2023年2月电工技术学报Vol.38No.4第38卷第4期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYFeb.2023DOI:10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.220386面向舰船综合电力系统的10kV/2MW模块化多电平双向直流变换器控制策略刘计龙1陈鹏1,2肖飞1朱志超1黄兆捷1（1.海军工程大学舰船综合电力技术国防科技重点实验室武汉4300332.东南大学电气工程学院南京210096）摘要由于电压等级高、模块化程度高、容错性能好等优势，模块化多电平双向直流变换器（MMBDC）非常适合在下一代舰船综合电力系统（IPS）中充当能量路由器的角色。然而，针对该变换器的控制策略存在端口电流不受控、环路耦合强、低频振荡显著等问题。为了解决上述问题，该文首先，建立构成MMBDC的子变换器数学模型，推导低频谐振点。其次，针对直流多端口模块化多电平子变换器提出基于陷波器的三环解耦控制策略，推导该策略的控制环路解耦特性，对控制框图进行了简化，并比较传统控制策略与所提控制策略的动态特性。最后，设计并制作了10kV/2MW级MMBDC工程样机，介绍绝缘设计、控制系统架构、电气柜结构布局等工程实现方法，并进行所提控制策略的满功率实验，验证了该文理论分析研究的有效性。关键词：舰船综合电力系统双向直流变换器中压直流变换器解耦控制策略中图分类号：TM460引言舰船综合电力系统是发展海上舰船的突破性技术，其以电能作为统一的形式实现了全船能量的生产、输运、变换、消纳和存储。1998年马伟明院士创新科研团队率先提出发展基于中压直流系统的二代舰船综合电力系统（IntegratedPowerSystem,IPS）技术路线。与传统的中压交流系统相比，中压直流系统功率密度更高、可靠性更好、功率控制更灵活、振动噪声更小[1-3]。中压直流系统和储能元件的引入是二代舰船IPS的显著特征。因此，二代舰船IPS对变配电变换器提出了新的需求：①有更高的耐电压能力，可以承受中压直流母线的接入；②有双向功率变换能力，可以实现中压侧与低压侧的双向能量交互；③模块化水平高，便于生产、制造与维护；④有较高的功率密度和运行效率，节省船上空间，可大大加强船只的续航能力。目前在舰船直流配电领域研究最多的两种中高压拓扑是基于模块化多电平变换器（ModularMultilevelConverter,MMC）的端对端结构[4-8]和模块化多电平双向直流变换器（ModularMultilevelBidirectionalDC-DCConverter,MMBDC）结构[9-11]。后者也可称为基于MMC的输入串联输出并联（InputSeriesOutputParallel,ISOP）结构。文献[7,1...
