[发明专利]用于操作发电系统的方法和系统

说明书

技术领域

本文描述的实施例一般涉及光伏(PV)发电系统，并且更具体地，涉及用于将多个可变输入单相直流(DC)电源耦合到对称三相交流(AC)电网的系统。

背景技术

太阳能已经逐渐变为引人注目的能源并且已经被视为清洁、可再生的能源备选形式。采用太阳光形式的太阳能可以通过太阳能电池转换为电能。用于将光转换为电能的装置的更通用术语是“光伏(PV)电池”。太阳光是光的子集。从而，太阳能电池是光伏(PV)电池的子集。PV电池包括一对电极和布置在其间的光吸收PV材料。当用光辐照PV材料时，PV材料中被限制于原子的电子被光能释放以自由地移动。这样，就产生了自由电子和空穴。这些自由电子和空穴被有效地分开使得持续地提取电能。当前商业化的PV电池使用半导体PV材料，典型地是硅。

为了获得更高的电流和电压，电连接太阳能电池以形成太阳能模块。除多个太阳能电池外，太阳能模块还可包括传感器，例如辐照传感器，温度传感器，和/或功率表。还可连接太阳能模块以形成模块串。典型地，模块串输出的DC电压提供给电网逆变器，例如DC至AC电压逆变器。该DC至AC电压逆变器将DC电压转换为单相或三相交流(AC)电压或电流。三相AC输出可以提供给电力变压器，其使电压上升以产生施加到配电网的三相高压AC。

施加到配电网的电需要满足电网连通性预期。这些要求解决了安全问题和电力质量关注。例如，电网连通性预期包括在瞬态事件(例如电力高峰或者电力故障)情况下便于使发电系统从电网断开。另一个电网连通性预期是产生的电力被调节成确保电力与流过电网的电的电压和频率匹配。例如，电气和电子工程师协会(IEEE)已经编写了解决包括可再生能量系统的电网连接的分布式发电的标准(IEEE1547-2003)。保险商实验室(UL)也已经开发了UL 1741标准来证明用于独立电力生产和电网连接的可再生能量系统的逆变器、转换器、电荷控器以及输出控制器。UL 1741证实了逆变器遵守用于电网连接应用的IEEE 1547。

具体地，电网连接的PV发电系统必须满足公用互连要求，其包括低压穿越(LVRT)、电压调整以及功率因数校正。

发明内容

在一个方面，提供了光伏(PV)发电系统。该系统包括多个PV收集器单元，其包括至少一个PV电池和收集器侧单相逆变器。这些多个PV收集器单元配置成与对称多相交流(AC)负载耦合。该系统还包括配置成控制这些多个PV收集器单元操作的系统控制器。

在另一个方面，提供了用于将直流(DC)电力转换为用于输送到电负载的交流(AC)电力的方法。该DC电力由多个可变的输入电源产生。该方法包括提供多个光伏(PV)收集器单元，其每个包括至少一个PV电池和收集器侧单相逆变器。这些多个PV收集器单元配置成产生DC电压并且将该DC电压转换成单相AC输出。该方法进一步包括将至少一个系统控制器通信地耦合到这些多个PV收集器单元，并且对系统控制器编程以控制这些多个PV收集器单元的操作。

在再另一个方面，提供了电力转换系统。该系统包括多个收集器侧单相逆变器，其配置成接收可变的输入直流(DC)电压。该系统还包括系统控制器，其耦合到多个收集器侧单相逆变器并且配置成控制多个收集器侧单相逆变器的操作。多个收集器侧单相逆变器配置成提供对称多相交流(AC)给电负载。

附图说明

图1是已知的光伏(PV)发电系统的框图。

图2是包括多个收集器侧逆变器的PV发电系统的第一示范性实施例的框图。

图3是在图2中示出的PV发电系统的第二示范性实施例的框图。

图4是可包括在图2中示出的PV发电系统中的系统控制器的示范性实施例的框图。

图5是包括多个收集器侧逆变器的PV发电系统的第一备选实施例的框图。

图6是包括多个收集器侧逆变器的PV发电系统的第二备选实施例的框图。

图7是用于控制在图2-6中示出的PV发电系统的操作的示范性方法的流程图。

具体实施方式