在MATLAB中搭建11电平双端MMC-HVDC仿真模型如图8-56所示。当电网电压平衡时，对如图所示的仿真模型进行仿真，可得如图8-57所示仿真结果。
图8-56 11电平双端MMC-HVDC仿真模型
由图8-57a整流站A相子模块电容电压仿真曲线可见，电容电压得到了平稳控制，由图8-57b整流站换流器输出电压仿真曲线可见，MMC输出电压能很好地拟合调制电压，由图8-57c整流站直流母线电压仿真曲线可见，直流母线电压得到了控制，能稳定，由图8-57d逆变站有功功率仿真曲线可见，功率稳态响应与动态响应良好。
为进一步验证电网不平衡时，正负序电流控制器的有效性。在Matlab环境下进行仿真验证。在2s时，整流站交流电网电压中叠加负序电压，幅值为正序电压的0.2倍，故障持续时间0.2s，其仿真结果如图8-58所示。
由图8-58a可见，锁相环在电网正常与故障情况下都能够精确锁定电网电压的相位；由图8-58b可见，故障期间交流电流基本为三相对称正弦量，经FFT分析，基波成分占82%，THD<3.02%；由图8-58c可见，受电网不平衡制约，整流站的功率包含2倍频分量，交流分量稳态值为直流成分的20%；由图8-58d可见，逆变站的功率基本未受到整流站侧电网故障的影响；由图8-58e和图8-58f可见，负序电流得到抑制是由于换流站的交流侧输出电压不平衡，抵消了电网不平衡电压对电流的影响。
为实现子模块电容快速、平稳充电，将MMC-HVDC的启动中不可控充电与可控充电两个阶段分为几个步骤进行[207]：两换流站闭锁，断开逆变站与交流电网之间的断路器，闭合整流站与交流电网之间的断路器，预充电电阻接入充电回路；两换流站电容电压稳定后，解锁逆变站，工作于定交流电压模式，输出电压指令值为0；逆变站电容电压继续上升，稳定后，解锁整流站，工作于定直流电压模式，不可控充电结束；待直流电压上升到额定值，整流站的交流电流达到稳定，逆变站输出电压跟踪同侧电网电压的幅值和相位；逆变站输出电压与电网电压幅值、相位相同且稳定后，闭合交流断路器，逆变站并网，启动过程完成。
图8-57 双端MMC-HVDC直接电流控制仿真
图8-59给出逆变站MMC_Station2换流器的A相上桥臂电容电压曲线。由图可见，在0～0.2s，逆变站的子模块电容由直流母线充电；在0.2s时刻直流母线电压上升到电网线电压的峰值147V，直流电压在相单元的20个子模块电容上均分，解锁逆变站，逆变站工作在无源、定交流电压模式，换流器输出电压为0V，保持投入的相单元子模块数为10，电容电压继续升高，在0.4s时刻电压达到14.7V。
图8-58 电网不平衡下系统仿真
图8-60所示为整流站MMC_Station1换流器的A相上桥臂电容电压。由图可见，在0～0.4s，整流站的子模块电容由交流线电压充电，每个充电周期有一个桥臂的电容被充电，所以直流母线电压由10个子模块电容支撑，在0.2s时刻直流母线电压上升到电网线电压的峰值147V，不可控方式下，直流电压无法继续上升；在0.4s时刻，切除预充电电阻，同时解锁整流站，工作模式为定直流电压控制，电压给定值从当前值147V逐步增加到额定值200V，在0.6s时刻直流电压给定值达到额定状态，在1s时刻电容电压基本稳定在期望值20V。
图8-59 逆变站A相上桥臂电容电压(www.xing528.com)
图8-60 整流站A相上桥臂电容电压
图8-61 直流母线电压仿真曲线
图8-61所示为MMC-HVDC直流母线电压仿真波形。由图可见，0～0.4s，换流站电容及直流线路由整流站一侧的交流电网线电压充电；在0.2s时刻母线电压的跌落是由逆变站从闭锁到解锁造成的，闭锁时逆变站全部电容由线电压充电，解锁后，逆变站的子模块变为受控模式，每一控制周期只有一半电容被投入，直流母线电压跌落为线电压的一半；在0.4s时刻，母线电压重新上升到线电压峰值，整流站解锁，直流母线电压从147V慢慢上升到额定电压200V；在1.5s时刻，逆变站并网，启动完成；在3s时刻，系统传输的有功功率指令发生变化，调节过程中，母线电压比较平稳。
图8-62所示为整流站网侧电流仿真曲线。由图可见，1s时刻交流侧电流在不控充电状态下进入稳定状态，可执行下一启动步骤，逆变站工作于定交流电压模式，输出电压跟踪同侧的电网电压，准备并网；在1.5s时刻，逆变站并网，工作模式变为定有功功率模式，有功指令值为斜坡给定，如图8-62所示中表现为整流站的电流慢慢上升，无电流冲击。
图8-62 整流站网侧电流
图8-63所示为逆变站换流器输出电压与逆变站一侧的电网电压仿真波形。由图可见，1s时可逆变站开始工作在定交流电压模式，输出电压的相位跟踪逆变侧的交流电网电压，幅值逐渐增加，直至1.5s逆变站换流器输出电压与电网电压同频、同相、等幅值，逆变站与交流电网之间的断路器闭合实现并网，工作于定有功功率模式，启动完成。
图8-63 逆变站换流器输出电压与电网电压
图8-64所示为启动后，逆变站的有功电流与无功电流仿真曲线。由图可见，启动过程是成功的，启动完成后，系统能够正常传输功率。
图8-64 逆变站网侧电流有功分量和无功分量的仿真
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