CN116094351A - 一种新能源机组电力电子能量互联变换器及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种新能源机组电力电子能量互联变换器及控制方法，所述能量互联变换器包括：模块化多电平变流器和多端口DC‑DC变换器；模块化多电平变流器为n相，各相输入的结构相同，多端口DC‑DC变换器包括3个功率模块和1个三绕组高频变压器；模块化多电平变流器每相配置N个多端口DC‑DC变换器，第i个多端口DC‑DC变换器第一绕组和第二绕组连接的功率模块直流侧分别与模块化多电平变流器上桥臂和下桥臂的第i个功率模块的直流侧相连。该拓扑结构具有优良的可扩展性和可靠性，对新能源机组和电池性能要求降低，并能节省功率器件。本发明还公开了一种集成储能的新能源机组电力电子能量互联变换器控制方法。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统领域，具体是一种新能源机组电力电子能量互联变换器及控制方法。
背景技术
光伏发电等新能源发电具有很强的随机性和间歇性，会引起电网电压和频率的波动、电力系统继电保护装置误动作等问题。解决新能源发电的这些问题，可以通过在新能源发电并网变换器中加入储能环节，以保证更长时间范围内能量的稳定和持续供给。传统两电平或三电平变流器技术，为了实现大容量储能，必然通过对大量的小容量电池单体串、并联来实现，而由电池串、并联带来的不均衡问题往往影响电池寿命、系统运行的安全性与可靠性，这就对电池管理系统提出了极为苛刻的要求。
模块化多电平变流器(MMC)由于自身模块化结构特点，其电压和功率等级能够灵活调控，适用于多种应用场合，如高压直流输电、中高压电机驱动、动态无功补偿器等。若将其与新能源机组发电以及储能电池相结合，则能在保有多电平变换器自身优势的基础上实现新能源机组和储能电池的分散接入，提升控制灵活性，方便实现多种控制目标。然而，如何将MMC与新能源机组有机结合，尽可能简化拓扑，同时达到降低成本、减少体积、提高效率，是现有研究急需解决的问题。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种新能源机组电力电子能量互联变换器及控制方法，
一种新能源机组电力电子能量互联变换器，包括模块化多电平变流器和多端口DC-DC变换器；所述模块化多电平变流器为n相，其中1≤n≤3，各相输入的结构相同，所述模块化多电平变流器每一相包括1个上桥臂、1个下桥臂和2个桥臂电感，所述上桥臂、下桥臂和2个桥臂电感串联连接；所述上桥臂或下桥臂包括N个串联连接的第一功率模块，编号为1,…,N；多端口DC-DC变换器包括3个第二功率模块和1个三绕组高频变压器；模块化多电平变流器每相配置N个多端口DC-DC变换器，第i个多端口DC-DC变换器第一绕组和第二绕组连接的功率模块直流侧分别与模块化多电平变流器上桥臂和下桥臂的第i个第一功率模块的直流侧相连；编号为1,…,K的多端口DC-DC变换器的低压直流侧接入容量相同的新能源机组，编号为K+1,…,N的多端口DC-DC变换器的低压直流侧接入容量相同的储能电池，其中1<K<N，N为大于等于2的自然数。
进一步的，所述模块化多电平变流器的交流侧连接高压交流电网，所述模块化多电平变流器的高压侧连接高压直流电网。
进一步的，所述三绕组高频变压器原边和副边绕组的变比为k:k:1，所述三绕组高频变压器的第一绕组和第二绕组布置在原边，第三绕组布置在副边，所述三绕组高频变压器原边第一绕组和第二绕组分别连接所述第二功率模块的交流侧，所述三绕组高频变压器副边绕组连接所述第二功率模块的交流侧，所述副边绕组连接的第二功率模块直流侧并联有第二电容，形成低压直流端口。
进一步的，所述第一功率模块由两电平半桥拓扑或全桥拓扑、或者是多电平半桥拓扑或全桥拓扑组成，所述第一功率模块直流侧并联有第一电容，两电平半桥拓扑由2个带反并联续流二极管的电力电子开关器件串联组成；所述的两电平全桥拓扑由4个带反并联续流二极管的电力电子开关器件组成H桥结构。
