電力單元控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文公開(kāi)的主題涉及保持電源組與公用電網(wǎng)之間的連接。
【背景技術(shù)】
[0002]在失去通過(guò)電力轉(zhuǎn)換器的電力期間，電源組用于將電力供應(yīng)至各種電氣系統(tǒng)，或?qū)⑤o助或緊急電力(例如，不間斷電源)供應(yīng)至公用電網(wǎng)。電源組可包括多種的各種電源系統(tǒng)，如，電池能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)。在某些條件下，公用電網(wǎng)經(jīng)歷電力波動(dòng)(例如，斷電和節(jié)電)，其可包括各種電氣故障。在某些情形中，電源組可由于公用電網(wǎng)的電力波動(dòng)而易于干擾操作和電氣連接。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]下文歸納了在范圍上等同于原來(lái)提出的發(fā)明的某些實(shí)施例。這些實(shí)施例不旨在限制提出的發(fā)明的范圍，相反這些實(shí)施例僅旨在提供本發(fā)明的可能形式的簡(jiǎn)要概述。實(shí)際上，本發(fā)明可包含可類似于或不同于下文闡明的實(shí)施例的多種形式。
[0004]在第一實(shí)施例中，一種系統(tǒng)包括構(gòu)造成將供應(yīng)電力提供至公用電網(wǎng)的電源組，以及構(gòu)造成升高和調(diào)節(jié)供應(yīng)電力的電力轉(zhuǎn)換器。該系統(tǒng)還包括構(gòu)造成調(diào)節(jié)第一電壓和調(diào)節(jié)輸出電流的逆變器，其中輸出電流為提供至電網(wǎng)的輸出電力的電流。此外，該系統(tǒng)包括具有第一電壓的電壓母線。此外，系統(tǒng)包括第一控制器。第一控制器構(gòu)造成通過(guò)借助于控制電力轉(zhuǎn)換器而控制流過(guò)系統(tǒng)的電力或通過(guò)借助于控制逆變器來(lái)控制第一電壓來(lái)在公用電網(wǎng)中的電力波動(dòng)期間保持電源組與公用電網(wǎng)之間的電連接。
[0005]在第二實(shí)施例中，一種方法包括將具有第一電壓的電力從電源組作為直流電供應(yīng)至電力轉(zhuǎn)換器。該方法還包括將電力的第一電壓通過(guò)電力轉(zhuǎn)換器放大至第二電壓，第二電壓是電壓母線處的經(jīng)放大電力的電壓。此外，該方法包括在逆變器中將經(jīng)放大電力轉(zhuǎn)換成交流電、以逆變器調(diào)節(jié)經(jīng)放大電力的電流，以及將經(jīng)放大電力供應(yīng)至公用電網(wǎng)。此外，該方法包括在電力波動(dòng)期間保持電源組與公用電網(wǎng)之間的電連接。
[0006]在第三實(shí)施例中，一種系統(tǒng)包括電源組，其構(gòu)造成將供應(yīng)電力提供為處于第一電壓的直流電。該系統(tǒng)還包括多個(gè)電力轉(zhuǎn)換器，其分別構(gòu)造成將供應(yīng)電力升高至第二電壓。此夕卜，該系統(tǒng)包括多個(gè)逆變器，其構(gòu)造成將供應(yīng)電力轉(zhuǎn)換成交流電，且調(diào)節(jié)第二電壓和輸出電流。系統(tǒng)還包括多個(gè)電壓母線，其分別具有第二電壓，且將多個(gè)電力轉(zhuǎn)換器中的一個(gè)電聯(lián)接到多個(gè)逆變器中的相應(yīng)一個(gè)上。此外，系統(tǒng)包括至少一個(gè)控制器，其構(gòu)造成通過(guò)使用多個(gè)電力轉(zhuǎn)換器中的至少一個(gè)控制穿過(guò)系統(tǒng)的電力或使用多個(gè)逆變器中的至少一個(gè)控制第二電壓來(lái)在電力波動(dòng)期間保持電源組與公用電網(wǎng)之間的連接。
【附圖說(shuō)明】
[0007]在參照附圖閱讀以下詳細(xì)描述時(shí)，本發(fā)明的這些及其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解，其中相似的標(biāo)號(hào)表示附圖各處相似的部分，在附圖中: 圖1示出了電源系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖；
圖2示出了具有控制器的圖1的電源系統(tǒng)的實(shí)施例的框圖；
圖3示出了可與圖1的電源系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的電網(wǎng)線電壓-時(shí)間的曲線圖；
