[發明專利]用于操作兩級功率轉換器的方法和系統

有效

• 申請號: 201110453285.0
• 申請日: 2011-12-21
• 公開（公告）號: CN102545673A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: R·G·沃戈納;D·史密斯;A·M·里特;M·E·謝潑德
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H02M7/48
• 分類號: H02M7/48;H02M3/155;H02M7/537;H02J3/38
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 何欣亭;朱海煜

技術領域

一般來說，本文所述的實施例涉及太陽能發電，更具體來說，涉及用于操作兩級功率轉換器(two-stage?power?converter)的方法和系統。

背景技術

太陽能越來越成為有吸引力的能源，并且已經被認為是清潔的可再生形式的能量。陽光形式的太陽能可由太陽能電池轉換成電能。用于將光轉換成電能的裝置的更一般術語是“光伏電池”。陽光是光的子集。因此，太陽能電池是光伏(PV)電池的子集。PV電池包括一對電極以及設置在它們之間的光吸收PV材料。當用光照射PV材料時，已經被限制在PV材料中的原子的電子被光能釋放而自由移動。因此，生成自由電子和空穴。有效地分離自由電子和空穴，以使得連續抽取電能。當前商業PV電池使用半導體PV材料，通常為硅。

為了得到更高的電流和電壓，電連接太陽能電池以形成太陽能模塊。除了多個太陽能電池之外，太陽能模塊還可包括傳感器，例如輻照傳感器、溫度傳感器、電壓表、電流表和/或功率表。還可連接太陽能模塊，以便形成模塊串。通常，將由模塊串輸出的DC電壓提供給電網逆變器、如DC-AC電壓逆變器。DC-AC電壓逆變器將DC電壓轉換成三相交流(AC)電壓或電流。把來自DC-AC逆變器的三相AC輸出提供給電力變壓器，電力變壓器升高電壓以產生施加到電力網的三相高電壓AC。

施加到電力網的電力要求滿足電網連通性期望值。這些期望值針對安全問題以及電力質量關注。例如，電網連通性期望值包括在瞬變事件、例如沿電力網的電力浪涌或電力故障期間操作發電系統。這種能力可稱作低電壓穿越(LVRT)或零電壓穿越(ZVRT)。LVRT/ZVRT事件是其中交流(AC)市電電壓在電力網的一相或者電力網的多相上較低。在LVRT/ZVRT事件期間，電力網接受來自發電系統的電力的容量較低。另一個電網連通性期望值在于，可調節所生成的電力，確保電力與流經電力網的電力的電壓和頻率匹配。

發明內容

在一個方面，提供一種用于向電力網提供電力的功率轉換系統。該系統包括耦合到光伏(PV)陣列并且配置成控制PV陣列電壓的升壓轉換器。該系統還包括通過至少一個導體耦合到升壓轉換器并且配置成調節該至少一個導體上的電壓降的逆變器。該系統還包括配置成控制升壓轉換器和逆變器的操作的系統控制器。

在另一個方面，提供一種用于響應低電壓穿越(LVRT)電網事件和零電壓穿越(ZVRT)電網事件中的至少一個而控制兩級功率轉換器的操作的方法。兩級功率轉換器包括通過至少一個導體耦合的升壓轉換器和逆變器。該方法包括接收電壓傳感器信號和電流傳感器信號。該方法還包括向升壓轉換器提供升壓轉換器操作信號。升壓轉換器配置成基于升壓轉換器操作信號來控制光伏(PV)陣列電壓。該方法還包括向逆變器提供逆變器操作信號。逆變器配置成基于逆變器操作信號來控制該至少一個導體上的電壓。

在又一個方面，提供一種耦合到兩級功率轉換器并且配置成響應低電壓穿越(LVRT)事件和零電壓穿越(ZVRT)事件中的至少一個而控制兩級功率轉換器的操作的系統控制器。系統控制器配置成接收電壓傳感器信號和電流傳感器信號，基于電壓傳感器信號和電流傳感器信號來確定降低的功率操作點，并且向兩級功率轉換器的第一級提供DC母線電壓控制信號。系統控制器還配置成向兩級功率轉換器的第二級提供光伏(PV)陣列電壓控制信號，DC母線電壓控制信號對應于降低的功率操作點。

附圖說明

圖1是光伏(PV)發電系統的一示范實施例的框圖。

圖2是圖1所示PV發電系統的電路圖。

圖3是在特定溫度和輻照度的典型PV陣列V-I曲線和典型PV陣列功率曲線的圖表。

圖4是圖3所示的PV陣列V-I曲線和PV陣列功率曲線以及第一降低的功率操作點的圖表。

圖5是圖3所示的PV陣列V-I曲線和PV陣列功率曲線以及第二降低的功率操作點的圖表。

圖6是用于響應電網電壓事件而控制圖1所示兩級功率轉換器的操作的一示范方法的流程圖。

圖7是由圖1所示系統控制器所應用的一示范控制圖。

具體實施方式