功率轉(zhuǎn)換器孤島檢測(cè)的制作方法
【專利摘要】一種功率轉(zhuǎn)換器，包括用于基于提供給電流調(diào)節(jié)器以生成在正反饋回路中提供并指示孤島條件的信號(hào)的功率轉(zhuǎn)換器中的一個(gè)或多個(gè)電流和電壓的測(cè)量來檢測(cè)孤島條件的檢測(cè)設(shè)備和方法。
【專利說明】功率轉(zhuǎn)換器孤島檢測(cè)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一般來說，本發(fā)明涉及功率轉(zhuǎn)換器，以及具體來說，涉及基于功率轉(zhuǎn)換器中的電流和電壓測(cè)量來檢測(cè)孤島條件。
【背景技術(shù)】
[0002]功率轉(zhuǎn)換器用來把來自直流(DC)電源的電力轉(zhuǎn)換成交流(AC)電力輸出，供本地負(fù)荷上使用或者供輸送到電力網(wǎng)。這類功率轉(zhuǎn)換器在諸如用于從DC分布式電源、例如光伏(PV)電池來提供AC電力應(yīng)用中是有幫助的。隨著對(duì)于特別是與溫室氣體(GHG)和某些其它排放相關(guān)的、對(duì)人為環(huán)境退化的增加的社會(huì)關(guān)注，存在朝向分布式可再生發(fā)電的增加的趨勢(shì)。例如，近年來，存在已經(jīng)安裝房頂太陽能電池陣列(其生成電力以向家庭或企業(yè)供電并且還向電力網(wǎng)提供多余電力)的家庭和企業(yè)的數(shù)量的急劇增加。這類分布式發(fā)電源可要求比較有效、廉價(jià)、可靠并且具有最小形狀因數(shù)的功率轉(zhuǎn)換器。常規(guī)功率轉(zhuǎn)換器通常要求DC濾波器、升壓轉(zhuǎn)換器、AC濾波器、逆變器以及到電力網(wǎng)的耦合。
[0003]在本地負(fù)載能夠從分布式生成源或者電力網(wǎng)來接收電力的電力的分布式生成或者電力生成使用點(diǎn)中，本地負(fù)載能夠從電力網(wǎng)被斷開，以及分布式生成源能夠繼續(xù)向本地負(fù)載供電。這種條件稱作孤島，其中本地負(fù)載和分布式生成源被“孤立”或者與電力網(wǎng)的其余部分電隔離。
[0004]孤立負(fù)載能夠引起輸送到本地負(fù)載的電壓與電流之間的本地頻率和相位的漂移。另外，孤立條件可對(duì)可能在電力線上進(jìn)行工作并且可能不知道孤立和帶電電力線的存在的公用事業(yè)工作人員造成危險(xiǎn)。因此，當(dāng)孤島條件存在時(shí)，實(shí)現(xiàn)防孤島過程，以防止從分布式電源向本地負(fù)載提供電力。此外，保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室證書(UL1741)要求功率轉(zhuǎn)換器提供用于檢測(cè)孤島條件的機(jī)制并且實(shí)現(xiàn)防孤島過程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一個(gè)實(shí)施例中，逆變器控制器能夠包括接收直流(DC)電壓信號(hào)、第一交流(AC)電流信號(hào)、第二 AC電流信號(hào)和AC電壓信號(hào)的至少一個(gè)輸入端子。逆變器控制器還能夠包括部分基于DC電壓信號(hào)、第一 AC電流信號(hào)、第二 AC電流信號(hào)和AC電壓信號(hào)來輸出至少一個(gè)分量信號(hào)(component signal)的電流調(diào)節(jié)器,其中，至少一個(gè)分量信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)作為改變AC電壓信號(hào)的幅值和頻率中的任一個(gè)或兩者的反饋來提供，其中改變?cè)诠聧u條件存在時(shí)高于對(duì)應(yīng)預(yù)定閾值。
[0006]在另一個(gè)實(shí)施例中，控制逆變器的方法能夠包括測(cè)量直流(DC)電壓信號(hào)、第一交流(AC)電流信號(hào)、第二 AC電流信號(hào)和AC電壓信號(hào)。該方法還能夠包括接收標(biāo)稱VAR參考信號(hào)和DC電壓參考信號(hào)，以及基于DC電壓信號(hào)、第一 AC電流信號(hào)、第二 AC電流信號(hào)、AC電壓信號(hào)、標(biāo)稱VAR信號(hào)和DC電壓參考信號(hào)來確定至少一個(gè)分量信號(hào)。該方法還能夠包括至少部分基于分量信號(hào)來確定逆變器控制信號(hào)，其中至少一個(gè)分量信號(hào)指示孤島條件，并且在孤島條件存在時(shí)產(chǎn)生控制來自逆變器的電力輸出的逆變器控制信號(hào)。