光伏直流升压汇集接入系统通过IPOS结构的直流变换器实现直流升压,并经模块化多电平(MMC)并入交流电网,为可再生能源经直流输电消纳提供了一种新的技术手段。系统中可再生能源具有随机性和波动性、电力电子变换器类型繁多的、与交流电网之间交互影响复杂,必须采取高效的仿真技术对系统的运行特性和全网协调控制技术进行深入研究。RTDS实时数字仿真仪具有丰富的柔性直流元件库,可以实现电力电子设备的自定义和电力系统的实时动态模拟,为系统的运行特性和控制策略研究提供了重要支撑。本文具体工作如下:首先,按照设备级-系统级依次分析了系统的运行特性。研究DC/DC输入并联输出串联结构的特性,建立数学暂稳态模型;分析混合型MMC的子模块特性和运行原理。在设备级数学模型基础上研究了系统运行特性,重点对直流母线电压波动进行了数学建模。然后,设计系统分层协调过渡控制策略。实现了DC/DC的均压均流和MMC电流内环的dq正负序解耦控制。针对交流电网不平衡故障现象,提出了一种自动协调过渡控制(ATC)方案。当检测到电网不平衡故障时,ATC方案将电网侧MMC定直流母线电压转换为具有负序电流环的定功率模式用于电网供电支持,DC/DC从最大功率追踪转换到直流母线电压调节模式维持母线稳定。方案可同时实现不平衡故障下二倍频波动的抑制和交流电网的灵活稳定功率控制。最后,完成实时仿真模型的搭建。采用新型RTDS-GTFPGA板卡,利用GPES求解器自定义模块搭建了直流升压变换器模型,利用柔性直流输电元件搭建了MMC模型。实现了不同仿真步长下系统级模型的实时仿真,其中电力电子开关步长缩短至2.5μs以下。论文以光伏直流升压汇集接入系统为研究对象,从运行特性-控制策略-实时仿真的角度展开研究。研究成果对可再生能源经柔性直流系统远距离消纳的问题具有重要参考价值,同时,研究人员可基于本文所搭建的实时仿真平台进行硬件在环仿真测试。