CN101743685A - 通过多个并联逆变器的电功率传送以及基于最大功率点追踪的控制方法 - Google Patents

通过多个并联逆变器的电功率传送以及基于最大功率点追踪的控制方法 Download PDF

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Abstract

系统提供一个或多个光伏面板(3)或其它能源，连接到并联的一系列逆变器(5)，其输出连接到负载(Z)和/或配电网(7)。逆变器中的一个作为主控器单元工作并且生成功率控制信号以便追踪可以从面板(3)中获得的最大功率点。其它的逆变器作为从属单元工作。执行控制使得所有的逆变器根据在光伏面板(3)或其它受波动影响的源的输出处的可用功率的波动吸收可变量的功率。

Description

通过多个并联逆变器的电功率传送以及基于最大功率点追踪的控制方法
技术领域
本发明涉及对用于从可再生源产生电力的系统的改进，所述可再生源例如(但不是排他地)是经受所传送功率的波动影响的光伏面板或其它源。具体地，本发明涉及用于电力生产的控制系统的方法和装置的改进，具有使功率的提取最大化的功能。
现有技术
为了处理环境污染的问题和日益增长的电力需求(也用于民用)，当前促进分布式发电机单元的装配以便为例如住宅和商业设施中或工业环境中的中型负载供电。这些发电机单元使用替代能量，具体地，这些发电机单元通过形成面板的光伏电池或所谓的光伏阵列使用例如太阳能的可再生源，或借助于风力发电机使用风能。
典型地，产生直流的该类型的替代能源与包括逆变器的功率调节单元组合。逆变器与电网并联，从而可以由电网或逆变器或两者为通用局部负载(generic local load)供电。在由替代源供应的功率不足以给负载供电时，通过取自电网的功率全部地或部分地给负载供电。反之，在负载吸收的功率小于由替代源提供的功率时，或在不给负载供电时，将由替代源产生的功率送入电网。
在一些情形下，将替代源单独地连接到负载和贮能器，但不连接到电网。
替代能源可以由光伏面板构成。其可以借助于转换器连接到电网和负载，转换器必须基本上执行两种功能。首先，它们必须确保在工作条件变化时，总是从可再生源提取可能的最大功率。其次，它们必须确保转换器输出电流与电网电压同相。两种功能的第一种也被定义为MPPT或最大功率点追踪。
例如，在光伏面板的情况下，可以从光伏阵列提取的功率取决于辐照或日照的条件(即取决于照射到电池的太阳能的量)，并且其是施加在光伏阵列的端子处(因此在转换器的输入处)的电压的函数。图1示出了典型的光伏阵列的特征电压-电流曲线的图案、以及在不同日照条件下随着在光伏阵列的各端的电压变化而可以从光伏阵列(Ppv)提取的功率的图案的示图。W1、W2、......Wn表示功率曲线，其是在不同的日照条件Irr下在光伏阵列的各端子处的电压V的函数。曲线W1、W2、......Wn与减少的日照Irr相关。I表示光伏阵列的特征电压-电流曲线。
从图1可见，每条曲线Wi具有以随着日照减少而逐渐下降的电压V为特征的最大点。换言之，随着太阳辐照减弱，可以从光伏阵列提取的电功率减弱，此外，通过使光伏阵列工作在根据温度和日照变化的电压处来获得最大功率。M是穿过曲线W1、W2、......Wi、......Wn的最大点的曲线。
系统工作在其上的曲线Wi取决于可能随机变化的日照条件，所述系统由连接到负载和/或电网的光伏阵列和转换器组成。转换器必须执行的最大功率点追踪功能因此用来将在光伏阵列的端子处的电压保持在尽可能接近对应于曲线Pi的最大点(此时光伏阵列工作在该点上)的值。在图1中，所述值由V1、V2、......Vn表示。