[0007]在又一個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)能夠具有:至少一個(gè)電源，向升壓轉(zhuǎn)換器提供電力以提供直流(DC)電力；至少一個(gè)電流傳感器，用于測(cè)量第一交流(AC)電流信號(hào)和第二 AC電流信號(hào)；以及至少一個(gè)電壓傳感器，用于測(cè)量DC電壓信號(hào)和AC電壓信號(hào)。轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)還能夠具有:逆變器，基于逆變器控制信號(hào)來將DC電力轉(zhuǎn)換成交流(AC)電力；以及逆變器控制器，提供逆變器控制信號(hào)。逆變器控制器能夠包括電流調(diào)節(jié)器，部分基于第一 DC電壓信號(hào)、第一 AC電流信號(hào)、第二 AC電流信號(hào)和第一 AC電壓信號(hào)來輸出至少一個(gè)分量信號(hào),其中至少一個(gè)分量信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)在正反饋回路中提供，并且指示孤島條件，從而在孤島條件存在時(shí)產(chǎn)生控制逆變器的電力輸出的逆變器控制信號(hào)。
[0008]本文詳細(xì)描述并且作為要求保護(hù)的本發(fā)明的一部分來考慮本發(fā)明的其它實(shí)施例、特征和方面。參照以下詳細(xì)描述、附圖和權(quán)利要求書，能夠了解其它實(shí)施例、特征和方面。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]現(xiàn)在參照附表和附圖，附圖不一定按比例繪制，其中:
圖1是包括具有能夠按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例來操作的逆變器的功率轉(zhuǎn)換器的示例電力系統(tǒng)的框圖表示。
[0010]圖2是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示例逆變器控制器的框圖表示。
[0011]圖3是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例、檢測(cè)圖1的電力系統(tǒng)中的孤島條件的示例方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面將參照附圖更全面地描述本發(fā)明的實(shí)施例，附圖中示出本發(fā)明的實(shí)施例。但是，本發(fā)明可通過許多不同的形式來實(shí)施，而不應(yīng)被理解為局限于本文所提出的實(shí)施例；相反，提供這些實(shí)施例，以使得本公開將是透徹和全面的，并且將向本領(lǐng)域的技術(shù)人員全面地傳達(dá)本發(fā)明的范圍。相似標(biāo)號(hào)通篇表示相似元件。
[0013]本發(fā)明的實(shí)施例可提供用于孤島條件的改進(jìn)檢測(cè)的設(shè)備、系統(tǒng)和方法。這種改進(jìn)可需要例如測(cè)量功率轉(zhuǎn)換器中的電流和電壓，并且向逆變器控制器提供測(cè)量，其中電流調(diào)節(jié)器提供在正反饋回路中使用并且在孤島條件存在時(shí)使逆變器控制信號(hào)停止逆變器的操作的信號(hào)。通過這樣做，逆變器在孤島條件存在時(shí)不提供AC電力，并且防孤島被實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)方面，防孤島可使用功率轉(zhuǎn)換器本身中的電壓和電流測(cè)量來實(shí)現(xiàn)。在另一方面，防孤島可通過實(shí)行超過閾值的電力輸出的頻率、相位或者頻率和相位的改變以使逆變器跳閘的電流調(diào)節(jié)器的正反饋回路來實(shí)現(xiàn)。
[0014]現(xiàn)在將參照附圖來描述本發(fā)明的示例實(shí)施例。
