随着船舶技术的发展,国家标准规定规模以上的船舶必须配备应急供电电源(EPS),当船舶主供电电网故障时,EPS能够给一些重要设备供电。EPS在三相负载不平衡度较大条件下,存在输出不对称、电压畸变等问题。针对以上问题,本文从三相输出不对称机理、拓扑结构、控制方式、硬件电路设计等方面对EPS的三相负载不平衡技术进行了研究。为提高EPS对负载不平衡抑制能力,采用了以分裂电容式三相逆变器拓扑作为应急电源逆变主拓扑。在分裂电容电压均衡即中性点电压稳定的情况下,分裂电容式三相逆变器可解耦成三个单相逆变器,理论上可单相运行,有很强的带三相不平衡能力。为提高分裂电容式三相逆变器的带不平衡负载的能力,提出了一种DC/DC变换型的串联电容均压网络。以分裂电容式三相逆变器为研究对象,分析了三相负载平衡和不平衡的条件下的工作机理,揭示了串联电容电压不均衡的原因。把DC/DC变换网络引入逆变器中,获得了一种分裂电容自均压式三相逆变拓扑,并详细分析了其工作模态。仿真结果表明,该拓扑结构有效提高了三相负载不平衡抑制能力,但存在增大直流母线电容的纹波电流,辅助变压器电流等级过大、磁芯容易饱和等缺点。为解决分裂电容自均压式三相逆变拓扑存在的问题,提出了一种新型分裂电容自均压式逆变器拓扑。通过在不同模式下的详细的工作模态分析,设计了电路的控制方法。仿真实验结果表明,该新型电路拓扑结构能够进一步提高负载不平衡抑制能力,大大减小直流母线电容和辅助变压器原副边的纹波电流,有效避免变压器磁芯饱和。通过对其稳态特性分析,表明了该分裂电容自均压式逆变器拓扑对分裂电容值、变压器内阻和漏感等参数不敏感,易于工程实现。为验证分裂电容自均压式三相逆变器对三相负载不平衡抑制的有效性,建立了EPS三相逆变系统硬件测试平台。从三相逆变主电路、控制检测电路和分裂电容自均压模块三个方面进行了设计。硬件实验结果表明,分裂电容自均压式三相逆变器对三相负载不平衡有可靠稳定的抑制效果。