前言 1
第1章 总论 1
1.1电力推进概述 1
1.1.1电力推进的概念 1
1.1.2电力推进与热力机直接推进的差异 2
1.2现代综合能源电动船舶概述 3
1.2.1综合能源电动船舶的概念 3
1.2.2综合能源的运行原理 5
1.3现代综合能源电动船舶的主要特征及其与传统船舶和汽车的差异 6
1.4现代综合能源电动船舶基本分类和主流模式 8
1.4.1分类原则概述 8
1.4.2主流模式 11
1.5主流模式的特点对比及用途概述 14
1.5.1主流模式的特点 14
1.5.2主流模式对比及其用途 16
1.6现代综合能源电动船舶的工程哲学 20
1.6.1树立正确的科技哲学理念 20
1.6.2未来船舶的能源出路和撑起水上的一片蓝天 21
1.7船舶电力推进的发展趋势 23
第2章 综合能源船舶电站和电力推进的一般性问题 25
2.1船舶电站和电力推进的基本运行原理 25
2.1.1电力推进的动力学原理与电气传动原理 25
2.1.2船舶电站与推进电动机的工作特性 28
2.1.3电网互补原理 30
2.2电力推进的机械特性及其功率估算 31
2.3综合能源船舶电站的数学物理模型 33
2.4综合能源在电站中的相互关系和作用 35
2.4.1主能量源和辅能量源 35
2.4.2静态负荷和动态负荷 36
2.4.3能量源与功率源 39
2.5柔性船舶电站电网系统与瞬时功率理论 42
2.5.1柔性船舶电站电网系统的概念 42
2.5.2柔性船舶交流电站电网系统的技术基础——瞬时功率理论 44
2.6动力蓄电池对于柔性船舶电站和综合能源的作用 49
2.6.1动力蓄电池是扩大综合能源利用的关键 49
2.6.2蓄电池是改造刚性船舶电站的重要因素 51
第3章 现代综合能源电动船舶及其带有动力蓄电池的船舶电站 53
3.1现代综合能源电动船舶的主要特点 53
3.2现代综合电力推进系统的船舶电站与传统船舶电站的差异 54
3.3传统船舶电站存在的问题和技术劣势 56
3.4能源及其发电装置自身的劣势 58
3.5蓄电池的电气特性、特殊功能和工作原理 59
3.5.1电气特性 59
3.5.2特殊功能和工作原理 60
3.6动力蓄电池在综合能源船舶电站中的地位和作用 61
3.7综合能源船舶电站的特点和优势 63
3.7.1带有动力蓄电池的船舶电站 63
3.7.2综合能源船舶及其综合电力推进系统技术的优势 67
第4章 综合能源电动船舶的船体和轮机特殊性 69
4.1综合能源船舶的船体特殊性概述 69
4.2综合能源船舶的船舶形式 70
4.3综合能源船舶对传统船舶空间布局的改变 72
4.4综合能源船舶的轮机特殊性概述 73
4.5柴油机推进与电力推进的工作原理对比 75
4.5.1能量生产与推进原理的差异 75
4.5.2两种推进模式中的柴油机的工作原理及工作模式的差异 76
4.5.3转速转矩调节性能差异 78
4.5.4柴油机推进与电推系统的附属配备及运行性能差异 80
4.6电力推进与柴油机推进的能量效率比较 80
4.6.1能量传递环节比较 81
4.6.2控制程序和工作流程比较 81
4.6.3空载怠速损耗比较 82
4.6.4运动惯性动能损耗和制动损耗比较 84
4.6.5控制性能导致节能情况比较 84
4.6.6能源供应与传递模式耗能比较 85
4.6.7综合节能因素比较 86
4.7直线推进器及其船舶 87
4.7.1三种推进器的工作原理分析 88
4.7.2直线推进器的基本结构 89
4.7.3直线推进的优势 90
4.7.4直线推进的典型方案 92
4.7.5直线推进的电轴系统——同步旋转系统[10][11] 93
第5章 综合能源电动船舶的光伏发电装置和风力发电装置 98
5.1船舶利用风光能发电技术概述 98
5.2太阳能发电系统 100
5.2.1光伏发电的原理——光伏效应 100
5.2.2光伏电池的特性 101
5.2.3光伏发电系统的结构及控制 103
5.2.4光伏发电系统的逆变技术 105
5.3风力发电系统 109
5.3.1风力发电原理及风力机的效率 109
5.3.2风力发电系统的功率和速度调节 113
5.3.3风力发电系统的频率调节 115
5.3.4风力发电装置分类 116
5.3.5速度调节型变速恒频技术的工作原理 117
5.3.6船舶利用风力发电的基本特点 119
5.3.7风力发电系统的结构和控制 122
5.3.8船舶利用风能发电装置的基本模式及实用形式 124
