеются большие вариации в прогнозируемом токе повреждения, поэтому необходимо непрерывно регулировать уставки защитного оборудования, чтобы гарантировать обнаружение повреждения.

Амплитуда тока повреждения увеличивается, когда снижается напряжение распределения (то есть напряжение на различных шинах переменного тока в FEP системе). Когда полная установленная мощность повышается и/или напряжение распределения снижается, результирующий ток повреждения может превышать возможности имеющегося защитного коммутационного оборудования. В MV системах распределения энергии могут быть использованы нагрузочные понижающие трансформаторы и специализированные системы изоляции, чтобы можно было использовать достаточно высокое напряжение распределения для того, чтобы преодолеть ограничения защитного коммутационного оборудования.

Характеристики генераторов G могут изменяться в широких пределах, в том, что касается временной зависимости и пиковых амплитуд компонентов постоянного и переменного тока, для содействия распределению нагрузки (автоматические регуляторы напряжения (AVR) предназначены для содействия распределению нагрузки). Более того, эти характеристики сильно зависят от типа первичных двигателей (например, это может быть дизельный двигатель D или турбина Т), которые подключены к генератору, причем их результирующие сопряженные управляемые и регулируемые выходные сигналы могут подвергаться существенным рассогласованиям. Когда группа генераторов G соединена с точкой общей связи, тогда эти рассогласования часто становятся проблематичными, особенно во время переключения пассивных цепей, таких как фильтры и трансформаторы, и во время переходных режимов при изменении нагрузки.

FEP систему часто разделяют на множество точек общей связи, которые часто называют секциями. Все секции могут быть соединены вместе в параллель, чтобы получить односекционную схему расположения (например, для работы одного двигателя), или могут быть разделены для создания избыточности и постепенного снижения мощности после аварии оборудования. Синхронизация и перераспределение нагрузки между индивидуальными секциями затруднены, особенно когда они имеют различные степени гармонического загрязнения и когда присутствуют упомянутые здесь выше рассогласования. Мощность приведения в движение обычно отбирают от секций в тяговой (силовой) системе распределения (PDS), а другие нагрузки могут получать питание от секций в служебной системе распределения судна (SSDS), которая обычно получает энергию от PDS. Защитная дискриминация и качество электропитания обычно связаны с общей иерархией, которая идет вниз от самого большого генератора G до самой незначительной электрической нагрузки. Должны быть предусмотрены средства развязки относительно (достаточно) чувствительной SSDS системы от потенциально вредного влияния относительно нечувствительного силового и тягового оборудования (оборудования приведения в движение) в PDS системе. Критические электрические нагрузки могут потребовать использования собственных локальных источников питания с высокой степенью интеграции, имеющих выделенные силовые преобразователи и накопители энергии, чтобы обеспечивать требуемую степень развязки от PDS. Эти локальные источники питания часто называют зональными блоками питания (ZPSU), а их накопители энергии часто называют зональными накопителями энергии (ZES).

Так как FEP система представляет собой систему переменного тока, множество параметров могут влиять на ее конструктивное исполнение. Эти параметры включают в себя, среди прочего, напряжение, частоту, фазовый угол, коэффициент мощности, точку в цикле событий переключения (разъединения), дисбаланс фаз, а также целые и нецелые гармонические искажения. Так как эта система является сложной системой переменного тока, приходится признать, что очень трудно демпфировать неизбежные резонансные режимы между паразитными и намеренными импедансами, которые влияют на такую систему распределения энергии. Выбор частоты распределения переменного тока (то есть частота переменного тока в различных шинах переменного тока в FEP системе) существенно влияет на топологию генератора и в конечном счете задает пределы частоты вращения вала первичного двигателя. Во многих случаях это может отрицательно влиять на размер и параметры генератора и первичного двигателя.

Несмотря на то, что большинство обычных FEP систем представляют собой системы распределения переменного тока при среднем напряжении (MVAC системы), также известны системы распределения постоянного тока при низком напряжении (LVDC системы). Несмотря на то, что эти LVDC системы получают постоянный ток от MVAC систем через устройства силовой электроники с ограниченным током, в них используют автоматические выключатели постоянного тока (DCCB), чтобы прерывать значительные токи повреждения.

