專利名稱：能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及其操作方法、光伏發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及其操作方法、光伏發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明公開(kāi)的實(shí)施方式涉及能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和方法，以向電力系統(tǒng)提供電能，特別 涉及一種能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的相位補(bǔ)償機(jī)制和方法。
背景技術(shù)：
基本而言，在全世界范圍內(nèi)，通過(guò)可再生能源發(fā)電系統(tǒng)，例如光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的 電能，其所占據(jù)的份額越來(lái)越顯著。一般的光伏發(fā)電系統(tǒng)包括一個(gè)或者多個(gè)光伏陣列，其中 每個(gè)光伏陣列又包括多個(gè)相互連接的光伏電池單元，該光伏電池單元可以將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn) 換成直流電能。為了實(shí)現(xiàn)光伏陣列的并網(wǎng)發(fā)電，通常會(huì)使用變流器模塊將光伏陣列產(chǎn)生的 直流電能轉(zhuǎn)換成可供電網(wǎng)傳輸?shù)慕涣麟娔堋?br> 現(xiàn)有的供光伏發(fā)電系統(tǒng)使用的變流器模塊的架構(gòu)有多種形式。其中一種為二級(jí)式 的結(jié)構(gòu)，其包括一個(gè)直流-直流變流器和一個(gè)直流-交流變流器。該直流-直流變流器控 制從光伏陣列到直流母線間的直流電能的傳輸。該直流-交流變流器則將輸送到直流母線 上的直流電能轉(zhuǎn)換成可供電網(wǎng)傳輸?shù)慕涣麟娔堋Ｍǔ?，現(xiàn)有的光伏發(fā)電系統(tǒng)還具有一個(gè)變 流器控制模塊，其用于通過(guò)控制信號(hào)控制直流-直流變流器和一個(gè)直流-交流變流器的運(yùn) 作，并對(duì)各種系統(tǒng)變量，例如直流母線電壓，交流電網(wǎng)電壓和頻率等變量作補(bǔ)償控制。
在正常并網(wǎng)發(fā)電的過(guò)程中，為滿足電網(wǎng)運(yùn)行需求，從能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)輸出的交流電 流或者交流電壓通常需要保持與電網(wǎng)電壓同步。也即，交流電流或者交流電壓應(yīng)當(dāng)控制成 與電網(wǎng)電壓具有相同的相位和頻率。由于電網(wǎng)并不是時(shí)刻都維持穩(wěn)定，通常使用鎖相環(huán)裝 置來(lái)追蹤電網(wǎng)電壓并提供電網(wǎng)電壓的瞬時(shí)相位信息，以用于實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)輸出的交流電流或者 交流電壓的相位。然而，在發(fā)生瞬態(tài)或者暫態(tài)事件時(shí)，例如，在電網(wǎng)故障恢復(fù)過(guò)程中，由于電 網(wǎng)電壓可能發(fā)生較大的相位跳變，因此，傳統(tǒng)的鎖相環(huán)裝置無(wú)法快速地提供電網(wǎng)電壓的瞬 時(shí)相位信息。在正確的電網(wǎng)電壓的相位信息被提供之前，在電網(wǎng)電壓和交流電流或者交流 電壓之間存在的較大相位差會(huì)導(dǎo)致能量從電網(wǎng)流向能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。而此反向的能量流動(dòng)可 能會(huì)損壞能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的半導(dǎo)體器件，并會(huì)使能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的直流母線承受較大的電壓 應(yīng)力。
因此，有必要提供一種改進(jìn)的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和方法以解決上述的技術(shù)問(wèn)題。發(fā)明內(nèi)容
有鑒于上述提及之技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)方面在于提供一種能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。該 能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)基于電壓源控制架構(gòu)，其包括變流器模塊，變流器控制模塊和相位跳變補(bǔ)償 裝置。該變流器模塊用于執(zhí)行能量變換操作，以提供可供電網(wǎng)使用的交流電。該變流器控 制模塊用于根據(jù)功率反饋信號(hào)和功率指令信號(hào)在內(nèi)部產(chǎn)生相位角指令信號(hào)，并根據(jù)相位角 指令信號(hào)產(chǎn)生作用給該變流器模塊的控制信號(hào)。該相位跳變補(bǔ)償裝置用于產(chǎn)生與電網(wǎng)的瞬 態(tài)事件相關(guān)的相位跳變修正信號(hào)。該變流器控制模塊被配置成使用該相位跳變修正信號(hào)來(lái) 調(diào)整其相位角指令信號(hào)，并根據(jù)調(diào)整后的相位角指令信號(hào)調(diào)節(jié)作用到該變流器模塊的控制信號(hào)。
本發(fā)明的另一個(gè)方面在于提供一種能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。該能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)基于電壓源控 制架構(gòu)，其包括變流器模塊，變流器控制模塊和鎖相環(huán)電路。該變流器模塊用于執(zhí)行能量變 換操作，以提供可供電網(wǎng)使用的交流電。該變流器控制模塊用于根據(jù)功率反饋信號(hào)和功率 指令信號(hào)在內(nèi)部產(chǎn)生相位角指令信號(hào)，并根據(jù)相位角指令信號(hào)產(chǎn)生作用給該變流器模塊的 控制信號(hào)。該鎖相環(huán)電路接收與電網(wǎng)相關(guān)的電壓，并根據(jù)接收的電壓產(chǎn)生相位跳變修正信 號(hào)。該變流器控制模塊被配置成使用該相位跳變修正信號(hào)來(lái)調(diào)整其相位角指令信號(hào)，并根 據(jù)調(diào)整后的相位角指令信號(hào)調(diào)節(jié)作用到該變流器模塊的控制信號(hào)。
