一种电力变流器拓扑、变换系统

技术领域

本发明涉及电力传输技术领域，具体涉及一种电力变流器拓扑、变换系统。

背景技术

模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)，具有整流或逆变的功能，可以独立、快速、连续地控制有功和无功功率，是柔性直流输电和直流电网连接交流电网的枢纽。模块化多电平DC-DC(直流-直流)变换器，是一种在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值的电能的装置，具有电压变换、功率控制、故障隔离的功能，是直流电网组网的互联设备以及直流电源的接口设备。基于MMC和模块化多电平DC-DC变换器构建交直流电网，可为大规模新能源接入、多能互补等电力难题提供有效的解决方案。

相关技术中，在新能源全直流并网方案中，中低压直流电源或负荷经过模块化多电平DC-DC变换器升压接入直流电网，再经过模块化多电平换流器的直流/交流(DC/AC)逆变器进行逆变，并入交流电网，属于三级变换。在分布式输电场景下，为满足分布式直流电压的接入需求，则需要大量的模块化多电平DC-DC变换器和DC/AC逆变器进行电压转换，导致电力变流器拓扑过于复杂，严重影响输电效率且成本较高。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中换流器的拓补结构负载导致输电效率低且成本较高的缺陷，从而提供一种电力变流器拓扑、变换系统。

根据第一方面，本发明提供一种电力变流器拓扑，包括：

多个第一桥臂集，所述第一桥臂集包括三个第一桥臂对；所述第一桥臂对包括第一正极桥臂和第一负极桥臂，所述第一桥臂集与第一端口连接，所述第一桥臂集用于输出第一电压类型的第一指定电压，所述第一桥臂集用于输出所述第一端口对应的第一指定电压；

第二桥臂集，包括三个第二桥臂对；所述第二桥臂对包括第二正极桥臂和第二负极桥臂，所述第二桥臂集与第二端口连接，所述第二桥臂集用于输出第二电压类型的第二指定电压，所述第二桥臂集用于输出所述第二端口对应的第二指定电压；

控制器，用于控制每一个第一桥臂集对应输出的第一指定电压，以及用于控制所述第二桥臂集对应输出的所述第二指定电压。

在该方式中，控制器能够根据各端口对应所需输出的电压大小，确定每一个桥臂集对应输出的指定电压，进而使电力变流器可以实现各端口之间的功率流动，对输入进行直流转直流处理、直流转交流处理或者交流转直流处理，以实现一“器”多用，从而有助于节省器件数量，降低成本。

结合第一方面，在第一方面的第一实施例中，所述第一端口对应输出的电压类型为直流电压，所述第二端口对应输出的电压类型为交流电压。

结合第一方面，在第一方面的第二实施例中，所述第一桥臂集中三个第一桥臂对分别为桥臂对a、桥臂对b和桥臂对c。所述多个第一桥臂集中，每一个桥臂对a中第一正极桥臂共用第一连接点。每一个桥臂对b中第一正极桥臂共用第二连接点。每一个桥臂对c中第一正极桥臂共用第三连接点。每一个桥臂对a中第一负极桥臂共用第四连接点。每一个桥臂对b中第一负极桥臂共用第五连接点。每一个桥臂对c中第一负极桥臂共用第六连接点。

结合第一方面的第二实施例，在第一方面的第三实施例中，所述第二桥臂集中三个第二桥臂对分别为桥臂对e、桥臂对f和桥臂对g。所述桥臂对e中的第二正极桥臂连接于所述第一连接点上，以与所述多个第一桥臂集共用同一连接点。所述桥臂对f中的第二正极桥臂连接于所述第二连接点上，以与所述多个第一桥臂集共用同一连接点。所述桥臂对g中的第二正极桥臂连接于所述第三连接点上，以与所述多个第一桥臂集共用同一连接点。所述桥臂对e中的第二负极桥臂连接于所述第四连接点上，以与所述多个第一桥臂集共用同一连接点。所述桥臂对f中的第二负极桥臂连接于所述第五连接点上，以与所述多个第一桥臂集共用同一连接点。所述桥臂对g中的第二负极桥臂连接于所述第六连接点上，以与所述多个第一桥臂集共用同一连接点。

