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柔性直流输电(Flexible HVDC)，是一种基于全控器件的电压源换流器高压直流输电(Voltage Source Converter based HVDC，VSC-HVDC)。它具有可向无源网络供电、无换相失败危险、有功和无功功率可独立控制等优点，特别适合于海上风电场的功率传输。在柔性直流输电系统中，换流器是实现交流电和直流电转换的核心部件，其性能的好坏，直接影响了整个系统运行状态的优劣。本论文结合柔性直流输电和海上风电场的各自特点，通过理论分析、软件仿真和实验验证，深入研究了风电场端换流器(Wind-Farm Side Converter，WFSC)和电网端换流器(Grid Side Converter，GSC)的控制策略，包括适用于低开关频率下的单环控制策略，为了提高输电容量的多重化拓扑及控制技术，以及风电场低电压穿越下的运行特性与控制。此外，还研究了柔性直流技术中极具前景的模块化多电平型换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)输出电压的闭环控制策略。主要工作可以分为以下四个部分: 1.首先，本论文分析了将柔性直流输电应用于海上风电场的一个基本问题:柔性直流输电如何为海上风电场提供高性能的交流电压源，以保证风电场的稳定运行。本论文将风电场端换流器(WFSC)作为电压源逆变器(Voltage Source Inverters，VSI)进行控制，从多个方面对WFSC的控制策略进行了详细的分析与比较。以此为理论基础，提出了一种基于相位超前校正的单电压环控制策略。这种控制策略在静止坐标系下采用谐振控制器，省略了坐标变换;通过相位超前校正，易于实现多个谐波控制器的参数设计，降低了控制器的设计难度;同时采用单环控制，适合于WFSC低开关频率的应用环境，并简化了控制器的结构。仿真和实验结果均表明，新型控制策略性能优良，设计简单，谐波抑制效果好。 2.对于电网端换流器(GSC)，本文研究了如何通过多重化拓扑，提高电网端换流器的传输容量。对几种可能存在的多重化拓扑进行了比较和分析，选择了直流侧并联交流侧并联的拓扑作为主要研究对象。首先对其并联环流产生机理进行了详细分析，通过αβ0坐标系下的建模，将环流成分划分为共模环流、差模环流、高频环流三类，揭示了各类环流的影响因素。在此基础上，基于比例谐振调节器，针对差模环流和共模环流分别设计了的独立控制器。由于αβ0坐标系不需要电网相位信息，因此该控制策略能够简化计算量和控制结构。实验结果验证了机理分析的正确性与控制策略的有效性。 3.在研究了WFSC和GSC控制策略的基础上，本文还研究了在海上风电场的并网准则下，柔性直流输电作为一个整体满足低电压穿越要求的控制。当电网发生跌落时，由于海上风电场的容量很大，需要保证海上风电场不解列，同时还希望为电网电压的恢复提供无功支撑。本论文利用柔性直流输电的“解耦”特性，实现了上述目标。风电场端换流器仍作为VSI控制，在跌落期间维持风电场内的电压稳定。电网端换流器则在维持直流输电电压稳定的同时，还为电网输送规定大小的无功电流，而多余的有功功率则通过卸荷电阻吸收。在实验室平台上对各个低电压穿越测试点进行了验证。在实验过程中，为了实现交流输电和柔性直流输电的快速切换，还提出了一种晶闸管双向开关的快速关断策略，利用直流输电电压强迫晶闸管快速关断，为不同输电模式的运行测试提供了条件。 4.最后，针对目前柔性直流输电技术中快速发展的模块化多电平型换流器(MMC)，研究其输出电压的控制。MMC为海上风电场供电时，同样也是作为VSI运行，其输出电压控制是关键问题。深入分析了桥臂电感对MMC输出电压波形的影响，指出了当海上风电场中低次谐波含量较大时，传统的MMC开环控制难以保证输出电压质量的原因。在此基础上，在静止坐标系下采用并联谐振控制器的结构，以补偿桥臂电感电压引起的畸变，提高MMC的输出电压质量。并且由于MMC本身的特性，控制器参数的设计也十分方便。在Simulink中搭建了49电平的MMC模型，仿真结果表明，所提出的控制策略简单可行，具有优良的动态、静态性能。