專利名稱：用于操作功率轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)、方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率轉(zhuǎn)換，更具體地說，涉及用于操作功率轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)、方法和設(shè) 備。
背景技術(shù)：
諸如燃料電池或光伏電池的直流(DC)電源通常在高電流產(chǎn)生低電壓。盡管這些 DC電源提供了功率源，但其功率可能是不一致的，它會(huì)隨本地操作狀況而改變。由于許多功 率應(yīng)用需要相對(duì)穩(wěn)定的交流(AC)功率源來進(jìn)行操作，所以功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)已適于修正從DC 電源提供的功率。盡管功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)已適于調(diào)節(jié)來自DC電源的功率，但是功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)尚 不適于根據(jù)功率需求的不穩(wěn)定性修正DC電源，尤其當(dāng)功率需求在短時(shí)期內(nèi)變化相當(dāng)大時(shí) 更是如此。例如，當(dāng)在公用電網(wǎng)(utility power grid)中發(fā)生故障狀況時(shí)，功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的 輸出端的線路電壓會(huì)顯著下降，系統(tǒng)的所需功率也將隨之下降。這些時(shí)期有時(shí)稱為低電壓 穿越(LVRT)事件，在這些時(shí)期期間，常規(guī)的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)適于與電網(wǎng)斷開。一旦LVRT事件 過去，常規(guī)功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)便可重新連接。由于在這些LVRT事件期間功率源反復(fù)地進(jìn)出公用電網(wǎng)，所以常規(guī)功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng) 的連續(xù)斷開和重新連接會(huì)導(dǎo)致相對(duì)的不穩(wěn)定性。當(dāng)功率源進(jìn)出線路時(shí)，電網(wǎng)上可用的功率 源會(huì)波動(dòng)，從而造成頻率擺動(dòng)、或甚至大的系統(tǒng)范圍的不穩(wěn)定性。當(dāng)足夠廣泛時(shí)，會(huì)對(duì)大區(qū) 域造成功率中斷，從而影響較大數(shù)量的用電戶。因此，需要可承受LVRT事件而無需從公用電網(wǎng)或其它負(fù)載斷開的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。 需要用于操作功率轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)、方法和設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的某些實(shí)施例可解決上述一些或所有需要。本發(fā)明的某些實(shí)施例涉及用于 操作配電系統(tǒng)中的功率轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)、方法和設(shè)備。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，可提供一種用于操作 功率轉(zhuǎn)換器的方法。該方法可包括利用功率轉(zhuǎn)換器在第一操作點(diǎn)操作直流(DC)電源。該 方法可包括結(jié)合負(fù)載至少部分地基于與配電系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的電壓確定是否存在低電壓穿越 (LVRT)事件。該方法可包括在存在LVRT事件時(shí)將DC電源調(diào)整至第二操作點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，可提供一種用于操作功率轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可包 括DC電源，其輸出端電耦合到功率轉(zhuǎn)換器的輸入端。該系統(tǒng)還可包括用于通過功率轉(zhuǎn)換器 操作DC電源的控制器。