高压直流（HVDC）输电系统和与柔性输电系统（FACTS）相关的技术一直在不断进步，以便进入商业应用[1]-[25].。HVDC和FACTS都经过了多年的研究发展，他们最初都是基于晶闸管技术，最近多基于完全可控半导体器件和电压源型换流器（VSC）的布局[1]-[25]。电力电子技术向电力系统的渗透归功于高电压大功率完全可控的半导体器件的发展[26]-[31]。
目前可用的全控半导体器件可分为晶闸管和晶体管两类。这些器件可以用在使用脉宽调制（PWM）的电压源型换流器上，工作频率高于行频（表1），通过门极脉冲换相。
通常，与基于晶闸管的系统相比，VSC应用可以产生更高频率的PWM波形。然而，这些器件的工作频率也取决于跟器件上负载功率有关的损耗和散热器设计。直接取决于PWM操作的换相损耗是基于VSC的应用的最严重的问题之一。
HVDC和FACTS都是支撑现代电力系统的重要技术，在很多情况下，它们用在某些国家完全或者部分放松管制的电网[32]。不久的将来，可以预计为了获得更高整合度的电网和市场所驱使的发展，一些国家和地区，比如中东、中国、印度、南美洲，需要靠兴建基础设施来促进经济增长。
今天，世界各地有超过92个HVDC工程，输送着超过75GW的功率。他们使用如下两种截然不同的技术：
1. 使用晶闸管的自然换相电流源型换流器（图1，CSC-HVDC）。这种技术可以很好的用在1000MW左右的大功率场合，使用这种技术的最大的工程是巴西6300WM级的Itaipu系统。
2. 使用门极可关断晶闸管（GTO）或者工业上常用的绝缘栅双极晶体管（IGBT）的强迫换相电压源型换流器（图2，VSC-HVDC）。这种技术很好的用在中等功率的场合，使用这种技术的最大的工程是最近一个名为Estlink的350MW级系统。
CSC-HVDC系统（也称为经典HVDC）展现了当今的成熟技术，最近又有了若干意义深远的进步[39]-[41]。讨论这些已经充分论证的进展超出了本文论述的范围[38]-[41]。
另一方面，VSC-HVDC系统（也称为轻型HVDC）展现了直流输电领域的最近成果。商业级的VSC-HVDC实验在过去十年广泛进行[38],[42]-[51]。突破始于1997年由ABB安装的世界首个使用IGBT基于电压源型换流器PWM控制的HVDC系统（瑞典Hellson工程，功率3MW，长度10千米，电压±10KV，唯一一个使用架空线的工程）[38],[42],[43]。从那以后，越来越多的VSC-HVDC系统在世界范围内安装（表2）[38]，[45]-[51]。
本文目的在于概述包含换流器布局在内的基于VSC的HVDC系统的相关技术，建模和控制是另一个重要部分，同时简要分析技术文献中提到的最新进展。最后，讨论VSC-HVDC的应用和用来连接大范围风力资源的多端直流结构。
本文按如下方式组织：第二部分介绍CSC-HVDC系统的概况，其中也包含对VSC-HVDC系统的改进；第三部分详细论述有关VSC-HVDC系统的基本概念；第四部分论述适用于VSC-HVDC系统的多级换流器布局；第五部分分析建模和控制；第六部分介绍包括连接大范围风力资源在内的HVDC系统应用；第七部分概述HVDC在世界范围内的安装使用情况。
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