柔性直流输电拥有灵活的控制技术,其理论上可运用的范围十分广泛。然而由于兴起时间较短,其理论研究不充分,工程运用范围仍十分有限,在优化拓扑或改进控制系统,减少换流站损耗、发挥改善交流系统电能质量的作用、简化换流器结构从而提高经济效益等方面都有较大发展空间。本文采用分层控制的思路,从系统级,换流器级和阀级三个层面分别研究了多端柔性直流输电系统(Voltage Source Converter multi-terminal DC,VSC-MTDC)的拓扑及控制策略,对其进行了优化,改进和创新。主要研究内容包括:(1)研究多端柔性直流输电系统的系统级拓扑,分析串联结构不适合用于电压源换流器的原因,以及采用并联型结构的优点;分析保持直流输电系统稳定的要素,研究系统级控制策略,对直流电压斜率控制进行深入研究,提出基于直流电压控制的各个换流站功率的最优分配方法;研究系统级辅助控制策略,提出系统启停控制策略,降压运行控制策略。(2)在换流站级层面,通过对柔性直流输电换流站的数学建模,分析其间接电流控制和直接电流控制策略,研究换流站连接不同性质网络时的控制策略,提出采用电压源换流器对交流系统进行无功补偿和有源滤波的控制方式,并进行仿真验证。(3)在阀级层面,研究两电平及三电平VSC拓扑,根据两电平VSC方波控制原理,提出二极管箝位型三电平换流器实现七电平方波控制的方法,并仿真验证可行;分析目前多电平换流器存在的不足,提出一种能同时进行变压和逆变的多电平逆变器,为了进一步简化多电平逆变器的结构,提升逆变器的稳定性,设计出另一种非隔离型多电平逆变器,并搭建仿真模型验证可行。