在海上风电场中,相较于传统的交流汇集系统,中压直流汇集系统利用轻量化的固态变压器取代笨重的工频变压器,有效地降低了汇集系统的重量和体积,降低了海上风电汇集平台的建设难度和建设成本。这也对中压直流汇集系统中隔离型升压直流变换器的效率、容量、功率密度、成本和可靠性提出了更高的要求。针对该问题,本文对隔离型升压直流变换器的拓扑结构、软开关实现方法、增益调节能力、短路故障限流方案、软起动方案和样机设计方法展开研究。本文首先提出了一种基于辅助变压器的定频调压型谐振变换器。在传统谐振变换器的基础上增加了Si C MOSFET辅助半桥和容量小、绝缘等级低的辅助变压器,通过定频移相控制,可以灵活地调节输出增益。在全负载和设计的输入电压范围内,开关器件均可实现软开关,工作效率较高。利用平面状态轨迹对变换器的器件应力、输出增益、谐振腔参数设计方法等进行详细分析,并搭建仿真模型进行验证。针对短路故障和带载起动的特殊工况,本文提出相应的短路故障限流方案和软起动方案,在不增加额外传感器的前提下,充分调用辅助半桥、辅助变压器和全桥主电路控制谐振电流峰值,开关器件电流应力小,可实现部分软开关,损耗小。利用平面状态轨迹对两种控制方案进行详细分析,搭建仿真模型验证短路故障限流方案和软起动方案的可行性。针对海上风场中直流变换器开关器件多、控制复杂的问题,本文对变换器实验样机结构进行设计,样机采用模块化设计,包含一个主控制器和多个功率模块。每个功率模块均包含功率电路和功率模块控制器,基于Zynq So C的主控制器对各个功率模块进行整体控制。主控制器与功率模块控制器通过高速光纤连接,通信速率为50Mbps。在完成辅助变压器设计、谐振腔及开关器件选型后,搭建了一台额定功率50k W的实验样机。样机满载峰值效率达98.1%,验证了变换器的软开关特性、效率以及增益调节能力,验证了所提短路故障限流方案和软起动方案的有效性。