在当今世界，随着电力电子器件的高速发展，以IGBT作为换流器件的电压源型换流器高压直流输电（VSC-HVDC）因其可以克服电网换流器高压直流输电（LCC-HVDC）自身的缺点，并且能够独立控制有功功率和无功功率，得到学术界与工业界广泛的热议与深入研究。在众多VSC-HVDC输电拓扑结构中，模块化多电平换流器高压直流输电（MMC-HVDC）因其具备开关频率低、损耗小、扩展性强及无需交流滤波装置等优点，使其具有较好的发展前景。课题针对LCC-HVDC、VSC-HVDC及MMC-HVDC的运行原理及不同工况下的控制方式做了系统研究，主要的内容如下：分析了LCC-HVDC的结构组成及工作原理，搭建其数学模型，并研究了系统整流侧采用定直流电流控制，逆变侧采用定直流电压控制或定熄弧角控制的控制策略。在MATLAB平台中搭建相应的控制模型进行仿真，仿真结果：当系统稳定运行时逆变侧采用定熄弧角控制与采用定电压控制相比，系统的功率因数大，消耗的无功功率少，但直流电压稳定性较弱。研究了VSC-HVDC的运行机理并搭建其数学模型。在MATLAB平台中搭建了VSC的控制系统，包括内环电流控制及外环功率控制，并对其进行仿真。仿真结果表明论文所搭建的VSC控制器能够实现系统有功功率和无功功率独立控制，并且响应速度快，控制稳定性高。分析了MMC-HVDC的结构组成及工作原理，建立了数学模型。在研究了MMC最近电平逼近调制策略的基础上在MATLAB平台中搭建MMC-HVDC仿真模型及控制系统。仿真结果表明论文所设计的控制器在系统潮流反转后，能够快速恢复稳定，控制效果良好，很好地实现了有功功率和无功功率的独立控制。为了抑制交流系统不平衡时VSC-HVDC产生的负序电流及有功功率二倍频波动分量，在搭建交流系统三相不平衡情况下的VSC数学模型的基础上，提出了基于对称分量分析的控制策略并在MATLAB平台上进行模型搭建和故障仿真。仿真结果表明论文所搭建的控制模型可以根据系统的要求，有效地抑制负序电流及有功功率二倍频波动分量，使VSC-HVDC在交流系统发生不对称故障下仍能按要求稳定运行。然后文章搭建了由LCC-HVDC、VSC-HVDC和MMC-HVDC组成的三端混合直流输电模型，研究为了当VSC端交流侧发生故障时系统仍能够安全稳定运行，系统相应的协调控制策略。在MATLAB平台上根据该控制策略进行模型搭建和故障仿真，结果表明：论文提出的控制策略是正确有效性的，能够实现在系统某一端发生故障后，系统按照指定的运行方式稳定可靠地运行。深入研究了HVDC常用的并联电容器（FC）、静止补偿装置（SVC）和静止无功补偿发生器（STATCOM）三种补偿方式，并在MATLAB上搭建了相应的仿真模型及控制系统。仿真结果：SVC及STATCOM与FC相比能够实现系统容性无功到感性无功的连续平滑调节，起到动态无功支撑的作用。在响应时间方面STATCOM要优于SVC及FC，更快更好地跟踪系统的无功功率变化，因此STATCOM的无功补偿效果较FC和SVC更好。