[发明专利]用于光伏能量的能量存储系统和存储光伏能量的方法

说明书

用于可再生能量应用的能量系统包括可再生能源、连接到AC总线和DC总线的双向逆变器、连接到双向DC/DC转换器的能量存储单元，和包含一个或多个控制器的控制系统，所述一个或多个控制器联接到所述双向逆变器和所述双向DC/DC转换器。所述双向逆变器通过所述DC总线连接到所述可再生能源和双向DC/DC转换器。所述系统被配置来捕获光伏(PV)阵列的低功率、通常被逆变器限幅损耗的能量，并通过利用斜坡率控制进行捕获。

技术领域

本发明涉及能量存储系统和用于将光伏(PV)能量捕获在能量存储器中的方法。

背景技术

电功率转换装置和相关联控制系统可用来接口各种能量资源。例如，功率系统可包括各种互连的分布式能量资源(例如，发电机和能量存储单元)和负载。功率系统也可连接到市电网或微电网系统。功率系统使用电功率转换来在这些能量资源之间转换功率(例如，AC/DC、DC/DC、AC/AC和DC/AC)。

出于将连续功率提供到负载的目的，功率系统可被设计以供应功率、调节功率，并且将功率从一个源传递到另一个。希望以可能的最有效方式提供功率，使得使用最大可能数量的能量生成。然而，拓扑限制和设计要求可以是最终使用的能量生成的限制。常规PV设备由于未能捕获在PV阵列电压低于逆变器的唤醒电压时由PV阵列生成的低电压能量、未能捕获“限幅”能量，并且由于考虑到缩减或能量价格未能将能量供应到电网，而未充分利用由PV阵列生成的功率。

发明内容

本发明的实施例包括用于利用由PV阵列生成的功率的设备和方法。

在一方面，一种用于从功率源捕获低电压能量的功率系统包括：所述功率源，其联接到DC总线；DC/DC功率转换器，其联接到所述DC总线和能量存储装置；功率逆变器，其联接到所述DC总线和AC总线；以及控制系统。所述控制系统可包括一个或多个控制器，所述一个或多个控制器被配置来：监视由所述功率源产生的电压；确定所述功率源是否正产生大于第一预定阈值的电压；当确定所述功率源正产生大于所述第一预定阈值的电压时，确定所述功率源是否正产生小于第二阈值的电压；当确定所述功率源正产生介于所述第一阈值与所述第二阈值之间的电压时：控制所述DC/DC功率转换器以在MPPT模式中操作并将由所述功率源生成的能量存储在所述能量存储装置中；并且控制所述功率逆变器不在MPPT模式中操作；并且当确定所述功率源正产生大于或等于所述第二阈值的电压时：控制所述功率逆变器以在MPPT模式中操作并通过所述AC总线将由所述功率源生成的所述能量供应到电力网；并且控制所述DC/DC功率转换器以不在MPPT模式中操作。

所述第一预定阈值可等于所述DC/DC功率转换器中的预期损耗。

所述功率逆变器具有唤醒电压，所述唤醒电压为所述DC总线处的电压为了使所述功率逆变器操作而必须达到的电压幅度，并且所述第二预定阈值等于所述功率逆变器的所述唤醒电压。

由所述功率源产生的电压可被连续地监视，并且所述控制系统可连续地控制所述DC/DC功率转换器和所述功率逆变器以在操作于MPPT模式中与不操作于MPPT模式中之间转变。

在确定所述功率源是否正产生小于所述第二预定阈值的电压中，所述控制系统可进一步被配置来监视所述DC总线处的所述电压。

还可包括传感器，所述传感器感测所述DC总线处的电压并且将所感测的电压传输到所述功率系统。

在另一方面，一种用于从功率源捕获限幅能量的功率系统可包括：所述功率源，其联接到DC总线；DC/DC功率转换器，其联接到所述DC总线和能量存储装置；功率逆变器，其联接到所述DC总线和AC总线；以及控制系统。所述控制系统可包括一个或多个控制器，所述一个或多个控制器被配置来：监视所述功率逆变器的输出功率；将所述功率逆变器的所述输出功率与预定阈值进行比较；当所述功率逆变器的所述输出功率大于所述预定阈值时，控制所述DC/DC功率转换器以将超过所述预定阈值的所述功率源的输出功率存储在所述能量存储器中。