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CN111817599A - 多端口电能路由器及其控制方法 - Google Patents

多端口电能路由器及其控制方法 Download PDF

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CN111817599A
CN111817599A CN202010688375.7A CN202010688375A CN111817599A CN 111817599 A CN111817599 A CN 111817599A CN 202010688375 A CN202010688375 A CN 202010688375A CN 111817599 A CN111817599 A CN 111817599A
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mmc
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CN202010688375.7A
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李彬彬
廖志贤
赵晓东
毛舒凯
付勤天
徐殿国
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Harbin Institute of Technology Shenzhen
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Harbin Institute of Technology Shenzhen
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Abstract

本发明公开了一种多端口电能路由器及其控制方法，所述多端口电能路由器包括中压交流MVAC端口、中压直流MVDC端口、低压直流LVDC端口、三相MMC‑SST混合电路和电抗器Lg，其中：所述三相MMC‑SST混合电路中，A、B、C相均由上桥臂子模块串、下桥臂子模块串和MMC‑SST集成模块组成。本发明在MMC的桥臂上集成变压器，利用变压器漏感和励磁电感构成桥臂电感，提高系统的集成度，减小体积和成本，通过变压器隔离提高系统的安全性；使用单个MMC即可实现MVDC、MVAC和LVDC端口互联，实现中压和低压电网互联、交直流电网互联，结构简单，控制简便，功能强，安全性高；连接方式多样，可适应不同应用场景。

Description

多端口电能路由器及其控制方法
技术领域
本发明属于电力电子技术领域，涉及一种多端口电能路由器及其控制方法，具体涉及一种基于MMC和SST集成技术的中低压交直流混联电能路由器及其控制方法。
背景技术
电能路由器，也称电力电子变压器、能量路由器等，是能源互联网的关键部件，随着多种形式的新能源接入、电动汽车数量的不断攀升、大量的数据中心负荷接入等原因，交直流电网互联、多种电压等级的电网互联是未来能源互联网的必然要求。因此，电能路由器需提供多端口、多电压等级、交直流混联的功能。
在此背景下，MMC(Modular Multilevel Converter，模块化多电平换流器)、SST(solid-state transformer，固态变压器)等新型电力电子拓扑及其控制方法不断涌现，利用MMC可方便地进行交直流混联以及不同电压等级的转换，而SST则便于对直流电压进行变压。然而，面对当前电能路由器的多端口、多电压等级、交直流混联的功能需求，利用多电平变换器、MMC或SST进行电能路由器的开发，仍存在性能不强、集成度低、结构和控制复杂、效率低以及成本高的问题。现有技术(比如CN105610336B)通常利用MMC和两电平DC/DC变换器结合，发明了一种多端口电力电子变压器，实现高低压电网的连接，但需使用大量的变压器、DC/DC变换器以及不可避免的桥臂电抗器，使得系统结构及控制方法变得很复杂，制约了技术的应用。
为此，新型多端口电能路由器技术的研究和开发，显然是非常有必要而且是迫在眉睫的。
发明内容
