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內容簡介

　　《船舶電力推進技術》重點分析瞭船舶交流電力推進係統的相關技術及特種電力推進技術，同時也兼顧瞭直流電力推進係統。《船舶電力推進技術》共分12章，第1章簡單介紹瞭船舶電力推進的基本概念、構成、特點、分類、應用及發展狀況。第2章介紹瞭船舶電力推進中的螺鏇槳基本理論、工作特性及螺鏇槳對推進電動機的機械特性要求。第3章介紹瞭船舶電力推進係統中所采用的各種推進電動機，包括直流推進電動機、多相異步推進電動機、多相同步推進電動機和多相永磁推進電動機。第4章介紹瞭船舶直流電力推進係統，包括直流推進係統的主電路連接方式、簡單的G-M係統、帶蓄電池組的G-M係統、恒功率係統、恒電流係統以及帶整流輸齣的交流發電機-直流電動機推進係統。第5章介紹瞭交流電力推進係統中所采用的大功率電力電子器件及其構成的交一交變頻器、多電平變頻器、H橋型變頻器和電流源型變頻器。第6章介紹瞭交流推進變頻器所采用的PWM技術，包括正弦PWM、空間矢量PWM、特定諧波消除PWM及電流滯環PWM。第7章介紹瞭交流電力推進係統所采用的調速控製技術，包括標量控製技術、矢量控製技術及直接轉矩控製技術以及特種推進電動機的控製技術，並舉例分析瞭交流電力推進係統的構成及技術特點。第8章介紹瞭船舶側推裝置的組成、原理、典型控製係統及其應用。第9章介紹瞭吊艙式電力推進係統的組成、結構、原理及特點。第10章介紹瞭超導電力推進係統的組成、原理與特點，並分析超導推進電機及超導電力推進係統方案設計。第11章介紹瞭船舶磁流體電力推進係統的構成、原理、性能特點及發展應用。第12章介紹瞭船舶電力推進的監測技術與控製技術以及電力推進監測與控製係統的設計，並進行瞭實例分析。
　　《船舶電力推進技術》適閤作為船舶類院校本科生或研究生教材，也可作為船舶設計研究所及船廠相關的技術人員參考書。

內頁插圖

目錄

前言
第1章 概述
1.1 船舶電力推進係統概述
1.1.1 電力推進係統的構成
1.1.2 電力推進係統的分類
1.1.3 電力推進的特點
1.2 船舶電力推進的應用
1.3 船舶電力推進發展趨勢
1.3.1 電力推進發展概況
1.3.2 電力推進現狀及發展趨勢

第2章 船舶電力推進係統的機槳特性
2.1 螺鏇槳的基礎知識
2.1.1 螺鏇槳的外形和名稱
2.1.2 螺鏇麵及螺鏇綫
2.1.3 螺鏇槳的幾何特性
2.2 螺鏇槳的推力和阻轉矩
2.3 螺鏇槳的工作特性
2.4 艦船的阻力
2.5 螺鏇槳與船體的相互作用
2.5.1 船體對螺鏇槳的影響
2.5.2 螺鏇槳對船體的影響
2.6 螺鏇槳特性
2.6.1 自由航行特性
2.6.2 係纜（拋錨）特性
2.6.3 螺鏇槳反轉特性
2.7 螺鏇槳對推進電動機機械特性的要求

第3章 船舶推進電動機
3.1 船舶推進電動機概述
3.1.1 推進電動機的特點
3.1.2 船舶推進電動機的要求
3.2 船舶直流推進電動機
3.2.1 直流電動機的基本原理
3.2.2 直流他勵電動機數學模型
3.2.3 直流電動機的運行特性
3.2.4 船舶直流推進電動機特點
3.3 交流推進電動機
3.3.1 多相異步電動機數學模型
3.3.2 多相同步電動機數學模型
3.3.3 交流電動機的運行特性
3.3.4 船舶交流推進電動機特點
3.4 船舶永磁推進電動機
3.4.1 基本原理、分類
3.4.2 多相永磁電動機通用數學模型
3.4.3 多相正弦波永磁同步電動機數學模型
3.4.4 船舶永磁推進電動機特點

