能源危机和环境污染是当前全球面临的重大挑战,也影响着各个交通行业的快速发展,航运业作为交通产业的重要成员,对其节能减排的研究受到人们的广泛关注。随着船舶电力推进的发展,船舶微电网成为船舶运行的核心,对船舶微电网的研究可以极大地促进船运行业的发展。随着电力电子变流技术的发展,船舶微电网可以更加自由地选择采用直流电制、交流电制、交直流混合电制。由于交直流混合电制更加经济、节省空间、可操控性强越来越受到航运业的青睐,蓄电池系统的接入提高了船舶微电网的灵活性,减少了污染物的排放,提高了柴油发电机的柴油利用率。本文将研究混合动力渡船上的电气系统,蓄电池经过双向DC/DC变换器与直流母线相连,并给驱动电机提供能量,两个柴油发电机与交流母线相连并给其他负荷供电,采用LCL滤波的DC/AC变换器作为交流母线与直流母线连接的桥梁。渡船有三种工作模式,分别为柴油发电机不工作,蓄电池单独给整个系统供电模式、蓄电池与柴油发电机共同给整个系统供电模式、柴油发电机单独给整个系统供电同时给蓄电池充电的模式。双向DC/DC变换器采用的是三相交错并联的DC/DC电路,为了保证稳定直流母线电压并保证电动机在启动时控制信号不饱和,双向DC/DC电路采用的是双环抗饱和的PI控制。并针对双向DC/DC变换器带恒功率负载时的稳定性问题,采用阻抗比法进行了分析,选取了直流母线上合适的电容值和控制器的参数。鉴于船舶微电网控制的复杂性,本文采用分层控制对该系统进行控制。柴油发电机与蓄电池的协调控制方法采用双向DC/AC变换器恒频率控制和带有虚拟阻抗的Q-V下垂控制相结合的下垂控制方式,柴油发电机的调速器与励磁器均采用下垂控制的方式,在该协调控制下能够提高柴油发电机的燃油效率,并且不同微源间能够分享无功。基于Matlab/Simulink仿真平台,搭建了混合动力渡船的电气系统模型,验证了渡船在不同运行模式下控制策略的正确性与有效性。