[發明專利]通過多個并聯逆變器的電功率傳送以及基于最大功率點追蹤的控制方法

有效

• 申請號: 200780053768.3
• 申請日: 2007-06-06
• 公開（公告）號: CN101743685A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: A·瑪恰內斯;D·瑪蒂尼;S·索達尼
• 申請（專利權）人: 寶威電源意大利股份公司
• 主分類號: H02M7/493
• 分類號: H02M7/493;G05F1/67
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 金曉

技術領域

本發明涉及對用于從可再生源產生電力的系統的改進，所述可再 生源例如(但不是排他地)是經受所傳送功率的波動影響的光伏面板 或其它源。具體地，本發明涉及用于電力生產的控制系統的方法和裝 置的改進，具有使功率的提取最大化的功能。

現有技術

為了處理環境污染的問題和日益增長的電力需求(也用于民用)， 當前促進分布式發電機單元的裝配以便為例如住宅和商業設施中或 工業環境中的中型負載供電。這些發電機單元使用替代能量，具體地， 這些發電機單元通過形成面板的光伏電池或所謂的光伏陣列使用例 如太陽能的可再生源，或借助于風力發電機使用風能。

典型地，產生直流的該類型的替代能源與包括逆變器的功率調節 單元組合。逆變器與電網并聯，從而可以由電網或逆變器或兩者為通 用局部負載(generic?local?load)供電。在由替代源供應的功率不足 以給負載供電時，通過取自電網的功率全部地或部分地給負載供電。 反之，在負載吸收的功率小于由替代源提供的功率時，或在不給負載 供電時，將由替代源產生的功率送入電網。

在一些情形下，將替代源單獨地連接到負載和貯能器，但不連接 到電網。

替代能源可以由光伏面板構成。其可以借助于轉換器連接到電網 和負載，轉換器必須基本上執行兩種功能。首先，它們必須確保在工 作條件變化時，總是從可再生源提取可能的最大功率。其次，它們必 須確保轉換器輸出電流與電網電壓同相。兩種功能的第一種也被定義 為MPPT或最大功率點追蹤。

例如，在光伏面板的情況下，可以從光伏陣列提取的功率取決于 輻照或日照的條件(即取決于照射到電池的太陽能的量)，并且其是 施加在光伏陣列的端子處(因此在轉換器的輸入處)的電壓的函數。 圖1示出了典型的光伏陣列的特征電壓-電流曲線的圖案、以及在不同 日照條件下隨著在光伏陣列的各端的電壓變化而可以從光伏陣列 (Ppv)提取的功率的圖案的示圖。W1、W2、......Wn表示功率曲線， 其是在不同的日照條件Irr下在光伏陣列的各端子處的電壓V的函 數。曲線W1、W2、......Wn與減少的日照Irr相關。I表示光伏陣列 的特征電壓-電流曲線。

從圖1可見，每條曲線Wi具有以隨著日照減少而逐漸下降的電 壓V為特征的最大點。換言之，隨著太陽輻照減弱，可以從光伏陣列 提取的電功率減弱，此外，通過使光伏陣列工作在根據溫度和日照變 化的電壓處來獲得最大功率。M是穿過曲線W1、W2、......Wi、...... Wn的最大點的曲線。

系統工作在其上的曲線Wi取決于可能隨機變化的日照條件，所 述系統由連接到負載和/或電網的光伏陣列和轉換器組成。轉換器必須 執行的最大功率點追蹤功能因此用來將在光伏陣列的端子處的電壓 保持在盡可能接近對應于曲線Pi的最大點(此時光伏陣列工作在該點 上)的值。在圖1中，所述值由V1、V2、......Vn表示。

在US-A-4,649,334；US-A-5,869,956；US-A-5,747,967； US-A-5,327,071；US-A-6,590,793；US-A-6,844,739；US-A-5,923,100； US-A-6,433,522；US-A-6,882,131；US-A-6,914,418；US-A-6,919,714； US-A-4,404,472；US-A-2005/0116671；US-A-4,494,180；US-A-2005/0110454； US-A-2003/0066555中描述了具有MPPT功能的用于光伏面板的逆 變器控制的實例。

為了吸收通過大光伏陣列或其它可再生能源(例如高功率風力發 電機)產生的高功率，已經制造了具有單個高功率逆變器的系統。所 述系統具有如下缺點，即，如果逆變器故障，則會失去直到逆變器修 復為止所生產的全部能量。如果該系統不連接到電網而是用于特定設 備的唯一電源，則逆變器故障意味著沒有電被供應到所述設備，這具 有明顯且很可能嚴重的不方便。

因此，已經制造了模塊化系統，即包括多個模塊，每個模塊包括 逆變器。每個逆變器被調整大小以吸收可以通過與逆變器組合的源所 產生的功率的一部分。在這些系統中，由于通過并聯的多個逆變器提 供了冗余，因此逆變器的故障在最壞的情況下可能導致傳送功率的降 低而不是傳送的停止。