[0015]現(xiàn)在參照?qǐng)D1，描述能夠按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例來操作的電力系統(tǒng)100。電力系統(tǒng)100能夠包括:功率轉(zhuǎn)換器101 ；DC電源，例如光伏(PV)陣列102 ;本地負(fù)載& ;開關(guān)Sgrid ;以及到電力網(wǎng)116的耦合114。功率轉(zhuǎn)換器101能夠包括DC濾波器104，其電連接到DC電源102 (其還能夠電連接到DC升壓轉(zhuǎn)換器106)并且從其中接收電力。DC升壓轉(zhuǎn)換器106能夠連接到逆變器108，其向AC濾波器112輸出AC電力，其中在DC升壓轉(zhuǎn)換器106與逆變器110之間電容器C2從電力旁路到地。逆變器108還可包括逆變器控制器110或逆變器調(diào)節(jié)器，以用于生成用于逆變器108的操作并且用于控制逆變器108的輸出的控制信號(hào)。AC濾波器112的輸出能夠經(jīng)由開關(guān)SgHd與到電力網(wǎng)116的耦合114以及與本地負(fù)載&電連接。在功率轉(zhuǎn)換器101的孤立條件下，AC濾波器112的輸出只可在本地負(fù)載&中耗散，而沒有提供給電力網(wǎng)116。
[0016]雖然DC電源示為PV陣列102，但是在其它實(shí)施例中，它能夠是任何DC電源，包括但不限于光伏電池、燃料電池和電解電池或者其組合。作為另一實(shí)施例，電源能夠是非DC電源，例如來自風(fēng)力收集、水力收集或太陽熱(太陽能聚能器)源。附加電源能夠包括經(jīng)整流渦輪發(fā)電機(jī)輸出，其中渦輪機(jī)使用任何種類的已知方法來驅(qū)動(dòng)，包括但不限于燃燒礦物燃料和其它碳?xì)浠衔?、核、水力發(fā)電或者其組合。
[0017]DC輸入濾波器104能夠包括電感器Lde和電容器Cde。DC輸入濾波器104的一個(gè)目的能夠是防止升壓轉(zhuǎn)換器106的具有斬波頻率的電流流到電源102并且由此中斷電源102的操作。電感器Ld。和電容器Cd?？蛇m當(dāng)?shù)卮_定大小以濾出升壓轉(zhuǎn)換器106的斬波頻率。DC輸入濾波器104還可通過除了所示的LC配置之外的任何已知備選配置來實(shí)現(xiàn)。
[0018]DC升壓轉(zhuǎn)換器106的一個(gè)目的可以是建立DC電壓。換言之，DC升壓轉(zhuǎn)換器106可以以某個(gè)DC輸入電壓來接收電力，并且以大于DC輸入電壓的電壓來輸出電力。
[0019]電容器C2的一個(gè)目的可以是在將信號(hào)提供給逆變器108之前，濾出在DC升壓轉(zhuǎn)換器106的輸出處的任何高頻分量。將具有升壓電壓的DC電力提供給逆變器108，以及逆變器108在其輸出將DC電力轉(zhuǎn)換成AC電力。逆變器108能夠由逆變器控制器110來控制，以及下面結(jié)合圖2更詳細(xì)描述逆變器控制器110。
[0020]AC濾波器112的一個(gè)目的可以是調(diào)節(jié)逆變器108的輸出電力，以便從逆變器108輸出中濾出任何高頻分量、例如逆變器108的斬波頻率。AC濾波器112可包括電感器La。、電容器Ca。和電阻器Ra。。AC濾波器112的AC電力輸出還可由本地負(fù)載Rlj來消耗，并且還提供給電力網(wǎng)116。
[0021]開關(guān)Sgrid可有選擇地?cái)嚅_從逆變器108到電力網(wǎng)116的電力。當(dāng)Sgrid閉合時(shí)，來自逆變器108的AC電力可經(jīng)由耦合114提供給電力網(wǎng)116。因此，在非孤島條件中，功率轉(zhuǎn)換器101可采用電感耦合114連接到電力網(wǎng)116，并且因此可看到相對(duì)電感性負(fù)載。但是，在孤立條件下，功率轉(zhuǎn)換器101可以僅向本地負(fù)載&提供電力，并且因此看到相對(duì)電阻性負(fù)載。在一個(gè)方面，功率轉(zhuǎn)換器101的負(fù)載的差能夠用來區(qū)分孤立和非孤立條件。
[0022]在電力系統(tǒng)100的操作期間，各種電壓和電流測(cè)量可進(jìn)行，并且提供給逆變器控制器110。這些測(cè)量可使用各種電流和電壓傳感器進(jìn)行，如本領(lǐng)域眾所周知的那樣。測(cè)量可包括DC電壓即在對(duì)逆變器108的輸入所測(cè)量的DC反饋電壓(Vdcjbk)、第一 AC電流即在逆變器108的輸出所測(cè)量的AC線反饋電流(L_IFbk)、AC電壓即在AC濾波器的輸出所測(cè)量的電壓反饋(VFbk)以及第二 AC電流即也在AC濾波器的輸出所測(cè)量的反饋電流(IFbk)。這些電流和電壓測(cè)量的相對(duì)值可指示功率轉(zhuǎn)換器101是否處于孤立狀態(tài)，并且因此可用來對(duì)孤立條件進(jìn)行監(jiān)測(cè)并且起作用。
