传统直流(LCC-HVDC)与柔性直流(VSC-HVDC)具有各自的优势与劣势,二者有着不同的适用场合。传统直流输送容量大、损耗低,适合大容量远距离输电,而柔性直流控制灵活、便于构成多端直流,适合新能源接入与向弱交流系统供电。混合多端直流能够结合传统直流和柔性直流各自的优势,实现多电源供电、多落点受电,提供一种更为灵活、快捷的输电方式,以获得最大的经济和技术效益。目前电力工业正朝着加快利用清洁能源以及大规模电网互联的方向发展,混合多端直流输电将在电力系统发展中起到十分重要的作用,而且现有的一些工程已经有混合多端直流的雏形和设想,因此有必要对混合多端直流的运行特性做深入的研究,为混合多端直流的实际应用做好准备。本文的研究内容及相应的成果主要有:(1)研究了基于一致性算法的混合多端直流自律分散控制策略。在这种控制方法中,各端子仅通过与相邻端子的通信即可获取全局信息,降低了对通信系统性能和可靠性的要求。各端子既能相对独立地运行,又能相互协作完成系统的优化控制目标;既能实现各端子运行点的精细调节,又能根据实际情况对各端子进行分组控制。相比于集中控制,这种控制方法无需中心控制单元,将在规模不断增大的直流电网中具有广阔的应用前景。(2)研究了影响混合多端直流输电系统损耗的关键因素。本文经过分析指出混合多端直流损耗优化需要在两个相互矛盾的目标中寻求最优:一方面,为使损耗最小需要使直流电压尽可能高且功率尽量经LCC送出;另一方面,受端LCC在电流较大时将转为定γ控制,此时需要将VSC的直流电压相应降低,以避免LCC逆变端流过更多的直流电流,进而导致换相失败,而直流电压的降低将导致损耗增加。在此基础上,本文将基于一致性算法的自律分散控制应用到混合多端直流的损耗优化中,使各个端子能相互协作达到优化目标。针对不同的运行模式,本文还比较了全局信息完整程度不同以及参与优化控制的端子数目变化时的优化结果,得出端子获得的全局信息完整程度越高、参与优化控制的端子越多,系统损耗越小的结论。(3)研究了适用于混合多端直流中连接风电孤岛的VSC端子的控制策略。由于风能的随机性和波动性,风电基地并网宜采取孤岛运行方式并由VSC提供交流电压,因此本文设计了适用于混合多端直流中VSC端子的模型预测控制。该控制策略对VSC的交直流侧均建立了预测模型,且不含PI环节,可以直接求取几个采样周期内调制波的最优解,避免了与双馈风机控制器中PI环节的相互影响,且在风速波动、交直流故障时有较好的抗扰动能力及故障恢复性能。(4)研究了交流背景谐波通过MMC的传递及其引起的直流网络谐振问题,并设计了相应的谐波抑制控制策略。本文首先从理论上分析了交流系统背景谐波电压对MMC桥臂电压的影响,揭示了背景谐波通过MMC向直流侧以及远端交流系统的传递机理。然后以MMC构成的4端直流输电系统为例,分析了直流网络的频率阻抗特性,得出直流网络谐振引起谐波放大现象的原因。在此基础上,设计了利用MMC子模块电容储能能力的谐波抑制控制策略,抑制了由交流背景谐波引发的直流网络谐振及谐波传递。在PSCAD/EMTDC中的仿真表明,本文所提出的控制策略能有效抑制背景谐波向直流网络的传播,避免直流网络由于背景谐波产生谐振现象。在由MMC和LCC构成的混合多端直流中,直流网络依然会存在若干谐振频率,本文提出的利用MMC子模块电容储能能力的谐波抑制控制策略也可用于抑制混合多端直流的谐波传递。