近年来我国互联电网规模不断扩大,低频振荡问题已经成为危及电网安全运行、制约电网传输能力的主要因素之一。高压直流(HVDC)输电技术因其在远距离大容量输电、交流系统间的异步联网、控制灵活等方面的优势,越来越多地应用到大区电网互联工程当中。交直流并联输电格局在我国的出现使得电力系统的运行方式越来越复杂,同时也为电力系统提供了更加灵活的稳定控制方式。交直流并联输电这种运行方式在国际上也是罕见的,国内外可以借鉴的经验并不多。因此,对直流系统准确建模并进行交直流混合系统低频振荡问题的分析研究,对我国的全国电网互联工程来说具有非常重要的现实意义。由于现有的小扰动分析软件无法对直流系统进行详细建模,目前大规模交直流输电系统的分析与控制器设计严重依赖于时域仿真,难以获得对系统的机理性认识。　　 本文针对交直流系统的小扰动建模与分析,参数不确定性的影响,以及直流附加阻尼控制器设计等方面进行了研究。主要成果归纳如下:　　 1、建立了一种适用于交直流系统低频振荡分析的HVDC小扰动线性化模型,对其在大规模工程应用中的各个环节都做了明确的解答,并通过参数修正改进了模型精度。采用时域仿真和Prony模态辨识相结合的方法,对HVDC小扰动模型和电磁暂态模型用于低频小扰动分析的结果进行了详细的对比验证,证明了小扰动模型的准确性。所得模型已经在自行开发的小扰动稳定性分析软件包Small Signal Stability Analysis Package(SSAP)中得到了实现和应用,使得进一步研究大规模交直流系统中的直流附加阻尼控制成为可能。　　 2、对直流恒定功率模型与准稳态模型之间的差别进行了理论分析,并对这两种模型用于低频振荡分析的结果进行了分析和对比。采用基于增广状态方程的模态分析方法,将系统中有功和无功功率增量分解为各模态的线性组合,通过比较直流换流器和其他动态元件注入功率的模态分量,得出了恒定功率模型与准稳态模型之间的主要差别,并进行了时域仿真验证。定量分析了不同系统运行条件下,两种模型用于低频振荡计算结果之间的差别以及变化趋势。　　 3、针对电力系统中普遍存在的参数不确定性,研究了大规模交直流输电系统中,参数的不确定性对低频振荡分析结果的影响。以一个中等规模的多馈入交直流系统为算例,将参数的不确定性表示为参数在其标称值附近的小幅值变化,通过随机产生大量的系统参数突变,分析了发电机励磁模型、直流系统模型、线路阻抗、初始运行点等参数的不确定性对系统低频振荡计算结果影响,得出了一些有意义的结论。　　 4、首次将Lyapullov直接法应用到直流附加阻尼控制器的设计中,通过构造交直流系统的Lyapunov函数,设计了一个用于改善交直流互联系统阻尼特性的直流附加控制器。该控制器采用两端换流母线处的角速度和相角,以及交流联络线上的功率作为输入信号,结构简单且易于实现。与常规的直流附加阻尼控制器相比,所提出的控制器能更有效地抑制功率振荡,提高系统动态稳定性,对于不同类型的故障扰动具有较好的适应性和鲁棒性。　　 5、将复转矩系数法的概念进行了推广,建立了一套完整的适用性更广的扩展复转矩系数法判据,并对该判据的适用性范围进行了详细的分析。将扩展复转矩系数法应用到直流附加阻尼控制器的设计中,提出了一种能同时满足多种运行方式的直流附加控制设计方法。通过对交直流系统进行低频范围内的频率扫描,可以得到满足系统稳定性要求的控制器频域特性,并以此为约束条件确定控制器的结构和参数。该方法获得的各系数曲线结果直观,特别适合分析系统运行参数的变化对控制器效果的影响,有利于设计出能同时满足多种运行方式的控制器。特征值分析和时域仿真表明,所设计的控制器具有较强的鲁棒性。　　 6、针对一个含有两回直流线路的复杂交直流输电系统,采用基于分散状态观测器的线性二次(LQ)最优控制理论,提出了一种以全系统最优为目标的分散协调直流附加阻尼控制器。在设计过程中,采用可视化的模态可观可控性分析方法,辅助确定直流附加阻尼控制器的反馈信号以及安装地点。在控制性能基本不变的情况下,每回直流线路只需要采集距离比较近的交流联络线的功率信号,从而大大简化了信号采集和传输的负担。特征值分析和时域仿真均表明该控制器可以同时改善系统中的多个振荡模态,且具有良好的鲁棒性。