1、海上風(fēng)電作為全球風(fēng)電技術(shù)的最新發(fā)展方向之一近年來備受關(guān)注。隨著海上風(fēng)電場裝機容量及輸電距離的增加，高壓直流輸電技術(shù)成為海上風(fēng)電并網(wǎng)的唯一可行選擇。相較于多端直流輸電系統(tǒng)，直流電網(wǎng)將提供更高的供電可靠性和冗余性，更靈活的供電模式和更可靠的潮流控制方式。雖然直流電網(wǎng)技術(shù)帶來了諸多好處，但主要挑戰(zhàn)之一來自于如何實現(xiàn)多電壓等級直流系統(tǒng)的互聯(lián)。由于目前直流輸電系統(tǒng)存在多種電壓等級，如果沒有DC/DC變換器，這些系統(tǒng)只能通過其交流側(cè)相連，無法構(gòu)成真

2、正意義的直流電網(wǎng)。因此，高壓大功率DC/DC變換器作為直流聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)備之一，是構(gòu)建未來多電壓等級、多端直流電網(wǎng)的重要組成部分。本文緊密跟蹤國內(nèi)外適用于大規(guī)模間歇式可再生能源接入的多電壓等級多端直流電網(wǎng)的研究和應(yīng)用前沿，主要開展基于模塊化多電平換流器(MMC)的高壓大功率DC/DC變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、運行控制策略以及故障保護(hù)策略的研究，論文選題在理論上具有一定的創(chuàng)新性，在應(yīng)用上具有很強的實踐性。具體研究內(nèi)容歸納如下:
　　分析未來直流

3、電網(wǎng)對于高壓大功率DC/DC變換器的技術(shù)需求，對目前國內(nèi)外高壓大功率DC/DC變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)研和歸類，包括隔離型和非隔離型，并總結(jié)相應(yīng)拓?fù)涞膬?yōu)缺點。對MMC的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)研和比對，并分析其工作原理，研究相應(yīng)的調(diào)制及控制方法，所建MMC詳細(xì)模型將用于后續(xù)高壓大功率DC/DC變換器的建模與仿真分析。
　　提出了基于子模塊混合型MMC的隔離型雙端口高壓大功率DC/DC變換器拓?fù)洌O(shè)計了相應(yīng)的調(diào)制策略及電容電壓平衡策略，并分

4、析了直流故障隔離的原理。首先,通過對現(xiàn)有MMC子模塊拓?fù)涞恼{(diào)研，提出一種新型的、具有故障電流阻斷能力的T型全橋子模塊，并基于該子模塊構(gòu)建子模塊混合型高壓大功率DC/DC變換器，建立了相應(yīng)數(shù)學(xué)模型，然后設(shè)計了相應(yīng)的調(diào)制策略及電容電壓平衡策略，該策略利用T型全橋子模塊負(fù)電平輸出實現(xiàn)直流電壓下降時變換器的正常工作，保證多電壓等級互聯(lián)直流系統(tǒng)的降壓穩(wěn)定運行，并通過合理配置子模塊，使其具有直流故障隔離能力，最后在PSCAD/EMTDC仿真平臺上進(jìn)

5、行了穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)仿真分析。
　　提出了隔離型多端口高壓大功率DC/DC變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，設(shè)計了相應(yīng)的穩(wěn)態(tài)控制策略及故障控制策略，并與直流故障隔離方案進(jìn)行了比較。首先論述了多端口高壓大功率DC/DC變換器的必要性，然后將多端口DC/DC應(yīng)用于多電壓等級海上風(fēng)電并網(wǎng)，提出了多端口DC/DC變換器的主從控制策略。接著分析了多端口DC/DC變換器的降壓運行原理，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出相應(yīng)的故障控制策略，該策略可保證其各橋臂在最小全橋子模塊比例

6、下實現(xiàn)“直流故障穿越”，最后通過時域仿真對比故障期間直接閉鎖和不閉鎖故障端口時的控制效果。所提子模塊配置原則將有助于研究人員根據(jù)直流電網(wǎng)的實際運行要求，合理配置DC/DC變換器各橋臂子模塊，保證直流故障隔離的前提下進(jìn)一步降低變換器的成本和運行損耗。
　　提出了直流自耦變壓器(HVDC-AT)在考慮直流故障時的子模塊配置原則，分析了雙端口和多端口HVDC-AT的成本，并對多端口HVDC-AT在直流故障下的運行進(jìn)行了全過程仿真。首先研

7、究了HVDC-AT的運行原理，考慮各MMC橋臂電流的不同，分別計算了雙端口和多端口HVDC-AT橋臂總等效功率開關(guān)器件的數(shù)量，并與相應(yīng)隔離型拓?fù)溥M(jìn)行了比對。然后對直流故障下HVDC-AT運行的全過程進(jìn)行了分析，包括穩(wěn)態(tài)運行，故障隔離和故障后恢復(fù)。最后建立了帶故障特性的MMC平均值模型，在此基礎(chǔ)上，通過時域仿真驗證上述理論分析的有效性。所提分析方法將有助于研究人員根據(jù)實際直流電網(wǎng)的電壓等級和容量，從成本的角度對高壓大功率DC/DC變換器的