Например, в SSDS системе можно использовать выпрямители, содержащие трансформаторы с управлением по фазе, чтобы получать LVDC напряжение распределения от обычной MVAC системы распределения. Параллельные дублирующие фидеры распределяют LVDC напряжение распределения через распределительные щиты, которые содержат рассчитанные на определенный ток повреждения автоматические выключатели постоянного тока (DCCB). Каждый зональный блок питания (ZPSU) получает энергию от дублирующей пары этих распределительных щитов через промежуточную регулирующую силовую электронику и обратные диоды.

В другой SSDS системе можно использовать изолированные трансформатором инверторы обратной работы с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) (часто называемые преобразователями связи MV/LV), чтобы получать LVDC напряжение распределения от обычной MVAC системы распределения. Напряжение LVDC распределяют с использованием замкнутой электрической сети, чтобы обеспечить избыточность, а затем направляют через автоматические выключатели (DCCB) с заданным током повреждения в блоки ZPSU и другие электрические нагрузки.

В отличие от обычной системы распределения переменного тока, система распределения постоянного тока не имеет переходов тока через ноль. Поэтому автоматические выключатели DCCB должны прерывать ток повреждения электромеханически, с разрывом контактов, за счет чего возникает напряжение дуги между контактами. Напряжение дуги противодействует напряжению системы, которое является суммой напряжений источников питания, заставляющих протекать ток повреждения и индуктивно генерировать напряжение, которое противодействует любому снижению тока повреждения. Это позволяют за счет напряжения дуги снижать ток повреждения и в конечном счете полностью прерывать его. Когда ток повреждения приближается к завершению перед прерыванием, напряжение дуги испытывает усиление переходного процесса, который акцентирует компоненты, которые поступают в SSDS и создают электромагнитные помехи (EMI). Этот акцентирующий компонент усиливается за счет суммирования переходного напряжения дуги в DCCB и рекуперации SSDS напряжения распределения, возникающего за счет прерывания тока повреждения, который протекает в источнике питания. Известно использование разрядников для защиты от перенапряжений и демпфирующих устройств в таких системах распределения энергии, позволяющих снижать переходные напряжения дуги и EMI.

Известно также использование гибридных выключателей DCCB, в которых используют последовательно включенную комбинацию силовых ключевых электронных устройств и электрических контактов с электромагнитным управлением, так что силовые ключевые электронные устройства быстро выключаются, а разрядник для защиты от перенапряжений и демпфирующее устройство снижают результирующее переходное напряжение, причем электрические контакты размыкаются после прерывания тока повреждения.

В линейном регуляторе источников питания постоянного тока используют технику, называемую "фолдбэк" (обратная подача, обратная свертка), чтобы ограничивать рассеиваемую мощность в регуляторе источников питания во время короткого замыкания нагрузки. Система фолдбэк типично содержит регулятор ограничения выходного тока, источник опорного сигнала которого зависит от выходного напряжения. Если полное сопротивление (импеданс) нагрузки падает ниже специфического порога, то первоначальным действием регулятора ограничения тока является снижение выходного напряжения, за которым следует регенеративное действие, которое служит для ограничения выходного тока и напряжения на соответствующих низких уровнях и для ограничения рассеиваемой мощности в регуляторе источников питания.

Сущность изобретения

В соответствии с настоящим изобретением предлагается система распределения энергии и приведения в движение судна, которая содержит

первую систему приведения в движение, которая содержит гребной электродвигатель, имеющий сверхпроводящие обмотки и силовой преобразователь;

первую силовую систему выработки электроэнергии, предназначенную для снабжения энергией первой системы приведения в движение, причем первая силовая система выработки электроэнергии содержит генератор, имеющий сверхпроводящие обмотки и силовой преобразователь;

первую систему выработки электроэнергии, которая содержит по меньшей мере один источник питания, предназначенный для снабжения энергией первой служебной системы распределения, содержащей по меньшей мере одну шину распределения постоянного тока, имеющую напряжение распределения и ток распределения, и по меньшей мере один распределительный щит.

