随着新能源的发展和电网规模的不断扩大,高压直流输电技术将在我国智能电网建设中发挥重要作用。与交流输电相比,高压直流输电有其独特的优势,尤其是柔性直流输电技术,能够独立、快速灵活地控制有功功率和无功功率。采用传统控制策略时,柔性直流输电系统难以参与电网频率和电压的动态调节。本文将虚拟同步机控制技术应用于柔性直流输电系统,使换流站能够模拟同步电机,以改善其输出特性,从而为电网的稳定运行提供一定的帮助。本文首先分析了模块化多电平柔性直流输电系统的结构和工作原理,建立了数学模型,进行了参数设计,然后设计了各个层次的控制策略,包括换流器级的矢量解耦控制、阀级的均压控制、环流抑制和基于调制波重构的载波移相调制策略,通过仿真验证了控制器的有效性。针对换流器级控制,在分析同步发电机本体结构并建立数学模型基础上,分析了虚拟同步机技术应用于柔性直流输电系统的可行性,对换流站的逆变侧和整流侧分别设计了基于虚拟同步机技术的有功-频率控制器、无功-电压控制器和基于比例谐振的电流控制器。通过建立小信号模型,对虚拟同步机的控制参数进行了设计。最后基于PSCAD仿真平台进行了验证,仿真结果表明虚拟同步机技术可使柔性直流输电系统的换流站具备同步电机的特性,能够为系统提供惯性、阻尼及频率支撑,提高了电网的稳定性。