船舶电力推进方式相对于传统机械推进方式在多方面具有优势,但其应用与发展被结构复杂,前期投入成本大等劣势所限制。使用建模与仿真技术对船舶电力推进系统进行性能分析、方案论证等研究,可以极大地缩减前期投入成本与开发时间,规避风险,对于船舶电力推进技术的发展与应用具有重要意义。建立船舶电力推进系统仿真软件的重点在于系统各组成部件的建模,考虑到系统的结构复杂,对系统进行结构划分,采用分级建模的方式建立丰富的模型库,并根据使用者的需求建立合适的顶层界面和数据库,这些对于仿真软件的通用性至关重要。推进电机的控制系统是整个船舶电力推进系统的核心部分,在仿真软件模型库中,除了现阶段已成熟通用的电机控制方法之外,配备较为先进的控制方法模型,有助于船舶电力推进技术的进一步发展与应用。本文针对船舶电力推进系统的性能分析和仿真软件的建立,主要进行了以下工作:1)调研了船舶电力推进技术的发展与应用现状,总结了建模与仿真技术在船舶电力推进系统中的应用成果与前景。2)介绍了某船电力推进系统数学模型,并搭建仿真模型,包括柴油机及其调速系统、同步发电机及其励磁系统、变压器、变频器、推进电机及其控制系统和螺旋桨与船体运动系统。3)对永磁同步电机的直接转矩控制与预测电流控制进行研究建模,并使用一拍延时补偿和无差拍控制理论对预测电流控制进行优化,进一步充实仿真模型。4)建立模型库和配套的顶层界面与数据库,集成模型库、界面和数据库,完成船舶电力推进系统仿真软件的开发。5)使用仿真软件对系统进行组态式建模,设计仿真实验并进行性能分析,包括船舶运行(加速、减速)实验和永磁同步电机直接转矩控制与预测电流控制性能对比实验。6)分析推进电机控制系统中的逆变器故障原因与种类,利用仿真软件搭建模型并进行故障仿真实验,提取并分析相关故障特征参数,包括典型的断路故障、短路故障和逆变器老化造成的信号延时故障。