在US-A-4,649,334；US-A-5,869,956；US-A-5,747,967；US-A-5,327,071；US-A-6,590,793；US-A-6,844,739；US-A-5,923,100；US-A-6,433,522；US-A-6,882,131；US-A-6,914,418；US-A-6,919,714；US-A-4,404,472；US-A-2005/0116671；US-A-4,494,180；US-A-2005/0110454；US-A-2003/0066555中描述了具有MPPT功能的用于光伏面板的逆变器控制的实例。
为了吸收通过大光伏阵列或其它可再生能源(例如高功率风力发电机)产生的高功率，已经制造了具有单个高功率逆变器的系统。所述系统具有如下缺点，即，如果逆变器故障，则会失去直到逆变器修复为止所生产的全部能量。如果该系统不连接到电网而是用于特定设备的唯一电源，则逆变器故障意味着没有电被供应到所述设备，这具有明显且很可能严重的不方便。
因此，已经制造了模块化系统，即包括多个模块，每个模块包括逆变器。每个逆变器被调整大小以吸收可以通过与逆变器组合的源所产生的功率的一部分。在这些系统中，由于通过并联的多个逆变器提供了冗余，因此逆变器的故障在最坏的情况下可能导致传送功率的降低而不是传送的停止。
在US-A-6,800,964中描述了该类型的模块化系统的实例。所述系统包括多个光伏面板，其可以借助于两个开关单元连接到多个逆变器。该布置使得通过使开关换向可以将可变数目的光伏面板连接到可变数目的逆变器。由于大量开关的存在，需要相对复杂的控制系统用于换向，因此该系统具有需要高成本的缺点，此外还导致容易出现故障。
US-A-6,285,572描述了具有多个并联逆变器的光伏系统。在这类系统中，逆变器之一被选择作为主控器(即作为控制其它逆变器的机器或单元)，并且使其它模块或单元分层次地服从(即它们表现为从属单元)。可以通过闭合光伏面板(或多个面板)和模块本身之间的连接开关来定位不同的模块。所连接的模块的数目取决于通过面板收集到的每单位表面的功率。在大气稳定并且没有云的理想条件下，辐照的功率在太阳升起时逐渐增加直到其达到最大值，并随后逐渐变小直到日落。在该类型的理想状况中，工作的模块的数目首先逐渐增加，随后保持稳定然后逐渐降低。控制模块以使得所有的激活模块工作在恒定功率，即它们在输出处供应恒定的电功率，同时仅它们中的一个吸收并且传送可变功率。该模块监控其它模块，即其是主控器模块。仅该模块执行MPPT算法，并且根据面板所收集的功率改变工作条件。
该系统解决MPPT算法的管理的问题，将MPPT的功能仅归于主控器模块，同时通过主控器模块控制其它模块以便传送固定功率。然而，这种管理模块化系统的方式具有一个重大缺点：不能迅速适应日照条件的变化，即，不能迅速适应通过太阳辐照并且通过光伏面板收集的功率的变化。
实际上，日照与时间的曲线仅在理想情况下是基本连续的曲线，首先增加然后降低。事实上，在太阳被云遮蔽时，辐照的功率量被不可预测且显著地改变。在辐照的功率由于云的经过而突然降低时，US-A-6,285,572中描述的系统需要相对长的时间，通过执行MPPT算法来再次识别允许从面板向电网提取最大功率的工作点。该点由在光伏面板的输出处(因此在逆变器的输入处)的电压值确定，由MPPT算法设置并且对于每个日照值(即对于辐照到各光伏面板上的各个功率值)是不同的。这种已知的系统不能充分地管理这些瞬变过程，由于不能在任何日照条件中迅速地将光伏面板的输出电压带到最优值(即允许从面板提取最大功率的值)，因此导致相当大的功率损失。
发明目的和内容
本发明的一个目的是提供一种用于控制或管理发电系统的方法，该发电系统包括传送受波动影响的电功率的至少一个直流源，其使得可以在从所述源提取电功率方面实现较高的效率。
本发明的一个实施例的目的是提供用于控制或管理发电系统的方法，所述发电系统具有连接到并联的多个逆变器的一个或多个光伏面板。
本发明的其它目的是还制造如下的系统，所述系统用于控制或管理可以与电功率源并联的多个逆变器以优化系统的操作。