該控制器可至少部分地基于與配電系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的電壓確定是否存 在LVRT事件，并可在發(fā)生LVRT事件時(shí)調(diào)整DC電源。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，可提供一種用于操作配電系統(tǒng)中的功率轉(zhuǎn)換器的設(shè) 備。該設(shè)備可包括用于在第一操作點(diǎn)操作DC電源的至少一個(gè)控制器。該控制器可基于與 配電系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的電壓確定是否存在LVRT事件。響應(yīng)LVRT事件，控制器可將DC電源調(diào)整 至第二操作點(diǎn)。
通過結(jié)合附圖閱讀以下描述，本發(fā)明的其它實(shí)施例和方面將變得顯而易見。


在這樣概括地描述了本發(fā)明之后，現(xiàn)在將參考附圖，這些附圖不一定按比例繪制， 并且其中圖1示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例用于操作配電系統(tǒng)中的功率轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)。圖2示出顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的直流(DC)電源的示范性最大功率點(diǎn)的圖表。圖3示出顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的DC電源的示范性的減小的功率操作點(diǎn)的圖表。圖4示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例用于操作配電系統(tǒng)中的功率轉(zhuǎn)換器的示范性方法。圖5示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例用于操作配電系統(tǒng)中的功率轉(zhuǎn)換器的示范性方法。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將在下文中參考附圖更全面地描述本發(fā)明，附圖中示出本發(fā)明的示范實(shí)施 例。但是，本發(fā)明能以許多不同的形式實(shí)施，而不應(yīng)解釋為限于本文闡述的示范實(shí)施例；而 是，提供這些實(shí)施例以便本公開向本領(lǐng)域技術(shù)人員傳達(dá)本發(fā)明的范圍。全文中，類似數(shù)字表 示類似元件。圖1示出用于操作配電系統(tǒng)中的功率轉(zhuǎn)換器的示范性系統(tǒng)100。示范性系統(tǒng)100 可包括直流(DC)電源，例如光伏電池、燃料電池、這些電池的陣列、蓄電池等。在該示范性 實(shí)施例中，光伏陣列105可經(jīng)由光伏效應(yīng)提供DC功率源。由于由任何單獨(dú)電池產(chǎn)生的DC 功率相對(duì)較低，所以可將光伏電池鏈接在一起以形成陣列，從而可以組合來自單獨(dú)光伏電 池的功率。盡管就此而言光伏電池和燃料電池可利用(tap into)幾乎無窮盡的能量源，但這 些DC電源還是具有缺點(diǎn)。一個(gè)缺點(diǎn)是，這些電池的DC功率輸出會(huì)受到諸如電池的溫度和狀 況的本地狀況的影響，從而使它們的功率輸出可變。第二個(gè)缺點(diǎn)是，光伏電池和燃料電池提 供的是DC功率源，而大多數(shù)電功率負(fù)載需要交流(AC)型功率，這意味著DC電源不可直接 連接到公用電網(wǎng)110以用于一般的功率用途。它們的可變功率輸出和它們的功率輸出是DC 型功率的事實(shí)兩者結(jié)合意味著，為了將像光伏陣列105那樣的DC電源或像燃料電池那樣的 其它DC電源結(jié)合到如圖1所示的公用電網(wǎng)110中，必須調(diào)節(jié)它們的DC功率輸出并將其轉(zhuǎn) 換為AC功率。在系統(tǒng)100中，可通過將光伏陣列105電耦合到DC-DC轉(zhuǎn)換器115和DC-AC 逆變器120來執(zhí)行這些操作。DC-DC轉(zhuǎn)換器115和DC-AC逆變器120的組合(或統(tǒng)稱為設(shè)備)可將來自光伏陣 列105的電能轉(zhuǎn)換為相對(duì)穩(wěn)定且可靠的AC電源。更具體地說，DC-DC轉(zhuǎn)換器115可電耦合 到光伏陣列105，并可調(diào)節(jié)從這些源提供的DC功率以使DC功率更加一致。在一個(gè)實(shí)施例 中，DC-DC轉(zhuǎn)換器115可包括利用開關(guān)型(switching type)調(diào)節(jié)器，該開關(guān)型調(diào)節(jié)器可利 用脈寬調(diào)制控制的形式在某個(gè)電平調(diào)節(jié)DC電壓。在另一實(shí)施例中，DC-DC轉(zhuǎn)換器115可包
