与高压交流输电(HVAC)技术以及高压直流输电(HVDC)相比,低频输电技术在解决中国远距离大容量电能输送方面具有一定优势。低频输电系统中最关键的设备之一就是变频器。模块化多电平矩阵变换器(Modular multilevel matrix converter,M3C)作为新型变频器具有一系列性能上的优势,但目前对其在低频输电系统中的应用等方面的研究仍处于初始阶段。本文首先对M3C进行了参数分析,然后研究了基于M3C的低频输电系统的稳态控制策略。针对参数分析,本文重点分析了工/低频系统和变换器电压电流之间的关系,揭示了 M3C子模块直流侧电容电压波动产生的机理;其次根据工/低频功率耦合下模块电容电压波动量提出了电容值计算方法,指出电容值的选定与工/低频系统电压幅值比、频率以及功率因数有着密不可分的联系;最后从经济性角度分析了工/低频系统电压幅值比以及频率对模块电容值选取的影响,再从变换器稳定运行角度,探索两端系统功率因数与模块电容值选取之间的关系。参数分析为M3C控制策略研究奠定了理论基础。针对M3C的稳态控制策略,首先从工/低频侧两个视角下建立了基于双dq变换下的两种数学模型;在此基础上提出了分层直流稳压控制策略,分别是全局直流稳压控制策略、换流链直流稳压控制策略以及链节直流电压控制策略;RTDS仿真验证了分层直流稳压控制策略的必要性。由于低频输电场景的多样性,搭建了三个场景的低频输电系统,分别为海上风电并网场景、城市输电场景以及海岛供电场景;仿真结果表明,所搭建的模型能够实现柔性低频输电系统的功率传输与灵活控制,并具有较好的稳态特性,进一步证明了 M3C稳态控制策略的正确性。