具有用於執行低電壓穿越的控制的光伏逆變器的製作方法

2023-07-11 12:36:21

專利名稱：具有用於執行低電壓穿越的控制的光伏逆變器的製作方法
技術領域：
本公開內容通常涉及用於光伏(「PV」)電站的逆變器，更特別地涉及光伏逆變器中的短路器(crowbar)控制電路，其用於執行低電壓穿越。背景對於替代能源的推動增強了可被連接到電網的光伏(「PV」)電站的發展。PV電站具有將來自如太陽能板的PV源的直流電壓轉換為適合於連接到電網的交流電壓的逆變器。由於對綠色能源的需求不斷增加，越來越多的大規模PV電站被投入運行，而公用設施應正在對PV電站施加越來越多的規定，這是因為通過PV電站的安裝可影響電力系統的質量和穩定性。目前，歐洲的一些國家，如法國和德國要求連接到中壓電網的PV電站能夠執行低電壓穿越(「LVRT」)操作。LVRT操作意味著一旦電網電壓跌落其標稱值的10 %至95 %，PV電站中的任何個別的PV逆變器在電網電壓跌落指定的時間周期前仍然可以輸出等量的電流。近期，由於單個的PV電站的容量迅速增加，對高PV電壓的安裝的強調也越來越高，這是因為這種安裝可以降低安裝成本。許多PV安裝者目前需要約1000V的開路電壓。面對該挑戰，光伏逆變器製造商有兩種選擇:使用如1700V的絕緣柵雙極電晶體(「IGBT」)的高壓開關設備，以建立用於PV逆變器的功率轉換橋；或使用如1200V的IGBT常規電壓開關設備，以獲得逆變器中的高功率轉換效率。高壓開關設備的使用是相對昂貴的，這是因為需要更高的電壓。然而，在使用如用於1000V PV系統的1200V的IGBT常規電壓開關設備中也存在一些挑戰，其中之一是實現PV逆變器中的LVRT，這可能使這種開關設備比其操作設計輸出更高的電壓。通常，為了 IGBT和逆變器的安全性，不推薦將1200V的IGBT運行在滿負荷的850V以上的條件下。然而，1200V的IGBT理論上可能被用於1000V的PV的安裝，因為這種PV的安裝的最大功率點跟蹤(MPPT)電壓將低於850V，並通常低於700V。然而，當電網發生電壓跌落時，由於在DC側的瞬間能量積聚，PV逆變器的DC電壓可能會跳轉到高於850V。在這種情況下，功率橋中的IGBT可能會失效，並因此PV電站不能進行LVRT。因此，希望的是，具有可以執行LVRT的逆變器，所述逆變器具有相對較低的電壓分量。簡單概要本公開內容的各個方面包括調節耦合在光伏源和電力電網之間的逆變器的電壓輸出以便通過操作來執行低電壓穿越的方法。感測電力電網上出現的低電壓。通過與光伏源並聯的開關設備控制短路器電路，以在光伏源處於預定的閾值電壓時創建閉合電路，從而消耗來自光伏源的功率。來自光伏源的電壓實質上處於就在低電壓發生之前所述光伏源的操作電壓時，短路器斷開閉合的電路。本公開另外一方面是將直流光伏源耦合至交流電網並執行低電壓穿越(LVRT)操作的光伏逆變器。該逆變器包括功率橋，以將直流電壓轉換成交流電壓。功率橋被耦合到電網。開關短路器被耦 合到光伏能量源和功率橋。該短路器具有開關設備，所述開關設備具有導致開關短路器消耗來自光伏能量源的能量的閉合位置和允許從光伏源直接輸出到功率橋的斷開位置。電壓傳感器檢測電網上的低電壓狀態。控制器被耦合到電壓傳感器，以及當檢測到低電壓狀態時控制開關短路器。當來自光伏能量源的電壓高於預定的閾值電壓時，開關設備被置於閉合位置，而當PV源的電壓達到被檢測到低電壓狀態時的電壓時，開關設備被置於斷開位置。本公開內容的上述及其它的方面和實現對於本領域的普通技術人員在參看各種實施方案和/或方面的詳細描述時將是明顯的，這是通過參照附圖實現的，下面將提供附圖的簡要說明。附圖的簡要說明本發明內容的上述的和其它的優點，在閱讀下面的詳細描述和參考附圖後變得顯而易見。