进一步的，所述第二功率模块由两电平半桥拓扑或全桥拓扑、或者是多电平半桥拓扑或全桥拓扑组成，两电平半桥拓扑由2个带反并联续流二极管的电力电子开关器件串联组成；所述的两电平全桥拓扑由4个带反并联续流二极管的电力电子开关器件组成H桥结构。
进一步的，所述编号1,…,K多端口DC-DC变换器将新能源机组发出的功率传递到所述模块化多电平变流器的高压交流侧或高压直流侧；所述编号K+1,…,N多端口DC-DC变换器吸收新能源机组发出随机波动功率，并平衡所述模块化多电平变流器的第一功率模块直流电容电压。
一种新能源机组电力电子能量互联变换器的控制方法，包括以下步骤：
步骤S1：进行模块化多电平变流器外环的高压直流母线电压/功率控制，通过PI调节器控制得到直流环流指令值Idcref；
步骤S2：进行模块化多电平变流器的子模块电容电压均衡控制，得到模块化多电平变流器的交流侧电流指令值iacref、模块化多电平变流器的交流侧电流指令值iacref、以及模块化多电平变流器的j相上、下桥臂基频电流参考值iarm_pjref、iarm_njref；
步骤S3：将步骤S1和步骤S2所得的各个电流指令值进行计算得到模块化多电平变流器的j相上、下桥臂的桥臂电流指令(ipjref、njref)，接着采用桥臂电流控制对外环产生的桥臂电流指令(ipjref、njref)进行跟踪控制，实现对桥臂电流指令(ipjref、njref)无误差跟踪。
进一步的，还包括：步骤S4：进行多端口DC-DC变换器控制，所述的多端口DC-DC变换器控制包含以下步骤：
1)控制编号为1,…,K的多端口DC-DC变换器，所述的编号为1,…,K的多端口DC-DC变换器采用定低压直流端口电压模式，通过最大功率跟踪算法计算所述多端口DC-DC变换器的原边第二功率模块和副边功率模块移相角，保证接入的新能源机组工作在最大功率跟踪工作点；
2)控制编号为K+1,…,N的多端口DC-DC变换器，所述的编号为K+1,…,N的多端口DC-DC变换器采用定功率控制模式，通过判断各模块的新能源机组输出功率情况，调节电池组发出或吸收功率，实现对新能源机组输出的随机功率的削峰填谷。
进一步的，所述步骤S1包括：
所述的高压直流母线电压/功率控制根据高压直流母线情况选择定高压直流电压控制模式或者定功率控制模式；所述的定高压直流电压控制模式将实时采集的高压直流母线电压与参考值比较，通过PI调节器控制得到直流环流指令值Idcref；所述的定功率控制模式将实时采集的高压直流母线传输的功率与参考值比较，通过PI调节器控制得到直流环流指令值Idcref。
进一步的，所述步骤S2包括：
1)进行全局子模块电容电压平均值控制，得到模块化多电平变流器的交流侧电流指令值iacref，所述的全局子模块电容电压平均值控制对模块化多电平变流器所有子模块电容电压求和并计算平均值，再将平均值与全局子模块电容电压参考值进行PI调节，将PI控制器输出值乘以对应相相位的正弦量，得到交流侧电流指令值iacref；
2)进行相间子模块电容电压平衡控制，得到模块化多电平变流器的直流环流指令值调节量ΔIdcjref(j＝a,b,c)，实现模块化多电平变流器的相间子模块电容电压平衡的目标，所述的相间子模块电容电压平衡控制对模块化多电平变流器的各相的子模块电容电压进行采集，并计算平均值；将各相电容电压平均值与全局子模块电容电压平均值进行作差，通过PI控制器调节得到直流环流指令值调节量ΔIdcjref(j＝a,b,c)；
3)进行桥臂间子模块电容电压平衡控制，得到模块化多电平变流器的j相上、下桥臂基频电流参考值iarm_pjref、iarm_njref，实现模块化多电平变流器的j相上、下桥臂的子模块电容电压平衡的目标，所述的桥臂间子模块电容电压平衡控制对模块化多电平变流器的各相上、下桥臂子模块电容电压分别计算平均值；将上、下桥臂子模块电容电压的平均值进行作差，通过PI控制器得到调节量Iarmjref(j＝a,b,c)；将调节量乘以0.5倍的j相相位的正弦量，得到j相上桥臂基频电流输出值iarm_pj，将调节量取负后乘以0.5倍的j相相位的正弦量，得到j相下桥臂基频电流输出值iarm_nj；将j相上、下桥臂基频电流输出值iarm_pj、iarm_nj分别减去零序分量，得到j相上、下桥臂基频电流参考值iarm_pjref、iarm_njref。