5.4船舶光伏发电装置的容量估算 128
5.5船舶风能发电装置的容量估算 130
第6章 综合能源电动船舶的推进电动机 132
6.1综合能源电动船舶的推进电动机概述 132
6.1.1直流电动机 132
6.1.2交流电动机 133
6.1.3永磁电动机 134
6.1.4开关磁阻电机 140
6.1.5国内外新型推进电动机 142
6.1.6推进电动机及其驱动系统对比 143
6.2综合能源电动船舶对于推进电动机的要求 144
6.2.1船舶推进性能对于推进电动机的要求 145
6.2.2电源及控制策略与推进电动机配套性的要求 146
6.2.3推进方式对于电动机及其控制策略的要求 148
第7章 综合能源电动船舶的动力蓄电池 150
7.1综合能源电动船舶的动力蓄电池概述 150
7.1.1动力蓄电池的概念及用途 150
7.1.2动力蓄电池的主要类型及性能比较 151
7.2磷酸铁锂离子电池简介[14] 152
7.3不同运行模式中的蓄电池的不同作用 154
7.3.1独立推进的能量源作用和储能器作用 154
7.3.2静音电源作用 155
7.3.3功率源作用 156
7.3.4蓄电池与发电机组及多种能源的互补作用 157
7.3.5机动快速电源作用 158
7.3.6应急电源作用 159
7.3.7蓄电池对于刚性船舶电站的改造作用 160
7.4综合能源船舶对动力蓄电池的要求 163
7.4.1一般性综合要求 163
7.4.2不同船舶模式对于动力蓄电池的要求 164
第8章 综合能源电动船舶的推进控制策略及技术 169
8.1综合能源电动船舶的推进控制策略概述 169
8.1.1推进控制策略与电源变换 169
8.1.2控制策略的优劣综述 171
8.2基本控制要求和控制规律 172
8.2.1基本控制要求 172
8.2.2基本控制规律 173
8.3控制技术和控制元器件概述 174
8.3.1控制技术概述 174
8.3.2控制元器件——电力半导体开关元器件概述 177
8.4直—交变换变频控制策略和技术[8][9] 178
8.4.1 V/F变压变频调速 179
8.4.2矢量控制 181
8.4.3直接转矩变频控制 186
8.5交—直—交变换变频控制策略和技术 189
8.5.1矩阵式变换器交—直—交变换变频控制策略和技术概述 189
8.5.2间接型矩阵式变换器 191
8.6组合式控制策略[16] 202
第9章 综合能源电动船舶的能源组合及其电站构成 204
9.1综合能源的组合与电能供应 204
9.2综合能源的选择 207
9.2.1风力发电机组选择 207
9.2.2太阳能发电装置选择 210
9.2.3燃油发电机组选择 211
9.2.4动力蓄电池的选择 213
9.3综合能源电动船舶的电站构成方式 214
9.3.1电站构成方式概述 214
9.3.2风光电模式的交—直整流式独立运行电站 221
9.3.3电油混合能源船舶电站 222
9.3.4风光电油综合能源的船舶电站 224
9.4综合电力推进系统与柔性电站 226
9.5无波动电站与电网的运行原理及构成 228
第10章 现代综合能源电动船舶的综合电力推进系统总体方案 232
10.1综合能源电动船舶的综合电力推进系统总体方案概述 232
10.1.1选择和确定总体方案的原则 232
10.1.2推进总体方案构成方式概述 233
10.2推进总体方案的类型 235
10.2.1直流电动机电力推进 235
10.2.2交流电动机电力推进 236
10.2.3永磁无刷电动机电力推进 236
10.3综合电力系统的相关问题 237
10.3.1综合用户的供电方案 237
10.3.2非推进动力用户的微电网供电及软启动与自动电压调整 239
10.4风光电模式船舶的综合电力推进系统总体方案 241
10.4.1风光电模式船舶的综合电力推进系统总体方案的构成 241
10.4.2风光电模式船舶总体方案举例 242
10.5电油混合能源船舶的综合电力推进系统总体方案 243
10.5.1电油混合能源船舶的综合电力推进系统总体方案的构成 243
10.5.2总体方案举例——间接型矩阵控制系统 246
10.6风光电油综合能源船舶的综合电力推进系统总体方案 249
10.6.1风光电油综合能源船舶的电力推进总体方案的构成 249
10.6.2总体方案举例——直接转矩控制矩阵变换器 252
参考文献 255