与交流电网相比,柔性直流电网不存在无功补偿、频率抖动等问题,能够将大规模远距离新能源便捷接入,实现与传统能源的互联,是未来电网发展的重点方向。不同的直流电压等级之间需要依靠DC/DC变换器连接,DC/DC变换器是构建直流电网的关键设备。本文主要围绕面向柔性直流电网的DC/DC变换器及其故障限流能力的关键技术开展研究。首先对柔性直流电网的背景进行阐述,引出研究适用于直流电网DC/DC变换器的目的和意义,总结了DC/DC变换器及其故障限流能力的研究现状,说明现有DC/DC变换器的不足以及研究适用于直流电网的DC/DC变换器的重要性与迫切性。介绍了模块化多电平换流器(MMC)的结构基本原理,阐述了基于MMC型DC/DC变换器的工作原理,详细分析了移相控制和直流变压控制两种控制策略。其次针对MMC-H桥型DC/DC变换器,推导出交流链中电压、电流表达式,并给出传输功率与回流功率的表达式及其计算算法,总结了回流功率的影响因素,凝练了零回流功率的边界。针对基于单移相控制的MMC-H桥型DC/DC变换器存在回流功率的问题,提出基于变频优化控制策略,抑制回流功率。而针对基于拓展移相控制的MMCH桥型DC/DC变换器,详细分析了交流链初、次级的回流功率,提出全局回流功率最小曲线,通过调整工作点位于最小回流功率曲线上,能够实现DC/DC变换器回流功率全局最小。并利用仿真和实验对回流功率抑制策略进行验证。接着研究了基于虚拟直流电机(VDCM)控制的DC/DC变换器,建立MMC型DC/DC变换器等效直流电机模型,得到等效机械转动方程和电枢回路方程,构造VDCM的传递函数和控制策略,为MMC型DC/DC变换器的参数选择奠定基础。建立了基于VDCM控制的DC/DC变换器小信号模型,通过Bode图分析不同参数下闭环控制的稳定性。利用仿真对比传统PI控制策略与VDCM控制策略,仿真结果验证VDCM控制策略的优越性。最后研究DC/DC变换器的故障限流能力。对H桥发生双极短路故障机理及其限流方式进行总结,详细分析MMC型拓扑发生双极短路故障时故障电流发展机理,得到故障电流表达式。针对MMC型DC/DC变换器,研究了全桥-半桥子模块混合型MMC拓扑及其不同模式下的控制策略,总结了发生远端和近端故障时子模块混合型拓扑不同的限流策略,利用仿真搭建三端口DC/DC变换器,分别验证了子模块混合型拓扑在近端和远端故障时的限流效果。提出一种新型电流源型MMC拓扑,通过切换工作模式实现稳态的正常运行和短路故障的故障限流功能,利用仿真验证了新型电流源型MMC拓扑的故障限流能力。