4括功率轉(zhuǎn)換器或升壓轉(zhuǎn)換器，它可進(jìn)行操作以將由光伏陣列105提供的DC功率從第一電壓 提升至第二電壓。由于DC-DC轉(zhuǎn)換器115提供相對(duì)穩(wěn)定的DC功率而不是AC功率，所以逆變器可將 經(jīng)過調(diào)節(jié)的DC功率轉(zhuǎn)換為AC功率，并可包含在系統(tǒng)100中。在系統(tǒng)100中，DC-AC逆變器 120可將由DC-DC轉(zhuǎn)換器115產(chǎn)生的相對(duì)穩(wěn)定的DC功率轉(zhuǎn)換為AC功率，例如可向公用電網(wǎng) 110提供功率的60Hz正弦波電流波形。如上所示，由諸如光伏陣列105的DC電源產(chǎn)生的電壓、電流和功率可根據(jù)周圍狀 況而改變。DC電源的電響應(yīng)也可取決于電耦合到DC電源的負(fù)載的電阻抗。這種變化性在 圖2中示出，其中對(duì)于光伏陣列105示出示范性圖表200和250。圖表200示出在特定輻射率和操作溫度的光伏陣列105的示范性電流-電壓 (I-V)曲線。圖表250示出對(duì)應(yīng)的電流-功率(I-P)曲線。如205所示，當(dāng)電路中沒有電阻 時(shí)，即，當(dāng)負(fù)載包含零阻抗時(shí)，光伏陣列105產(chǎn)生其最大電流。在205，由光伏陣列105提供 的電壓為零，在255，光伏陣列105的DC功率輸出也為零。反之，如210所示，當(dāng)電路中存在 無窮大的電阻時(shí)，即，當(dāng)負(fù)載包含非常大的阻抗時(shí)，小的光伏陣列105產(chǎn)生其最大電壓。在 210，由光伏陣列105提供的電流為零，在260，DC功率輸出也為零。在負(fù)載電阻的這兩種極端情況之間，光伏陣列105可在特定輻射率和操作溫度表 現(xiàn)出如圖表200中的曲線所示的電響應(yīng)。如圖表250所示，在沿圖表200中示出的曲線的 任何點(diǎn)處的可從光伏陣列105獲得的功率是那個(gè)點(diǎn)處的電流和電壓的乘積。在任何特定溫 度和輻射率，光伏陣列105具有導(dǎo)致最大功率輸出的操作點(diǎn)265。換句話說，在任何特定溫 度和輻射率，光伏陣列105的特征在于如點(diǎn)215處所示的負(fù)載阻抗，該負(fù)載阻抗導(dǎo)致到負(fù)載 的最大功率傳輸。為了找到對(duì)應(yīng)于光伏陣列105的最大功率傳輸點(diǎn)的這個(gè)負(fù)載阻抗，可采用最大功 率點(diǎn)跟蹤(MPPT)法。在一個(gè)實(shí)施例中，某些MPPT法可在系統(tǒng)和/或設(shè)備中實(shí)施，該系統(tǒng)和 /或設(shè)備可采用允許光伏陣列105產(chǎn)生其最大功率的方式操作光伏陣列105或其它DC電 源。此系統(tǒng)和/或設(shè)備可包括控制器125?？刂破?25可適于修正DC-DC轉(zhuǎn)換器115和/或DV-AC逆變器120的操作特性。 在該示范性實(shí)施例中，控制器125可修正DC-DC轉(zhuǎn)換器115和/或DC-AC逆變器120的某 些特性以使光伏陣列105所經(jīng)歷的負(fù)載阻抗改變。在這種變化的阻抗下，由光伏陣列提供 的功率也將隨之改變，直到通過控制器125提供給光伏陣列105的負(fù)載阻抗對(duì)應(yīng)于最大功 率點(diǎn)為止。最大功率點(diǎn)可以是光伏陣列105的第一操作點(diǎn)?？刂破?25可利用硬件、軟件或其組合來實(shí)現(xiàn)以執(zhí)行本文描述的功能。舉例來說， 控制器125可以是處理器、ASIC、比較器、差分模塊或其它硬件部件。控制器125還可包括 可存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中并可由處理器或其它處理部件執(zhí)行的軟件或其它計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。盡管一般來說希望在其最大功率點(diǎn)操作像光伏陣列105那樣的DC電源，但是當(dāng)情 況不是這樣時(shí)，也可存在特定示例。一個(gè)這樣的示例可以是在發(fā)生故障狀況時(shí)或在負(fù)載狀 況存在變化時(shí)。故障狀況可定義為造成負(fù)載處的電壓或公用傳輸線上的電壓在較短時(shí)間量 內(nèi)顯著下降的電力設(shè)施擾亂(utility disturbance).這些故障可具有許多原因，例如閃 電、風(fēng)暴或相導(dǎo)體的不慎接地。在另一示例中，負(fù)載狀況的顯著變化可使電壓在短暫時(shí)期顯 著減小。一般來說，這兩種示例可稱為低電壓穿越(LVRT)事件。
