1.2船舶電力推進(jìn)的特點(diǎn)2講解

船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)第三講船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的特點(diǎn)與對(duì)比（1）由于減小了燃油消耗和維護(hù)費(fèi)用，從而降低了船舶的壽命周期成本，特別是當(dāng)船舶負(fù)荷變化較大時(shí)效果更加顯著。例如，對(duì)于許多動(dòng)力定位船來(lái)說(shuō)，其行駛操作的時(shí)間和進(jìn)行控位/機(jī)動(dòng)操縱的時(shí)間通常各占一半。（2）系統(tǒng)不易受到單個(gè)故障的影響，并且可以對(duì)原動(dòng)機(jī)（柴油機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)）的負(fù)荷進(jìn)行優(yōu)化。（3）采用中高速柴油機(jī)，其質(zhì)量更輕，外形更小。（4）船體空間占用更少空間利用也更加靈活。從而增加了船舶的有效載荷。1.2船舶電力推進(jìn)的特點(diǎn)一、船舶電力系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)和問(wèn)題1）船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)（5）推進(jìn)可通過(guò)電纜供電，因而可以不與原動(dòng)機(jī)布置在一起，這就給推進(jìn)的位置選擇帶來(lái)了很大的靈活性。（6）通過(guò)使用全方位推進(jìn)或吊艙式推進(jìn)裝置，提高了船舶的機(jī)動(dòng)能力。（7）由于傳動(dòng)軸更短，而且原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速固定，再加上所采用的拉式螺旋槳使水流更加均勻，消弱了空泡現(xiàn)象，從而使推進(jìn)系統(tǒng)的噪聲和振動(dòng)大為減輕。（8）船舶生命力強(qiáng)，隨著電力系統(tǒng)靈活性和模塊化的發(fā)展，齒輪傳動(dòng)系和傳動(dòng)軸的消失使得機(jī)械故障率大幅減少，同時(shí)電力推進(jìn)系統(tǒng)的交叉連接一般來(lái)說(shuō)是可能的，如船上左舷發(fā)電機(jī)可以提供能量給右舷電動(dòng)機(jī)。通常采用一前一后或雙繞組電動(dòng)機(jī)，這樣就能選擇推進(jìn)電源給每個(gè)電動(dòng)機(jī)或繞組提供能量，由單一螺旋槳推進(jìn)變?yōu)槎€(gè)甚至多個(gè)螺旋槳推進(jìn)，大幅提高船舶的安全性。布局更靈活、有效空間更多、全壽命費(fèi)用降低

軸系短布置靈活，可增加艙室空間（1）投資成本增加。不過(guò)，隨著電力推進(jìn)裝置生產(chǎn)數(shù)量的增加，其單位成本會(huì)逐漸降低。（2）在原動(dòng)機(jī)與螺旋槳之間增加的組成部件（電氣設(shè)備——發(fā)電機(jī)、變壓器、變頻器和電動(dòng)機(jī)/機(jī)器等）加大了船舶滿(mǎn)載時(shí)的傳輸損耗。（3）使用中必須考慮變頻調(diào)速帶來(lái)的諧波問(wèn)題。（4）對(duì)于剛開(kāi)始使用推進(jìn)系統(tǒng)的用戶(hù)來(lái)說(shuō)，由于船舶安裝了多種新型設(shè)備，因此需要制定不同的運(yùn)行、人員配備及維護(hù)策略。2）電力推進(jìn)系統(tǒng)的缺點(diǎn)

船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)是一種綜合性很強(qiáng)的推進(jìn)系統(tǒng)，其發(fā)展與許多技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)，涉及電機(jī)制造、電力電子器件、控制理論、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等眾多學(xué)科領(lǐng)域。其中關(guān)鍵技術(shù)：電機(jī)制造技術(shù)與電力電子變頻技術(shù)二、電力推進(jìn)系統(tǒng)需要研發(fā)的關(guān)鍵新技術(shù)電機(jī)制造技術(shù)