进一步的，所述步骤S3中将步骤S1和步骤S2所得的各个电流指令值进行计算得到模块化多电平变流器的j相上、下桥臂的桥臂电流指令(ipjref、njref)，包括：
将1/3倍的直流环流指令值Idcref、1/2倍的交流侧电流指令值iacref、j相直流环流指令值调节量ΔIdcjref与j相上桥臂基频电流参考值iarm_pjref求和，得到j相上桥臂的桥臂电流指令ipjref；将1/2倍的交流侧电流指令值iacref与j相下桥臂基频电流参考值iarm_njref求和，再减去1/3倍的直流环流指令值Idcref及j相直流环流指令值调节量ΔIdcjref，得到j相下桥臂的桥臂电流指令injref；
进一步的，所述步骤S3中采用桥臂电流控制对外环产生的桥臂电流指令(ipjref、njref)进行跟踪控制，实现对桥臂电流指令(ipjref、njref)无误差跟踪，包括：所述的桥臂电流控制首先将j相上、下桥臂的桥臂电流指令(ipjref、njref)与j相上、下桥臂的桥臂电流实际值进行作差，得到上、下桥臂电流跟踪误差量，对上、下桥臂电流跟踪误差量采用比例-积分-谐振控制器或比例-重复控制器进行控制。
与现有技术相比，本发明具有如下特点：
(1)在相同容量情况下，将新能源机组和总储能分散到若干子模块，对单一电池容量、电压等规格要求降低，为电池储能在光伏发电等新能源发电场合的大规模应用提供了可能，从而降低了新能源机组和电池性能要求；
(2)将同相的上、下桥臂子模块进行集成，节省了部分功率器件，同时上、下桥臂耦合还可以为子模块纹波功率提供流通通道，有利于降低子模块电容电压纹波，减少子模块容值需求；
(3)通过控制储能电池对新能源机组的功率进行削峰填谷，可以平滑电力电子能量互联变换器输出功率，适用于新能源机组发电不平衡、电网稳态和故障等多种运行工况。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种集成储能的新能源机组电力电子能量互联变换器的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种半桥拓扑示意图；
图3是本发明实施例提供的一种全桥拓扑示意图；
图4是本发明实施例提供的一种多端口DC-DC变换器的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的多端口DC-DC变换器的低压直流侧接入容量相同的新能源机组的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的多端口DC-DC变换器的低压直流侧接入容量相同的电池组的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的一种集成储能的新能源机组电力电子能量互联变换器控制方法的流程示意图；
图8是本发明实施例提供的光伏新能源机组和储能输出功率变化前后各端口传输功率的仿真结果图；
图9是本发明实施例提供的光伏新能源机组和储能输出功率变化前后高压交流端口电压和电流波形图；
图10是本发明实施例提供的光伏新能源机组和储能输出功率变化前后各相桥臂子模块电容电压波形图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供一种集成储能的新能源机组电力电子能量互联变换器，包括模块化多电平变流器和多端口DC-DC变换器。
所述模块化多电平变流器为n相，其中1≤n≤3，各相输入的结构相同；模块化多电平变流器的交流侧连接高压交流电网，模块化多电平变流器的高压侧连接高压直流电网；模块化多电平变流器每一相包括1个上桥臂、1个下桥臂和2个桥臂电感，上桥臂、下桥臂和2个桥臂电感串联连接；上桥臂或下桥臂包括N个串联连接的第一功率模块(SM)，编号为1,…,N，第一功率模块由两电平半桥拓扑(如图2所示)或全桥拓扑(如图3所示)、或者是多电平半桥拓扑或全桥拓扑组成，第一功率模块直流侧并联有第一电容。