本發(fā)明的另一個(gè)方面在于提供一種能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。該能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)基于電壓源控 制架構(gòu)，其包括變流器模塊，變流器控制模塊和鎖相環(huán)電路。該變流器模塊用于執(zhí)行能量變 換操作，以提供可供電網(wǎng)使用的交流電。該變流器控制模塊包括有功功率調(diào)節(jié)器和信號(hào)產(chǎn) 生單元。該有功功率調(diào)節(jié)器用于根據(jù)功率反饋信號(hào)和功率指令信號(hào)在內(nèi)部產(chǎn)生相位角指令 信號(hào)，該信號(hào)產(chǎn)生單元用于根據(jù)相位角指令信號(hào)產(chǎn)生作用給該變流器模塊的控制信號(hào)。該 鎖相環(huán)電路接收與電網(wǎng)相關(guān)的電壓，并根據(jù)接收的電壓產(chǎn)生相位跳變修正信號(hào)。該變流器 控制模塊被配置成使用該相位跳變修正信號(hào)來(lái)調(diào)整其相位角指令信號(hào)，并根據(jù)調(diào)整后的相 位角指令信號(hào)調(diào)節(jié)作用到該變流器模塊的控制信號(hào)。
本發(fā)明的另一個(gè)方面在于提供一種能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。該能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括直流母 線，變流器模塊，以及變流器控制模塊。該直流母線接收來(lái)自于電源的直流電。該變流器模 塊與直流母線連接，并用于將該直流母線上的直流電轉(zhuǎn)換成交流電。該變流器控制模塊與 該變流器模塊連接，該變流器控制模塊用于根據(jù)功率指令信號(hào)和功率反饋信號(hào)產(chǎn)生相位角 指令信號(hào)。該變流器控制模塊還用于基于檢測(cè)到的與電網(wǎng)相關(guān)的電壓產(chǎn)生與瞬態(tài)事件相關(guān) 的相位跳變修正信號(hào)，基于該相位跳變修正信號(hào)調(diào)節(jié)該相位角指令信號(hào)。該變流器控制模 塊還用于至少基于該調(diào)節(jié)后的相位角指令信號(hào)產(chǎn)生控制信號(hào)，以使得該變流器模塊在該控 制信號(hào)的作用下驅(qū)動(dòng)從變流器模塊輸出的交流電壓跟隨與電網(wǎng)相關(guān)的電壓。
本發(fā)明的另一個(gè)方面在于提供一種變流器控制系統(tǒng)。該變流器控制系統(tǒng)用于發(fā)送 控制信號(hào)給變流器系統(tǒng)，以驅(qū)動(dòng)變流系統(tǒng)將直流形式的能量轉(zhuǎn)換成交流形式的能量，該交 流形式的能量被送入到與該變流器連接的電網(wǎng)。該變流器控制系統(tǒng)包括相位補(bǔ)償單元和功 率調(diào)節(jié)器，該相位補(bǔ)償單元用于接收與該電網(wǎng)相關(guān)的電壓反饋信號(hào)并根據(jù)接收的電壓反饋 信號(hào)產(chǎn)生相位跳變修正信號(hào)。該功率調(diào)節(jié)器接收功率指令信號(hào)和至少由該電壓反饋信號(hào) 計(jì)算得到的功率反饋信號(hào)，并根據(jù)接收的功率指令信號(hào)和功率反饋信號(hào)產(chǎn)生相位角指令信 號(hào)。該功率調(diào)節(jié)器進(jìn)一步接收該相位跳變修正信號(hào)，并根據(jù)該相位跳變修正信號(hào)調(diào)節(jié)該相 位角指令信號(hào)。
本發(fā)明的另一個(gè)方面在于提供一種變流器控制系統(tǒng)。該變流器控制系統(tǒng)用于發(fā)送 控制信號(hào)給變流器系統(tǒng)，以驅(qū)動(dòng)變流器系統(tǒng)將直流形式的能量轉(zhuǎn)換成交流形式的能量，該 交流形式的能量被送入到與該變流器連接的電網(wǎng)。該變流器控制系統(tǒng)包括相位補(bǔ)償單元和 功率調(diào)節(jié)器，該相位補(bǔ)償單元用于接收與該電網(wǎng)相關(guān)的電壓反饋信號(hào)并根據(jù)接收的電壓反 饋信號(hào)產(chǎn)生相位跳變修正信號(hào)。該功率調(diào)節(jié)器接收功率指令信號(hào)和至少由該電壓反饋信號(hào) 計(jì)算得到的功率反饋信號(hào)，并根據(jù)接收的功率指令信號(hào)和功率反饋信號(hào)產(chǎn)生相位角指令信 號(hào)。該功率調(diào)節(jié)器進(jìn)一步接收該相位跳變修正信號(hào)，并根據(jù)該相位跳變修正信號(hào)調(diào)節(jié)該功率指令信號(hào)。
本發(fā)明的另一個(gè)方面在于提供一種操作能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的方法。該方法至少包括如 下步驟至少根據(jù)功率指令信號(hào)和功率反饋信號(hào)產(chǎn)生相位角指令信號(hào)；根據(jù)檢測(cè)到的與電 網(wǎng)相關(guān)的電壓產(chǎn)生與瞬態(tài)事件相關(guān)的相位跳變修正信號(hào)；至少根據(jù)該相位跳變修正信號(hào)調(diào) 節(jié)該相位角指令信號(hào)；以及至少根據(jù)該調(diào)節(jié)后的相位角指令信號(hào)產(chǎn)生作用到該能量轉(zhuǎn)換系 統(tǒng)中變流器的控制信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)從變流器模塊輸出的交流電壓跟隨與電網(wǎng)相關(guān)的電壓。
本發(fā)明的另一個(gè)方面在于提供一種操作能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的方法。該方法至少包括如 下步驟至少根據(jù)功率指令信號(hào)和功率反饋信號(hào)產(chǎn)生相位角指令信號(hào)；根據(jù)檢測(cè)到的與電 網(wǎng)相關(guān)的電壓產(chǎn)生與瞬態(tài)事件相關(guān)的相位跳變修正信號(hào)；至少根據(jù)該相位跳變修正信號(hào)調(diào) 節(jié)該功率指令信號(hào)；以及至少根據(jù)該調(diào)節(jié)后的功率指令信號(hào)產(chǎn)生作用到該能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中 變流器的控制信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)從變流器模塊輸出的交流電壓跟隨與電網(wǎng)相關(guān)的電壓。
本發(fā)明的另一個(gè)方面在于提供一種光伏發(fā)電系統(tǒng)。該光伏發(fā)電系統(tǒng)包括變流器模 塊，以及變流器控制模塊。該變流器模塊用于將從光伏電源產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換成交流電。 該變流器控制模塊與該變流器模塊連接，該變流器控制模塊用于根據(jù)功率指令信號(hào)和功率 反饋信號(hào)產(chǎn)生相位角指令信號(hào)。該變流器控制模塊還用于基于檢測(cè)到的與電網(wǎng)相關(guān)的電壓 產(chǎn)生與瞬態(tài)事件相關(guān)的相位跳變修正信號(hào)，基于該相位跳變修正信號(hào)調(diào)節(jié)該相位角指令信 號(hào)。該變流器控制模塊還用于至少基于該調(diào)節(jié)后的相位角指令信號(hào)產(chǎn)生控制信號(hào)，以使得 該變流器模塊在該控制信號(hào)的作用下驅(qū)動(dòng)從變流器模塊輸出的交流電壓保跟隨與電網(wǎng)相 關(guān)的電壓。
