随着化石能源的短缺和全球气候的恶化,以风电、光伏为主的新能源机组得到快速发展,但大规模新能源机组并网成为了一大难题。基于电压源换流器的柔性直流输电技术（Voltage Source Converter Based High Voltage Direct Current,VSC-HVDC）采用全控型电力电子器件,具有控制灵活、无换相失败问题、适合构成多端系统等优点,已成为新能源机组并网的关键技术之一。现有VSC-HVDC大部分采用电流矢量控制技术,电流矢量控制的功率为定值控制,适合用于强电网互联场景下。电流矢量控制下的换流站对外表现零惯性和零阻尼,在连接弱交流系统时不能保证系统频率和电压质量。虚拟同步发电机（Virtual Synchronous Generator,VSG）控制技术可使VSC-HVDC具有惯性和阻尼,具备自主调频和调压的能力,适用于孤岛送电等弱交流系统连接的场景。本文围绕强电网互联、弱交流系统连接这两类场景下VSC-HVDC系统的机电暂态建模、求解、以及在开源软件实现等问题展开研究。主要工作如下:（1）介绍了 VSC换流站的稳态模型和直流系统的潮流模型,研究了直流输电系统在不同控制策略下的模型和原理。在此基础上,通过引入两个变量α、β,推导出含多种控制策略的统一直流系统潮流模型。所提的统一直流系统潮流模型具有固定的结构和维度,表达式结构更加清晰,计算更加简洁。研究了含柔性直流输电的交直流混联系统的潮流算法,采用交替迭代求解的思路,该算法具有较高的效率,可以适应不同的直流拓扑结构。接着在开源软件中设计了稳态潮流模型的数据输入格式,并实现了上述潮流模型。最后,IEEE57节点算例表明统一直流系统潮流模型能够方便灵活地计算含多种控制策略的交直流电网潮流。（2）研究了基于电流矢量控制的VSC-HVDC机电暂态建模方法。建立了 VSC-HVDC交流侧和直流侧的数学模型,介绍了电流矢量控制技术中的外环控制器模型和内环控制器模型。针对内环控制器时间步长过小,不能适应机电暂态仿真步长的问题,忽略了内环控制器,从而得到了基于电流矢量控制的机电暂态模型。基于上述模型,设计了含VSC-HVDC的交直流混联系统的机电暂态仿真算法。在开源软件中设计了模型的数据输入格式并实现了机电暂态模型,将该模型与PSS/E中的VSCDCT模型进行仿真对比,仿真结果表明建立的机电暂态模型与VSCDCT模型的动态响应特性一致。在N-1故障过程中,基于电流矢量控制的VSC-HVDC机电暂态模型可以维持指令值运行,适用于强交流系统之间的互联。（3）研究了基于虚拟同步发电机控制的VSC-HVDC机电暂态建模方法。建立了传统同步发电机的数学模型,包括电气部分和机械部分的模型。将VSC-HVDC系统与同步发电机系统方程进行对比,得到了二者之间的参数对应关系,建立了基于虚拟同步发电机控制的VSC-HVDC机电暂态模型。对基于VSG控制的VSC-HVDC系统的控制器进行分析,设计了有功频率控制器和无功电压控制器,针对VSG控制缺少限流能力的问题,在控制器环节加入了电流限幅环节。在开源软件中设计了 VSG控制模型的数据输入格式,并实现了上述VSG控制模型。搭建了孤岛系统算例,结果表明电流矢量控制不适用于弱交流系统,而VSG控制适用于弱交流系统场景。