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近些年来,在各国风能政策的推动下,风电技术快速发展,应用市场不断扩大,使得风电场并网成为风电发展的主流方式。由于风电的间歇性与波动性,以及大型风电场大多远离负荷中心等特点,使得风电场交流输电并网技术遇到瓶颈。柔性直流输电(VSC-HVDC)技术应用于风电并网中,具有很多独特的优点,不仅可以实现有功功率与无功功率的解耦控制,而且无需加装无功补偿装置,是实现大型风电场远距离稳定并网的有效途径。但因柔性直流输电系统高耦合非线性的特点,使得其常规控制方式难以得到理想控制效果。本文主要针对用于风电并网的柔性直流输电系统的控制系统进行了新的研究探索。论文首先介绍了几种风电场并网技术,同时阐述了柔性直流输电的研究现状等。为了分析风电场特性,介绍了风力机模型,重点分析了双馈感应风力发电机(DFIG)的数学模型以及机侧和网侧变换器的矢量控制系统,并在Matlab/Simulink软件一下仿真验证了控制系统模型的有效性。最后根据本文研究需要,给出了风电场的等值建模原则。论文第三章建立了柔性直流输电系统在abc三相静止坐标系和dq同步旋转坐标系下的数学模型,并根据数学模型设计了系统的直接电流控制,最后在Matlab/Simulink软件下对系统进行了仿真分析,证明了模型的正确性。论文针对用于风电并网的VSC-HVDC系统的高耦合非线性特性,以及PI控制器参数整定难等问题,基于第四章的无源控制理论,提出了两种非线性无源控制方法:一种是基于欧拉一拉格朗日(EL)模型的解耦控制,它是根据系统换流器的能量耗散性,基于状态误差构造具有Lyapunov函数性质的能量存储函数,通过注入阻尼以达到使系统快速准确地收敛到期望平衡点的目的,最后根据能量存储收敛条件设计了系统换流器的EL无源控制器;另一种是基于端口受控耗散哈密顿(PCHD)模型的鲁棒控制,通过构造系统的哈密顿函数,证明其Lyapunov稳定性,基于互联与阻尼配置(IDA-PB)控制原理,设计了系统换流器的IDA-PB无源控制器。在上述两种控制系统中,为实现风电场有功功率稳定输送和交流母线电压稳定的目的,风电场侧换流器采用定有功功率与定无功功率两种控制,无需外环控制结构;电网侧换流器采用定交流电压控制和定直流电压控制,以实现系统直流侧电容电压恒定控制。最后,利用Matlab/Simulink对应用于风电并网的VSC-HVDC系统进行了仿真,在不同条件下的运行结果表明所设计的两种控制器均具有良好的鲁棒性和动、静态性能。