用於操作功率變換系統的方法和系統的製作方法

2023-10-19 23:24:02 1

專利名稱：用於操作功率變換系統的方法和系統的製作方法
用於操作功率變換系統的方法和系統
背景技術：
本文描述的實施例一般地涉及操作功率變換系統，更具體地涉及控制功率變換系統以向電網提供預定義的功率。太陽能已經越來越成為具有吸引力的能量源，並已被認為是一種清潔、可再生的替代能源形式。具有陽光的形式的太陽能可以由太陽能電池變換為電能。用於將光轉化為電能的裝置的一個更一般的術語是「光生伏打電池」。太陽能電池是光生伏打(PV)電池的子集。為了獲得更高的電流和電壓，太陽能電池被電氣連接以形成太陽能模塊。除了多個太陽能電池外，太陽能模塊還可以包括傳感器，例如輻照度傳感器、溫度傳感器、電壓表、電流計和/或功率計。太陽能模塊還可以被連接以形成模塊串。通常，向例如是直流(DC)-交流(AC)電壓逆變器的功率變換器提供由模塊串輸出的直流電壓。該DC-AC電壓逆變器將DC電壓變換為三相AC電壓或電流。從DC-AC逆變器輸出的三相AC輸出被提供給電力變壓器，其輸出三相高壓AC功率至電網。交流接觸器選擇性地電耦合功率變換器和電網。通常，耦合到電網的發電系統的操作員同意供給定義的功率級別(power level)給電網。操作員每天儘可能多地為電網提供功率在經濟上也是有利的。當太陽升起時，PV陣列電壓升高。一旦PV陣列電壓達到預定義的電平，功率變換器就被激活，AC接觸器被閉合以耦合功率變換器和電網，並且發電系統試圖將功率提供給電網。如果PV陣列不能提供所定義的功率級別，例如如果輻照度級別不足夠高到支持所定義的功率級別，則交流接觸器就被斷開，這從電網斷開功率變換器。通常，在AC接觸器閉合以再次試圖將功率提供給電網前保持斷開預定義的時間長度。重複進行這一過程，直到PV陣列能夠支持所定義的功率級別為止。當太陽落下時可重複類似的過程。AC接觸器的循環的導通和斷開導致磨損並降低AC接觸器的使用壽命。

發明內容
在一方面，提供了一種用於為電網提供功率的功率變換系統。該系統包括功率變換器，該功率變換器耦合到直流(DC)功率源並且配置成接收由直流(DC)功率源生成的功率。該系統還包括接觸器，該接觸器耦合到功率變換器和電網並配置成選擇性地將功率變換器電耦合到電網。該系統還包括系統控制器，其通信地耦合到功率變換器和接觸器並配置成在提供給功率變換器的DC電壓以預定義的時間長度保持高於預定義的電壓電平時，閉合接觸器以將功率變換器電耦合到電網並激活功率變換器。系統控制器還配置成在功率變換器的交流(AC)功率輸出以預定義的時間長度保持低於預定義的功率級別時，使功率變換器去激活，同時將接觸器保持在閉合位置。在另一方面，提供了用於操作功率變換系統的方法。功率變換系統包括功率變換器和配置成選擇性地將功率變換器電耦合到電網的接觸器。該方法包括確定提供給功率變換器的直流(DC)電壓已以預定義的時間長度保持高於預定義的電壓電平。該方法還包括閉合接觸器以將功率變換器電耦合到電網並激活功率變換器以將DC電壓輸入變換為交流(AC)電壓輸出。該方法還包括確定功率變換器的AC功率輸出，以及在AC功率輸出以預定義的時間長度保持低於預定義的功率級別時，停止功率變換器的操作，同時將接觸器保持在閉合位置。在又一方面，提供了耦合到功率變換系統並且配置成控制功率變換系統的操作的系統控制器，功率變換系統包括耦合到光生伏打(PV)陣列的功率變換器，和配置成選擇性將功率變換器電耦合到電網的接觸器。系統控制器配置成確定功率變換器的AC功率輸出並在AC功率小於預定義的功率級別時停止功率變換器的操作。


