船舶电力推进

螺旋桨由推进电动机带动，是常用的电力推进方式。主要发电机除供电动机外，有时能供给船舶电网使用。

螺旋桨由电动机和柴油机联合推进，它有四种工况：

①螺旋桨由推进电动机带动（主机螺旋桨脱开），作低速运行。

②螺旋桨由主机带动（电机脱开）。

③螺旋桨由主机与推进电动机共同带动，作高速运行。

④在航行是推进电动机由主轴带动，作发电机运行，发电给电网。

主发电机用来供电给主要工作机械，而在航行时，主要工作机械不工作，主发电机供电给推进发动机，推进船舶。这种装置用在自航式起重船、挖泥船、水上各种工程船等。

主机工作时，除带动螺旋桨外，还带动推进电动机，推进电动机实际上用作轴带发电机，供电给蓄电池充电；主机不工作时由蓄电池供电给推进电动机。

为了获得良好的船舶低速回转性能，可在舵版内装设潜水电动机，由电网供电后带动一小螺旋桨，即成主动舵。

电力推进的应用应视条件、情况而定。

对一般运输船舶，操纵性能要求不高，电站容量不大，采用电力推进的优点不突出。

对于有冷藏加工的拖网渔船，船舶电网容量大同时渔船吨位小，采用电力推进好，可改善操纵性，利于作业。

破冰船在工作时，负载是变化的，甚至螺旋桨不转，如果采用电力推进装置，可快速自动调节工作特性，适应不同的工作载荷，不损坏机组。

挖泥船采用电力推进装置，功率分配合理，减少原动机组数量，经济性好，效率高，成本小。

布缆船、船标工作船、消防船等采用电力推进装置能在较宽的转速下航行。

潜艇在水下作业采用电力推进装置更为有利，一般采用蓄电池—电动机电力推进。

此外水下各种测量装置等也都采用电力推进装置。

​

船舶电力推进就是采用电动机驱动螺旋桨来推进船舶运行的一种推进方式。

Page1第1章 总论

1.1船舶电力推进技术的概念及概况1

1.1.1 船舶电力推进的概念1

1.1.2 船舶推进动力概述2

1.1.3 船舶电力推进应用概况3

1.2电力推进技术分类原则及基本类型5

1.2.1 电力推进技术分类原则概述5

1.2.2 基本类型7

1.3电力推进与柴油机推进的比较9

1.3.1 柴油机与电机对比9

1.3.2 柴油机船舶与电动船舶对比11

1.4电气传动和电力推进技术的发展历程13

1.4.1 电气传动技术的发展历程13

1.4.2 电力推进技术的发展历程14

1.5电力推进的应用前景16

1.5.1 国外电力推进船舶16

1.5.2 发展前景预测18

Page20第2章 现代船舶电力推进

2.1现代电力推进的基本特征和发展趋势20

2.1.1 现代电力推进的基本特征20

2.1.2 现代电力推进的发展趋势23

2.2电力推进的工程哲学24

2.3现代船舶电力推进的主流模式26

2.4电力推进与热力机推进的比较28

2.4.1 推进模式对比28

2.4.2 电力推进的优势31

2.5电力推进的机械特性及电动机的功率估算32

2.6电力推进应用领域33

Page35第3章 现代蓄电池电动船舶电力推进

3.1蓄电池电动船舶电力推进的基本概念35

3.2现代蓄电池电动船舶及电力推进技术的主流模式37

3.3蓄电池电力推进的能量效率38

3.3.1 热力发电机电动机电力推进模式与机械式推进对比39

3.3.2 电油充电模式与热力发电机电动机模式及机械推进模式对比42

3.3.3 风光电模式与机械式推进对比46

3.3.4 纯蓄电池电动船能量使用分配模式47

3.4现代蓄电池电动船舶及电力推进技术的优势和价值48

3.5蓄电池电力推进技术的基本指标49

3.5.1 蓄电池电动船舶的基本指标49

3.5.2 蓄电池相关术语和指标53

3.6蓄电池电动船舶对电力推进的基本要求56

3.6.1 对系统的要求56

3.6.2 对动力蓄电池能量源的要求57

3.6.3 对原动机的要求58

3.6.4 对主发电机的要求58

3.6.5 对推进电动机的要求59

3.6.6 对操纵板、台的要求59

3.6.7 对选择转换开关的要求59

3.7蓄电池电力推进船舶的基本问题60

3.7.1 能量平衡60

3.7.2 电机控制策略62

3.7.3 蓄电池使用63

3.7.4 船舶性能指标提高64

3.8蓄电池电力推进的等效电路及主电路负载计算65

Page68第4章 推进电动机

4.1直流电动机68

4.1.1 工作原理68

4.1.2 数学方程69

4.1.3 机械特性69

4.1.4 直流电动机的特点71

4.2交流电动机71

4.2.1 工作原理71

4.2.2 数学方程71

4.2.3 机械特性72

4.2.4 交直流电动机比较73

4.3永磁电动机73

4.3.1 永磁电动机分类73

4.3.2 永磁材料75

4.3.3 永磁直流电动机76

4.3.4 交流方波驱动永磁无刷直流电动机76

4.3.5 交流正弦波驱动永磁无刷直流电动机(交流永磁同步电动机)81

4.4开关磁阻电动机86

4.4.1 工作原理86

4.4.2 等效电路和数学方程86

4.4.3 机械特性87

4.5推进电动机及驱动系统总结88

Page89第5章 动力蓄电池

5.1主能量源和辅能量源89

5.2纯蓄电池电动船舶的负荷计算91

5.3动力蓄电池概述93

5.3.1 蓄电池基本类型与性能93

5.3.2 蓄电池的主要劣势94