В общих чертах, система распределения энергии содержит по меньшей мере один источник питания, выходной ток которого выпрямляют или который сам создает постоянный ток. Выходной ток преимущественно ограничивают при помощи быстродействующих средств (например, таких как силовой преобразователь), в соответствии с характеристикой фолдбэк источника питания и стабилизации, что первоначально создает максимальный прогнозируемый ток повреждения, который намного больше, чем в обычном случае с ограниченным импедансом, а затем вызывает коммутацию выходного тока за счет согласованного действия. Характеристики фолдбэк источника питания и стабилизации также облегчают распределение тока между соединенными параллельно источниками питания за счет введения компонента спада установившегося состояния. Более того, характеристики фолдбэк источника питания и стабилизации также облегчают стабилизацию напряжения распределения за счет введения соответствующей переходной характеристики, которая наложена на компонент спада установившегося состояния.

Когда недопустимо низкий импеданс возникает в морской системе распределения энергии и приведения в движение, действие по меньшей мере одного источника питания в конечном счете приводит к прерыванию тока повреждения в соответствии со способом фолдбэк. В ходе процесса прерывания тока повреждения датчики, объединенные с защитным коммутационным оборудованием в распределительном щите и связанные с трактом протекания тока повреждения, и объединенный с ними электронный процессор обнаруживают повреждение и принимают решение о размыкании (контактов) защитного коммутационного оборудования. После прерывания тока повреждения электронный процессор это обнаруживает и подает команду на размыкание защитного коммутационного оборудования (возможно, коммутационного оборудования типа оффлоуд (то есть ненагруженного коммутационного оборудования)).

Несколько электрических нагрузок могут быть подключены к морской системе распределения энергии и приведения в движение, причем все они электронно регулируются при помощи быстродействующих средств (например, таких как силовой преобразователь), в соответствии со специфической характеристикой сброса нагрузки и стабилизации, что позволяет снижать ток нагрузки согласовано с указанной здесь выше коммутацией выходного тока по меньшей мере одного источника питания. Когда защитное коммутационное оборудование разомкнуто, эффект снятия (удаления) тока нагрузки приводит к тому, что выходное напряжение по меньшей мере одного источника питания восстанавливается в соответствии со способом фолдбэк. Восстановление этого выходного напряжения инициирует подключение вновь электрических нагрузок в соответствии со способом сброса нагрузки. Характеристика сброса нагрузки и стабилизации также создает специфическую переходную характеристику тока нагрузки относительно напряжения питания, которая накладывается на режим установившегося состояния электрических нагрузок.

Описанный здесь выше способ также можно инициировать при других видах отказа, которые обнаружены при помощи других датчиков и электронного процессора, или за счет специфических команд электронного процессора, при помощи способа взаимного расцепления. Все аспекты такого способа преимущественно программируют при помощи подходящих средств. Морская система распределения энергии и приведения в движение не требует для своей работы последовательной связи между по меньшей мере одним источником питания, защитным коммутационным оборудованием и электрическими нагрузками, так как распределенная логика и эффективные средства связи предусмотрены в самой системе распределения энергии. Все компоненты морской системы распределения энергии и приведения в движение могут работать автоматически и автономно. Однако, если предусмотрена последовательная связь, тогда морская систем распределения энергии и приведения в движение может работать с более высоким уровнем распределенной логики и с повышенной степенью автоматизации. Локальные ручные средства управления могут быть предусмотрены во всех узлах системы.

Энергия преимущественно распределяется через морскую систему распределения энергии и приведения в движение и, в частности, поступает к одной или нескольким зональным подсистемам распределения энергии, которые содержат зональные накопители энергии. Более конкретно, каждая зональная подсистема распределения энергии содержит зональный блок питания, предназначенный для снабжения энергией по меньшей мере одной электрической нагрузки, и зональный накопитель энергии, подключенный по меньшей мере к одному распределительному щиту первой служебной системы распределения, для снабжения энергией зонального блока питания. Эти зональные накопители энергии сами по себе могут выдерживать реверсивный поток мощности. Зональные накопители энергии могут быть заряжены от первой служебной системы распределения, чтобы непрерывно подавать энергию на электрические нагрузки, подключенные к зональному блоку питания, несмотря на перерывы в подаче напряжения распределения. Однако зональные накопители энергии также могут подавать энергию назад на первую систему распределения энергии, чтобы содействовать стабилизации напряжения распределения.