结合第一方面，在第一方面的第四实施例中，所述第二桥臂集包括第一子桥臂集、第二子桥臂集和第三子桥臂集。所述第一子桥臂集、所述第二子桥臂集和所述第三子桥臂集的结构均相同，均包括三个第三桥臂对，所述第三桥臂对包括第三正极桥臂和第三负极桥臂。所述第一子桥臂集的第三正极桥臂、第二子桥臂集的第三正极桥臂及第三子桥臂集的第三正极桥臂依次串联，其中，所述第一子桥臂集的第三正极桥臂与所述第二子桥臂集的第三正极桥臂之间的连接点均为第七连接点，所述第三子桥臂集的第三正极桥臂与所述第二子桥臂集的第三正极桥臂之间的连接点均为第八连接点。所述第一子桥臂集的第三负极桥臂、第二子桥臂集的第三负极桥臂及第三子桥臂集的第三负极桥臂依次串联，其中，所述第一子桥臂集的第三负极桥臂与所述第二子桥臂集的第三负极桥臂之间的连接点均为第九连接点，所述第三子桥臂集的第三负极桥臂与所述第二子桥臂集的第三负极桥臂之间的连接点均为第十连接点。

结合第一方面的第四实施例，在第一方面的第五实施例中，所述多个第一桥臂集中包括桥臂集s和桥臂集t。所述桥臂集s中的第一正极桥臂连接于所述第七连接点上。所述桥臂集t中的第一正极桥臂连接于所述第八连接点上。所述桥臂集s中的第一负极桥臂连接于所述第九连接点上。所述桥臂集t中的第一负极桥臂连接于所述第十连接点上。

结合第一方面的第四实施例或第五实施例，在第一方面的第六实施例中，所述第七连接点的数量与所述第九连接点的数量相同，所述第八连接点的数量与所述第十连接点的数量相同。

结合第一方面，在第一方面的第七实施例中，所述第一桥臂集均包括：A相第一桥臂对、B相第一桥臂对、C相第一桥臂对，其中，每一相第一桥臂对中的第一正极桥臂和每一相第一桥臂对中的第一负极桥臂结构相同，均包括：i个第一功率子模块，i≥0且i为整数。所述第二桥臂集均包括：A相第二桥臂对、B相第二桥臂对、C相第二桥臂对，其中，每一相第二桥臂对中的第二正极桥臂和每一相第二桥臂对中的第二负极桥臂结构相同，均包括：j个第二功率子模块,j>0且j为整数。

结合第一方面的第七实施例，在第一方面的第八实施例中，每一相第一桥臂对中的桥臂均还包括：第一桥臂电抗器。每一相第二桥臂对中的桥臂均还包括：第二桥臂电抗器。

结合第一方面的第七实施例或者第八实施例，在第一方面的第九实施例中，所述控制器，用于控制每一个第一功率子模块的第一工作状态，以及控制每一个第二功率子模块的第二工作状态。

根据第二方面，本发明还提供一种变换系统，包括第一方面及其可选实施方式中任一项的电力变流器拓扑。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据一示例性实施例提出的一种电力变流器拓扑的示意图。

