第一篇 电力电子技术和电动机驱动装置 3
第1章 电力电子器件 3
1.1 二极管 7
1.2 晶闸管 11
1.3 功率晶体管 13
1.4 其他新型电力电子器件 16
1.5 di/dt和dv/dt缓冲电路 17
1.6 开关功率损耗 19
1.7 器件的应用及选择 21
1.8 器件的冷却和重新定额 23
习题 24
问答题 25
延伸阅读 25
第2章 DC-DC变换器 26
2.1 降压变换器 26
2.2 升压变换器 32
2.3 升降压变换器 33
2.4 反激式变换器（降压或升压） 34
2.5 变压器耦合型正向变换器 35
2.6 推挽式变换器 36
2.7 电感耦合型降压变换器 37
2.8 占空比控制电路 37
2.9 负载功率变换器 38
2.10 电源 40
习题 41
问答题 42
延伸阅读 42
第3章 AC-DC-AC变换器 43
3.1 AC-DC整流器 43
3.1.1 单相全波整流器 43
3.1.2 直流纹波和纹波系数 47
3.1.3 交流谐波和有效值 47
3.1.4 谐波畸变率 48
3.1.5 三相六脉冲整流器 50
3.2 AC-AC电压变换器 53
3.2.1 单相电压变换器 53
3.2.2 三相电压变换器 55
3.3 DC-AC逆变器 56
3.3.1 单相电压源型逆变器 56
3.3.2 单相PWM逆变器 57
3.3.3 三相六脉冲电压源型逆变器 62
3.3.4 三相六脉冲电流源型逆变器 63
3.4 变频器 65
3.4.1 交-直-交变频器 66
3.4.2 单相交-交变频器 67
3.4.3 三相交-交变频器 68
3.5 晶闸管换流电路 69
3.5.1 电网换流 69
3.5.2 电容强迫换流 70
3.5.3 谐振换流 70
3.5.4 负载换流 71
3.5.5 零电流和零电压开关技术 71
3.6 电力电子电路的其他应用 71
3.6.1 不间断电源 71
3.6.2 静态无功（KVAR）控制 72
3.6.3 静态开关和继电器 73
3.7 变换器设计常用术语 73
3.8 变换器设计中需要注意的问题 74
习题 76
问答题 78
延伸阅读 78
第4章 变频器 79
4.1 泵的工作特性 80
4.2 采用变频器的泵节能特性 81
4.3 船用变频器 85
4.4 中型电动机用变频器 85
4.5 恒压频比调速 88
4.6 换流及其控制方法 93
4.7 开环控制系统 94
4.8 矢量控制变频器 95
4.9 十二脉冲变频器推进系统 96
4.10 变频器专用电缆 98
4.11 直流电动机变压调速器 100
4.12 地铁列车中的调速装置 102
4.13 大功率电动机变频起动器 102
4.14 各种变换器拓扑结构比较 103
4.15 变频器设计中的注意事项 104
习题 106
问答题 106
延伸阅读 107
第5章 电能质量 108
5.1 有关电能质量术语 108
5.2 电气母线模型 110
5.3 谐波 112
5.3.1 谐波功率 113
5.3.2 谐波总畸变率和功率因数 115
5.3.3 K定级变压器 118
5.3.4 电动机转矩脉动 119
5.3.5 船舶上谐波敏感型负载 122
5.4 电能质量研究 123
5.5 谐波抑制方法 125
5.5.1 谐波滤波器 125
5.5.2 无谐波纯净电源 129
5.5.3 D联结变压器 129
5.5.4 电缆屏蔽和铰合 131
5.5.5 隔离变压器 132
5.6 IEEE 519标准 132
5.7 国际标准 133
习题 134
问答题 136
延伸阅读 136
第6章 电力变换器的冷却 137
6.1 传导换热 137
6.2 多重导热路径 138
6.3 对流和辐射 141
6.4 热瞬态方程 142
6.5 水冷却 143
6.5.1 冷却管的设计 144
6.5.2 水压降 145
6.5.3 冷却水品质 149
习题 150
问答题 150
延伸阅读 151
第二篇 电力推进技术 153
第7章 电力推进系统 153
7.1 电力推进的现状 154
7.1.1 商业货船 154
7.1.2 邮轮 154
7.1.3 美国海军舰船 154
7.1.4 其他国家的海军舰船 156
7.2 综合电力推进 159
7.3 Z形方位驱动 160
7.4 方位吊舱式驱动 160
7.5 电力推进的优越性 164
7.6 电力推进结构 167
7.6.1 交流电与直流电的对比 169
7.6.2 电压等级的选择 169
7.6.3 推进电动机 170
7.7 电动机驱动与转速控制 170
7.8 用于变频调速装置VFD的电力电子变换器 171
7.8.1 用于豪华邮轮的同步变换器 171
