低频输电技术原理之三
——M3C 基本控制策略与子模块电压平衡控制

徐 政，张哲任

（浙江大学 电气工程学院，杭州 310027）

0 引言

控制策略和控制器设计对M3C（模块化多电平矩阵变换器）的功能实现至关重要。M3C 在性质上属于2 个电压源换流器的一种特殊组合，因此其控制策略仍然落在电压源换流器的控制策略范畴。宏观地看，电压源换流器的主流控制策略是双环控制，其中外环控制功率，内环控制电流。而内环电流控制主要在3 种不同的坐标系中实现并采用不同的控制算法[1]，分别为dq 坐标系（同步旋转坐标系）与PI（比例-积分）控制算法，αβ坐标系与PR（比例谐振）控制算法，abc 坐标系与Dead Beat（无差拍）控制算法或Hysteresis（滞环）控制算法。

以往在关于M3C 的所有研究中，大多数都集中在M3C 的控制策略方面，其实质性进展大约发生在2011—2012 年[2-6]，近年来这方面研究仍然比较多[7-16]。文献[17]在数学模型推导中指出，对于M3C 的分析计算和控制器设计，将abc 坐标系中相互耦合的各坐标轴物理量变换到各坐标轴物理量相互解耦的三相正交坐标系αβ0 中来实施，一定是更加简便的。M3C 控制器的设计正是循着这个思路进行的。但即使在αβ0 正交坐标系中，各坐标轴上的物理量仍然是时间的函数，处理起来仍然很不方便。主流的做法是将αβ 正交坐标系中的交变物理量变换到dq 坐标系中成为直流量，然后再进行控制器设计。本文将采用主流的M3C 控制策略，描述M3C 控制器设计的具体过程。

1 内环电流控制器总体设计思路

为了便于阅读，将文献[17]已经详细介绍过的M3C 拓扑结构和物理量命名重新给出，如图1所示。……