面向海上风电直流汇集的紧凑型高压高变比直流变换器参数优化

晁雪茗; 王金玉; 慈松

doi:10.20204/j.sp.2026.02011

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面向海上风电直流汇集的紧凑型高压高变比直流变换器参数优化

电力电子装备与柔性控制 | 更新时间：2026-02-28

- 面向海上风电直流汇集的紧凑型高压高变比直流变换器参数优化
- Parameter Optimization of a Compact High-voltage High-ratio DC-DC Converter for Offshore Wind Power DC Collection
- 智慧电力 2026年54卷第2期页码：88-97
- 作者机构：
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.20204/j.sp.2026.02011
  中图分类号：
- 纸质出版：2026
- 稿件说明：
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晁雪茗,王金玉,慈松.面向海上风电直流汇集的紧凑型高压高变比直流变换器参数优化[J].智慧电力,2026,54(2):88-97.

doi:10.20204/j.sp.2026.02011
晁雪茗,王金玉,慈松.面向海上风电直流汇集的紧凑型高压高变比直流变换器参数优化[J].智慧电力,2026,54(2):88-97. DOI： 10.20204/j.sp.2026.02011.

doi:10.20204/j.sp.2026.02011 DOI：

摘要

面向深远海上风电直流汇集的应用需求，旨在设计一种兼具紧凑化、高电压增益、大容量及低损耗的高压直流变换器。首先，提出一种基于模块化多电平中点钳位（输入串联输出串联）MMC-NPC（ISOS）结构的新型模块化拓扑，通过一次侧NPC电路与二次侧单相MMC阀串相结合，并采用输入-输出串联级联方式，实现高压隔离与高变比功率变换；然后，设计了相应的功率均衡控制与交错移相纹波抑制策略，并基于准两电平模型与软开关条件对关键参数进行协同优化；最后，在PSCAD/EMTDC平台搭建了双极系统仿真模型，验证了其双向功率传输与动态均衡性能。仿真与技术经济性对比结果表明，所提拓扑在体积、重量与运行损耗方面均优于传统方案，更适合海上风电直流汇集的应用场景。

Abstract

To meet the application requirements of DC collection for far-reaching offshore wind power

this paper aims to design a high-voltage DC converter that combines compact structure

high voltage gain

large capacity

and low loss. First

a novel modular topology based on the modular multilevel converter-neutral point clamped （input-series output-series）（MMC-NPC）（ISOS） structure is proposed

which integrates a primary-side NPC circuit with a secondary-side single-phase MMC valve string in an input-output series cascade configuration to achieve high-voltage isolation and high-ratio power conversion. Then

corresponding power balancing control and interleaved phase-shift ripple suppression strategies are designed

and key parameters are collaboratively optimized based on a quasi-two-level model and soft-switching conditions. Finally

a bipolar system simulation model is built on the PSCAD/EMTDC platform to verify its bidirectional power transfer and dynamic balancing performance. Simulation and techno-economic comparison results show that the proposed topology outperforms traditional solutions in terms of volume

weight

and operational loss

making it more suitable for offshore wind power DC collection applications.

关键词

Keywords

references

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