目前使用的電動(dòng)機(jī)包括直流電動(dòng)機(jī)和異步變頻電動(dòng)機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)必須由直流電源供電，但發(fā)電及配電系統(tǒng)通常都是三相交流系統(tǒng)，因而直流電動(dòng)機(jī)必須通過(guò)可控硅整流器供電，并實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制。異步電動(dòng)機(jī)或感應(yīng)電動(dòng)機(jī)是工業(yè)中常用的大負(fù)荷電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、牢固，在各種使用環(huán)境中都有較長(zhǎng)的使用壽命，很少發(fā)生故障，維護(hù)工作量小。異步電動(dòng)機(jī)適合用于各種場(chǎng)合，既可作為定速電動(dòng)機(jī)直接連接到電網(wǎng)，也可作為變速電動(dòng)機(jī)由靜止變頻器驅(qū)動(dòng)，如電力推進(jìn)中的異步電動(dòng)機(jī)。船舶設(shè)備中一般不采用同步電動(dòng)機(jī)，但大型推進(jìn)電機(jī)例外。一般可使用低速同步電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)螺旋槳；如推進(jìn)功率大于8~10MW時(shí)，大功率電機(jī)可通過(guò)齒輪裝置連接到螺旋漿。傳統(tǒng)的永磁同步電動(dòng)機(jī)通常在功率只有幾千瓦的工業(yè)設(shè)備（也包括一些直聯(lián)應(yīng)用）中使用。隨著其結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，永磁同步電動(dòng)機(jī)開(kāi)始用于大功率設(shè)備（如功率為幾兆瓦的推進(jìn)系統(tǒng)），特別是在吊艙式推進(jìn)系統(tǒng)中得到了應(yīng)用。永磁同步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、效率高，特別適合用于要求結(jié)構(gòu)尺寸盡可能小的吊艙式推進(jìn)系統(tǒng)。另外，新技術(shù)電機(jī)由于采用了直接水冷系統(tǒng)，可不必安裝吊艙電動(dòng)機(jī)復(fù)雜的空氣冷卻系統(tǒng)，從而簡(jiǎn)化了設(shè)備的制造和安裝。隨著高溫超導(dǎo)材料的發(fā)現(xiàn)和相應(yīng)技術(shù)的快速發(fā)展，高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)也已經(jīng)問(wèn)世。這種電動(dòng)機(jī)采用高溫超導(dǎo)材料來(lái)制作電流傳輸?shù)攘悴考?，?yīng)用超導(dǎo)材料降低了電阻，可以減少電能損耗，具有節(jié)能、高效的特點(diǎn)。目前，新型的高溫超導(dǎo)發(fā)電機(jī)正在研發(fā)之中?？梢哉雇诓痪玫膶?lái)，高溫超導(dǎo)全電力推進(jìn)船舶將出現(xiàn)在人們的視野中。當(dāng)今，船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)一般采用可變速電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)固定螺距螺旋槳的驅(qū)動(dòng)模式。推進(jìn)機(jī)主要有同步電動(dòng)機(jī)和鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)兩種。用于同步電動(dòng)機(jī)的變速控制系統(tǒng)有采用AC-DC-AC變頻器和采用AC-AC循環(huán)型變頻器的調(diào)速。AC-AC循環(huán)型變頻器也稱(chēng)為CYCLO變頻器，具有諧波影響小、功率范圍大、性?xún)r(jià)比高等特點(diǎn)。由于CYCLO系統(tǒng)可以直接驅(qū)動(dòng)同步電機(jī)帶螺旋槳，且調(diào)速范圍為0~155r/min，適合于大型船舶。在大型船舶上（如穿梭油船、大型客船等）目前實(shí)用的有高壓和低壓CYCLO系統(tǒng)兩種。用于異步電動(dòng)機(jī)電力推進(jìn)調(diào)速控制系統(tǒng)的核心是SPWM變頻器，具有功率因數(shù)高、轉(zhuǎn)矩控制平滑等優(yōu)點(diǎn)。由于SPWM和相關(guān)先進(jìn)控制技術(shù)的應(yīng)用，尤其是高電壓大功率的IGBT晶體管具有快速開(kāi)關(guān)的能力，可以控制開(kāi)通期間的di/dt，使得其在小容量變換器乃至大容量變換器中廣泛采用電力電子變頻技術(shù)特點(diǎn)小結(jié)優(yōu)點(diǎn)：1.減小了燃油消耗和維護(hù)費(fèi)用；2.單個(gè)故障的影響降低；3.柴油機(jī)的質(zhì)量更輕、體型更??；4.