本書從理論和實踐兩個方面詳細分析了船舶電力推進系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)、數(shù)學模型和控制方法；根據(jù)設(shè)計規(guī)范和技術(shù)要求，給出了實際船舶電力推進系統(tǒng)設(shè)計案例和仿真結(jié)果；詳盡介紹了目前國際先進的技術(shù)方法和設(shè)計理念；還探討了未來新的技術(shù)發(fā)展趨勢。
《船舶電力推進系統(tǒng)》的作者來源與高校和造船企業(yè)專業(yè)人員，長期從事船舶電力推進系統(tǒng)的研究、開發(fā)和設(shè)計工作，對船舶電力推進技術(shù)有深入的理解，積累了豐富的研究成果和設(shè)計建造經(jīng)驗。他們?yōu)楸緯淖珜懜冻隽似D苦的努力，其創(chuàng)作成果具有較高的學術(shù)和實際價值。希望能給讀者以啟迪和幫助。
我站在法國最西端的Brest海邊，夕陽正緩緩沉落到大西洋滾滾波濤中，燦爛的晚霞映紅了天邊。這里是法國重要的造船基地，也是法國海軍的搖籃。曾經(jīng)的堅船利炮轟開了腐朽王朝閉關(guān)鎖國的大門，也喚醒了沉睡千年的東方雄獅�，F(xiàn)今這里是法國乃至歐洲主要的海洋科技中心，我受邀在此做訪問教授，利用閑暇之余來完成《船舶電力推進系統(tǒng)》全書的最后修飾。
回想到2010年，受機械工業(yè)出版社"電力電子新技術(shù)系列圖書"編委會的委托編撰《船舶電力推進系統(tǒng)》，深感肩負的重任和艱難。當時，中國已躍升為世界第二造船大國，但主要的船舶電氣設(shè)備大都依賴進口。特別是，船舶電力推進系統(tǒng)的核心技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備僅有少數(shù)幾個國際著名公司提供。國內(nèi)外的研究論文和專著也不多，國內(nèi)早先由大連海事大學樊映海教授編著過《船舶電力推進》一書，但其主要內(nèi)容是源于前蘇聯(lián)的技術(shù)，并以直流調(diào)速系統(tǒng)為主，現(xiàn)已不能適應(yīng)如今船舶主要采用交流電力推進技術(shù)的需求。國外也鮮有能反映當前船舶先進電力推進技術(shù)的專著可供借鑒。因此，編寫本書的困難重重。好在編寫過程中召集了來自涉海高校、船舶設(shè)計院和造船單位的專業(yè)技術(shù)人員，經(jīng)過4年的艱苦努力，全體參編人員不辭辛勞，攻堅克難，終于完成了本書的撰寫。
全書是集體智慧的結(jié)晶，上海海事大學的施偉鋒教授，以他在船舶電力系統(tǒng)方面長期的教學和研究為基礎(chǔ)，編寫了第3章；許曉艷教授師從國際船舶電能質(zhì)量控制專家、波蘭格旦尼亞海事學院的Mindykowski教授，深得真?zhèn)�，編寫了�?章；謝衛(wèi)教授原從西安交通大學引進到我校，現(xiàn)擔任電氣自動化系主任，長期從事電機理論的教研工作，編寫了第4章和第7章中有關(guān)電機結(jié)構(gòu)、設(shè)計與制造等方面的內(nèi)容。韓朝珍教授級高工作為本書的主編之一，從清華大學畢業(yè)后長期從事電力推進船舶的設(shè)計和建造工作，主持了國內(nèi)第一艘電力推進船"中鐵渤海"火車客渡輪的設(shè)計，她率領(lǐng)上海船舶研究設(shè)計院和佳豪船舶工程設(shè)計股份有限公司的陳雪峰、萬芳高工，以及金堅鴻等工程師編寫了第7、8章的主要內(nèi)容。他們以豐富的工程實踐經(jīng)歷，提供了實際案例和設(shè)計數(shù)據(jù)，使本書能夠更好的體現(xiàn)理論與實際相結(jié)合，既有學術(shù)價值，也增強了實用性。本書還得到許多青年才俊的加盟，韓金剛副教授參與了中國第一條燃料電池電力推進試驗船的研發(fā)，此后在法國海軍學院繼續(xù)做博士后研究，撰寫了第9章中有關(guān)燃料電池船舶的章節(jié)；姚剛博士在法國中央理工大學做博士后期間從事船舶電力系統(tǒng)仿真建模研究，撰寫了第7章中有關(guān)電力系統(tǒng)仿真的章節(jié)；王天真副教授在法國海軍學院做博士后期間及此后，一直從事船舶信息技術(shù)與故障診斷研究，并獲得國家自然基金資助，撰寫了第5章中有關(guān)船舶智能信息處理方法的內(nèi)容；高迪駒博士獲得國家自然基金資助，進行船舶混合動力系統(tǒng)研究，撰寫了第9章關(guān)于船舶混合動力系統(tǒng)的章節(jié)。本人撰寫了第1、2、4、5章的主要內(nèi)容，并負責全書的統(tǒng)稿。書中還吸收了本人許多研究生的研究成果，他們是：竇金生、王天真、韓金剛、姚剛、周福娜、李繼方、鄭慧、陳雯潔、聞春紅、杜婷婷、陳菁、周晶晶等。由此可見，本書是長期研究積累的總結(jié)，凝聚了眾人的心智和成果。在此，對所有編者的辛勤付出和貢獻表示衷心的感謝。