本发明针对现有电能路由器技术和产品存在的集成度低、结构和控制复杂、效率低以及成本高的问题，提供了一种多端口电能路由器及其控制方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种多端口电能路由器，包括双向电能端口、三相MMC-SST混合电路和电抗器Lg，其中：
所述双向电能端口包括中压交流MVAC端口、中压直流MVDC端口、低压直流LVDC端口；
所述三相MMC-SST混合电路中，A相、B相和C相均由上桥臂子模块串、下桥臂子模块串和MMC-SST集成模块组成；
所述上桥臂子模块串和下桥臂子模块串分别由子模块SM1～SMN串联构成；
所述A相、B相和C相中，每一相的上桥臂子模块串的第一个子模块SM1的正极均连接到中压直流MVDC端口的“+”端，第N个子模块SMN的负极连接到各相内的MMC-SST集成模块的TP端；
所述A相、B相和C相中，每一相的下桥臂子模块串的第一个子模块SM1的正极均连接到各相内的MMC-SST集成模块的TN端，第N个子模块SMN的负极均连接到中压直流MVDC端口的“-”端；
所述A相、B相和C相中，每一相的MMC-SST集成模块的TO端经电抗器Lg连接到中压交流MVAC端口；
所述MMC-SST集成模块的内部均包括一个三绕组变压器、一个谐振电容Cr和一个AC/DC双向变换器；
所述MMC-SST集成模块中的变压器绕组N1与谐振电容Cr串联后连接到AC/DC双向变换器的一端，AC/DC双向变换器的另一端连接到低压直流LVDC端口；
所述MMC-SST集成模块中的MMC桥臂侧两个绕组N2和N3分别串联在MMC上桥臂和下桥臂中，绕组N2的同名端连接到TP，绕组N2的异名端和绕组N3的同名端连接到TO，绕组N3的异名端则连接到TN，一方面，可以和低压直流LVDC侧绕组N1进行电能的交换，实现MMC与低压直流LVDC端口的电能交换，另一方面，N2和N3绕组的漏感Ll和励磁电感Lm可用于构成MMC的桥臂电感，也即变压器同时实现隔离、电能交换和集成桥臂电感的功能。对于MMC交流回路，MMC桥臂等效电感Leq＝Ll/2，对于MMC直流回路，MMC桥臂电感Larm＝Ll+Lm。
本发明中，所述MMC-SST集成模块中的变压器，只要便于实现MMC上下桥臂电感的集成和实现MMC与低压直流LVDC端口的能量交换，可以采用不同形式的变压器绕组结构，这些不同结构形式的共性是：在TP和TN之间有两个一样的绕组(N2和N3绕组)串联，这两个绕组的连接处为TO，低压侧绕组通过谐振电容串联接入AC/DC双向变换器。
本发明中，所述MMC-SST集成模块中的谐振电容Cr与变压器漏感构成谐振腔，可实现谐振变换器，如果将谐振电容Cr替换成导线(即Cr两端短路，删除Cr)，则MMC-SST集成模块可实现DAB(双有源桥式变换器)。
本发明的工作原理和控制方法如下：
在A、B、C各相的每个桥臂上，控制生成
Figure BDA0002588441410000041
usx、ucx和umx，其中x＝a、b和c，分别表示信号属于A相、B相和C相，上桥臂对应的生成电压是
Figure BDA0002588441410000042
下桥臂对应生成的电压是
Figure BDA0002588441410000043
Figure BDA0002588441410000044
是中压直流MVDC端的电压期望值，理想情况下取值为中压直流MVDC端的电压额定值；usx是中压交流MVAC端口电流的控制信号；ucx是MMC内部电容能量平衡的控制信号；umx是低压直流LVDC端口电压的控制信号，特别地，umx信号的频率fm远高于电网电压频率，依实际需要通常取几kHz或几十kHz。通过控制usx，可实现中压交流MVAC端口的电能交换；通过控制
Figure BDA0002588441410000045
usx可实现中压直流MVDC端口的电能交换；通过控制umx，可实现低压直流LVDC端口的电能交换。综上，本发明能实现中压交流MVAC、中压直流MVDC、低压直流LVDC等多端口双向交直流混联功能，是一种新型多端口电能路由器。
相比于现有技术，本发明具有如下优点：
(1)在MMC的桥臂上集成变压器，利用变压器漏感和励磁电感构成桥臂电感，提高系统的集成度，减小体积和成本，同时，通过变压器隔离提高系统的安全性。
(2)使用单个MMC即可实现MVDC、MVAC和LVDC端口互联，在LVDC端口利用传统DC/AC变换器可轻易实现(低压交流端口)LVAC，因此本发明可实现中压和低压交直流电网互联，结构简单，控制简便，功能强，安全性高。
