船舶电力推进系统
船舶电力推进系统
船舶电力推进系统船舶电力推进系统是现代船舶设计中的重要部分，它的作用是为船舶提供高效、可靠的动力，以满足船舶的各种需求。
本文将详细介绍船舶电力推进系统的构成、特点、应用场景及其发展趋势。
一、系统构成船舶电力推进系统主要由发电机、变压器、配电板、变频器、推进器等组成。
其中，发电机负责将机械能转化为电能，变压器则将发电机输出的电压和电流进行调节，配电板负责对电能进行分配和控制，变频器则将电源频率转换为推进器所需的频率，推进器则最终将电能转化为机械能，推动船舶前行。
二、系统特点船舶电力推进系统具有以下优点：1、能量利用率高：电力推进系统中的电动机能量转换效率高达90%以上，相比传统燃油发动机，能量利用率更高。
2、航行平稳：由于电力推进系统可以通过调节电动机的转速和转向来控制推进器，因此可以实现船舶的平稳航行，减少震动和噪音。
3、维护方便：电力推进系统的机械部件相对较少，因此维护相对简单，寿命也更长。
4、环保：由于电力推进系统使用的燃料是电力，因此不会产生废气和噪音，对环境更加友好。
三、应用场景电力推进系统在船舶中的应用非常广泛，尤其是在大型船舶、高速船和军舰中，电力推进系统的优势更加明显。
例如，在大型油轮中，电力推进系统可以更好地满足油轮的平稳航行和货物运输需求；在高速船中，电力推进系统可以实现更高的航速和更好的舒适性；在军舰中，电力推进系统可以提高舰船的隐蔽性和作战能力。
四、发展趋势随着科技的不断进步，船舶电力推进系统也在不断发展。
未来，电力推进系统将更加智能化、高效化和环保化。
具体来说，以下是一些发展趋势：1、智能控制：未来的电力推进系统将更加智能化，可以通过传感器和人工智能技术实现自动化控制和优化，提高系统的效率和可靠性。
2、高效能源：未来的电力推进系统将更加注重能源的高效利用，例如采用更高效的发电机和电动机，以及更先进的能量储存技术，以提高系统的能量利用率。
3、环保技术：未来的电力推进系统将更加注重环保，例如采用更环保的燃料电池或太阳能等可再生能源技术，以减少对环境的影响。
船舶电力推进技术pdf
船舶电力推进技术
船舶电力推进技术是指使用电力驱动船舶推进系统的技术。
相比于传统的机械推进技术，电力推进技术具有更高的效率、更低的噪音和更少的污染排放，因此在现代船舶设计中得到了越来越广泛的应用。
船舶电力推进系统通常由以下几个部分组成：
1. 发电机：将机械能转换成电能，产生所需的电力。
2. 电动机：将电能转换成机械能，驱动船舶的螺旋桨旋转，产生推进力。
3. 电池组：作为备用电源，提供紧急电力供应或在需要时提供额外的电力。
4. 控制系统：负责监测和调节电力系统的运行，确保系统的稳定和安全。
船舶电力推进技术的优点包括：
1. 高效节能：电力推进系统可以实现高效节能，降低船舶的燃料消耗和排放。
2. 噪音低：电力推进系统的运转噪音较低，减少了对周围环境的噪音污染。
3. 灵活性高：电力推进系统可以根据需要调节输出功率，提高船舶的操纵灵活性。
4. 维护方便：电力推进系统的维护相对简单，可以减少
船舶的维护成本和停机时间。
船舶电力推进技术的缺点包括：
1. 初始成本高：电力推进系统的建设成本相对较高，需要投入大量资金。
2. 技术要求高：电力推进系统的设计和维护需要具备较高的技术水平。
3. 受电网限制：电力推进系统的运行需要依赖电网供电，受到电网供电的限制。
船舶电力推进 第二讲
第二讲：船舶电力推进系统类型
④ 电压型变频器+交流异步电动机
电压型变频器VSI(Voltage Source Inverter)，与电流型变频器 CSI(Current Source Inverter)同属于交-直-交变频器，也由整流器、滤波器 、逆变器三部分组成。工作原理也是整流电路将电网来的交流电转换成直 流电；再经三相桥式逆变电路转变为频率可调的交流电，供给推进电动机 。
与6脉波变频装置相比，12脉波变频装置具有系统响应速度快、谐波 含量少、损耗降低、转矩脉动低等优点。其缺点是所需电子元件数量大 ，对于6脉冲电路需要36个晶闸管，而12脉冲电路需要72个晶闸管，因而 增加了成本。 SIEMENS公司，针对双绕组同步电动机提供了12脉波交一交变频装 置。
第二讲：船舶电力推进系统类型
第二讲：船舶电力推进系统类型
1、直流推进 可控硅整流器+直流电动机
缺点： 转矩控制不够精确，若要得到精确平滑的转矩控制，必须提高电枢感 应系数，但会引起系统动态性能减弱，功率因数偏低，增加系统损耗； 直流电机驱动需要的换向器，是一个易发生故障的部件； 会对船舶电网产生较大的谐波污染，因为采用了大功率电力电子器件 ； 直流电动机固有的结构复杂、成本高、体积大、维护困难、效率低等 缺点，阻碍了它在船舶电力推进领域的广泛应用。 目前，船舶推进所应用的直流推进电机的容量，在2～3MW之间。
Siemens V/F矢量控制技术：SSP ABB DTC直接转矩控制技术：AZIPOD
第二讲：船舶电力推进系统类型
2、交流推进
① 交流异步电动机+可调螺距螺旋桨模式
交流异步电动机+可调螺距螺旋桨模式，也称为DOL(Direct on line)模式，多采用鼠笼式感应恒速电机驱动变距桨实现，船 速的控制靠改变螺旋桨的螺距。为了增加可操纵性，也可用极数 转换开关实现电机速度控制。
船舶电力推进系统的技术创新
船舶电力推进系统的技术创新在现代船舶工业中，船舶电力推进系统作为一项关键技术，正经历着日新月异的创新与变革。
这一技术的发展不仅提升了船舶的性能和效率，还为航运业带来了诸多新的机遇和挑战。
船舶电力推进系统，简单来说，就是将船舶的动力来源从传统的机械传动转变为电力驱动。