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當(dāng)發(fā)生LVRT事件時(shí)，系統(tǒng)100的功率輸出可顯著減小，而電流需求仍保持非常高。 電流的這種顯著增大會(huì)對(duì)某些系統(tǒng)組件造成損壞。部分地出于此原因，在常規(guī)系統(tǒng)中，可通 過利用例如斷路器將系統(tǒng)100與公用電網(wǎng)110物理斷開來防止損壞或?qū)p壞降至最低。一 旦LVRT事件過去，便可關(guān)閉斷路器，并將系統(tǒng)重新連接到電網(wǎng)。但是，系統(tǒng)100到公用電網(wǎng) 110的斷開和重新連接可能是不穩(wěn)定性的來源。在LVRT事件期間，不再希望在如圖2所示的最大功率點(diǎn)265操作光伏陣列105。而 是，可能希望在減小的功率輸出電平和增大的電流電平(兩者對(duì)應(yīng)于負(fù)載處的臨時(shí)要求) 操作光伏陣列105。換句話說，在LVRT事件期間，可能希望在最大功率點(diǎn)265的高電流側(cè)上 操作諸如光伏陣列105的DC電源，由此可減小陣列的電壓和總的功率輸出。圖3中的355 示出示范性的減小的功率操作點(diǎn)。圖3提供顯示DC電源的示范性的減小的功率操作點(diǎn)的圖表。在圖表300和圖表 350中，將在LVRT事件期間的DC電源的期望操作參數(shù)示為在305處的增大的電流操作點(diǎn)和 在355處的減小的功率操作點(diǎn)。這些點(diǎn)可對(duì)應(yīng)于負(fù)載處的臨時(shí)要求。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，系統(tǒng)100可適于確定減小的功率操作點(diǎn)355。在此確定 之后，系統(tǒng)100還可適于在LVRT事件期間進(jìn)行操作，而無需與公用電網(wǎng)110斷開。在該示 范性實(shí)施例中，為了部分地滿足這些目標(biāo)，控制器125可適于執(zhí)行如圖4和圖5所示的示范 性方法400和500。圖4示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行操作所依據(jù)的示范性方法400。提供示出用于 操作諸如圖1中的二級(jí)太陽能轉(zhuǎn)換器的功率轉(zhuǎn)換器的方法400的流程圖，其中功率轉(zhuǎn)換器 可以是功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的一部分。方法400可至少部分地由控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，該控制系統(tǒng)包 括電連接到像如圖1所示那樣的一個(gè)或多個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器和/或DC-AC逆變器的一個(gè)或多 個(gè)控制器，如控制器125。圖5示出用于操作功率轉(zhuǎn)換器的第二示范性方法500，并且下文 將關(guān)于圖4加以描述。盡管在這些示范性方法中，作為二級(jí)太陽能轉(zhuǎn)換器的一部分的DC-DC轉(zhuǎn)換器和/ 或DC-AC逆變器可適于操作諸如光伏陣列或燃料陣列的DC電源的電壓和電流響應(yīng)，但將了 解，對(duì)這些組件的引用不是限制性的。而是，提供對(duì)諸如圖1中所示那樣的特定組件、電壓 和電流的引用是為了向本領(lǐng)域技術(shù)人員傳達(dá)本發(fā)明的范圍。方法400可在方框405開始，在方框405，可在第一操作點(diǎn)操作DC電源。DC電源 可對(duì)應(yīng)于任何DC功率源。例如，示范性DC電源可以包括但不限于光伏電池、燃料電池、這 些電池的陣列、蓄電池等。一般來說，第一操作點(diǎn)可對(duì)應(yīng)于諸如公用電網(wǎng)110的負(fù)載的功率 需求、規(guī)范要求(code requirement)、或本地狀況。例如，在圖5的示范性方法500中，第一 操作點(diǎn)可對(duì)應(yīng)于DC電源的最大功率點(diǎn)，例如系統(tǒng)100中的光伏陣列105的最大功率點(diǎn)。對(duì) 于光伏陣列105，最大功率點(diǎn)可與諸如溫度和輻照度的環(huán)境和本地狀況有關(guān)。在示范性方法500中，方法可在方框505開始，在方框505，可利用像控制器125那 樣的一個(gè)或多個(gè)控制器來實(shí)現(xiàn)MPPT算法。MPPT算法可確定與像光伏陣列105那樣的DC電 源有關(guān)的最大功率點(diǎn)，并可提取可從DC電源獲得的最大功率。在該示范性實(shí)施例中，MPPT 算法可以來自光伏陣列105的測量電流510和測量電壓515為基礎(chǔ)來確定最大功率點(diǎn)。例 如，MPPT算法可利用來自陣列105的測量電流510和測量電壓515來基于陣列的一個(gè)或多 個(gè)性能曲線確定陣列的最大功率點(diǎn)。