[0023]現(xiàn)在參照?qǐng)D2，描述按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的示例逆變器控制器110。在一個(gè)方面，逆變器控制器110能夠按時(shí)序接收如上所述的電壓和電流測(cè)量，并且操縱測(cè)量以生成逆變器控制信號(hào)。逆變器控制信號(hào)可以是調(diào)制逆變器110中的固態(tài)開關(guān)(未示出)的信號(hào)。這類信號(hào)也可以是用于選通包括逆變器110的絕緣柵雙極晶體管(IGBT)的橋接器的脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)。所生成信號(hào)還可在功率轉(zhuǎn)換器處于孤立條件時(shí)使逆變器110停止起作用或者跳閘。
[0024]現(xiàn)在將繼續(xù)參照?qǐng)D2來論述逆變器控制信號(hào)的生成。VFbk和IFbk能夠分別提供給解調(diào)器塊120和122，以便在旋轉(zhuǎn)參考系中提供兩個(gè)測(cè)量Vfm^P IFbk的分解信號(hào)。在一個(gè)方面，解調(diào)器120和122可從鎖相環(huán)(PLL) 124接收角信息以生成正交信號(hào)，以便產(chǎn)生輸入信號(hào)VFbk和IFbk的正交分解。VFbk測(cè)量可分解為兩個(gè)正交信號(hào)VxFbk和VyFbk，以及IFbk測(cè)量可分解為兩個(gè)正交信號(hào)IxFbk和IyFbk。
[0025]信號(hào)VxFbk和VyFbk能夠提供給幅值計(jì)算塊126，以將VFbk的幅值確定為VMgFbk。另外，VxFbk> VyFbk, IxFbk和IyFbk能夠提供給VAR計(jì)算塊128，以將電流和電壓的叉積確定為信號(hào)VARpbko信號(hào)VyFbk也提供給PLL 124以生成角信息，其由解調(diào)器120和122以及解調(diào)器132和旋轉(zhuǎn)器144來使用。
[0026]測(cè)量Vdcfbk可從DC參考電壓Vddtef (其被提供給逆變器控制器110)中減去，并且差能夠提供給DC電壓調(diào)節(jié)器130。將測(cè)量L_IFbk提供給解調(diào)器132。解調(diào)器132與解調(diào)器120和122相似地進(jìn)行操作，其中輸入測(cè)量L_IFbk能夠分解為兩個(gè)正交信號(hào)L_IxFbk和L_IyFbk。L_IxFbk信號(hào)從DC電壓調(diào)節(jié)器130的輸出減去，并且差能夠提供給電流調(diào)節(jié)器134，其生成命令信號(hào)L_VxM。電流調(diào)節(jié)器能夠是已知調(diào)節(jié)器類型的任一個(gè)，其中包括但不限于比例(P)、比例積分(PD、比例積分微分(PID)或者其組合。在一個(gè)方面，L_VxQnd可以是凈電流調(diào)節(jié)器134輸出或者所有分量輸出之和。
[0027] 繼續(xù)進(jìn)行圖2，可提供標(biāo)稱電壓電流無功(VAR)參考信號(hào)。在示例中，標(biāo)稱VAR參考信號(hào)可從電力公司來提供，以控制電力網(wǎng)116上的無功功率量。標(biāo)稱VAR參考可與來自反饋回路的信號(hào)求和，以生成命令信號(hào)VARm。VARpbk信號(hào)可從VARm信號(hào)中減去，并且提供給VAR調(diào)節(jié)器136，以提供另一個(gè)命令信號(hào)VMgemd。VAR調(diào)節(jié)器136能夠調(diào)節(jié)將多少功率提供給電力網(wǎng)116。VMgFbk信號(hào)可從Vreg0nd信號(hào)中減去，并且提供給AC電壓調(diào)節(jié)器138。信號(hào)L_IyFbk能夠從AC電壓調(diào)節(jié)器的輸出中減去，并且提供給電流調(diào)節(jié)器139。與電流調(diào)節(jié)器134相似，電流調(diào)節(jié)器139可具有任何已知類型，并且可生成若干分量信號(hào)，例如積分信號(hào)或微分信號(hào)。電流調(diào)節(jié)器139的分量信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)可與DC電壓調(diào)節(jié)器130的輸出、標(biāo)稱電抗器電感和標(biāo)稱電網(wǎng)頻率的乘積以及AC電壓調(diào)節(jié)器138的輸出和標(biāo)稱電抗器電阻的乘積求和，以產(chǎn)生命令信號(hào)L_VyM。如這里所述，調(diào)節(jié)器輸出與乘積信號(hào)的配合使用可稱作調(diào)節(jié)器前饋。
