[发明专利]用于多相电力转换器的控制的系统以及方法

说明书

技术领域

该发明一般涉及电能转换以及，更特殊地，涉及用于电能转换的多相电力转换器的控制。

背景技术

随着传统能源的提升成本以及缺乏和对环境的关注，在代用能源(比如太阳能发电系统、燃料电池、风力涡轮机以及海洋水电动力装置)方面存在相当大的兴趣。这些代用能源的大部分采用三相脉宽调制(PWM)转换器以输电至电网。

与电网连接的三相PWM转换器典型地以电流控制模式调整，其中控制器使用电网的电压以及电流与锁相环路(PLL)电路来获得控制信号以提供待注入电网的电流的相位与频率。然而，如果电网不可用，如当代用能源以孤岛模式运行时的例子，转换器被迫离开电流控制模式并且切换至电压控制模式，其中电压的频率以及相位由内产生。在这样的例子中，控制器一般包括在其输出处的电流限制器以限制输出电流并且被设计成具有足够的带宽以在带不平衡负载的运行状况下产生平衡的电压。这些限制器的设计以及调谐由于限制器的非线性本性以及由于负载的可变本性而相当难处理。

更进一步，这些转换器通过变压器以这样的方式与电网或者负载连接，在该方式中控制器被设计成以避免可给这些变压器的芯带来饱和的运行模式的方式来提供控制信号。另一挑战是，当电网不可用时，执行从电流控制到电压控制的平稳转变或者当电网又变得可用时，执行从电压控制返回电流控制的平稳转变不是容易的。

因此，提供将解决前述问题的方法以及系统是所希望的。

发明内容

根据本发明的实施例，用于控制多相电力转换器的控制系统。该控制系统包括电流控制模块(其用于产生用于多相电力转换器的电网电压命令信号)以及电压控制模块(其用于产生用于电流控制模块的参考转换器电流命令信号)。该控制系统还包括电流命令选择器，其用于当多相电力转换器与电网连接时将来自监督控制器的有功与无功电流命令信号供给电流控制模块，用于以及当多相电力转换器与电网断开连接时将参考转换器电流命令信号供给电流控制模块。

根据本发明的另一实施例，提供了用于控制多相电力转换器的方法。该方法包括连续使用电压反馈信号以用于产生参考转换器电流命令信号以及，当多相电力转换器与电网连接时，使用来自监督的有功与无功电流命令信号以用于产生转换器切换信号。当多相电力转换器未与任何电网连接时，该方法使用参考转换器电流命令信号以用于产生转换器切换信号。

附图说明

本发明这些和其他特征、方面和优点当参考附图(在其中：类似的字符表示遍及所有附图的类似部件)阅读了下面详细的描述时可以被更好地理解，其中：

图1是与电网连接的PWM转换器的图表表示；

图2是根据本发明的实施例用于控制图1的PWM转换器的转换器控制器的图表表示；

图3是根据本发明的实施例的详细电流控制模块的图表表示；

图4是根据本发明的实施例的电压控制模块的图表表示；

图5是根据本发明的实施例的在图3中图示的电压控制模块的正-负序列电压调整器的框图；以及

图6是根据本发明的实施例带有双积分器的电压调整器。

具体实施方式

图1图示与电网14连接的PWM转换器12的示意图10。PWM转换器12将输入DC电力转换成AC电力并且通过低通滤波器18与变压器20将AC电力传输至电网14以及至负载16。低通滤波器可包括例如电感器17与电容器19。DC电源15与PWM转换器12耦合。在一个实施例中，DC电源15包含能量存储装置(比如电池)。在另一实施例中，DC电源15包含一个或者多个燃料电池或者光伏(PV)电池。在又另一实施例中，DC电源15包含带有AC至DC转换器的风力涡轮机或者海洋动力能量装置。

断路器22可被用于在异常状况(比如故障)期间将PWM转换器12与电网14隔离。电网状况监测器(未示出)启动在断路器22处的跳闸动作以响应这些异常状况。负载16可以是电感式、阻抗式、电容式或者其组合。转换器控制器24提供合适的命令给转换器12以其输出电压与电流。