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一旦確定了光伏陣列105的最大功率點(diǎn)，便可在方框520定義光伏陣列105的期 望電流。在該示范性實(shí)施例中，可通過調(diào)整DC-DC轉(zhuǎn)換器115的一個(gè)或多個(gè)特性來獲得光 伏陣列105的期望電流。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，DC-DC轉(zhuǎn)換器115可包括開關(guān)型調(diào)節(jié)器， 該開關(guān)型調(diào)節(jié)器可利用脈寬調(diào)制控制的形式來調(diào)節(jié)由光伏陣列105提供的DC電壓和DC電 流。在該實(shí)施例中，調(diào)整DC-DC轉(zhuǎn)換器115的一個(gè)或多個(gè)特性可包括調(diào)整與脈寬調(diào)制控制 相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)工作周期。在方框410，圖4中的方法400可通過確定是否存在LVRT事件而繼續(xù)。將明白， 在一些實(shí)施例中，確定LVRT事件的存在也可包括監(jiān)測LVRT事件。即，在方法400的一些實(shí) 施例中，可包括與監(jiān)測配電系統(tǒng)的輸出端的電壓有關(guān)的方框415。在圖5的示范性方法500 中，監(jiān)測步驟包含在方框525中，在方框525，可實(shí)現(xiàn)LVRT算法。如同MPPT算法505 —樣， 可利用像控制器125那樣的一個(gè)或多個(gè)控制器來實(shí)現(xiàn)LVRT算法525。在方框525，LVRT啟用信號(hào)530可監(jiān)測是否存在LVRT事件。LVRT啟用信號(hào)530可 與功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)輸出相關(guān)聯(lián)。例如，LVRT啟用信號(hào)530可與到公用電網(wǎng)110 的連接處的輸出相關(guān)聯(lián)。由于LVRT事件會(huì)使到公用電網(wǎng)110的連接處的一相或三相上的AC 電壓降低至低電平，所以LVRT啟用信號(hào)530可基于低于閾值電壓的任一相的輸出電壓。閾 值電壓可提前確定或基于系統(tǒng)參數(shù)動(dòng)態(tài)地確定，并且應(yīng)當(dāng)確定成不至于不必要地觸發(fā)LVRT 算法525。在其它實(shí)施例中，LVRT啟用信號(hào)530可與功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的組件的輸出相關(guān)聯(lián)。例 如，在圖1的系統(tǒng)100中，LVRT啟用信號(hào)530可與DC-AC逆變器120、或甚至DC-DC轉(zhuǎn)換器 115的輸出相關(guān)聯(lián)。當(dāng)將LVRT啟用信號(hào)530與DC-AC逆變器120的輸出相關(guān)聯(lián)時(shí)，這可與 上文對(duì)到公用電網(wǎng)110的連接做出的關(guān)聯(lián)類似地進(jìn)行關(guān)聯(lián)，這是因?yàn)槿缤秒娋W(wǎng)110 — 樣，當(dāng)存在LVRT事件時(shí)，在DC-AC逆變器120處輸出的電壓會(huì)降低。但是，當(dāng)將LVRT啟用信號(hào)530與DC-DC轉(zhuǎn)換器115的輸出相關(guān)聯(lián)時(shí)，關(guān)聯(lián)無需類 似。關(guān)聯(lián)之所以無需類似是因?yàn)椋贚VRT事件期間，盡管功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的輸出端的AC電壓 下降，但DC鏈電壓可增大。因此，參考圖1中的系統(tǒng)100，LVRT事件可使DC鏈電壓130增 大。從而，LVRT啟用信號(hào)530可與DC-DC轉(zhuǎn)換器115的輸出端的電壓增大相關(guān)聯(lián)。將明白，盡管在該示范性實(shí)施例中，LVRT啟用信號(hào)530與方框525相關(guān)聯(lián)，但根據(jù) 本發(fā)明的教導(dǎo)，LVRT啟用信號(hào)530可與方法500的其它要素相關(guān)聯(lián)。例如，LVRT啟用信號(hào) 530可與方框535或方框565相關(guān)聯(lián)，以使得MPPT算法505將控制相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)響應(yīng)，直到 LVRT啟用算法530指示存在LVRT狀況。