[发明专利]变流器控制器,能量转换系统,光伏能量转换系统和方法

说明书

技术领域

本发明公开的实施方式涉及能量转换系统和方法，特别涉及一种对该能量转换系统的孤岛状况进行检测的系统和方法。 

背景技术

发电系统，特别是分布式发电系统(例如，光伏发电系统及风力发电系统等)存在着所谓的“孤岛”运行状况，其是指分布式发电系统在与主电网断开电连接后，仍然持续给电系统的一部分提供电能。“孤岛”状况下运行的发电系统会引发一些安全方面的顾虑。其中一种顾虑是当电网丢失或者脱离连接时，被派送去作安全维修的人员如果没有意识到其进行维修的部分仍在接收发电系统提供的电能时，可能会遭受到安全损害。另外一种顾虑是当电网跳闸时，该电网会失去对发电系统发出的电能的电压和频率的控制，因此，当电网重新恢复时，在电网电压和变流器输出电压之间可能存在比较大的相位差，而大的相位差可能引起较大的冲击电流流向发电系统，从而可能损坏发电系统内的逆变器装置等。 

业界已经发展制定出一些工业标准(例如，IEEE1547以及UL1741)来解决上述安全顾虑。通常，这些工业标准要求发电系统需要具备抗孤岛运行功能，也即，能够通过特别设置的保护机制来检测孤岛运行状况，并且在检测到孤岛运行状况后能够在一定的时间范围内(例如，2秒内)断开发电系统和本地负载之间的连接(或者停止向本地负载供电)。基本而言，现有的孤岛检测方法可以分成两类。第一类为被动式检测方法，其通过被动地检测发电系统输出端的电压或者频率，并在所检测到电压或者频率的测量值超过预设的阈值或者预设的阈值范围时，进行相应的孤岛防护操作。第二类孤岛检测方法为主动式检测方法，其通过主动地给系统引入一个较小的扰动信号(例如，频率扰动信号，有功扰动信号或者无功扰动信号)，然后在正反馈机制地 作用下，将发电系统输出端的电压或者频率移出预设的阈值范围，从而实现孤岛运行的检测。然而，上述两种检测方法均存在着非检测区域(Non-Detection Zone，NDZ)问题。非检测区域一般发生于发电系统和负载之间存在匹配的情形下，并且匹配到一定程度时，不管是用主动式检测方法还是用被动式检测方法都无法检测到孤岛状况。 

因此，有必要提供一种改进的系统和方法来解决上述技术问题。 

发明内容

有鉴于上述技术问题，本发明的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变流器装置和变流器控制器。该变流器装置被配置成用于将能量源提供的输入能量转换成输出能量；该变流器控制器与该变流器装置电性连接，该变流器控制器被配置成用于调节输出能量的有功分量和无功分量。该变流器控制器包括孤岛防护模块，该孤岛防护模块与该变流器装置的输出端电性通信连接。该孤岛防护模块被配置成接收该变流器装置输出端所测量到的电参数值，并至少根据该测量的电参数值产生孤岛扰动信号和扰动补偿信号。该孤岛防护模块还被配置成将该孤岛扰动信号和扰动补偿信号作用成调节该输出能量中有功分量和无功分量中的任意一者或者全部，以在发生孤岛状况时将该测量的电参数值移出标准范围之外。 

在一些实施方式中，在此提供的能量转换系统中，该孤岛防护模块包括频率变化检测单元，扰动产生单元以及补偿单元。该频率变化检测单元被配置成用于接收该能量转换系统中的锁相环装置所获得的频率信号，并基于该频率信号产生频率变化信号。该扰动产生单元被配置成接收该频率变化信号，并基于该频率变化信号产生该孤岛扰动信号，以将该输出能量的频率值移出正常的频率范围。该补偿单元与该扰动产生单元电性连接，该补偿单元被配置成用于产生该扰动补偿信号，以用于补偿由孤岛扰动信号所引起的非期望的变化量。 

在一些实施方式中，在提供的能量转换系统中，该孤岛扰动信号包括无功电流扰动信号或者无功功率扰动信号。 

在一些实施方式中，在提供的能量转换系统中，该孤岛扰动信号包括无功电流扰动信号和无功功率扰动信号。 

在一些实施方式中，在提供的能量转换系统中，该扰动补偿信号包括q轴电压补偿信号。 

在一些实施方式中，在提供的能量转换系统中，该补偿单元还被配置成产生扰动过补偿信号。在发生孤岛状况时，该扰动过补偿信号结合该孤岛扰动信号使得该变流器装置输出端的频率加速移出正常的频率范围。