伴随碳化硅以及氮化镓开关管的问世推动了电力电子技术的进步,在以中压直流配电为核心的新一代船舶电力推进系统中,高电压大功率的直流变换器作为核心结构被各大专家学者广泛关注。同时,因多电平结构作为大功率直流变换器的首选值得进行深入研究。本课题以多电平全桥直流变换器为研究对象制定了针对性的控制方案。本文首先对三电平结构采用了全桥移相策略产生PWM驱动信号;然后运用状态空间描述法和开关网络法获取CCM和DCM模式数学模型。利用模型进行时域和频域稳态及动态响应计算,再配合扩展函数描述法和基波分析法进行谐波分析、特性分析及阻抗分析并找到稳态增益表达式;为了提高系统各项性能,设计了PI闭环控制器、预测控制器以及系统优化控制方法,并比较了三种方法在不同工况下的优劣;同时采用了能量控制方法,解决了中点电压不平衡问题;从构造原理入手以五电平为例总结了多电平调制策略的生成方法并设计了PI闭环控制器;通过硬件实验对系统进行模拟获取关键波形,对PI双闭环控制、系统优化控制以及预测控制进行了测试。本文研究发现,全桥移相策略能够实现三电平能量最大效能传递;在不同工况下预测控制动态响应最快,系统优化控制次之。三种方法均可提升系统鲁棒性和快速性;能量控制可以快速平衡中点电压;同时实验验证了本文所探讨的控制策略的可行性,实现了较好的输出效果。