[發(fā)明專利]用于操作發(fā)電系統(tǒng)的方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110463326.4
• 申請日: 2011-12-21
• 公開（公告）號: CN102611131A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: R·泰奇曼;K·A·奧布里恩
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張金金;朱海煜

技術(shù)領(lǐng)域

本文描述的實(shí)施例一般涉及光伏(PV)發(fā)電系統(tǒng)，并且更具體地，涉及用于將多個(gè)可變輸入單相直流(DC)電源耦合到對稱三相交流(AC)電網(wǎng)的系統(tǒng)。

背景技術(shù)

太陽能已經(jīng)逐漸變?yōu)橐俗⒛康哪茉床⑶乙呀?jīng)被視為清潔、可再生的能源備選形式。采用太陽光形式的太陽能可以通過太陽能電池轉(zhuǎn)換為電能。用于將光轉(zhuǎn)換為電能的裝置的更通用術(shù)語是“光伏(PV)電池”。太陽光是光的子集。從而，太陽能電池是光伏(PV)電池的子集。PV電池包括一對電極和布置在其間的光吸收PV材料。當(dāng)用光輻照PV材料時(shí)，PV材料中被限制于原子的電子被光能釋放以自由地移動(dòng)。這樣，就產(chǎn)生了自由電子和空穴。這些自由電子和空穴被有效地分開使得持續(xù)地提取電能。當(dāng)前商業(yè)化的PV電池使用半導(dǎo)體PV材料，典型地是硅。

為了獲得更高的電流和電壓，電連接太陽能電池以形成太陽能模塊。除多個(gè)太陽能電池外，太陽能模塊還可包括傳感器，例如輻照傳感器，溫度傳感器，和/或功率表。還可連接太陽能模塊以形成模塊串。典型地，模塊串輸出的DC電壓提供給電網(wǎng)逆變器，例如DC至AC電壓逆變器。該DC至AC電壓逆變器將DC電壓轉(zhuǎn)換為單相或三相交流(AC)電壓或電流。三相AC輸出可以提供給電力變壓器，其使電壓上升以產(chǎn)生施加到配電網(wǎng)的三相高壓AC。

施加到配電網(wǎng)的電需要滿足電網(wǎng)連通性預(yù)期。這些要求解決了安全問題和電力質(zhì)量關(guān)注。例如，電網(wǎng)連通性預(yù)期包括在瞬態(tài)事件(例如電力高峰或者電力故障)情況下便于使發(fā)電系統(tǒng)從電網(wǎng)斷開。另一個(gè)電網(wǎng)連通性預(yù)期是產(chǎn)生的電力被調(diào)節(jié)成確保電力與流過電網(wǎng)的電的電壓和頻率匹配。例如，電氣和電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)已經(jīng)編寫了解決包括可再生能量系統(tǒng)的電網(wǎng)連接的分布式發(fā)電的標(biāo)準(zhǔn)(IEEE1547-2003)。保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室(UL)也已經(jīng)開發(fā)了UL?1741標(biāo)準(zhǔn)來證明用于獨(dú)立電力生產(chǎn)和電網(wǎng)連接的可再生能量系統(tǒng)的逆變器、轉(zhuǎn)換器、電荷控器以及輸出控制器。UL?1741證實(shí)了逆變器遵守用于電網(wǎng)連接應(yīng)用的IEEE?1547。

具體地，電網(wǎng)連接的PV發(fā)電系統(tǒng)必須滿足公用互連要求，其包括低壓穿越(LVRT)、電壓調(diào)整以及功率因數(shù)校正。

發(fā)明內(nèi)容

在一個(gè)方面，提供了光伏(PV)發(fā)電系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括多個(gè)PV收集器單元，其包括至少一個(gè)PV電池和收集器側(cè)單相逆變器。這些多個(gè)PV收集器單元配置成與對稱多相交流(AC)負(fù)載耦合。該系統(tǒng)還包括配置成控制這些多個(gè)PV收集器單元操作的系統(tǒng)控制器。

在另一個(gè)方面，提供了用于將直流(DC)電力轉(zhuǎn)換為用于輸送到電負(fù)載的交流(AC)電力的方法。該DC電力由多個(gè)可變的輸入電源產(chǎn)生。該方法包括提供多個(gè)光伏(PV)收集器單元，其每個(gè)包括至少一個(gè)PV電池和收集器側(cè)單相逆變器。這些多個(gè)PV收集器單元配置成產(chǎn)生DC電壓并且將該DC電壓轉(zhuǎn)換成單相AC輸出。該方法進(jìn)一步包括將至少一個(gè)系統(tǒng)控制器通信地耦合到這些多個(gè)PV收集器單元，并且對系統(tǒng)控制器編程以控制這些多個(gè)PV收集器單元的操作。

在再另一個(gè)方面，提供了電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括多個(gè)收集器側(cè)單相逆變器，其配置成接收可變的輸入直流(DC)電壓。該系統(tǒng)還包括系統(tǒng)控制器，其耦合到多個(gè)收集器側(cè)單相逆變器并且配置成控制多個(gè)收集器側(cè)單相逆變器的操作。多個(gè)收集器側(cè)單相逆變器配置成提供對稱多相交流(AC)給電負(fù)載。

附圖說明

圖1是已知的光伏(PV)發(fā)電系統(tǒng)的框圖。

圖2是包括多個(gè)收集器側(cè)逆變器的PV發(fā)電系統(tǒng)的第一示范性實(shí)施例的框圖。

圖3是在圖2中示出的PV發(fā)電系統(tǒng)的第二示范性實(shí)施例的框圖。

圖4是可包括在圖2中示出的PV發(fā)電系統(tǒng)中的系統(tǒng)控制器的示范性實(shí)施例的框圖。

圖5是包括多個(gè)收集器側(cè)逆變器的PV發(fā)電系統(tǒng)的第一備選實(shí)施例的框圖。

圖6是包括多個(gè)收集器側(cè)逆變器的PV發(fā)電系統(tǒng)的第二備選實(shí)施例的框圖。

圖7是用于控制在圖2-6中示出的PV發(fā)電系統(tǒng)的操作的示范性方法的流程圖。

具體實(shí)施方式