图2是根据一示例性实施例提出的另一种电力变流器拓扑的示意图。

图3是根据一示例性实施例提出的又一种电力变流器拓扑的示意图。

图4是根据一示例性实施例提出的一种第二桥臂集的拓扑结构示意图。

图5是根据一示例性实施例提出的又一种电力变流器拓扑的示意图。

图6是根据一示例性实施例提出的又一种电力变流器拓扑的示意图。

图7是根据一示例性实施例提出的又一种电力变流器拓扑的示意图。

图8是根据一示例性实施例提出的一种半桥子模块的结构示意图。

图9是根据一示例性实施例提出的一种全桥子模块的结构示意图。

图10是根据一示例性实施例提出的一种混合型子模块的结构示意图。

图11是根据一示例性实施例提出的一种非对称型子模块的结构示意图。

图12是根据一示例性实施例提出的一种交错连接型子模块的结构示意图。

图13是根据一示例性实施例提出的一种箝位双子模块的结构示意图。

图14是根据一示例性实施例提出的一种飞跨电容型子模块的结构示意图。

图15是根据一示例性实施例提出的一种三电平子模块的结构示意图。

图16是根据一示例性实施例提出的一种T型连接的三电平子模块的结构示意图。

图17是根据一示例性实施例提出的一种交替激活三电平子模块的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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。

相关技术中，在新能源全直流并网方案中，中低压直流电源或负荷经过模块化多电平DC-DC变换器升压接入直流电网，再经过模块化多电平换流器的直流/交流(DC/AC)逆变器进行逆变，并入交流电网，属于三级变换。在分布式输电场景下，为满足分布式直流电压的接入需求，则需要大量的模块化多电平DC-DC变换器和DC/AC逆变器进行电压转换，进而导致整体部署占地面积大，电力变换环节较多，电气距离过长，致使电能转换效率过低；并且在系统控制保护上，因为各个变换器的部署位置过于分散，进而导致协同控制和系统保护则相对复杂，需要增加大量的通讯环节，从而导致整体成本过高。

为解决上述问题，本发明实施例中提供一种电力变流器拓扑，用于变换系统中。在本发明提供的电力变流器拓扑中，包括多个第一桥臂集、第二桥臂集以及控制器。通过控制器可以控制每一个第一桥臂集对应输出的第一指定电压，以及第二桥臂集输出对应输出的第二指定电压，其中，每一个桥臂集输出的电压类型取决于与其对应连接的端口(第一桥臂集与第一端口连接，第二桥臂集与第二端口连接)。

图1是根据一示例性实施例提出的一种电力变流器拓扑的示意图。如图1所示，电力变流器拓扑包括多个第一桥臂集10、第二桥臂集20和控制器30。

多个第一桥臂集10，第一桥臂集10包括三个第一桥臂对；第一桥臂对包括第一正极桥臂11和第一负极桥臂12，第一桥臂集与第一端口1连接。

在本发明实施例中，第一桥臂集10用于输出第一端口1对应的第一指定电压。其中，第一指定电压的电压类型为直流电压。在一示例中，每一个第一桥臂集10输出的第一指定电压的电压值可以不同，每一个第一桥臂集10对应输出的第一指定电压的电压值大小由控制器30控制。

第二桥臂集20，包括三个第二桥臂对；第二桥臂对包括第二正极桥臂21和第二负极桥臂22，第二桥臂集与第二端口2连接。

在本发明实施例中，第二桥臂集20用于输出第二端口2对应的第二指定电压。其中，第二指定电压的电压类型为交流电压。

控制器30，用于控制每一个第一桥臂集10对应输出的第一指定电压大小，以及用于控制第二桥臂集20输出对应输出的第二指定电压大小。

在本发明实施例中，控制器30可以根据多个第一端口与负载之间的连接情况确定每一个第一桥臂集10对应输出的第一指定电压。也可以根据第二端口与负载之间的连接情况确定第二桥臂集20对应输出的第二指定电压。

例如：当电力变流器的多个第一端口分别与负载连接时，则控制器根据多个第一端口与负载之间的连接情况，确定每一个第一桥臂集对应输出的第一指定电压。当电力变流器的第二端口与负载连接时，则控制器根据第二端口与负载之间的连接情况，确定第二桥臂集对应输出的第一指定电压。

