在研究与开发高压直流输电(HVDC)技术的过程中，模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter, MMC)因其可靠性与灵活性，已成为该领域的热门技术。由于柔性直流输电技术(Flexible AC Transmission System, FACTS)的发展， MMC所需子模块数量持续增长，其中包含半桥子模块(Half-Bridge Submodule, HBSM)、全桥子模块(Full-Bridge Submodule, FBSM)和钳位双子模块(Cascaded Double Submodule, CDSM)等。仿真技术在验证这些复杂系统的设计和性能方面发挥着至关重要的作用。
RTLAB作为一种实时仿真平台，能够模拟大规模复杂电气系统，但在HVDC领域，其仿真速度不足以满足实时性要求，尤其是在子模块数目大幅增加时。为解决这一问题，本文提出使用平均值模型(Average Value Model, AVM)来提升仿真效率。然而，AVM模型虽适用于系统研究，但无法展现具体每个开关管变化导致的子模块电压变化，以及无法进行硬件在环测试(Hardware-In-the-Loop, HIL)。
为实现仿真加速及实时运行功能，本文采用了基于诺顿定理(Norton's Theorem)和戴维宁定理(Thévenin's Theorem)的状态空间方程，通过sfunction模块在MATLAB/Simulink环境下进行计算。这种技术可以有效降低电气网络的复杂度。sfunction即MATLAB的系统函数，是一种可用来表示更复杂的动态系统的模块。
具体到阀体建模，本文介绍了如何在MATLAB环境下，利用现有的电磁暂态仿真工具和sfunction模块，构建了HBSM、FBSM、CDSM等子模块的模型，并封装成整体。为了验证模型的准确性，进行了级联阀体建模功能测试。测试内容包括：
1. HBSM建模及测试：
- 单体HBSM不控充电MATLAB对比测试。
- HBSM级联STATCOM模式与RTLAB阀体对比测试。
2. FBSM建模及测试：
- 单体FBSM不控充电MATLAB对比测试。
- FBSM级联STATCOM模式与RTLAB阀体对比测试。
3. CDSM建模及测试：
- CDSM不控充电MATLAB对比测试。
- CDSM级联STATCOM模式与RTLAB阀体对比测试。
在进行对比测试时，首先通过MATLAB搭建相应的拓扑结构，并接入交流源进行不控充电，然后记录并分析子模块电压、阀体两端电压和阀体电流等参数。接着，利用sfunction替代相应的拓扑结构，进行相同的测试，并将两种测试结果进行对比分析。在实际的RTLAB环境下，也搭建了对应的模型，通过实时运行观测A相子模块电压的变化，并将该数据与sfunction模型进行对比，进一步验证了模型的准确性和实时仿真能力。
整个测试过程不仅证明了所构建模型在仿真速度上的优势，同时也确保了模型在模拟实际运行情况下的精确度和适用性。通过这种方法，即便在大规模复杂系统中，也能实现对关键参数的实时监测和控制，为后续的系统优化和故障分析提供了有力工具。