(3)连接方式多样，可适应不同应用场景，与现有技术和产品相比，具有更广泛的应用前景。
附图说明
图1为多端口电能路由器的电路结构；
图2为MMC-SST集成模块的两种衍生结构；
图3为低压直流LVDC1-LVDC3端口独立使用示意图；
图4为低压直流LVDC1-LVDC3端口并联使用示意图；
图5为多端口电能路由器的控制方法；
图6为多端口电能路由器的另一种控制方法；
图7为MMC电容电压波形；
图8为低压直流端口电压和电流波形；
图9为中压直流端口电压和电流波形；
图10为中压交流端口电压和电流波形。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
图1展示了多端口电能路由器的电路结构的一个具体实施例，该电路结构由3个上桥臂子模块串、3个下桥臂子模块串、MMC-SST集成模块1、MMC-SST集成模块2、MMC-SST集成模块3、电抗器Lg、中压交流MVAC端口、中压直流MVDC端口、低压直流LVDC1-LVDC3端口组成。上桥臂子模块串和下桥臂子模块串分别由N个子模块(SM1～SMN)串联构成。MMC-SST集成模块1、MMC-SST集成模块2和MMC-SST集成模块3内部均由1个三绕组中频变压器、1个谐振电容Cr和1个AC/DC双向变换器组成，中频变压器的三个绕组分别为N1、N2和N3，优选N2和N3绕组参数(匝数、漏感、励磁电感)相同，作为一个优选实施例，变压器绕组可选择N1：N2：N3＝3:8:8。谐振电容Cr的取值可通过中频变压器的工作频率fm和N1绕组侧的等效漏感Lr来确定。在本实施例中，设计N1绕组侧的等效漏感Lr＝20μH，设定中频变压器的工作频率fm为5kHz，则可计算
Figure BDA0002588441410000061
上桥臂子模块串的第一个子模块SM1的正极均连接到中压直流MVDC端口的“+”端，第N个子模块SMN的负极则连接到各相内的MMC-SST集成模块的TP端，每一相的下桥臂子模块串的第一个子模块SM1的正极均连接到各相内的MMC-SST集成模块的TN端，第N个子模块SMN的负极则连接到中压直流MVDC端口的“-”端。A、B和C各相MMC-SST集成模块的TO端经电抗器Lg连接到中压交流MVAC端口；MMC-SST集成模块中的变压器绕组N1与谐振电容Cr串联后连接到AC/DC双向变换器的交流端，AC/DC双向变换器的直流端则连接到低压直流LVDC端口，绕组N2的同名端连接到TP，绕组N2的异名端和绕组N3的同名端连接到TO，绕组N3的异名端则连接到TN。
图1所示的多端口电能路由器的电路结构中，MMC-SST集成模块1、MMC-SST集成模块2、MMC-SST集成模块3内部电路有多种衍生结构，作为一个具体实施例，图2展示了5种衍生结构。衍生结构1由两个双绕组变压器、两个谐振电容和两个AC/DC双向变换器组成，变压器绕组N1和N3分别与谐振电容Cr串联后连接到AC/DC双向变换器，两个AC/DC双向变换器的输出端可以并联或者串联。在本实施例中，两个AC/DC双向变换器的输出端串联使用；绕组N2的同名端连接到TP，绕组N2的异名端和绕组N4的同名端连接到TO，绕组N4的异名端则连接到TN。结构2由一个四绕组变压器、两个谐振电容和两个AC/DC双向变换器组成，变压器绕组N1和N3分别与谐振电容Cr串联后连接到AC/DC双向变换器，两个AC/DC双向变换器的输出端可以并联或者串联。在本实施例中，两个AC/DC双向变换器的输出端串联使用；绕组N2的同名端连接到TP，绕组N2的异名端和绕组N4的同名端连接到TO，绕组N4的异名端则连接到TN。结构3由一个三绕组变压器和一个AC/DC双向变换器组成，变压器绕组N1连接到AC/DC双向变换器，绕组N2的同名端连接到TP，绕组N2的异名端和绕组N3的同名端连接到TO，绕组N3的异名端则连接到TN。结构4由两个双绕组变压器和两个AC/DC双向变换器组成，变压器绕组N1和N3分别连接到AC/DC双向变换器，两个AC/DC双向变换器的输出端可以并联或者串联，在本实施例中，两个AC/DC双向变换器的输出端串联使用；绕组N2的同名端连接到TP，绕组N2的异名端和绕组N4的同名端连接到TO，绕组N4的异名端则连接到TN。结构5由一个四绕组变压器和两个AC/DC双向变换器组成，变压器绕组N1和N3分别连接到AC/DC双向变换器，两个AC/DC双向变换器的输出端可以并联或者串联，在本实施例中，两个AC/DC双向变换器的输出端串联使用；绕组N2的同名端连接到TP，绕组N2的异名端和绕组N4的同名端连接到TO，绕组N4的异名端则连接到TN。