本人應(yīng)特別感謝ABB公司，作為國際主要的船舶電力推進系統(tǒng)制造商，始終引領(lǐng)著該領(lǐng)域的國際發(fā)展前沿，也一直以各種方式孜孜不倦的普及船舶電力推進知識。該公司的原技術(shù)總監(jiān)Alf博士曾應(yīng)邀到我校講學，為本書提供了豐富的素材和先進的知識。ABB公司中國船舶部的許多同仁也為本書提供了極有價值的參考資料。本書引用了ABB，以及西門子、阿爾斯通等國際著名公司的系統(tǒng)和案例，已在書中表明。他們先進的技術(shù)和理念代表了當前國際船舶電力推進系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，使本書能夠體現(xiàn)當代精神并與時俱進。對他們?yōu)楸緯闹С趾蛯χ袊齑瑯I(yè)的發(fā)展和技術(shù)進步所作的貢獻表示由衷的感謝。
許多國內(nèi)的研究機構(gòu)也在船舶電力推進系統(tǒng)的研發(fā)方面不懈努力并取得成果。非常感謝武漢712所對本書的支持，他們提供的資料和研究成果為本書增色添彩。本書還要感謝英飛凌（上海）有限公司、美爾森電氣保護（上海）有限公司和上海兆啟新能源公司等國內(nèi)外企業(yè)提供的技術(shù)資料。
陳伯時教授是我國電力傳動技術(shù)的開拓者和引領(lǐng)者，他一直關(guān)注電力傳動在船舶中的應(yīng)用。陳堅教授最早在華中科技大學建立了船電系，為船舶電氣工程的發(fā)展培養(yǎng)人才。正是他們在叢書編委會極力推薦編撰本書，并提請我擔任主編。本人對前輩的舉薦和厚愛深表敬意和感謝。他們不僅是我的恩師和學術(shù)領(lǐng)路人，也是我永遠學習的榜樣和楷模。
還需感謝機械工業(yè)出版社為本書的編輯和出版提供了大力支持和幫助，特別是本書的責任編輯，正是她的寬容和耐心，給我們極大的創(chuàng)作空間和自由，并允許編寫過程的滯后與拖延，為本書能夠提高質(zhì)量提供了保障。在此，我也對本書的延遲出版表示歉意。
最后，應(yīng)特別感謝我們的家人，正是由于父母的養(yǎng)育，妻兒的理解和支持，才能全身心的投入到工作和寫作中。為了國家富強和民族復(fù)興，我們浪跡天涯，奮勇攀登，無怨無悔。謹以此書來回報他們偉大無私的愛。
但由于本人的學識有限和時間倉促，本書還有許多不足和廖誤，懇請讀者批評指正。
擱筆之時，已是深夜。相隔6小時的時差，那輪紅日應(yīng)正在我故鄉(xiāng)的東海之濱冉冉升起，就像中國蓬勃發(fā)展的時代，生機無限。我們正在從造船大國向造船強國跨越，期待本書的出版能為從事船舶和海洋電氣工程的專業(yè)技術(shù)人員提供借鑒和幫助。讓我們共同努力，為中國早日實現(xiàn)海洋強國的夢想而奮斗。
湯天浩于2014.6.8
電力電子新技術(shù)系列圖書序言
前言
常用符號表
第1章 概述
1.1 船舶電力推進的發(fā)展歷史
1.2船舶電力推進技術(shù)的國內(nèi)外現(xiàn)狀
1.3 存在問題與未來發(fā)展趨勢
1.4 本書的編排
參考文獻
第2章 船舶電力推進系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與分析
2.1船舶電力推進系統(tǒng)的基本組成
2.1.1 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)
2.1.2 船舶電力推進系統(tǒng)的分類
2.2 電力推進系統(tǒng)的效率與性能分析
2.2.1系統(tǒng)功率鏈與效率分析
2.2.2 電力推進船舶的特性分析
2.2.3 船舶電力推進系統(tǒng)的綜合指標
參考文獻
第3章船舶電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與控制
3.1 船舶電力系統(tǒng)組成與功能
3.1.1 船舶電力系統(tǒng)的發(fā)展
3.1.2船舶電力系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)與功能