[0028]旋轉(zhuǎn)參考系中的命令信號(hào)L_VyCmd和L_VxCmd可提供給旋轉(zhuǎn)器142以生成組合L_VyCmd和Hmd的信號(hào)，以便生成非旋轉(zhuǎn)參考系中的命令信號(hào)υΜ。命令信號(hào)U-然后能夠提供給調(diào)制器144，以生成逆變器控制信號(hào)。在調(diào)制器144的輸出處的逆變器控制信號(hào)能夠是例如用于選通逆變器108的橋接器的PWM信號(hào)。
[0029]電流調(diào)節(jié)器139的分量信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)能夠提供給濾波器、例如帶通濾波器140并且被反饋，以及與標(biāo)稱VAR參考求和，以生成VARcmd信號(hào)。實(shí)際上，反饋回路能夠通過經(jīng)由帶通濾波器140將電流調(diào)節(jié)器139的分量信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)反饋到VAR調(diào)節(jié)器136來提供。在一個(gè)方面，反饋回路可以是正反饋回路。在一個(gè)實(shí)施例中，在正反饋回路中反饋的電流調(diào)節(jié)器139的分量信號(hào)可以是積分分量。
[0030]在一個(gè)方面，電流調(diào)節(jié)器139的分量信號(hào)的反饋回路可在孤島條件存在時(shí)擾動(dòng)逆變器108的輸出電力的頻率或幅值或者加速其擾動(dòng)。超出對(duì)應(yīng)預(yù)定閾值的逆變器輸出信號(hào)的頻率或幅值的偏差可使調(diào)制器144停止生成逆變器控制信號(hào)或者生成減小或者基本上停止逆變器108在其輸出處輸出電力的逆變器控制信號(hào)。因此，逆變器的輸出電力能夠基于功率轉(zhuǎn)換器101中的電壓和電流的測(cè)量有效地減小。在其它實(shí)施例中，電流調(diào)節(jié)器139的分量信號(hào)的反饋回路可經(jīng)過帶通濾波器140反饋到VAR調(diào)節(jié)器136、AC電壓調(diào)節(jié)器138或者電流調(diào)節(jié)器139。
[0031]應(yīng)當(dāng)注意，在多相電力系統(tǒng)100中，逆變器控制器110可接收電力系統(tǒng)100的每相的測(cè)量，并且提供電力系統(tǒng)100的每相的控制信號(hào)。例如，在三相電力系統(tǒng)中，逆變器控制器110可接收DC電壓Vdcfbk以及與電力系統(tǒng)的每相A、B和C對(duì)應(yīng)的第一 AC電流L_IFbk A、L_IFbk_B 和 L_IFbk—c、AC 電壓
^Fbk_A,、^Fbk_B 和Vpbk—C以及弟二 AC電流IFbk—A、Ipbk—B和〗Pbk—C測(cè)里。逆
變器控制器110還可生成與每相對(duì)應(yīng)的中間信號(hào)，并且提供電力系統(tǒng)的每相Ucmd A、Ucmd B和Uqml。的控制信號(hào)。
[0032]在其它實(shí)施例中，可為逆變器108的每相提供如圖2所示的逆變器控制器110。換言之，如果逆變器108提供其中每相具有120°的相對(duì)相位的三相電力，則可存在如圖2所示的三個(gè)獨(dú)立逆變器控制器110，各控制逆變器108輸出的每相。
[0033]在其它實(shí)施例中，如圖2所示的逆變器控制器110可以僅使用單個(gè)AC電流測(cè)量連同DC電壓測(cè)量和AC電壓測(cè)量，以生成逆變器控制信號(hào)。在這種情況下，可估計(jì)而不是測(cè)量第二 AC電流信號(hào)。
[0034]還應(yīng)當(dāng)注意，按照本發(fā)明的某些實(shí)施例，逆變器控制器110的電路拓?fù)淇砂凑崭鞣N方式來修改。例如，在某些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)電路組件可消除或者采用等效或接近等效電路元件來替代。另外，在其它實(shí)施例中，其它電路元件可添加到或者存在于逆變器控制器Iio中。
