1变频调速技术广泛运用于船舶电力推进及主机轴带发电机等领域。采用变频调速技术是节能降耗、改善控制及操作性能、提高产品产量和质量的重要途径，已在应用中取得了良好的效果和显著的经济效益。但是，在对其优质调速的性能和节能的一片赞誉中，人们往往忽视了进一步挖掘变频调速系统节能潜力和提高效率的问题。事实上，从变频器内部研究和设计的方面看，应用或寻求哪一种控制策略可以使变频驱动电机的损耗最小而效率最高？怎样才能使桨等储存的能量及时高效地回馈到电网？这正是提高效率的两个重要途径。第一个环节是通过变频调速技术及其优化控制技术实现"按需供能"，即在满足电机速度、转矩和动态响应要求的前提下，尽量减少变频装置的输入能量；第二个环节是将由桨中储存的动能或势能转换而来的电能及时地、高效地"回收"到电网，即通过有源逆变装置将再生能量回馈到交流电网，一方面是节能降耗，另一方面是实现电动机的精密制动，提高电动机的动态性能。
2传统电力推进船用变频器在应用中存在的问题
传统电力推进船用变频器大都为电压型交-直-交变频器，三相交流电首先通过二极管不控整流桥或相控整流桥得到脉动直流电，再经电解电容滤波稳压，最后经无源逆变输出电压、频率可调的交流电给电动机供电。这类变频器调速范围宽，所以在电力推进和轴带发电机中获得广泛应用。但是传统的变频器不能直接用于需要快速起、制动和频繁正、反转的调速系统，因为这种系统要求电机四象限运行，当电机减速、制动时，电机处于再生发电状态。由于二极管不控整流器能量传输不可逆，产生的再生电能传输到直流侧滤波电容上，产生泵升电压，这就限制了通用变频器的应用范围。为了解决电动机处于再生发电状态产生的再生能量，传统的变频器需要采用能耗制动方式，即通过内置或外加制动电阻的方法将电能消耗在大功率电阻器中，实现电机的四象限运行，该方法虽然简单，但有如下严重缺点：（1）浪费能量，降低了系统的效率。（2）电阻发热严重，影响系统的其他部分正常工作。（3）简单的能耗制动有时不能及时抑制快速制动产生的泵升电压，限制了制动性能的提高。另外，由于传统整流环节采用了二极管不可控整流电路，因而向电网注入了大量谐波造成严重的电网污染。治理这种电网污染的最根本措施就是要求变流装置实现网侧电流正弦化，且运行于单位功率因数。
谐波对船舶电网的影响
传统的变频器所引进的谐波电流会影响船舶电力系统的多个工作环节，包括变压器，中性线，还有电动机，发电机和电容器等。谐波电流会导致变压器，电动机和备用发电机的运行温度（K参数）严重升高。中性线上的过电流（由谐波和不平衡引起）不仅会使导线温度升高，造成绝缘损坏，而且会在三相变压器线圈中产生环流，导致变压器过热。无功补偿电容器会因电网电压谐波畸变而产生过热，谐波将导致严重过流；另外，电容器还会与电力系统中的电感性元件形成谐振电路，这将导致电容器两端的电压明显升高，引致严重故障。照明装置的启辉电容器对于由高频电流引起的过热也是十分敏感的，启辉电容器的频繁损坏显示了电网中存在谐波的影响。
谐波还会引起配电线路的传输效率下降，损耗增大，并干扰电力载波通讯系统的工作，如电能管理系统（EMS）和时钟系统。而且，谐波还会使电力测量表，有功需量表和电度表的计量误差增大。随着船舶用电设备的谐波标准日益严格。特别是在船舶的电站容量比较小，如果功率因数过低、THD值过高，不仅会使负载的机械震动加大、仪表的测量误差增加，而且还会对计算机和通信产生干扰，增加谐波损耗，降低效率，以至严重影响整个系统的控制性能。特别是一些调查船，如果THD值过高，一些精密仪器将不能工作。
3 PWM整流器技术和新发展——双PWM控制技术
3.1 PWM整流器原理概述
交-直-交电压型变频器的主电路输入侧传统的方法是经三相不可控或相控桥式整流器向中间直流环节的滤波电容充电，然后通过PWM控制下的逆变器输入到交流电动机上。虽然这样的电路成本低、结构简单、可靠性高，但是由于采用三相桥式不控整流器使得功率因数低、网侧产生大量谐波污染而且无法实现能量的再生利用等。针对上述不足，PWM整流器已对传统的相控及二极管整流器进行了全面改进。其关健性的改进在于用全控型功率管取代半控型功率开关管或二极管，以PWM斩控整流取代了相控整流或不控整流。和传统整流器相比，高瓶开关模式PWM整流器（PWM SMR）可以控制交流电源电流为畸变很小的正弦化电流，且功率因数为1.此外，SMR和传统相控整流器相比较，体积、重量可以大大地减少，动态响应速度显著提高。PWM整流器的原理图及波形图如1.
消除对电网的谐波污染并提高功率因数，实现电机的四象限运行以构成变频技术不可回避的问题。为此，PWM整流技术的研究，新型单位功率因数变流器的开发引起广泛的关注。传统的制动方法是在中间直流环节电容两端并联电阻消耗能量，这既浪费了能量，又不可靠，而且制动慢；或者设置一套三相有源逆变系统，但增加了变压器，加大了回馈装置的体积，增加了成本而且逆变电流波形畸变严重，电网污染重，功率因数低。而整流三相桥电路中采用高频的IGBT自关断器件进行PWM控制，将电网输入三相交流电均高频调制为脉宽调制的正弦波，可使网侧的输入电流接近正弦波并且功率因数达到1，由于PWM高频调制脉冲由PWM整流器自己产生和电网频率无关，可以彻底解决电网的谐波污染问题。
PWM整流器和PWM逆变器无需增加任何附加电路，就可实现系统的功率因数约等于1，消除网侧谐波污染，能量双向流动，方便电机四象限运行，同时对于各种调速场合，使电机很快达到速度要求，动态响应时间短。变频器双PWM控制结构，其中ia、ib、ic是与电网电压e a、eb、ec具有同频同相位的电流信号，网侧功率因数约等于1.
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