不间断电源(Uninterruptible Power Supply,UPS)是一种以整流器和逆变器为主要组成部分的不间断供电系统,由于能够改善电能质量,为负载提供可靠的电能,近年来得到广泛应用。对于船舶而言,由于航行环境比较复杂,供电系统的稳定、可靠对船舶航行安全至关重要,为此船用UPS的出现来为船舶供电提供保障,满足应急场合下重要设备的供电需求,比如船舶导航、通信、照明、急救设备等。而目前UPS通常对蓄电池设有专门充电电路,使得系统体积、成本增加,为此对于船舶这一特殊的对象本文提出一种基于隔离型双向DC/DC的在线式UPS,通过双向DC/DC的功率双向传输实现对传统充电结构的替代,并在该结构基础上对系统主要组成部分进行研究。本文首先介绍了UPS的发展和分类,对不同类别的UPS结构、工作原理进行了阐述,针对船舶对象引出一种基于隔离型双向DC/DC的在线式UPS结构,然后分别对该结构下的整流、DC/DC、逆变三个主要环节的结构与控制进行研究。其中,在整流环节,首先推导出整流器在三种坐标系下的数学模型,然后对电压定向控制方法下的双闭环结构进行设计。由于双闭环控制的参数多、整定复杂,本文又提出一种利用预测功率控制替代电流内环的控制方案,通过对整流器离散时间模型的推导以及代价函数的选择完成预测功率控制系统的设计;在DC/DC环节,本文选择一种带隔离功能的双向全桥DC/DC变换器,并简述了变换器的结构组成,然后分别详细介绍了变换器的单移相控制、双重移相控制方法,针对移相控制功率回流问题,双重移相控制能够有效减少功率回流,提高变换器工作效率;在最后的逆变环节,本文选择了一种导通损耗小、效率高并且输出电压的总谐波失真也相对更小的三电平T型逆变器,然后对逆变器的工作方式和换流过程进行分析。接着通过推导逆变器输出电压的矢量表示,得到相应逆变器模型预测控制的离散时间模型,并在代价函数中完成中点电位的平衡以及控制目标的实现。由于三电平T型逆变器共有27种开关状态组合,使得模型预测控制存在大量的在线计算,为此本文通过将逆变器控制归纳为一种模式识别问题,引出神经网络控制方法,并对神经网络训练原理以及控制器实现进行了详细介绍。通过对以上三个环节相应控制系统的设计与仿真,在整流部分不仅实现了输出直流电压对给定的跟随,还保障了系统的单位功率因数运行,同时交流侧电流总谐波失真小于3%;DC/DC部分在实现功率双向传输的同时,变换器回流功率大大减小,提高了工作效率;加入神经网络的逆变部分动、稳态性能有明显提高,而且对于不同类型负载也能保障较好的输出电压质量,总谐波失真远低于3%。