還存在其它實(shí)施例，并且盡管在這些示范性實(shí)施例 的上下文中只給出了 LVRT啟用信號(hào)530的幾個(gè)實(shí)施例，但本發(fā)明不限于所描述的實(shí)施例。如前所示，當(dāng)存在LVRT事件時(shí)，可能希望在事件持續(xù)時(shí)間內(nèi)在減小的功率輸出電 平和增大的電流電平操作DC電源。在方框420，圖4中的方法400可通過將DC電源調(diào)整至 對(duì)應(yīng)于與LVRT事件相關(guān)聯(lián)的臨時(shí)要求的第二操作點(diǎn)而繼續(xù)。這第二個(gè)操作點(diǎn)可提前確定， 或者它可通過例如確定與LVRT事件相關(guān)聯(lián)的減小的功率操作點(diǎn)而動(dòng)態(tài)地確定。在這方面 (in this vein)，圖5中的方法500提供一個(gè)用于確定與LVRT事件相關(guān)聯(lián)的減小的功率操 作點(diǎn)的實(shí)施例。在方框525，LVRT算法可至少部分地基于一個(gè)或多個(gè)輸入之間的差異來確定減小 的操作點(diǎn)。例如，參考系統(tǒng)100，一個(gè)輸入可以是在DC-DC轉(zhuǎn)換器115的輸出端測量的DC鏈
7電壓130。第二個(gè)輸入可以是如方框545所示的DC鏈參考電壓。DC鏈參考電壓可提前確 定，例如定義為操作碼或系統(tǒng)參數(shù)的一部分。由于在LVRT事件期間DC鏈電壓130可增大，所以在方框535確定的電壓誤差信 號(hào)530也可增大。利用電壓誤差信號(hào)530作為參考，當(dāng)系統(tǒng)100中的控制器125采用LVRT 算法525時(shí)，控制器125可確定與光伏陣列105相關(guān)聯(lián)的期望電流，該期望電流可使DC鏈 電壓130與方框545處的DC鏈參考電壓一致。這個(gè)期望電流可通過改變諸如與脈寬調(diào)制 控制相關(guān)聯(lián)的工作周期的DC-DC轉(zhuǎn)換器115的一個(gè)或多個(gè)特性而獲得。以此方式，當(dāng)采用方法500作為系統(tǒng)100或相關(guān)聯(lián)的設(shè)備的一部分時(shí)，控制器125 可向系統(tǒng)100提供一致的DC鏈電壓130，這意味著除了確定與LVRT事件相關(guān)聯(lián)的減小的 操作點(diǎn)之外，方法500還可用于提供額外特征。更具體地說，方法500可使得功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng) 100能夠通過利用DC鏈電壓130向某些系統(tǒng)組件提供連續(xù)和/或經(jīng)過調(diào)節(jié)的功率而在LVRT 事件期間保持在線。因此，由于在LVRT事件和正常操作狀況期間系統(tǒng)100都可保持在線， 所以系統(tǒng)100可適應(yīng)性地變化(adapt)以使得與LVRT操作相關(guān)聯(lián)的某些系統(tǒng)控制可同與 諸如MPPT操作的正常操作相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)控制鏈接在一起。一個(gè)示范性的適應(yīng)性變化可由 方法500提供。在方框565，可經(jīng)由例如系統(tǒng)100中的控制器125來鏈接與LVRT操作相關(guān)聯(lián)的系 統(tǒng)控制和與正常操作相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)控制。當(dāng)作為系統(tǒng)100的一部分采用時(shí)，方框565可適 于接收兩個(gè)輸入，并在方框575經(jīng)由控制器125向DC-DC轉(zhuǎn)換器115提供一個(gè)輸出。在該 示范性實(shí)施例中，方框565可接收兩個(gè)期望電流測量值，一個(gè)是MPPT操作的，一個(gè)是LVRT 操作的。然后，方框565可將這兩個(gè)期望電流測量值中的較大者提供給DC-DC轉(zhuǎn)換器控制 575，該控制575可與方框580處的修正DC-DC轉(zhuǎn)換器115的操作特性(如工作周期)相關(guān) 聯(lián)。當(dāng)系統(tǒng)100正常操作時(shí)，即，當(dāng)負(fù)載處不存在LVRT事件時(shí)，LVRT啟用信號(hào)530可將 LVRT期望電流560減至最小，以使得方框565可在方框575處經(jīng)由控制器125將由MPPT算 法505確定的MPPT期望電流520提供給DC-DC轉(zhuǎn)換器115。但是，當(dāng)存在LVRT事件時(shí)，可 啟用LVRT算法525。當(dāng)DC鏈參考電壓540與DC鏈參考電壓545之差增大時(shí)，LVRT期望電 流560也可增大。