柔性直流输电技术是一种采用可关断电力电子器件和PWM技术的新型直流输电技术。它能弥补传统直流输电的部分缺陷,同时具备传统直流输电技术所不具有的一些优势。VSC-HVDC系统的设计具有紧凑化、模块化,易移动、易扩展等优点。这对于未来电力系统的发展,尤其是可再生能源并网具有重要的影响。VSC-HVDC系统的损耗对系统的运行成本和运行性能起着至关重要的作用。同时,研究换流阀损耗对换流阀的散热装置设计、系统工作效率评估提供了一定的参考价值。随着工程实践对VSC-HVDC系统的性能要求日益提高,系统损耗已成为国内外学者的重要研究方向。VSC-HVDC系统包括换流阀、换流变压器、电抗器、直流输电线路。本文通过数学分析计算方法对VSC-HVDC系统损耗进行研究,并采取相应的措施来优化系统换流阀损耗和系统性能,具体如下:首先,对VSC-HVDC系统中MMC换流阀的损耗进行分析计算。根据MMC换流阀的运行状态和工作原理,将换流阀损耗分为通态损耗、必要开关损耗和附加开关损耗三部分,推导出具体的计算公式,得出MMC换流阀中混合型子模块(全桥子模块+半桥子模块)的损耗;同时根据仿真结果进一步分析容量、直流侧电压、结温变化对换流阀损耗的影响。其次,在MMC换流阀损耗的基础上提出了两种对MMC换流阀损耗和系统性能优化的方法。1)优化开关控制频率:根据KVL定律和KCL定律得出交流谐波的等值电路图,推导出输出电压谐波畸变率的计算公式;并且采用遗传算法对MMC换流阀的损耗和输出电压畸变率进行优化,得到最优开关控制频率。2)优化3次谐波注入量:调制电压注入3次谐波后,分析MMC换流阀损耗、冗余度的变化,建立MMC换流阀损耗、冗余度关于3次谐波注入量的表达式;同时采用遗传算法对损耗和冗余度进行优化,得到3次谐波注入量的最优值。接着,介绍了VSC-HVDC系统中换流变压器、电抗器、直流输电线路的损耗计算方法。分析VSC-HVDC系统损耗的基本组成,对系统中的各个设备损耗进行介绍,并且将所有设备损耗相加得到整个系统的损耗。最后,基于MMC换流阀优化方法的基础上,结合工程数据,对VSC-HVDC系统各个设备的损耗和系统总损耗进行评估与计算。计算结果表明,直流输电线路损耗占额定容量(8000MW)的2.8%;换流站损耗占额定容量的1.15%,为工程的选型提供了一定的参考价值。