3.1.3 船舶電力系統(tǒng)電壓等級
3.2船舶發(fā)電機組
3.2.1 船舶發(fā)電原動機組
3.2.2 船舶同步電機及其勵磁方式
3.2.3 船舶同步發(fā)電機工作原理與特性
3.3 船舶發(fā)電機組控制
3.3.1 船舶發(fā)電機組控制結(jié)構(gòu)與模型
3.3.2 船舶發(fā)電機組控制方法
3.3.3船舶電力系統(tǒng)電壓與無功功率控制
3.3.4船舶電力系統(tǒng)頻率與有功功率控制
3.3.5船舶發(fā)電機組的并聯(lián)運行與調(diào)載控制
3.4船舶電網(wǎng)與配電系統(tǒng)
3.4.2 船舶配電系統(tǒng)
3.5 船舶電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
3.5.1 電力系統(tǒng)穩(wěn)定概念與分類
3.5.2 轉(zhuǎn)子角穩(wěn)定分析
3.5.3電壓穩(wěn)定分析
3.5.4 頻率穩(wěn)定分析
3.6船舶電力系統(tǒng)保護與短路電流計算
3.6.1 船舶電力系統(tǒng)保護的要求
3.6.2 船舶電力系統(tǒng)保護的措施
3.6.3船舶電力系統(tǒng)保護裝置
3.6.4 船舶電力系統(tǒng)短路電流的計算
3.7船舶綜合電力系統(tǒng)
3.7.1 船舶綜合電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成
3.7.2 船舶綜合電力系統(tǒng)冗余結(jié)構(gòu)
3.7.3 船舶綜合電力系統(tǒng)應(yīng)用舉例
參考文獻
第4章 船舶電力推進系統(tǒng)組成與裝置
4.1 船舶推進器及其特性
4.1.1 軸驅(qū)式電力推進器
4.1.2回轉(zhuǎn)式推進器
4.1.3導(dǎo)管式推進器
4.1.4吊艙式推進器
4.1.5 輪轂式推進器
4.1.6螺旋漿推進器的運行特性
4.2 電力變壓器
4.2.1 變壓器的結(jié)構(gòu)與類型
4.2.2 整流變壓器
4.2.3變壓器的絕緣與冷卻
4.2.4變壓器的容量選擇
4.2.5變壓器的接法
4.3船舶推進電動機
4.3.1 船舶推進電動機的一般分類
4.3.2 推進電動機的基本結(jié)構(gòu)與原理
4.3.3 永磁電動機
4.3.4超大功率電動機
4.4船用電源變換器
4.4.1 電源變換器的技術(shù)發(fā)展
4.4.2 船用電源變換器一般分類
4.4.3直流整流器
4.4.4 交流變頻器
4.4.5中壓變頻器
4.4.6 多相變頻器
4.5典型的船舶電力推進裝置
4.5.1整流模塊
4.5.2 直流母線模塊
4.5.3 逆變模塊（INU）
參考文獻
第5章 船舶電力推進自動控制系統(tǒng)
5.1 船舶電力推進系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與控制要求
5.1.1 船舶電力推進控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)
5.1.2 船舶電力推進系統(tǒng)控制原理與方法
5.1.3 船舶電力推進控制系統(tǒng)的要求
5.1.4船舶電力推進系統(tǒng)的控制方法
5.2 船舶電力推進系統(tǒng)的數(shù)學模型
5.2.1直流推進電動機的模型
5.2.2 交流異步電動機的模型
5.2.3 交流同步電動機的模型
5.2.4 交流電動機的穩(wěn)態(tài)模型
5.2.5變流器的穩(wěn)態(tài)模型
5.2.6推進器的穩(wěn)態(tài)模型
5.2.7 控制器模型
5.3船舶直流推進控制系統(tǒng)
5.3.1 直流電動機推進的控制方法
5.3.2 船舶的直流推進系統(tǒng)的組成
5.3.3 船舶的直流推進系統(tǒng)的閉環(huán)控制
5.3.4 船舶直流推進系統(tǒng)的可逆運行
5.4 船舶交流推進系統(tǒng)
5.4.1交流電動機的調(diào)速特性
5.4.2 船舶交流推進的控制方法
5.4.3交流異步電動機船舶推進系統(tǒng)
5.4.4交流同步電動機船舶推進系統(tǒng)
5.4.5 多相電動機的推進控制系統(tǒng)
5.5 船舶系統(tǒng)自動監(jiān)控
5.5.1 船舶監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成
