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第1章 绪论1

1.1 船舶电力推进的发展历史1

1.2 船舶电力推进技术的国内外现状3

1.3 存在问题与未来发展趋势7

1.4 本书的编排9

参考文献9

第2章 船舶电力推进系统的基本结构与分析11

2.1 船舶电力推进系统的基本组成11

2.1.1 系统组成结构11

2.1.2 船舶电力推进系统的分类12

2.2 电力推进系统的效率与性能分析13

2.2.1 系统功率链与效率分析13

2.2.2 电力推进船舶的特性分析17

2.2.3 船舶电力推进系统的综合指标18

参考文献19

第3章 船舶电力系统的结构与控制20

3.1 船舶电力系统的组成与功能20

3.1.1 船舶电力系统的发展20

3.1.2 船舶电力系统的基本结构与功能21

3.1.3 船舶电力系统的电压等级21

3.2 船舶发电机组22

3.2.1 船舶发电原动机23

3.2.2 船舶同步发电机及其励磁方式25

3.2.3 船舶同步发电机工作原理与特性27

3.3 船舶发电机组控制30

3.3.1 船舶发电机组控制结构与模型30

3.3.2 船舶发电机组控制方法32

3.3.3 船舶电力系统电压与无功功率控制34

3.3.4 船舶电力系统频率与有功功率控制40

3.3.5 船舶发电机组的并联运行与调载控制44

3.4 船舶电网与配电系统47

3.4.1 船舶电网的结构48

3.4.2 船舶配电系统49

3.5 船舶电力系统稳定性分析54

3.5.1 电力系统稳定概念与分类54

3.5.2 转子角稳定分析55

3.5.3 电压稳定分析57

3.5.4 频率稳定分析58

3.6 船舶电力系统保护与短路电流计算59

3.6.1 船舶电力系统保护的要求59

3.6.2 船舶电力系统保护的措施59

3.6.3 船舶电力系统保护装置62

3.6.4 船舶电力系统短路电流的计算66

3.7 船舶综合电力系统76

3.7.1 船舶综合电力系统结构与组成77

3.7.2 船舶综合电力系统冗余结构77

3.7.3 船舶综合电力系统应用举例79

参考文献80

第4章 船舶电力推进系统组成与装置82

4.1 船舶推进器及其特性82

4.1.1 轴驱式电力推进器82

4.1.2 回转式推进器83

4.1.3 导管式推进器83

4.1.4 吊舱式推进器84

4.1.5 轮毂式推进器86

4.1.6 螺旋桨推进器的运行特性87

4.2 电力变压器91

4.2.1 变压器的结构与类型91

4.2.2 整流变压器92

4.2.3 变压器的绝缘与冷却94

4.2.4 变压器的容量选择95

4.2.5 变压器的接法96

4.3 船舶推进电动机97

4.3.1 船舶推进电动机的一般分类97

4.3.2 推进电动机的基本结构与原理99

4.3.3 永磁电动机103

4.3.4 超大功率电动机112

4.4 船用电源变换器116

4.4.1 电源变换器的技术发展116

4.4.2 船用电源变换器的一般分类117

4.4.3 直流整流器118

4.4.4 交流变频器122

4.4.5 中压变频器128

4.4.6 多相变频器132

4.5 典型的船舶电力推进装置132

4.5.1 整流模块133

4.5.2 直流母线模块134

4.5.3 逆变模块（INU）135

参考文献136

第5章 船舶电力推进自动控制系统138

5.1 船舶电力推进系统的基本结构与控制要求138

5.1.1 船舶电力推进控制系统的基本结构138

5.1.2 船舶电力推进系统的控制原理与方法138

5.1.3 船舶电力推进控制系统的要求139

5.1.4 船舶电力推进系统的控制方法141

5.2 船舶电力推进系统的数学模型141

5.2.1 直流推进电动机的模型142

5.2.2 交流异步电动机的模型143

5.2.3 交流同步电动机的模型151

5.2.4 交流电动机的稳态模型152

5.2.5 变流器的稳态模型153

5.2.6 推进器的稳态模型153

5.2.7 控制器模型153

5.3 船舶直流推进控制系统154

5.3.1 直流电动机推进的控制方法154