[0035]現(xiàn)在參照?qǐng)D3，示出提供逆變器控制信號(hào)的示例方法200。方法200能夠使用如參照?qǐng)D1和圖2所公開的電路、設(shè)備和系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。在框202，可測(cè)量DC電壓信號(hào)、第一 AC電流信號(hào)、第二 AC電流信號(hào)和AC電壓信號(hào)。如參照?qǐng)D1所述，DC電壓可以是在逆變器108的輸入所測(cè)量的Vdcjbk，第一 AC電流信號(hào)可以是在逆變器108的輸出所測(cè)量的L_IFbk，第二 AC電流信號(hào)可以是在AC濾波器112的輸出所測(cè)量的IFbk，以及AC電壓信號(hào)可以是在AC濾波器112的輸出所測(cè)量的VFbk。在框204，可接收標(biāo)稱VAR信號(hào)和DC電壓參考信號(hào)。兩個(gè)信號(hào)、即標(biāo)稱VAR參考和Vddtef可在如圖2所示的逆變器控制器來接收。在框206，分量信號(hào)可部分基于所測(cè)量DC電壓信號(hào)、第一 AC電流信號(hào)、第二 AC電流信號(hào)和AC電壓信號(hào)以及標(biāo)稱VAR信號(hào)來確定。分量信號(hào)的確定可對(duì)應(yīng)于參照?qǐng)D2所述的機(jī)制。在框208，逆變器控制信號(hào)部分基于分量信號(hào)來確定。然后在框210，將逆變器控制信號(hào)提供給逆變器，以控制逆變器的電力輸出。
[0036]在框212，確定孤島條件是否存在。如果孤島條件存在，則在框214，逆變器控制信號(hào)可修改成使得逆變器基本上不輸出電力，以及在框210，將所產(chǎn)生控制信號(hào)提供給逆變器，以控制逆變器的輸出電力。
[0037]在一個(gè)實(shí)施例中，孤島條件可在逆變器控制器110的調(diào)制器塊144、例如基于分量信號(hào)的值來檢測(cè)。在一個(gè)方面，當(dāng)孤島條件存在時(shí)，逆變器108輸出的頻率可被擾動(dòng)高于上預(yù)定閾值或者低于下預(yù)定閾值。與標(biāo)稱頻率的這種分歧可在逆變器控制器110來檢測(cè)，之后接著逆變器控制器110按照方法200的框214來修改逆變器控制信號(hào)，以基本上減小或停止在逆變器108的輸出處輸出電力。頻率與標(biāo)稱值的偏差以及具體來說超過上閾值或下閾值可通過逆變器控制器110的電流調(diào)節(jié)器138的分量信號(hào)的正反饋回路來實(shí)行或加速。換言之，電流調(diào)節(jié)器138的分量信號(hào)、例如積分分量的反饋回路可迫使生成逆變器控制器110的逆變器控制信號(hào)的機(jī)制將逆變器輸出電力的基頻推送到超出極限，并且當(dāng)孤島條件存在時(shí)使逆變器“跳閘”或者基本上停止輸出電力。作為一個(gè)示例，如果標(biāo)稱基頻為60 Hz,則上預(yù)定閾值可以是大約63 Hz，以及下確定閾值頻率可以是大約57 Hz0
[0038]在另一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)孤島條件存在時(shí)，逆變器108輸出的幅值可被擾動(dòng)高于上預(yù)定閾值或者低于下預(yù)定閾值。與標(biāo)稱幅值的這種分歧可在逆變器控制器110來檢測(cè)，之后接著逆變器控制器110按照方法200的框214來修改逆變器控制信號(hào)，以基本上減小或停止在逆變器108的輸出處輸出電力。幅值與標(biāo)稱值的偏差以及具體來說超過上閾值或下閾值可通過逆變器控制器110的電流調(diào)節(jié)器138的分量信號(hào)的正反饋回路來實(shí)行或加速。換言之，電流調(diào)節(jié)器138的分量信號(hào)、例如積分分量的反饋回路可迫使生成逆變器控制器110的逆變器控制信號(hào)的機(jī)制將逆變器輸出電力的幅值推送到超出極限，并且當(dāng)孤島條件存在時(shí)使逆變器“跳閘”或者基本上停止輸出電力。
[0039]在又一些實(shí)施例中，逆變器輸出的頻率和幅值可被擾動(dòng)高于對(duì)應(yīng)上預(yù)定閾值或者低于對(duì)應(yīng)下預(yù)定閾值。在這種情況下，逆變器108輸出的頻率或幅值的任一個(gè)或兩者可部分用來使逆變器“跳閘”。
[0040]應(yīng)當(dāng)注意，按照本發(fā)明的某些實(shí)施例，方法200可按照各種方式來修改。例如，在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，方法200的一個(gè)或多個(gè)操作可消除或者無序運(yùn)行。另外，按照本發(fā)明的其它實(shí)施例，其它操作可添加到方法200。
