全新船舶电力推进技术(第2版)乔鸣忠 于飞 张晓锋9787111618317

前言章概述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21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22螺旋桨的推力和阻转矩.螺旋桨的工作特24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26.1自由航行特26.2系缆（抛锚）特26.3螺旋桨反转特27螺旋桨对推进电动机机械特的要求第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..直流电动机的运行特32.4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33.4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42.2G-M系统的工作状态4..G-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43.2系统的优缺点4.4恒功率系统4.4.1理想恒功率特和发电机电动机特的自动调节方法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45.3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46.3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力电器件5.2.1电力二极管5.2.2晶闸管5..门极关断晶闸管（GT）52.4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注入栅晶体管（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章船舶交流电力推系统WM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..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72.2等效电路和相量图7..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.某50t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0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1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

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、调速能好、效率高、可靠好、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年艘电动试验船诞生，直到次世界大战开始，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”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”“十二五”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。本书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。本书在版的基础上增加了一章（0章）。全书共分13章，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、工作特及螺旋桨对推进电动机的机械特的要求。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力电器件及其构成的交-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脉宽调制（简称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，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。0章介绍了轮缘驱动电力推进系统组成、原理、技术特点、关键技术及应用案例。1章介绍了超导电力推进系统的组成、原理与特点，并分析超导推进电动机及超导电力推进系统方案设计。2章介绍了船舶磁流体电力推进系统的构成、原理、特点发展应用。3章介绍了船舶电力推进系统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。本书的~4、10章由乔鸣忠编写，第5~7章由于飞编写，第8、9、11~13章由张晓锋编写，全书由乔鸣忠统稿。本书的部分内容来自课题组培养的博士，他们是叶志浩博士、杜承东博士、宋庆国博士、魏永清博士、张成胜博士，在本书的写作过程中徐建霖讲师、梁京辉博士、蔡巍博士、朱鹏博士、夏益辉博士、李耕硕士、黄刘玮硕士、周玉文女士参与了本书部分内容的文字编排和绘图等工作，在此向他们表示感谢。特别感谢李麟教授，他对全书内容进行了仔细审阅，提出了许多宝贵意见，并为本书提供了许多重要资料，对本书水平的进一步提升发挥了重要作用。本书受到了自然科学项目（51877212、51277177）和海军工程大学院教材建设的支持，在此向他们表示感谢。由于作者水平有，同船舶电力推进技术的发展还在不断深入，许多技术问题本书没有涉及，本书内容中还有许多不足之处，敬请广大读者批评指正。