高压直流输电（HVDC）是长距离大容量电力传输的关键技术，但传统换流站往往面临成本高、占地面积大的挑战。为应对这一问题，一项基于换流器（LCC）与全桥模块化多电平换流器（MMC）混合配置的新型轻量化拓扑被提出。该方案利用LCC负责有功功率传输，而全桥MMC则专注于无功支撑和谐波滤波，充分发挥了两种换流器的互补优势。
传统的LCC技术虽然具有损耗低、成本低的优点，但其依赖交流系统电压进行换流，在弱交流系统中易发生换相失败。此外，LCC运行需要较大的换相角，导致大量无功消耗，必须配备庞大的无功补偿设备。当发生故障时，机械断路器动作缓慢，无法与晶闸管触发角控制有效配合，可能引发系统过电压。相比之下，基于电压源换流器（VSC）的HVDC系统虽能独立控制有功和无功，但全桥MMC结构复杂，子模块和电容数量庞大，导致系统体积和重量增加，限制了其在海上平台等空间受限场景的应用。
为平衡性能与成本，混合HVDC配置应运而生。现有的混合方案中，有的缺乏黑启动能力，有的虽能调节电压但无法在故障时快速切断电流。本文提出的串联LCC-MMC混合换流器（SLCC）拓扑，将全桥MMC作为STATCOM运行，与常规LCC串联。在正常运行时，LCC承担全部有功功率和直流电压支撑，而仅占系统总容量10%至20%的全桥MMC则负责无功补偿、主动滤波及交流电压支撑。这种设计不仅大幅降低了系统成本、体积和重量，还通过全桥子模块减少了子模块数量。
在控制策略方面，LCC采用电流控制模式，通过调节触发角维持直流电流稳定，通常运行在15°至20°的最小触发角策略以降低无功消耗。全桥MMC则采用虚拟同步发电机（VSG）控制策略，模拟同步发电机的动态性能，提供虚拟惯量。在直流故障发生时，LCC将触发角迅速调整至90度，使直流输出电压降为零；同时MMC保持STATCOM模式，其直流分量电压亦降为零。这种协同控制使得系统无需阻断脉冲即可实现直流故障穿越，快速切断故障电流。
实时仿真验证了该拓扑的性能。在稳态运行下，LCC承担5000兆瓦的有功功率，MMC提供20%容量的无功支撑，系统运行稳定。当有功功率发生阶跃变化时，MMC能迅速响应，保持能量平衡。特别是在直流故障测试中，故障电流被迅速抑制至零，系统电压在振荡后归零，证明了其优异的故障穿越能力。对比分析显示，该混合拓扑的损耗仅为0.39%，低于传统SLCC的0.52%，且单位有功功率传输成本仅为105%，显著优于其他混合方案。