图3和图4是本发明的LVDC端口两种连接方式，图3是将低压直流LVDC1-LVDC3端口独立使用，构成3个低压直流双向端口；图4是低压直流LVDC1-LVDC3端口并联，形成单个低压直流双向端口使用。
图5为本发明控制方法的一个实施例，本实施例是针对MMC-SST集成模块中有谐振电容Cr的情况，其原理如下：
步骤1：实施桥臂平衡控制模块运算，即分别采集各相上、下桥臂子模块电容电压平均值UC_avg_ux、UC_avg_lx,将UC_avg_ux和UC_avg_lx做差运算后输入PI控制器，PI控制器输出信号与cos(ωt)相乘得到基频环流参考信号
Figure BDA0002588441410000081
其中，x＝a、b和c，分别表示信号属于A相、B相和C相，ω为电网基频角频率。
步骤2：实施相平衡控制模块和总能量平衡控制模块。
步骤2.1：实施相平衡控制模块，即分别采集各相子模块电容平均值UC_avg_x，然后计算三相子模块电容平均值
Figure BDA0002588441410000082
将UC_avg_x和UC-avg做差运算后输入PI控制器，PI控制器输出
Figure BDA0002588441410000083
步骤2.2：实施总能量平衡控制模块，即采集中压直流MVDC端的电压Umvdc，MMC电容电压平均值UC_avg，将Umvdc/N与UC_avg做差运算后输入PI控制器，PI控制器输出中压直流母线电流的期望值
Figure BDA0002588441410000091
乘以1/3后得到
Figure BDA0002588441410000092
其中，N代表MMC桥臂子模块数。
步骤2.3：将步骤2.1和步骤2.2得到的
Figure BDA0002588441410000093
和
Figure BDA0002588441410000094
进行求和运算，得到各相的环流直流分量
Figure BDA0002588441410000095
步骤3：将步骤1得到的基频环流参考信号
Figure BDA0002588441410000096
和步骤2得到的
Figure BDA0002588441410000097
进行求和运算，得到环流参考信号
Figure BDA0002588441410000098
步骤4：实施环流抑制模块，即采集各相环流icx,icx经低通滤波器LPF后的输出与步骤3得到的环流参考信号
Figure BDA0002588441410000099
做差运算，运算结果分别输入PI控制器、PR控制器，PI控制器和PR控制器的输出相加后得到电容能量平衡的控制信号ucx。
步骤5：实施中频注入控制模块1，具体是，采集低压直流LVDC端口电压Ulvdc，将Ulvdc与低压直流LVDC端口电压期望值
Figure BDA00025884414100000910
做差运算后输入PI控制器，PI控制器的输出与中频信号up相乘，得到各相注入中频信号umx。其中，up是三路相位差为120°的中频周期信号，可选择方波、三角波、锯齿波、正弦波等信号形式。在本实施例中，选择的信号形式是方波。
步骤6：将umx、ucx和
Figure BDA00025884414100000911
相加后，得到MMC的共模控制信号ucom。
步骤7：实施差模信号产生模块，得到MMC的差模控制信号usx，特别指出的是，差模信号产生模块中的控制方法与常规MMC控制方法一致，即本发明与常规MMC控制方法具有兼容性，因此对于差模信号产生模块内部原理不再详述。
步骤8：将共模控制信号ucom和差模控制信号usx做差运算后得到上桥臂的调制信号mu，将共模控制信号ucom和差模控制信号usx相加后得到下桥臂调制信号ml，调制信号mu和ml输入调制模块后即可得到MMC的最终开关信号。
步骤9：重复步骤1-步骤8，即可实现本发明的功能，即：实现中压和低压电网互联、交直流电网互联。
本发明控制方法的另一个实施例，是针对MMC-SST集成模块中没有谐振电容Cr的情况，其控制原理是：将上述步骤1-步骤9中的中频注入控制模块1换成中频注入控制模块2。其中，中频注入控制模块2，具体是，采集低压直流LVDC端口电压Ulvdc，将Ulvdc与低压直流LVDC端口电压期望值
