[发明专利]用于操作两级功率转换器的方法和系统

说明书

技术领域

一般来说，本文所述的实施例涉及太阳能发电，更具体来说，涉及用于操作两级功率转换器(two-stage power converter)的方法和系统。

背景技术

太阳能越来越成为有吸引力的能源，并且已经被认为是清洁的可再生形式的能量。阳光形式的太阳能可由太阳能电池转换成电能。用于将光转换成电能的装置的更一般术语是“光伏电池”。阳光是光的子集。因此，太阳能电池是光伏(PV)电池的子集。PV电池包括一对电极以及设置在它们之间的光吸收PV材料。当用光照射PV材料时，已经被限制在PV材料中的原子的电子被光能释放而自由移动。因此，生成自由电子和空穴。有效地分离自由电子和空穴，以使得连续抽取电能。当前商业PV电池使用半导体PV材料，通常为硅。

为了得到更高的电流和电压，电连接太阳能电池以形成太阳能模块。除了多个太阳能电池之外，太阳能模块还可包括传感器，例如辐照传感器、温度传感器、电压表、电流表和/或功率表。还可连接太阳能模块，以便形成模块串。通常，将由模块串输出的DC电压提供给电网逆变器、如DC-AC电压逆变器。DC-AC电压逆变器将DC电压转换成三相交流(AC)电压或电流。把来自DC-AC逆变器的三相AC输出提供给电力变压器，电力变压器升高电压以产生施加到电力网的三相高电压AC。

施加到电力网的电力要求满足电网连通性期望值。这些期望值针对安全问题以及电力质量关注。例如，电网连通性期望值包括在瞬变事件、例如沿电力网的电力浪涌或电力故障期间操作发电系统。这种能力可称作低电压穿越(LVRT)或零电压穿越(ZVRT)。LVRT/ZVRT事件是其中交流(AC)市电电压在电力网的一相或者电力网的多相上较低。在LVRT/ZVRT事件期间，电力网接受来自发电系统的电力的容量较低。另一个电网连通性期望值在于，可调节所生成的电力，确保电力与流经电力网的电力的电压和频率匹配。

发明内容

在一个方面，提供一种用于向电力网提供电力的功率转换系统。该系统包括耦合到光伏(PV)阵列并且配置成控制PV阵列电压的升压转换器。该系统还包括通过至少一个导体耦合到升压转换器并且配置成调节该至少一个导体上的电压降的逆变器。该系统还包括配置成控制升压转换器和逆变器的操作的系统控制器。

在另一个方面，提供一种用于响应低电压穿越(LVRT)电网事件和零电压穿越(ZVRT)电网事件中的至少一个而控制两级功率转换器的操作的方法。两级功率转换器包括通过至少一个导体耦合的升压转换器和逆变器。该方法包括接收电压传感器信号和电流传感器信号。该方法还包括向升压转换器提供升压转换器操作信号。升压转换器配置成基于升压转换器操作信号来控制光伏(PV)阵列电压。该方法还包括向逆变器提供逆变器操作信号。逆变器配置成基于逆变器操作信号来控制该至少一个导体上的电压。

在又一个方面，提供一种耦合到两级功率转换器并且配置成响应低电压穿越(LVRT)事件和零电压穿越(ZVRT)事件中的至少一个而控制两级功率转换器的操作的系统控制器。系统控制器配置成接收电压传感器信号和电流传感器信号，基于电压传感器信号和电流传感器信号来确定降低的功率操作点，并且向两级功率转换器的第一级提供DC母线电压控制信号。系统控制器还配置成向两级功率转换器的第二级提供光伏(PV)阵列电压控制信号，DC母线电压控制信号对应于降低的功率操作点。

附图说明

图1是光伏(PV)发电系统的一示范实施例的框图。

图2是图1所示PV发电系统的电路图。

图3是在特定温度和辐照度的典型PV阵列V-I曲线和典型PV阵列功率曲线的图表。

图4是图3所示的PV阵列V-I曲线和PV阵列功率曲线以及第一降低的功率操作点的图表。

图5是图3所示的PV阵列V-I曲线和PV阵列功率曲线以及第二降低的功率操作点的图表。

图6是用于响应电网电压事件而控制图1所示两级功率转换器的操作的一示范方法的流程图。

图7是由图1所示系统控制器所应用的一示范控制图。

具体实施方式