面向分频海上风电系统的模块化多电平矩阵变换器混合建模与控制

分频输电(fractional frequency transmission system,FFTS)结合高压交流和高压直流输电的优势，是极具发展前景的大规模、中远海风电输送方案。模块化多电平矩阵变换器(modular multilevel matrix converter,M~3C)以其控制性能好、易于冗余扩展等优点，在海上风电FFTS中备受关注。然而，M~3C-FFTS中不同频率的输入和输出直接耦合，给系统建模与控制带来了挑战。为解决此问题，该文提出一种适用于M~3C的混合建模方法及相应的控制策略。对各子换流器的3个桥臂进行差模–共模分解，实现输入–输出解耦；对各子换流器桥臂功率进行αβ0建模，并分析桥臂功率低频分量与差模电流基波分量的约束关系。在此基础上，提出一种新型的M~3C-FFTS系统控制策略，通过构造差模电流的基波正序有功、负序有功和无功分量实现子模块电容电压平衡控制。所构造差模电流仅包含输入工频分量，显著降低控制策略的复杂度。最后，在220k V/400MW M~3C-FFTS中验证所提建模方法与控制策略的有效性。