[发明专利]用于向电网分配电功率的系统

说明书

技术领域

本发明总体上涉及一种用于向电网分配电功率的方法和系统。本发明进一步涉及一种用于执行所述方法的计算机程序产品。

背景技术

中压（MV）变压器升压DC/AC逆变器输出电压以允许连接至MV配电网。变压器功率损耗由a）由于变压器负载电流所引起的绕组损耗和b）由于变压器磁化电流所引起的绕组和芯部损耗所构成。

变压器功率损耗能够被分类为i）变压器操作期间（即，逆变器功率>0）的负载损耗，或者ii）在变压器空闲时（即，逆变器功率=0）出现的非负载损耗。

研究显示，取决于配置，非负载损耗占到变压器功率总损耗的75%，并且因此优选地应当被消除或者至少有所减少。因此，MV变压器应当在向逆变器输送DC电压的电力发电设备中没有功率生成时断开连接，所述电力发电设备例如可以以光伏（PV）阵列的形式来实现。

然而，变压器到配电网的连接导致了在初级绕组中流动的涌流电流潮流，所述涌流电流潮流导致绕组的强磁场和错位。结果，绝缘属性有所恶化。在断开连接期间由于磁化电流被迫停止流动，也会出现类似的效果，并且频繁的连接/断开连接因此降低了变压器的可靠性和寿命。

在本领域，串联扼流圈已经用来限制涌流电流。然而，这要求体积庞大的附加组件，所述附加组件的设计必须进行针对具体变压器要求进行调适。

发明内容

本发明的总体目标是解决或至少缓解本领域中关于以上所描述的问题。

在本发明的第一方面，这些目标通过一种向电网分配电功率的系统而实现。所述系统包括DC/AC逆变器，其被配置用于将电力发电机输出的DC电压转换为AC电压；变压器，其被配置用于接收所述AC电压，对所述AC电压进行变压并且将经过变压的AC电压传输至电网；以及连接器，其被配置用于有选择地将变压器与电网进行连接和断开连接。所述DC/AC逆变器被配置用于对送至变压器的初级绕组磁化电流进行控制，并且所述连接器被配置用于基于被控制的磁化电流而将电网和变压器进行连接和断开连接。

在本发明的第二方面，这些目标通过一种向电网分配电功率的方法而实现。所述方法包括以下步骤：将电力发电机输出的DC电压转换为AC电压，在变压器内对所述AC电压进行变压并且将经过变压的AC电压传输至电网。另外，所述方法包括以下步骤：对送至变压器的初级绕组磁化电流进行控制，并且基于被控制的磁化电流而有选择地将电网和变压器进行连接和断开连接。

在本发明的第三方面，这些目标通过一种包括计算机可执行组件的计算机程序产品而实现，当所述计算机可执行组件在设备中所包括的处理单元上运行时使得所述设备执行本发明的方法的步骤。

在本发明的第四方面，这些目标通过一种包括存储程序代码的计算机可读介质的计算机程序产品而实现，所述程序代码在被执行时实施根据本发明的方法。

因此，本发明的有利之处在于DC-AC逆变器对变压器的初级绕组磁化电流进行控制，并且连接器被配置用于基于受控的磁化电流而有选择地将电网连接至变压器或者将电网与变压器断开连接。通过令逆变器控制磁化电流并且基于妥善控制的电流将电网连接至变压器/从变压器断开连接，即在磁化电流已经稳定在认为安全的水平时对连接器进行操作，能够大幅减少或消除流入变压器的涌流电流潮流。

在示例性实施例中，当电力发电机（例如为PV阵列）开始产生足够功率时—通常为清晨-DC-AC逆变器缓慢增大变压器的初级绕组磁化电流。当连接例如为配电网的预先供能的负载安全时，例如以开关形式实施的连接器将变压器的次级侧连接至电网并且所述逆变器开始以功率传输模式进行操作。

因此，DC/AC逆变器对磁化电流进行控制并且当所述电流已经稳定时，电网被连接至变压器。当PV阵列的功率输出下降至预定阈值以下时（通常在晚间），连接器将变压器从电网断开连接。所述逆变器因此进入电网断开模式并且保持在所述模式直至PV阵列再次开始产生足够功率。

在另外的示例性实施例中，如果电网例如由于维护而需要断开连接，则所述逆变器减小磁化电流，并且在被认为安全时，即当磁化电流已经下降至并稳定在能够大幅减少或避免变压器中的涌流电流的水平时，所述变压器从电网断开连接。在完成维护之后，所述逆变器增大磁化电流，并且电网当所述电流已经稳定在涌流电流将被避免的某个水平时被连接至变压器。

通过在将电网连接至变压器（或从变压器断开连接）之前妥善控制磁化电流，能够减少或避免流入变压器的涌流电流潮流。