第4章 船舶直流電力推進
4.1 主電路連接方式
4.1.1 主電動機並聯接法與主電動機串聯接法的比較
4.1.2 一般串聯接法與交互串聯接法的比較
4.1.3 主電動機采用單電樞或雙電樞的比較
4.1.4 主電路連接法舉例
4.2 簡單的G-M係統
4.2.1 工作原理和機械特性
4.2.2 G-M係統的工作狀態
4.2.3 C-M係統的優點
4.2.4 G-M係統的缺點
4.3 帶蓄電池組的G-M係統
4.3.1 調速方式及工作特性
4.3.2 係統的優缺點
4.4 恒功率係統
4.4.1 理想恒功率特性和發電機電動機特性的自動調節方法
4.4.2 三繞組發電機係統
4.5 恒電流係統
4.5.1 基本原理
4.5.2 恒電流係統的靜特性
4.5.3 恒電流係統的應用範圍
4.6 帶整流輸齣的交流發電機一直流電動機推進係統
4.6.1 交流發電機的設計特點
4.6.2 十二相發電機整流橋連接方式及整流特性
4.6.3 采用交一直係統的優點
4.7 船舶直流電力推進控製案例

第5章 船舶交流電力推進係統及其變頻器
5.1 交流電力推進係統概述
5.2 推進變頻器用大功率電力電子器件
5.2.1 電力二極管
5.2.2 晶閘管
5.2.3 門極關斷晶閘管（GT0）
5.2.4 絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）
5.2.5 集成門極換流晶閘管（IGCT）
5.2.6 電子注入增強柵晶體管（IEGT）
5.3 交—直—交變頻器分類
5.4 H橋型逆變器
5.4.1 單相半橋電壓型逆變電路
5.4.2 單相H橋逆變器
5.4.3 多相H橋逆變器
5.5 兩電平逆變器
5.5.1 三相兩電平逆變電路
5.5.2 多相兩電平逆變電路
5.6 多電平逆變器
5.7 交一交變頻器
5.7.1 單相交—交變頻電路
5.7.2 三相交—交變頻電路

第6章 船舶交流電力推進係統PWM控製技術
6.1 正弦PWM（SPWM）控製技術
6.1.1 基本原理
6.1.2 過調製操作
6.1.3 載波與調製波頻率的關係
6.1.4 死區效應及補償
6.2 空間矢量PWM（SVPWM）控製技術
6.2.1 靜止空間矢量
6.2.2 矢量作用時間計算
6.2.3 Vref位置與作用時間之間的關係
6.2.4 開關順序設計
6.3 特定諧波消除PWM（SHEPWM）控製技術
6.4 滯環PWM控製技術

第7章 船舶交流電力推進係統調速控製技術
7.1 電力推進係統標量控製技術
7.1.1 開環恒壓頻比（V/F）標量控製
7.1.2 帶轉差率調節的速度控製
7.2 電力推進係統矢量控製技術
7.2.1 矢量控製與直流電動機控製的相似性
7.2.2 等效電路和相量圖
7.2.3 矢量控製原理
7.2.4 直接矢量控製
7.2.5 磁鏈矢量的估計
7.2.6 間接或前饋矢量控製
7.3 電力推進係統直接轉矩控製
7.3.1 基於定子和轉子磁鏈的轉矩錶達式
7.3.2 直接轉矩控製的基本原理
7.4 交流電力推進係統示例
7.4.1 某液化天然氣運輸船電力推進係統
7.4.2 某350t自航起重船電力推進係統

第8章 船舶側推裝置
8.1 船舶側推裝置簡介
8.1.1 船舶側推裝置的工作原理
8.1.2 船舶側推裝置的作用和要求
8.2 船舶側推裝置控製係統的組成和原理
8.2.1 定距槳側推裝置
8.2.2 調距槳側推裝置
8.3 船舶側推裝置的典型控製係統
8.4 船舶側推裝置的選用要點及其應用
8.4.1 船舶側推裝置的選用要點
8.4.2 船舶側推裝置的應用
8.5 船舶側推裝置設計舉例

