新能源与电力电子在船舶电力推进中的发展和应用汤天浩(上海海运学院物流工程学院,上海200135)摘要:在新能源与电力电子技术飞速发展的今天,绿色交通工具已成国内外研究的热点,船舶电力推进系统将是其中重要的应用领域之一。本文主要论述功率变换装置在新能源供电系统中的核心作用、电力电子变换技术与现代电源技术的融合,探讨集成供电系统的电源变换、智能管理及安全控制等问题,并试图从系统结构、变流模式、控制方法和电力电子器件的应用等方面讨论船舶电力推进系统的应用。关键词:新能源;电力电子;电力传动控制;船舶;推进系统:U66513文献标识码:ANewEnergyandPowerElectronicsandTheirApplicationinMarineElectricPropulsionSystemsTANGTian2hao(LogisticsEngineeringCollege,ShanghaiMaritimeUniversity,Shanghai200135,China)Abstract:Withthefastdevelopmentofnewenergyandpowerelectronics,the“greenvehicles”havebeenpaidmoreattentionbydomesticandinternationalresearchers,inwhichmarineelectricpropulsionsystemswillbeoneofthemostimportantappliedareas.Thispaperdiscussessomeproblemsonthecorerolesofpowerconvertersinelectricalsourcesystemswithnewenergies,thetechniquefusionofpowerelectronicswithmodernpowersupply,andthehybridpowersupplymethodsbydifferentenergies.Themaintopicswillbefocusedonthepowerconversion,intelligentmanagement,securitycontrolandapplicationprospects.Keywords:newenergy;powerelectronics;electricdrivecontrol;ships;propulsionsystems0引言自世界上第一艘以蒸汽机为动力的船舶问世以来,以热机(如:柴油机、汽轮机以及燃汽轮机等)为动力直接驱动螺旋桨的机械推进系统成为船舶推进的主要方式,在船舶动力装置中占据了主导地位。然而,一方面船舶内燃机机械推进系统仍存在噪音大、调速范围小和灵活性差等难以解决的问题;另一方面随着全球石油资源的耗尽,内燃机将逐步退出历史舞台,人们必须在石油没有用完的约60年时间内找到新的能源及其动力装置。这是人类在进入21世纪所面临的巨大问题和挑战之一,因此,人们一直在努力寻找能源利用效率高、不污染环境并可以再生的新能源及其利用方式。近年来,国内外在新能源开发和利用方面,将风力发电、太阳能电池和燃料电池等作为当前电气工程重要的研究领域和发展方向,并取得了重要的成果。例如:美国和加拿大等国家在燃料电池的化学反应机理、合成材料和反应堆研制等方面取得了突破;法国、日本等国家正在开展燃料电池、太阳能应用于船舶的研究。国内在这方面相对比较落后,特别是在以燃料电池为动力装置的电力推进船舶研制方面几乎是空白。目前,利用新能源作为动力系统需要解决的关键问题是电能的转换,即通过电力变换装置使发电设备输出的电能在形式上与现有的用电设备的要求相匹配,在品质上满足用户的需求。如何采用电力电子开关器件构造合适的电力变换装置是能否解决上述问题的关键。随着电力电子器件、变流技术、传动控制系统以及新能源和新材料等高新技术的飞速发展,船舶电力推进系统正在经历着巨大变革[1]。但是,长期形成的学科体系和行业的条块分割,成为制约新能源与电力推进系统广泛应用和发展的主要瓶颈之一。因此,特别需要通过学科交叉研究和开发与新能源发电设备配套的电力电子功率变换器,通过系统集成形成产品,以方便用户。而且,由于船舶系统的专业性和特殊性,这一大功率电力传动控制系统的重要应用领域未得到应有的关注和重视,致使国内在这方面的研究与国外先进水平的差距更加明显。这也同时给电力电子与传动控制领域带来一个巨大的发展机遇和空间。1.新能源发电方式能源都来自于自然界,基本上可以分为可再生能源和不可再生能源两大类[2],可再生能源的利用是当前研究和开发新能源供电方式的重要课题。其研究热点主要集中在风力发电、太阳能电池和燃料电池方面。1.1风力发电人类利用风能的历史可以追溯到公元前,我国是风能开发和利用较早的国家之一,早在3000多年前就开始以风能作为动力进行磨面、提水和航海。但数千年来,风能技术发展缓慢,没有引起人们足够的重视。自1973年世界...