[0041]雖然結(jié)合當(dāng)前被認(rèn)為最實(shí)際的內(nèi)容和各種實(shí)施例來描述了本發(fā)明的某些實(shí)施例，但是要理解，本發(fā)明并不局限于所公開的實(shí)施例，相反，它意在涵蓋包含于所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)的各種修改和等效布置。雖然本文中采用具體術(shù)語，但是它們僅以一般性和描述性意義來使用，而不是用于限制的目的。
[0042]本書面描述使用示例來公開包括最佳模式的本發(fā)明的某些實(shí)施例，并且還使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明的某些實(shí)施例，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及執(zhí)行任何結(jié)合方法。本發(fā)明的某些實(shí)施例的專利范圍通過權(quán)利要求書來定義，并且可包括本領(lǐng)域的技術(shù)人員想到的其它示例。如果這類其它示例具有與權(quán)利要求的文字語言完全相同的結(jié)構(gòu)單元，或者如果它們包括具有與權(quán)利要求的文字語言的非實(shí)質(zhì)差異的等效結(jié)構(gòu)單元，則預(yù)計(jì)它們落入權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于光伏陣列的轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，包括: 至少一個(gè)電源，提供直流(DC)電力； 至少一個(gè)電流傳感器，用于測(cè)量至少一個(gè)交流(AC)電流信號(hào)； 至少一個(gè)電壓傳感器，用于測(cè)量DC電壓信號(hào)和AC電壓信號(hào)； 逆變器，基于逆變器控制信號(hào)來將所述DC電力轉(zhuǎn)換成交流(AC)電力；以及 逆變器控制器，提供所述逆變器控制信號(hào)，所述逆變器控制器包括: 電流調(diào)節(jié)器，部分基于第一 DC電壓信號(hào)、所述至少一個(gè)AC電流信號(hào)和第一 AC電壓信號(hào)來輸出至少一個(gè)分量信號(hào)， 其中所述至少一個(gè)分量信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)在正反饋回路中提供，并且指示孤島條件，從而在孤島條件存在時(shí)產(chǎn)生控制所述逆變器的電力輸出的所述逆變器控制信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，還包括所述至少一個(gè)分量信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)的所述正反饋回路中的濾波器。
3.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，還包括用于確定所述至少一個(gè)AC電流信號(hào)和所述AC電壓信號(hào)其中之一的相角的鎖相環(huán)(PLL)。
4.如權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，還包括用于解調(diào)至少一個(gè)AC電流信號(hào)和所述AC電壓信號(hào)的至少一個(gè)解調(diào)器以及用于旋轉(zhuǎn)至少一個(gè)信號(hào)的至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)器， 其中將所述相角提供給所述至少一個(gè)解調(diào)器和所述至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)器。
5.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)還接收標(biāo)稱電壓電流無功(VAR)參考信號(hào)，以及所述分量信號(hào)還部分基于所述標(biāo)稱VAR參考信號(hào)。
6.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，還包括用于計(jì)算所述AC電壓的幅值的幅值計(jì)算器。