如图4所示，所述多端口DC-DC变换器包括3个第二功率模块和1个三绕组高频变压器，三绕组高频变压器的第一绕组和第二绕组布置在原边，第三绕组布置在副边，三绕组高频变压器原边和副边绕组的变比为k:k:1，k>0；三绕组高频变压器原边第一绕组和第二绕组分别连接第二功率模块的交流侧，三绕组高频变压器副边绕组连接第二功率模块的交流侧，副边绕组连接的第二功率模块直流侧并联有第二电容，形成低压直流端口；第二功率模块由两电平半桥拓扑或全桥拓扑、或者是多电平半桥拓扑或全桥拓扑组成。
所述模块化多电平变流器每相配置N个多端口DC-DC变换器，编号为1,…,N；第i个多端口DC-DC变换器第一绕组连接的第二功率模块的直流侧与模块化多电平变流器上桥臂第i个第一功率模块的直流侧相连；第i个多端口DC-DC变换器第二绕组连接的功率模块的直流侧与模块化多电平变流器下桥臂第i个第一功率模块的直流侧相连。
编号为1,…,K1<K<N)的每个多端口DC-DC变换器的低压直流侧接入容量相同的新能源机组(如图5所示)，编号为K+1,…,N的每个多端口DC-DC变换器的低压直流侧接入容量相同的储能电池(如图6所示)；所述编号1,…,K1<K<N)多端口DC-DC变换器将新能源机组发出的功率传递到模块化多电平变流器的高压交流侧或高压直流侧；编号K+1,…,N多端口DC-DC变换器吸收新能源机组发出随机波动功率，并可平衡模块化多电平变流器的第一功率模块的直流电容电压。
本发明实施例还提供一种集成储能的新能源机组电力电子能量互联变换器的控制方法，包括：模块化多电平变流器控制和多端口DC-DC变换器控制两部分。
模块化多电平变流器控制包括高压直流母线电压/功率控制、子模块电容电压均衡控制、以及桥臂电流控制。
高压直流母线电压/功率控制根据高压直流母线情况选择定高压直流电压控制模式或者定功率控制模式；其中：
定高压直流电压控制模式将实时采集的高压直流母线电压与参考值比较，通过PI调节器控制得到直流环流指令值Idcref，如式(1)所示。
式中，U* HVDC为高压直流母线电压参考值，UHVDC为高压直流母线电压实际值，Kdc_p为PI调节器的比例值，Kdc_i为PI调节器的比例值。
定功率控制模式将实时采集的高压直流母线传输的功率与参考值比较，通过PI调节器控制得到直流环流指令值Idcref，如式(2)所示。
式中，P* dc为高压直流母线传输功率参考值，Pdc为高压直流母线传输功率实际值，Kdc_p为PI调节器的比例值，Kdc_i为PI调节器的积分值。
子模块电容电压均衡控制包括：全局子模块电容电压平均值控制、相间子模块电容电压平衡控制、桥臂间子模块电容电压平衡控制、以及桥臂内子模块电容电压平衡控制。
全局子模块电容电压平均值控制包括以下步骤：对模块化多电平变流器所有子模块电容电压求和并计算平均值，再将平均值与全局子模块电容电压参考值进行PI控制，将PI输出值乘以对应相相位的正弦量，得到交流侧电流指令值iacjref，如式(3)和式(4)所示。
式中，U* c为所有子模块电容电压指令参考值，
为经过滤波后的所有子模块电容电压平均值，Kall_p为PI调节器的比例值，Kall_i为PI调节器的积分值。
相间子模块电容电压平衡控制包括以下步骤：对模块化多电平变流器的各相的子模块电容电压进行采集，并计算平均值
如式(5)所示；将各相电容电压平均值与全局子模块电容电压平均值进行作差，通过PI控制器得到直流环流指令值调节量ΔIdcjref(j＝a,b,c)，如式(6)所示。
式中，uCpji和uCnji分别为j相上桥臂和下桥臂第i个子模块电容电压值。
桥臂间子模块电容电压平衡控制包括以下步骤：对模块化多电平变流器的各相上、下桥臂子模块电容电压分别计算平均值，如式(7)所示；将上、下桥臂子模块电容电压的平均值进行作差，通过PI控制器得到调节量ΔIarmjref(j＝a,b,c)，如式(8)所示；将调节量乘以0.5倍的j相相位的正弦量，得到j相上桥臂基频电流输出值iarm_pj，将调节量取负后乘以0.5倍的j相相位的正弦量，得到j相下桥臂基频电流输出值iarm_nj，如式(9)所示；将j相上、下桥臂基频电流输出值iarm_pj、iarm_nj分别减去零序分量iarm_pzero和iarm_nzero，如式(10)和式(11)所示，得到j相上、下桥臂基频电流参考值iarm_pjref、iarm_njref；