基本上，根据一个方面，本发明提供用于控制发电系统的方法，该发电系统包括：至少一个直流源，传送受波动影响的电功率；以及多个逆变器，设有各自的控制单元，其输入连接到所述源并且将输入处的电功率变换为在输出处具有受控的频率和电压的交流电功率，所述方法包括以下步骤：选择所述逆变器之一作为主控器单元并且其余逆变器作为从属单元；通过所述主控器单元执行最大功率点追踪的算法，并且通过所述主控器单元生成控制信号。其特征在于，根据本发明的一个方面，控制信号用于控制主控器单元和从属单元两者，从而所述单元传送追踪所述直流源的输出处的功率波动的可变功率。
不同于一些传统的技术，逆变器以可变的功率工作，通过由所述逆变器之一执行的MPPT算法追踪与那时系统的条件对应的最大功率点。这确保系统非常迅速地适应变化的工作条件。例如，如果电源包括一个或多个光伏面板，则控制的系统非常有效并且迅速地追踪功率-电压曲线上的最大功率点，最大化可用功率的提取。
在本发明的一个实施例中，控制该从属单元使得它们都传送基本上相同的输出功率。
在可能的实施例中，通过控制在逆变器的输出处的电压和电流之间的相移来控制由逆变器传送的功率。
在本发明的改进实施例中，在所述直流源的输出处并联连接的激活的逆变器的数目可以随时间变化，以便根据可以由所述源传送的、基于天气的最大理论功率来使激活的逆变器的数目最小化并且优化每个逆变器的输出。
根据不同的方面，本发明涉及电功率DC/AC转换系统，包括：多个逆变器，可以并联连接并且设有各自的控制单元，其中：每个所述逆变器适合于在输入处接收受波动影响的直流电功率，并且用于传送频率和电压受控的交流功率；编程控制单元以选择所述逆变器之一作为主控器单元，并且其它逆变器作为从属单元；主控器单元对在所述逆变器的输入处波动的直流执行最大功率点追踪算法并且生成逆变器控制信号。其特征在于，控制单元被编程为根据来自主控器单元的所述控制信号来控制每个从属单元和主控器单元，以便在所述单元的输出处提供根据波动的输入功率变化的交流功率。
该系统可以包括直流功率源，其输出连接到所述逆变器的输入。所述源可以包括一个或多个光伏面板。
在所附的权利要求中指定根据本发明的方法和系统的其它有利的特征，并且将在下面参考一些实施实例进行更详细的描述。
附图说明
通过按照说明书和所附的附图将更好地理解本发明，其示出本发明的实际非限制实施例。更具体地，该附图示出下列：
图1：光伏面板的特征曲线；
图2：具有由一系列光伏面板组成的电源的系统的简化方框图，几个逆变器并联连接到该光伏面板；
图3：具有并联连接到光伏源的两个逆变器的系统的详细示图；
图4A和4B：在典型的具有易变天气的两天中，根据时间从图3所示类型的系统提取的功率的示图；
图5：示出了在没有大气扰动的情况下光伏系统中可用功率的理想趋势图；
图6：作为传送功率的函数的逆变器效率的曲线。
具体实施方式
如下将用具体参考用于利用太阳能的光伏面板的系统应用描述本发明，不过在基于其它可再生能源的系统中也可以使用本发明根本的原理。
图1示出了根据在光伏面板的输出处的电压的特征电流和功率曲线，已在本说明书的介绍中提到。
图2非常示意性地示出了用于通过使用一系列光伏面板3发电的发电站或系统1。光伏面板3连接到总体由5表示且分别地由5A、5B......5N表示的多个逆变器。每个设有控制单元6A、6B......6N的各逆变器5并联互连，并且输出端连接到电网7(示意为理想的电压发生器)。逆变器也可以连接到用虚线示意地表示的局部负载Z。在由负载Z吸收的功率低于可以通过面板3传送的功率时，剩余功率可以被送入电网7。反之，在光伏面板不提供功率(例如在晚上)或提供的功率低于负载Z需要的值时，通过电网7提供额外的功率。