Силовые преобразователи преимущественно используют для того, чтобы адаптировать выходы всех источников питания к соответствующему напряжению распределения постоянного тока и чтобы обеспечивать ограничение тока повреждения. Это позволяет обеспечивать большую свободу проектирования и оптимизировать оборудование для выработки электроэнергии. Все электрические нагрузки также преимущественно адаптированы при помощи силовых преобразователей, которые активно содействуют стабилизации напряжения распределения и ограничивают токи повреждения и переходные процессы переключения. Морская система распределения энергии и приведения в движение, а в частности защитное коммутационное оборудование, нуждается только в оптимизации ее непрерывно работающих нагрузок, так как токи повреждения и переходные процессы переключения ограничены при помощи активных средств.

Морская система распределения энергии и приведения в движение преимущественно имеет перестраиваемую топологию с высокой степенью избыточности, чтобы обеспечивать постепенное снижение мощности (амортизацию отказов). Это особенно важно, если морскую систему распределения энергии и приведения в движение используют на судах и подлодках ВМФ, где она должна продолжать снабжать энергией критические системы, даже если ее компоненты повреждены. Стабильность морской системы распределения энергии и приведения в движение означает, что может быть обеспечено снабжение энергией высоких импульсных (пульсирующих) нагрузок (таких как, например, пусковые установки реактивных снарядов с высокой кинетической энергией и беспилотных летательных аппаратов). Пропорцию мощности, отбираемой любой электрической нагрузкой, можно непрерывно регулировать, чтобы оптимизировать кпд и облегчить переходы без выбросов (напряжения) между единственной секцией и конфигурацией с множеством секций. Напряжение распределения может быть ниже, чем в обычных системах распределения энергии, по отношению к полной установленной выработке электроэнергии, за счет чего снижаются требования к изоляции и максимально повышается удельная мощность.

Работа морской системы распределения энергии и приведения в движение является по существу автономной, но может иметь ручные реверсивные режимы. Все критические составные части (узлы) системы преимущественно имеют развитые логико-информационные возможности и являются автономными. Развитые логико-информационные возможности могут быть подытожены следующим образом.

Когда включают источник питания (например, такой как генератор), связанный с ним силовой преобразователь регулирует выходное напряжение и линейно повышает его до уровня несколько ниже желательного выходного напряжения. Взаимодействующее защитное коммутационное оборудование обнаруживает это состояние готовности и замыкает контакты. Источник питания защищен от противотока (backfeed), обнаруживает, что он подключен к сети и переходит в состояние со специфической выходной характеристикой.

Когда возникает серьезная перегрузка, ток повреждения ограничивается за счет характеристики фолдбэк источника питания и стабилизации. Защитное коммутационное оборудование быстро локализует и классифицирует повреждение с помощью своих датчиков. Если повреждение является длительным, характеристика фолдбэк источника питания и стабилизации заставляет выходное напряжение снижаться. Происходит сброс всех электрических нагрузок или возврат (энергии) в зональные накопители энергии. Защитное коммутационное оборудование обнаруживает при этом, что может безопасно разомкнуть поврежденный выход. После исправления дефекта подключаются все другие электрические нагрузки, сброшенные или отклоненные в зональные накопители энергии, и выходное напряжение восстанавливается и стабилизируется в соответствии с характеристикой фолдбэк источника питания и стабилизации, и сброс нагрузки прекращается.

Гребной электродвигатель первой системы приведения в движение можно регулировать в соответствии с характеристикой сброса нагрузки и стабилизации. Более конкретно, силовой преобразователь первой системы приведения в движение преимущественно имеет регулятор. Регулятор управляет гребным электродвигателем и силовым преобразователем первой системы приведения в движение так, чтобы обеспечивать необходимое движение морского судна, но при сохранении требований характеристики сброса нагрузки и стабилизации. На практике, система приведения в движение содержит гребной винт, гребной электродвигатель и силовой преобразователь, управляемый по командам оператора (например, в соответствии с сигналами запроса, которые поступают непосредственно от уровней управления морского судна), при условии, что реакции системы приведения в движение не будут нарушать устойчивость морской системы распределения энергии и приведения в движение, за исключением случаев, когда напряжение распределения является низким, таким как во время защитного фолдбэк события, или, например, когда требуемая мощность в нагрузке превышает возможности системы выработки электроэнергии. Если реакции системы приведения в движение будут нарушать устойчивость морской системы распределения энергии и приведения в движение, тогда ее нагрузку преимущественно регулируют и/или постепенно сбрасывают, чтобы стабилизировать напряжение распределения.

