船舶电力推进技术（第2版）

《船舶电力推进技术（第2版）》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（第2版）》共分13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-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。第11章介绍了超导电力推进系统的组成、原理与特点，并分析了超导推进电动机及超导电力推进系统方案设计。第12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13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。

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他励直流电动机数学模型
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工作原理和机械特性
4.2.2G-M系统的工作状态
4.2.3G-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—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—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（GTO）
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
5.4H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
6.2.3Vref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性能和特点
9.3吊舱式对转螺旋桨（CRP）系统的结构原理和特点
第10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
第11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超导材料的性质
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”“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。本书在第1版的基础上增加了一章（第10章）。全书共分13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电力电子器件及其构成的交-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。第10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。第11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。第12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13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。
本书的第1~4、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研究生论文，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。
本书受到了国家自然科学基金项目（51877212、51277177）和海军工程大学研究生院教材建设基金的支持，在此向他们表示感谢。
由于作者水平有限，同时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。