[发明专利]用于能量控制的具有线路频率或电压变化模式的交流连接模块

说明书

发明领域

本发明大致上涉及用于通过交流连接的模块控制供应到电池的能量的装置和方法，交流连接的模块具有预定的线路频率或电压变化模式生成和检测。

背景

在分布式电力系统中，能量通过配电装置分配，通过分布式发电模块控制，以及存储在储能元件中，多余的能量可能存在于电力系统中，其可能损坏电气设备，尤其是电池。避免积聚在电力系统中的多余能量的不良影响的一种解决方案是在控制设备之间提供有线通信以阻止或减小多余的能量。这种解决方案防止控制设备彼此较远地分开放置，并且需要额外的控制线安装在不同的控制设备之间。另一种解决方案是将多余的能量倾卸在阻性负载中，但这样做显然比较浪费，并且能量被低效分配。

因此，需要一种不需要在电力系统中的控制设备之间使用电线来阻止多余的能量或使用阻性负载浪费地吸收多余的能量的解决方案。

简要概述

提供了在离网孤岛、电网连接和发电机组连接的住宅和商业设施中具有适用性的电源转换器系统，该电源转换器系统与可再生能源整合并在微电网结构内相互作用。该系统架构包含具有灵活的操作模式的分布式发电(DPG)模块以控制功率流用于能量优先化和系统效率最大化。不同的能源被整合在微电网系统内，用于在瞬态和动态条件下在混合转换器的直流和交流端口处的稳定和鲁棒的DPG控制操作。在设备级实现控制结构，并且在混合转换器和光伏逆变器之间不需要有协议通信接口。在离网孤岛模式，当由光伏逆变器提供的能量流入双向混合转换器时，直流电池电压或电流可以达到不可接受的水平。在混合转换器内实现的控制方法使用模式生成算法，该算法以与直流变化率相关的特定的频率变化率改变线路频率或者改变线路电压。直到交流线路频率限制随着电池的直流电平回落在指定的设定点限制内恢复到正常范围，光伏逆变器才停止转换电力。通信代理是交流线路频率或电压，交流线路频率或电压由混合转换器精确地控制。此外，光伏逆变器控制随着模式检测算法的实现被增强了，模式检测算法连续地监测微电网线路频率或电压，并且如果在混合转换器改变由所需的充电曲线确定的线路频率或电压时检测到特定模式，则降低其功率。所提出的控制方法可以应用于单相交流系统、三相交流系统或多相交流系统。

参照附图并参考各种实施方式的详细描述，对本领域中的那些普通技术人员来说，本发明的上述方面以及其他的方面将是明显的，接下来提供附图的简要描述。

附图的简要描述

当阅读下面的详细描述并参照附图时，本发明的上述优势及其他优势将变得明显。

图1是根据本公开内容的一个方面的电力系统的功能框图；

图2是包括模式生成算法的控制算法的功能框图，模式生成算法由在图1中示出的混合控制器的控制器执行；

图3A是示出由模式生成算法产生的三种不同的预定模式的图，模式生成算法根据预定模式中的任何一种改变线路频率；

图3B是对应关于在图1中示出的电池的直流电压变化的函数的交流线路频率响应的变化率的三种预定模式的图；

图4是包括模式检测算法的光伏逆变器的控制方法的功能框图，模式检测算法由在图1中示出的光伏逆变器的控制器执行；

图5A是用于图4中示出的模式检测算法的比例-积分-微分(PID)类型控制器的框图；

图5B是代替在图5A中示出的PID类型控制器的、用于图4中示出的模式检测算法的小波变换和模式选择函数的框图；

图6是示出说明响应于检测线路频率中的线性模式变化的光伏逆变器的功率响应及相关的电池的三个阶段的充电曲线的直流响应的三条曲线的图；以及

图7是示出对应电池电压、线路频率、光伏逆变器功率输出和交流负载电流的四条曲线的图，这四条曲线说明光伏逆变器响应于检测线路频率中的预定模式的功率输出响应和相关的电池的直流响应的影响。

虽然本发明容许有各种修改和可选形式，但通过示例的方式在附图中示出了具体的实施方式并且将在此详细地描述这些具体的实施方式。然而，应该理解的是，不旨在将本发明局限于所公开的特定形式。相反，本发明将覆盖落在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有的修改形式、等同形式和替代形式。

详细描述