圖1是可包括短路器模塊以控制功率輸出用於進行低電壓穿越(「LVRT」)的PV併網逆變器的功能框圖；圖2是關於開關 圖1中的逆變器的短路器模塊的控制信號的時序圖；圖3是示出了用於圖1中的逆變器的矢量電流控制以確保在LVRT期間保持以前的電流水平的參考電流的曲線圖；圖4A-4C是示出了使用圖1中的在LVRT期間為800伏PV電壓的逆變器的電網電壓、電壓調節和輸出電流的仿真結果；圖5A-5C是示出了使用圖1中的在LVRT期間為650伏PV電壓的逆變器的電網電壓、電壓調節和輸出電流的仿真結果；圖6A-6C是示出了使用圖1中的在LVRT期間為500伏PV電壓的逆變器的電網電壓、電壓調節和輸出電流的仿真結果；圖7A-7C是示出了基於使用圖1中的在LVRT期間為600伏PV電壓的逆變器的在電網的一個相上的低電壓、電壓調節和輸出電流的電網電壓的仿真結果；以及圖8是關於顯示在LVRT期間的操作的圖1中的逆變器的控制算法的流程圖。詳細描述圖1是具有較低的電壓橋組件、允許LVRT操作的光伏(「PV」)電站系統100的功能框圖。電站系統100將功率輸出到電網102。在這個示例中，電網102具有耦合到併網逆變器104的三相電壓輸入。該電站系統100包括被耦合在電網102和光伏(「PV」)功率源106之間的併網逆變器104。短路器開關模塊108控制來自PV功率源106的電壓輸出。該逆變器104包括將來自PV功率源106的直流電壓轉換到適用於電網102的交流電流的功率橋110。在此示例中的功率橋110包括具有最大擊穿電壓的中壓IGBT (未示出)和相應的二極體(未示出)。當然，不同的電壓的IGBT和其他開關設備可用於該功率橋110。功率橋110使用DC電容器112，以控制PV源106的電壓，並將直流電流轉換成交流電流。DC電壓和電流傳感器114提供了根據由PV功率源106所產生的電壓的電壓和電流的測量結果。功率橋110的交流電流輸出經由將電流輸出到電網102的三相電壓輸入的線路濾波器116來進行濾波。AC輸出電流由電流傳感器118測量，以及輸出電壓由電壓傳感器120所測量。控制器130被耦合到傳感器114、118和120。控制器130還控制短路器模塊108和功率橋110的狀態。短路器模塊108包括在本例中是IGBT的開關設備132。該開關設備132與電阻器134和二極體136串聯耦合，其中所述電阻器134和二極體136並聯耦合。如將在下面解釋的，當開關設備132閉合時，電阻器134吸收來自PV源106的多餘功率。二極體136被操作為自由輪(free wheel),以允許關於來自PV源106的額外能量的電流消耗。一旦電壓跌落髮生在電網102中，由於在逆變器104上的輸出功率減少，則由PV源106產生的額外的能量將導致PV電壓的增加。例如，電網102的電壓可能會下降到標稱值的5 %，這可能導致來自PV源106的電壓上升到接近PV源106的開路電壓。在以比所允許電壓更高的DC電壓操作逆變器104時，可能會損壞逆變器104的橋110的開關設備，這是因為在這個示例中的這種開關設備不能夠處理較高的電壓。如將要描述的，當逆變器104進行LVRT時，控制器130運行算法來保護橋110的開關設備。控制器130控制跨接PV源106的短路器模塊108，以消耗存儲在PV源106中的額外的能量，並因此保持適當的PV電壓，以操作LVRT中的逆變器104。控制器130還經由開關功率橋110中的IGBT來控制功率橋110的電流輸出。控制器130經由電壓傳感器120檢測需要LVRT的電網102的電壓跌落。控制器130通過使用開關設備132，開始對於跨接PV的短路器模塊108的開和關的控制。控制器130通過閉合開關設備132來接通短路器模塊108，從而使得當P V源106的PV電壓超過閾值電壓時，經由電阻器134和二極體136消耗來自PV源106的多餘的能量。在這個示例中，閾值電壓是比導致LVRT操作的低電壓之前的PV電壓高AV的電壓。一旦來自PV源106的電壓達到剛要啟動LVRT操作之前的PV電壓水平，則通過斷開開關設備132來關斷短路器模塊108。繼電器式控制的序列在圖2中被示出，其為短路器模塊108的狀態的時序圖。