船舶电力推进技术（第2版）

前言

第1章概述

1.1船舶电力推进系统概述

1.1.1电力推进系统的构成

1.1.2电力推进系统的分类

1.1.3电力推进的特点

1.2船舶电力推进的应用

1.3船舶电力推进发展趋势

1.3.1电力推进发展概况

1.3.2电力推进现状及发展趋势

第2章船舶电力推进系统的机桨特性

2.1螺旋桨的基础知识

2.1.1螺旋桨的外形和名称

2.1.2螺旋面及螺旋线

2.1.3螺旋桨的几何特性

2.2螺旋桨的推力和阻转矩

2.3螺旋桨的工作特性

2.4船体的阻力

2.5螺旋桨与船体的相互作用

2.5.1船体对螺旋桨的影响

2.5.2螺旋桨对船体的影响

2.6螺旋桨特性

2.6.1自由航行特性

2.6.2系缆（抛锚）特性

2.6.3螺旋桨反转特性

2.7螺旋桨对推进电动机机械特性的要求

第3章船舶推进电动机

3.1船舶推进电动机概述

3.1.1推进电动机的特点

3.1.2船舶推进电动机的要求

3.2船舶直流推进电动机

3.2.1直流电动机的基本原理

3.2.2他励直流电动机数学模型

3.2.3直流电动机的运行特性

3.2.4船舶直流推进电动机特点

3.3交流推进电动机

3.3.1多相异步电动机数学模型

3.3.2多相同步电动机数学模型

3.3.3交流电动机的运行特性

3.3.4船舶交流推进电动机特点

3.4船舶永磁推进电动机

3.4.1基本原理、分类

3.4.2多相永磁电动机通用数学模型

3.4.3多相正弦波永磁同步电动机数学模型

3.4.4船舶永磁推进电动机特点

第4章船舶直流电力推进

4.1主电路连接方式

4.1.1主发电机并联接法与主发电机串联接法的比较

4.1.2一般串联接法与交互串联接法的比较

4.1.3主电动机采用单电枢或双电枢的比较

4.1.4主电路连接法举例

4.2简单的G-M系统

4.2.1工作原理和机械特性

4.2.2G-M系统的工作状态

4.2.3G-M系统的优点

4.2.4G-M系统的缺点

4.3带蓄电池组的G-M系统

4.3.1调速方式及工作特性

4.3.2系统的优缺点

4.4恒功率系统

4.4.1理想恒功率特性和发电机电动机特性的自动调节方法

4.4.2三绕组发电机系统

4.5恒电流系统

4.5.1基本原理

4.5.2恒电流系统的静特性

4.5.3恒电流系统的应用范围

4.6带整流输出的交流发电机—直流电动机推进系统

4.6.1交流发电机的设计特点

4.6.2十二相发电机整流桥连接方式及整流特性

4.6.3采用交—直系统的优点

4.7船舶直流电力推进控制案例

第5章船舶交流电力推进系统及其变频器

5.1交流电力推进系统概述

5.2推进变频器用大功率电力电子器件

5.2.1电力二极管

5.2.2晶闸管

5.2.3门极关断晶闸管（GTO）

5.2.4绝缘栅双极型晶体管(IGBT)

5.2.5集成门极换流晶闸管(IGCT)