桥臂内子模块电容电压平衡控制包括以下步骤：将模块化多电平变流器的j相上桥臂或下桥臂电容电压平均值与该桥臂内子模块电容电压进行PI调节，得到对应的第i个子模块电压微调量ΔUind_Cp(n)ji。
式中，sign(.)为符号函数，当括号内的值大于零，则sign(.)＝1；当括号内的值小于零，则sign(.)＝-1。
通过上述步骤，可以得到内环桥臂电流控制指令值为
接着，桥臂电流控制对外环产生的指令(ipjref,injref)进行跟踪，可采用比例-积分-谐振控制器或比例-重复控制器。比例-积分-谐振控制器如式(14)所示，比例-重复控制器如式(15)所示。
式中，Kr为谐振控制器的比例系数，ωc为谐振控制器截止角频率，ω0为谐振控制器基频谐振角频率。
式中，NRC＝fs/f1，fs为采样频率，f1为基波频率；Kr为重复控制器增益；Q(z)为增强重复控制器稳定性的滤波器，一般可选取略小于1的常数或低通滤波器；zk为k拍超前补偿，以补偿控制器及被控对象带来的延时；S(z)为低通滤波器，增强控制器的稳定性。
多端口DC-DC变换器控制包括控制编号为1,…,K1<K<N)的多端口DC-DC变换器和控制编号为K+1,…,N的多端口DC-DC变换器。
编号为1,…,K1<K<N)的多端口DC-DC变换器采用定低压直流端口电压模式，通过最大功率跟踪算法计算所述多端口DC-DC变换器的原边第二功率模块和副边功率模块移相角，保证接入的新能源机组工作在最大功率跟踪工作点。
编号为K+1,…,N的多端口DC-DC变换器采用定功率控制模式，通过判断各模块的新能源机组输出功率情况，调节电池组发出或吸收功率，实现对新能源机组输出的随机功率的削峰填谷。
参见图1，本发明所提出的一种集成储能的新能源机组电力电子能量互联变换器，在MATLAB软件进行了仿真验证。仿真中，交流侧为10kV三相系统，高压直流电压为±10kV，高压直流侧采用定功率控制，且交流侧向直流侧传输功率固定为1MW；电力电子能量互联变换器每个桥臂有10个模块，额定电容电压为2kV，桥臂电感为40mH，多端口DC-DC变换器的变比为2000:2000:750。在0.2-0.3s之间，光伏新能源机组和储能输出功率从0逐渐上升到500kW。
图8给出了光伏新能源机组和储能输出功率变化前后各端口传输功率的仿真结果。图9给出了光伏新能源机组和储能输出功率变化前后高压交流端口电压和电流波形。图10给出了光伏新能源机组和储能输出功率变化前后各相桥臂子模块电容电压波形。由图8可知，当光伏新能源机组和储能输出功率增加时，交流电网和新能源机组、储能同时给高压直流侧供电，由于高压直流侧传输功率不变，当光伏新能源机组和储能输出功率增加，高压交流端口吸收的功率下降，对应高压端口交流电流幅值降低一半，如图9所示。由图10可知，在光伏新能源机组功率变化前后，桥臂子模块电容电压维持在参考值附近。以上仿真结果验证了集成储能的新能源机组电力电子能量互联变换器及控制方法的有效性。
本发明另一方面提供了一种集成储能的新能源机组电力电子能量互联变换器的控制系统，包括：计算机可读存储介质和处理器；
所述计算机可读存储介质用于存储可执行指令；
所述处理器用于读取所述计算机可读存储介质中存储的可执行指令，执行第一方面所述的集成储能的新能源机组电力电子能量互联变换器的控制方法。
本发明另一方面提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述的集成储能的新能源机组电力电子能量互联变换器的控制方法。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (12)