圖2包括圖1中的短路器模塊108的開關設備132的開和關的狀態的控制信號軌跡200。圖2包括了來自PV源106的輸出電壓的電壓軌跡202。底部的虛線204代表就在要求LVRT操作的低電壓狀態之前從PV源106輸出的操作電壓水平。該操作電壓水平遠低於從PV源106輸出的最大操作電壓。頂部的虛線206代表了就在低電壓狀態之前的PV源106的電壓電平加上AV值。一旦控制器130感測到電網102的低電壓電平，控制器130確定PV源106的電壓電平，並存儲該值。控制器130監測PV源106的電壓電平202，電壓電平202開始在電網電壓跌落之前的操作電壓電平204之上上升。當電壓電平202達到閾值水平206(當啟動LVRT時的電壓水平加上Λ V值)，如通過軌跡200在點212所示出的，通過閉合開關設備132來開啟短路器模塊108。通過閉合開關設備132，電阻器134和二極體136被置於與PV源106並聯。來自PV源106的功率通過自由輪動以消耗電流的電阻器134和二極體136而被消耗。如軌跡202所示，從PV源106輸出的電壓下降。如軌跡202中所示，當電壓下降到就在導致LVRT操作的電網電壓跌落之前的電壓水平204時，如由信號軌跡200在點214處示出的，通過斷開開關設備132關斷短路器模塊108。因此，如軌跡202所示，來自PV源106的電壓再次開始升高。這個過程允許逆變器104以實質上與電網電壓跌落導致LVRT操作之前的電平相同的電平，保持將電流輸出到電網102。該短路器模塊108保護功率橋110中的開關設備，以避免受到PV源106的高電壓的不利影響。來自功率源106的PV功率和PV電壓之間的關係是一組根據光照和溫度變化的曲線。然而，PV電壓在光照和溫度的寬範圍內是相對恆定的。在這個示例中的短路器模塊108能夠在特定的持續時間段(T)內處理來自PV源106的最大PV功率(Ppv_max)。由於PV電壓通常是由逆變器104在最大功率點附近被調節，也考慮到用於頻帶控制的Λ V，短路器模塊108中的電阻器134的電阻值(R)通過下式被選出，R=(Vpv_max+AV)2/Ppv_max (O在此公式中，Vpv_max是在PV源106的最大功率點的最大電壓。因此，可以得到用於特定的最大電壓和功率的電阻值。例如，如果Vpv_max為700V以及Ppv_max為575kW，則R為0.978歐姆。閾值電壓的Λ V分量可以被改變，以優化短路器模塊108的性能。在這個示例中，Λ V被設為最低PV操作電壓的10%。因此，如果最低PV操作電壓為500V，則Λ V值被選為 50V。基於短路器模塊108的選擇，繼電器式控制的最高上限被選為PV源106的最大功率點處的電壓加上50V。這個選擇可以保證即使在逆變器的輸出功率下降到零的情況下，短路器仍處理最大PV功率。一旦電網電壓顯著下降，並且由於LVRT的需要，逆變器104仍然需要輸出大量的電流，由於在小的電網電壓上由逆變器104所造成的高電壓汙染，如鎖相環(「PLL」)或過濾器相關技術的的傳統的同步方法可能無法正常工作。如果電網電壓跌落是不對稱的，則對於傳統的逆變器，當其在LVRT操作中時，很難仍生成對稱電流。在圖1中的逆變器104就在LVRT操作之前使用當前的參考框架的副本。控制器130使用副本，以便通過功率橋110將電流輸出控制到就在電壓跌落觸發LVRT操作之前的水平。圖3是當電壓跌落出現在時間=0時的電壓矢量300的仿真的圖形。電壓矢量300是電網102的三相輸入的電壓的組合。電流基準矢量的位置由就在α-β基準框架中的LVRT之前的電壓矢量的位置獲得。ia=I cos(cot+ Θ ) (2)i0=I sin (ω t+ θ )·其中e^arT1 (Ve/Va)，ω=2 3 .，f 是 LVRT 之前的電網頻率。圖4A是包括來自電網102的三相輸入中的每一個的電壓的相對於時間的電壓軌跡400、402和404的一系列電壓曲線圖。