5.2.6电子注入增强栅晶体管（IEGT）

5.3交-直-交变频器分类

5.4H桥型逆变器

5.4.1单相半桥电压型逆变电路

5.4.2单相H桥逆变器

5.4.3多相H桥逆变器

5.5两电平逆变器

5.5.1三相两电平逆变电路

5.5.2多相两电平逆变电路

5.6多电平逆变器

5.7交-交变频器

5.7.1单相交-交变频电路

5.7.2三相交-交变频电路

第6章船舶交流电力推进系统PWM控制技术

6.1正弦PWM(SPWM)控制技术

6.1.1基本原理

6.1.2过调制操作

6.1.3载波与调制波频率的关系

6.1.4死区效应及补偿

6.2空间矢量PWM（SVPWM）控制技术

6.2.1静止空间矢量

6.2.2矢量作用时间计算

6.2.3Vref位置与作用时间之间的关系

6.2.4开关顺序设计

6.3特定谐波消除PWM（SHEPWM）控制技术

6.4滞环PWM控制技术

第7章船舶交流电力推进系统调速控制技术

7.1电力推进系统标量控制技术

7.1.1开环恒压频比（V/F）标量控制

7.1.2带转差率调节的速度控制

7.2电力推进系统矢量控制技术

7.2.1矢量控制与直流电动机控制的相似性

7.2.2等效电路和相量图

7.2.3矢量控制原理

7.2.4直接矢量控制

7.2.5磁链矢量的估计

7.2.6间接或前馈矢量控制

7.3电力推进系统直接转矩控制

7.3.1基于定子和转子磁链的转矩表达式

7.3.2直接转矩控制的基本原理

7.4交流电力推进系统示例

7.4.1某液化天然气运输船电力推进系统

7.4.2某350t自航起重船电力推进系统

第8章船舶侧推装置

8.1船舶侧推装置概述

8.1.1船舶侧推装置的工作原理

8.1.2船舶侧推装置的作用和要求

8.2船舶侧推装置控制系统的组成和原理

8.2.1定距桨侧推装置

8.2.2调距桨侧推装置

8.3船舶侧推装置的典型控制系统

8.4船舶侧推装置的选用要点及其应用

8.4.1船舶侧推装置的选用要点

8.4.2船舶侧推装置的应用

8.5船舶侧推装置设计举例

第9章船舶吊舱式电力推进

9.1船舶吊舱式电力推进概述

9.1.1吊舱式推进器

9.1.2吊舱电力推进系统

9.1.3吊舱电力推进中的几项关键技术

9.2船舶吊舱式电力推进的性能和特点

9.3吊舱式对转螺旋桨（CRP）系统的结构原理和特点

第10章轮缘驱动电力推进

10.1轮缘驱动电力推进概述

10.1.1轮缘驱动电力推进的基本概念

10.1.2轮缘驱动电力推进的主要特点

10.2轮缘驱动电力推进的发展

10.3轮缘驱动电力推进的关键技术

10.4轮缘驱动推进电动机

10.5轮缘驱动电力推进案例

第11章船舶超导电力推进

11.1超导技术概述

11.1.1超导材料的发展

11.1.2超导材料的性质

11.1.3超导技术应用

11.2船舶超导电力推进装置的发展

11.3超导电力推进系统

11.3.1超导电力推进的特点

11.3.2适用范围及主要组成设备

11.3.3推进方式与特征

11.3.4低温冷却方案

11.4超导推进电动机

11.4.1低温超导直流单极电动机

11.4.2高温超导交流同步电动机

11.5船舶超导电力推进系统方案设计示例

11.5.1液化天然气破冰船超导直流电力推进系统方案

11.5.2直流超导电力推进试验船

11.5.3小水线面双体船、水翼艇等的超导交流电力推进系统方案

第12章船舶磁流体电力推进

12.1磁流体推进概述

12.1.1磁流体推进基本概念

12.1.2磁流体推进原理

12.1.3船舶总体构成

12.2磁流体推进的性能和特点

12.3超导磁流体关键技术与总体概念

12.3.1推进器总体设计

12.3.2超导磁体系统

12.3.3低温制冷系统

12.3.4海水通电电极

12.3.5推进用电力系统

12.3.6超导磁流体推进船设计概要

12.4发展应用

12.4.1发展历程及前景

12.4.2潜在应用示例

第13章船舶电力推进的监测与控制

13.1船舶电力推进监控概述

13.1.1船舶电力推进监测与控制技术现状

13.1.2船舶电力推进监测与控制技术的发展

13.2船舶电力推进监测与控制系统通信技术

13.3船舶电力推进监测与控制系统设计要求

13.3.1环境要求

13.3.2安装要求

13.3.3绝缘耐压要求

13.3.4工作电源要求

13.3.5主要功能性能要求

13.3.6监控系统网络的要求

13.3.7监控系统用传感器的要求

13.3.8控制软件基本要求

13.4船舶电力推进监测与控制系统设计234

13.4.1方案的初步制订

13.4.2监测与控制网络设计

13.4.3监测与控制系统设计

13.4.4监测与控制系统软件设计

13.4.5人机界面设计

13.5船舶电力推进监测与控制系统方案实例

13.5.1某船电力推进监控系统设计

13.5.2采用CAN总线的多相推进电动机控制系统

参考文献