面向舰船综合电力系统的10kV2MW模块化多电平双向直流变换器控制策略

《面向舰船综合电力系统的10kV2MW模块化多电平双向直流变换器控制策略》是一篇聚焦于舰船电力系统中关键设备——模块化多电平双向直流变换器（Modular Multilevel Bidirectional DC-DC Converter, MMBC）的控制策略研究的论文。该论文针对舰船综合电力系统对高电压、大功率、高可靠性和高效能的需求，提出了一种适用于10kV/2MW等级的模块化多电平双向直流变换器的控制方法。

在舰船综合电力系统中，直流变换器作为连接不同电压等级和功率单元的重要环节，其性能直接影响整个系统的稳定性、效率以及能量传输能力。传统的直流变换器在高压大功率应用中存在诸多问题，如开关损耗高、谐波含量大、系统复杂度高等。因此，研究适用于舰船环境的新型直流变换器及其控制策略具有重要意义。

本文提出的模块化多电平双向直流变换器基于模块化结构设计，采用多个子模块串联的方式实现多电平输出，从而降低开关频率和电磁干扰，提高系统效率。同时，该变换器具备双向功率流动能力，能够适应舰船电力系统中多种运行工况，如能源回收、负载调节等。

在控制策略方面，论文提出了基于模型预测控制（Model Predictive Control, MPC）和虚拟阻抗控制相结合的方法。模型预测控制能够根据系统状态实时优化开关动作，提升动态响应速度和控制精度；而虚拟阻抗控制则用于改善系统在不同负载变化下的稳定性和功率分配能力。通过这两种控制方法的结合，系统能够在复杂工况下保持良好的运行性能。

此外，论文还分析了模块化多电平双向直流变换器在实际应用中的关键问题，如子模块均压、环流抑制、系统可靠性等，并提出相应的解决方案。例如，通过引入电容电压平衡算法，有效解决子模块间电压不平衡的问题；通过优化换流策略，减少环流对系统的影响。

为了验证所提控制策略的有效性，论文进行了仿真和实验研究。仿真结果表明，在不同负载条件下，该控制策略能够实现快速响应和稳定输出，同时显著降低开关损耗和系统谐波。实验测试进一步验证了该控制策略在实际舰船电力系统中的可行性和优越性。

综上所述，《面向舰船综合电力系统的10kV2MW模块化多电平双向直流变换器控制策略》为舰船电力系统提供了高性能、高可靠性的直流变换器控制方案，具有重要的理论价值和工程应用前景。该研究不仅推动了模块化多电平变换器技术的发展，也为未来舰船电力系统的智能化、高效化奠定了坚实基础。