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近年来,随着能源问题日益突出,可再生能源并网已成为智能电网研究领域的热点问题,基于电压源变换器的高压直流输电Voltage Source Converter Based High Voltage Direct Current, VSC-HVDC)是解决新能源并网的重要手段之一。鉴于传统多电平拓扑在VSC-HVDC应用中存在的诸多缺陷,一种新兴的模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter, MMC),以其易于模块化、有较低的谐波含量和du/dt、可将低耐压功率器件级联于中压/高压应用系统中等优点而备受关注。MMC在VSC-HVDC中的应用(MMC-HVDC)成为了一个重要的研究方向。本文首先研究了MMC的工作原理,在此基础上给出了MMC-HVDC低压物理模型的设备参数及主要性能指标,并对MMC-HVDC综合控制策略进行理论分析。针对现有锁相技术存在的缺陷,本文提出了一种基于d-q变换的开环锁相技术,把已知频率作为d-q变换的同步旋转频率,通过解耦网络来消除负序分量,最后分别通过仿真及实验验证了该锁相方法的有效性。其次,为更好的监视MMC-HVDC低压物理装置的运行情况,本文提出了一种MMC-HVDC监控系统的设计方案。该方案采用了客户端—服务器模式,其中服务器采用了TI的双核微处理器F28M35,客户端是基于Labview编写的人机界面,两者通过Lwip网络协议实现通信。本监控系统主要实现了三个基本功能：数据监测及显示、故障检测、上电启动。最后介绍了MMC-HVDC半实物仿真与低压物理实验平台之间的关系,并给出了低压物理实验平台的设计方案,包括实验检测及调理电路、控制系统、主电路等硬件电路设计。通过对比串行控制与并行控制间的优缺点,最终采用并行控制方案作为MMC-HVDC的控制系统。为验证以上方案的可行性,同时避免因算法错误而烧坏功率开关管,首先在MMC-HVDC半实物仿真平台进行验证,最后在低压物理实验平台中进行相关实验。实验结果证明了控制策略及监控系统设计方案的可行性及有效性。