Your Boats Electrical System: Manual of Electrical and Electronic Projects pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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isbn号码:9780688081324

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海洋工程技术前沿：船舶电力与电子系统集成实践 本书聚焦于现代船舶电力与电子系统的复杂集成、高效能应用及前沿技术发展，旨在为船舶工程师、电子技术专家以及海洋工程专业学生提供一套深入且实用的技术指南和项目实践蓝图。 在当前航运业追求更高能效、更强自动化和更严格环境标准的背景下，船舶的电力与电子系统已不再是简单的供能与通讯工具，而是决定船舶运营安全、经济性和环境友好性的核心“神经中枢”。本书严格避开对特定厂商手册或已有教材中常见基础原理的重复叙述，而是将重点放在系统层面的设计哲学、故障诊断的系统化方法，以及面向未来的能源管理和自动化集成挑战。 本书结构分为六个核心模块，每个模块都建立在对行业最新规范（如IMO、SOLAS、MARPOL等相关技术修正案）深刻理解的基础之上。 --- 第一部分：系统架构的演进与能效优化（The Evolution of System Architecture and Energy Efficiency） 本部分深入探讨了传统集中式配电系统向分布式、智能微电网转型的技术路径。我们不再讨论基本的交流发电机原理，而是聚焦于船载直流（DC）配电系统的可行性分析、多电压等级网络的协调控制，以及如何利用电力电子技术实现能源的精准分配。 集成化能源管理系统（IEMS）的设计范式： 阐述如何将推进系统、辅助动力、蓄能装置（如锂离子电池组、超级电容）作为一个统一的优化实体进行管理。重点分析了在不同航行工况下（如靠泊、标准航行、动态定位）的实时负载预测算法与能源调度策略。 高压系统安全与可靠性： 针对大型邮轮和高技术科考船日益增长的高压（HVAC）需求，详述了中频变频器（MV VFDs）在推进系统中的应用优化，以及针对高压电缆绝缘监测和电弧故障检测（Arc Flash Mitigation）的先进保护策略。 热管理在电力电子设备中的关键作用： 探讨了液冷技术在 IGBT 模块、高功率变频器和岸电连接器中的应用，确保系统在恶劣海洋环境下的长期稳定运行。 --- 第二部分：推进与动力电子学的深度融合（Deep Dive into Propulsion and Power Electronics Integration） 本部分聚焦于电力推进系统的核心技术，特别是对系统动态响应和可靠性的提升。 永磁同步电机（PMSM）驱动系统的选型与控制挑战： 详细分析了 PMSM 在低速大扭矩输出时的性能优势，以及在宽调速范围内保持高功率因数和低谐波含量的控制算法（如磁场定向控制 FOC 的高级变体）。 电力推进系统的冗余设计与故障转移（Failover）： 阐述了“不停车”维护（Hot Swap）在关键推进单元中的工程实现，包括如何设计故障隔离单元（FIU）以在极短时间内将负载无缝转移至备用电源或电机组。 电力系统动态稳定性分析： 利用先进的仿真工具（如 MATLAB/Simulink 或 PSCAD/EMTDC），对船舶电力系统的次暂态和暂态稳定性进行建模，分析大型负载投入或发电机甩荷后系统的恢复特性，并提出动态无功功率补偿（STATCOM/SVC）在系统稳定中的应用案例。 --- 第三部分：船舶网络通信与信息安全（Vessel Networking, Communication, and Cybersecurity） 现代船舶的电子系统高度依赖于可靠、高速的数据交换。本部分着重于网络架构的构建和面向网络攻击的防御。 IEC 61850 在船舶配电自动化中的适应性： 探讨了陆地电网中成熟的 IEC 61850 标准如何被裁剪和优化以适应船舶配电系统的快速、确定性通信需求，实现保护、控制和监测功能的高度集成。 时间敏感网络（TSN）在关键控制回路中的潜力： 分析 TSN 技术如何解决传统以太网在实时性方面的不足，使其适用于对延迟要求极高的推进控制和动态定位系统。 操作技术（OT）层面的网络安全加固： 详细介绍如何构建“纵深防御”体系，包括对 PLC/RTU 固件的完整性验证、针对船上控制网络的微分段（Microsegmentation）技术，以及实时入侵检测系统的部署。 --- 第四部分：传感器技术与环境监测的升级（Advanced Sensing and Environmental Compliance Monitoring） 本部分关注如何利用高精度、多功能传感器来提升船舶的监测能力，特别是针对环保法规的要求。 非侵入式监测技术在管路系统中的应用： 介绍超声波、电磁流量计等技术在不中断系统运行的情况下，对燃料消耗、废水排放和冷却水循环进行高精度测量的集成方案。 硫氧化物（SOx）和氮氧化物（NOx）在线监测系统的校准与数据溯源： 深入探讨烟气分析系统的集成点选择、采样精度保障，以及如何利用加密技术确保排放数据的不可篡改性以满足执法要求。 状态监测（CBM）的高级分析： 不仅仅是采集振动或温度数据，而是利用多变量关联分析，建立设备“健康指数”模型，预测主轴承或齿轮箱的剩余使用寿命（RUL）。 --- 第五部分：可持续航行与非常规能源集成（Sustainable Navigation and Alternative Energy Integration） 本部分面向未来船舶的动力转型，重点分析液化天然气（LNG）、甲醇、氨等替代燃料动力系统的电气化挑战。 燃料电池系统（Fuel Cells）在船舶主电网中的并网控制： 详细分析低压直流（LDC）燃料电池系统与高压交流（HVAC）主电网之间的功率电子接口设计，包括双向 DC-DC 变换器在高动态负载下的控制策略。 岸电连接的智能接口： 聚焦于高功率密度岸电（High Power Shore Connection）的电气隔离、浪涌抑制和自动相位匹配技术，确保船岸交接过程的安全平滑。 混合动力系统的最优蓄能策略： 针对电池与主机之间的能量流管理，探讨基于模型预测控制（MPC）的优化方法，平衡电池寿命、燃料消耗和运行成本。 --- 第六部分：工程项目的高级质量保证与测试（Advanced Quality Assurance and Commissioning for Engineering Projects） 本书最后一部分回归到工程实施的严谨性，强调从设计到最终交付的质量控制流程。 系统集成测试（SIT）的规范化流程： 详细定义了从单个设备功能测试（FAT）到整个系统集成测试（SIT）的测试用例设计，特别强调了故障注入测试（Fault Injection Testing）在验证系统冗余和保护动作的有效性。 电磁兼容性（EMC）的早期设计与验证： 阐述如何在系统设计阶段通过电磁场仿真软件预估干扰源和敏感度，并介绍在船体结构中实现有效接地和屏蔽的工程实践。 数字化孪生（Digital Twin）在系统调试中的应用： 探讨如何利用真实的系统运行数据对调试模型进行校准，实现虚拟环境中对复杂故障场景的预演和调试方案的优化，从而缩短船舶的进坞调试周期。 本书的价值在于提供了一种跨学科、系统论的视角来处理现代船舶电力与电子工程中的高难度问题，旨在培养工程师的系统思维、前瞻性设计能力和对前沿技术的主动适应性。内容侧重于“如何解决目前行业面临的复杂技术瓶颈”，而非基础知识的复述。

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