换相失败问题是制约基于电网换相换流器的高压直流(LCC-HVDC)输电系统安全运行的重要约束。工程中抑制换相失败的手段主要包括:改进器件、改善控制两方面。前者受限于器件特性与工艺水平。后者经济性优势显著,因而成为学术工程的热点。从事前预防的角度出发,实际工程采用了换相失败预测控制(CFPREV)技术。预测控制具体由交流故障检测和控制指令值的输出两部分组成。交流故障检测是预测控制的基础,实际运行和仿真分析中发现,现有检测算法灵敏度存在时间离散性问题。此外,预测控制的指令值是否合理决定了控制抑制换相失败的能力和对交直流系统稳定运行的影响程度,而指令值与控制参数息息相关。控制参数设置不合理可能调控过度反致换相失败。设置较为激进的控制参数可以提升换相失败抑制能力,但可能影响交流系统的电压恢复特性,造成电压稳定性问题。因此,有必要对预测控制展开全面评估,提升控制性能,在尽可能降低换相失败几率的前提下,减少对交直流系统安稳运行的影响。针对不同故障合闸角下,现有预测控制中零序分量和αβ分量检测算法灵敏度的时间离散性问题,本文采用基于三相同时刻采样值的电压有效值算法改进现有算法。结果表明,在单相接地或两相短路接地等部分故障情况下,改进型预测控制比现有控制的检测灵敏度更高,在一定程度上降低了换相失败的风险。针对预测控提前触发过度导致换相失败的问题,本文首先分析了提前触发过度引发换相失败的机理及过程。分析表明,预测控制启动会造成两桥之间相互影响。相邻的两次换相过程中,下一次换相过程提前触发,会造成本次换相电压幅值下降、过零点前移。若下一次换相过程提前触发过度,可能导致本次换相面积不足而引发换相失败。基于此提出了相应优化方案,仿真结果表明,适当降低门槛值、减小增益系数、增大上升滤波时间常数可以减少此类问题发生。针对预测控制影响交直流系统稳定运行的问题,本文首先分析了考虑预测控制启动情况下交直流系统的暂态特性,研究了预测控制对交直流系统的影响机理。分析表明,预测控制启动有可能造成直流有功功率大幅下降,无功损耗大幅增加,使换流母线电压大幅降低,严重影响受端交流系统的稳定运行。基于此提出了相应优化措施,结果表明,适当减小增益系数和上限值、增大上升滤波时间常数,均可以减少预测控制对交直流系统的影响。此外,增加辅助控制策略,配合上述优化措施可以进一步减少预测控制对交直流系统的影响。