电力系统异步联网的传统方法是采用高压直流输电(High Voltage Direct Current Transmission, HVDC)背靠背换流站来实现。基于电力电子元件的HVDA可以控制互联电网间的功率交换,并可以阻断一侧电网事故对另一侧电网的影响。其缺点是结构复杂,易产生谐波干扰,一端电网短路容量较低时容易出现换相失败,功率难以做到平滑调节;电压源换流器型高压直流输电(VSC-HVDC)的出现解决了换相失败的问题,可以对弱系统输电,但运行损耗较高。可变频变压器(Variable Frequency Transformer, VFT)实际上是一种新型的FACTS元件,通过对相角的调节可以适应两侧电网频率的变化,并通过控制其直流驱动电机的转矩来调节其功率传输的大小和方向,与背靠背式直流换电站相比,具有成本低廉,控制简便,功率调节平滑,无谐波产生,可向无源网络供电的优点。本文详细介绍了VFT的基本结构与运行原理,研究了旋转变压器的工作原理,建立了用于稳态参数分析的等效电路,利用坐标变换方法对其稳态运行的数学模型进行化简,建立了d-q-0坐标系中VFT的数学模型,推导出了维持系统稳定运行所需的驱动转矩的表达式。VFT的传输功率由驱动转矩控制,当两侧电网频率变化时,需要改变其转子转速以维持功率的稳定传输。最后采用PSCAD/EMTDC中的三相绕线式异步电动机模型,对VFT的运行特性进行仿真分析,分析了电动机转矩变化对功率传输及两侧电压的影响;进一步分析了两侧电力系统发生短路故障时,VFT两侧的参数变化,结果表明VFT具有事故隔离的优良特性。