2006《电力推进系统》教学大纲

课程编号：

课程名称：电力推进系统

学时/学分：24/1.5（其中含实验 4 学时） 先修课程：《电工学》，《电子技术》 适用专业：轮机工程 轮机管理

开课学院、系或教研室：能源与动力工程学院系统仿真与控制技术研究中心 一. 课程的性质和任务

电力推进系统是轮机管理专业的一门专业选修课程。电力推进是一种发展迅速的推进型式。学生通过这门课程的学习，要了解和掌握船舶电力推进系统的基本组成、功能原理及典型应用；了解船舶电力推进技术的最新发展方向。 二. 课程的教学内容和基本要求

1. 船舶电力推进技术发展及应用

教学内容

1) 船舶电力推进技术发展

2) 船舶电力推进系统的功率范围及适用领域 3) 船舶电力推进系统的特点 教学要求

1) 了解船舶电力推进技术的发展历史； 2) 了解船舶电力推进技术的适用范围；

3) 了解船舶电力推进系统与柴油机推进系统的对比特点； 4) 了解船舶电力推进系统的能量流及效率损耗情况。 2. 船舶电力推进系统的组成及原理 教学内容

1) 发电模块：原动机、发电机的原理及功能；

2) 配电模块：变压器及配电板的构造原理及功能。

3) 推进动力模块：直流电机、交流异步电机、交流同步电机； 4) 推进器单元：轴系推进、AZIMUTH推进器、吊舱式推进器； 教学要求

1) 熟悉原动机及发电机的原理及功能；熟悉柴油机的调速特性、三相交流同步发

电机的构造和工作原理；了解电枢反应的概念； 2) 熟悉变压器的构造及变压器的基本功能；熟悉配电板的构造及基本功能； 3) 掌握直流电机、交流异步电动机、交流同步电动机的构造、励磁方式和工作原理；起动、制动和调速的基本概念和方法；

4) 熟悉轴系推进、AZIMUTH推进器、吊舱式推进器等几种不同的电力推进模式

及特点。主要掌握吊舱式推进器的工作原理及几个主要跨国公司的吊舱式推进

器的特点；

3. 电力推进系统的能量管理及推进控制 教学内容

1) 能量管理及推进控制的概念及基本功能；

2) 动态定位的概念及实现；

3) 电力推进系统的保护功能：原动机的保护及控制、发电机的保护及控制、推进

器的保护及控制；

教学要求

1) 熟悉能量管理及推进控制的概念及基本功能； 2) 熟悉动态定位的概念及实现；

3) 熟悉电力推进系统的各种保护功能：原动机的保护策略及控制措施、发电机的

保护策略及控制措施、推进器的保护策略及控制措施； 4. 几种典型的船舶电力推进方式 教学内容

1）SCR + DC motor drive （可控硅整流器+直流电动机）

2）DOL asynchronous motor＋CPP(交流异步电动机+可调螺距螺旋桨) 3）CSI + synchronous motor（电流型变频器＋交流同步电动机） 4）Cyclo converter + synchronous motor（交-交变频器+交流同步电动机） 5）VSI + asynchronous motor（电压型变频器＋交流异步电动机） 教学要求

1) 熟悉可控硅整流器+直流电动机的船舶电力推进系统的组成及功能特点

2) 熟悉交流异步电动机+可调螺距螺旋桨的组成及功能特点； 3) 熟悉电流型变频器＋交流同步电动机的组成及功能特点； 4) 熟悉交-交变频器+交流同步电动机的组成及功能特点； 5) 熟悉电压型变频器＋交流异步电动机的组成及功能特点； 6) 异步电机的矢量控制及直接转矩控制的工作原理及特点；

7) 比较以上几种电力推进方式在起动电流、起动转矩、低速下的功率损耗、满负

荷时的功率因数、动态响应、扭矩波动、推进效率等方面的表现。 5. 船舶电力推进系统设计 教学内容

1) 全生命周期的成本估算；

2) 船舶电力推进系统分析：负荷计算、短路计算、接地故障计算、电压降计算、瞬态分析、可靠性分析； 教学要求

1) 熟悉船舶电力推进系统的全生命周期的成本估算方法； 2) 熟悉船舶电力推进系统分析方法： 负荷计算方法、 短路计算方法、 接地故障计算、 电压降计算、 瞬态分析、

可靠性分析；

6. 谐波的生成及抑制 教学内容

1) VSI变频器的工作原理及谐波的生成； 2) CSI变频器的工作原理及谐波的生成； 3) CYCLO变频器的工作原理及谐波的生成； 4) 船级社关于谐波的相关规范； 5) 谐波的估算；

6) 谐波的消除及抑制方法。 教学要求

1） 熟悉VSI变频器的工作原理及谐波的生成； 2） 熟悉CSI变频器的工作原理及谐波的生成； 3） 熟悉CYCLO变频器的工作原理及谐波的生成； 4） 了解船级社关于谐波的相关规范； 5） 掌握谐波的估算方法；

6） 掌握谐波的消除及抑制方法：主动滤波器、被动滤波器。

课程的学时分配

教学环节 课程内容 学时 第一章 船舶电力推进技术发展概述 第二章 船舶电力推进系统应用 第三章 船舶电力推进系统的组成 第四章 能量及推进控制 第五章 整流、变频技术 第六章 船舶电力推进系统设计 第七章 电网谐波 第八章 应用案例 合计

三、课程内容的难点、重点 1．船舶电力推进系统的组成

2. 船舶电力推进系统与传统的柴油机推进系统的对比 3. 几种典型的船舶电力推进型式比较 4. 整流、变频技术及谐波的产生 5. 吊舱式推进器的功能；

6. 矢量控制技术及直接转矩控制技术； 7. 永磁电机、超导电机等新技术

四、课程改革与特色

电力推进系统课程是轮机管理专业的一门主要专业选修。电力推进是一种发展迅速的推进型式。学生通过这门课程的学习，可以了解和掌握船舶电力推进系统的基本组成、功能原理及应用；了解船舶电力推进技术的最新发展方向。为我国船舶电力推进船舶的建造和使用培养专业人才。本课程满足国际海事组织的STCW78/95公约以及我国海上交通安全管理法规要求。

讲课 4 2 2 2 4 2 2 2 20 实验、习题 小计 2 2 4 2 2 2 6 2 2 4 24 五、推荐教材及参考书 《船舶电力推进原理》

主编： 金德昌

出版社：国防工业出版社， 出版或修订时间：1993

《Maritime Electrical Installations and Diesel Electric Propulsion》2003

执笔：高海波

审阅：赵在理

审定：范世东

主编：Alf Kare Adnanes

出版社：, ABB AS Marine 出版或修订时间：2003

日期：2006-8-9 日期：2006-8-9 日期：2006-8-9