在圖4A中，在電網102上的電壓下降到在電壓軌跡400、402和404中的0.5秒處的額定電壓的5%。功率橋110在0.3秒時由控制器130設置上線(on line)。然後，PV源106在0.4秒時被放置上線到電網102。在圖4A中的仿真使用如在圖1中具有開路電壓為996V、短路電壓為673A，以及在800V時最大功率為502KW的PV源106的PV源。圖4A-C示出在這種條件下圖1中的逆變器104的整個操作過程。經由短路器模塊108的控制的逆變器104的電壓調節被示出在圖4B中的電壓軌跡410中，其是從短路器模塊108到橋110的DC輸入的、來自PV源106的電壓。如在圖4B中所示，在PV源106被放置上線時，電壓輸出在0.3秒時被增加到800伏。電壓輸出在0.3秒和0.4秒之間被保持在800伏。低電壓跌落在0.5秒時發生在電網102上，以及被輸出到功率橋110的PV源106的電壓開始增加。在850伏處，短路器模塊108被激活並且電壓下降。由於在0.5秒時發生的低電壓狀態之後短路器模塊108的開關導致LVRT操作，PV源106到橋110的電壓輸出隨後在800V和850V之間波動。圖4C示出了耦合到電網102的橋110的三相輸出中的每一個的電流軌跡420、422和424。如在圖4C中示出的輸出電流軌跡420、422和424所示，通過控制器130控制橋110的開關設備，電流基準矢量將被設置為與LVRT操作之前相同。輸出電流軌跡420、422和424示出了在0.5秒時發生的LVRT操作後的三相的電流輸出。當逆變器104在0.4秒時被設置上線，如上面所述，電流基準矢量的位置由α-β基準框架中的LVRT之前的電壓矢量的位置獲得。如在圖4C中的電流軌跡420、422和424中所示，在0.5秒時，電流在LVRT操作後被複製。圖5Α是具有電網102的三相電壓輸入中的每一個相對於時間的電壓軌跡500、502和504的一系列電壓曲線圖。在圖5Α中，電網102上的電壓下降到軌跡500、502和504中在0.5秒時的標稱值的5%。橋110在0.3秒時由控制器130被放置上線。然後，PV源106在0.4秒時被放置上線到電網102。在圖5Α中的仿真使用如在圖1中的、具有如在圖4A-4C中開路電壓為996V、短路電流為673Α，以及在800V時最大功率為502KW的PV源106的PV源。圖5A-C示出了圖1中的逆變器104在這些條件下的整個操作過程。經由短路器模塊108的控制的逆變器104的電壓調節被示出在圖5Β的電壓軌跡510中，其是從短路器模塊108到橋110的DC輸入的、來自PV源106的電壓。如在圖5Β中所示，在PV源106被放置上線時，電壓輸出在0.3秒時被增加到650伏。電壓輸出在0.3秒和0.4秒之間被保持在650伏。低電壓狀態在0.5秒時發生在電網102上，並且被輸出到功率橋110的PV源106的電壓開始增加。由於在0.5秒時發生的低電壓狀態之後短路器模塊108的開關導致LVRT操作，PV源106到橋110的電壓輸出在650V和700V之間波動。由於操作電壓更低，電壓輸出以比圖4Β中示出的電壓輸出更慢的速度增加。圖5C示出了耦合到電網102的橋110的三相輸出中的每一個的電流軌跡520、522和524。如在圖5C中示出的輸出電流軌跡520、522和524所示，電流基準矢量將被設置為與在通過控制器130控制橋110的開關設備導致LVRT操作的低電壓跌落之前相同，並因此導致了發生在0.5秒時的LVRT操作之前和之後的相同的電流輸出。圖6Α是包括來自電網102的三相輸入中的每一個的電壓相對於時間的電壓軌跡600,602和604的一系列電壓曲線 圖。在圖6Α中，在電網102上的電壓下降到在電壓軌跡600,602和604中的0.5秒處的額定電壓的5%。功率橋110在0.3秒時由控制器130放置上線。然後，PV源106在0.4秒時被放置上線到電網102。在圖6Α中的仿真使用如在圖1中的具有如在圖4A-4C中所示的、在低電壓狀態的時間內具有開路電壓為996V、短路電流為673Α，以及在800V時最大功率為502KW的PV源106的PV源。圖6A-C示出了在這種條件下的圖1中的逆變器104的整個操作過程。經由短路器模塊108的控制的逆變器104的電壓調節被示出在圖6Β中的電壓軌跡610中，其是從短路器模塊108到橋110的DC輸入的、來自PV源106的電壓。如在圖6Β中所示，在PV源106被放置上線時，電壓輸出在0.3秒時被增加到500伏。電壓輸出在