用于控制逆变器5以随着日照条件变化优化从光伏面板3提取的功率的方法形成了本发明的特定主题。日照的变化(即通过光伏面板3收集的每单位表面的功率)归因于太阳沿着其视轨道(apparentorbit)的运动，在白天期间通过面板3收集的功率合乎逻辑的逐渐增加并且随后逐渐降低，以及归因于大气条件的变化，具体地，云的经过，其会降低辐照到面板3上的功率。
为了更好地理解用于控制或管理系统1的方法，将参考仅两个逆变器5A和5B设有对应的控制单元、连接到电网7和负载Z的配置(图3)。然而，应当注意，该方法也可以应用到具有更多数目的逆变器的系统。
如图3中示意地示出的，具体地，对于逆变器5A，提供控制网络以便执行MPPT算法，并且随着日照变化追踪功率与电压曲线(图1中的曲线W1、W2、......Wn)上的最大点。为了所述目的，将逆变器5A与执行MPPT(最大功率点追踪)算法的块101A组合，块101A在输入处接收与该逆变器5A吸收的功率W成比例的信号。通过使逆变器输入处的电流值乘以电压值来获得与功率成比例的信号。在模块101A的输出处，提供基准电压信号Vref，从光伏面板的输出电压(因此从逆变器的输入电压)中减去该Vref，提供了误差信号Verr。103A表示生成功率控制信号SW的补偿网络，其用于驱动逆变器5A的电路105A和逆变器5B的等效电路105B，从而调节由单个逆变器吸收并且在逆变器的输出处传送的功率。
MPPT算法可以是任何算法并且本身是已知的。例如，其可以是对于本领域技术人员已知的扰动-和-观察类型的算法，在这里不进行详细描述。概略地回忆这类算法的操作对于本说明书的目的来说足够。根据先前扰动周期的结果，模块101A利用正或负值以固定间隔生成与先前步骤中产生的电压相关地扰动的基准电压。通过从与在光伏面板的输出处的实际电压比较中获得的信号Verr，控制单元提供功率控制信号SW，其改变逆变器5的工作条件以便使在逆变器输入处(因此在光伏面板的输出处)的电压为值Vref。输出电压的该变化导致(归于特征功率-电压曲线的形状，见图1)逆变器5A的输入处的功率变化。如果该变化是正的，即如果由块101A导致的电压扰动使得产生光伏面板提取功率的增加，这意味着电压扰动正将系统朝对应于那时的日照条件的曲线Wi(W1、W2、......Wn)的最大点移动。随后，将用相同符号的扰动再次扰动电压。在相反的情形中，即如果在逆变器输入处的功率由于电压上引发的扰动而下降，则这意味着在面板输出处由扰动导致的电压变化正将系统移动远离于功率-电压曲线的最大点。在随后的步骤中，块101A将因此导致在相反方向上的电压扰动。
根据本发明，在逆变器5A、5B两者(或具有多于两个逆变器的多级系统的各个逆变器)处于激活状态时，由它们中的一个(在图3的情况下为逆变器5A)生成的控制信号SW将导致所有其它逆变器的工作条件的类似变化。
因此，在图3所示的配置中，逆变器5A表现为主控器单元，并且通过其控制单元执行MPPT算法以生成功率控制信号SW。功率控制信号SW不仅用于驱动逆变器5A，而且还驱动逆变器5B。因此逆变器5B表现为从属单元。如果系统包括其它逆变器5C、5D等等，所有这些将表现为由相同的主控器单元5A控制的从属单元。
类似的控制网络由图3中的虚线表示，该控制网络包括也用于逆变器5B的模块101B和补偿网络103B。这表示逆变器5B也可以执行主控器的功能，使逆变器5A作为从设备工作。
通常，可以选择逆变器5A、5B中的任何一个作为主控器单元工作并且因此另一个将表现为从属单元。
在示出的配置中，信号SW直接用于单元5A、5B两者，因此单元5A、5B在输出处传送相同的功率。然而，这不是严格必需的。例如，尽管如上所述两个逆变器都通过相同的主控器单元5A所生成的相同信号SW调节，但是它们两个可以吸收并且传送不同的功率。
可以用多种方式选择主控器单元和从属单元。例如，为了获得均衡的系统利用，在系统1的每次启动时，可以将在前次操作周期中作为从属单元工作的逆变器安排选择作为主控器单元。如果存在多于两个逆变器，则可以将它们顺序安排选择作为在每个操作周期中(即操作的每一天)的主控器单元。