本發(fā)明的另一個(gè)方面在于提供一種光伏發(fā)電系統(tǒng)。該光伏發(fā)電系統(tǒng)包括變流器模 塊，以及變流器控制模塊。該變流器模塊用于將從光伏電源產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換成交流電。該 變流器控制模塊與該變流器模塊連接，該變流器控制模塊用于根據(jù)功率指令信號(hào)和功率反 饋信號(hào)產(chǎn)生相位角指令信號(hào)。該變流器控制模塊還用于基于檢測(cè)到的與電網(wǎng)相關(guān)的電壓產(chǎn) 生與瞬態(tài)事件相關(guān)的相位跳變修正信號(hào)，基于該相位跳變修正信號(hào)調(diào)節(jié)該功率指令信號(hào)。 該變流器控制模塊還用于至少基于該調(diào)節(jié)后的功率指令信號(hào)產(chǎn)生控制信號(hào)，以使得該變流 器模塊在該控制信號(hào)的作用下驅(qū)動(dòng)從變流器模塊輸出的交流電壓跟隨與電網(wǎng)相關(guān)的電壓。
本發(fā)明提供的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，變流器控制系統(tǒng)，控制能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)運(yùn)作的方法以 及光伏發(fā)電系統(tǒng)等，通過(guò)基于電壓源的控制架構(gòu)，產(chǎn)生內(nèi)部頻率指令信號(hào)以及相位角指令 信號(hào)，并在能量轉(zhuǎn)換的過(guò)程中遇到瞬態(tài)事件時(shí)或者瞬態(tài)事件恢復(fù)過(guò)程中，實(shí)時(shí)計(jì)算出電網(wǎng) 電壓發(fā)生的相位跳變信息，并基于該計(jì)算出的相位角跳變信號(hào)對(duì)內(nèi)部產(chǎn)生的相位角指令信 號(hào)或者功率指令信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償，以使得從能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)輸出的交流電流或者交流電壓跟隨 與電網(wǎng)相關(guān)的電壓或者保持與電網(wǎng)相關(guān)的電壓同步，使得該能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)更加可靠地進(jìn)行 并網(wǎng)發(fā)電。通過(guò)此相位補(bǔ)償機(jī)制，可以避免發(fā)生瞬態(tài)事件時(shí)所產(chǎn)生的反向能量流動(dòng)的技術(shù) 問(wèn)題，并減輕了能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的直流母線由于功率不平衡而遇到的較大電壓壓力的技術(shù) 問(wèn)題。


通過(guò)結(jié)合附圖對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行描述，可以更好地理解本發(fā)明，在附圖
圖1所示為光伏能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的一種實(shí)施方式的模塊示意圖，其中該能量轉(zhuǎn)換系 統(tǒng)提供有相位補(bǔ)償功能以處理與電網(wǎng)的瞬態(tài)事件相關(guān)的相位跳變問(wèn)題。
圖2所示為圖1所示的網(wǎng)側(cè)控制器的一種實(shí)施方式的控制框圖。
圖3所示為圖2所示的有功功率調(diào)節(jié)器結(jié)合鎖相環(huán)電路的一種實(shí)施方式的控制框 圖。
圖4所示為圖3所示的有功功率調(diào)節(jié)器中的相位角產(chǎn)生器結(jié)合鎖相環(huán)電路的一種 實(shí)施方式的詳細(xì)控制框圖。
圖5所示為圖3所示的有功功率調(diào)節(jié)器中的相位角產(chǎn)生器結(jié)合鎖相環(huán)電路的另一 種實(shí)施方式的詳細(xì)控制框圖。
圖6所示為圖4和圖5中所示的鎖相環(huán)電路的一種實(shí)施方式的控制框圖。
圖7所示為圖6所示的鎖相環(huán)電路的一種實(shí)施方式的詳細(xì)控制框圖。
圖8所示為圖6所示的鎖相環(huán)電路的另一種實(shí)施方式的詳細(xì)控制框圖。
圖9所示為圖6所示的鎖相環(huán)電路的又一種實(shí)施方式的詳細(xì)控制框圖。
圖10所示為圖6所示的鎖相環(huán)電路的再一種實(shí)施方式的詳細(xì)控制框圖。
圖11所示為圖6所示的鎖相環(huán)電路的再一種實(shí)施方式的詳細(xì)控制框圖。
圖12所示為圖6所示的鎖相環(huán)電路的再一種實(shí)施方式的詳細(xì)控制框圖。
圖13所示為圖1所示的網(wǎng)側(cè)控制器的另一種實(shí)施方式的控制框圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明揭露的一個(gè)或者多個(gè)實(shí)施方式涉及相位跳變補(bǔ)償機(jī)制，以用于處理能量轉(zhuǎn) 換系統(tǒng)并網(wǎng)發(fā)電過(guò)程中發(fā)生瞬態(tài)事件或者暫態(tài)事件或者遇到故障狀況時(shí)或者在隨后的恢 復(fù)過(guò)程中所遇到的相位跳變問(wèn)題。在此所謂的“相位跳變補(bǔ)償”是指在鎖相環(huán)電路不能快 速地提供電網(wǎng)電壓的相位信息的情形下，可以實(shí)時(shí)追蹤電網(wǎng)電壓，并提供電網(wǎng)電壓的瞬時(shí) 相位信息，以用于相位補(bǔ)償。在此所謂的“瞬態(tài)或者暫態(tài)事件”是指一個(gè)或者多個(gè)在電網(wǎng)側(cè) 引起信號(hào)擾動(dòng)的事件或者狀況，例如，在電網(wǎng)中發(fā)生的頻率事件或者相位事件等。更具體 而言，在一種實(shí)施方式中，在此描述的相位跳變補(bǔ)償機(jī)制結(jié)合電壓源控制(Voltage Source Control, VSC)架構(gòu)或者算法來(lái)具體執(zhí)行。在此所謂的“電壓源控制架構(gòu)或者算法”是指在 一種具體的實(shí)施方式中其主要的控制變量包括交流側(cè)電壓的幅值指令和相位角指令之相 關(guān)控制機(jī)制。進(jìn)一步而言，基于電壓源控制架構(gòu)執(zhí)行相位補(bǔ)償機(jī)制涉及快速地提供電網(wǎng)電 壓的瞬時(shí)相位信息。因此，在遇到瞬態(tài)事件或者故障狀況時(shí)或者此后的恢復(fù)過(guò)程中，基于電 壓源控制架構(gòu)而在內(nèi)部產(chǎn)生的相位角指令信號(hào)可以根據(jù)該瞬時(shí)相位信息進(jìn)行補(bǔ)償，以此可 以對(duì)輸出的交流電流或者交流電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，以確保交流電流或者交流電壓跟隨電網(wǎng)的電 壓或者基本保持與電網(wǎng)電壓同步。