0.3秒和0.4秒之間被保持在500伏。低電壓狀態在0.5秒時發生在電網102上，並且被輸出到橋Iio的PV源106的電壓開始增加。由於接通短路器模塊108用於LVRT操作，PV源106到橋110的電壓輸出逐漸增加到640V，並在0.5秒後停留在這個值上。由於短路器134的電阻的應被選擇來維持PV源106的最大功率，並將PV電壓維持在允許的水平(例如基於上面的等式(I)的850V)上的短路器模塊108在LVRT期間保持接通。圖6C示出了耦合到電網102的功率橋110的三相輸出中的每一個的電流軌跡620,622和624。如在圖6C中示出的輸出電流軌跡620、622和624所示，電流基準矢量將被設置為與在通過控制器130控制橋110的開關設備導致LVRT操作的低電壓跌落之前相同，並因此導致了發生在0.5秒的LVRT之前和之後的相同的電流輸出。
圖7A是包括來自電網102的三相輸出中的每一個的電壓相對於時間的電壓軌跡700,702和704的一系列電壓曲線圖。在圖7A中，在電網102上的電壓下降到如示出在軌跡700中的電網的一個相位輸出在0.5秒處的額定值的5%。如在軌跡702和704中所示，其他相輸入的電壓輸出保持不變。功率橋110在0.3秒時由控制器130放置上線。然後，PV源106在0.4秒時被放置上線到電網102。經由短路器模塊108的控制的逆變器104的電壓調節被示出在圖7B中的電壓軌跡710中，其是從短路器模塊108到橋110的DC輸入的、來自PV源106的電壓。如在圖7B中所示，在PV源106被放置上線時，電壓輸出在0.3秒時被增加到650伏。電壓輸出在0.3秒和0.4秒之間被保持在800伏。低電壓狀態在0.5秒時發生在電網102上，以及被輸出到橋110的PV源106的電壓開始增加。由於在0.5秒時發生的低電壓狀態之後短路器模塊108的開關導致LVRT操作，PV源106到橋110的電壓輸出隨後在650V和700V之間波動。圖7C示出了耦合到電網102的橋110的三相輸出中的每一個的電流軌跡720、722和724。如在圖7C中示出的輸出電流軌跡720、722和724所示，電流基準矢量將被設置為與在通過控制器130控制橋110的開關設備導致LVRT操作的低電壓跌落之前相同，並因此導致了發生在0.5秒的LVRT操作之前和之後的相同的電流輸出。如計算機、軟體和網絡技術領域中的技術人員將會理解的，使用根據如本文所描述的和展示的技術指導的一個或多個通用的計算機系統、微處理器、數位訊號處理器、微控制器、專用集成電路(ASIC)、可編程邏輯器件(PLD)、現場可編程邏輯器件(FPLD)、現場可編程門陣列(FPGA)和類似物可以方便地實現圖1中的控制器130。另外，兩個或多個計算系統或設備的可由本文所描述的控制器中的任何一種所取代的。因此，分布式處理的原理和優點，如冗餘、複製等，也可以根據需要被實現，以便提高本文所描述的控制器的魯棒性和性能。控制器也可以被實現在計算機系統上或者在被擴展到使用了任何適當接口機制和通信技術的任何網絡環境的系統上，所述接`口機制和通信技術包括例如以任何適當的形式(例如，聲音、數據機和類似物)的通信、公共交換電話網絡(PSTN)、分組數據網絡(PDN)、網際網路、內聯網和其組合等。以LVRT操作的功率逆變器輸出的示例性調節以便保護高電壓組件的操作，現在將通過參照圖1-3連同在圖8中示出的流程圖被描述。