當(dāng)由LVRT算法525確定的LVRT期望電流560超過由MPPT算法505確 定的MPPT期望電流520時(shí)，方法500可將控制從MPPT操作轉(zhuǎn)移到LVRT操作。此時(shí)，LVRT 算法525可在方框580處經(jīng)由控制器125修正DC-DC轉(zhuǎn)換器115的工作周期。當(dāng)LVRT事 件過去時(shí)，LVRT啟用信號(hào)530可再次將LVRT期望電流560減至最小，以使得系統(tǒng)100可返 回到正常操作。通過包含方法500，系統(tǒng)100和相關(guān)聯(lián)的設(shè)備可適于在正常操作期間和LVRT事件 期間連續(xù)操作，而不是從負(fù)載或公用電網(wǎng)Iio斷開。由于本發(fā)明的實(shí)施例不再需要在LVRT 事件期間從負(fù)載或公用電網(wǎng)斷開，所以本發(fā)明的實(shí)施例可提供不太要求人工操作員監(jiān)管的 功率源，這是本發(fā)明的至少一個(gè)技術(shù)效果。同時(shí)，本發(fā)明的實(shí)施例可提供與DC電源系統(tǒng)的 斷開和重新連接相關(guān)聯(lián)的負(fù)載或公用電網(wǎng)中的最小擾動(dòng)，從而使得這些電力系統(tǒng)更加可 靠。具有較少電網(wǎng)中斷的更加可靠的功率源是本發(fā)明的至少一個(gè)其它技術(shù)效果。將明白，舉例示出方法400和500的示范要素，其它過程實(shí)施例可具有更少或更大 數(shù)量的要素，并且這些要素可根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例按照備選配置布置。還將明白，舉例示出系統(tǒng)100和相關(guān)聯(lián)的設(shè)備的示范元件，其它系統(tǒng)和設(shè)備實(shí)施例可具有更少或更大數(shù)量 的元件，并且這些元件可根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例按照備選配置布置。
本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員在得益于在以上描述和相關(guān)聯(lián)的附圖中介紹的教導(dǎo) 之后將能聯(lián)想到本文闡述的本發(fā)明的許多其它修正和其它實(shí)施例。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員 將明白，本發(fā)明能以許多形式實(shí)施，并且不應(yīng)限于上文描述的實(shí)施例。因此，將了解，本發(fā)明 將不限于所公開的特定實(shí)施例，并且修正和其它實(shí)施例要包含在隨附權(quán)利要求范圍內(nèi)。盡 管本文采用特定術(shù)語，但只在一般的描述性意義上使用它們，而不是為了限制的目的。部件列表
100系統(tǒng)
105光伏陣列
110公用電網(wǎng)
115=DC-DC轉(zhuǎn)換器
120=DC-AC轉(zhuǎn)換器
125控制器
130DC鏈電壓
200圖表
205低阻抗操作點(diǎn)
210高阻抗操作點(diǎn)
215最大功率點(diǎn)
250圖表
255低阻抗操作點(diǎn)
260高阻抗操作點(diǎn)
265最大功率點(diǎn)
300圖表
305減小的功率操作點(diǎn)
350圖表
355減小的功率操作點(diǎn)
400方法
410方框
415方框
420方框
500方法
505最大功率點(diǎn)方框
510測量的PV電流方框
515測量的PV電壓方框
520期望電流信號(hào)
525低電壓穿越方框
530低電壓穿越啟用信號(hào)
535和方框
540
545
550
560
565
570
575
580
:DC鏈電壓方框 :DC鏈參考電壓方框 電壓誤差信號(hào) = LVRT期望電流 最大輸入方框 實(shí)際PV期望電流信號(hào) =DC-DC轉(zhuǎn)換器控制方框 轉(zhuǎn)換器工作周期控制方框
權(quán)利要求
一種用于操作配電系統(tǒng)中的功率轉(zhuǎn)換器115的方法400，所述方法包括經(jīng)由所述功率轉(zhuǎn)換器115在第一操作點(diǎn)操作405至少一個(gè)DC電源105；至少部分地基于與所述配電系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的電壓確定410是否存在低電壓穿越事件；以及當(dāng)存在低電壓穿越事件時(shí)，經(jīng)由所述功率轉(zhuǎn)換器115將所述至少一個(gè)DC電源105調(diào)整420至第二操作點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法400，其中在第一操作點(diǎn)操作所述至少一個(gè)DC電源105包 括在與所述至少一個(gè)DC電源有關(guān)的最大功率點(diǎn)操作所述至少一個(gè)DC電源105。