Силовой преобразователь первой силовой системы выработки электроэнергии можно регулировать в соответствии с характеристикой фолдбэк источника питания и стабилизации.

Силовой преобразователь первой силовой системы выработки электроэнергии преимущественно соединен с одним или двумя силовыми преобразователями первой системы приведения в движение и по меньшей мере с одним распределительным щитом первой служебной системы распределения. Силовой преобразователь первой системы приведения в движение преимущественно соединен по меньшей мере с одним распределительным щитом первой служебной системы распределения.

По меньшей мере один источник питания первой система выработки электроэнергии преимущественно соединен по меньшей мере с одним распределительным щитом первой служебной системы распределения при помощи силового преобразователя.

Зональный накопитель энергии зональной подсистемы распределения энергии также преимущественно соединен по меньшей мере с одним распределительным щитом первой служебной системы распределения энергии при помощи силового преобразователя. В том и другом случаях силовой преобразователь преимущественно представляет собой преобразователь постоянного тока с широтно-импульсной модуляцией.

Преобразователь постоянного тока между зональным накопителем энергии зональной подсистемы распределения энергии и по меньшей мере одним распределительным щитом первой служебной системы распределения энергии преимущественно работает как повышающий инвертор, когда энергия поступает из первой служебной системы распределения в зональный накопитель энергии зональной подсистемы распределения энергии, причем преобразователь постоянного тока работает как понижающий инвертор, когда энергия поступает из зонального накопителя энергии зональной подсистемы распределения энергии в первую служебную систему распределения.

По меньшей мере один распределительный щит первой служебной системы распределения преимущественно содержит защитное коммутационное оборудование с контактами. Силовой преобразователь, соединяющий по меньшей мере один источник питания первой системы выработки электроэнергии по меньшей мере с одним распределительным щитом первой служебной системы распределения, преимущественно регулируют в соответствии с характеристикой фолдбэк источника питания и стабилизации, а по меньшей мере одну электрическую нагрузку преимущественно регулируют в соответствии с характеристикой сброса нагрузки и стабилизации. Контакты защитного коммутационного оборудования будут размыкаться только тогда, когда напряжение распределения и ток распределения будут снижены до приемлемых уровней за счет взаимодействия характеристики фолдбэк источника питания и стабилизации с одним из следующих событий: (а) повреждение, которое вызывает подключение чрезмерно низкого импеданса к напряжению распределения, (b) команда отмены телеотключения, которая автоматически вырабатывается в морской системе распределения энергии и приведения в движение, (с) команда отмены телеотключения, которую подают вручную в морской системе распределения энергии и приведения в движение, и (d) команда отмены телеотключения, которая вырабатывается дистанционно. Более того, контакты защитного коммутационного оборудования будут замыкаться только тогда, когда полярность напряжения на контактах будет такой, что любые переходные или пусковые токи будут ограничены за счет одной из следующих мер: (а) характеристика фолдбэк источника питания и стабилизации и последовательность включения источника питания, и (b) характеристика сброса нагрузки и стабилизации.

Напряжение распределения преимущественно стабилизируют за счет линейной функции переходной (неустановившейся) нагрузки с использованием характеристики фолдбэк источника питания и стабилизации и за счет ограничения скорости (степени) изменения функции тока нагрузки с использованием характеристики сброса нагрузки и стабилизации.

Первая система выработки электроэнергии может иметь множество включенных параллельно источников питания для снабжения энергией первой служебной системы распределения, причем распределение тока установившегося состояния среди множества источников питания согласовывают (координируют) при помощи функции спада установившегося состояния характеристики фолдбэк источника питания и стабилизации каждого источника питания, при этом распределение тока неустановившегося состояния среди множества источников питания согласовывают при помощи линейной функции переходной нагрузки характеристики фолдбэк источника питания и стабилизации каждого источника питания.