圖8中的流程圖代表用於調節以LVRT操作的功率逆變器輸出的示例性機器可讀指示。在這個示例中，機器可讀指令包括用於由下列裝置執行的算法:(a)處理器，(b)控制器，和/或(c)一種或多種其它合適的處理設備。該算法能夠以被存儲在例如閃速存儲器、CD-ROM、軟盤、硬碟驅動器、數字視頻(通用的)盤(DVD)，或其它存儲設備的有形介質上的軟體來實施，但在本技術領域的普通技術人員將容易理解的是，整個算法和/或其一些部分能夠可選地由除處理器以外的設備來執行和/或以眾所周知的方式以固件或專用硬體(例如，其可由專用集成電路(ASIC)、可編程邏輯器件(PLD)、現場可編程邏輯器件(FPLD)、現場可編程門陣列(FPGA)、離散邏輯，等等)來實施。例如，以LVRT操作的功率逆變器輸出的任何的或所有的組件可以由軟體、硬體和/或固件實現。此外，一些或所有的由圖8的流程圖所表示的機器可讀指令可以被手動實現。此外，儘管示例性的算法將參照圖8中所示出的流程圖來描述，但是本技術領域的普通技術人員將容易理解的是，可以可選地使用許多其它方法來實現示例性的機器可讀指令。例如，塊的執行順序可以被改變，和/或一些被描述的塊可能會被改變、消除、或組合。控制器130經由電壓傳感器120讀出電網電壓，並經由電壓傳感器114讀出來自PV源106的電壓(800)。控制器130確定來自電網102的電壓是否低於指示了需要LVRT操作的電壓跌落的值(802)。如果電壓不構成電壓跌落，則控制器130繼續讀取電網電壓(800)。如果電網102的電壓跌落到需要LVRT操作的水平(802)，則控制器130經由電流傳感器118確定電流電平(804)。控制器130控制功率橋110，以將來自功率橋110的電流水平調節到電壓跌落的點處的電流水平(806)。控制器130讀取來自PV源106的電壓電平(808)。控制器130確定來自PV源的電壓電平是否超過閾值電壓，所述閥值電壓為PV源106在電壓跌落時的電壓加上Λ V (810)。如果PV源106的電壓不超過閾值電壓，控制器繼續測量PV源106的電壓(812)。如果PV源的電壓超過閾值電壓時，控制器108接通短路器模塊108，因此閉合開關設備132，並允許來自PV源的能量消耗在電阻器134上(812)。短路器模塊108接通時，PV源106到功率橋110的電壓開始下降。控制器130繼續讀出PV源106到功率橋110的電壓(814)。控制器130確定PV電壓是否小於PV源106在電壓跌落時的電壓(816)。如果PV電壓不小於PV源106在電壓跌落時的電壓，短路器模塊108保持接通。如果PV電壓小於PV源106在電壓跌落時的電壓，短路器模塊108被關斷(818)，並且從PV源106到功率橋110的電壓上升。然後，控制器130繼續讀取PV源106的電壓(808)。雖然已經示出和描述了本公開內容的具體實現和應用，應當理解的是，本公開內容並不限於本文中所公開的精確的結構和組合，並且各種修改、改變和變化在不脫離所附權利要求中限定的本 發明的精神和範圍的情況下，可以從前面的描述而變得顯而易見。
權利要求
1.一種用於調節耦合在光伏源和電力電網之間的逆變器的電壓輸出以執行低電壓穿越LVRT操作的方法，所述方法包括: 感測所述電力電網上的低電壓的出現；以及 在所述光伏源處於預定的閾值電壓時，通過與所述光伏源並聯的開關設備控制短路器電路以創建閉合電路，從而消耗來自所述光伏源的功率，並且在來自所述光伏源的電壓實質上處於所述低電壓剛要出現之前所述光伏源的操作電壓時，斷開所述閉合電路。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述開關設備是絕緣柵雙極電晶體。
3.如權利要求1所述的方法，其中所述短路器電路包括相互並聯的、並且與所述開關設備串聯的二極體和電阻器。
4.如權利要求1所述的方法，其中所述電阻器的電阻值按下式選出: R= (Vpv-max+ Δ V) 2/Ppv-max 其中Vpv_max是在所述PV源的最大功率點的最大電壓，Ppv_max是所述光伏源的最大功率，並且Λ V是取決於所述光伏源的所述最大電壓的值。