5.3.2 船舶直流推进系统的组成155

5.3.3 船舶直流推进系统的闭环控制156

5.3.4 船舶直流推进系统的可逆运行160

5.4 船舶交流推进系统161

5.4.1 交流电动机的调速特性162

5.4.2 船舶交流推进的控制方法164

5.4.3 交流异步电动机船舶推进系统168

5.4.4 交流同步电动机船舶推进系统171

5.4.5 多相电动机的推进控制系统177

5.5 船舶系统自动监控178

5.5.1 船舶监控系统的结构和组成178

5.5.2 船舶监控系统的设计179

5.5.3 船舶电能管理系统183

5.5.4 船舶监控技术的发展185

参考文献190

第6章 船舶电能质量控制192

6.1 船舶电能质量要求192

6.1.1 船舶供电质量与用电质量192

6.1.2 船舶电力系统电能质量的评估194

6.1.3 船舶电力系统电能质量指标195

6.2 船舶电能质量的问题与原因200

6.2.1 船舶直流推进系统谐波分析200

6.2.2 船舶交流电力推进系统的谐波分析201

6.2.3 船舶电力推进系统对电网的干扰与损害202

6.3 谐波的检测与分析方法203

6.3.1 船舶电气测量系统203

6.3.2 谐波的测量方法203

6.3.3 谐波分析方法205

6.3.4 船舶电力系统谐波测量系统210

6.4 电能质量控制方法与装置213

6.4.1 控制船舶电力系统电能质量的意义213

6.4.2 船舶电能质量控制方法215

6.4.3 谐波滤波器的使用方法218

6.4.4 船舶电力系统电能质量控制举例223

参考文献228

第7章 船舶电力推进系统的设计与实践230

7.1 船舶电力推进系统的技术要求与设计230

7.1.1 船舶电力推进系统的组成部分与技术要求230

7.1.2 船舶推进电动机的设计232

7.1.3 船舶推进变频器的设计243

7.1.4 冷却系统249

7.1.5 供电系统250

7.1.6 保护及报警系统251

7.2 船舶电力推进系统的设计案例251

7.2.1 中铁渤海铁路轮渡渡船的设计要求252

7.2.2 船舶电力推进系统的方案分析252

7.2.3 发电柴油机电站容量确定256

7.2.4 综合电力系统260

7.2.5 综合电力系统的故障分析计算261

7.2.6 中／高压系统接地技术262

7.2.7 电力系统保护设定265

7.2.8 电力推进船舶的设计理念267

7.3 船舶推进控制系统设计与仿真试验268

7.3.1 船舶电力系统仿真268

7.3.2 烟大铁路轮渡电力仿真系统274

参考文献281

第8章 船舶电力推进系统的应用283

8.1 电力推进系统的船舶应用283

8.1.1 客运船舶283

8.1.2 工程船舶284

8.2 海洋工程应用——动力定位系统及其控制287

8.2.1 动力定位系统的控制原理与控制方法288

8.2.2 动力定位系统的基本要求294

8.2.3 电力与推进系统296

8.2.4 动力定位系统设计案例299

8.3 AUV推进系统307

8.4 船舶的故障冗余和容错控制310

8.4.1 船舶航向容错控制系统结构及工作原理310

8.4.2 自适应模糊神经网络控制器311

8.4.3 故障检测与诊断子系统312

8.4.4 系统辨识子系统313

8.4.5 仿真实验313

参考文献316

第9章 船舶电力推进系统的新技术和新发展317

9.1 全电船的发展和应用317

9.1.1 全电船的概念和结构317

9.1.2 超导电动机318

9.1.3 电力电子变流器的PEBB构造321

9.1.4 电能存储技术322

9.1.5 直流电站与输电技术333

9.2 混合动力船336

9.2.1 混合动力船的概念和分类336

9.2.2 混合动力船舶的结构与控制模式337

9.2.3 混合动力船舶的能量管理与能效分析339

9.2.4 混合动力船舶的应用342

9.3 清洁能源船345

9.3.1 太阳能光伏电池驱动电动船345

9.3.2 风力驱动船舶349

9.3.3 燃料电池船354

9.4 中国燃料电池实验船的研制359

9.5 未来船舶发展趋势364

参考文献364