[發明專利]多相系統中的電力平衡

有效

• 申請號: 201480012429.0
• 申請日: 2014-01-02
• 公開（公告）號: CN105284027B
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 萊斯利·基辛格;艾倫·麥克爾·章格瑞斯;保羅·加里蒂
• 申請（專利權）人: 太陽城公司
• 主分類號: H02J3/26
• 分類號: H02J3/26
• 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: 陳華成

本發明的一些實施例提供了用于平衡向一組微型逆變器的每個相位的電力輸出的方法。一些實施例的方法由網關執行，該網關從多個微型逆變器接收輸出消息。網關識別每個微型逆變器的相位，并且計算多個微型逆變器向多相系統的每個電力線的輸出。然后網關向微型逆變器發送控制信號來控制每個微型逆變器的輸出，以保持向電網的每個相位的平衡的總電力輸出。

背景技術

電網是用于從供應者向消費者傳遞電力的分配網絡。傳統上，由電力公司通過電網分配電力已經滿足了消費者的電力需求。電網提供區域可用的電力中的大部分。電力在一個位置生成并通過電網分配到周圍的區域。該電力以交流電(AC)電力的形式分配，該交流電電力沿著電力線以非常高的電壓傳輸。大部分通過電網傳輸的電力是三相的。

電力以三相傳輸用來提供均衡的電力來源，該電力來源能夠容易地以高效的布線成本在長距離上分配。三相電是沿著三個分離的電力線傳輸的AC電力。每個電力線處于不同的相位，其中每個電力線的相位是其它兩個電力線的相位移動120度。這些相位相互移動以使用AC電力提供DC電源的一致性(consistency)。

三相電是全世界用于電力分配的標準方法。在美國，電力是以三相分配的，但是大部分家庭運行的是單相。三相電在變壓器分為單相，其中電壓逐步下降并且相位分開。然而，一些家庭和商業被配置為接收三相電。

圖1示出了連接來自電網的三相電力的家庭105中的電能使用。家庭105可以在消耗或產生電力的任何地點，例如工業廠房或隔離的太陽能電池板裝置。圖1示出了三個電力線125、130和135、家庭105、負載160、和電網120。三個電力線125、130和135從電網120向家庭105中的負載160以分別在曲線145、150和155中示出的三個不同相位提供電力。

家庭105的負載160由三個電力線125、130和135供電，三個電力線125、130和135由電網120供電。三個相位的曲線145、150和155示出了電力線125、130和135在時間上以三分之一周期或120度的相位差移動。該相位差提供電力使得三個相位中的一個將會在具體電力線的單個周期的三個不同點上達到其波峰，這允許AC電源提供DC電源的一致性。一些備選發電機(例如太陽能電池板)提供DC電力，但是以便與電網一起使用，DC電源必須轉換為AC電力。

太陽能電池板已經變成越來越常見的備選電源。通過尺寸變化的安裝，消費者也已經變成了生產者，導致大量的電力生產者而不是單個生產者。消費者能夠生產他們自己的電力，減少他們對電力公司的依賴。由于太陽能在白天可以更易于使用的性質，隨著全天具體位置變化的需要，住宅消費者可以在白天是生產者，但在夜間是消費者。隨著太陽能裝置注入到電網中的電力以及消費者的需求在一天中的變化，額外的電力可能需要從電網中吸取或者返還到電網中。然而，為了使太陽能裝置向電網中注入電力，由裝置(installation)上的太陽能電池板生成的DC電力需要以與電網提供的電力類似的形式轉換為AC電力。

來自太陽能電池板的電力的從DC電力向AC電力的轉換通常使用逆變器來完成。典型地，太陽能電池板串聯連接，并且然后與高壓電纜連接以將DC電力連接到逆變器。這些太陽能電池板裝置使用單一、大型逆變器來將產生的電力轉換成可以用于家庭中或可以反饋至電網的電力。

圖2示出了電能連接三相電力的家庭205中的電能使用，其中向家庭205供電的電力是從太陽能電池板215提供的，該太陽能電池板向單個逆變器262提供DC電力。類似于圖1，三個電力線225、230和235向家庭205的負載260提供電力。此外，圖2示出了太陽能電池板215和逆變器262。太陽能電池板215向逆變器262提供DC電力，該逆變器262轉換DC電力并且向三個電力線225、230和235提供AC電力。單個逆變器裝置需要大型逆變器以及重型高壓電纜以將DC電力向AC逆變器提供。