5.如權利要求1所述的方法，其中所述電壓電網上的所述低電壓實質上是零伏。
6.如權利要求1所述的方法，其中所述逆變器包括功率橋，所述功率橋包括多個中壓開關設備。
7.如權利要求6所述的方法，其中所述開關設備是絕緣柵雙極電晶體。
8.如權利要求1所述的方法，其中所述短路器電路的最大電壓被選擇為在所述LVRT操作上的預定電壓範圍內進行調節。
9.如權利要求1所述的方法，其中所述預定的閾值電壓為ΛV加上當所述電力電網上的所述低電壓被感測到時所述光伏源的電壓，其中Λ V實質上為所述光伏源的最大電壓輸出的10%。
10.如權利要求6所述的方法，還包括在檢測到所述低電壓之前建模所述功率橋的電流，並在所述LVRT操作期間通過控制所述功率橋來施加所建模的電流。
11.一種光伏逆變器，其用於將直流光伏源耦合至交流電網並執行低電壓穿越LVRT操作，所述逆變器包括: 功率橋，其將直流電壓轉換成交流電壓，所述功率橋被耦合到所述電網； 開關短路器，其被耦合到所述光伏能量源和所述功率橋，所述短路器具有開關設備，所述開關設備具有導致所述開關短路器消耗來自所述光伏能量源的能量的閉合位置和允許從所述光伏源直接輸出到所述功率橋的斷開位置； 電壓傳感器，其用於檢測在所述電網上的低電壓狀態；以及 控制器，其被耦合到所述電壓傳感器並且當所述低電壓狀態被檢測到時控制所述開關短路器，當來自所述光伏能量源的電壓高於預定的閾值電壓時，所述開關設備被置於所述閉合位置，以及當所述PV源的電壓達到所述低電壓狀態被檢測到時的電壓時，所述開關設備被置於所述斷開位置。
12.如權利要求11所述的逆變器，其中所述開關設備是絕緣柵雙極電晶體。
13.如權利要求11所述的逆變器，其中所述開關短路器包括相互並聯的、並且與所述開關設備串聯的二極體和電阻器。
14.如權利要求13所述的逆變器，所述電阻器的電阻值按下式選出:R= (Vpv-max+ Δ V) 2/Ppv-max 其中Vpv_max是在所述PV源的最大功率點的最大電壓，Ppv_max是所述PV源的最大功率，並且Λ V是取決於所述PV源的所述最大電壓的值。
15.如權利要求11所述的逆變器，其中所述電壓電網上的所述低電壓實質上是零伏。
16.如權利要求11所述的逆變器，其中所述功率橋包括多個中壓開關設備。
17.如權利要求16所述的逆變器，其中所述開關設備是絕緣柵雙極電晶體。
18.如權利要求11所述的逆變器，其中所述短路器電路的最大電壓被選擇為在所述LVRT操作上的預定電壓範圍內進行調節。
19.如權利要求11所述的逆變器，其中所述預定的閾值電壓為ΛV加上當所述電力電網上的低電壓被感測到時所述光伏源的電壓，其中Λ V實質上為所述PV源的最大電壓輸出的 10%。
20.如權利要求11所述的逆變器，其中所述控制器在所述低電壓被檢測到之前建模所述橋的電流，並在所述LVR T操作期間通過控制所述功率橋來施加所建模的電流。
全文摘要
一種光伏逆變器，其用於將直流光伏源耦合至交流能量電網並執行低電壓穿越操作。該逆變器包括功率橋，以將直流電壓轉換成交流電壓。開關短路器被耦合到光伏能量源和功率橋。短路器具有開關設備，所述開關設備具有導致開關短路器消耗來自光伏能量源的能量的閉合位置和允許從光伏源直接輸出到功率橋的斷開位置。電壓傳感器檢測電網上的低電壓狀態。控制器被耦合到電壓傳感器並且當檢測到低電壓狀態時控制開關短路器。當來自光伏能量源的電壓高於預定的閾值電壓時，該開關設備被置於閉合位置，以及當光伏源的電壓達到檢測到低電壓狀態時的電壓時，開關設備被置於斷開位置。
文檔編號H02J3/00GK103250319SQ201180058938
公開日2013年8月14日 申請日期2011年10月6日 優先權日2010年10月12日
發明者軍·尹, 仁傑·許 申請人:施耐德電氣太陽能逆變器美國股份有限公司