其核心组成部分包括发电装置、电力变换装置、推进电机以及控制与监测系统等。
这种系统的优势在于能够实现更加灵活的动力分配、精确的速度控制以及更低的噪音和振动水平。
过去，船舶电力推进系统在一些特殊用途的船舶上应用较为广泛，如破冰船、海洋工程船等。
然而，随着技术的不断进步，其应用范围正在逐渐扩大，包括商船、客船甚至军舰。
在技术创新方面，首先值得一提的是发电装置的改进。
传统的船舶发电通常依赖于内燃机，如柴油机。
如今，随着新能源技术的发展，燃料电池、太阳能电池板以及风能发电装置等逐渐崭露头角。
燃料电池具有高效、清洁的特点，能够为船舶提供稳定的电力来源。
太阳能电池板和风能发电装置则能够在特定条件下补充能源，进一步提高船舶的能源利用效率，减少对传统燃油的依赖，降低对环境的影响。
电力变换装置的性能提升也是一个重要的创新点。
高效的电力变换装置能够将发电装置产生的电能进行精确的调节和转换，以满足推进电机的不同需求。
同时，新型的电力变换装置还具备更好的电能质量控制能力，减少谐波和电压波动，提高整个电力系统的稳定性和可靠性。
推进电机的技术发展同样令人瞩目。
永磁同步电机由于其高效率、高功率密度和良好的调速性能，逐渐成为船舶电力推进系统中的主流选择。
与传统的异步电机相比，永磁同步电机能够在更小的体积和重量下输出更大的功率，从而为船舶节省宝贵的空间和重量。
此外，超导电机的研究也在不断推进。
虽然目前超导电机在实际应用中还面临一些技术和成本的挑战，但一旦取得突破，将为船舶电力推进带来革命性的变化。
控制与监测系统的智能化是船舶电力推进系统技术创新的另一个重要方向。
通过先进的传感器和数据分析技术，控制与监测系统能够实时获取船舶的运行状态、电力系统的参数以及外界环境信息，并据此进行智能决策和优化控制。
船舶电力推进系统
船舶电力推进系统Edited by 阳光的cxf 第一章1. 电力推进系统的优缺点P10优点：（1）机动性能好（2）机舱小，布置灵活可增加船舶的载货载客能力（3）推进效率高（4）节能，有利于环保（5）适合于特种船舶的应用P47优点：（1）通过减少燃料消耗和维护费用减少生命周期成本，尤其是在负载变化大的地方（2）增强了系统对单一故障的抵抗性，使优化原动机负载分配成为可能（3）中高速柴油机重量轻（4）占用空间少，甲板空间利用更加灵活（5）推进器位置布置更加灵活（6）更好的机动性（7）更小的推进噪声和震动缺点：（1）初始投资增加（2）原动机和推进器之间有额外的器件，增加了满负荷运行时的损耗（3）新型设备需要不同的操作，维护策略2. 不同推进方式船舶操纵性能对比项目机械推进常规电力推进POD推进回转直径120% 100% 75%零航速回转180 度所需时间118% 100% 41%全速回转180 度所需时间145% 100% 42%全速到停止所需时间280% 100% 42%零航速至全速所需时间210% 100% 90%第二章3. 电力推进系统类型（1）可控硅整流器+直流电动机。
应用：船舶推进所应用的直流推进电机的容量，在2～3MW 之间。
优点：1）启动电流和启动转矩接近零2）动态响应快缺点：1）转矩控制不精准2）换向器易发生故障3）谐波污染较大4）直流电动机结构复杂，成本高，体积大，维护困难，效率低（2）交流异步电动机+可调螺距螺旋桨模式。
应用：这种推进方式只适合于中、小功率船舶，或1000kW 以下的侧推装置，因为微软起动器目前还只有中、小功率的低压产品。
优点1）几乎没有谐波污染2）转矩稳定没有脉动3）设计点运行效率高缺点：1）启动电流大2）启动瞬间机械轴承受转矩大3）功率因数低4）功率及转矩动态响应慢5）反转慢，制动距离长6）变矩桨结构复杂，价格贵，可靠性差7）变距桨液压控制系统复杂（3）电流型变频器CSI (Current Source Inverter) + 交流同步电动机。
海运船舶的船舶动力与推进系统
海运船舶的船舶动力与推进系统船舶动力和推进系统是海运船舶的核心组成部分，它们直接决定了船舶的运行效率和能源利用率。
本文将探讨海运船舶的船舶动力与推进系统，介绍其基本原理、常见类型及其发展趋势。
一、船舶动力系统的基本原理与组成船舶动力系统主要由发动机、传动装置和船舶的推进装置组成。
发动机是船舶动力系统的核心，其作用是将能源（如燃油、天然气等）转化为机械能，进而驱动船舶前进。
传动装置负责将发动机输出的动力传输至推进装置，常用的传动装置包括液力传动和机械传动。
推进装置是船舶的“动力发射器”，它将能源转化为推进力，驱动船舶在水中运行。
二、海运船舶常见的动力与推进系统1. 内燃机与传统推进系统内燃机是目前海运船舶中最常见的动力设备之一，其主要包括柴油机和涡轮机两种类型。
柴油机具有功率大、效率高的特点，常用于大型远洋船舶；而涡轮机则适用于小型船舶和高速船舶。
传统推进系统主要包括螺旋桨和水喷推进器两种形式，螺旋桨是目前最常用的推进装置，通过调整桨叶的转速和角度来实现推进力的调控。
2. 涡轮电力推进系统涡轮电力推进系统是一种较新的船舶动力与推进系统，它将柴油发电机和电动机相结合，通过电力传输实现船舶的推进。
涡轮电力推进系统具有能源利用率高、噪音低、污染少等优点，在环保节能方面具有较大的潜力。
3. 涡轮帆船推进系统涡轮帆船推进系统是将风能与动力系统相结合的一种创新推进方式。
它采用了先进的涡轮技术，将风能转化为动力，并通过转子驱动船舶前进。
涡轮帆船推进系统减少了对化石燃料的依赖，具有环保节能的特点，是未来船舶发展的一种趋势。
三、船舶动力与推进系统的发展趋势随着科技的不断进步和环保意识的不断提升，船舶动力与推进系统也在不断创新和发展。