7.8.2 配置同步电动机的负载换相式逆变器LCI 171
7.8.3 用于破冰船的周波变换器 172
7.8.4 用于小型船舶的直流推进方式 174
7.9 推进功率需求 176
7.9.1 摩擦阻力 176
7.9.2 空气动力阻力 176
7.9.3 兴波阻力（剩余阻力） 177
7.9.4 总牵引阻力 177
问答题 179
延伸阅读 179
第8章 推进电动机 181
8.1 同步电动机 182
8.2 异步电动机 182
8.3 永磁电动机 184
8.4 超导同步电动机 186
8.5 超导单极电动机 190
8.6 其他电动机类型 191
8.7 其他组件 193
8.8 有关推进电动机的注释 193
问答题 194
延伸阅读 194
第9章 海军舰船中的超导体 196
9.1 超导电性 196
9.2 消磁线圈 197
9.3 同步电机 200
9.4 超导储能 201
9.5 工业应用 204
9.6 研究应用 205
9.6.1 粒子加速器和对撞机 205
9.6.2 计算机 206
9.6.3 许多其他应用 206
9.7 超导体的临界B、J和T 206
9.8 线圈设计与冷却 208
问答题 210
延伸阅读 211
第10章 燃料电池电源 212
10.1 电化学 213
10.2 电气性能 215
10.3 燃料电池的常见类型 218
10.3.1 碱性燃料电池 218
10.3.2 质子交换膜 219
10.3.3 高温燃料电池 220
10.4 当前及未来的使用 221
10.4.1 氢动力汽车 221
10.4.2 海军使用及军用 221
10.4.3 商船中的燃料电池 222
10.4.4 再生燃料电池 223
10.4.5 用于再生能源电场的再生燃料电池RFC 223
10.4.6 用于太空移民的再生燃料电池RFC 223
10.5 目前的发展问题 225
问答题 226
延伸阅读 226
第11章 混合推进 228
11.1 环保法规 228
11.2 混合动力拖船 229
11.3 混合动力渡轮 231
11.4 混合动力汽车 233
11.5 船舶上的磁流体动力学推进方式 234
问答题 237
延伸阅读 238
第三篇 新兴的海洋能源技术 241
第12章 海洋波浪发电 241
12.1 波浪能的估算 242
12.2 发电方案 244
12.2.1 涡轮发电机 244
12.2.2 浮标发电机 245
12.2.3 压电发电机 247
问答题 250
延伸阅读 251
第13章 海流能电力 252
13.1 速度与功率的关系 254
13.1.1 涡轮机功率 254
13.1.2 轮毂高度与发电潜力 257
13.1.3 转子扫掠面积 257
13.1.4 最大功率的获取 258
13.2 目前发展状况 259
问答题 261
延伸阅读 261
第14章 海上风力发电 263
14.1 风力发电理论 267
14.2 海上风力发电的优势 268
14.3 将电力传输至岸上 269
14.4 交流电缆和直流电缆 270
14.5 海洋基础 272
14.5.1 单桩基础 273
14.5.2 重力式基础 273
14.5.3 三脚架式基础 273
14.5.4 其他类型的基础 274
14.5.5 其他基础的一些注意事项 275
14.6 远岸基础 276
14.7 安装与维护 277
14.8 结构应力 279
14.9 材料与腐蚀 279
14.10 海上风力发电的发展趋势 281
14.11 环境法规 283
14.12 国际安全法规 283
问答题 284
延伸阅读 284
第四篇 系统集成 287
第15章 大容量能量存储 287
15.1 电化学电池 287
15.2 超级电容器 288
15.3 旋转飞轮 289
15.4 超导线圈 294
15.5 压缩空气 295
问答题 296
延伸阅读 297
第16章 系统可靠性基础 298
16.1 失效机理 298
16.2 电力电子器件的老化 298
16.3 失效率 299
16.4 随机失效 300
16.5 可靠性基本定理 301
16.6 串联并联系统的可靠性 301
16.7 冗余设计 304
16.7.1 n个元件工作，其中n-1个元件必须工作冗余系统 305
16.7.2 n个元件工作，其中m个元件必须工作的冗余系统 305
16.7.3 m个元件工作和d个元件待机的冗余系统 305
16.8 失效率统计 305
16.9 MIL-HDBK-217手册 306
16.10 可靠性估计的元件计算法 307
16.11 可靠性的降额 307
16.12 失效率的快速估算 308
16.13 失效模式、效应和致命度分析 308
问答题 309
延伸阅读 309