[发明专利]用于远程太阳能场的DC传输系统

说明书

技术领域

本发明一般涉及高压直流(HVDC)传输，并且更具体地说，涉及用于远程太阳能场的HVDC传输。

背景技术

在最近数十年中，一直存在向使用可再生资源生成能量的发展。基于化石燃料的燃烧的常规系统被认为对环境有不利影响。虽然燃煤发电厂仍在构建，但能量生成通过太阳能、风能、水电及地热发电等来源得到越来越多的补充。

用于将太阳能转换为电的太阳电池板在效率和通用性方面已大大提高，并且经常结合在居住或商业场所中使用。然而，太阳能技术仍有一些限制。在初始资本支出通过来自生成的电的节省而得到补偿前有一段较长的时间。当业主在他们看到来自安装的电池板的充分资金节省前可能将搬离场所，他们更不可能安装太阳电池板。

太阳能方面的一个新趋势是在位于远离特定负载的太阳能发电系统(或“场”)的一个或多个阵列中安装多个太阳电池板。在此类实施例中，太阳能经三相交流(AC)电力传输线传输到负载点或电力网。然而，AC电力传输线具有由电缆电容和传输线电容产生的对长距离的固有限制。因此，除负载所需的有效功率外，大量的无功功率从太阳能场供应并由AC传输线运送。无功功率的添加导致更高的传输损耗、更高的电流额定值(rating)及更大和成本更高的传输线或电缆。

因此，需要改进的太阳能传输系统解决一个或多个上述问题。

发明内容

根据本发明的一实施例，提供了一种用于太阳能电池阵列的直流(DC)传输系统。该系统包括通过串联耦合的DC到DC转换器从太阳能电池阵列接收电力的系统DC链路。该系统还包括在系统DC链路与电力网之间串联耦合的DC到交流(AC)功率转换器模块。

根据本发明的另一实施例，提供了一种DC电力传输方法。该方法包括提供一种系统DC链路以用于通过串联耦合的DC到DC转换器从太阳能电池阵列接收电力，并且将至少两个DC到交流(AC)功率转换器模块在系统DC链路与电力网之间串联耦合。该方法还包括向命令的值驱动系统DC链路的电流。

根据本发明仍有的另一实施例，提供了一种用于太阳能电池阵列的DC传输系统，该系统包括用于通过串联耦合的DC到DC转换器从太阳能电池阵列接收电力的系统DC链路。该系统还包括在系统DC链路与电力网之间串联耦合的DC到AC电流源功率转换器模块。

附图说明

参照附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，附图中类似的字符在各个图形中表示类似的部分，其中：

图1是常规太阳能发电系统的示意图示；

图2是电网连接的大规模太阳能发电系统的示意表示；

图3是根据本发明一实施例的用于远程太阳能场的DC传输系统的示意表示；

图4是根据本发明一实施例的一个转换器实施例的框图；

图5是根据本发明另一实施例的另一转换器实施例的框图；

图6是根据本发明还有的另一实施例的另一转换器实施例的框图；以及

图7是根据本发明一实施例的为电网连接采用电流源逆变器的DC传输系统的示意表示。

具体实施方式

图1示出常规太阳能发电系统10。该发电系统包括含有多个连接的PV模块(未示出)的PV阵列12。该PV阵列通过DC/DC转换器16、DC链路18和电网侧三相DC/AC转换器20连接到电力网14。在其它系统中，电网侧三相转换器可替代为多个单相转换器。DC/DC转换器16在DC链路18保持恒定DC电压，并且因此从PV模块12到电力网14的能量流得到管理。DC/DC转换器16由DC/DC控制器22控制，并且电网侧转换器20由电网侧控制器24控制。系统控制器26生成用于DC/DC转换器22和电网侧转换器20的参考DC电压命令、参考输出电压幅值命令及参考频率命令。在其它系统中，单个控制器可用于图1所示的多个控制功能。滤波器28在系统中用于从系统输出电力消除谐波，并且变压器30用于匹配电网侧转换器输出电压和电网电压。电力网14可包括连接发电系统和负载的公用电网或任何其它系统。