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随着风力发电等新能源的快速增长,大功率电力电子技术的广泛应用,以复杂交直流系统为组成架构的新能源电力系统逐渐形成。新能源电力系统的多源多变换特性使得次同步振荡新问题不断凸显。为了解决新能源电力系统中存在的次同步振荡新问题,本文基于电压源换流器(Voltage Souce Converter,VSC)技术,提出了次同步振荡动态抑制器(Subsynchronous Oscillation-Dynamic Suppressor,SSO-DS)的新型抑制方法,开展了如下研究:论文首先分析了我国电力系统中近年来出现的次同步振荡若干新问题的产生机理。针对大型火电机群经高压直流输电(High Voltage Direct Current Transmission,HVDC)与交流混合串联补偿线路送出系统的频繁次同步振荡(Frequent Subsynchronous Oscillation,FSSO)问题,提出了系统阻尼特性和基于强迫振荡原理的轴系扭振响应特性的综合分析方法,结果表明,在系统弱阻尼条件下,强制激励与系统自由响应的共同作用,是导致频繁次同步振荡出现的根本原因;针对双馈风电场经串补送出的次同步控制互作用(Subsynchronous Control Interaction,SSCI)问题,基于单机无穷大系统,采用特征值法分析了SSCI的产生机理,指出转子电阻和转子变流器电流内环在次同步频率下的负电阻效应以及变流器有功功率的次同步调制作用是导致系统负阻尼的根本原因;分析了双馈风电场经弱交流系统并网情形下双馈感应发电机(Doubly Fed Induction Generator,DFIG)与静止同步补偿器(Static Synchronous Compensators,STATCOM)的SSCI风险,结果表明弱交流系统中电压的次同步扰动分量有可能感应到STATCOM控制器中,在STATCOM控制环节作用下形成不稳定的闭环,导致SSCI的发生。上述机理分析结果不仅揭示了次同步振荡新问题的产生机理,而且为次同步振荡动态抑制器的阻尼控制器设计奠定了基础。分析了SSO-DS的基本原理与运行特性。针对大型火电机组轴系次同步扭振问题,研究了SSO-DS的阻尼电流调制策略。在已有双频调制策略的基础上,提出了只发次同步电流或超同步电流的单频调制策略,并对其关键参数设计进行了分析;对具有不同分流特性的系统,提出了SSO-DS阻尼电流调制策略的优化设计方法。基于PSCAD/EMTDC的时域仿真平台,对不同的阻尼电流调制策略进行了对比分析,结果表明了SSO-DS阻尼控制策略设计方法的有效性。针对双馈风电场经串补送出系统中SSCI发生频率范围宽的特性,以及传统抑制方法控制输入信号提取困难,鲁棒性差的不足,研究了相应的SSO-DS阻尼控制策略。基于留数分析方法,考虑不同串补度和风速,确定了次同步阻尼控制器(Subsynchronous Damping Contoller,SDC)的最优控制输入信号及SDC接入VSC控制器的位置(d轴或q轴);基于根轨迹分析确定了次同步振荡模态正阻尼的SDC增益范围;最后,针对SDC有可能引起超同步模态失稳的问题,提出了一种改进的设计方案,通过加入带阻滤波器来消除超同步频率分量的影响。采用时域仿真对控制策略和控制参数设计的有效性进行了验证,结果表明所提出的SSO-DS阻尼控制策略能够有效解决风电场中的次同步振荡问题。将研发的10kV/20MVA SSO-DS装置应用于呼贝电厂。基于本文提出的阻尼电流调制方法,设计了其控制策略。采用实时数字-物理闭环仿真研究了其阻尼特性与最优参数。现场试验和工程应用结果表明,SSO-DS成功解决了困扰呼贝电厂多年的FSSO,同时在大扰动下能够明显提高发电机模态收敛速度,从而验证了SSO-DS的有效性。