[发明专利]使用变流器进行能量转换的系统及其运作方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用变流器进行能量转换的系统和方法，特别涉及一种对变流器的开关频率进行控制的系统和方法。

背景技术

使用变流器(Converter)将能量从一种形式转换成另一种形式已经在多种场合得到应用。例如，变流器可以应用于可再生能源发电系统中，包括风能和太阳能发电系统等。可再生能源发电系统中使用的变流器可以将能量变换成适合电网传输的电能。就具体的风力发电系统而言，通常使用交流-直流变流器以及直流-交流变流器进行能量变换。交流-直流变流器也称作整流器，可以将交流电转换成直流电，而直流-交流变流器也称作逆变器，可以将直流电转换成交流电。此外，变流器也可以应用于供电子产品使用的开关电源中，例如，个人电脑，液晶显示电视机等电子装置。在电子产品中使用的变流器通常将从电源获得的交流电转换成维持电子装置正常运作所需的直流电。

上述的变流器通常包括一个或者多个开关元件。这些开关元件在控制器提供的开关信号的作用下进行能量转换。通常情况下，在上述各种场合下使用的变流器，通过控制器提供给变流器的开关信号频率被维持在固定的数值。

在对特定的变流器选择开关信号频率时，提高开关信号频率通常会增加能量损耗，而降低开关信号频率倾向于产生不必要的谐波分量。因此，有必要提供一种控制变流器开关信号频率的系统和方法以解决上述问题。

发明内容

本发明的一个方面在于提供一种系统。该系统包括变流器，检测器和控制器。该变流器包括开关元件。该检测器被配置成用于检测与该系统能量转换过程相关的参数并提供指示该参数的电信号。该控制器与该变流器和检测器电性连接。该控制器被配置成用于接收从该检测器传送的电信号并根据接收的电信号判定该系统是否存在预定的系统状况。该控制器进一步被配置成用于根据系统状况的判定结果发送对应的控制命令给该变流器。该变流器中的开关元件根据与该判定结果相对应的控制命令以不同频率的开关信号进行能量转换。

本发明的另一个方面在于提供一种风力发电场系统。该风力发电场系统包括多个风力发电机，多个风力发电机控制器以及风场控制器。该多个风力发电机与公共连接点电性连接。每一个风力发电机包括具有开关元件的变流器。该变流器用于转换并提供电能给该公共连接点。每一个风力发电机控制器与每一个风力发电机的变流器电性连接。该每一个风力发电机控制器被配置成用于给对应的变流器提供标准频率的开关信号。该风场控制器与每一个风力发电机控制器电性连接。该风场控制器被配置成用于判定运作的风力发电机的数量。该风场控制器还被配置成用于根据判定的风力发电机的运作数量控制该运作的风力发电机的至少一部分风力发电机控制器提供频率不同于标准频率的开关信号给对应的变流器。

本发明的再一个方面在于提供一种系统运作的方法。该方法至少包括如下步骤：通过作用开关信号到开关元件以将发电装置产生的电能转换成适合电网运送的电能；检测与该系统相关联的特定系统状况；以及根据检测到的特定系统状况改变该作用到开关元件的开关信号频率。

本发明的再一个方面在于提供一种运作风力场发电系统的方法。该方法至少包括如下步骤：通过风场控制器确定风力场发电系统中正在运作的风力发电机的数量；以及根据确定的风力发电机的运作数量，通过风场控制器降低作用到至少一部分运作的风力发电机的开关信号频率。

本发明的再一个方面在于提供一种能量转换系统。该能量转换系统包括发电机侧变流器，电网侧变流器，检测器以及控制器。该发电机侧变流器被配置成用于将发电装置产生的交流电或者一种形式的直流电转换成另一种形式的直流电。该电网侧变流器被配置成用于将发电机侧变流器转换成的直流电转换成交流电。该检测器被配置成用于检测与该能量转换系统相关的特定的系统状况并提供指示该检测到的特定的系统状况的电信号。该控制器与该发电机侧变流器，电网侧变流器以及检测器电性连接。该控制器被配置成用于接收该检测器传送的电信号并根据该接收到的电信号判定该特定的系统状况是否存在。该控制器被配置成用于根据该特定的系统状况的判定结果发送控制命令给该发电机侧变流器或者电网侧变流器。该发电机侧变流器或者电网侧变流器根据该控制命令以变化频率的开关信号进行能量转换。

本发明的系统以及方法，通过根据特定的系统状况改变作用到变流器的开关信号频率，可以解决传统的变流器不能改变其开关信号频率的技术缺陷。在一些情形下通过降低开关信号频率可以降低能量损耗，并且减小变流器元件的热应力。

附图说明

通过结合附图对于本发明的实施方式进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：