7.一種逆變器控制器，包括: 至少一個(gè)輸入端子，接收直流(DC)電壓信號(hào)、至少一個(gè)交流(AC)電流信號(hào)和AC電壓信號(hào); 電流調(diào)節(jié)器，部分基于所述DC電壓信號(hào)、所述至少一個(gè)AC電流信號(hào)和所述AC電壓信號(hào)來輸出至少一個(gè)分量信號(hào)；以及 其中所述至少一個(gè)分量信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)作為改變所述AC電壓信號(hào)的幅值和頻率的任一個(gè)或兩者的反饋來提供，其中所述改變?cè)诠聧u條件存在時(shí)高于對(duì)應(yīng)預(yù)定閾值。
8.如權(quán)利要求7所述的逆變器控制，還包括調(diào)制器，所述調(diào)制器基于至少所述分量信號(hào)來輸出控制所述第一 AC電流信號(hào)的逆變器控制信號(hào)。
9.如權(quán)利要求8所述的逆變器控制，其中，所述逆變器控制信號(hào)控制所述逆變器在所述AC電壓的幅值和頻率之一的所述改變高于所述對(duì)應(yīng)預(yù)定閾值時(shí)基本上不輸出電力。
10.如權(quán)利要求7所述的逆變器控制，還包括所述至少一個(gè)分量信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)的正反饋回路中的濾波器。
11.如權(quán)利要求7所述的逆變器控制，還包括用于確定所述AC電壓信號(hào)的相角的鎖相環(huán)(PLL)。
12.如權(quán)利要求11所述的逆變器控制，還包括用于在所述至少一個(gè)輸入端子來解調(diào)信號(hào)的至少一個(gè)的至少一個(gè)解調(diào)器以及用于旋轉(zhuǎn)至少一個(gè)信號(hào)的至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)器， 其中將所述AC電壓信號(hào)的相角提供給所述至少一個(gè)解調(diào)器和所述至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)器。
13.如權(quán)利要求7所述的逆變器控制，其中，所述逆變器控制還接收標(biāo)稱電壓電流無功(VAR)參考信號(hào)，以及所述至少一個(gè)分量信號(hào)還部分基于所述標(biāo)稱VAR參考信號(hào)。
14.如權(quán)利要求7所述的逆變器控制，還包括用于計(jì)算所述AC電壓的幅值的幅值計(jì)算器。
15.一種控制逆變器的方法，包括: 測(cè)量直流(DC)電壓信號(hào)、至少一個(gè)交流(AC)電流信號(hào)和AC電壓信號(hào)； 接收標(biāo)稱VAR參考信號(hào)和DC電壓參考信號(hào)； 基于所述DC電壓信號(hào)、所述至少一個(gè)AC電流信號(hào)、所述AC電壓信號(hào)、所述標(biāo)稱VAR信號(hào)和所述DC電壓參考信號(hào)來確定至少一個(gè)分量信號(hào)；以及至少部分基于所述分量信號(hào)來確定逆變器控制信號(hào)， 其中所述至少一個(gè)分量信號(hào)指示孤島條件。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括在孤島條件存在時(shí)控制來自所述逆變器的電力輸出。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，還提供至少一個(gè)電流傳感器和至少一個(gè)電壓傳感器，以測(cè)量所述DC電壓信號(hào)、所述至少一個(gè)AC電流信號(hào)和第一 AC電壓信號(hào)。
18.如權(quán)利要求15所述的方法,其中，所述至少一個(gè)分量信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)在正反饋回路中提供。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，還包括提供所述至少一個(gè)分量信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)的所述正反饋回路中的濾波器。
20.如權(quán)利要求15所述的方法，還提供用于提供所述至少一個(gè)AC電流信號(hào)和所述AC電壓信號(hào)其中之一的相角的鎖相環(huán)(PLL)，并且部分基于所述相角來確定所述逆變器控制信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK103959589SQ201280058505
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月28日
【發(fā)明者】D.史密斯, 公茂忠 申請(qǐng)人:通用電氣公司