为响应“双碳”政策,发展绿色航运,本文从轴带发电系统着手研究船舶节能。船舶主机存在推动航行之外的富裕功率,通过电力电子能量变换技术将其转换为恒频恒压的三相交流电源,供给船舶照明等日常生活所用。采用三相整流-逆变的电路架构,具有可靠性高、经济性好和样机体积小的优点。本文从电路原理出发,首先分析了电路运行机理,建立了数学模型,控制策略设计,给出了控制参数整定方法与硬件电路设计方法。搭建仿真模型加以验证,最后搭建了一台12kW的三相逆变器实验样机。本文以船舶轴带发电系统中的三相逆变器为主要研究对象,深入分析了两电平三相PWM逆变器的工作原理,建立了三相静止abc坐标系下的数学模型,再通过Clarke和Park变换得到两相静止α-β坐标系和同步旋转d-q坐标系下的数学模型,使三相交流电量转换为两相直流电量,在此基础上实现控制策略的研究。针对d-q坐标系下电流分量耦合的问题,设计了电压电流双闭环解耦控制策略。引入开关函数,通过空间矢量图分析了空间矢量调制的原理。结合DSPTMS320F28035,本文给出了一种七段式空间矢量调制的实现方法,包括扇区判别、矢量作用的时序、时长,有效降低开关器件的开关频率,减少开关器件的损耗,从而提高系统的效率。根据逆变器并网状态下的要求,本文研究了基于下垂控制的虚拟同步发电机（Virtual Synchronous Generator,VSG）控制策略,使得三相逆变器能够支撑电网电压。此外,基于下垂特性的物理意义,建立了动态向量下的下垂控制模型,分析了虚拟同步发电机控制的原理,结合系统控制框图,给出了控制参数的整定方法。本文对船舶轴带发电系统中的逆变器进行了主电路的设计,根据系统要求选取了功率管、LC滤波器和直流侧母线电容等重要元器件,给出了变压器磁件等器件参数计算方法。基于NCP1351B芯片原理,设计了一台PFM变频反激变换器辅助电源。首先将开关器件的平均模型与反激变换电路模型相结合,得到了反激变换器功率电路的等效小信号模型;然后根据NCP1351B芯片的工作原理,推导了峰值电流环的等效占空比扰动到输出电流的传递函数,给出并推导出控制到等效占空比的PFM调制周期增益KPFM;由输出电流到输出电压的传递函数,推导出变频反激变换器控制到输出电压的传递函数。在此基础上,选择了改进型PI调节器对辅助电源进行校正。最后,论文搭建了 PSIM、Matlab/Simulink的仿真模型,结合仿真结果的分析,搭建了 12kW三相轴带发电逆变器的实验样机,自制了系统中具有1 1路输出的反激变换电路辅助电源。仿真和实验结果均验证了本文理论分析的正确性和设计的有效性。