【摘 要】
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基于电网换相换流器的高压直流输电系统(line commutated converter based high voltage direct current, LCC-HVDC)具有输送容量大、造价低、可靠性高等优点，但LCC-HVDC存在换相失败的风险，并且LCC需要大量的无功补偿装置。基于电压源换流器的高压直流输电系统(voltage source converter based high v
【机 构】
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华北电力大学(保定) 华北电力大学
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基于电网换相换流器的高压直流输电系统(line commutated converter based high voltage direct current, LCC-HVDC)具有输送容量大、造价低、可靠性高等优点，但LCC-HVDC存在换相失败的风险，并且LCC需要大量的无功补偿装置。基于电压源换流器的高压直流输电系统(voltage source converter based high voltage direct current，VSC-HVDC)从根本上避免了换相失败的风险，且具有能够独立控制有功、无功，占地面积小等优点。由于模块化多电平换流器(modular multilevel converter， MMC)技术的发展，VSC的容量越来越大，但目前MMC仍然面临着成本高，输送容量低等问题。为了结合LCC与MMC各自的优势，混合直流输电已成为一个重要研究方向。
本文针对一种送端采用LCC，受端采用LCC与多个MMC串联的具有远距离大容量优势的混合级联多端直流输电系统进行了深入的研究，分析了该系统的基本结构和运行原理，并推导了该系统的稳态数学模型；接着，针对混合级联多端直流输电系统设计了基本控制策略和启动控制策略，在PSCAD/EMTDC仿真平台中搭建了系统模型，并对其启动、稳态、交流故障特性进行了仿真研究。仿真结果表明，本文设计的控制策略使系统具有良好的稳态、暂态特性。
最后，为了解决基本控制策略无法兼顾受端各换流站所连交流系统的功率需求的问题，在基本控制策略的基础上为系统设计了附加功率控制策略，并针对附加功率控制策略在发生故障后导致的电压、电流大幅波动以及LCC换相失败风险提高的问题设计了故障控制策略。对附加功率控制以及故障控制策略进行了仿真验证，仿真结果表明，与基本控制策略相比，附加功率控制策略能够实现对受端各换流站有功功率的独立控制，使调度更加灵活，同时，基于附加功率控制策略的故障控制策略能够有效减小系统发生换相失败的风险，改善系统的故障恢复特性。
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