适用于深远海风电大规模送出的对称混合型高压直流变压器

邓卫华; 陈凯龙; 蒋东昊; 田长庚; 张志博; 韩乃峥

doi:10.7500/AEPS20250519006

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适用于深远海风电大规模送出的对称混合型高压直流变压器

研制与开发 | 更新时间：2026-10-16

- 适用于深远海风电大规模送出的对称混合型高压直流变压器
- Symmetrical Hybrid High-voltage DC Transformer for Large-scale Transmission of Deep-sea Offshore Wind Power
- 电力系统自动化 2026年50卷第20期页码：166-178
- 作者机构：
  
  先进输电技术全国重点实验室（中国电力科学研究院有限公司），北京市 102209
- 作者简介：
  
  邓卫华(1986—)，男，硕士，高级工程师，主要研究方向：柔性直流输电技术、大功率电力电子变换。E-mail：johnprince2008xyz@163.com
  陈凯龙(1995—)，男，硕士，工程师，主要研究方向：大容量高压直流变压器。E-mail：chenkailong@epri.sgcc.com.cn
  蒋东昊(1996—)，男，通信作者，硕士，初级工程师，主要研究方向：大容量高压直流变压器、大功率电力电子变换。E-mail：444526976@qq.com
- 基金信息：
  
  国家电网公司科技项目(5500-202358693A-3-3-JC)
- DOI：10.7500/AEPS20250519006
  中图分类号：
- 收稿：2025-05-19，
  
  修回：2025-11-06，
  
  网络首发：2025-12-26，
  
  纸质出版：2026-10-25
- 稿件说明：
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邓卫华,陈凯龙,蒋东昊等.适用于深远海风电大规模送出的对称混合型高压直流变压器[J].电力系统自动化,2026,50(20):166-178.

DENG Weihua,CHEN Kailong,JIANG Donghao,et al.Symmetrical Hybrid High-voltage DC Transformer for Large-scale Transmission of Deep-sea Offshore Wind Power[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(20):166-178.
邓卫华,陈凯龙,蒋东昊等.适用于深远海风电大规模送出的对称混合型高压直流变压器[J].电力系统自动化,2026,50(20):166-178. DOI： 10.7500/AEPS20250519006.

DENG Weihua,CHEN Kailong,JIANG Donghao,et al.Symmetrical Hybrid High-voltage DC Transformer for Large-scale Transmission of Deep-sea Offshore Wind Power[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(20):166-178. DOI： 10.7500/AEPS20250519006.

摘要

全直流技术作为前瞻性研究热点，有望成为支撑未来深远海风电大规模汇集与送出的有效途径。新型大容量、轻型化的直流变压器拓扑对于推动新能源全直流汇集送出的发展具有重要意义。文中提出了一种对称混合型高压直流变压器拓扑，基于柔性换流机理，结合晶闸管、二极管阀组导通损耗低的优势与子模块桥臂电压、电流波形高度可控的特点，阀组可在理想的低电压下开通、在反压下可靠关断，子模块桥臂对阀组换流路径与波形进行主动控制，解除了直流电流和变压器电流之间的耦合关系，有效降低了换流阶段桥臂电流幅值，子模块电容容量大幅减小。详细介绍了所提拓扑的电路结构、工作原理以及控制策略，并通过了40 kV/400 kV、100 MW仿真模型和小功率实验样机的验证。最后，通过与现有对称混合型高压直流变压器进行对比分析，说明了所提直流变压器拓扑的技术经济性。

Abstract

As a promising research frontier

the all-DC technology is expected to play a crucial role in the large-scale collection and transmission of deep-sea offshore wind power in the future. The development of new large-capacity

lightweight DC transformer topologies is vital for advancing the development of all-DC collection and transmission of renewable energy. This paper proposes a symmetrical hybrid high-voltage DC transformer topology. Based on a flexible commutation mechanism

and combining the low conduction losses of thyristors and diode valve groups with the highly controllable characteristics of the sub-module-bridge-arm voltage and current waveforms

the valve groups can be turned on at an ideal low voltage and turned off reliably at a reverse voltage. The sub-module bridge arms actively control the commutation paths and waveforms of the valve groups

dissolving the decoupling between the DC current and the transformer current. The circuit structure

working principle

and control strategy of the proposed topology are described in detail and verified through a 40 kV/400 kV and 100 MW simulation model and a small-power experimental prototype. Finally

the technical economy of the proposed DC transformer topology is demonstrated through a comparative analysis with the existing symmetrical hybrid high-voltage DC transformer.

关键词

Keywords

references

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