在一些實(shí)施方式中，相位跳變補(bǔ)償機(jī)制還可以結(jié)合電流 限制機(jī)制來(lái)執(zhí)行。這里所謂的“電流限制機(jī)制”是指根據(jù)預(yù)定的電流閾值限制經(jīng)過(guò)相位補(bǔ) 償機(jī)制調(diào)節(jié)后的相位角指令信號(hào)，以進(jìn)一步限制能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)輸出的電流，以保護(hù)能量轉(zhuǎn) 換系統(tǒng)的內(nèi)部器件。執(zhí)行基于電壓源控制架構(gòu)或者算法的相位跳變補(bǔ)償機(jī)制可以產(chǎn)生的技 術(shù)效果為從能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)輸出的交流電流或者交流電壓即便在發(fā)生瞬態(tài)事件或者故障狀 況的情形下也可以快速的與電網(wǎng)電壓保持同步，取得了避免發(fā)生瞬態(tài)事件時(shí)所產(chǎn)生的反向 能量流動(dòng)的技術(shù)效果，還取得了減輕了能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的直流母線由于功率不平衡而遇到的較大電壓壓力的技術(shù)效果。
以下將描述本發(fā)明的一個(gè)或者多個(gè)具體實(shí)施方式
。首先要指出的是，在這些實(shí)施 方式的具體描述過(guò)程中，為了進(jìn)行簡(jiǎn)明扼要的描述，本說(shuō)明書(shū)不可能對(duì)實(shí)際的實(shí)施方式的 所有特征均作詳盡的描述。應(yīng)當(dāng)可以理解的是，在任意一種實(shí)施方式的實(shí)際實(shí)施過(guò)程中，正 如在任意一個(gè)工程項(xiàng)目或者設(shè)計(jì)項(xiàng)目的過(guò)程中，為了實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)者的具體目標(biāo)，或者為了滿 足系統(tǒng)相關(guān)的或者商業(yè)相關(guān)的限制，常常會(huì)做出各種各樣的具體決策，而這也會(huì)從一種實(shí) 施方式到另一種實(shí)施方式之間發(fā)生改變。此外，還可以理解的是，雖然這種開(kāi)發(fā)過(guò)程中所作 出的努力可能是復(fù)雜并且冗長(zhǎng)的，然而對(duì)于與本發(fā)明公開(kāi)的內(nèi)容相關(guān)的本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員而言，在本公開(kāi)揭露的技術(shù)內(nèi)容的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一些設(shè)計(jì)，制造或者生產(chǎn)等變更只是 常規(guī)的技術(shù)手段，不應(yīng)當(dāng)理解為本公開(kāi)的內(nèi)容不充分。
除非另作定義，在本說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中使用的技術(shù)術(shù)語(yǔ)或者科學(xué)術(shù)語(yǔ)應(yīng)當(dāng)為 本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)具有一般技能的人士所理解的通常意義。本說(shuō)明書(shū)以及權(quán)利要求書(shū) 中使用的“第一”或者“第二”以及類似的詞語(yǔ)并不表示任何順序、數(shù)量或者重要性，而只是 用來(lái)區(qū)分不同的組成部分?！耙粋€(gè)”或者“一”等類似詞語(yǔ)并不表示數(shù)量限制，而是表示存在 至少一個(gè)。“或者”包括所列舉的項(xiàng)目中的任意一者或者全部。“包括”或者“包含”等類似 的詞語(yǔ)意指出現(xiàn)在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵蓋出現(xiàn)在“包括”或者“包含” 后面列舉的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件?！斑B接”或者“相連” 等類似的詞語(yǔ)并非限定于物理的或者機(jī)械的連接，而是可以包括電性的連接，不管是直接 的還是間接的。此外，“電路”或者“電路系統(tǒng)”以及“控制器”等可以包括單一組件或者由 多個(gè)主動(dòng)元件或者被動(dòng)元件直接或者間接相連的集合，例如一個(gè)或者多個(gè)集成電路芯片， 以提供所對(duì)應(yīng)描述的功能。
圖1所示為能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)10 —種實(shí)施方式的模塊示意圖。在下面的描述中，為了 更好的理解本發(fā)明的最佳實(shí)施方式，能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)10被圖示并描述成一種光伏或者太陽(yáng) 能能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。但是，應(yīng)當(dāng)可以理解的是，對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)具有一般技能的人 士來(lái)講，本發(fā)明所披露的一個(gè)或者多個(gè)實(shí)施方式應(yīng)當(dāng)不僅僅限制在光伏領(lǐng)域，其中的一些 方面，例如，基于電壓源控制架構(gòu)或者算法的相位跳變補(bǔ)償機(jī)制，應(yīng)當(dāng)可以通過(guò)類似的方式 應(yīng)用到其他領(lǐng)域，例如，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)以及潮汐能發(fā)電系統(tǒng)等。
概括而言，該光伏能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)10包括一個(gè)光伏變流器模塊14。該光伏變流器模 塊14可以視作連接在光伏電源12和電網(wǎng)18之間的能量轉(zhuǎn)換接口，以用于不同形式能量的 轉(zhuǎn)換。詳細(xì)而言，該光伏變流器模塊14被配置成將從光伏電源12輸出的直流電壓或者電流 形式的能量(下文簡(jiǎn)稱為直流電)轉(zhuǎn)換成適合輸入到電系統(tǒng)18的交流電壓或者電流形式 的能量(下文簡(jiǎn)稱為交流電)。在一種實(shí)施方式中，光伏電源12可以包括一個(gè)或者多個(gè)光 伏陣列，其中每個(gè)光伏陣列可以包括多個(gè)相互連接的光伏單元，該光伏單元基于光電效應(yīng) 進(jìn)行太陽(yáng)能到直流電能的轉(zhuǎn)換。在一種實(shí)施方式中，電系統(tǒng)18可以為輸送交流電的電網(wǎng)， 該光伏能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)10可以被配置成輸送具有適當(dāng)頻率和幅值的三相交流電給電網(wǎng)18。 在其他實(shí)施方式中，該電系統(tǒng)18也可以包括交流負(fù)載，例如交流電機(jī)或者馬達(dá)。