由于第一端口对应所需输出的电压类型与第二端口对应所需输出的电压类型不同，因此，在使用过程中，控制器可以根据第一端口或者第二端口与负载之间的连接情况，对流入电力变流器的输入电能功率进行直流转直流处理、直流转交流处理或者交流转直流处理，以使该电力变流器可以具有可以进行整流、逆变和DC/DC变换的多重功能,进而可以实现一“器”多用，有利于提高电力变流器的适用性。

进一步地，由于电力变流器可以提供多种变换功能，具备能量路由器功能，因此，输入可以通过该电力变流器进行多级变换处理，通过第一端口或者第二端口接入直流系统或者交流系统，进而有助于减少整体变换环节，减少系统控制数量，从而无需配合通讯环节，有助于提高电能传输效率。

通过上述实施例，控制器能够根据各端口对应所需输出的电压大小，确定每一个桥臂集对应输出的指定电压，进而使电力变流器可以实现各端口之间的功率流动，对输入进行直流转直流处理、直流转交流处理或者交流转直流处理，以实现一“器”多用，从而有助于节省器件数量，降低成本。其中，输入可以包括直流电源、交流电源。

在一实施例中，第一桥臂集中的三个第一桥臂对分别为桥臂对a、桥臂对b和桥臂对c。多个第一桥臂集在进行连接时，可以采用放射型的连接方式进行连接。其中，放射型的连线方式可以理解为，多个正极桥臂或者负极桥臂共用同一连接点。

具体的，结合图1所示的拓扑结构示意图，多个第一桥臂集中，每一个桥臂对a中第一正极桥臂11a共用第一连接点。每一个桥臂对b中第一正极桥臂11b共用第二连接点。每一个桥臂对c中第一正极桥臂11c共用第三连接点。每一个桥臂对a中第一负极桥臂12a共用第四连接点。每一个桥臂对b中第一负极桥臂12b共用第五连接点。每一个桥臂对c中第一负极桥臂12c共用第六连接点。

在另一实施例中，第二桥臂集中的三个第二桥臂对分别为桥臂对e、桥臂对f和桥臂对g。第二桥臂集在与多个第一桥臂集连接时，也可以采用放射型的连接方式进行连接，得到的电力变流器拓扑可以如图2所示。图2是根据一示例性实施例提出的另一种电力变流器拓扑的示意图。

具体的，桥臂对e中的第二正极桥臂21e连接于第一连接点上，以与多个第一桥臂集共用同一连接点。桥臂对f中的第二正极桥臂21f连接于第二连接点上，以与多个第一桥臂集共用同一连接点。桥臂对g中的第二正极桥臂21g连接于第三连接点上，以与多个第一桥臂集共用同一连接点。桥臂对e中的第二负极桥臂22e连接于第四连接点上，以与多个第一桥臂集共用同一连接点。桥臂对f中的第二负极桥臂22f连接于第五连接点上，以与多个第一桥臂集共用同一连接点。桥臂对g中的第二负极桥臂22g连接于第六连接点上，以与多个第一桥臂集共用同一连接点。

在另一实施场景中，当第一桥臂集的数量为3，第二桥臂集的数量为1时，得到的电力变流器拓扑可以如图3所示。图3是根据一示例性实施例提出的又一种电力变流器拓扑的示意图。其中，三个第一桥臂集分别采用101、102和103区分。第一桥臂集101中的三个第一正极桥臂分别为1011a、1011b和1011c，三个第一负极桥臂分别为1012a、1012b和1012c。第一桥臂集102中的三个第一正极桥臂分别为1021a、1021b和1021c，三个第一负极桥臂分别为1022a、1022b和1022c。第一桥臂集103中的三个第一正极桥臂分别为1031a、1031b和1031c，三个第一负极桥臂分别为1032a、1032b和1032c。第二桥臂集的三个第二正极桥臂分别为21a、21b和21c，三个第二负极桥臂分别为22a、22b和22c。