Figure BDA0002588441410000101
做差运算后输入PI控制器，PI控制器的输出移相角输入移相器的一个输入端，注入中频信号up输入到移相器的另一个输入端，移相器输出端得到各相注入中频信号umx。其中，up是三路相位差为120°的中频周期信号，可选择方波、三角波、锯齿波、正弦波等信号形式。在本实施例中，选择的信号形式是方波。
在一个实施例中，多端口电能路由器工作在3.8MW，电压24kV，低压直流LVDC1-LVDC3端口总功率0.5MW，电压750V，中压交流MVAC相电压有效值10kV的工况下，MMC上下桥臂的电流波形如图6所示。
在一个实施例中，多端口电能路由器工作在1.6MW的工况下，其中，中压直流MVDC功率1MW，电压20kV，低压直流LVDC1-LVDC3端口总功率0.6MW，电压750V，中压交流MVDC端口功率1.6MW，相电压有效值8kV，其工作电压电流波形如图7-图10所示。由图7可知，电容电压达到了很好的平衡，波动率为5％以内；图8、图9分别展示了低压直流LVDC端口和中压直流MVDC端口的电压和电流波形，由图可见，电压电流波动很小，非常稳定；图10则展示了中压交流MVAC端口的电压电流波形，三相电压电流信号均为稳定的正弦波。上述波形验证了本发明的有效性和优越性。

Claims (10)

1.一种多端口电能路由器，其特征在于所述多端口电能路由器包括双向电能端口、三相MMC-SST混合电路和电抗器Lg，其中：
所述双向电能端口包括中压交流MVAC端口、中压直流MVDC端口、低压直流LVDC端口；
所述三相MMC-SST混合电路中，A相、B相和C相均由上桥臂子模块串、下桥臂子模块串和MMC-SST集成模块组成；
所述MMC-SST集成模块的内部均包括一个三绕组变压器、一个谐振电容Cr和一个AC/DC双向变换器；
所述上桥臂子模块串和下桥臂子模块串分别由子模块SM1～SMN串联构成；
所述A相、B相和C相中，每一相的上桥臂子模块串的第一个子模块SM1的正极均连接到中压直流MVDC端口的“+”端，第N个子模块SMN的负极连接到各相内的MMC-SST集成模块的TP端；每一相的下桥臂子模块串的第一个子模块SM1的正极均连接到各相内的MMC-SST集成模块的TN端，第N个子模块SMN的负极均连接到中压直流MVDC端口的“-”端；每一相的MMC-SST集成模块的TO端经电抗器Lg连接到中压交流MVAC端口；
所述MMC-SST集成模块中的变压器绕组N1与谐振电容Cr串联后连接到AC/DC双向变换器的一端，AC/DC双向变换器的另一端连接到低压直流LVDC端口；
所述MMC-SST集成模块中的MMC桥臂侧两个绕组N2和N3分别串联在MMC上桥臂和下桥臂中，绕组N2的同名端连接到TP，绕组N2的异名端和绕组N3的同名端连接到TO，绕组N3的异名端则连接到TN。
2.根据权利要求1所述的多端口电能路由器，其特征在于所述MMC-SST集成模块替换为：
MMC-SST集成模块由两个双绕组变压器、两个谐振电容Cr和两个AC/DC双向变换器组成；变压器绕组N1和N3分别与谐振电容Cr串联后连接到AC/DC双向变换器，两个AC/DC双向变换器的输出端并联或者串联；绕组N2的同名端连接到TP，绕组N2的异名端和绕组N4的同名端连接到TO，绕组N4的异名端连接到TN。
3.根据权利要求1所述的多端口电能路由器，其特征在于所述MMC-SST集成模块替换为：
MMC-SST集成模块由一个四绕组变压器、两个谐振电容Cr和两个AC/DC双向变换器组成；变压器绕组N1和N3分别与谐振电容Cr串联后连接到AC/DC双向变换器，两个AC/DC双向变换器的输出端并联或者串联；绕组N2的同名端连接到TP，绕组N2的异名端和绕组N4的同名端连接到TO，绕组N4的异名端连接到TN。
4.根据权利要求1所述的多端口电能路由器，其特征在于所述A相、B相和C相中，每一相的低压直流LVDC端口独立使用，构成3个低压直流双向端口。
5.根据权利要求1所述的多端口电能路由器，其特征在于所述A相、B相和C相中，每一相的低压直流LVDC端口并联，形成单个低压直流双向端口使用。
6.一种权利要求1-5任一项所述多端口电能路由器的控制方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
