Power balancing strategy for M<sup>3</sup>C arm power in interconnected partitioned grids based on third-harmonic injection

ZHOU Yuyan; LIU Shenquan; JIANG Shaoyan; QIN Jinyu; WANG Gang

doi:10.19585/j.zjdl.202607010

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Power balancing strategy for M³C arm power in interconnected partitioned grids based on third-harmonic injection

DC Transmission and DC Power Grid | 更新时间：2026-07-22

- Power balancing strategy for M³C arm power in interconnected partitioned grids based on third-harmonic injection
- ZHEJIANG ELECTRIC POWER Vol. 45, Issue 7, Pages: 104-112(2026)
- 作者机构：
  
  1.华南理工大学，广州 510641
  2.广东电网有限责任公司中山供电局，广东中山 528400
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.19585/j.zjdl.202607010
  CLC：
- Received：10 January 2026，
  
  Revised：2026-02-09，
  
  Online First：22 July 2026，
  
  Published：25 July 2026
- 稿件说明：
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周渝兖,刘沈全,姜绍艳等.基于三次谐波注入的电网分区互联M³C桥臂功率均衡策略[J].浙江电力,2026,45(07):104-112. DOI: 10.19585/j.zjdl.202607010.

ZHOU Yuyan,LIU Shenquan,JIANG Shaoyan,et al.Power balancing strategy for M³C arm power in interconnected partitioned grids based on third-harmonic injection[J].ZHEJIANG ELECTRIC POWER,2026,45(07):104-112. DOI: 10.19585/j.zjdl.202607010.
周渝兖,刘沈全,姜绍艳等.基于三次谐波注入的电网分区互联M³C桥臂功率均衡策略[J].浙江电力,2026,45(07):104-112. DOI: 10.19585/j.zjdl.202607010. DOI：

ZHOU Yuyan,LIU Shenquan,JIANG Shaoyan,et al.Power balancing strategy for M³C arm power in interconnected partitioned grids based on third-harmonic injection[J].ZHEJIANG ELECTRIC POWER,2026,45(07):104-112. DOI: 10.19585/j.zjdl.202607010. DOI：

摘要

C（模块化多电平矩阵变换器）在电网分区互联等输入-输出侧频率相同的应用场景中，两侧电压与电流的耦合会引入额外的桥臂功率直流分量，从而引起桥臂功率失衡，须予以抑制。首先，分析了M

C桥臂不平衡功率的产生机理与特性，当两侧电压幅值相近时，传统基于基频环流注入的均压策略将不再适用。然后，提出基于注入三倍频桥臂共模电压与环流的桥臂功率均衡策略，并以不增加桥臂电压幅值为约束，给出了三倍频共模电压的幅值与相位选取方法。其次，探讨了桥臂环流幅值随两侧电压变比及功率因数的变化规律。最后，基于MATLAB/Simulink仿真验证了所提策略的有效性。

Abstract

In application scenarios such as the interconnect

ion of partitioned power grids where the input and output frequencies of the modular multilevel matrix converter （M

C） are identical， the coupling between the voltages and currents on both sides introduces an additional DC component into the arm power. This results in an arm power imbalance that must be mitigated. First， the generation mechanism and characteristics of this imbalance are analyzed， demonstrating that conventional balancing strategies based on fundamental-frequency circulating current injection become ineffective when the voltage magnitudes on both sides are comparable. Subsequently， a control strategy is proposed based on the injection of a third-harmonic arm common-mode voltage and circulating current. Subject to the constraint of not increasing the peak arm voltage， a method for selecting the optimal amplitude and phase of the third-harmonic common-mode voltage is derived. Furthermore， the relationship between the circulating current amplitude and the voltage transformation ratio and power factor is investigated. Finally， the effectiveness of the proposed strategy is validated through MATLAB/Simulink simulations.

关键词

Keywords

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