首先，船舶动力系统将更加注重能源的利用效率，提高动力装置的效率，减少能源的浪费和环境污染。
其次，船舶推进系统将继续向着高效、低噪音和低振动的方向发展，以提升船舶的航行性能和舒适性。
此外，随着新能源技术的不断成熟和应用，如太阳能、风能等，未来船舶动力系统可能会采用更多的清洁能源，并实现多能源混合驱动。
舰船电力推进系统优势和新能源
舰船电力推进系统优势和新能源随着社会对可持续发展的需求增加，舰船电力推进系统的优势以及新能源在舰船领域的应用备受关注。
本文将重点探讨舰船电力推进系统的优势以及新能源在该领域的可行性和前景。
一、舰船电力推进系统的优势舰船电力推进系统采用电力作为动力源，相比传统的机械传动系统，具有以下几大优势：1. 高效能利用舰船电力推进系统可以实现能源的高效利用。
在传统的机械传动系统中，发动机将燃料转化为机械能，再通过传动装置传递给螺旋桨推动船只前进。
而舰船电力推进系统中，发动机将燃料转化为电能，然后通过电力装置直接驱动电动机推动船只前进。
相比之下，电能的传递和转化更为高效，能够更好地利用燃料能源，提高船舶的能效。
2. 灵活性和可控性强舰船电力推进系统具有灵活性和可控性强的特点。
由于电能传递的方式更加灵活，可以根据实际需要调整电能的分配和使用，从而更好地适应不同的航行状况和任务需求。
此外，电力推进系统采用电子控制技术，可以实现精细化的调控和控制，提高船舶的操控性和安全性。
3. 减少噪音和振动舰船电力推进系统相对于机械传动系统来说，噪音和振动较低。
传统的机械传动系统在运行过程中会产生噪音和振动，对船员的工作和生活环境造成一定的干扰和影响。
而电力推进系统则可以减少机械传动带来的噪音和振动，提升舒适性和工作效率。
二、新能源在舰船领域的应用随着可再生能源技术的发展和成熟，新能源在舰船领域的应用越来越广泛，为舰船电力推进系统带来了新的可能性。
1. 太阳能太阳能作为最常见的新能源之一，在舰船领域具有广阔的应用前景。
通过在舰船上安装太阳能电池板，可以将太阳能转化为电能，为舰船提供动力。
尤其在远洋航行或停靠港口等长时间停泊的情况下，可以通过太阳能进行充电，减少对传统能源的依赖。
2. 风能风能也是一种可再生能源，适用于舰船的风能利用主要包括风帆系统和风力涡轮发电系统。
通过利用海上的风力来推动船舶前进，不仅减少对传统能源的消耗，而且也可以为舰船电力推进系统提供额外的能源补充。
电力推进船舶直流网配电系统设计
电力推进船舶直流网配电系统设计电力推进船舶直流网配电系统设计是为了满足船舶推进系统对电能的需求，提高电力系统的效率和可靠性。
以下是一个关于电力推进船舶直流网配电系统设计的概述和设计要点：1. 系统概述:电力推进船舶直流网配电系统是以直流电流为基本形式，经过直流配电控制系统分配电能给船舶推进系统的系统。
该系统通过直流电缆将电能从发电机集散式电源单元输送给电力推进系统，并提供所需的电能给其他电力设备。
该系统具有高效率、可靠性和灵活性的特点。
2. 设计要点：(1) 直流配电控制系统：直流配电控制系统是电力推进船舶直流网配电系统的核心设备。
该系统必须能够对电能进行精确的监测和控制，以确保电能按照要求分配给推进系统和其他设备。
该系统应具有多种保护功能，如短路保护、过载保护和过压保护等。
(2) 电缆选择：在电力推进船舶直流网配电系统中，电缆的选择十分重要。
应选用耐高温、耐腐蚀的电缆材料，并根据电流的大小和长度选择适当的电缆截面积，以减小电缆的电阻和电压降。
(3) 发电机集散式电源单元：发电机集散式电源单元是电力推进船舶直流网配电系统的电能来源。
该单元可以由多台发电机组成，通过集散式控制器提供电能给推进系统和其他设备。
为了保证电能的稳定输出，应该配置适当的电容器和稳压器等设备。
(4) 电力推进系统：电力推进系统是电力推进船舶直流网配电系统的主要负载。
它由推进电机和控制器组成，用于实现船舶的推进功能。
在设计电力推进系统时，需要优化电机的效率、减小转子的惯性和提高控制器的响应速度。
(5) 电能回馈系统：电能回馈系统是为了提高电力推进船舶直流网配电系统的能量利用率而设计的。
通过将回馈电能从推进电机回馈给发电机集散式电源单元，可以减小系统的能耗和碳排放。
电力推进船舶直流网配电系统设计是一个复杂的工程，需要综合考虑船舶操纵性、能量利用效率和可靠性等因素。
通过合理的设计和配置，可以使得船舶的推进系统更加高效、可靠，并为船舶的航行提供必要的电能支持。
第5章船舶电力推进自动控制系统
按照上述要求， 电动机的输出特性应控制在如图 5-5 所示的由最高转速 nmax、 最大转矩 Temax 和最大功率围成的工作区间内，其最大值的限制为：
nmax = (1.2 ~ 1.4 )n N Temax = (1.5 ~ 2.5)TeN
（5-1） （5-2） （5-3）
Te Temax
Pmax = Pe
（5-11）
U a Ra U = 0 F
0 I a + RF I F
ψ E p a + a ψ F 0
（5-12）
式中：ψa=Laia 为电枢绕组磁链，ψF=LFiF 为励磁绕组磁链。 这样，由式（5-10）～（5-12）就构成了他励直流电动机的动态数学模型。 当直流电动机稳态运行时， 其电流为直流并保持恒定不变，可得直流电动机 的稳态模型，即
u s R s u = 0 r
0 i s + Rr i r
Ψ p s Ψ r
（5-14）
式中： u s = [u s1 ,u s2 u sN ]和 i s = [is1 ,is2 isN ] 为定子电压和电流向量； Rs 为定子电阻矩阵，表示如下
