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电力推进凭其高效、可靠、低排放和低维护等优势，正逐渐成为船舶主流推进方式。为维持船舶正常航行，常面临推进负荷突变工况，造成电网电压和频率等参数剧烈波动，从而影响电力系统的稳定运行。在船舶电力系统中引入储能装置是平抑大负荷波动，保证系统稳定运行的技术途径。由于同时满足高功率密度与高比能量的储能单元还未取得突破，即单一储能介质难以兼顾电力系统的功率和能量需求。这使得研究者不得不另辟蹊径，将目光投向由两种或多种储能单元组成的混合储能系统。
混合储能系统不同类型储能元件之间的匹配控制和能量管理须采用双向DC-DC变换器作为执行机构。此外，双向DC-DC变换器还决定了混合储能装置的动静态特性及储能单元的寿命。本文在开展数学建模、能流控制策略以及功率分配算法研究的基础上，完成了船用双向DC-DC变换器的原理设计，主要工作如下：
1、采用互补PWM控制方式和连续导电（CCM）模式双向DC-DC变换器为研究对象。基于状态空间平均法建立变换器的小信号模型，把小信号模型限定于一个欧拉多面体内的方式转化为多胞型模型，为开展变换器控制策略的研究奠定理论基础；
2、针对传统能流控制策略存在误差较大和参数摄动问题，采用求解H∞控制问题和区域极点配置法设计H∞鲁棒控制器，在Matlab/Simulink环境下建立船舶双向DC-DC变换器模型，对比分析了H∞型鲁棒控制器和传统双闭环PI控制器的输出指标；
3、比较分析了基于频率和幅值的功率分流方法的优缺点，在传统一阶低通滤波算法基础上引入模糊控制算法，提出了一种兼具两种功率分流优势的Lowpass-fuzzy算法，并在Matlab/Simulink中建立控制算法模型，仿真试验验证了其改善超级电容容量利用率的效果；
4、结合Lowpass-fuzzy功率分流和H∞型鲁棒控制设计了双向DC-DC控制器，通过搭建船舶混合储能系统整体模型，验证该设计的可行性，并开展参数整定；在此基础上，搭建船舶混合储能双向DC-DC变换器小功率原理试验平台，模拟船舶电推系统各种工况下的输出响应，验证混合储能双向DC-DC变换器对负荷波动的平抑效果。
仿真和小功率原理样机试验验证结果表明：基于Lowpass-fuzzy功率分流和H∞型鲁棒控制的船舶混合储能双向DC-DC变换器具有优越的动静态特性和平抑负荷波动效果。
混合储能系统不同类型储能元件之间的匹配控制和能量管理须采用双向DC-DC变换器作为执行机构。此外，双向DC-DC变换器还决定了混合储能装置的动静态特性及储能单元的寿命。本文在开展数学建模、能流控制策略以及功率分配算法研究的基础上，完成了船用双向DC-DC变换器的原理设计，主要工作如下：
1、采用互补PWM控制方式和连续导电（CCM）模式双向DC-DC变换器为研究对象。基于状态空间平均法建立变换器的小信号模型，把小信号模型限定于一个欧拉多面体内的方式转化为多胞型模型，为开展变换器控制策略的研究奠定理论基础；
2、针对传统能流控制策略存在误差较大和参数摄动问题，采用求解H∞控制问题和区域极点配置法设计H∞鲁棒控制器，在Matlab/Simulink环境下建立船舶双向DC-DC变换器模型，对比分析了H∞型鲁棒控制器和传统双闭环PI控制器的输出指标；
3、比较分析了基于频率和幅值的功率分流方法的优缺点，在传统一阶低通滤波算法基础上引入模糊控制算法，提出了一种兼具两种功率分流优势的Lowpass-fuzzy算法，并在Matlab/Simulink中建立控制算法模型，仿真试验验证了其改善超级电容容量利用率的效果；
4、结合Lowpass-fuzzy功率分流和H∞型鲁棒控制设计了双向DC-DC控制器，通过搭建船舶混合储能系统整体模型，验证该设计的可行性，并开展参数整定；在此基础上，搭建船舶混合储能双向DC-DC变换器小功率原理试验平台，模拟船舶电推系统各种工况下的输出响应，验证混合储能双向DC-DC变换器对负荷波动的平抑效果。
仿真和小功率原理样机试验验证结果表明：基于Lowpass-fuzzy功率分流和H∞型鲁棒控制的船舶混合储能双向DC-DC变换器具有优越的动静态特性和平抑负荷波动效果。