【目的】由于电力电子变流器的并网特性，电力系统在新能源发电占比不断提高的背景下，整体惯性显著降低。为了增强电力系统的频率稳定性和抗扰动能力，要求并网变流器主动提供惯性支撑。【方法】在功率分配控制策略基础上，深入分析了基于常规锁相环（phase locked loop， PLL）控制结构的零极点分布及其在并网控制中的稳定性下降问题，提出了一种适用于并网变流器的基于改进锁频环（frequency locked loop， FLL）控制结构的惯性增强控制结构，将频率导数信号与参考有功功率成比例结合，以解决功率振荡问题。并且，采用一种改进的模型预测控制代替传统电流内环，以改善动态性能。通过频率阶跃响应的对比，展示了在弱电网条件下基于改进锁频环控制结构在并网变流器频率稳定性方面的优势。给出了基于改进锁频环架构的有功环控制策略，阐述了其惯量增强的原理，并对惯性参数进行了调优设计。【结果】通过硬件在环（hardware in loop， HIL）实验验证了所提策略的有效性。【结论】该方法避免了因微分操作引入的高频噪声和锁相环导致的不稳定问题，显著改善了系统的频率响应特性，实现了系统惯性增强的控制目标。

【目的】随着直流电网传输容量的提升，基于全控型电力电子器件的混合式直流断路器普遍存在故障电流上升速度快、幅值大、开断困难以及造价昂贵等问题。针对上述问题，提出了一种耦合电感辅助限流的混合式直流断路器拓扑。【方法】该拓扑主支路的耦合电感一次侧对故障电流进行一次限流，限流支路实现对故障电流的二次限流，充分有效地降低了故障电流上升率；主支路的耦合电感二次侧对自充电电容进行预充电，降低设备复杂度；采用晶闸管代替传统IGBT和并联电容实现避雷器的投切，提高了经济性。【结果】对所提拓扑的工作原理和各个主回路参数进行了分析和设计，通过PSCAD/EMTDC建立了四端直流输电网系统模型，将该拓扑与已有典型拓扑进行了对比仿真分析，在发生短路故障时，所提拓扑对故障电流的限流峰值进一步降低，开断时间进一步缩短，避雷器的吸能进一步减少，且有一定的经济性。【结论】所提拓扑具有良好的开断性能，且有一定的经济性，可为后续高压直流断路器在直流输电网系统中的应用提供一定的理论基础。