在一種實(shí)施方式中，圖1所不的光伏變流器模塊14基于兩級(jí)式的架構(gòu),其包括光 伏側(cè)變流器142(也即靠近光伏電源12側(cè)的變流器)和網(wǎng)側(cè)變流器144(也即靠近電網(wǎng)18 側(cè)的變流器)。該光伏側(cè)變流器142可以包括直流-直流變流器，例如升壓型直流-直流變流器，其可以升高由光伏電源12轉(zhuǎn)換輸出的直流電壓，并將升高后的直流電壓提供給直流 母線146。該直流母線146可以包括一個(gè)或者多個(gè)電容器，用以將直流母線146的直流電壓 的電壓值維持在特定的數(shù)值，從而可以控制從直流母線146到電網(wǎng)18的能量流動(dòng)。該網(wǎng)側(cè) 變流器144可以包括直流-交流變流器，用以將直流母線146處的直流電壓轉(zhuǎn)換成適合交 流電網(wǎng)18輸送的交流電壓?？梢岳斫獾氖?，在其他實(shí)施方式中，該光伏變流器模塊14也可 以基于單級(jí)式的架構(gòu)，也即，其通過(guò)一個(gè)直流-交流變流器直接將直流母線的直流電壓轉(zhuǎn) 換成具有適當(dāng)頻率和幅值的交流電壓，以供電網(wǎng)18輸送。不管是單級(jí)式架構(gòu)還是多級(jí)式架 構(gòu)的具體實(shí)施方式
，該變流器模塊被控制成進(jìn)行交流電能調(diào)節(jié)以確保并網(wǎng)發(fā)電時(shí)發(fā)出的交 流電壓或者交流電流能夠跟隨電壓電壓或者基本與電網(wǎng)電壓保持同步。
在一種實(shí)施方式中，圖1所示的該能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)10進(jìn)一步包括變流器控制模塊 或者變流器控制系統(tǒng)16。該變流器控制模塊16被配置成調(diào)節(jié)從網(wǎng)側(cè)變流器144輸出的功 率。在一種實(shí)施方式中，該變流器控制模塊16被配置成包括光伏側(cè)控制器162和網(wǎng)側(cè)控 制器164。該光伏側(cè)控制器162被配置成根據(jù)各種指令信號(hào)和反饋信號(hào)發(fā)送光伏側(cè)控制信 號(hào)166給光伏側(cè)變流器142，以調(diào)節(jié)直流母線146處的電壓或者功率。例如，在一種實(shí)施方 式中，該光伏側(cè)變流器142根據(jù)電壓傳感器145檢測(cè)到的直流電壓反饋信號(hào)156和輸入的 直流電壓指令信號(hào)292提供光伏側(cè)控制信號(hào)166給光伏側(cè)變流器142，以調(diào)節(jié)該直流母線 146處的電壓。該網(wǎng)側(cè)控制器164被配置成根據(jù)各種指令信號(hào)和反饋信號(hào)發(fā)送網(wǎng)側(cè)控制信 號(hào)168給網(wǎng)側(cè)變流器144，以調(diào)節(jié)從網(wǎng)側(cè)變流器144輸出的有功功率或者無(wú)功功率。該光 伏側(cè)變流器142可以包括任何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變流器，例如，半橋式變流器，全橋式變流器以及 推挽式變流器等。該網(wǎng)側(cè)變流器144可以包括任意拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的直流-交流變流器，例如，兩 電平式變流器，三電平式變流器或者多電平式變流器等。該光伏側(cè)變流器142和該網(wǎng)側(cè)變 流器144可以包括一定數(shù)量的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件，例如，集成門(mén)極換流晶閘管，(Integrated Gate Commutated Thyristors, IGCTs)和絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBTs)。該等開(kāi)關(guān)器件可以在光伏側(cè)控制信號(hào)166和網(wǎng)側(cè)控制信號(hào)168的作 用下被開(kāi)通或者關(guān)斷。雖然圖1示出了使用兩個(gè)獨(dú)立的控制器162，164進(jìn)行控制，但是在 其他實(shí)施方式中，應(yīng)當(dāng)也可以使用單一的控制器對(duì)光伏側(cè)變流器142和網(wǎng)側(cè)變流器144進(jìn) 行控制。
在一種實(shí)施方式中，圖1所示的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)10還可以進(jìn)一步包括光伏側(cè)濾波器 22，該光伏側(cè)濾波器22包括一個(gè)或者多個(gè)容性元件和感性元件，用以濾除從光伏電源12輸 出的直流電能中的波動(dòng)分量，并阻止波動(dòng)信號(hào)從光伏側(cè)變流器142流向光伏電源12。該能 量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)10還可以包括網(wǎng)側(cè)濾波器24，該網(wǎng)側(cè)濾波器24也包括一個(gè)或者多個(gè)感性元件 或者容性元件，以濾除從網(wǎng)側(cè)變流器144輸出的三相交流電中的諧波分量。
請(qǐng)繼續(xù)參閱圖1，該能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)10或者更具體而言該網(wǎng)側(cè)控制器164進(jìn)一步包 括相位跳變補(bǔ)償裝置290，以解決電網(wǎng)18在發(fā)生瞬態(tài)事件或者遇到故障狀況所產(chǎn)生的相位 跳變問(wèn)題。在一種實(shí)施方式中，如圖1所示，該相位跳變補(bǔ)償裝置290可以配置在該網(wǎng)側(cè)控 制器164中。在其他實(shí)施方式中，該相位跳變補(bǔ)償裝置290還可以配置在該網(wǎng)側(cè)控制器164 之外或者部分位于該網(wǎng)側(cè)控制器164之中。更具體而言，該相位跳變補(bǔ)償裝置290被配置 成追蹤電網(wǎng)18電壓信號(hào)，并偵測(cè)電壓信號(hào)，并提供代表電壓信號(hào)所存在的較大相位跳變的 瞬時(shí)相位信息。從該相位跳變補(bǔ)償裝置290提供的瞬時(shí)相位信息可以被用來(lái)調(diào)節(jié)從網(wǎng)側(cè)控制器164輸出給網(wǎng)側(cè)變流器144的網(wǎng)側(cè)控制信號(hào)168。通過(guò)此相位調(diào)節(jié)，從網(wǎng)側(cè)變流器144 輸出的交流電壓或者交流電流可以快速地跟隨電網(wǎng)電壓或者與電網(wǎng)電壓保持同步。因此， 可以避免能量從電網(wǎng)18反向流入網(wǎng)側(cè)變流器144。更多關(guān)于相位跳變補(bǔ)償裝置290的細(xì)節(jié) 將在下文詳細(xì)描述。
