[發明專利]能量轉換系統的最大功率點追蹤控制和相關方法

無效

• 申請號: 201110217137.9
• 申請日: 2011-07-29
• 公開（公告）號: CN102904273A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 譚卓輝;鄔雪琴;鄔心慧;公茂忠
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/00;H02J3/18;H02N6/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 周少杰

技術領域

本發明公開的實施方式涉及能量轉換系統和方法，以向電力系統提供電能，特別涉及一種對能量轉換系統的最大功率點追蹤控制能力進行改善的系統和方法。

背景技術

基本而言，在全世界范圍內，通過可再生能源發電系統，例如光伏發電系統產生的電能，其所占據的份額越來越大。一般的光伏發電系統包括一個或者多個光伏陣列，其中每個光伏陣列又包括多個相互連接的光伏電池單元，該光伏電池單元可以將太陽輻射能轉換成直流電能。為了實現光伏陣列的并網發電，通常會使用變流器模塊將光伏陣列產生的直流電能轉換成可供電網傳輸的交流電能。

現有的供光伏發電系統使用的變流器模塊的架構有多種形式。其中一種為二級式的結構，其包括一個直流-直流變流器和一個直流-交流變流器。該直流-直流變流器控制從光伏陣列到直流母線間的直流電能的傳輸。該直流-交流變流器則將輸送到直流母線上的直流電能轉換成可供電網傳送的交流電能。通常，現有的光伏發電系統還具有一個變流器控制模塊，其用于通過控制信號控制直流-直流變流器和一個直流-交流變流器的運作，并對各種系統變量，例如直流母線電壓，交流電網電壓和頻率等變量作補償控制。

由于光伏電源器件本身固有的非線性特點，通常較難準確預測光伏電源的最佳工作點。因此，幾乎所有的光伏發電系統均采取最大功率點追蹤控制，以確保在光伏電源的發電過程中能從該光伏電源抽取出最大的功率。一般的最大功率點追蹤控制通過執行包括擾動觀測算法或者電導增量法在內的各種算法來實現。然而，當該光伏發電系統并網連接時，執行最大功率點追蹤算法可能存在一些新的挑戰。其中的一個挑戰是當從光伏電源抽取出的最大輸出功率大于網側輸出功率時，直流母線會出現功率不平衡。特別是當光伏發電系統連接到弱電網時，由于弱電網有更大的電壓和頻率變動，這樣功率不平衡問題就顯得更加突出。

因此，有必要提供一種改進的能量轉換系統和方法以解決上述的技術問題。

發明內容

有鑒于上述提及之問題，本發明的一個方面在于提供一種能量轉換系統。該能量轉換系統包括最大功率點追蹤裝置，直流母線，變流器模塊，以及變流器控制模塊。該最大功率點追蹤裝置用于接收來自于電源的電流反饋信號和電壓反饋信號，并至少基于該接收的電流反饋信號和電壓反饋信號產生最大功率點參考信號。該直流母線接收來自于該電源的直流電。該變流器模塊與直流母線連接，并用于將該直流母線上的直流電轉換成交流電。該變流器控制模塊用于接收該最大功率點追蹤裝置提供的最大功率點參考信號，以及該變流器模塊提供的網側功率反饋信號。該變流器控制模塊還至少根據該最大功率點參考信號以及該網側功率反饋信號產生控制信號。該變流器控制模塊還將該控制信號發送給該變流器模塊，以使得該變流器模塊對轉換后的交流電進行調節，并使得該電源輸出最大功率。

本發明的另一個方面在于提供一種操作能量轉換系統的方法。該方法至少包括如下步驟：至少根據在電源輸出端測得的電流反饋信號和電壓反饋信號產生最大功率點參考信號；至少根據該最大功率點參考信號和網側功率反饋信號產生控制信號；以及將該控制信號作用到該能量轉換系統的變流器模塊，以使得該電源輸出最大功率并且減輕功率不平衡。

本發明的再一個方面在于提供一種光伏發電系統。該光伏發電系統包括最大功率點追蹤裝置，直流母線，網側變流器，以及網側控制器。該最大功率點追蹤裝置用于接收來自于光伏電源的電流反饋信號和電壓反饋信號，并至少基于該接收的電流反饋信號和電壓反饋信號產生最大功率點參考信號。該直流母線接收來自于該光伏電源的直流電。該網側變流器與直流母線連接，并用于將該直流母線上的直流電轉換成交流電。該網側控制器用于接收該最大功率點追蹤裝置提供的最大功率點參考信號，以及該網側變流器提供的網側功率反饋信號。該網側控制器還至少根據該最大功率點參考信號以及該網側功率反饋信號產生控制信號。該網側控制器還將該控制信號發送給該網側變流器，以使得該網側變流器對轉換后的交流電進行調節，并使得該光伏電源輸出最大功率。

本發明提供的能量轉換系統，控制能量轉換系統運作的方法以及光伏發電系統，通過基于電壓源的控制架構，在能量轉換的過程中，并通過最大功率點追蹤裝置產生的最大功率點參考信號，調整系統的能量輸出，以使得該能量轉換系統取得較佳的功率平衡。

附圖說明

通過結合附圖對于本發明的實施方式進行描述，可以更好地理解本發明，在附圖中：

圖1所示為光伏能量轉換系統的一種實施方式的模塊示意圖。