替代地，在系统1的每次启动时，可以安排每个逆变器以生成随机数。在这种情况下，单个逆变器的控制单元将包括随机数产生功能。接着，可以比较这些数并且生成最大或最小随机数的逆变器将被选择作为主控器单元。
通常，优选地，每次启动系统就激活主控器单元选择程序，即，典型地，每次光伏面板3在太阳升起时开始接收功率时。然而，这不是必需的。可以更频繁地进行选择，在日间改变主控器单元的选择，或更不频繁的，在几个操作周期(天)期间保持某一逆变器作为主控器单元的选择。
在可能的实施例中，同一个逆变器可以总是被用作主控器单元并且其它的逆变器(或多个逆变器)总是作为从设备。在这种情况下，可以将总是用作从属单元的逆变器设计为不与主控器单元具有相同的控制单元；在这种情况下，例如，它们无须能够执行MPPT算法，因此可以没有用于控制该功能的相应的硬件或软件组件。然而，可以方便地将至少两个或更多逆变器配置为执行MPPT算法，由此获得冗余系统，该冗余系统在MPPT块或补偿网络中的其中之一发生故障的情况下也可以工作。
总是使用相同的逆变器作为主控器单元而不需要每次执行选择的可能性归因于如下事实，在该实施例中，所有逆变器总是激活的并且所有逆变器传送相同的功率。因此不存在不均匀的逆变器利用。
利用上面描述的系统，该系统将MPPT算法的执行分配到一个逆变器，并且利用由主控器单元生成的一个功率控制信号来管理所有逆变器，可以关于系统对日照条件变化的适应获得优化的行为。这通过图4A和4B(对应于工作不同的两天)的示图中的实验曲线具体地示出。在该示图的X轴上以五分钟的间隔示出了从上午6点到下午8点的时间。在Y轴上是功率。WIRR表示代表由面板收集的功率(即在面板上太阳辐照的功率)的变化的曲线。WOUT表示代表系统(即并联的两个逆变器5A、5B)的总功率输出的曲线。
图4A的示图示出直到大约上午10:30为止逐渐增加(具有基本上连续的趋势)的日照曲线。在该点，由于云的经过降低了到达面板的总体辐照功率，因此辐照的功率曲线发生急剧的波动。从大约下午3:30直到日落，功率连续降低。
基本上，实验曲线WIRR表示，在曲线表示的特定一天的中心部分中，由面板收集的功率(特别是白天的中心部分)由于云的经过经历了明显的波动。曲线WOUT非常忠实和迅速地追随曲线WIRR的趋势。这意味着通过逆变器5A、5B从面板实际提取的功率几乎等于实际上可获得的功率。仅功率的极小一部分由于下面的事实而损失，所述事实是，随着日照条件变化，系统必须通过执行MPPT算法调适在面板输出处的电压，以便在所有日照条件下找到各个的曲线W1、W2、......Wn(图1)的最大点。
可以参考图4B的示图进行类似的考虑，其涉及不同的白天，具有更不利的气象条件。
使用执行MPPT算法的单个控制环(101A、103A)以及使用由该环生成的用于控制所有逆变器的单个功率控制信号(SW)允许系统对日照条件的变化作出这种极其快速的反应，因此随着日照条件变化迅速追踪最大功率点。
上文涉及了具有两个逆变器的系统，所述两个逆变器永久地连接到面板并且两者一直工作、吸收相等的功率。然而，对于多级系统的所有逆变器来说一直工作不是必需的；相反地，出于现在将具体参考图5和6说明的理由，在某些方面，在白天过程期间使用可变数目的逆变器可能是有用的。
图5在上部的示图中示出曲线WID的理想形状，代表在一天的过程中作为时间的函数的由光伏面板收集的功率。该理想曲线是将在图4A或4B中示出的关于无云的晴天在太阳辐照到面板期间全部的时间间隔内的曲线。观察图5的曲线，可以看出能够从光伏面板提取的最大功率从最小值0到由WMAX表示的最大值变化。假定，例如该最大功率等于110kW，很明显对于白天的一部分(并且更具体地在太阳照耀期间的时间段的初始和最后部分中)可以由面板传送的最大功率可能全部被一个逆变器吸收，其在示出的实例中被假定为具有额定功率50kW。
