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内容简介

　　《船舶电力推进技术》重点分析了船舶交流电力推进系统的相关技术及特种电力推进技术，同时也兼顾了直流电力推进系统。《船舶电力推进技术》共分12章，第1章简单介绍了船舶电力推进的基本概念、构成、特点、分类、应用及发展状况。第2章介绍了船舶电力推进中的螺旋桨基本理论、工作特性及螺旋桨对推进电动机的机械特性要求。第3章介绍了船舶电力推进系统中所采用的各种推进电动机，包括直流推进电动机、多相异步推进电动机、多相同步推进电动机和多相永磁推进电动机。第4章介绍了船舶直流电力推进系统，包括直流推进系统的主电路连接方式、简单的G-M系统、带蓄电池组的G-M系统、恒功率系统、恒电流系统以及带整流输出的交流发电机-直流电动机推进系统。第5章介绍了交流电力推进系统中所采用的大功率电力电子器件及其构成的交一交变频器、多电平变频器、H桥型变频器和电流源型变频器。第6章介绍了交流推进变频器所采用的PWM技术，包括正弦PWM、空间矢量PWM、特定谐波消除PWM及电流滞环PWM。第7章介绍了交流电力推进系统所采用的调速控制技术，包括标量控制技术、矢量控制技术及直接转矩控制技术以及特种推进电动机的控制技术，并举例分析了交流电力推进系统的构成及技术特点。第8章介绍了船舶侧推装置的组成、原理、典型控制系统及其应用。第9章介绍了吊舱式电力推进系统的组成、结构、原理及特点。第10章介绍了超导电力推进系统的组成、原理与特点，并分析超导推进电机及超导电力推进系统方案设计。第11章介绍了船舶磁流体电力推进系统的构成、原理、性能特点及发展应用。第12章介绍了船舶电力推进的监测技术与控制技术以及电力推进监测与控制系统的设计，并进行了实例分析。
　　《船舶电力推进技术》适合作为船舶类院校本科生或研究生教材，也可作为船舶设计研究所及船厂相关的技术人员参考书。

内页插图

目录

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 舰船的阻力
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 直流他励电动机数学模型
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 主电动机并联接法与主电动机串联接法的比较
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
4.2.2 G-M系统的工作状态
4.2.3 C-M系统的优点
4.2.4 G-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一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 采用交一直系统的优点
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（GT0）
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
5.4 H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 交一交变频器
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
6.2.3 Vref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 船舶侧推装置简介
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的基本原理
9.1.1 吊舱式推进器简介
……

第10章 船舶超导电力推进
第11章 船舶磁流体电力推进
第12章 船舶电力推进的监测与控制
参考文献

精彩书摘

　　1．试验时期
　　19世纪末期，在德国和俄国最先开始以蓄电池为能源的电力推进应用试验，此后第一代电力推进于1920年投入使用，结果在小客船横渡大西洋上效果明显。这个时期大约从电动船诞生一直延续到20世纪初，此期间的电力推进大多采用蓄电池作动力，用直流电动机作推进电动机，功率在75kW以下。
　　2．广泛应用时期
　　20世纪20-30年代，尽管大功率蒸汽轮机作为舰船原动机的技术已经成熟，但由于机械加工水平和能力的不足，从民用货轮、客轮、油轮到航空母舰等大功率舰船，多采用电力推进。电力推进出现过广泛应用的流行期，除潜艇、破冰船等特殊工程专用舰船外，仅美国就有226艘护卫舰与488艘民船采用电力推进。美国建造的“新墨西哥”号电力推进战列舰，采用汽轮机发电，异步电动机推进的总轴功率已达到4000～22000kW。
　　3．充分应用电力推进特长时期
　　20世纪40年代后期，由于机械加工技术的进步，特别是齿轮传动装置加工能力的提高，蒸汽轮机和柴油机朝大型化发展，批量生产能力也得到了提高，而当时的电力推进却由于技术条件的限制，其装置大而笨重、效率低、成本高，严重限制了其广泛应用。因此大部分水面舰船均采用蒸汽轮机、柴油机和燃气轮机及各种联合动力装置推进。
　　20世纪50年代，电力推进主要是可调速的“发电机—电动机”直流系统，调速是利用电机励磁回路的可变电阻来实现。
　　20世纪60年代，半导体技术可以保证由晶闸管系统来控制励磁，推动了电力推进系统的发展。20世纪60年代中期，出现了带变桨距的交流电力推进。
　　20世纪70年代，电力推进的特征是借助大电流的半导体元器件，将用于船舶总电网工作的三相交流发电机电流传递给电力推进装置，但是，船舶直流推进电动机有换向器和电刷，在使用中存在许多缺点，如大负载和反转时出现火花、换向器磨损、电刷烧毁、产生电磁干扰以及维护困难等。由于在当时条件下变频技术还是新鲜事物，所以可获得的交流推进装置不能提供必要的容量，交流换向器电动机具有与直流变速系统相同的缺点。
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前言/序言

　　船舶电力推进技术是指采用电动机直接带动螺旋桨推动船舶行进的技术，可广泛用于各种民用船舶和军用舰船。与传统的机械推进方式相比，电力推进系统具有噪声低、调速性能好、效率高、可靠性好、重量体积小、布置灵活等优点。
　　船舶电力推进技术的应用历史悠久，1838年第一艘电动试验船诞生，直到第一次世界大战开始，电力推进系统都采用蓄电池作动力源，直流电动机作推进电动机。二战结束后，电力推进系统在潜艇、大型邮轮、破冰船、拖轮、渡轮、消磁船、拖网船等船上开始得到了广泛的应用。1985年后采用交流电力推进系统的民船大量涌现，过去一直只局限于专用船只的电力推进系统，目前已扩展到几乎所有的民船领域。1986年美国提出“海上革命”计划，把综合全电力推进作为新一代舰艇的推进方式，英、法、德等发达国家也竞相斥巨资研制采用电力推进系统的新一代主战舰艇，并取得了重大进展，采用综合全电力推进已成为舰艇动力发展的必然趋势。
　　舰船电力推进技术在我国也有较长的发展历史，如我国自行设计的采用直流电力推进的常规潜艇性能优良，早已驰骋于世界各大洋。但是，我国电力推进技术在交流方面起步较晚，民船中所采用的交流电力推进大都引进国外大公司的成套设备。我国自主研发的交流电力推进技术从“十五”开始，历经“十一五”至今已取得了飞跃发展。本书作者有幸经历了国内交流电力推进技术从无到有、从小到大的发展过程，并借本书对船舶电力推进当前的技术组成和发展状况进行一次全面的归纳和系统的总结。
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第5章 船舶交流电力推进系统及其变频器

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3.4.1 基本原理、分类

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2.1.2 螺旋面及螺旋线

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5.4.2 单相H桥逆变器

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2.1.1 螺旋桨的外形和名称

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3.4 船舶永磁推进电动机

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2.6.1 自由航行特性

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5.2.3 门极关断晶闸管（GT0）

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