全电式水下生产系统具有响应迅速、控制距离长、零污染等优点,是海底油气田开发的发展方向。全电式水下生产控制系统承担着生产设施电力供应和运行状态监控的任务,是全电式水下生产系统的核心。因此,对全电式水下生产控制系统关键技术的研究对推动我国深海石油行业发展具有非常重要的意义。全电式水下生产控制系统主要由三个部分组成:电力变送系统、全电式水下控制模块和全电式水下阀门执行器,从上述三个部分入手,搭建多模块串并联堆叠组合电力变送结构,提出全电式水下控制模块充油式散热方案,完成全电式水下阀门执行器设计和功能试验验证。在分析国外水下生产系统的基础上,提出全电式水下生产控制系统的设计指标,并据此完成电力变送系统的架构,完成全电式水下控制模块和全电式水下阀门执行器的机械结构方案设计,并完成电控系统的方案设计。为构建全电式水下生产控制系统的电力变送系统结构,对交直流输电方式、电压降落和电能变换方式进行了详细分析。通过对比分析交直流输电方式的传输效率、稳定性和铺设成本,选择了直流输电方式。通过分析供电电压、负荷功率和电缆横截面积对水下长电缆远距离输电电压降落的影响,得出最佳供电方案。对比分析多模块输入串联输出串联、输入串联输出电容并联和输入串联输出串并联交错的拓扑结构的均压均流特性,提出一种基于共占空比控制策略的电能变换方式。根据整个水下生产控制系统的工作方式及全电式水下电子模块的结构特点,提出全电式水下电子模块的散热方案。建立全电式水下电子模块热源散热热阻网络,并据此对其散热机理进行分析。基于全电式水下电子模块散热机理,提出油浸式散热方案,并设计一种油液体积热膨胀补偿办法。对油浸式散热方案进行有限元仿真分析,验证所选方案的可行性。根据全电式水下阀门执行器功能性能指标,完成其整体结构及关键结构的设计。通过对全电式水下阀门执行器工作原理的分析,明确其开启、关闭以及失效安全关断过程。通过对楔形闸板动作过程仿真分析,得出闸板开启或即将关闭的瞬间,管道内介质对闸板作用力最大。基于全电式水下阀门执行器工作原理和楔形闸板动作过程,完成了对阀门执行器复位弹簧、螺母丝杠传动机构以及低功耗保持机构的设计。为验证全电式水下阀门执行器的输出功能以及失效安全关断功能,搭建试验平台,对阀门执行器进行功能试验测试。