圖2所示為圖1所示的網(wǎng)側(cè)控制器164 —種實(shí)施方式的至少一部分的控制框圖。 圖2所示網(wǎng)側(cè)控制器164中的功能模塊可以通過(guò)硬件(hardware)的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以通 過(guò)固件(firmware)或者軟件(software)的形式來(lái)實(shí)現(xiàn),或者通過(guò)硬件結(jié)合軟件的形式來(lái) 實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際的應(yīng)用中，該網(wǎng)側(cè)控制器164可以通過(guò)微控制器來(lái)執(zhí)行，也可以通過(guò)數(shù)字信號(hào) 處理器(digital signal processor, DSP)來(lái)執(zhí)行?；径裕趫D示的實(shí)施方式中，網(wǎng)側(cè) 控制器164被構(gòu)建成基于電壓源控制架構(gòu)。
在圖2所示的實(shí)施方式中，該基于電壓源控制架構(gòu)的網(wǎng)側(cè)控制器164配置有功功 率調(diào)節(jié)器210。該有功功率調(diào)節(jié)器210被配置成接收功率指令信號(hào)212和功率反饋信號(hào) 214，并基于接收到的功率指令信號(hào)212和功率反饋信號(hào)214產(chǎn)生相位角指令信號(hào)216。該功 率指令信號(hào)212代表從網(wǎng)側(cè)變流器144輸出的功率，而該網(wǎng)側(cè)功率反饋信號(hào)214則代表實(shí) 際測(cè)量或者計(jì)算得到的功率。該相位角指令信號(hào)216代表期望從網(wǎng)側(cè)變流器144輸出的交 流輸出電壓的相位值。在一種實(shí)施方式中，該功率反饋信號(hào)214可以通過(guò)電流反饋信號(hào)154 和電壓反饋信號(hào)152計(jì)算得到，其中，該電流反饋信號(hào)154和該電壓反饋信號(hào)152可以分別 通過(guò)設(shè)置在網(wǎng)側(cè)變流器144輸出端和電網(wǎng)18之間的電流傳感器34和電壓傳感器36(如圖1所示)測(cè)量得到。在一種實(shí)施方式中，該電流傳感器34和電壓傳感器36可以為霍爾效 應(yīng)傳感器。雖然在圖1所示的實(shí)施方式中，作為一種示意性的舉例，電流傳感器34和電壓 傳感器36被放置在網(wǎng)側(cè)濾波器24和電網(wǎng)之間成為公共連接點(diǎn)的位置處，但是在其他實(shí)施 方式中，可以在網(wǎng)側(cè)變流器144和電網(wǎng)18之間電連接路線上的任意點(diǎn)進(jìn)行電壓和電流的測(cè) 量，以用于計(jì)算功率反饋信號(hào)214。
請(qǐng)繼續(xù)參閱圖2，該基于電壓源控制架構(gòu)的網(wǎng)側(cè)控制器164還配置有無(wú)功功率調(diào) 節(jié)器220。該無(wú)功功率調(diào)節(jié)器220被配置成接收無(wú)功功率指令信號(hào)222和無(wú)功功率反饋信 號(hào)224，并根據(jù)該無(wú)功功率指令信號(hào)222和無(wú)功功率反饋信號(hào)224產(chǎn)生電壓幅值指令信號(hào) 226。該無(wú)功功率指令信號(hào)222代表希望從網(wǎng)側(cè)變流器144輸出的無(wú)功功率，其可以由電網(wǎng) 運(yùn)營(yíng)商指定也可以根據(jù)實(shí)際的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行確定。該無(wú)功功率反饋信號(hào)224代表從網(wǎng) 側(cè)變流器144輸出端測(cè)量或者計(jì)算得到的無(wú)功功率。該電壓幅值指令信號(hào)226代表期望從 網(wǎng)側(cè)變流器144輸出的交流電壓的幅值。在一種實(shí)施方式中，該無(wú)功功率調(diào)節(jié)器220包括 求和元件(圖未示出)，以將該無(wú)功功率指令信號(hào)222和該無(wú)功功率反饋信號(hào)224相減，以 得到代表該無(wú)功功率指令信號(hào)222和該網(wǎng)側(cè)無(wú)功功率反饋信號(hào)224之間差值的無(wú)功功率偏 差信號(hào)。該無(wú)功功率調(diào)節(jié)器220還可以包括無(wú)功調(diào)節(jié)單元和電壓調(diào)節(jié)單元(圖未示出)，以 根據(jù)該無(wú)功功率偏差信號(hào)產(chǎn)生電壓幅值指令信號(hào)226。
請(qǐng)繼續(xù)參閱圖2，該基于電壓源控制架構(gòu)的網(wǎng)側(cè)控制器164進(jìn)一步包括相位跳變 補(bǔ)償裝置290?？梢岳斫?，在此實(shí)施方式中，該相位跳變補(bǔ)償裝置配置于該網(wǎng)側(cè)控制器164 內(nèi)部，在其他實(shí)施方式中，該相位跳變補(bǔ)償裝置290也可以配置在該網(wǎng)側(cè)控制器164的外 部。該相位跳變補(bǔ)償裝置290被配置成接收電壓反饋信號(hào)(例如信號(hào)152)，并根據(jù)該電壓 反饋信號(hào)152產(chǎn)生相位跳變修正信號(hào)286。在一些實(shí)施方式中，使用如圖1所不的相同的電壓傳感器36來(lái)檢測(cè)電壓信號(hào)，并用來(lái)計(jì)算相位跳變修正信號(hào)。然而，在其他實(shí)施方式中，也可以使用放置在網(wǎng)側(cè)變流器144和電網(wǎng)18之間電連接路徑上不同位置的傳感器，來(lái)檢測(cè)電壓信號(hào)，并分別用于計(jì)算功率反饋信號(hào)和相位跳變修正信號(hào)。該相位跳變修正信號(hào)286被輸送給有功功率調(diào)節(jié)器210，以用于調(diào)節(jié)相位角指令信號(hào)216。在其他實(shí)施方式中，如圖中虛線294從該相位跳變補(bǔ)償裝置290指向該功率指令信號(hào)212，該相位跳變修正信號(hào)286也可以選擇性地或者進(jìn)一步地用來(lái)調(diào)節(jié)該功率指令信號(hào)212。
請(qǐng)繼續(xù)參閱圖2，該基于電壓源控制架構(gòu)的網(wǎng)側(cè)控制器164進(jìn)一步包括信號(hào)產(chǎn)生單元240。該信號(hào)產(chǎn)生單元240被配置成根據(jù)相位角指令信號(hào)216和電壓幅值指令信號(hào)226 產(chǎn)生作用到網(wǎng)側(cè)變流器144的網(wǎng)側(cè)控制信號(hào)168。在發(fā)生瞬態(tài)事件或者遇到故障狀況時(shí)或者從瞬態(tài)事件的恢復(fù)過(guò)程中，該信號(hào)產(chǎn)生單元240根據(jù)調(diào)節(jié)后的相位角指令信號(hào)216產(chǎn)生網(wǎng)側(cè)控制信號(hào)168，因此該交流輸出電壓或者交流輸出電流可以跟隨電網(wǎng)電壓或者保持與電網(wǎng)電壓同步。在一種實(shí)施方式中，該信號(hào)產(chǎn)生單元240可以使用脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation, PWM)單元來(lái)產(chǎn)生PWM型控制信號(hào)168。
