船舶综合电力系统是未来许多船舶(商船、军舰、邮轮等)动力系统的发展方向。随着船上电力负荷功率需求逐渐增大,船舶电网中装机容量上升,进而推动了船舶电网电压等级的上升。此外,相比传统船舶电网采用交流系统而言,采用直流系统拥有众多优点(如:能够消除无功功率传输,减少电缆重量,发电机组之间不需要同步等)。为适应未来船舶电网功率需求与高效运行等目标,研究者对采取中压直流形式的配电方案开始关注。目前,船舶中压直流系统的发展在工程应用中尚处于探索阶段,本文结合船舶航行工况,从以下方面展开研究。首先,根据船舶中压直流系统的基本组成单元,建立各部分数学模型与仿真模型,包括燃气轮机发电机组+整流单元、推进电机及其控制单元、船桨负载单元、储能单元等。在PSCAD下进行相应的仿真实验,验证其合理性。其次,考虑到中/低压间的功率传输、中压直流母线上储能单元的接入等问题,本文以双有源桥DC/DC变换器作为基本单元,通过将基本单元进行串并联以实现分压与大功率传输的目的,进而对中压到低压之间的单/双向功率传输控制进行研究。将这种变换器分别应用于配电变压器功能和储能接口功能下。在配电变压器功能下实现配电变压器低压侧在加减载时的电压稳定。在储能接口功能下实现储能单元与中压直流母线间的双向功率传输。最后,在全系统仿真平台上,对船舶航行中的典型工况进行仿真验证,包括起航、停车、倒航、外界环境频繁变化、螺旋桨受阻、螺旋桨出水等。对部分工况(停车/倒车)下,由于螺旋桨的反转特性造成推进系统向中压直流母线回馈能量,进而造成母线电压上升的过程进行研究,探索采取储能单元(本文采取储能类型为功率型储能—超级电容器)与能耗制动电阻同时对母线电压进行控制的方法,仿真结果表明在这种方法下,直流母线电压能够更长时间稳定在额定值上。此外,对中压直流母线上突加脉冲负载进行研究,通过控制超级电容器向脉冲性负载供电以减小母线电压受到的冲击,仿真结果表明控制超级电容器向脉冲性负载供电时直流母线电压受到的冲击明显减小。