为了服务我国经济社会的高速发展,同时充分利用我国中西部地区的煤炭、水利、风、光等一次能源,我国电网经历了数十年的高速发展,已经形成了中西部能源中心集中,中东部负荷中心集中,西电东送,南北互联,交直流系统并列运行的基本网架结构。针对我国交直流系统以及风电的发展,为了为交直流系统动态过程分析提供新的建模与仿真方法,并为高压直流系统(High Voltage Direct Current System,HVDC system)紧急功率支援和高压直流系统跟随风电功率波动的运行方式提供合理的控制策略,本论文重点研究了能反应高压直流系统换流器谐波特性的高压直流系统动态相量建模、反应交流系统不对称故障状态下直流系统动态特性的高压直流系统三相动态相量建模、含电力电子装置的电力系统和交直流系统电磁-动态相量混合仿真方法以及基于自适应动态面控制的直流系统紧急功率支援控制策略和基于定功率控制的直流系统跟随风电功率波动控制策略,其主要内容如下:(1)根据动态相量理论,提出了一种反映直流系统换流器谐波特性的直流系统动态相量模型,该模型包括完整的直流系统换流器动态相量模型,直流线路动态相量模型以及控制器模型;并分析了直流系统动态相量模型的仿真过程;仿真对比分析表明,所提动态相量模型能在使用代数模型形式的换流器动态相量模型及较大仿真步长的情况下反应直流系统的动态特性,尤其是直流系统换流器对交流系统的谐波特性。完善了直流系统动态相量模型。(2)为扩展直流系统动态相量模型的适用性,建立了适应交流系统不对称状态的直流系统三相动态相量模型,该模型包括完整的直流系统换流器动态相量模型,直流线路动态相量模型以及控制器模型;并分析了该动态相量模型的仿真过程;仿真对比分析表明,所提动态相量模型能在使用代数模型形式的换流器三相动态相量模型以及较大仿真步长的情况下,反应交流系统不对称故障时,直流系统的动态特性。扩展了直流系统动态相量模型的在交流系统不对称状态下的应用。(3)为充分发挥电磁暂态建模仿真方法和动态相量建模仿真方法各自在建立交流系统模型和电力电子装置模型的优势,提出了含电力电子装置的电力系统中,电力电子装置使用动态相量模型,交流系统使用电磁暂态模型的电磁-动态相量混合仿真,分析了混合仿真中模型区域划分及相互等效方法,并以交直流系统为例分析了电磁-动态相量混合仿真的具体流程;使用所提反映直流系统换流器谐波特性的直流系统动态相量模型实现了交直流系统的混合仿真。对比分析,所提混合仿真方法能在使用比电磁暂态模型简单的动态相量模型以及较大仿真步长的情况下,反应交直流系统的动态特性。为含电力电子装置的电力系统提供了新混合仿真方法。(4)提出了一种基于自适应动态面控制的直流系统广域紧急功率支援控制策略,该策略根据广域测量系统(Wide Area Measurement System,WAMS)测量的交直流系统全局信息,利用交直流系统惯量中心(Center of Inertia,COI)等值模型,使用动态面控制策略和自适应控制理论进行设计,能处理系统未知建模误差和外界干扰的,使用李亚普诺夫函数法理论证明了所提控制策略下交直流系统的稳定性。对所提控制策略进行了仿真分析,时域仿真分析结果表明,该直流系统紧急功率支援控制策略对系统不同运行方式和不同故障有较好的自适应性和鲁棒性,对信号时滞具有较好的鲁棒性;同时其效果优于传统的零极点配置方法及反步法设计的直流系统附加控制策略。(5)研究了在“风火打捆”经直流外送系统中,将调峰调频能力较弱的送端地区因风电风功率引起的功率波动转移到调峰调频能力强的受端地区的,基于定功率控制策略的直流系统跟随风电功率波动的控制技术;同时,研究了直流系统输送功率随风电功率波动时,减少直流系统常规无功补偿装置频繁动作的利用SVC替代常规无功补偿装置的方案以及SVC和常规无功补偿装置的协调控制策略。对所提控制策略进行了仿真分析,仿真结果表明,所提控制策略是可行和有效的。