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采用模块化多电平换流器(MMC)的柔性直流输电及直流电网技术自2010年以来在我国及世界范围内处于“井喷式”发展状态。电磁暂态仿真是研究柔性直流输电相关技术的主要研究手段。MMC包含数量众多的电力电子器件,如何提高其仿真速度是值得深入研究的课题。尽管MMC及其同型技术在高压直流输电(HVDC)领域已全面取代常规两电平/三电平电压源型换流器(VSC)技术,在风力发电系统等低压系统中,常规两电平/三电平VSC仍被广泛使用。如何提高两电平/三电平VSC的仿真速度也是值得深入研究的课题。本文以提高MMC及两电平VSC的仿真速度为切入点,完成的研究工作及取得的主要研究成果包括:总结了MMC与两电平VSC的工作原理,提出了一种通用的采用受控电压源的MMC等值仿真模型及两电平VSC平均值仿真模型,通过与详细电磁暂态仿真模型对比,验证了所提出的通用型等值仿真及平均值仿真模型在稳态运行、交流故障及直流故障下的仿真精确性以及对仿真的提速效果。进一步改进了上述采用受控电压源MMC等值仿真模型,提出了可以仿真启动及直流故障时IGBT闭锁工况的MMC等值电磁暂态模型,在此等值电磁暂态模型基础上进一步提炼得到了可以仿真各种典型运行工况的MMC平均值仿真模型。将上述改进的MMC等值电磁暂态仿真模型应用于MMC启动的研究,研究了单端MMC、双端MMC-HVDC的启动方法,并仿真分析了启动电阻切除时间以及启动时序,直流电压参考值给定方式对启动时暂态过程的影响。将上述MMC平均值仿真模型应用于面对面式直流/直流变换器(DC/DC)的启动研究,研究了面对面式DC/DC的子模块电容预充电原理并设计了对应的启动时序,仿真验证了所设计启动时序的正确性。总结了IEC/TR62001 2009标准中涉及交流谐波的各项谐波计算指标,推导了MMC的交流侧谐波等值电路,根据MMC交流输出的阶梯波特性,提出了一种基于多个方波叠加的MMC交流侧谐波简化分析方法。针对利用MMC详细电磁暂态仿真模型进行谐波分析仿真速度太慢的问题,提出了一种利用MMC等值电磁暂态模型进行MMC谐波分析方法。论文最后在PSCAD/EMTDC下对基于Matlab的谐波解析分析进行了仿真验证,通过理论计算与数值仿真证明了本文所提出方法的正确性。