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大型风电基地内风电场分布分散,风电功率无法完全本地消纳,需要集中跨区域电网外送功率,柔性多端直流输电系统(Voltage Source Converter multi-terminal DC, VSC-MTDC)是解决这一瓶颈问题的最佳方案。VSC-MTDC系统的拓扑结构选择和协调控制策略设计直接关系到运行可靠性,并对工程应用有指导意义。本文重点研究了VSC换流站数学建模及控制策略,VSC-MTDC的拓扑结构和协调控制策略以及该技术在大型风电基地功率外送时的应用。1.以abc三相静止坐标系下的VSC换流站数学模型为基础,建立了在dq同步旋转坐标系下的标幺值模型和等效电路图。研究了VSC换流站的双闭环直接电流控制策略,设计了基于电流前馈补偿解耦的电流内环控制策略；并讨论了直流电压、有功/无功、频率等外环控制策略,实现了有功无功解耦控制。重点研究了风电场通过VSC-HVDC并网时的控制策略,提出了风电场侧换流站电压源模式的矢量化控制策略,实现了交流电压频率、幅值的恒定控制以及自动汇集风电功率传输到电网侧换流站。2.研究了VSC-MTDC系统的拓扑结构,从直流断路器和隔离开关的使用数量、控制实现的难易程度、直流线路长度、容量和故障对系统的影响等方面对比分析了不同拓扑结构的优缺点。讨论了一般环型拓扑和半环型拓扑结构故障时的保护动作过程。综合技术性和经济性因素选择适合目前大型风电基地功率外送的星型-中心环型拓扑结构。3.着重分析了VSC-MTDC采用星型拓扑结构汇集大型风电基地风电功率,联合本地电网快速后备容量进行“风火打捆”功率外送时的协调控制策略。该协调控制策略的实质是根据直流网络功率波动和电压变化自动切换换流站的运行模式,重新分配潮流,以保持系统在不同工况下的稳定运行。4.最后,本文利用MATLAB/Simulink建立了大型风电基地通过VSC-MTDC系统进行功率外送的仿真模型。验证了系统能够根据协调控制策略在风速突变、风电场脱网和输电线路三相短路故障情况下能够自动切换运行模式,以平衡功率波动,提高系统暂态稳定性。