圖1是包括功率變換系統的示例性發電(power generation)系統的框 圖2是用於操作圖1中所示的功率變換系統的示例性方法的第一流程 圖3是用於操作圖1中所示的功率變換系統的示例性方法的第二流程圖。部件列表
權利要求
1.一種用於為電網(22)提供功率的功率變換系統(14)，其包括: 功率變換器(16)，其耦合到直流(DC)功率源(12)並且配置成接收由直流(DC)功率源(12)產生的功率； 接觸器(24)，其耦合到所述功率變換器和所述電網，並配置成選擇性地將所述功率變換器電耦合到所述電網；以及 系統控制器(18)，其通信地耦合到所述功率變換器和所述接觸器，並配置成: 在提供給所述功率變換器的DC電壓以預定義的時間長度保持高於預定義的電壓電平時，閉合所述接觸器以將所述功率變換器電耦合到所述電網並激活所述功率變換器； 在所述功率變換器的交流(AC)功率輸出以預定義的時間長度保持低於預定義的功率級別時，使所述功率變換器去激活，將所述接觸器保持在閉合位置。
2.根據權利要求1所述的 系統(14)，其中，所述DC電源(12)包括光生伏打(PV)陣列。
3.根據權利要求1所述的系統(14)，其中，所述系統控制器(18)進一步配置成確定提供給所述功率變換器(16)的DC電壓是否大於所預定義的電壓電平。
4.根據權利要求1所述的系統(14)，其中，所述系統控制器(18)進一步配置成確定所述功率變換器(16)的AC功率輸出。
5.根據權利要求1所述的系統(14)，其中，所述功率變換器(16)包括一個兩級的功率變換器。
6.根據權利要求1所述的系統(14)，其中，所述系統控制器(18)包括配置成存儲至少一個預定義的時間長度、預定義的電壓電平、預定義的功率級別和接觸器斷開延時值的存儲器裝置(23)。
7.根據權利要求6所述的系統(14)，其中，所述系統控制器(18)配置成監測所述接觸器(24)被閉合的時間長度。
8.根據權利要求7所述的系統(14)，其中，所述系統控制器(18)進一步配置成在提供給所述功率變換器(16)的DC電壓以預定義的時間長度保持低於所預定義的電壓電平以及所述接觸器已經閉合的時間長度超過所述接觸器斷開延時值時，斷開所述接觸器(24)。
9.一種系統控制器(18)，其耦合到功率變換系統(14)並配置成控制功率變換系統(14)的操作，所述功率變換系統(14)包括耦合到光生伏打(PV)陣列(12)的功率變換器(16)和配置成選擇性地將所述功率變換器電耦合到電網(22)的接觸器(24)，所述系統控制器配置成: 確定所述功率變換器的AC輸出功率；以及 在所述AC功率以預定義的時間長度保持低於預定義的功率級別時，停止所述功率變換器的操作，同時將所述接觸器保持在閉合的位置。
10.根據權利要求9所述的系統控制器(18)，其進一步配置成: 監測所述接觸器(24)被閉合的時間長度；以及 在提供給所述功率變換器(16)的DC電壓以所預定義的時間長度保持低於所預定義的電壓電平以及所述接觸器已閉合的所述時間長度超過接觸器斷開延時的時候，斷開所述接觸器(24)。
全文摘要
一種用於為電網(22)提供功率的功率變換系統(14)。該系統包括耦合到直流(DC)功率源(12)的功率變換器(16)。該系統還包括接觸器(24)，其耦合到功率變換器和電網，並配置成選擇性地將功率變換器電耦合到電網。該系統還包括系統控制器(18)，其通信地耦合到功率變換器和接觸器，並配置成在所提供的DC電壓以一段時間長度保持高於電壓電平時閉合接觸器，以將功率變換器電耦合到電網並激活功率變換器。該系統控制器還被配置成在交流(AC)功率輸出保持低於功率級別一段時間長度時使功率變換器去激活而接觸器被保持在閉合位置。
文檔編號H02J3/38GK103078535SQ20121041577
公開日2013年5月1日 申請日期2012年10月26日 優先權日2011年10月26日
發明者R.G.瓦戈納, D.史密斯, A.W.加爾布雷思 申請人:通用電氣公司