旋桨对电动机产生阻力矩 QP，即为电动机的负载转矩 TL，且有 TL=QP。
Te 电动机 nm 电力传动 动力学 Qp np 螺旋桨 水动力学 Tp vsh 船舶 水动力学
图 5-2 船舶推进系统的力学关系
由此分析， 电动机传动控制应采用转矩控制方法，使螺旋桨按一定的转速旋 转，以产生所需的船舶推力，保持船舶的航速。这样，船舶运动系统的反馈闭环 控制结构应如图 5-3 所示，船速作为系统的指令，控制器根据给定船速 vsh*与实 际船速 vsh 比较产生电动机的转速指令 与实际转速ωm 的误差产生转矩控制信号 ； 而电力推进控制系统则根据给定转速 ，使电动机输出所需的电磁转矩 Te，
船舶电力推进系统
电力推进系统1引言传统的船舶推进方式利用柴油机带动螺旋桨推动船舶前进，但是随着人类环保意识的进一步加强，国际海事组织（IMO）对排放（尤其是对 NOX 与 SOX 的排放）提出了严格的要求。
燃用低质燃油受到限制。
石油资源的短缺、燃油价格的上涨进一步影响了船舶营运者的利益。
船舶制造商和船舶柴油机生产商采取各种措施提高营运中的经济利益。
与此同时，电力推进作为船舶的新型推进动力，世界各国都在进行深入的研究。
国外已经开发了多种类型的电力推进系统，并在多型船舶上应用。
国内在此领域内的研究则刚刚起步。
作为船舶主动力系统的电力推进系统，由于其高效率、高可靠性、高自动化以及低维护，正成为水面船舶青睐的主推进系统。
2电力推进系统组成电力推进系统一般由电站（柴油发电机组、配电盘、变压器）、变频器、推进电机变频异步电动机（驱动螺旋桨）、一般动力负载（辅助机械需要的电动机如各种泵）、螺旋桨、控制设备等其他负荷组成电力系统基本结构1．电站（柴油发电机组、配电盘、变压器）电站由柴油发电机组和一套主配电板组成。
在电力推进的船舶上，一般配置 2~3 台航行柴油发电机组，另加一台停泊发电机组。
发电机组通常供电给一个 380V 或 690V 的低压电网，为船上的电力推进系统和其他主要设备供电。
对电力需求量较大的特种工程船舶来说，电站的用电设备多、容量大，可能采用 3.3KV 中压电网，以降低电网传输电流，减小发电机体积。
2．变频器交流推进电机的控制或变速驱动依赖于变压变频技术。
交流推进电动机的调速主要采用变频调速，这就要求向交流电机供电的电源能够同时改变电压和频率。
目前常用的变频器有三种：同步变频器（交-交变频器）、循环变频器（交-直 -交变频器）和脉宽调制变频器。
间接变频方式的工作原理是先将电网输入的交流电变为直流电，然后再在变流电路中将直流转变为频率可调的交流输出。
变频器具有结构简单、输出频率变化范围大、功率因数高、谐波易于消除、可应用于各种大功率设备等优点。
船舶综合电力推进系统故障诊断技术
变频器
用于改变电机的转速。
推进电机和螺旋桨
用于将电能转化为机械能，实现船舶的推 进。
控制系统和监测系统
用于控制和监测系统的运行状态。
船舶综合电力推进系统的特点
可以实现全船的集中供电，提高 电力资源的利用效率。
可以实现电力的就地消耗，减少 对主机的依赖，提高船舶的续航 能力。
船舶综合电力推进系统具有以下 特点
在未来的研究中，可以进一步探索该方法在其 他复杂系统中的应用，并优化其性能以提高故 障诊断的准确性和实时性。
此外，还可以结合深度学习等先进技术，开发 更智能、高效的故障诊断系统，为船舶行业的 安全和稳定运行提供保障。
THANKS
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利用实际运行数据对神经网络模型进行训练，优化模型的参数 与结构，提高故障诊断的准确性与效率。
实时故障诊断
将船舶综合电力推进系统的实时运行数据输入神经网络模型， 通过模型计算，输出故障类型与位置的建议值。
基于模糊理论的故障诊断技术在船舶综合电力推进系统的 应用
建立模糊逻辑系统
根据船舶综合电力推进系统的故障特点，建立基于模糊逻辑的故 障诊断பைடு நூலகம்统。
可以实现电力的分布式管理和控 制，提高船舶的稳定性和安全性 。
可以实现电力的灵活分配，满足 不同设备的用电需求。
02
船舶综合电力推进系统故障诊 断技术
基于信号处理的故障诊断技术
频域分析
对船舶电力推进系统的振动、声音、电流等信号 进行频谱分析，以识别和诊断特定的故障类型。
时域分析
对信号的时域波形进行分析，以检测和识别异常 现象，如谐波畸变、电压波动等。
基于其他智能算法的故障诊断技术
支持向量机
01
船舶电力推进系统OK
a. DC variable control system of thirstier rectifier as the power supply b. AC variable control system of AC - AC converter as the power supply c .AC variable control system of AC -DC-AC current source inverter-fed d .AC variable control system of PWM inverter AC-DC-AC converter-fed
变频装置及控制系统(Control system)：
It controls the speed of the motor,be divided int进电动机(Propulsion motors )： Synchronous motor,asynchronous motor.The trend is the permanent magnet motor.
