为了减少化石能源消耗以及解决海洋环境污染问题,太阳能、风能等可再生能源在现代船舶中的开发率和利用率不断提高。同时,船舶直流微电网技术以其节能、控制简单、与可再生能源适配性高等优点,成为船舶电力领域未来的发展方向。在此背景下,本文以船舶直流微电网中光伏发电单元为研究对象,着眼于提高其动态性能并解决其工作模式切换带来的暂态扰动问题,主要研究工作如下:论文首先对船舶直流微电网中光伏发电单元的研究背景及意义、研究现状与控制策略进行综述。随后,对光伏电池及Boost变换器进行建模分析,设计变换器的传统PI控制器,针对PI控制器在参数出现较大变化时控制效果欠佳的问题,设计变换器的二重积分滑模控制器,以提高变换器的动态性能和抗干扰能力。在此基础上,针对直流微电网电压分层协调控制策略中,光伏发电单元工作模式切换会导致直流母线电压大幅波动的问题,提出一种基于直流母线电压信息偏移补偿的控制策略,实现光伏发电单元最大功率跟踪模式和恒压控制模式的统一控制以及两种模式间的无缝切换,抑制了切换过程导致的母线电压波动。接着,研制一套由光伏发电单元、储能单元以及负载组成的离网型光储直流微电网实验系统,并对光伏发电单元软硬件进行设计,以验证二重积分滑模控制器以及光伏发电单元无缝切换控制策略的效果。最后,对所设计的离网型直流微电网实验系统进行实验测试与分析。实验结果表明,二重积分滑模控制策略作用下的光伏发电单元运行稳定可靠,动态性能较好,同时本文所提出的无缝切换控制策略可以实现光伏发电单元工作模式间的平滑切换。