Выходное напряжение и выходной ток по меньшей мере одного источника питания первой системы выработки электроэнергии можно регулировать так, чтобы электрический ток был однонаправленным. Выходное напряжение установившегося состояния является суммой напряжения уставки ненагруженной шины и компонента спада установившегося состояния, который пропорционален току нагрузки, так что выходное напряжение установившегося состояния находится в соответствии с нагрузочной линией установившегося состояния. Вариации переходного тока нагрузки относительно точки приложения нагрузки установившегося состояния заставляют выходное напряжение следовать по линии переходной нагрузки, градиент которой меньше градиента линии нагрузки установившегося состояния. Ток установившегося состояния ограничен на специфическом уровне. Если ток нагрузки кратковременно превышает предельный ток установившегося состояния и приближается к специфическому предельному уровню переходного тока, но не превышает его, тогда выходное напряжение будет кратковременно снижаться относительно линии нагрузки установившегося состояния и будет восстанавливаться до линии нагрузки установившегося состояния, когда ток установившегося состояния снижается ниже предельного тока установившегося состояния. Если ток нагрузки длительно превышает предельный ток установившегося состояния или превышает специфический предельный уровень переходного тока, то применяют фолдбэк, так что выходное напряжение и выходной ток снижаются по существу до нуля в соответствии с регенеративным процессом (в некоторых обстоятельствах может быть полезно снижать выходной ток до очень низкого уровня (например, около 2 А), чтобы облегчать обнаружение импеданса нагрузки), причем выходное напряжение и выходной ток остаются по существу на нуле до тех пор, пока импеданс нагрузки не будет увеличен выше специфического уровня. Если импеданс нагрузки возрастает выше специфического уровня, то тогда напряжение нагрузки сначала частично восстанавливается, а затем линейно возрастает до желательной рабочей точки.

Напряжение нагрузки может линейно возрастать до желательной рабочей точки в соответствии с изменяющейся во времени скоростью наклона, которую задают для того, чтобы снизить до минимума результирующие переходные процессы напряжения в морской системе распределения энергии и приведения в движение.

Система распределения энергии может дополнительно содержать вторую систему выработки электроэнергии, которая содержит по меньшей мере один источник питания для снабжения энергией второй служебной системы распределения. Вторая служебная система распределения преимущественно содержит по меньшей мере одну шину распределения постоянного тока, имеющую напряжение распределения и ток распределения, и по меньшей мере один распределительный щит, который содержит защитное коммутационное оборудование с контактами. Зональный накопитель энергии зональной системы распределения энергии может быть соединен по меньшей мере с одним распределительным щитом второй служебной системы распределения. За счет этого зональный накопитель энергии может получать питание от первой служебной системы распределения и/или от второй служебной системы распределения.

Морская система распределения энергии и приведения в движение может дополнительно содержать вторую систему приведения в движение, которая содержит гребной электродвигатель и силовой преобразователь. Вторая силовая система выработки электроэнергии для снабжения энергией второй систем приведения в движение преимущественно содержит генератор и силовой преобразователь.

Как первая, так и вторая система приведения в движение может содержать гребной винт, который приводится в движение за счет соответствующего гребного электродвигателя. Альтернативно, гребные электродвигатели первой и второй систем приведения в движение могут быть использованы для приведения в движение общего гребного винта (так называемый блок приведения в движение тандемом). Гребные электродвигатели, которые образуют блок приведения в движение тандемом, могут быть объединены друг с другом или разделены друг от друга, но имеют общую систему вала гребного винта. Следует иметь в виду, что одно морское судно может иметь любое число блоков приведения в движение различной конфигурации в зависимости от требований приведения в движение. Могут быть использованы обычные гребные винты любого подходящего типа, например с множеством лопаток, или водометный движетель насосного типа в направляющей насадке.

Как первая, так и вторая силовая система выработки электроэнергии может иметь первичный двигатель (например, такой как турбина), который приводит в движение соответствующий генератор.

Гребные электродвигатели первой и второй систем приведения в движение преимущественно имеют высокотемпературные сверхпроводящие (HTS) обмотки. Более конкретно обмотки подмагничивания и/или обмотки якоря могут быть сделаны из проводов, лент или проволоки, изготовленных из любого подходящего HTS материала (то есть материала, который типично сохраняет сверхпроводящие свойства (имеет нулевое сопротивление и допускает очень высокую плотность тока) при температуре ориентировочно выше 25 K).

Обмотки подмагничивания типично расположены на роторе, а обмотки якоря типично расположены на статоре гребных электродвигателей, однако возможна и обратная схема расположения. Ротор и/или статор каждого гребного электродвигателя также может быть изготовлен из объемного HTS материала, поэтому следует иметь