与传统的运输型船舶不同,疏浚船舶作为工程船舶,具有更加复杂的作业工况,为满足工况需求,船舶配备了包括动力设备、辅助设备及疏浚设备等在内的众多大功率负载设备。目前,国内外大型挖泥船上的大功率负载设备均采用电力驱动形式,当挖泥船的工况发生改变时,动力设备与疏浚设备会快速改变运行状态并随着外界的扰动剧烈变化,使负载功率波动剧烈,从而导致船舶发电机输出功率和母线电压频繁波动。为此,本文提出将复合储能系统应用在疏浚船舶电网中作为能量和功率的供储设备,平抑发电机输出功率,稳定母线电压,提高船舶电网的稳定性,保证挖泥船能够高效稳定地航行与作业。首先,以某型号挖泥船实测负载数据为依据,对储能装置的技术性能进行需求分析,确定选用磷酸铁锂电池和超级电容作为疏浚船舶复合储能系统的储能单元。对复合储能系统的储能单元、拓扑结构以及接入单元进行了原理介绍和特性分析,分别建立了磷酸铁锂电池的PNGV等效电路模型、超级电容的经典等效电路模型及双向DC/DC变换器的功率平衡模型,并对模型的准确性进行了验证。同时设计了基于安时积分法-开路电压法(AH-OCV)的磷酸铁锂电池荷电状态(State of Charge,SOC)估算方法,以提高磷酸铁锂电池模型的准确性。然后,根据疏浚船舶直流电网的基本架构,分析了电网中流动功率与母线电压之间的关系,提出了基于母线电压信号(DC Bus Voltage Signal,DBS)的稳压控制方式,并设计了一种基于低通滤波与分压下垂相结合的功率分配方法对复合储能系统进行功率分配。在功率分配的同时,加入荷电状态限值反馈环节和最大电流限值协调环节为复合储能系统设置保护和限制机制,并实现储能单元之间的协调配合工作,以最大程度发挥复合储能系统的性能。在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,对复合储能系统的运行结果进行分析,验证复合储能系统控制策略的有效性。最后,围绕dSPACE建立复合储能系统的半实物仿真试验平台,对平台中涉及到的设备进行选型与参数介绍。设计试验方案,采集试验数据并进行分析,进一步验证复合储能系统控制策略的实际可行性。