观察图6，可以注意到，根据由逆变器吸收的功率(在X轴上显示)其效率(在Y轴上显示)具有初始增加的趋势，直到值ηMAX，随后具有降低的趋势直到其到达最小值(对应于可以为逆变器所吸收的最大功率)。WD在X轴上表示设计功率的值，在示出的实例中大约为35kW，对应于逆变器的最大效率。
在某些工作条件中，为了提高逆变器的效率，在面板输出处由一个(而不是两个)逆变器吸收功率是明显有利的，其使得所述逆变器工作在对应于最大效率的设计点WD附近。事实上，如果在面板输出处可获得例如30kW的功率，并且该功率在两个逆变器上等份分配(每个15kW)，则它们中的每一个由于内部损失将比吸收所有可用功率的一个逆变器具有较低的效率。
根据一些已知的技术，为了降低激活的逆变器的数目并且因此提高由每个逆变器吸收的功率以及整个系统的效率，遵循图5的理想曲线WID，作为时间函数地逐渐增加接通的逆变器的数目。在这种情况下，除用作主控器单元的一个逆变器外，已知的技术支持所有激活的逆变器工作在恒定功率，其执行MPPT算法并且吸收在面板输出处的可用功率的可变部分。这种技术(例如在US-B-6285572中描述的)具有系统非常缓慢地适应日照条件的变化的缺点，因此由于其不能高效地追踪在光伏面板的特征曲线上的最大功率点而导致功率的相当大的损失。实际上，该已知的技术被优化为工作在完全没有云的情况下，这实际上是不存在的情况。
本发明的改进的实施例结合了随着在面板上理论上可获得的功率增加而逐渐接通逆变器的技术以及上面描述的由主控器单元执行的控制方法，其中主控器单元生成并行且同时管理所有单元(主控器和从设备)的功率调制信号。
基本上，根据本发明的该改进的实施例，功率被辐照到面板上的间隔t0-t3(图5)可以被分成子间隔，在该子间隔期间，激活的逆变器的数目改变。更具体地，两个逆变器中的一个(典型地，被选择作为主控器单元的逆变器)对于全部间隔t0-t3保持接通。反之，如由在图5的示图下面的两阶段曲线示意地示出的，两个逆变器中的另一个仅在时间间隔t1-t2中接通，该两阶段曲线代表两个逆变器中的每一个的接通/关断条件。
不同于传统的技术，代替根据可获得的实际功率确定第二逆变器的接通时刻，可以管理该系统以使得第二逆变器被接通然后在预定时刻(分别为t1、t2)关断。这些时刻在理想曲线WID上对应于理论上可用功率WA，稍低于例如每个逆变器5A、5B的最大效率对应的设计功率WD。
在间隔t0-t1和t2-t3期间，被选择作为主控器的激活的单个逆变器将执行MPPT算法，并且将生成将仅仅由主控逆变器使用的功率控制信号SW，同时从属逆变器是未使用的。在两个逆变器都是激活的时间间隔t1-t2中，将由被选择作为主控器单元的逆变器执行MPPT算法，并且功率调节信号SW将由激活的逆变器5A、5B两者使用，即，由被选择作为主控器的逆变器以及表现为从设备的逆变器二者使用。
用这种方式，在间隔t0-t1和t2-t3中，同样在由光伏面板3可收集的最大功率的理论条件(没有云)下，在面板输出处的功率不超过设计值WD，由源传送的所有功率集中于一个逆变器上，而不是分配在两个上。这允许系统工作在最大效率点附近，降低了固定损耗并且还降低了逆变器的利用，统计地提高了系统的逆变器的平均寿命。在理论上可用功率(曲线WID)接近或超过设计功率WD(其由时间信号而不是由功率检测确定)时，由于功率可能受云的存在的影响，并行地激活且控制两个逆变器以吸收相同的功率，例如，在该时间间隔中，主控器单元执行MPPT算法，提供也用于第二单元的功率控制信号(如参考图3描述的)。
参考图5描述的用于根据例如时间信号逐渐接通可变数目的逆变器的原理也可以延伸至具有多于两个逆变器的系统。重要的是，逆变器的接通和关断不根据实际上可获得的功率而发生(其可能由于大气扰动不可预见地波动)，而是遵循理论曲线WID，且因此基于随时间变化的理想日照条件。通过根据在系统安装处的季节和/或纬度来设置时间间隔t0-t1-t2-t3来调节系统将是明显优选的。
