可再生能源在我国能源结构中的占比不断增加,高压直流输电系统是大规模可再生能源并网的重要方式之一。其中,基于电压源型换流器的多端柔性直流输电系统(Voltage source converter based high voltage direct current system,VSCMTDC)在可再生能源并网、多个异步电网互联方面具有较为明显的优势,如有功和无功功率解耦控制能力、独立向无源系统供电以及灵活的潮流控制能力等。虽然VSC-MTDC系统能够有效提高可再生能源的消纳效率,增强电网的网架结构,但是其动态特性和稳定性问题也变得越发复杂。由于电力电子装置是直流系统、可再生能源等设备的核心元件,其动态响应速度远快于传统交流电网中的同步发电机。交直流互联电网含有多种动态特性各异的元件,不同元件之间可能在多个时间尺度进行交互作用,可能导致系统在多个频段存在安全稳定隐患,如系统等效惯性降低导致的频率稳定问题和系统阻尼降低导致的低频振荡、次同步振荡等问题。此外,由于可再生能源的出力随机波动,系统运行状态的不确定性增加,使交直流互联电网的稳定性难以预测,这些问题给交直流互联电网的安全高效运行带了巨大压力。因此,利用VSC-MTDC系统灵活的功率控制能力,设计合理的控制策略,对提高整个系统的稳定性,提升可再生能源的消纳效率具有重要意义。针对以上问题,本文在国家自然科学基金-国际(地区)合作与交流项目“多端柔性直流输电系统交互作用与协调优化控制的理论与方法研究”(51520105011)和国家重点研发计划“高比例可再生能源并网的电力系统规划与运行基础理论”(2016YFB0900100)的资助和支持下,研究了VSC-MTDC系统的电网友好型控制策略,主要包括VSC-MTDC系统参与受端电网一次调频的分布式和协同式控制策略、具有低频振荡阻尼能力的虚拟同步机控制策略、VSC-MTDC系统换流站选址方法以及交直流互联电网的概率稳定性评估方法,主要成果如下:(1)提出了一种具有一次调频能力的自适应下垂控制策略。针对连接多个海上风电场的VSC-MTDC系统,分析了传统下垂控制策略的功率分配机制及其缺陷,在此基础上,根据同步发电机转子和换流站直流电容相似的动态特性构建了自适应下垂控制策略,使控制器下垂系数能够根据交流频率偏差而改变。该策略仅需要本地量测信息,是一种分布式控制方式,不受通信故障等扰动影响。根据所提出的自适应下垂控制策略,当受端电网因故障扰动而出现频率偏移时,VSCMTDC系统能够自动协调各陆地换流站的功率分配,参与受端电网的一次调频。(2)提出了一种VSC-MTDC系统参与一次调频的协同控制策略。针对连接多个异步电网的VSC-MTDC系统,基于图论和动态均值一致性协议设计了换流站间的协同控制策略。各协同控制器根据邻居信息和本地量测信息对换流站功率输出进行调控,动态均值一致性协议保证了交流电网备用功率的充分共享以及换流站间功率的合理分配,因此能得到更好的频率支撑效果、更为均匀的功率分配。通过换流站间的协同动作,该控制策略可保证在频率支撑过程中换流站直流电压偏差最小,从而实现了交流测频率、换流站负载率和直流电压的多目标控制。此外,由于该控制策略依赖于换流站间的通信系统,从图论的角度给出了通信拓扑筛选指标,保证控制策略对通信故障的抗扰能力。(3)提出了一种基于虚拟同步机技术的低频振荡阻尼控制器。首先,根据单个虚拟同步机并网的场景以及VSC-MTDC系统多个虚拟同步机并联运行的场景,通过奇异值分解和模态分析等方法,揭示了虚拟同步机控制对系统的直流电压和交流系统低频振荡模态的影响。接着,针对虚拟同步机难以兼顾惯性支撑和系统阻尼的问题,基于Sigmoid函数设计了一种控制参数自适应变化的虚拟同步机控制策略,通过动态地改变控制器参数来同时提高对低频振荡的阻尼能力和直流电压的稳定性。(4)提出了一种交直流互联电网的概率小干扰稳定性评估方法。为准确评估系统随机运行状态下概率稳定性,首先通过Sobol序列生成技术构建了电力系统随机运行样本库,保证样本库较为全面地涵盖系统所有可能的运行方式。接着,根据母线注入功率对主导振荡模态的可控性统计指标,从概率稳定性的角度给出了换流站的最佳接入位置。最后,考虑交直流互联电网的源荷随机特性,构建了包含系统失稳概率、低频振荡概率和准低频振荡概率的评估体系,对比了不同控制策略对系统概率稳定性的影响,为多端柔性直流系统的控制器选择提供参考。