变频装置及控制系统
Frequency Changer Drives And Control systems
The new pulse width modulation inverter device which the rectifier uses diodes,the inverter which uses IGBT,the filter is voltage-type has been used by more and more ships to promote the power.
正弦波PWM即SPWM控制方式 (Sinusoidal Pulse Width Modulation)
现代船舶电力推动系统的发展PPT
高效能电机技术采用了先进的电磁设计、材料和制造工艺，提高了电机的效率和可靠性。它能够有效地将电能转化为机械能，为船舶推进提供强大的动力。同时，该技术还能够降低能耗和排放，减少对环境的影响。
详细描述
高效能电机技术
总结词
船舶电网技术是现代船舶电力推动系统的重要组成部分，它能够实现船舶各系统的高效、安全供电，提高船舶的稳定性和可靠性。
船舶电力推动系统的挑战与机遇
05
结论
船舶电力推动系统是指通过电力方式驱动船舶推进器的一种技术。随着科技的不断进步，现代船舶电力推动系统已经成为船舶领域的重要发展方向。
自20世纪中叶以来，随着电力电子技术和电机控制技术的飞速发展，船舶电力推动系统逐渐成为研究的热点。经过几十年的发展，船舶电力推动系统的技术已经日趋成熟，并在大型船舶、特种船舶和海洋工程装备等领域得到广泛应用。
详细描述
船舶电网技术通过优化船舶电力系统的结构和布局，实现了船舶各系统的高效、安全供电。它采用了先进的电力电子技术和智能控制技术，提高了船舶电网的稳定性和可靠性。同时，该技术还能够降低船舶电网的能耗和排放，减少对环境的影响。
船舶电网技术
智能船舶与无人船舶技术
智能船舶与无人船舶技术是现代船舶电力推动系统的重要发展方向，它能够提高船舶的自主航行能力和智能化水平，降低人工成本和安全风险。
高效稳定
电力推动系统能够实现快速启动和稳定运行，提高船舶的机动性和稳定性。
降低成本
电力推动系统的长期运营成本相对较低，能够节省大量的维护和运营费用。
03
现代船舶电力推动系统的技术发展
大功率电力电子变换器技术是现代船舶电力推动系统的核心技术之一，它能够实现高效率、高功率密度的电能转换，为船舶推进系统提供稳定、可靠的动力。
第1章 船舶电力推进介绍
船舶推进器一般采用定距螺旋桨，因为其效率高，尺 寸较小。
1.1.2电力推进系统的分类
1．按原动机类型分类 （1）柴油机电力推进 （2）蒸汽轮机电力推进 （3）燃气轮机电力推进 （4）原子能反应堆装置电力推进 （5）燃料电池电力推进
电力推进的缺点：
（1）在最高速度时的总效率通常较低。 （2）采用电气设备可能引来一些需要防避的附加危害，如电气设备 中可能的火灾，故障引起的扰乱（闪络、短路和接地）、电击造成 的人身伤害等等。
（3）电力推进装置需要受过较好训练且具有较高技能的操作人员。 （4）需要种类繁多的备件。
1.2船舶电力推进的应用
1．电力推进现状 船舶综合电力系统主要包括发电、配电、电能 变换、电力推进、监测与控制等内容。
原动机 发电机 G
脉冲负载
电力交 换模块
推进变 流器 M 推进电机
推进负载 发电和推进系统
区域配电 交/直流母线
交/直流母线 监测与控制系统
原动机 G 发电机
电力交 换模块
脉冲负载
推进变 流器
M 推进电机
（3）推进器
推进器的种类有：常规轴系推进器、Z型 推进器和吊舱式推进器等
2．电力推进的发展趋势
船舶操纵的灵活性、高可靠性、高效率、装备的高功率密度等必 然是电力推进追求的目标。随着科学技术的不断进步，船舶电力推 进技术也将不断地向前发展。
美、英、法等国正在开展新一代综合电力系统的关键技术研究。 其中，一些新技术如推进电机采用高温超导电机、变频调速装置采 用基于碳化硅的功率器件以及输电电网采用直流电网等，将大大降 低新一代综合电力系统的体积、重量，提高其应用范围和应用灵活 性。
船舶综合电力推进系统
电缆和变压器参数计算
确定电缆截面积、绝缘材料和变压器 容量等，以满足系统电压、电流和功 率要求。
优化策略及实施方法
能量管理策略优化
01
通过智能算法和实时数据分析，优化能量分配和管理，提高系
统效率和稳定性。
设备布局与空间优化
02
合理布局设备，减少空间占用和重量，提高船舶载货量和航行
性能。
控制系统集成与优化
制技术等。
技术挑战分析
分析综合电力推进系统在市场推 广过程中遇到的困难，如成本较 高、船东接受度有限等，并提出 相应的解决策略。
市场推广难题
研究国际和国内法规政策对综合 电力推进系统发展的影响，以及 如何通过政策引导推动其更广泛 的应用。
2023 WORK SUMMARY
THANKS
感谢观看
REPORTING
控制策略
采用先进的控制算法和技术，如矢量控制、直接转矩控制等，实现推进装置的高 效控制和优化运行。
储能装置及其应用
储能装置
