[发明专利]直流-交流转换系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及直流-交流转换系统和方法，特别是涉及用于穿越电网瞬时故障的直流-交流系统和方法。

背景技术

许多国家规定，在遇到电网发生故障时，作为发电设施的光电(PV)阵列需要保持与电网相连。从工程角度来看，在故障期间(或者称为瞬时故障，诸如低电压穿越(LVRT)或者零电压穿越(ZVRT))保持相连是具有难度的。

传统的直流-交流变换系统将来自阵列的直流电转换成电网中的交流电。在低电压或零电压穿越期间，若阵列仍与电网保持相连，则该系统将容易因直流母线出现过压而导致损坏，此时阵列端变换器会将电能输送到直流母线，而电网端在严重的瞬时故障下会吸收来自电网的电能。

因此，当发生瞬时故障时，光电阵列需要一套新的系统与方法来保持与电网的连接而不遭受损坏。

发明内容

本发明的一个方面在于提供一种直流-交流转换系统，该转换系统包括：直流-交流变换器，其将来自光电阵列的直流电转换成电网的交流电；耦合到所述光电阵列的最大功率点追踪装置；阵列端控制器，该阵列端控制器耦合到所述直流-交流变换器和所述最大功率点追踪装置，并且在电网瞬时故障期间利用来自所述直流-交流变换器的电压数据和来自所述最大功率点追踪装置的电流数据和阵列电压，通过调节所述光电阵列的运行功率点来增大阵列电压，从而防止所述直流-交流变换器中的直流母线的过压。

本发明的另一个方面在于提供一种直流-交流变换方法，用于防止在电网瞬时故障期间，连接到光电阵列的直流-交流变换器中发生过压。该方法包括：接收来自所述直流-交流变换器直流母线的电压数据；接收来自所述光电阵列的电压和电流数据；在发生瞬时故障时，通过在阵列端增大阵列电压命令，改变运行功率点的方法，来防止直流至交流变换器中直流母线电压过压的发生。

附图说明

将参考下面的附图来描述本发明的非限定性非穷举实施例，其中除非另有说明在各个附图中相似的标号指示相似的部分。

图1是示出了根据该发明的转换系统的图示；

图2是示出了根据该发明的光电转换系统的图示；

图3是示出了根据该发明的光电转换系统的图示；

图4是示出了根据该发明的光电转换系统的图示；

图5是示出了根据该发明的光电转换系统的图示；

图6是示出了根据该发明的直流制动斩波器的图示；

图7是示出了根据该发明的直流制动斩波器的图示；以及

图8的流程图示出了当发生电网瞬时故障时防止直流链路中发生过压的方法。

具体实施方式

下列描述力争使得任何本领域普通技术人员能够制造和使用该发明，并且是在特定应用及其需求的上下文中进行的。对于该领域普通技术人员来说，可以容易地对这些实施例作出各种修改，并且在不脱离本发明的精神和范围的情况下，这里规定的一些原理可应用到其他实施例和应用中。因此，本发明不是要限于所示实施例，而是要符合与这里所公开的原理、特征和教导相一致的最宽广的范围。

本发明的实施例提供了一套在发生故障时光电阵列仍保持与电网相连的系统与方法，该系统和方法通过使用直流过压调节器，通过动态地改变阵列端变换器的电流、电压与功率需求命令，使用阵列端变换器来帮助防止电网故障时在直流母线中产生过压。一个实施例使用阵列端的变换器在发生电网故障时控制直流电压，并在电流极限限制内用电网端变换器来跟随最大功率点追踪(MPPT)命令。当光电阵列不具备串联的二极管时，该直流过压调节器可以被调节成反过来供应部分能量至光电阵列，用来防止直流母线中的过电压的发生。也可以在直流母线/光电阵列端/交流电网端增加制动斩波器来防止直流过压的发生。

参照图1所示，作为本发明直流-交流转换系统100(以下简称“系统100”)的一个实施方式，其与光电(PV)阵列110及电网120电力耦合。该系统100包括直流-交流(DC-AC)变换器130，最大功率点追踪(MPPT)装置140，直流电压(Vdc)控制器150以及电网信息检测器160。

该直流-交流变换器130从光电阵列110接收直流电，并将其转换成交流电，用以上载至电网120。最大功率点追踪装置140通过来自阵列110的电压与电流反馈来跟踪阵列110上的最大功率点，并且为直流电压控制器150生成阵列端的基准电流或电压。该最大功率点追踪装置140可以被实现为专用集成电路(ASIC)、软件、和/或其他技术。直流电压控制器150从检测器160接收电网信息(频率及/或相位)，并相应地控制直流-交流转换系统100中的直流-交流变换器130，以避免瞬时故障时发生过压。