电力推进船舶直流网配电系统设计

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。 总之，船舶电力推进系统是现代船舶设计中的重要部分，具有广泛的应用前景和发展空间。随着科技的不断进步，电力推进系统将更加智能化、高效化和环保化，为船舶行业的发展注入新的动力。

57卷增刊1

2016年11月中 国 造 船

SHIPBUILDING OF CHINAVol.57 Special 1

Nov. 2016

文章编号：1000-4882 (2016) S

1-0124-10

船舶电力推进系统设计的要点分析

张国立，曲兆源

(中海油能源发展采油服务公司深水环保船项目组天津300451 )

摘 要

船舶交流电力推进系统具有体积小、重量轻、机舱布置灵活、自动化程度高、电网综合利用率高等特点，

越来越多的海洋工程船舶都采用了交流电力推进系统。论文介绍了目前常用的交流船舶电力推进系统的优点

和组成，重点探讨了在整个系统设计中应该注意的若干问题，以及规范对这些问题的约束，并提出解决思路

和办法。

关键词：

电力推进；设计；电站；电压等级；推进器；谐波

中图分类号：

U

664.14 文献标识码：

A

0引言

谈及电力推进在船舶上的应用，最早可以追溯到1860年。世界上第一艘以蓄电池为动力，电动机

直接驱动的电力推进潜艇投入使用。

进入20世纪，大部分潜艇都采用电力推进方式。潜艇在水面航行时，由“柴油机-发电机”组给蓄电

池充电，并向电动机供电驱动船舶。核潜艇则采用原子能发电，电动机驱动的推进方式。

20世纪20年代，美国建造的航母等水面舰艇，也采用“汽轮机-发电机-电动机”的电力推进系统。

二战期间，在破冰船、科学考察船及其他特殊用途船舶上，也陆续装备了电力推进系统。在此期

间的船舶电力推进系统一般采用了 Ward

-Leonard

直流调速系统，即G

-M

系统。

20世纪70年代，应用电力电子技术的晶闸管交流装置取代了 Ward

-Leonard

调速装置，成为电力

推进系统的主要调速方式。

20世纪80年代以来，随着电力电子技术、交流调速理论和计算机控制技术的发展，采用可关断半

导体开关（如IGBT

)的交流调速系统逐步取代了晶闸管直流调速系统，船舶交流电力推进系统进入了

快速发展时代。

1电力推进与常规柴油机机械推进的比较

第３０卷第２期　２００７年ｌ２月　上海船舶运输科学研究所学报　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＳＳＳＲＩ　Ｖｏ１．３０　Ｎｏ．２　Ｄｅｃ．２００ｒ７　文章编号：１０００．４６９６（２００７）０２．００９６．０４　

电力推进船舶推进控制系统设计要点　

冯　宁，　郑元璋　（上海船舶运输科学研究所研究部，上海２００ｌ３５）　

摘要：对电力推进船舶的主推进控制技术进行了分析研究，提出主推进控制系统的设计思路和功能实现方法。　关键词：船舶工程；机舱自动化；电力推进；推进控制系统　、　、　中圈分类号：ｕ６６４．１４　文献标识码：Ａ　

Ｋｅｙ　Ｐｏｉｎｔｓ　ｏｆ　Ｍａｒｉｎｅ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｄｅｓｉｇｎ　

ＦＥＮＧ　Ｍ　，　ＺＨＥＮＧ　Ｙｕａｎ－ｚｈａｎｇ　（Ｒｅ．ａｒｃｈ　Ｃｅｎｔｅｒ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｓｈｉｐ＆Ｓｈｉｐｐｉｎｇ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２００１３５，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ．－Ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｆｏｒ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ　ｓｈｉｐｓ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ、Ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｉｄｅａ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ　ａｒｅ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｈｉｐ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｅｎｇｉｎｅ　ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ；ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｐｍｐｕｌｓｉｏｎ；ｐｍｐｕｌｓｉｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　

０　引　言　２０世纪８Ｏ年代以来，随着电力电子学的发展，交流电机的变频调速技术日渐成熟，基于晶闸管的整流　和逆变原理实现的船舶电力推进系统在机动性、可靠性和运行效率等方面都有了突破性的进展。船舶电力　推进系统显示出广阔的应用前景，世界上各大船用设备生产厂家都对其十分关注，纷纷推出自己的电力推进　系统产品。　．　推进控制系统是船舶电力推进系统的控制中枢，是涉及电站控制、操舵和推进一体化控制的综合控制系　统，目前国内尚无船舶电力推进控制系统的产品，为提高国产设备的装船能力和国际竞争力，我所开展了电　力推进船舶推进控制系统的研制工作。　我们设计的推进控制系统由主控制柜、驾驶室主操纵板、驾驶室舷翼操纵板、机舱集控室操纵板、就地操　纵板和安全保护报警灯板等设备组成（见图１），一套推进控制系统只负责控制一套全回转推进装置，这样的　设计能够保证系统故障不扩散，也有助于系统的扩展。例如某些电力推进船舶具有３套电力推进装置，就为　其配置３套推进控制系统，各套推进控制系统在控制功能上是分立的，只在驾驶室主操纵板的公共手柄功能　上有系统间的耦合，这样的配置极大地提高了电力推进船舶的安全性和可靠性。　１主控制柜设计　主控制柜是电力推进控制系统的控制核心，除电源装置外，控制柜内部安装３个重要模块：推进控制器　（ＰＲＣ．Ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、转舵控制器（ＳＴＣ．Ｓｔｅｅｒｉｎｇ　Ｇｅａｒ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、助航设备控制器（ＳＡＣ—Ｓａｉｌ　Ａｉｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）　收稿日期：２００７．０６．１８　・　作者简介：冯宁（１９８０－），男，天津市人，助理研究员，硕士，主要从事船舶机舱自动化产品的开发。

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。