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,M3C)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,M3C-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M3C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M3C-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220kV/400MW M3C-FFTS中验证所提建模方法与控制策略的有效性.