现代蓄电池电动船舶的电力推进技术PDF电子书下载

第1章 总论 1

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

第2章 现代船舶电力推进 20

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

第3章 现代蓄电池电动船舶电力推进 35

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

第4章 推进电动机 68

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

第5章 动力蓄电池 89

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

第6章 太阳能光伏发电系统 103

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

第7章 风力发电系统 116

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

第8章 蓄电池管理及充电 137

8.1 电池管理系统概述 137

8.2 电池管理的关键技术 138

8.3 SOC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

第9章 现代蓄电池电动船舶电力推进控制策略及技术 156

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

9.3 PWM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

9.4 SPWM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

第10章 现代蓄电池电动船舶电力推进总体方案 195

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

参考文献 252