[发明专利]无功功率容量预测

说明书

技术领域

本发明总体上涉及电网。更具体地，本发明涉及用于调节从外部能量源供应到电网的电力的转换器。

背景技术

通常与电网关联使用的并网转换器(Grid-tied converters)将可再生能源转换成电力系统可接受的交流电(AC)格式。例如，并网转换器用来基于相关的本地并网准则(local grid code)，将来自能量源(诸如太阳电池板、风力涡轮机或其他某种源)的能量转换成适用于将能量馈送到电网中的AC形式。

如本领域的技术人员理解的，并网准则为限定外源或设施要连接到电网所必须达到的特定参数的技术规范。所述规范确保供应电力的兼容性、安全性和保安性。

作为背景技术，流入电网中的电力包括两种类型：有功功率(P)和无功功率(Q)。并网准则在各国家之间是不同的，但一个共同要求为并网可再生能源转换器通常需要必须受电网管理系统控制的无功功率补偿能力，并且一些并网准则甚至强调当需要时相较于静止VAR补偿器优先使用转换器的无功功率容量。

常规并网转换器通常包括进行无功功率补偿的能力。然而，常规并网转换器缺乏准确预测转换器的自身无功功率容量的能力，所述能力用于帮助电网管理系统了解转换器能够进行多少无功功率补偿。

这些常规系统中的大部分以简单方式执行无功功率容量预测。例如，一种常用技术估计作为视在功率(S)和有功功率(P)的函数的Q的最大容量，如然而，该方法未能考虑Q容量不是简单的视在功率和有功功率(P)的函数，而是与电网的外部环境密切相关。常规系统忽略了Q容量为电网的阻抗/电压/频率和功率转换器的内部状态(有功功率/DC母线电压限值/控制技术)的函数。更具体地，这些常规系统缺乏准确预测最大Q容量的能力。

发明内容

鉴于上述缺陷，存在对于方法和系统的需要，所述方法和系统通过利用来自电网的功率转换器内部状态信息和外部连接点反馈信息来实时准确预测并网功率转换器的Q容量。

在某些情况下，本发明的实施例包括一种用于调节从能量源提供到电网的能量的系统，所述系统包括转换器，所述转换器配置用于从源接收能量。转换器配置用于动态预测作为选自以下组的至少一个的函数的实时最大无功功率容量，所述组包括：(i)直流链路最大电压，(ii)瞬时电网电压，和(iii)线电流。预测的最大无功功率容量配置用于优化能量的调节。

实施例使得能够更准确和全面地预测功率转换器的无功功率容量，这帮助电网管理系统制定最佳的无功功率补偿策略。

从技术角度来看，根据实施例构造的最大Q容量预测技术基本上与通常为未知的电网阻抗无关。这些技术准确预测作为相关并网准则、内部转换器状态信息和外部电网连接点反馈信息的函数的最大Q容量。

以此方式，最大Q容量预测可在简单的参数修改之后动态地适用于不同国家的并网准则。根据实施例构造的方法和系统可与多种可再生的替代性能量供应源(列举几个，诸如太阳能和风能)一起使用。

下文参考附图对各项实施例的其他特征和优点以及结构和操作进行更加详细的描述。本发明不限于本说明书中描述的具体实施例。实施例仅为示意性目的展示。基于本说明书中包含的教导内容，附加的实施例对于本领域的技术人员将显而易见。

附图说明

并入本说明书中且形成本说明书的一部分的附图示出本发明并且连同本说明进一步用于解释本发明的原理，并且使得相关领域的技术人员能够进行和使用本发明。

图1为可实践本发明实施例的示例性功率管理系统环境的框图图示。

图2为图1中所示的并网转换器、连同至电网的相关电气连接的详细图示。

图3为图2中所示的并网转换器的最大线电压的图示。

图4为根据实施例构造的示例性超前最大无功功率容量预测模块的框图。

图5为根据实施例的示例性转换器误差校正技术的图示。

图6A为根据实施例构造的Q正插值模块(Q positive interpolation module)的框图图示。

图6B为根据实施例构造的Q负插值模块(Q negative interpolation module)的框图图示。

图7为根据实施例构造的图2中描绘的转换器控制模块的更详细的框图。

图8为描绘常规Q容量预测波形与实际最大Q输出波形之间的比较的图示。