随着现代电力电子技的飞速发展,电力推进船舶凭借其机动性、空间布局灵活性、可靠性等优势逐渐成为船舶推进方式的发展方向。针对工程应用中常见的直推型电力推进系统,其制动过程受螺旋桨反转特性的作用,推进电动机将进入发电状态向变频器回馈电能,从而出现直流母线电压泵升现象。若回馈能量未得到及时处理可能引起变频器过压保护动作或造成主回路开关器件的损坏。同时,鉴于工程实践中处理回馈能量的主流方式是能耗制动,并按经验值来选取制动电阻,计算的不准确性可能导致制动单元过温保护或制动电阻使用率低。所以基于能耗制动的船舶能量回馈过程研究事关变频调速装置的安全运行和制动电阻的合理选取。目前国内外对电力推进系统能量回馈过程课题的研究还非常不足,深入开展该课题研究对完善我国船舶电力推进系统的理论体系和解决工程实际问题具有重要意义。本文首先对国内外电力推进系统及其能量回馈过程的研究现状进行简述,然后根据交流调速系统原理建立起基于矢量控制的推进变频调速系统数学模型,以此为基础详细说明了系统矢量控制方法和制动原理。其次,根据螺旋桨水动力理论和船-机-桨作用原理建立起船-桨模型。文章借助上述理论研究和数学模型阐明了电力推进系统能量回馈过程的机理,并先从螺旋桨负载特性出发进行能量回馈过程仿真分析,探明了船型大小、减速时间长短和制动频率对能量回馈过程的影响规律,据此可准确计算出各类船舶在不同工况下的回馈能量,为制动电阻选型提供依据。另外,为适应不同需求和合理选择制动电阻,文中提出了以转速+转矩组合控制策略为中心的三种优化制动控制策略,并明确了相应的适用范围和各自的应用价值。最后为模拟船舶电力推进系统的能量回馈过程,本研究采用先进的RT-LAB半物理仿真技术开发了小比例螺旋桨模拟负载半物理仿真平台,并成功进行了相关模拟验证性试验。该平台作为电力推进系统综合试验平台的重要组成部分,为今后开展大容量电力推进系统相关课题研究提供了重要支撑。本文通过开展船舶电力推进系统能量回馈过程的探索性研究工作,取得了一定的进展,对工程实践和后续深入研究具有重要意义。