包括电池、超级电容、飞轮等储能设 备，用于储存和释放电能。
应用场景
在船舶电力推进系统中，储能装置可 用于峰值削峰、能量回收、备用电源 等场景，提高电力系统的稳定性和经 济性。
PART 03
02
采用先进的故障诊断算 法，及时发现并定位故 障点。
03
制定详细的故障排除流 程，指导船员快速有效 地解决故障问题。
04
建立故障数据库，对常 见故障进行分类整理， 为后续的故障预防提供 参考。
预防性维护计划制定
01
02
03
04
根据船舶电力推进系统的特点 和运行状况，制定针对性的预
防性维护计划。
合理安排维护周期和项目，确 保关键部件得到及时维护和更
船舶电力推进第三讲
降低噪音和振动
与传统的机械推进方式 相比，电力推进系统的 电动机工作噪音和振动 较小，提高了船舶的舒 适性。
船舶电力推进的应用场景
大型游轮
大型游轮需要大功率的推进系统，同 时要求船舶布局更加灵活，因此电力 推进系统成为大型游轮的首选。
船舶电力推进第三讲
目录
• 船舶电力推进系统概述 • 船舶电力推进系统的组成 • 船舶电力推进系统的运行与维护 • 船舶电力推进技术的发展趋势 • 船舶电力推进系统的未来展望 • 船舶电力推进案例分析
01 船舶电力推进系统概述
船舶电力推进的定义
船舶电力推进是指通过电动机直接驱 动船舶螺旋桨，实现船舶推进的一种 技术方式。
科考船的电力推进系统
01
科考船的电力推进系统通常采用柴油发电机组或燃料电池作为主电源， 以满足科考任务的需求。
02
科考船的推进电机通常采用电动机，通过减速器和推进轴将动力传递 到螺旋桨上。
03
科考船的电力推进系统还需要配备多种传感器和控制系统，以实现精 确的航行控制和动力分配。
04
科考船的电力推进系统还需要考虑环保性能，以降低排放和噪音对环 境的影响。
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军用舰艇的电力推进系统
军用舰艇通常采用燃气轮机或柴油发电机组作为主电源， 以满足高功率和快速响应的需求。
为了提高机动性和作战能力，军用舰艇通常配备有多种 推进系统，如全电力推进、柴电联合推进等。
军用舰艇的推进电机通常采用电动机或柴油发电机，通 过减速器和推进轴将动力传递到螺旋桨上。
军用舰艇的电力推进系统还需要考虑隐身性能，以降低 电磁、声学和红外信号特征。
舰船电力推进系统优势和新能源
舰船电力推进系统优势和新能源1. 引言舰船的电力推进系统是舰船的重要组成部分，对舰船的性能和效能起着至关重要的作用。
随着科技的发展和环境保护意识的增强，越来越多的舰船开始使用新能源作为电力推进系统的主要源。
本文将探讨舰船电力推进系统的优势以及新能源在舰船电力推进系统中的应用，并分析其带来的益处和挑战。
2. 传统电力推进系统的优势传统舰船电力推进系统主要由燃料发动机和发电机组成。
这种系统的优势在于：2.1 高效性传统电力推进系统采用燃料发动机进行发电，可以实现较高的能量转换效率。
同时，发电过程中产生的余热可以被回收利用，提高系统的整体效能。
2.2 稳定性传统电力推进系统通过燃料供应控制燃料发动机的运转，并通过发电机将机械能转化为电能。
这种系统结构简单、稳定可靠，并且在长时间航行情况下仍能保持良好的工作状态。
2.3 易于维护传统电力推进系统使用广泛，配件供应充足，维护和维修相对容易。
船舶设备工程师具备相关技能，可以快速定位和解决问题。
3. 新能源在舰船电力推进系统中的应用随着环境保护意识的增强和新能源技术的不断进步，越来越多的舰船开始采用新能源作为电力推进系统的主要能源源。
以下是几种常见的新能源在舰船电力推进系统中的应用。
3.1 太阳能太阳能是一种常见的新能源，可以通过光伏电池板将太阳能转化为电能。
舰船可以在船体上安装太阳能电池板，收集太阳能供电给电力推进系统。
太阳能的应用能够降低舰船的碳排放，减少航行对环境的影响。
3.2 风能利用风能进行舰船推进是一种传统但经济高效的方法。
船只可以配备风能发电机，通过捕捉风能并将其转化为电能，驱动舰船的电力推进系统。
这种方法可以减少对传统能源的依赖，降低运营成本。
3.3 潮汐能潮汐能是近年来新兴的能源形式，可以通过潮汐发电机将潮汐能转化为电能。
舰船可以在需要的地区利用潮汐能发电，应用于电力推进系统。
潮汐能的特点是稳定性高，可预测性强，适用于远洋航行的舰船。
4. 新能源在舰船电力推进系统中的益处和挑战4.1 益处使用新能源作为舰船电力推进系统的能源源，具有以下益处：•增强环境可持续性：新能源的使用可以降低舰船的碳排放，减少对环境的影响，有利于维护海洋生态环境的可持续发展。
船舶电力推进系统的技术特点及发展趋势探析
电气与电力—328—船舶电力推进系统的技术特点及发展趋势探析张礼进 蔡卫旗（中交广州航道局有限公司“浚洋1”轮，广东 广州 510290）一、船舶电力推进系统的含义及特征简介（一）船舶电力推进系统的含义 船舶电力推进系统是当代科技革命下，一种全新的动力促进方式。
它通常是由原动机、电能分配系统与存储系统及推进组件三个子系统共同构成的。
