特高压直流输电(Ultra-high Voltage Direct Current,UHVDC)可以有效提高电力输送能力,实现大型能源基地电力的远距离、大容量外送,从而满足我国的经济社会发展需求。经过十几年的快速发展,我国已经成为UHVDC工程大国,然而,其内部也存在一些技术难题,比如换相失败。本文提出一种基于定最小关断面积控制的换相失败抑制方法,并通过仿真对该方法进行了检验;同时,本文对两种无功补偿装置—静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)与同步调相机对换相失败的抑制效果进行了仿真对比研究。本文主要内容及创新点如下:(1)基于三相桥式换流电路等效模型分析了逆变站的换相过程,推导出关断角的计算公式,根据该公式探讨了几种主要因素对关断角大小的影响,重点定量分析了交流侧故障对各阀关断角的影响特点。(2)根据交流侧单相故障对换相线电压幅值和相角的影响特点选取参数,提出一种基于定最小关断面积控制的换相失败抑制方法。所提方法包括改进型定最小关断面积控制和直流电流抑制两部分,可在发生电压跌落时对关断角整定值作出调整,使关断角快速恢复,还可以限制直流电流的迅速上升,进而减轻电流骤增对后续故障恢复及换相过程的影响,从而可以很好地避免连续换相失败现象的出现。(3)在PSCAD/EMTDC环境中,建立了国际大电网会议标准模型(Conference International des Grands Reseaux Electriques,CIGRE),对所提抑制方法进行了仿真验证。仿真结果表明:在接地故障工况下,所提方法能够有效抑制连续换相失败的发生,同时不会影响系统的正常运行。(4)分析了STATCOM与同步调相机的工作原理,在PSCAD/EMTDC环境中,根据酒湖直流输电工程运行参数搭建了仿真平台,对STATCOM与同步调相机对换相失败的抑制效果进行了仿真对比研究。仿真结果表明:在交流侧短路以及设置电压跌落到临界值时,STATCOM与同步调相机都能抑制换相失败的发生,但STATCOM的响应速度更快、电压支撑效果更好。