在又一实施场景中，第一桥臂集输出的第一指定电压的电压范围，可以与第二桥臂集输出的第二指定电压的电压范围不同。例如，第一电压的电压范围可以属于10-35千伏(kV)之间，第二电压的电压范围可以属于110-500(kV)之间。

图4是根据一示例性实施例提出的一种第二桥臂集的拓扑结构示意图。如图4所示，第二桥臂集20包括第一子桥臂集201、第二子桥臂集202和第三子桥臂集203。

第一子桥臂集201、第二子桥臂集202以及第三子桥臂集203的结构均相同，均包括第三桥臂对，第三桥臂对包括第三正极桥臂和第三负极桥臂。

第一子桥臂集201的第三正极桥臂2011、第二子桥臂集202的第三正极桥臂2021及第三子桥臂集203的第三正极桥臂2031依次串联。其中，第一子桥臂集201的第三正极桥臂2011与第二子桥臂集202的第三正极桥臂2021之间的连接点均为第七连接点，第三子桥臂集203的第三正极桥臂2031与第二子桥臂集202的第三正极桥臂2021之间的连接点均为第八连接点。

第一子桥臂集201的第三负极桥臂2012、第二子桥臂集202的第三负极桥臂2022及第三子桥臂集203的第三负极桥臂2032依次串联。其中，第一子桥臂集201的第三负极桥臂2012与第二子桥臂集202的第三负极桥臂2022之间的连接点均为第九连接点。第三子桥臂集203的第三负极桥臂2032与第二子桥臂集202的第三负极桥臂2032之间的连接点均为第十连接点。

其中，第七连接点的数量与第九连接点的数量相同，第八连接点的数量与第九连接点的数量相同。

进一步地，当第一子桥臂集201、第二子桥臂集202以及第三子桥臂集203均包括三个第三桥臂对时，第七连接点、第八连接点、第九连接点以及第十连接点的数量均为三个。其中，第一子桥臂集201的第二正极桥臂2011m与第二子桥臂集202的第二正极桥臂2021m之间的连接点为第七连接点、第一子桥臂集201的第二正极桥臂2011n与第二子桥臂集202的第二正极桥臂2021n之间的连接点为第七连接点，以及第一子桥臂集201的第二正极桥臂2011k与第二子桥臂集202的第二正极桥臂2021k之间的连接点也为第七连接点。

同理，第二子桥臂集202的第二正极桥臂2021m与第三子桥臂集203的第二正极桥臂2031m之间的连接点为第八连接点、第二子桥臂集202的第二正极桥臂2021n与第三子桥臂集203的第二正极桥臂2031n之间的连接点为第八连接点，以及第二子桥臂集202的第二正极桥臂2021k与第三子桥臂集203的第二正极桥臂2031k之间的连接点也为第八连接点。

第一子桥臂集201的第二负极桥臂2012m与第二子桥臂集202的第二负极桥臂2022m之间的连接点为第九连接点、第一子桥臂集201的第二负极桥臂2012n与第二子桥臂集202的第二负极桥臂2022n之间的连接点为第九连接点，以及第一子桥臂集201的第二负极桥臂2012k与第二子桥臂集202的第二负极桥臂2022k之间的连接点也为第九连接点。

第二子桥臂集202的第二负极桥臂2022m与第三子桥臂集203的第二负极桥臂2032m之间的连接点为第十连接点、第二子桥臂集202的第二负极桥臂2022n与第三子桥臂集203的第二负极桥臂2032n之间的连接点为第十连接点，以及第二子桥臂集202的第二负极桥臂2022k与第三子桥臂集203的第二负极桥臂2032k之间的连接点也为第十连接点。

在一实施例中，多个第一桥臂集10与第二桥臂集20连接时，可以采用干线式的连接方式进行连接。其中，干线式的连线方式可以理解为是第一正极桥臂与多个第三正极桥臂均共用同一连接点，第一负极桥臂与多个第三负极桥臂均共用同一连接点的方式。