第9章 船舶吊艙式電力推進
9.1 船舶吊艙式電力推進的基本原理
9.1.1 吊艙式推進器簡介
……

第10章 船舶超導電力推進
第11章 船舶磁流體電力推進
第12章 船舶電力推進的監測與控製
參考文獻

精彩書摘

　　1．試驗時期
　　19世紀末期，在德國和俄國最先開始以蓄電池為能源的電力推進應用試驗，此後第一代電力推進於1920年投入使用，結果在小客船橫渡大西洋上效果明顯。這個時期大約從電動船誕生一直延續到20世紀初，此期間的電力推進大多采用蓄電池作動力，用直流電動機作推進電動機，功率在75kW以下。
　　2．廣泛應用時期
　　20世紀20-30年代，盡管大功率蒸汽輪機作為艦船原動機的技術已經成熟，但由於機械加工水平和能力的不足，從民用貨輪、客輪、油輪到航空母艦等大功率艦船，多采用電力推進。電力推進齣現過廣泛應用的流行期，除潛艇、破冰船等特殊工程專用艦船外，僅美國就有226艘護衛艦與488艘民船采用電力推進。美國建造的“新墨西哥”號電力推進戰列艦，采用汽輪機發電，異步電動機推進的總軸功率已達到4000～22000kW。
　　3．充分應用電力推進特長時期
　　20世紀40年代後期，由於機械加工技術的進步，特彆是齒輪傳動裝置加工能力的提高，蒸汽輪機和柴油機朝大型化發展，批量生産能力也得到瞭提高，而當時的電力推進卻由於技術條件的限製，其裝置大而笨重、效率低、成本高，嚴重限製瞭其廣泛應用。因此大部分水麵艦船均采用蒸汽輪機、柴油機和燃氣輪機及各種聯閤動力裝置推進。
　　20世紀50年代，電力推進主要是可調速的“發電機—電動機”直流係統，調速是利用電機勵磁迴路的可變電阻來實現。
　　20世紀60年代，半導體技術可以保證由晶閘管係統來控製勵磁，推動瞭電力推進係統的發展。20世紀60年代中期，齣現瞭帶變槳距的交流電力推進。
　　20世紀70年代，電力推進的特徵是藉助大電流的半導體元器件，將用於船舶總電網工作的三相交流發電機電流傳遞給電力推進裝置，但是，船舶直流推進電動機有換嚮器和電刷，在使用中存在許多缺點，如大負載和反轉時齣現火花、換嚮器磨損、電刷燒毀、産生電磁乾擾以及維護睏難等。由於在當時條件下變頻技術還是新鮮事物，所以可獲得的交流推進裝置不能提供必要的容量，交流換嚮器電動機具有與直流變速係統相同的缺點。
　　……

前言/序言

　　船舶電力推進技術是指采用電動機直接帶動螺鏇槳推動船舶行進的技術，可廣泛用於各種民用船舶和軍用艦船。與傳統的機械推進方式相比，電力推進係統具有噪聲低、調速性能好、效率高、可靠性好、重量體積小、布置靈活等優點。
　　船舶電力推進技術的應用曆史悠久，1838年第一艘電動試驗船誕生，直到第一次世界大戰開始，電力推進係統都采用蓄電池作動力源，直流電動機作推進電動機。二戰結束後，電力推進係統在潛艇、大型郵輪、破冰船、拖輪、渡輪、消磁船、拖網船等船上開始得到瞭廣泛的應用。1985年後采用交流電力推進係統的民船大量湧現，過去一直隻局限於專用船隻的電力推進係統，目前已擴展到幾乎所有的民船領域。1986年美國提齣“海上革命”計劃，把綜閤全電力推進作為新一代艦艇的推進方式，英、法、德等發達國傢也競相斥巨資研製采用電力推進係統的新一代主戰艦艇，並取得瞭重大進展，采用綜閤全電力推進已成為艦艇動力發展的必然趨勢。
　　艦船電力推進技術在我國也有較長的發展曆史，如我國自行設計的采用直流電力推進的常規潛艇性能優良，早已馳騁於世界各大洋。但是，我國電力推進技術在交流方麵起步較晚，民船中所采用的交流電力推進大都引進國外大公司的成套設備。我國自主研發的交流電力推進技術從“十五”開始，曆經“十一五”至今已取得瞭飛躍發展。本書作者有幸經曆瞭國內交流電力推進技術從無到有、從小到大的發展過程，並藉本書對船舶電力推進當前的技術組成和發展狀況進行一次全麵的歸納和係統的總結。
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3.2.2 直流他勵電動機數學模型

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5.4.2 單相H橋逆變器

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3.2.1 直流電動機的基本原理

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2.6.3 螺鏇槳反轉特性

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4.1.2 一般串聯接法與交互串聯接法的比較

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5.4.3 多相H橋逆變器

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4.3.2 係統的優缺點

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1.2 船舶電力推進的應用

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5.2.2 晶閘管

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