1.一种新能源机组电力电子能量互联变换器，其特征在于：包括模块化多电平变流器和多端口DC-DC变换器；所述模块化多电平变流器为n相，其中1≤n≤3，各相输入的结构相同，所述模块化多电平变流器每一相包括1个上桥臂、1个下桥臂和2个桥臂电感，所述上桥臂、下桥臂和2个桥臂电感串联连接；所述上桥臂或下桥臂包括N个串联连接的第一功率模块，编号为1,…,N；多端口DC-DC变换器包括3个第二功率模块和1个三绕组高频变压器；模块化多电平变流器每相配置N个多端口DC-DC变换器，第i个多端口DC-DC变换器第一绕组和第二绕组连接的功率模块直流侧分别与模块化多电平变流器上桥臂和下桥臂的第i个第一功率模块的直流侧相连；编号为1,…,K的多端口DC-DC变换器的低压直流侧接入容量相同的新能源机组，编号为K+1,…,N的多端口DC-DC变换器的低压直流侧接入容量相同的储能电池，其中1<K<N，N为大于等于2的自然数。
2.如权利要求1所述的新能源机组电力电子能量互联变换器，其特征在于：所述模块化多电平变流器的交流侧连接高压交流电网，所述模块化多电平变流器的高压侧连接高压直流电网。
3.如权利要求1所述的新能源机组电力电子能量互联变换器，其特征在于：所述三绕组高频变压器原边和副边绕组的变比为k:k:1，所述三绕组高频变压器的第一绕组和第二绕组布置在原边，第三绕组布置在副边，所述三绕组高频变压器原边第一绕组和第二绕组分别连接所述第二功率模块的交流侧，所述三绕组高频变压器副边绕组连接所述第二功率模块的交流侧，所述副边绕组连接的第二功率模块直流侧并联有第二电容，形成低压直流端口。
4.如权利要求1所述的新能源机组电力电子能量互联变换器，其特征在于：所述第一功率模块由两电平半桥拓扑或全桥拓扑、或者是多电平半桥拓扑或全桥拓扑组成，所述第一功率模块直流侧并联有第一电容，两电平半桥拓扑由2个带反并联续流二极管的电力电子开关器件串联组成；所述的两电平全桥拓扑由4个带反并联续流二极管的电力电子开关器件组成H桥结构。
5.如权利要求1所述的新能源机组电力电子能量互联变换器，其特征在于：所述第二功率模块由两电平半桥拓扑或全桥拓扑、或者是多电平半桥拓扑或全桥拓扑组成，两电平半桥拓扑由2个带反并联续流二极管的电力电子开关器件串联组成；所述的两电平全桥拓扑由4个带反并联续流二极管的电力电子开关器件组成H桥结构。
6.如权利要求1所述的新能源机组电力电子能量互联变换器，其特征在于：所述编号1,…,K多端口DC-DC变换器将新能源机组发出的功率传递到所述模块化多电平变流器的高压交流侧或高压直流侧；所述编号K+1,…,N多端口DC-DC变换器吸收新能源机组发出随机波动功率，并平衡所述模块化多电平变流器的第一功率模块直流电容电压。
7.一种如权利要求1-6中任一项所述的新能源机组电力电子能量互联变换器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：进行模块化多电平变流器外环的高压直流母线电压/功率控制，通过PI调节器控制得到直流环流指令值Idcref；
步骤S2：进行模块化多电平变流器的子模块电容电压均衡控制，得到模块化多电平变流器的交流侧电流指令值iacref、模块化多电平变流器的交流侧电流指令值iacref、以及模块化多电平变流器的j相上、下桥臂基频电流参考值iarm_pjref、iarm_njref；
步骤S3：将步骤S1和步骤S2所得的各个电流指令值进行计算得到模块化多电平变流器的j相上、下桥臂的桥臂电流指令(ipjref、njref)，接着采用桥臂电流控制对外环产生的桥臂电流指令(ipjref、njref)进行跟踪控制，实现对桥臂电流指令(ipjref、njref)无误差跟踪。
8.如权利要求7所述的新能源机组电力电子能量互联变换器的控制方法，其特征在于，还包括：步骤S4：进行多端口DC-DC变换器控制，所述的多端口DC-DC变换器控制包含以下步骤：
1)控制编号为1,…,K的多端口DC-DC变换器，所述的编号为1,…,K的多端口DC-DC变换器采用定低压直流端口电压模式，通过最大功率跟踪算法计算所述多端口DC-DC变换器的原边第二功率模块和副边功率模块移相角，保证接入的新能源机组工作在最大功率跟踪工作点；