步骤1：实施桥臂平衡控制模块运算，即分别采集各相上、下桥臂子模块电容电压平均值UC_avg_ux、UC_avg_lx,将UC_avg_ux和UC_avg_lx做差运算后输入PI控制器，PI控制器输出信号与cos(ωt)相乘得到基频环流参考信号
Figure FDA0002588441400000031
其中，x＝a、b和c，分别表示信号属于A相、B相和C相，ω为电网基频角频率；
步骤2：实施相平衡控制模块和总能量平衡控制模块，具体方法如下：
步骤2.1：实施相平衡控制模块，即分别采集各相子模块电容平均值UC_avg_x，然后计算三相子模块电容平均值
Figure FDA0002588441400000032
将UC_avg_x和UC_avg做差运算后输入PI控制器，PI控制器输出
Figure FDA0002588441400000033
步骤2.2：实施总能量平衡控制模块，即采集中压直流MVDC端的电压Umvdc，MMC电容电压平均值UC_avg，将Umvdc/N与UC_avg做差运算后输入PI控制器，PI控制器输出中压直流母线电流的期望值
Figure FDA0002588441400000034
乘以1/3后得到
Figure FDA0002588441400000035
步骤2.3：将步骤2.1和步骤2.2得到的
Figure FDA0002588441400000036
和
Figure FDA0002588441400000037
进行求和运算，得到各相的环流直流分量
Figure FDA0002588441400000038
步骤3：将步骤1得到的基频环流参考信号
Figure FDA0002588441400000039
和步骤2得到的
Figure FDA00025884414000000310
进行求和运算，得到环流参考信号
Figure FDA00025884414000000311
步骤4：实施环流抑制模块，即采集各相环流icx,icx经低通滤波器LPF后的输出与步骤3得到的环流参考信号
Figure FDA00025884414000000312
做差运算，运算结果分别输入PI控制器、PR控制器，PI控制器和PR控制器的输出相加后得到电容能量平衡的控制信号ucx；
步骤5：实施中频注入控制模块，采集低压直流LVDC端口电压Ulvdc，将Ulvdc与低压直流LVDC端口电压期望值
Figure FDA0002588441400000041
做差运算后输入PI控制器，PI控制器的输出与中频信号up相乘，得到各相注入中频信号umx；其中，up是三路相位差为120°的中频周期信号；
步骤6：将umx、ucx和
Figure FDA0002588441400000042
相加后，得到MMC的共模控制信号ucom；
步骤7：实施差模信号产生模块，得到MMC的差模控制信号usx；
步骤8：将共模控制信号ucom和差模控制信号usx做差运算后得到上桥臂的调制信号mu，将共模控制信号ucom和差模控制信号usx相加后得到下桥臂调制信号ml，调制信号mu和ml输入调制模块后即得到MMC的最终开关信号；
步骤9：重复步骤1-步骤8，实现中压和低压电网互联、交直流电网互联。
7.一种多端口电能路由器，其特征在于所述多端口电能路由器包括双向电能端口、三相MMC-SST混合电路和电抗器Lg，其中：
所述双向电能端口包括中压交流MVAC端口、中压直流MVDC端口、低压直流LVDC端口；
所述三相MMC-SST混合电路中，A相、B相和C相均由上桥臂子模块串、下桥臂子模块串和MMC-SST集成模块组成；
所述MMC-SST集成模块的内部均包括一个三绕组变压器和一个AC/DC双向变换器，变压器绕组N1连接到AC/DC双向变换器，绕组N2的同名端连接到TP，绕组N2的异名端和绕组N3的同名端连接到TO，绕组N3的异名端则连接到TN；
所述上桥臂子模块串和下桥臂子模块串分别由子模块SM1～SMN串联构成；
所述A相、B相和C相中，每一相的上桥臂子模块串的第一个子模块SM1的正极均连接到中压直流MVDC端口的“+”端，第N个子模块SMN的负极连接到各相内的MMC-SST集成模块的TP端；每一相的下桥臂子模块串的第一个子模块SM1的正极均连接到各相内的MMC-SST集成模块的TN端，第N个子模块SMN的负极均连接到中压直流MVDC端口的“-”端；每一相的MMC-SST集成模块的TO端经电抗器Lg连接到中压交流MVAC端口。
