基于柔性直流输电的直流电网技术为大规模可再生能源接入、孤岛送电和大型城市供电等电力难题提供了新的解决方案。与交流电网类似,不同电压等级的直流电网需要通过DC/DC变换器(直流变压器)实现互联。有别于传统斩波DC/DC变换器,适用于直流电网的高压大容量DC/DC变换器需具备能量双向流动、潮流可控以及故障隔离等功能。目前,针对直流电网用高压DC/DC变换器的研究尚处于电路拓扑设计、仿真分析和原理样机验证阶段。因此,本文以直流电网互联用高压DC/DC变换器为研究对象,对变换器的电气拓扑、数学建模、参数设计及其控制策略进行了研究。1、针对现有拓扑中所用大容量中频变压器和滤波装置的制造难题,基于变换器能量流的共性研究,提炼了非隔离型变换器的构造方式,进而提出一种T型DC/DC变换器。所提拓扑无需大容量中频变压器,且省去了直流侧较大的电感滤波装置,工程适用性强;该拓扑可扩展至多端口DC/DC变换器,实现多个不同电压等级的直流线路互联,并具备直流故障电流抑制功能,丰富了直流系统保护措施。2、针对模块化多电平DC/DC变换器中桥臂子模块投切随机性强、开关周期接近基波周期等特点,提出了桥臂等效开关周期平均化建模方法;在此基础上,建立了T型DC/DC变换器状态空间平均模型,包括桥臂电流和子模块电容电压时域动态模型;进而推导了T型DC/DC变换器动态相量模型和线性化小信号模型,为系统稳态工作点的求解和控制器设计提供了数学基础。3、研究了T型DC/DC变换器中子模块个数、电容和桥臂电感等设计方法以及半桥与全桥混合型桥臂中功率器件损耗的计算方法;进而研究了以变换器功率器件损耗最小为目标的主电路参数优化设计方法。通过相同电压等级和器件参数下不同电气拓扑的对比设计表明:在满足系统故障电流抑制条件下,T型DC/DC变换器所需配置的子模块数量相对较少,装置功率损耗较低,具有良好的技术和经济性。4、针对中高频运行工况下高压DC/DC变换器功率器件损耗增加和数字控制系统运算量增大等系列问题,提出了一种适用于高压DC/DC变换器的基频调制策略以及电压与子模块电容电压增量双排序均压控制,可实现基波周期内桥臂子模块仅投入切除一次,且排序均压算法仅运算一次,确保在有效降低功率器件损耗的同时亦能实现子模块电容电压均衡。5、针对直流系统中DC/DC变换器输出电压、电流和传递功率等系统级控制要求,提出了T型DC/DC变换器的功率控制策略,包括桥臂公共点电压控制和内部桥臂能量均衡控制。该控制策略物理意义明确、控制结构简单且适用于多端口T型DC/DC变换器。通过仿真和实验验证了所提拓扑及控制策略能够实现潮流反转、多个电压等级变换和直流短路故障电流抑制等功能,并具有较好的静态和动态性能。