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随着电网规模的不断扩大,交流电网的稳定问题日益严重,事故频发,影响社会生产和人民日常生活,交流输电模式的固有缺陷已经越来越制约了电网的发展。且近年来,以风电、光伏为代表的可再生新能源发电迅速发展,而这些新能源普遍存在着随机性、波动性的特征[1-2],大规模并网时,将对交流电网提出更加严峻的挑战。虽然传统的HVDC也是一种可行的解决方案,但因其换流站造价高、需要大量辅助设备等因素而限制了其应用。于是,多端柔性直流输电技术(Voltage Source Converter Multi-terminalHVDC,VSC-MTDC)开始受到越来越多的关注,它将电压源换流器技术和多端直流输电技术相结合,不仅避免了交流输电存在的稳定性、同步性等缺陷,也使得电能质量高度可控,可以实现多电源、多落点的灵活输电体系。未来,VSC-MTDC在非同期电网互联、远距离输电、新能源并网等领域将具有广阔的应用前景[3],对其进行研究试验具有十分重要的意义。基于这一背景,本文对新型多端直流输电试验平台的控制技术和相关设计进行了研究。 文中首先对交直流输电的发展状况,以及两端直流输电技术进行了调查研究,并深入探讨了多端直流输电的基本概念、技术特点以及换流站拓扑结构;接着,本文对VSC电压源换流器进行了研究,建立了其低频数学模型,对适用于直流输电的VSC的多种控制策略进行了理论分析和比较,并在此基础上提出了一种基于瞬时功率预测模型的恒频直接控制,对其在理想电网以及电网电压不平衡这两种不同状况下的性能都做了深入的理论分析并设计了相应的控制器,最后通过Matlab/Simulink建立一个两端口的VSC-HVDC仿真模型,对其在理想电网和电网不平衡情况下进行了仿真研究,验证了其具有良好的控制性能;随后,本文对适用于VSC-MTDC系统的直流电压协调控制策略进行了研究,着重分析了其中具有代表性的集中式电压控制策略、电压裕度控制策略、电压斜率控制策略,并在此基础上结合电压裕度控制和电压斜率控制各自的优势,提出了改进型电压斜率控制策略,并设计了其控制器,随后通过Matlab/Simulink仿真平台搭建一个3端口的VSC-MTDC仿真模型,在稳态以及退运状态下对上述控制策略进行了仿真研究和比较,验证了各自的控制性能;最后,在之前的研究基础上设计一个完整的380v三端口VSC-MTDC试验平台,用于模拟VSC-MTDC系统的运行以及相关验证相关控制策略,通过主电路设计、器件选型、控制系统设计、软件实现等方面设计并完成搭建了该试验平台,随后通过一系列启动以及三端口稳态运行的实验,验证了该试验平台的功能以及可靠性。