缆系海底观测网络是海洋科学研究的重要技术之一。缆系海底观测网络中,岸上基站通过海缆连接深海的观测设备以持续供电和获取观测数据。岸上基站一般采用中压直流为观测网供电,因此在海底需要通过接驳盒将中压直流转换为低压直流供设备使用。随着海底观测网络规模的扩大,观测设备的数量增多,总功率上升,因此需要大功率、高可靠性的中压-低压直流变换器。本文主要研究一种谐振式模块化多电平直流变换器(Resonant Modular Multilevel DC/DC Converter,RMMDC)在海底接驳盒电能变换器中的应用。本文主要研究内容为:1.分析了RMMDC的工作原理,RMMDC的前级为基于半桥子模块的单相模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter,MMC),后级为LLC谐振变换器,采用输入电压前馈与输出电压反馈结合的控制策略,变换器能够在宽输入电压范围下工作,并且工作频率变化范围较窄,有利于提高转换效率。通过仿真对工作原理与控制策略进行了验证。2.设计了适用于MMC结构变换器的两级式分组控制系统,包含一个主控制器与多个子模块控制器,将串联的多个子模块划分为一组,每组共用一个子模块控制器,从而减少了所需控制器和光纤数量,简化了控制系统的结构。完成了两种控制器的硬件设计。为了使两级控制器能有效配合实现控制,对控制任务进行了划分和定义,并设计了每个控制周期的控制时序。3.设计了变换器的分布式自取电辅助供电系统。各个子模块中,辅助电源直接从模块电容取电,用于本模块的驱动电路和控制器的供电,实现了模块化设计。子模块控制器由同组多个子模块的辅助电源冗余供电,提高了供电可靠性。为主控制器设计了一种结构简单的供电方式:在变换器初始化期间,主控制器从启动电路取电并完成变换器的软启动;输出电压稳定后,主控制器从输出侧取电。此外,针对变换器在初始化期间子模块电容无法均压的问题,设计了一种均压电路,通过调节辅助电源消耗的功率,有效均衡了各子模块电容电压,保证系统稳定运行。设计的方案应用于一台基于RMMDC的40 kW海底接驳盒电源样机中,通过实验验证了所设计的控制和辅助供电系统的有效性。