而它的运行原理是经由船舶原动机组（包括：柴油发电机组、燃气轮发电机组、汽轮发电机组以及燃料电池等部分）对电能的输出，辅以电机设备带动螺旋桨和各类推进器而产生动力，实现对船舶源源不断的能量提供。
这是一种崭新的、年轻的技术，其施行大大提升了船舶工作效率，为相关行业提供了更加高效、便捷的体验。
其发展前景可谓是一片光明，然而，作为一种新生力量，在成长与发展的过程中，也会存在一些阻碍，我们将在后文具体论及。
（二）船舶电力推进系统的特征简介 作为一种全新的技术革命，船舶电力推进系统具备在继承既往优势的基础上，又具备着同以往模式截然不同的特点。
船舶电力推进系统在总体上观之，可分为两个大部分，也即是：直流推进和交流推进。
另外，结合国际视角，目前世界范围内，主流承认的电力推进系统，只存在轴系推进系统、全方位推进系统与吊舱推进系统三种。
关于其技术特点，笔者分论如下： 于轴系推进系统而言，最普遍的是通过变速电机来对螺旋桨进行驱动。
并且在这一系统中，变速电机和螺旋桨轴之间是可以用直接连接、亦或是经由各项齿轮装置的方式来与螺旋桨轴相连的。
对全方位推进系统来说，它是相对更加省力与智能的。
首先它能够自由地转动，可以产生指向任意一个方位的推力，更加值得一提的是，全方位推进系统下所产生的力是完全可控的，它可以通过定速可调螺距螺旋桨或者通过变速定距桨来进行相应的调整。
在此系统之下，其内部电机一般是包含有两个大类组合：其一是：卧式电机+Z 型齿轮传动、其二是立式电动机+L 型齿轮传动。
虽说全方位推进系统在力的产生与方位的控制方面已经实现了很大的智能化，但在它的技术特征中，不可否认的还存在着一点小弊端，那就是系统之下，一般是很难产生反向转动下的推力作为动力。
船舶电力推进系统设计与应用
船舶电力推进系统设计与应用摘要：船舶电力推进系统是一种新型的船舶推进方式，其能够通过电动机驱动船舶进行推进，从而取代传统的燃油推进系统。
传统的燃油推进系统使用燃料燃烧产生的能量进行推进，存在着燃料消耗大、污染排放高等问题。
而船舶电力推进系统则通过将电能转化为机械能，以电动机驱动船舶进行推进，具备着节能环保的特点。
关键词：船舶电力；系统设计；应用1船舶电力推进系统设计1.1电力推进系统概述船舶电力推进系统是一种基于电动机驱动的船舶推进方式，用以取代传统的燃油推进系统。
本节将对船舶电力推进系统进行概述，并介绍其背景和研究意义。
在过去的几十年中，船舶的推进系统主要依赖于燃油推进，其中内燃机和蒸汽涡轮机是常见的推进装置。
然而，随着环境保护意识的增强和对能源效率的要求不断提高，船舶电力推进系统逐渐受到人们的关注。
与传统的燃油推进系统相比，电力推进系统具有许多优势。
船舶电力推进系统的主要驱动装置是电动机，其能够实现高效能转换，并具备可调速性和可逆性。
这使得船舶在不同负载条件下能够灵活调节推进力，提高船舶的操控性和航行性能。
船舶电力推进系统采用电能作为能源，相比传统的燃油推进系统具有低污染排放和环境友好性。
以燃油推进的船舶在运行过程中会产生大量的气体和颗粒物排放，对海洋环境和大气环境造成严重污染。
而电力推进系统则几乎不产生污染物排放，能够有效改善航运产业对环境的影响，保护生态环境。
1.2电力推进系统的组成船舶电力推进系统由多个组成部分构成，包括发电装置、电动机、传动装置和推进装置。
本节将详细讨论每个组成部分的功能和特点。
1.2.1发电装置发电装置是船舶电力推进系统的核心组成部分，用于产生电能以供给电动机驱动船舶的推进。
发电装置通常由柴油机发电机组构成，根据船舶的功率需求选择适当的发电机容量。
对于大型船舶，常采用主机发电方式，即主机（如柴油机）直接驱动发电机发电；而对于小型船舶，则常采用辅助发电机，即辅助发动机或发电机组通过输油管道输送柴油，然后发电机将柴油转化为电能。
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（3）中高速柴油机重量轻
（4）占用空间少，甲板空间利用更加灵活
（5）推进器位置布置更加灵活
缺点：
1）启动电流大
2）启动瞬间机械轴承受转矩大
3）功率因数低
4）功率及转矩动态响应慢
5）反转慢，制动距离长
6）变矩桨结构复杂，价格贵，可靠性差
7）变距桨液压控制系统复杂
Podded propeller 吊舱式推进器
15.动力定位系统
原理框图
四个部分：
（1）测量系统
（2）控制系统
（3）推力系统
（4）动力系统
结构框图
16.控制应用领域
OSV: offshore support vessel 多任务近海支援船
PSV: platform supply vessel 平台供应船
FPP: fixed pitch propeller 定距桨
CPP: controllable pitch propeller 变距桨
SCR: silicon controlled rectifier 可控硅整流器
中压电力系统绝大多数采用中性点高电阻接地方式
电压等级越高，系统功率越大
10.中压变压器
（1）推进移相变压器：常用△/△+Y 接线
