[发明专利]太阳能发电系统以及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电能转换，特别是，涉及光伏模块至电网的连接。

背景技术

由于传统能源的稀缺和成本上升以及对环境的关注，在替代能源例如太阳能以及风能方面产生了浓厚的兴趣。太阳能发电采用光伏(PV)模块以从太阳产生电。在此系统中多个光伏单元相互电连接。

在太阳能发电系统中，为了馈送电力至电网，电力电子元件用于进行电力调节。在一实例中，电力电子元件包含通过DC传输线背对背连接的直流(DC)-DC转换器以及DC-交流(AC)逆变器。

随着新的电网标准发展来用于太阳能发电系统，以及太阳能的市场渗透水平的增加，太阳能的可变性越来越少被公用事业公司所接受。例如，公用事业公司正加入或希望加入关于电力爬升率限制、电力缩减以及频率稳定的要求。

电力缩减指的是减少电力产生系统的输出电力，并且通常当在区域中产生超量电力，且将该电力转移到需求中心的传输能力不足时发生。电力缩减也在某些类型的电网干扰时被公用事业所需要。公用事业的频率稳定要求当太阳能发电系统能够响应于电网条件的改变而增加或减少其输出电力时可以实现。储存超量能量于能量储存装置是来实现电力缩减以及应付频率稳定要求的一种选择，但系统成本会随着储存装置的使用以及尺寸而增加。

因此，需要一种改进的太阳能输电系统以解决一个或多个上述问题。

发明内容

根据本发明实施例，提供电力产生系统，包括光伏(PV)模块，用以产生电力。系统还包括：电力转换器，耦合成用于从光伏模块接收电力；以及转换器控制器，用以控制电力转换器。每个转换器控制器包括最大电力点追踪控制元件。在该系统中提供主控制器，用于通过控制使电力-电压(P-V)曲线在最大电力点以及离开最大电力点的电力点之间扫掠的电力转换器的数目以及定时，来协调电力转换器的电力输出。

根据本发明另一实施例，提供一种控制太阳能发电系统的方法，太阳能发电系统包括光伏模块以及耦合至光伏模块的电力转换器。方法包括使用至少一个处理器以用于通过控制使电力-电压(P-V)曲线在最大电力点以及离开最大电力点的电力点之间扫掠的电力转换器的数目以及定时来协调电力转换器的电力输出。

附图说明

本发明的这些以及其他特征、方面和优势在参照附图阅读了以下详细描述时将变得更好理解，贯穿这些附图中的相似的符号代表相似的部件，其中。

图1是传统太阳能发电系统的示意性图示。

图2是光伏模块V-I特性以及P-V特性的图形表示。

图3是根据本发明实施例的太阳能发电系统的示意性表示。

图4是图3实施例的光伏模块的V-I曲线、P-V曲线以及电力波形的图形表示。

图5是根据本发明实施例的总输出电力波形以及DC-DC转换器输出电力波形的图形表示。

图6是根据本发明实施例的光伏模块的另一V-I曲线、P-V曲线以及电力波形的图形表示。

图7是根据本发明另一实施例的太阳能发电系统的示意性表示。

具体实施方式

图1示出了传统太阳能发电系统10。该发电系统包含光伏阵列12，其包含多个连接的光伏模块。光伏阵列通过DC/DC转换器16、DC传输线18以及电网侧三相DC/AC转换器20连接至电网14。在其他系统中，电网侧三相转换器可由多个单相转换器而替代。DC/DC转换器16由DC/DC控制器22控制，DC/DC控制器22可包括最大电力点追踪(MPPT)控制器，且电网侧转换器20由电网侧控制器24控制。系统控制器26分别为DC/DC转换器22以及电网侧转换器20产生参考DC电压命令、参考输出电压幅度命令以及参考频率命令。在其他系统中，单一控制器可用于图1所示的多重控制功能。系统中使用滤波器28来从系统输出电力中移除谐波，以及变压器30用来将电网侧转换器输出电压匹配至电网电压。电网14可包括公用事业电网或任何其他连接电力产生系统以及负载的系统。