圖3所示為圖2所示的有功功率調(diào)節(jié)器210的一種實(shí)施方式的詳細(xì)控制框圖。在圖3所示的實(shí)施方式中，該有功功率調(diào)節(jié)器210包括求和元件250，功率調(diào)節(jié)單元260和相位角產(chǎn)生器270。該求和元件250將該功率參考信號(hào)218與該功率反饋信號(hào)214相減，以提供代表該功率參考信號(hào)218與該功率反饋信號(hào)214之間差值的功率偏差信號(hào)252。該功率偏差信號(hào)252被提供給該有功功率調(diào)節(jié)器210中的功率調(diào)節(jié)單元260，其中該功率調(diào)節(jié)單元 260根據(jù)該功率偏差信號(hào)252產(chǎn)生頻率指令信號(hào)262。該頻率指令信號(hào)262被進(jìn)一步提供給該有功功率調(diào)節(jié)器210中的相位角產(chǎn)生器270，其中，該相位角產(chǎn)生器270根據(jù)該頻率指令信號(hào)262產(chǎn)生相位角指令信號(hào)216。該相位角指令信號(hào)216被信號(hào)產(chǎn)生單元240 (參閱圖 2)用來(lái)產(chǎn)生網(wǎng)側(cè)控制信號(hào)168。
請(qǐng)進(jìn)一步參閱圖3，在一種實(shí)施方式中，鎖相環(huán)電路280被配置成接收電壓反饋信號(hào)152，并根據(jù)該接收的電壓反饋信號(hào)152提供相位跳變修正信號(hào)286。在一種實(shí)施方式中， 該電壓反饋信號(hào)152可以包括通過(guò)電壓傳感器36所檢測(cè)到的三相正弦交流電壓信號(hào)?？梢岳斫?的是，在其他實(shí)施方式中，該電壓反饋信號(hào)152也可以包括單相或者多相的電壓信號(hào)。 在一種實(shí)施方式中，考慮基波分量，該三相交流電壓信號(hào)152也可以表達(dá)為下式
權(quán)利要求
1.一種能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于該能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括直流母線，變流器模塊，以及變流器控制模塊；該直流母線接收來(lái)自于電源的直流電；該變流器模塊與直流母線連接，并用于將該直流母線上的直流電轉(zhuǎn)換成交流電；該變流器控制模塊與該變流器模塊連接，該變流器控制模塊用于根據(jù)功率指令信號(hào)和功率反饋信號(hào)產(chǎn)生相位角指令信號(hào)；該變流器控制模塊還用于基于檢測(cè)到的與電網(wǎng)相關(guān)的電壓產(chǎn)生與瞬態(tài)事件相關(guān)的相位跳變修正信號(hào)，基于該相位跳變修正信號(hào)調(diào)節(jié)該相位角指令信號(hào)；該變流器控制模塊還用于至少基于該調(diào)節(jié)后的相位角指令信號(hào)產(chǎn)生控制信號(hào)，以使得該變流器模塊在該控制信號(hào)的作用下驅(qū)動(dòng)從變流器模塊輸出的交流電壓跟隨與電網(wǎng)相關(guān)的電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于該變流器模塊包括網(wǎng)側(cè)變流器，該網(wǎng)側(cè)變流器用于將該直流母線上的直流電轉(zhuǎn)換成交流電，其中該變流器控制模塊包括網(wǎng)側(cè)控制器，該網(wǎng)側(cè)控制器用于產(chǎn)生作用到該網(wǎng)側(cè)變流器的控制信號(hào)；其中該網(wǎng)側(cè)控制器包括功率調(diào)節(jié)器和相位角產(chǎn)生器，該功率調(diào)節(jié)器用于基于該功率指令信號(hào)和功率反饋信號(hào)產(chǎn)生內(nèi)部頻率指令信號(hào)；該相位角產(chǎn)生器用于根據(jù)該功率調(diào)節(jié)器輸出的內(nèi)部頻率指令信號(hào)產(chǎn)生相位角指令信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于該相位角產(chǎn)生器包括積分元件和第一求和元件，該積分元件用于將該內(nèi)部指令信號(hào)積分以產(chǎn)生相位角指令信號(hào)；該第一求和元件用于將該相位跳變修正信號(hào)和該相位角指令信號(hào)結(jié)合，以產(chǎn)生調(diào)節(jié)后的相位角指令信號(hào)。
4.如權(quán)利要求3所述的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于該積分元件包括用于限制從該積分元件產(chǎn)生的相位角指令信號(hào)的上限值和下限值，其中該相位跳變修正信號(hào)進(jìn)一步被用于調(diào)節(jié)該上限值和下限值。
5.如權(quán)利要求1所述的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于該變流器控制模塊還包括相位跳變補(bǔ)償裝置，該相位跳變補(bǔ)償裝置用于產(chǎn)生相位跳變修正信號(hào)，其中，該相位跳變補(bǔ)償裝置包括坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換單元和相位跳變計(jì)算單元，該坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換單元用于接收電網(wǎng)電壓，并對(duì)接收到的電網(wǎng)電壓執(zhí)行坐標(biāo)變換操作，以產(chǎn)生在同步旋轉(zhuǎn)d_q參考坐標(biāo)系下的d軸電壓信號(hào)和q軸電壓信號(hào)；該相位跳變計(jì)算單元連接于該坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換單元，該相位跳變計(jì)算單元用于根據(jù)該d軸電壓信號(hào)和該q軸電壓信號(hào)計(jì)算該相位跳變修正信號(hào)。
6.如權(quán)利要求5所述的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于該相位跳變計(jì)算單元根據(jù)下述公式計(jì)算該相位跳變修正信號(hào)
7.如權(quán)利要求5所述的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于該相位跳變計(jì)算單元根據(jù)如下公式計(jì)算該相位跳變修正信號(hào)
8.如權(quán)利要求5所述的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于該相位跳變補(bǔ)償裝置進(jìn)一步包括濾波單元，該濾波單元用于濾除該相位跳變修正信號(hào)中包含的高頻噪聲信號(hào)。
9.如權(quán)利要求8所述的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于該相位跳變補(bǔ)償裝置進(jìn)一步包括與該濾波單元連接的比較單元，該比較單元具有滯回比較功能，其用于接收經(jīng)濾波后的相位跳變修正信號(hào)，并提供限制相位角的相位跳變修正信號(hào)。