圖4示出了可結(jié)合圖1的電源系統(tǒng)使用的調(diào)節(jié)器的實(shí)施例的框圖；
圖5示出了可結(jié)合圖4的鎖相環(huán)調(diào)節(jié)器使用的狀態(tài)機(jī)的框圖；以及圖6示出了根據(jù)圖5的狀態(tài)機(jī)確定的狀態(tài)而生成的多個(gè)增益常數(shù)和頻率極限值的表格視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]下文將描述本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)特定實(shí)施例。為了提供這些實(shí)施例的簡(jiǎn)要描述，實(shí)際的實(shí)施方式的所有特征可能未在說(shuō)明書(shū)中描述。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是，在任何此類實(shí)際實(shí)施方式的開(kāi)發(fā)中，如任何工程或設(shè)計(jì)項(xiàng)目中那樣，必須進(jìn)行許多實(shí)施特有的決定來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)者的特定目標(biāo)，如符合系統(tǒng)相關(guān)和商業(yè)相關(guān)的約束，這可根據(jù)實(shí)施方式的不同而不同。此夕卜，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是，此開(kāi)發(fā)工作可能很復(fù)雜且耗時(shí)，但對(duì)于受益于本公開(kāi)內(nèi)容的普通技術(shù)人員仍是進(jìn)行設(shè)計(jì)、制作和制造的常規(guī)任務(wù)。
[0009]當(dāng)介紹本發(fā)明的各種實(shí)施例的元件時(shí)，冠詞〃 一個(gè)〃、〃 一種〃、〃該〃和〃所述〃旨在表示存在一個(gè)或多個(gè)所述元件。用語(yǔ)〃包括"、〃包含〃和〃具有〃旨在為包含性的，且意思是可存在除所列元件之外的附加元件。
[0010]本發(fā)明的各種實(shí)施例包括以控制器管理一個(gè)或多個(gè)電源組。多個(gè)電力單元在各個(gè)電源組內(nèi)，如，電池、電池基元、電容器和/或超級(jí)電容器。電源組提供電力至一個(gè)或多個(gè)負(fù)載。控制器確定負(fù)載需求。在一些實(shí)施例中，需求可為動(dòng)態(tài)的，如，負(fù)載(例如，公用電網(wǎng))由風(fēng)場(chǎng)(例如，多個(gè)風(fēng)輪機(jī))、太陽(yáng)能電力源和/或其它可再生資源另外供能。具體而言，這些來(lái)源中的一些取決于某些情況(例如，存在風(fēng)或可用的日光)而將電力間斷地提供至公用電網(wǎng)。如可認(rèn)識(shí)到的那樣，瞬變可存在于電網(wǎng)中，其可引起系統(tǒng)失去電網(wǎng)與電源組之間的連接性。因此，控制器可用于通過(guò)使用調(diào)節(jié)器保持電源組與電網(wǎng)之間的連接，以控制電源連接。此外，電源連接可用于將電力從電源組(例如，較低電壓的DC)轉(zhuǎn)換成適于供應(yīng)至電網(wǎng)的類型(例如，較高電壓的AC)。此外，電源組可由控制器直接地控制，而非使用單獨(dú)的轉(zhuǎn)換器來(lái)將電力從DC轉(zhuǎn)換成AC，以及單獨(dú)的調(diào)節(jié)器來(lái)調(diào)節(jié)所得的AC電力。
[0011]在此實(shí)施例中，控制器確定電源組和/或電力單元中可用的電力，以將電力單元布置成適合的布置，如，并聯(lián)布置、串聯(lián)布置、節(jié)能布置或反極性布置。在某些實(shí)施例中，控制器可根據(jù)由負(fù)載執(zhí)行的功能(例如，防火)是否對(duì)于系統(tǒng)(例如，發(fā)電站)關(guān)鍵來(lái)優(yōu)先考慮負(fù)載。在此實(shí)施例中，控制器可在長(zhǎng)時(shí)間或重復(fù)的停電(例如，斷電或節(jié)電)的情況中保留關(guān)鍵負(fù)載的電力。此外，電源組和/或電力單元可按優(yōu)先順序，在對(duì)供應(yīng)非關(guān)鍵負(fù)載的電源組和/或電力單元再充電之前對(duì)供應(yīng)關(guān)鍵負(fù)載的電源組和/或電力單元再充電。
