[发明专利]多相位电力系统中的功率因子调整

说明书

在先申请的权益要求

本申请要求于2013年4月16日递交的US临时申请61/812,694的权益，通过参考将其引入本文。

背景技术

在电力传输和配送中，无功伏安(VAR)是用于测量AC电力系统中的无功功率的单位。当电流和电压不同时改变时，AC电路中存在无功功率。VAR功率指的是电力产生系统所供应的总功率的虚分量，由于驱动无功负载使得电流和电压彼此异相而导致的。驱动感性负载导致电流滞后于电压，针对容性负载则导致电流超前于电压。

因此可以根据需要通过添加电容/电感来补偿功率的无功分量。由位移功率因子Cos(Φ)来指示无功功率的程度，其中Φ是电流和电压之间的相位角。传统意义上认为电容器产生无功功率，并且电感器消耗无功功率。如果并行设置电容器和电感器，则趋向于消除而不是添加流经电感器和电容器的电流。这是用于控制电力传输中的功率因子(VAR控制)的基本机制；在电路中插入电容器(或电感器)以部分地消除负载“消耗的”无功功率。

在电网要求必需对任意电网连接的电源输出进行超前或滞后控制的情况下，需要VAR控制。在来自可再生源(具体地太阳能)的电力产生正成为总电力产生的较大部分的情况下，带来新的电网要求。具体的，这些对于无功功率校正的VAR控制具有要求，否则向电网供应电力的不同源的会迫使电网在整个系统的峰值和谷值周期期间进入欠激励或过激励模式。因此，例如在德国，新标准要求吸收或输出VLR的能力，具体的从2012年1月开始新产品将强制使用的VDE4105。因此非常需要对VAR做出反应和校正和/或主动抑制VAR的能力。

发明内容

前述权利要求旨在充当对本发明的一些实施例的简介。它不旨在作为本文档中所公开的所有发明性主题内容的介绍或综述。以下详细说明中所参照的附图将对发明内容所描述的实施例以及其他实施例进行进一步描述。因此为了理解本文档所描述的所有实施例，需要对发明内容、详细说明和附图的全面评述。

本发明的一些实施例提供了用于可再生能源的多相位电力产生系统，其中可以选择性地切入和切出无功元件(即电容器和/或电感器)，以满足特定功率因子要求。在一些实施例中，多相位电力系统的每个相位接收来自一组逆变器所产生的功率，并且每个相位具有一组开关无功元件，用于对属于多相系统的所述特定相位的一组逆变器所产生的功率做出功率因子调整。在一些实施例中，将属于特定相位的该组逆变器的功率输出组合到一个组合AC功率输出中，并且通过该特定相位的一组开关无功元件对组合功率输出执行针对该特定相位的功率因子调整。在一些实施例中，至少一些逆变器是将来自一个或两个太阳能面板的DC功率转换为AC功率的微逆变器。

在一些实施例中，将该组开关电感器中的电感器的大小规定为它们提供可能所需的最大感性功率因子校正。在一些实施例中，一组开关电容器中的总电容足以提供系统的最大额定功率(例如12kW)上的最大所需功率因子校正(例如90％)。

在一些实施例中，该组电容器中的最小电容器值提供在最低所需操作功率处功率因子改变中的足够分辨率(例如最小所需全系统功率电平的5％)。在一些实施例中，改变最大电容器的电容，使得它们的电容是彼此功率因子的2次幂。在一些实施例中，对组中的至少一些电容器定值，使得小于给定电容器的所有电容器的和超过该给定电容器值。在一些实施例中，“大”电容器中最小的电容器小于所有“小”电容器值的和。

一些实施例提供了用于确定从一组开关电容器和/或一组开关电感器中切入或切出哪些电容器和/或电感器的算法。该算法首先用给定负载计算获得目标功率因子值所需的电容。如果所需电容是负数，则算法确定将哪些电容器切入电路中，然后计算要切入电路中的电容的平衡。针对大电容器，如果它是小于所需电容的最大电容器，则一些实施例中的算法选择用于切入的电容器。针对小电容器，一些实施例中的算法检查电容器的每个组合，以确定哪个组合产生具有最小误差的电容目标值。

在一些实施例中，系统控制器控制多相位电力供应系统。在一些实施例中，系统控制器是对于多相位电力产生系统的网关控制器，用户可以通过系统控制器来监视并控制系统的操作。在一些实施例中，系统控制器还对多相位系统的不同相位之间的功率产生操作进行协调。在一些实施例中，系统控制器收集来自系统中的每个微逆变器的功率输出读数并执行对不同相位之间的功率输出电平的平衡。然后每个相位的VAR控制使用平衡后的功率输出电平来校正该相位的功率因子。

附图说明

在所附权利要求中阐述了本发明的新颖特征。然而，为了解释，在以下附图中阐述本发明的若干实施例。