在一实施场景中，结合图4，多个第一桥臂集与第二桥臂集采用干线式连线方式得到的电力变流器拓扑可以如图5所示。图5是根据一示例性实施例提出的又一种电力变流器拓扑的示意图。需注意，图5仅是用于展示多个第一桥臂集和第二桥臂集的拓扑连接方式，因此，在图5中未示出控制器。

其中，多个第一桥臂集中包括桥臂集s和桥臂集t。桥臂集s中的第一正极桥臂连接于第七连接点上。桥臂集t中的第一正极桥臂连接于第八连接点上。桥臂集s中第一负极桥臂连接于第九连接点上。桥臂集t中的第一负极桥臂连接于第十连接点上。

具体的，桥臂集s中分别包括桥臂对a、桥臂对b和桥臂对c。其中，桥臂对a包括第一正极桥臂1011a和第一负极桥臂1011a；桥臂对b包括第一正极桥臂1011b和第一负极桥臂1011b；桥臂对c包括第一正极桥臂1011c和第一负极桥臂1011c。

第一正极桥臂1101a连接在第一子桥臂集201的第二正极桥臂2021m和第二子桥臂集202的第二正极桥臂2021m之间的第七连接点上。第一正极桥臂1011b连接在第一子桥臂集201的第二正极桥臂2011n和第二子桥臂集202的第二正极桥臂2021n之间的第七连接点上。第一正极桥臂1011c连接在第一子桥臂集201的第二正极桥臂2011k和第二子桥臂集202的第二正极桥臂2021k之间的第七连接点上。

桥臂集s中的各负极桥臂连接原理、桥臂集t与第二桥臂集之间的连接原理，和桥臂集s中的各正极桥臂连接原理相同，在此不再进行赘述。

在一示例中，第二子桥臂集和第三子桥臂集的数量可以多个，相互交叉串联，进而采用干线式连线得到的电力变流器拓扑中，存在多个第八连接点和多个第九连接点。其中，第八连接点的数量与第九连接点的数量相同。

在一实施例中，在电力变流器拓扑中，多个第一桥臂集和第二桥臂集均为三相电路。以放射型的连线方式得到拓扑结构为例，得到的电力变流器拓扑的示意图可以如图6所示。图6是根据一示例性实施例提出的又一种电力变流器拓扑的示意图。其中，图6仅是用于展示多个第一桥臂集和第二桥臂集的拓扑连接方式，因此，在图6中未示出控制器。

如图6所示，在电力变流器中，第一桥臂集和第二桥臂集均为三相电路。在每一个第一桥臂集中，均包括：A相第一桥臂对、B相第一桥臂对、C相第一桥臂对，其中，每一相第一桥臂对中的第一正极桥臂和每一相第一桥臂对中的第一负极桥臂结构相同，均包括：i个第一功率子模块SM1，其中，i≥0且i为整数。

在第二桥臂集中，均包括：A相第二桥臂对、B相第二桥臂对、C相第二桥臂对，其中，每一相第二桥臂对中的第二正极桥臂和每一相第二桥臂对中的第二负极桥臂结构相同，均包括：j个第二功率子模块SM2，其中，j>0且j为整数。

其中，每一个A相第一正极桥臂和A相第二正极桥臂共用同一个连接点，每一个B相第一正极桥臂和B相第二正极桥臂共用同一个连接点，每一个C相第一正极桥臂和C相第二正极桥臂共用同一个连接点。每一个A相第一负极桥臂的和A相第二负极桥臂共用同一个连接点，每一个B相第一负极桥臂和B相第二负极桥臂共用同一个连接点，每一个C相第一负极桥臂的和C相第二负极桥臂共用同一个连接点。

在一示例中，为抑制相间环流，则在A相第二正极桥臂、B相第二正极桥臂和C相第二正极桥臂中，还包括与多个第一功率子模块SM1串联的第一桥臂电抗器L1；在A相第二负极桥臂、B相第二负极桥臂和C相第二负极桥臂中，还包括与多个第二功率子模块SM2串联的第二桥臂电抗器L2。

