水运业是我国经济社会发展的基础性、先导性以及服务性行业,是综合交通运输体系的重要组成部分。我国内河运输业蓬勃发展,内河船舶体积、吨位的不断提升,液压舵机因具有体积小、重量轻、转矩大、灵敏度高等优势被广泛应用。液压舵机运行中如果出现舵机供电故障,会造成船舶航向失控引发严重的安全问题。近年来,我国内河运输已发生多起船舶舵机供电事故,对船体自身、航行区域以及周围船舶造成不同程度的损坏。因此,研发内河船舶交流舵机备用电源系统可以有效防范船舶舵机供电失效,对内河船舶安全稳定运行十分重要。本文为预防内河船舶交流舵机供电故障,研发了一种经济、可靠的内河船舶交流舵机备用电源系统。论文首先基于内河船舶实际运行工况分析了交流舵机供电需求,综合考虑电池工作特性以及工程应用成本后选用磷酸铁锂电池作为备用电源系统蓄电池组,并以系统成本为目标进行了电池组容量配置以及系统拓扑设计,然后针对变流器参数设计进行了详细分析。其次,为了保障备用电源系统的安全稳定运行,论文对锂电池进行了建模分析以及SOC估算。综合考虑模型准确性、可用性,选用二阶RC等效电路进行锂电池建模以及参数辨识,然后基于此采用扩展卡尔曼滤波算法进行锂电池SOC估算,并以安时法为比较对象,利用Matlab/simulink仿真验证模型和算法的有效性。其三,为了保证备用电源系统及时有效地充放电运行,对变流器部分进行了详细分析与建模,并结合内河船舶实际工况提出了备用电源系统并离网控制策略。当船舶主供电源发生供电失效,备用电源系统工作在离网运行状态,独立为交流舵机供电,保证船舶航向的可控性。当船舶主供电源正常工作而备用电源系统电池组需要充电时,系统工作在并网运行状态,从配电板获取电能为电池组充电。利用Matlab/simulink仿真验证了系统拓扑以及控制策略的有效性。最后对20k W备用电源系统平台器件参数设计以及选型进行了分析,为接下来备用电源系统平台搭建及相关实验奠定了基础。