2)控制编号为K+1,…,N的多端口DC-DC变换器，所述的编号为K+1,…,N的多端口DC-DC变换器采用定功率控制模式，通过判断各模块的新能源机组输出功率情况，调节电池组发出或吸收功率，实现对新能源机组输出的随机功率的削峰填谷。
9.如权利要求7所述的新能源机组电力电子能量互联变换器的控制方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
所述的高压直流母线电压/功率控制根据高压直流母线情况选择定高压直流电压控制模式或者定功率控制模式；所述的定高压直流电压控制模式将实时采集的高压直流母线电压与参考值比较，通过PI调节器控制得到直流环流指令值Idcref；所述的定功率控制模式将实时采集的高压直流母线传输的功率与参考值比较，通过PI调节器控制得到直流环流指令值Idcref。
10.如权利要求7所述的新能源机组电力电子能量互联变换器的控制方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
1)进行全局子模块电容电压平均值控制，得到模块化多电平变流器的交流侧电流指令值iacref，所述的全局子模块电容电压平均值控制对模块化多电平变流器所有子模块电容电压求和并计算平均值，再将平均值与全局子模块电容电压参考值进行PI调节，将PI控制器输出值乘以对应相相位的正弦量，得到交流侧电流指令值iacref；
2)进行相间子模块电容电压平衡控制，得到模块化多电平变流器的直流环流指令值调节量ΔIdcjref(j＝a,b,c)，实现模块化多电平变流器的相间子模块电容电压平衡的目标，所述的相间子模块电容电压平衡控制对模块化多电平变流器的各相的子模块电容电压进行采集，并计算平均值；将各相电容电压平均值与全局子模块电容电压平均值进行作差，通过PI控制器调节得到直流环流指令值调节量ΔIdcjref(j＝a,b,c)；
3)进行桥臂间子模块电容电压平衡控制，得到模块化多电平变流器的j相上、下桥臂基频电流参考值iarm_pjref、iarm_njref，实现模块化多电平变流器的j相上、下桥臂的子模块电容电压平衡的目标，所述的桥臂间子模块电容电压平衡控制对模块化多电平变流器的各相上、下桥臂子模块电容电压分别计算平均值；将上、下桥臂子模块电容电压的平均值进行作差，通过PI控制器得到调节量Iarmjref(j＝a,b,c)；将调节量乘以0.5倍的j相相位的正弦量，得到j相上桥臂基频电流输出值iarm_pj，将调节量取负后乘以0.5倍的j相相位的正弦量，得到j相下桥臂基频电流输出值iarm_nj；将j相上、下桥臂基频电流输出值iarm_pj、iarm_nj分别减去零序分量，得到j相上、下桥臂基频电流参考值iarm_pjref、iarm_njref。
11.如权利要求7所述的新能源机组电力电子能量互联变换器的控制方法，其特征在于，所述步骤S3中将步骤S1和步骤S2所得的各个电流指令值进行计算得到模块化多电平变流器的j相上、下桥臂的桥臂电流指令(ipjref、njref)，包括：
将1/3倍的直流环流指令值Idcref、1/2倍的交流侧电流指令值iacref、j相直流环流指令值调节量ΔIdcjref与j相上桥臂基频电流参考值iarm_pjref求和，得到j相上桥臂的桥臂电流指令ipjref；将1/2倍的交流侧电流指令值iacref与j相下桥臂基频电流参考值iarm_njref求和，再减去1/3倍的直流环流指令值Idcref及j相直流环流指令值调节量ΔIdcjref，得到j相下桥臂的桥臂电流指令injref；
12.如权利要求7所述的新能源机组电力电子能量互联变换器的控制方法，其特征在于，所述步骤S3中采用桥臂电流控制对外环产生的桥臂电流指令(ipjref、njref)进行跟踪控制，实现对桥臂电流指令(ipjref、njref)无误差跟踪，包括：所述的桥臂电流控制首先将j相上、下桥臂的桥臂电流指令(ipjref、njref)与j相上、下桥臂的桥臂电流实际值进行作差，得到上、下桥臂电流跟踪误差量，对上、下桥臂电流跟踪误差量采用比例-积分-谐振控制器或比例-重复控制器进行控制。
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