[发明专利]微电网电力架构

说明书

电力转换器以及由此电力转换器驱动的微电网，其中转换器由比例控制器控制，所述比例控制器直接工作在AC波形下，优选未转换为DC型信号；优选使用电压补偿以移除比例控制器的固有误差；以及优选在电压补偿中使用个别相RMS电压，以允许在任何负载状态下进行正常操作。通过调整所有相的电压来自动补偿一个或两个相的欠电压，以保持平衡。电动机负载的线路启动被自动检测，并且除系统中的其它控制关系外，驱使频率下降以尽可能快地完成线路启动操作。

交叉引用

本申请主张第62/315,447号美国临时申请、第62/326,660号美国临时申请、第62/326,662号美国临时申请、第62/329,052号美国临时申请、第62/360,783号美国临时申请、第62/360,798号美国临时申请、第62/360,860号美国临时申请以及第62/360,682号美国临时申请的优先权，所有这些美国临时申请以引用方式并入本文。

背景技术

本申请涉及微电网电力网络和转换器的控制。

应注意，下文所论述的要点可反映从所公开的发明得到的领悟，并且未必被认为是现有技术。

背景技术：微电网

技术发展的一个重要领域是微电网，其独立于大型电网而对负载进行供电。在本申请中，使用术语“微电网”以表示局部电力网络，其中局部电力网络包含电源与负载两者，并且至少有时与地区规模或大陆规模的较大电网隔离。通常，微电网将不会延伸跨越超过几千米(并且通常短得多)的距离。微电网通常包含与较大电网的可选连接。

完全电网可含有约数千兆瓦的电源，但在许多状况下，小得多的供电在局部地区可能是有用的。这些较小“备用”电源长期以来是电力工程的重要工具。现今，传统上使用备用电力供应器的大多数设施正迁移到微电网，即，迁移到较受控制且较复杂工程设计的电力供应架构。举个例子，常遇到与电网的不可控断开情形的农村社区可具有备用发电机，其中备用发电机可在电网连接出现故障时以较高边际成本供应电力。在此状况下，微电网功能可在电网连接断开时提供从局部电源到局部负载的稳定且平衡的供电，并且在电网连接有效时提供改进的电力调节，并且在电网电力恢复时提供无瞬变重连。另举一例，医院通常具有备用发电机，其中备用发电机至少大到足以在电网电力出现故障时对手术室和生命维持系统供电，并且可能对整个医院供电。另举一例，大型船舶或近海作业平台上的机载电力需要可被视为微电网应用。另举一例，偏远地区(例如，岛屿)中的项目开发通常需要建造微电网。另举一例，支持绿色能源或在绿色能源具有商业吸引力的地点具有建筑的企业可包含来自电池组的局部电力供应，该电池组由太阳能板或风力发电机供电。

随着蓄电池按千瓦-时计算变得越来越低价，电池组已对备用发电机提供较重要的辅助。此外，随着许多企业运营已在地理上扩展到(遭受)老化的基础设施，局部电力供应的资本成本已在许多状况下变得较具吸引力。这可允许企业运营能够忍受在许多区域中变得日益常见的停电或节电。

随着电力分组切换架构转换器(“PPSA”转换器)的出现，因“通用”电力转换器的可用性而使这种趋势愈演愈烈。这些转换器不仅允许进行电压转换，而且允许进行频率转换、功率因数校正、多相转换、相移、从DC逆变以及许多其它功能。

购自Ideal Power Inc.的30B电力转换器在本申请的优先权日之前被装运。此电力转换器包含纯比例最内控制环路，其中随着目标值在电力线路频率的周期期间变化，所述纯比例最内控制环路提供每一相上的输出电压的瞬时值的快速调整。然而，此转换器不包含校正非零持续误差的任何方法，其中非零持续误差是纯比例控制系统的特性。

孤立的微电网

未连接到较大电网的微电网被称为“孤立的”。当微电网是孤立的时，可希望使额外电源上线，例如由于随着每天的不同时间的需求变化)。如果两个电源经由智能电力转换器而连接到电网，那么这可具有一些令人吃惊的困难。