5.4铅酸电池94

5.5镍氢电池95

5.6锂离子电池96

5.7钠镍氯化物电池99

5.8金属空气电池100

5.8.1 Zn空气电池100

5.8.2 Al空气电池101

5.9电池测试101

5.9.1 电池单体、电池模块与电池组的差异101

5.9.2 测试标准101

5.10动力蓄电池技术前景展望102

Page103第6章 太阳能光伏发电系统

6.1光伏电池的基本原理103

6.1.1 半导体材料的光电特性103

6.1.2 光伏电池的结构和特性105

6.2光伏电池的特性和参数107

6.2.1 光伏电池的特性107

6.2.2 光伏电池的主要参数及影响条件109

6.2.3 典型的光伏电池输出特性112

6.3光伏电池对蓄电池充电112

6.4光伏发电逆变113

6.5光伏发电系统的形式114

6.5.1 光伏发电系统的一般形式114

6.5.2 光伏发电系统在电动船舶上的形式115

Page116第7章 风力发电系统

7.1风力发电技术概述116

7.1.1 风力机基本分类和结构116

7.1.2 风力机的基本特性117

7.1.3 风力机功率调节121

7.1.4 风力发电的发展趋势121

7.2绕线式异步电动机双馈(串级)调速原理122

7.2.1 基本电路和数学方程122

7.2.2 次同步转速下电动运行124

7.2.3 反转时倒拉制动运行124

7.2.4 超同步转速下回馈制动运行125

7.2.5 超同步转速下电动运行125

7.2.6 次同步转速下回馈制动运行126

7.2.7 转子励磁超同步转速下发电运行126

7.2.8 转子励磁次同步转速下发电运行127

7.3恒速恒频和变速恒频风力发电机系统128

7.3.1 恒速恒频风力发电机系统128

7.3.2 变速恒频风力发电机系统128

7.4级联式双馈电机和无刷双馈发电机系统130

7.4.1 级联式双馈电机系统130

7.4.2 无刷双馈电机系统132

Page137第8章 蓄电池管理及充电

8.1电池管理系统概述137

8.2电池管理的关键技术138

8.3SOC估计140

8.4电池组热管理141

8.5蓄电池电动船舶充电问题概述143

8.6蓄电池的充放电特性144

8.6.1 蓄电池的放电特性144

8.6.2 蓄电池的充电特性145

8.7蓄电池与充电装置的基本问题147

8.7.1 充电安全性147

8.7.2 充电装置的效率及对蓄电池寿命的影响148

8.7.3 快速充电与均衡充电149

8.8蓄电池充电装置150

8.8.1 充电装置分类150

8.8.2 接触式充电机152

8.8.3 非接触式充电机152

8.9借鉴电动汽车的充电技术153

8.9.1 电动汽车充电技术的新成果153

8.9.2 充电策略优化154

Page156第9章 现代蓄电池电动船舶电力推进控制策略及技术

9.1电动机启动、调速和制动控制156

9.1.1 电动机启动156

9.1.2 电动机调速157

9.1.3 电动机制动160

9.2电力推进控制策略及技术概述162

9.2.1 控制策略概述162

9.2.2 控制技术概述165

9.2.3 优化控制策略的目的168

9.3PWM脉冲宽度调制技术169

9.3.1 工作原理169

9.3.2 基本分类171

9.4SPWM正弦波脉冲宽度调制172

9.4.1 工作原理172

9.4.2 交?直?交模式V/F变频器175

9.5矢量控制技术177

9.5.1 工作原理177

9.5.2 坐标变换178

9.5.3 数学模型179

9.5.4 磁场定向控制--矢量控制原理180

9.5.5 基于转子磁场定向的永磁同步电机矢量控制系统184

9.6直接转矩控制变频187

9.6.1 直接转矩控制变频的数学模型和工作原理187

9.6.2 系统结构和控制程序189

9.7矩阵式变频191

Page195第10章 现代蓄电池电动船舶电力推进总体方案

10.1总体方案概述195

10.2直流电力推进197

10.2.1 直流电动机197

10.2.2 直流控制策略和技术198

10.2.3 直流控制方案举例--由单片机控制的直流可逆调速系统200

10.3交流电力推进202

10.3.1 交流电动机202

10.3.2 交流控制策略和技术203

10.3.3 交流控制方案举例--三相变频器采样型SPWM控制技术206

10.4永磁电动机电力推进211

10.4.1 永磁电动机211

10.4.2 永磁电动机控制策略和技术213

10.4.3 永磁无刷电动机控制方案举例223

10.5电源供给方案228

10.5.1 电制和供电方案228

10.5.2 超级电容的原理及使用229

10.5.3 交流方案的无功调节231

10.6推进系统控制与保护233

10.6.1 推进系统操作与控制233

10.6.2 推进系统保护234

10.7电源构成方案234

10.7.1 单一蓄电池方案235

10.7.2 风光电综合能源配套方案238

10.7.3 风光电气油综合能源配套方案245

10.8总体方案举例--风光电模式249

Page252参考文献