在另一实施例中，控制器30还可以控制每一个第一功率子模块的第一工作状态，以及控制每一个第二功率子模块的第二工作状态，以实现功率在不同第一桥臂集和第二桥臂集之间的流动。

在一实施场景中，采用图6所示的电力变流器拓扑进行应用时，可以通过控制器控制第一端口1的电压等级为±15kV，第一端口2的电压等级为±35kV，第一端口3的电压等级为±20kV，第一端口4的电压等级为±200kV，控制第二端口5的电压等级为220kV。第一端口1、第一端口2和第一端口3分别连接不同的光伏电站。控制器通过控制各功率子模块(包括第一功率子模块和第二功率子模块)的工作状态，实现每个第一端口的光伏电站发电功率汇集至±200kV第一端口4中，经直流输电线路将功率送至远距离负荷中心，盈余功率经第二端口对本地负荷供。其中，第一端口对应输出的电压类型为直流电压，第二端口对应输出的电压类型为交流电压。

在另一实施场景中，若多个第一桥臂集和第二桥臂集均为三相电路，则采用干线型的连线方式得到拓扑结构可以如图7所示。图7是根据一示例性实施例提出的又一种电力变流器拓扑的示意图。其中，图7仅是用于展示多个第一桥臂集和第二桥臂集的拓扑连接方式，因此，在图6中未示出控制器。可以通过控制器控制第一端口1的电压等级为±15kV，第一端口2的电压等级为±10kV，第一端口3的电压等级为±20kV，第一端口4的电压等级为±35kV，控制第二端口的电压等级为35kV。第一端口1连接混合直流工程送端、第一端口2和第一端口4连接两座光伏电站、第一端口3连接储能电站，第二端口连接风电场出口变压器。控制器通过控制各功率子模块(包括第一功率子模块和第二功率子模块)的工作状态，实现功率在不同端口之间的流动，以平滑风光功率波动为控制目标，通过调节风光储联合出力，将经混合直流工程送出。

在又一实施场景中，第一功率子模块或者第二功率子模块可以包括以下任意一种功率子模块类型：半桥型子模块(结构图如图8)、全桥型子模块(结构图如图9)、混合型子模块(结构图如图10)、非对称型子模块(结构图如图11)、交错连接型子模块(结构图如图12)、箝位双子模块(结构图如图13)、飞跨电容型子模块(结构图如图14)、三电平子模块(结构图如图15)、T型连接的三电平子模块(结构图如图16)或者交替激活三电平子模块(结构图如图17)。

通过上述实施例，由于在进行直流转直流处理、直流转交流处理和交流转直流处理时，电力变流器拓扑中的部分桥臂集均处于工作状态，因此，在执行不同变流处理时，可以通过功率子模块复用的形式，减少功率子模块的数量和功率器件数量，进而有助于降低成本，减少电力变流器的整体占地面积，有助于提高集成度。并且，控制器可以根据输出自主进行整流、逆变处理和变压处理等多重功能，致使本发明提供的电力变流器可以具备能量路由器功能，以使得到的直流电源或者交流电源通过该交换器进行两级变换处理后，直接将处理后的输出接入交流系统或直流系统中，进而有助于减少整体变换环节和控制系统数量，从而无需配合通讯环节，有助于提高电能传输效率。

基于相同发明构思，本发明还提供一种变换系统。在该变换系统中，包括上述任意一种电力变流器拓扑，可以应用于光伏、储能等新能源并网、新能源远距离外送、中低压直流配电网、直流微网等应用场景中，能够降低集成成本，减少控制系统数量以及整体变换环节数量，进而提高电能传输效率，降低协同控制和变换系统的保护复杂度，从而有助于为大规模新能源接入、多能互补等电力难题提供有效的技术方案。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。