5.5.2船舶監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計
5.5.3 船舶電能管理系統(tǒng)
5.5.4船舶監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展
參考文獻
第6章 船舶電能質(zhì)量控制
6.1 船舶電能質(zhì)量要求
6.1.1 船舶供電質(zhì)量與用電質(zhì)量
6.1.2 船舶電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的評估
6.1.3 船舶電力系統(tǒng)電能質(zhì)量指標
6.2 船舶電能質(zhì)量的問題與原因
6.2.1 船舶直流推進系統(tǒng)諧波分析
6.2.2 船舶交流電力推進系統(tǒng)的諧波分析
6.2.3 船舶電力推進系統(tǒng)對電網(wǎng)的干擾與損害
6.3 諧波的檢測與分析方法
6.3.1 船舶電氣測量系統(tǒng)
6.3.2 諧波的測量方法
6.3.3 諧波分析方法
6.3.4 船舶電力系統(tǒng)諧波測量系統(tǒng)
6.4 電能質(zhì)量控制方法與裝置
6.4.1 控制船舶電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的意義
6.4.2 船舶電能質(zhì)量控制方法
6.4.3 諧波濾波器方法
6.4.5船舶電力系統(tǒng)電能質(zhì)量控制舉例
參考文獻
第7章 船舶電力推進系統(tǒng)的設(shè)計與實踐
7.1 船舶電力推進系統(tǒng)的技術(shù)要求與設(shè)計
7.1.1 船舶電力推進系統(tǒng)的組成部分與技術(shù)要求
7.1.2 船舶推進電動機設(shè)計
7.1.3 船舶推進變頻器設(shè)計
7.1.4冷卻系統(tǒng)
7.1.4 供電系統(tǒng)
7.1.5保護及報警系統(tǒng)
7.2 船舶電力推進系統(tǒng)設(shè)計案例
7.2.1煙大鐵路輪渡渡船的設(shè)計要求
7.2.2 船舶電力推進系統(tǒng)方案分析
7.2.3 發(fā)電柴油機電站容量確定
7.2.5綜合電力系統(tǒng)
7.2.6綜合電力系統(tǒng)故障分析計算
7.2.7 中/高壓系統(tǒng)接地技術(shù)
7.2.8 電力系統(tǒng)保護設(shè)定
7.2.9 電力推進船舶的設(shè)計理念
7.3 船舶推進控制系統(tǒng)設(shè)計與仿真試驗
7.3.1 船舶電力系統(tǒng)仿真
7.3.2 煙－大火車渡船電力仿真系統(tǒng)
參考文獻
第8章 船舶電力推進系統(tǒng)的應(yīng)用
8.1電力推進系統(tǒng)的船舶應(yīng)用
8.1.1客運船舶
8.1.2工程船舶
8.2 海洋工程應(yīng)用--動力定位系統(tǒng)及其控制
8.2.1動力定位系統(tǒng)控制原理與方法
8.2.2動力定位系統(tǒng)基本要求
8.2.3電力與推進系統(tǒng)
8.2.4 動力定位系統(tǒng)設(shè)計案例
8.3 AUV推進系統(tǒng)
8.4 船舶的故障冗余和容錯控制
8.4.1 船舶航向容錯控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理
8.4.2 自適應(yīng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器
8.4.3 故障檢測與診斷子系統(tǒng)
8.4.4 系統(tǒng)辨識子系統(tǒng)
8.4.5 仿真實驗
參考文獻
第9章 船舶電力推進系統(tǒng)的新技術(shù)和新發(fā)展
9.1 全電船的發(fā)展和應(yīng)用
9.1.1 全電船的概念和結(jié)構(gòu)
9.1.2 超導(dǎo)電動機
9.1.3 電力電子變流器的PEBB構(gòu)造
9.1.4 電能存儲技術(shù)
9.1.5直流電站與輸電技術(shù)
9.2 混合動力船
9.2.1 混合動力船的概念和分類
9.2.2 混合動力船舶的結(jié)構(gòu)與控制模式
9.2.3 混合動力船舶的能量管理與能效分析
9.2.4 混合動力船舶的應(yīng)用
9.3 清潔能源船
9.3.1 太陽能光伏電池驅(qū)動電動船
9.3.2風力驅(qū)動船舶
9.3.3 燃料電池船
9.4 中國燃料電池實驗船的研制
9.5 未來船舶發(fā)展趨勢
參考文獻
書單推薦
