[发明专利]具有负序电流补偿机制的能量转换系统和方法

说明书

技术领域

本发明公开的实施方式涉及能量转换系统和方法，以向电力系统提供电能，特别涉及一种能量转换系统的负序电流补偿机制和方法。

背景技术

基本而言，在全世界范围内，通过可再生能源发电系统，例如光伏发电系统产生的电能，其所占据的份额越来越显著。一般的光伏发电系统包括一个或者多个光伏阵列，其中每个光伏阵列又包括多个相互连接的光伏电池单元，该光伏电池单元可以将太阳辐射能转换成直流电能。为了实现光伏阵列的并网发电，通常会使用变流器模块将光伏阵列产生的直流电能转换成可供电网传输的交流电能。

现有的供光伏发电系统使用的变流器模块的架构有多种形式。其中一种为二级式的结构，其包括一个直流-直流变流器和一个直流-交流变流器。该直流-直流变流器控制从光伏阵列到直流母线间的直流电能的传输。该直流-交流变流器则将输送到直流母线上的直流电能转换成可供电网传输的交流电能。通常，现有的光伏发电系统还具有一个变流器控制模块，其用于通过控制信号控制直流-直流变流器和一个直流-交流变流器的运作，并对各种系统变量，例如直流母线电压，交流电网电压和频率等变量作补偿控制。

在正常并网发电的过程中，传统的能量转换系统通常被设计成仅仅对正序信号进行调节，而并不会对因外部或内部等电网故障所产生的负序信号进行调节。如此，在电网发生故障时如单相故障(single phase fault)或三相系统整体不平衡时，由此产生的负序电流可能会影响系统的稳定性。具体而言，大的负序电流可能限制交流电输出端所输出的正序电流，从而可能会引起正序电流的输出不能够满足需要，而此使能量转换系统不能很好的满足电网的设计需要。

因此，有必要提供一种改进的能量转换系统和方法以解决上述的技术问题。

发明内容

有鉴于上述提及之技术问题，本发明的一个方面在于提供一种能量转换系统。该能量转换系统包括：

直流母线，用于接收来自于电源的直流电；

变流器模块，用于将该直流母线上的直流电转换成交流电；及

变流器控制模块，用于：

根据有功功率指令信号和有功功率反馈信号产生第一指令信号；

根据无功功率指令信号和无功功率反馈信号产生第二指令信号；

根据负序电流指令信号和电网上的负序电流反馈信号产生用于补偿负序电流的第一及第二负序电流修正信号，基于该第一及第二负序电流修正信号分别调节该第一及第二指令信号；及

基于该调节后的第一及第二指令信号产生控制信号，以在该控制信号的作用下驱动该变流器模块工作。

本发明的另一个方面在于提供一种操作能量转换系统的方法。该方法包括：

根据有功功率指令信号和有功功率反馈信号产生第一指令信号；

根据无功功率指令信号和无功功率反馈信号产生第二指令信号；

根据负序电流指令信号和电网上的负序电流反馈信号产生用于补偿负序电流的第一及第二负序电流修正信号；

基于该第一及第二负序电流修正信号分别调节该第一及第二指令信号；及

基于该调节后的第一及第二指令信号产生控制信号，以在该控制信号的作用下驱动该变流器模块工作。

本发明提供的能量转换系统及方法，通过基于电压源的控制架构，产生内部第一指令信号以及第二指令信号，并在能量转换的过程中遇到瞬态事件时或者瞬态事件恢复过程中，实时计算出电网电压发生的负序电流信息，并基于该计算出的负序电流信息对内部产生的第一指令信号及第二指令信号进行补偿，以使降低或消除该负序电流对能量转换系统造成的影响，以提高系统的稳定性，进而使得该能量转换系统更加可靠地进行并网发电。

附图说明

通过结合附图对于本发明的实施方式进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：

图1所示为光伏能量转换系统的一种实施方式的模块示意图。

图2所示为图1所示的网侧控制器的一种实施方式的控制框图。

图3所示为图1所示的网侧控制器的另一种实施方式的控制框图。

图4所示为图2及图3所示的网侧控制器中负序电流补偿单元的一种实施方式的控制框图。

图5所示为图4所示的负序电流补偿单元中的负序电流提取器的一种实施方式的详细控制框图。

图6所示为图4所示的负序电流补偿单元中的负序电流调节器的一种实施方式的详细控制框图。