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模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)是一种新型的电压源换流器,具有电压质量高、开关损耗小、易于拓展等优点。与两端直流输电系统相比,多端直流输电(Multi-Terminal HVDC,MTDC)系统具有更强的灵活性和可靠性,是未来构建直流电网的基础。采用模块化多电平换流器的多端直流输电系统,既可以兼顾多端直流输电的优点,又能充分发挥MMC独到的技术优势,在区域电网互联和大型风电场并网方面展现出极强的应用前景。本文主要针对MMC换流站的建模与控制、含风电场的MMC-MTDC系统的协调控制、MTDC系统直流故障时的功率转移控制三方面进行了研究。快速且准确的电磁暂态仿真是进行MMC以及MTDC控制策略研究的基础。本文首先对MMC换流阀的运行特性和基本控制策略进行了详细介绍。在此基础上,应用了适用于电网电压不平衡工况的控制器以及三次谐波调制技术。基于以上内容,针对性的研究了仿真模型的提速方法,应用快速排序算法加快了电容电压的排序速度,对MMC桥臂应用电磁暂态快速仿真算法,考虑换流站正常运行和闭锁两种状态,根据戴维南等效对子模块和桥臂进行简化处理,大幅提高了MMC的仿真速度。对含风电场的MTDC进行整体建模是研究其运行特性和控制策略的基础。本文介绍了基于双馈异步感应电机的风力发电系统,建立了单机等值的风电场模型并进行了仿真验证。在此基础上,研究了多端直流输电系统的控制策略,以张北柔性直流电网为背景,在PSCAD/EMTDC中建立了一个含单机等值风电场的四端柔性直流输电模型。为实现多端直流系统的协调,参考裕度控制的思想,在有源换流站配置了直流电压协调控制器。考虑风电场孤岛运行模式,在无源换流站应用了交流电压下垂控制。仿真结果验证了模型和控制器的正确性。最后,针对断线故障发生后直流网络中功率越限的问题,提出了一种多端直流输电系统直流断线时的功率转移控制策略。从保证系统安全持续运行的角度出发,考虑换流站的功率裕度和直流断路器的切断能力确定系统安全运行的边界条件,将孤岛风电场看作不可控功率源,同时考虑交流下垂曲线的平移变换和风电场的切机控制实现风电场侧换流站功率的极间转移控制,最终保证正常直流线路电流不越限。仿真结果表明,该控制策略能提高MTDC带故障时的功率输送能力,实现“直流线路N-1”正常安全运行,提高了系统的可靠性。