面向柔性低频输电的双极型模块化交交变换器关键技术

海上风电是我国实现“双碳”战略的核心清洁能源赛道，中远海风场（70-180km）远距离输送难题长期制约行业规模化发展。柔性低频输电凭借输送距离远、容量大、故障易切除、综合成本更低等优势，成为替代传统工频交流、高压直流输电的优选路线，而交交变换器正是低频输电系统的核心“心脏”。

一、技术痛点

现有BTB-MMC、Hexverter、M3C三类主流模块化交交拓扑各有明显短板：BTB-MMC器件数量多、造价高昂；Hexverter绕组耦合性强，无功工况控制严苛；工程常用M3C桥臂数量多，电网不对称工况谐波治理难度大。

二、创新成果

东南大学邓富金教授团队面向柔性低频输电场景，创新提出双极型模块化交交变换器（BMAC）全新拓扑架构，围绕拓扑结构、双极变压器设计、调制运行机理、电路参数设计、解耦控制、故障均衡策略开展完整成套研究，多项核心技术实现原创突破。

三、技术亮点

团队创新设计6桥臂搭配双极型变压器的精简架构，相比M3C减少1/3桥臂，无需额外配置桥臂电感，大幅降低硬件成本与设备体积。

独创三绕组对称双极磁路结构，实现工频磁通抵消、低频磁通叠加，天然完成工低频能量解耦变换。

提出差模+共模复合调制运行机制，单套装置实现陆上50Hz工频电网与海上20Hz低频电网双向功率交互。

针对工低频侧分别搭建dq坐标系前馈解耦控制，配合零序调制波三相电容均衡策略，在电网故障、三相不对称工况下仍可保障系统电流对称、电容电压均衡。

整套技术形成完整参数设计、建模、控制理论体系，适配大容量中远海风场工程落地。

四、BMAC变流器实验平台应用

该研究的实物样机实验验证基于南京瑞途优特信息科技有限公司搭建的BMAC变流器实验平台完成。平台以RTU-BOX206高性能实时控制器为核心主控单元，搭配标准化模块化功率机箱与高速同步波形采集监测系统，硬件算力充沛、模块拓展灵活，可高效支撑工低频双频耦合类复杂控制算法的快速建模、在线调试与全工况实测，为整套BMAC拓扑、调制及闭环控制理论体系提供稳定、精准、完整的实物验证载体。