8.根据权利要求7所述的多端口电能路由器，其特征在于所述MMC-SST集成模块替换为：
MMC-SST集成模块由两个双绕组变压器和两个AC/DC双向变换器组成，变压器绕组N1和N3分别连接到AC/DC双向变换器，两个AC/DC双向变换器的输出端并联或者串联，绕组N2的同名端连接到TP，绕组N2的异名端和绕组N4的同名端连接到TO，绕组N4的异名端则连接到TN。
9.根据权利要求7所述的多端口电能路由器，其特征在于所述MMC-SST集成模块替换为：
MMC-SST集成模块由一个四绕组变压器和两个AC/DC双向变换器组成，变压器绕组N1和N3分别连接到AC/DC双向变换器，两个AC/DC双向变换器的输出端并联或者串联，绕组N2的同名端连接到TP，绕组N2的异名端和绕组N4的同名端连接到TO，绕组N4的异名端则连接到TN。
10.一种权利要求7-9任一项所述多端口电能路由器的控制方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
步骤1：实施桥臂平衡控制模块运算，即分别采集各相上、下桥臂子模块电容电压平均值UC_avg_ux、UC_avg_lx,将UC_avg_ux和UC_avg_lx做差运算后输入PI控制器，PI控制器输出信号与cos(ωt)相乘得到基频环流参考信号
Figure FDA0002588441400000061
其中，x＝a、b和c，分别表示信号属于A相、B相和C相，ω为电网基频角频率；
步骤2：实施相平衡控制模块和总能量平衡控制模块，具体方法如下：
步骤2.1：实施相平衡控制模块，即分别采集各相子模块电容平均值UC_avg_x，然后计算三相子模块电容平均值
Figure FDA0002588441400000062
将UC_avg_x和UC_avg做差运算后输入PI控制器，PI控制器输出
Figure FDA0002588441400000063
步骤2.2：实施总能量平衡控制模块，即采集中压直流MVDC端的电压Umvdc，MMC电容电压平均值UC_avg，将Umvdc/N与UC_avg做差运算后输入PI控制器，PI控制器输出中压直流母线电流的期望值
Figure FDA0002588441400000064
乘以1/3后得到
Figure FDA0002588441400000065
步骤2.3：将步骤2.1和步骤2.2得到的
Figure FDA0002588441400000066
和
Figure FDA0002588441400000067
进行求和运算，得到各相的环流直流分量
Figure FDA0002588441400000068
步骤3：将步骤1得到的基频环流参考信号
Figure FDA0002588441400000071
和步骤2得到的
Figure FDA0002588441400000072
进行求和运算，得到环流参考信号
Figure FDA0002588441400000073
步骤4：实施环流抑制模块，即采集各相环流icx,icx经低通滤波器LPF后的输出与步骤3得到的环流参考信号
Figure FDA0002588441400000074
做差运算，运算结果分别输入PI控制器、PR控制器，PI控制器和PR控制器的输出相加后得到电容能量平衡的控制信号ucx；
步骤5：实施中频注入控制模块，采集低压直流LVDC端口电压Ulvdc，将Ulvdc与低压直流LVDC端口电压期望值
Figure FDA0002588441400000075
做差运算后输入PI控制器，PI控制器的输出移相角输入移相器的一个输入端，注入中频信号up输入到移相器的另一个输入端，移相器输出端得到各相注入中频信号umx，其中，up是三路相位差为120°的中频周期信号；
步骤6：将umx、ucx和
Figure FDA0002588441400000076
相加后，得到MMC的共模控制信号ucom；
步骤7：实施差模信号产生模块，得到MMC的差模控制信号usx；
步骤8：将共模控制信号ucom和差模控制信号usx做差运算后得到上桥臂的调制信号mu，将共模控制信号ucom和差模控制信号usx相加后得到下桥臂调制信号ml，调制信号mu和ml输入调制模块后即得到MMC的最终开关信号；
步骤9：重复步骤1-步骤8，实现中压和低压电网互联、交直流电网互联。
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