3.如權(quán)利要求1所述的方法400，其中當(dāng)存在低電壓穿越事件時(shí)將所述至少一個(gè)DC電 源105調(diào)整至第二操作點(diǎn)包括至少部分地基于與所述配電系統(tǒng)的輸出相關(guān)聯(lián)的電壓將所 述至少一個(gè)DC電源105調(diào)整至減小的功率操作點(diǎn)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法400，其中所述配電系統(tǒng)包括至少一個(gè)DC-AC逆變器120， 其輸入端電耦合到所述功率轉(zhuǎn)換器115的輸出端，并且其中所述配電系統(tǒng)的輸出包括所述 至少一個(gè)DC-AC逆變器120的輸出。
5.一種用于操作配電系統(tǒng)中的功率轉(zhuǎn)換器115的系統(tǒng)100，所述系統(tǒng)包括 至少一個(gè)DC電源105，其輸出端電耦合到所述功率轉(zhuǎn)換器115的輸入端；以及 至少一個(gè)控制器125，其可進(jìn)行操作以經(jīng)由所述功率轉(zhuǎn)換器115在第一操作點(diǎn)操作405所述至少一個(gè)DC電源105 ； 至少部分地基于與所述配電系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的電壓確定410是否存在低電壓穿越事件；以及當(dāng)存在低電壓穿越事件時(shí)，經(jīng)由所述功率轉(zhuǎn)換器115將所述至少一個(gè)DC電源105調(diào)整 420至第二操作點(diǎn)。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)100，其中所述至少一個(gè)DC電源105包括以下中的至少一 個(gè)光伏電池，燃料電池，或蓄電池。
7.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)100，其中所述第一操作點(diǎn)是與所述至少一個(gè)DC電源105 相關(guān)聯(lián)的最大功率點(diǎn)。
8.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)100，其中所述第二預(yù)定操作點(diǎn)是所述至少一個(gè)DC電源 105的減小的功率操作點(diǎn)。
9.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)100，還包括至少一個(gè)DC-AC逆變器120，其輸入端電耦合到所述功率轉(zhuǎn)換器115的輸出端，并且其 輸出端提供AC功率源；并且其中所述控制器125可進(jìn)行操作以至少部分地基于與所述至少一個(gè)DC-AC逆變器120 的輸出相關(guān)聯(lián)的電壓確定是否存在低電壓穿越事件。
10.一種用于操作配電系統(tǒng)中的功率轉(zhuǎn)換器115的設(shè)備，所述設(shè)備包括 至少一個(gè)控制器125，其可進(jìn)行操作以在第一操作點(diǎn)操作405至少一個(gè)DC電源105 ；至少部分地基于與配電系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的電壓確定410是否存在低電壓穿越事件；以及 當(dāng)存在低電壓穿越事件時(shí)，將所述至少一個(gè)DC電源105調(diào)整420至第二操作點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明的實(shí)施例可提供用于操作功率轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)、方法和設(shè)備。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，可提供一種用于操作功率轉(zhuǎn)換器115的系統(tǒng)100。該系統(tǒng)可包括直流(DC)電源105，其輸出端電耦合到功率轉(zhuǎn)換器的輸入端。該系統(tǒng)還可包括可進(jìn)行操作以便通過功率轉(zhuǎn)換器115修正DC電源105的性能的控制器125。作為此修正的一部分，控制器125可確定負(fù)載中是否存在低電壓穿越(LVRT)事件，并可在發(fā)生LVRT事件時(shí)調(diào)整DC電源105。以此方式，本發(fā)明的實(shí)施例可提供在發(fā)生LVRT時(shí)無需與負(fù)載電隔離的穩(wěn)定的DC功率源。
文檔編號(hào)H02M7/44GK101958554SQ20101024085
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月20日
發(fā)明者R·G·沃戈納 申請(qǐng)人:通用電氣公司