随着新能源发电技术、DC/DC功率变换技术和储能技术的飞速发展,直流微电网技术已逐渐成为船舶综合电力系统的主要研究方向。在船舶直流微电网中,为保证恒功率负载的输入侧电压平稳,通常在直流母线与恒功率负载之间级联LC输入滤波器以滤除母线电压中的高频干扰。若LC输入滤波器的滤波电容值较小,恒功率负载的负阻抗特性将会降低级联系统的稳定裕度,引发系统的谐振现象,造成输入电压和输出电压的波动。针对以上问题,本文以船舶直流微电网中的恒功率负载级联系统为研究对象,主要研究内容如下:首先对课题研究背景、意义和国内外研究现状进行综述。然后介绍船舶直流微电网中恒功率负载级联系统的结构,对系统中的DC/DC变换器进行建模,设计其电压闭环控制器,并建立恒功率负载级联系统的数学模型;在此基础上,根据Middlebrook阻抗比判据对级联系统的稳定性进行分析,推导出系统的稳定约束条件,阐明其谐振现象产生的原因;为抑制谐振现象的产生,首先采用了一种基于阻尼电阻法的无源阻尼控制策略,该策略通过在恒功率负载两端并联阻尼电阻来提高系统的阻尼系数,有效地抑制了谐振现象,但阻尼电阻的引入导致系统消耗的功率增大,因此其效率较低;针对无源阻尼控制策略存在的效率偏低的问题,提出了一种基于虚拟阻容前馈回路的有源阻尼控制策略,通过引入虚拟阻容前馈回路构造出与恒功率负载相并联的虚拟阻抗,该阻抗可看作虚拟电阻和虚拟电容的结合,其中虚拟电阻部分抵消了恒功率负载的负阻抗特性,有效地抑制了谐振现象的产生,但虚拟电容部分降低了系统的动态特性,因此该策略并未达到最佳的控制效果;针对以上问题,对前馈回路进行改进,提出一种基于虚拟纯电阻前馈回路的优化策略,通过在前馈回路中引入一阶低通滤波器抵消了虚拟电容部分,使得构造出的虚拟阻抗在谐振频率处表现为纯阻性,从而有效地抑制了级联系统的谐振现象,使得系统的控制效果达到最佳。最后在Matlab/Simulink上搭建了恒功率负载级联系统的模型进行仿真实验,并对两种有源阻尼控制策略的仿真结果进行对比分析。实验结果表明,两种策略均能有效地抑制谐振现象的产生,提高级联系统的稳定性。与基于虚拟阻容前馈回路的有源阻尼控制策略相比,虚拟纯电阻优化策略的调节时间更短,动态响应速度更快,具有更好的动态特性和稳态性能。