[0012]圖1示出了電力供應(yīng)系統(tǒng)10的實(shí)施例。電源系統(tǒng)10提供電力至公用電網(wǎng)12。在某些實(shí)施例中，電源系統(tǒng)10可在電網(wǎng)12中失去電力(例如，斷電或節(jié)電)或其它適合的情形期間提供電力作為輔助電力或緊急備用系統(tǒng)。例如，電源系統(tǒng)10可在太陽(yáng)能源、風(fēng)輪機(jī)和/或其它可再生資源減少電力或停止將電力提供至公用電網(wǎng)時(shí)將電力提供至公用電網(wǎng)
12。在其它實(shí)施例中，電力系統(tǒng)10可提供連續(xù)電力至公用電網(wǎng)12。電力系統(tǒng)10包括電源組14、一個(gè)或多個(gè)電力轉(zhuǎn)換器電感器15、一個(gè)或多個(gè)電力轉(zhuǎn)換器16、電壓母線18，以及一個(gè)或多個(gè)逆變器20。電源組14可包括多個(gè)電力單元，如電池、電容器或超級(jí)電容器。在某些實(shí)施例中，電源組14可包括電力單元，其可提供兆瓦(MW)的直流(DC)電力。在其它實(shí)施例中，電源組14可包含電力單元，其可提供100、200、300、400、500、600、700、800、900或更大的千瓦(kW)數(shù)的DC電力。
[0013]電力從電源組14經(jīng)由對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)電力轉(zhuǎn)換器電感器15供應(yīng)至一個(gè)或多個(gè)電力轉(zhuǎn)換器16。在某些實(shí)施例中，電力可在500V的選定電壓下供應(yīng)。在其它實(shí)施例中，由電源組14提供的電壓可為100、200、300、400或更高的伏數(shù)。當(dāng)DC電力穿過(guò)一個(gè)或多個(gè)電力轉(zhuǎn)換器電感器15中的各個(gè)時(shí)，一個(gè)或多個(gè)電力轉(zhuǎn)換器電感器15中的各個(gè)使電流平滑，且儲(chǔ)存能量來(lái)用于對(duì)應(yīng)的電力轉(zhuǎn)換器16中。在經(jīng)過(guò)一個(gè)或多個(gè)電力轉(zhuǎn)換器電感器15中的各個(gè)的升高之后，電力供應(yīng)至對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)電力轉(zhuǎn)換器16。盡管所示的實(shí)施例示出了從電源組14到一個(gè)電力轉(zhuǎn)換器16 (例如，DC-DC轉(zhuǎn)換器)的僅一個(gè)DC連接，但電源系統(tǒng)10的某些實(shí)施例包括提供電力至分別彼此并聯(lián)連接的2、3、4或更多個(gè)電力轉(zhuǎn)換器16。此外，一個(gè)或多個(gè)電力轉(zhuǎn)換器16中的各個(gè)均包括半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)22和二極管24。在某些實(shí)施例中，半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)22可為晶體管，如，能夠以高速有效切換的絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。如將認(rèn)識(shí)到的那樣，在某些實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)22的切換速率可由控制器控制，控制器設(shè)計(jì)成響應(yīng)于各種因素調(diào)整切換速率以實(shí)現(xiàn)期望的電壓。在一些實(shí)施例中，二極管24可由主動(dòng)整流電路替換，以允許從公用電網(wǎng)12或另一適合的電力源經(jīng)由電力轉(zhuǎn)換器16對(duì)電源組14再充電。如將認(rèn)識(shí)到的那樣，在各種實(shí)施例中，半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)22和二極管24以切換模式操作來(lái)將由電源組14供應(yīng)的電壓(例如，500V)升高至較高電壓(例如，800V)。較高電壓為穿過(guò)電壓母線18的電壓母線電容器26的電壓。
[0014]電壓母線18將較高電壓傳送至一個(gè)或多個(gè)逆變器20ο在某些實(shí)施例中，逆變器20的數(shù)量對(duì)應(yīng)于電力轉(zhuǎn)換器16且/或發(fā)送至公用電網(wǎng)12的信號(hào)的交流(AC)的數(shù)量。例如，某些實(shí)施例包括三個(gè)電力轉(zhuǎn)換器16，其分別利用各對(duì)電力轉(zhuǎn)換器-逆變器的公共電壓母線或一個(gè)電壓母線聯(lián)接到對(duì)應(yīng)的逆變器20上。其它實(shí)施例可包括不同數(shù)量的電力轉(zhuǎn)換器1