（2）作业机械移相变压器/降压变压器：
（3）日用负载降压变压器：一般采用△/△ 接线；
（4）有些变压器的容量可能很大，甚至接近或超过单台发电机的容量；
（5）大容量变压器接通时的冲击电流会造成发电机过流脱扣或过大的电压跌落，一般用预充磁的方式来降低其冲击电流；
第六章
11.电力系统图分析
第七章
12.中压配电板
（1）以分割封闭的结构组成断路器室、母线室、电缆室和低压室而构成标准的每屏结构；
（2）每屏只装一台断路器馈电一个用户
13.动力定位/动力定位船舶/动力定位系统
动力定位(Dynamic Positioning，简称DP)是船舶或海上平台不借助于锚泊系统的作用，利用计算机进行复杂的实时计算，对船舶各主副推力器的推力进行分配，控制船舶推进螺旋桨和推力器产生适当的推力与力矩，以抵消海洋扰动力和力矩，减少船舶的横荡、纵荡和艏向角，保持船舶在海面某一位置的控制技术。
共同点是都由整流和逆变两部分组成
不同点是电压型用电容缓冲无功功率，电流型用电感
第五章
8.表格分析
（1）所用推进器类型五花八门
（2）大部分采用FPP，少部分采用CPP
（3）最大单机功率小于等于5500kW
（4）驱动形式多样，以虚拟24P最多
9.中压电力系统
当电站超过10MW，采用中压发电机
一般可按所有发电机电流之和乘上8 倍估得在不同电压等级下的短路容量
优点：输出功率大，极限转速高，结构简单，成本低，体积小，运行可靠。
第三章
4.电力推进系统的组成
（1）发电系统
（2）配电系统
（3）变频系统
（4）推进器单元
5.电力推进系统的组件
（1）电站组件
（2）配电板组件
（3）变压器组件
（4）谐波抑制器
（5）变频器组件
（6）检测控制组件
（7）电动机组件
（8）螺旋桨
第四章
（1）电流型变频器CSI (Current Source Inverter) +交流同步电动机。应用：10MW以上容量的电力推进装置
优点：
1）启动电流小
2）价格便宜
3）控制方便，操作灵活
4）能匹配特大功率电机
缺点：
1）时间常数大，动态响应慢
2）电感重量和体积大
3）低速运行时，电流变频器将电流控制在零附近脉动，，输出转矩也脉动，给轴系带来震动
船舶电力推进系统
船舶电力推进系统
Editedby阳光的cxf
第一章
1.电力推进系统的优缺点
P10
优点：
（1）机动性能好
（2）机舱小，布置灵活可增加船舶的载货载客能力
（3）推进效率高
（4）节能，有利于环保
（5）适合于特种船舶的应用
P47
优点：
（1Байду номын сангаас通过减少燃料消耗和维护费用减少生命周期成本，尤其是在负载变化大的地方
（2）电压型变频器VSI (Voltage Source Inverter) +交流异步电动机。在中小功率范围，包括部分大功率的电压型变频器中
优点：
1）功率和转矩动态响应快
2）系统电源输出频率范围宽
3）启动平稳
4）功率因数高
5）低速功率损耗小
6）推进效率高
缺点：
1）价格贵
（5）交交变频器+交流同步电动机。单个电力驱动系统的功率范围在2～30MW之间。
MEPS: marine electric propulsion system 船舶电力推进系统
DOL: direct on line 交流异步电动机+可调螺距螺旋桨模式
CSI: current source Inverter 电流型变频器
VSI: voltage source Inverter 电压型变频器
优点：
1）启动平稳，启动电流逐渐增大
2）功率和转矩动态响应快
3）满负荷时效率高
4）不需要减速齿轮，直接驱动螺旋桨
5）性价比高
直流推进和交流推进对比
（1）直流电动机
优点：直流电机调速范围宽广平滑，过载启动和制动转矩大，逆转运行特性好，调速简单。
缺点：结构复杂，维护困难，存在功率极限和转速极限
（2）交流电动机
6.变频器性能比较
间接变频器（交-直-交）
直接变频器（交-交）
换能形式
两次换能，效率略低
一次换能，效率较高
换流形式
强迫换流或负载换流
电源电压换流
元件数量
较少，利用效率较高
较多，利用效率较低
调频范围
宽广、0-几倍电源频率
较小、0-1/3或1/2电源频率
功率因数
较高、>0.94
较低、<0.7
7.电压型/电流型变频器共同点，不同点
DP: Dynamic Positioning 动力定位
IMO: International Maritime Organization 国际海事组织
DNV: DET NORSKE VERITAS 挪威船级社
NMD: Norwegian Maritime Directorate 挪威海事局
ROV: Remote Operated Vessels 遥控运动体
动力定位船舶是指该船舶或装置可以自动保持自己的位置，也就是通过推进器施加的力。保持固定的位置或沿着预先设定的移动轨线移动。
动力定位系统是指对动力定位一条船舶所必须的全部装置．包括动力源系统、推进器系统、DP控制系统。
14.缩写汇总
UPS: Uninterruptible Power Supply 不间断电源