10.如權(quán)利要求9所述的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于該相位跳變補(bǔ)償裝置進(jìn)一步包括與該比較單元連接的補(bǔ)償單元，該補(bǔ)償單元對(duì)限制相位角的相位跳變修正信號(hào)作用補(bǔ)償系數(shù)，并產(chǎn)生補(bǔ)償?shù)南辔惶冃拚盘?hào)。
11.如權(quán)利要求10所述的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于該相位跳變補(bǔ)償裝置進(jìn)一步包括求和元件，該求和元件連接在該相位跳變計(jì)算單元和該濾波單元之間，該求和元件用于將從補(bǔ)償單元輸出的補(bǔ)償?shù)南辔惶冃拚盘?hào)與從該相位跳變計(jì)算單元計(jì)算出的相位跳變修正信號(hào)相減，以提供相位跳變偏差修正信號(hào)給該濾波單元。
12.如權(quán)利要求8所述的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于該相位角補(bǔ)償裝置進(jìn)一步包括與該濾波單元連接的補(bǔ)償單元，該補(bǔ)償單元對(duì)濾波后的相位跳變修正信號(hào)作用補(bǔ)償系數(shù)，并產(chǎn)生補(bǔ)償?shù)南辔惶冃拚盘?hào)。
13.如權(quán)利要求12所述的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于該相位跳變補(bǔ)償裝置進(jìn)一步包括求和元件，該求和元件連接在該相位跳變計(jì)算單元和該濾波單元之間，該求和元件用于將從該補(bǔ)償單元輸出的補(bǔ)償?shù)南辔惶冃拚盘?hào)與從該相位跳變計(jì)算單元計(jì)算出的相位跳變修正信號(hào)相減，以得到相位跳變偏差修正信號(hào)給該濾波單元。
14.如權(quán)利要求13所述的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于該相位跳變補(bǔ)償裝置進(jìn)一步包括與該補(bǔ)償單元連接的比較單元，該比較單元具有滯回比較功能，其用于接收補(bǔ)償?shù)南辔惶冃拚盘?hào)，并提供限制相位角的相位跳變修正信號(hào)。
15.一種操作能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的方法，其特征在于該方法至少包括如下步驟 至少根據(jù)功率指令信號(hào)和功率反饋信號(hào)產(chǎn)生相位角指令信號(hào)； 根據(jù)檢測(cè)到的電網(wǎng)電壓產(chǎn)生與瞬態(tài)事件相關(guān)的相位跳變修正信號(hào)； 至少根據(jù)該相位跳變修正信號(hào)調(diào)節(jié)該相位角指令信號(hào)；以及 至少根據(jù)該調(diào)節(jié)后的相位角指令信號(hào)產(chǎn)生作用到該能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的變流器模塊的控制信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)從變流器模塊輸出的交流電壓跟隨與電網(wǎng)相關(guān)的電壓。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于該方法還包括如下步驟 對(duì)相位跳變修正信號(hào)進(jìn)行濾波，以濾除該相位跳變修正信號(hào)中含有的高頻噪聲信號(hào)； 對(duì)該相位跳變修正信號(hào)提供補(bǔ)償系數(shù)；以及 通過(guò)滯回比較功能限制該相位跳變修正信號(hào)的相位角。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于該方法還包括如下步驟根據(jù)預(yù)定的電流閾值限制經(jīng)相位角補(bǔ)償后的相位角指令信號(hào)。
18.一種光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于該光伏發(fā)電系統(tǒng)包括變流器模塊，以及變流器控制模塊；該變流器模塊用于將從光伏電源產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換成交流電；該變流器控制模塊與該變流器模塊連接，該變流器控制模塊用于根據(jù)功率指令信號(hào)和功率反饋信號(hào)產(chǎn)生相位角指令信號(hào)；該變流器控制模塊還用于基于檢測(cè)到的電網(wǎng)電壓產(chǎn)生與瞬態(tài)事件相關(guān)的相位跳變修正信號(hào)；該變流器控制模塊還用于根據(jù)該相位跳變修正信號(hào)調(diào)節(jié)該相位角指令信號(hào)；該變流器控制模塊還用于至少基于該調(diào)節(jié)后的相位角指令信號(hào)產(chǎn)生控制信號(hào)，以使得該變流器模塊在該控制信號(hào)的作用下驅(qū)動(dòng)從變流器模塊輸出的交流電壓跟隨與電網(wǎng)相關(guān)的電壓。
19.如權(quán)利要求18所述的光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于該變流器控制器進(jìn)一步包括電流限制器，該電流限制器根據(jù)預(yù)定的電流閾值對(duì)經(jīng)過(guò)相位角補(bǔ)償后的相位角指令信號(hào)進(jìn)行相位角限制。
全文摘要
本發(fā)明揭示能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及其操作方法、光伏發(fā)電系統(tǒng)，該能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括直流母線，變流器模塊，以及變流器控制模塊。直流母線接收來(lái)自于電源的直流電。變流器模塊將直流母線上的直流電轉(zhuǎn)換成交流電。變流器控制模塊根據(jù)功率指令信號(hào)和功率反饋信號(hào)產(chǎn)生相位角指令信號(hào)。變流器控制模塊在發(fā)生瞬態(tài)事件時(shí)基于檢測(cè)到的電網(wǎng)電壓產(chǎn)生相位跳變修正信號(hào)，基于該相位跳變修正信號(hào)調(diào)節(jié)該相位角指令信號(hào)。該變流器控制模塊至少基于該調(diào)節(jié)后的相位角指令信號(hào)產(chǎn)生控制信號(hào)，以使得該變流器模塊在該控制信號(hào)的作用下驅(qū)動(dòng)從變流器模塊輸出的交流電壓在發(fā)生瞬態(tài)事件時(shí)保持與電網(wǎng)電壓同步。本發(fā)明還揭示變流器控制系統(tǒng)，控制能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)運(yùn)作的方法以及光伏發(fā)電系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H02M7/42GK103023361SQ20111030491
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2011年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月23日
發(fā)明者譚卓輝, 鄔心慧, 鄔雪琴, 公茂忠 申請(qǐng)人:通用電氣公司