该控制逻辑不降低系统对日照条件变化的适应速度，并且允许关于借助于有效追踪最大功率点对可获得的最大功率的提取保持理想行为。
应该理解，附图仅示出本发明实施的一个实例，其不偏离本发明的根本概念的范围的情况下可以变化形式和布置。在所附的权利要求中，任何附图标记的存在意图是参考说明书和附图辅助权利要求的阅读，而不限制由所述权利要求代表的保护范围。

Claims (26)

1.一种用于管理发电系统的方法，所述发电系统包括：传送受波动影响的电功率的至少一个直流源，以及设有各自的控制单元的多个逆变器，所述逆变器的输入连接到所述源并且所述逆变器将输入处的电功率变换为在输出处具有受控的频率和电压的交流电功率，所述方法包括以下步骤：
a.选择所述逆变器之一作为主控器单元，并且选择其余逆变器作为从属单元；
b.通过所述主控器单元执行最大功率点追踪算法，并且通过所述主控器单元生成控制信号；
其特征在于，所述控制信号用于控制主控器单元和从属单元两者，从而使得所述单元传送追踪所述直流源的输出处的功率波动的可变功率。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，控制所述主控器单元和所述从属单元以传送基本上全部相同的输出功率，所述输出功率根据由所述直流源传送的功率变化。
3.如权利要求1或2所述的方法其特征在于，所述功率控制信号是这样的：在所述主控器单元和所述从属单元的输入处的电压在使所述直流源传送的功率最大化的值周围波动，通过所述控制信号同时变化由所述主控器单元和所述从属单元传送的功率。
4.如权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述直流源包括至少一个光伏面板。
5.如前述的权利要求中的一个或多个所述的方法，其特征在于，所述主控器单元执行所述最大功率点追踪算法，周期地扰动直流功率源输出处的电压，并且观察由所述扰动引起的所述直流源传送的功率变化，并且所述主控器单元生成用于在所述主控器单元和所述从属单元的输出处的功率的控制信号，从而在外部参数变化时，将所述直流源的输出电压保持在所述源传送的最大功率点周围。
6.如权利要求4和5所述的方法，其特征在于，所述外部参数由所述至少一个光伏面板收集的每单位表面的功率表示。
7.如前述的权利要求中的一个或多个所述的方法，其特征在于，通过控制所述逆变器的输出处的电压和电流之间的相移来控制由所述逆变器传送的功率。
8.如前述的权利要求中的一个或多个所述的方法，其特征在于，在所述系统启动时，所述逆变器中的一个被选择作为主控器单元。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述系统每次启动时，所述逆变器中的一个被选择作为主控器单元。
10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，在所述系统启动时，每个逆变器生成随机数并且基于由所述逆变器生成的随机数识别主控器单元。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，生成最大随机数的逆变器成为主控器单元。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，生成最小随机数的逆变器成为主控器单元。
13.如前述的权利要求中的一个或多个所述的方法，其特征在于，变化由所述逆变器中的至少一个传送的功率，以便将所述功率保持在逆变器的最大效率点周围。
14.如前述的权利要求中的一个或多个所述的方法，特征在于，提供两个逆变器并且调节用于所述逆变器传送的功率的控制信号，以便使所述逆变器的效率最大化。
15.如前述的权利要求中的一个或多个所述的方法，其特征在于，保持所有逆变器连接到所述源，通过主控器单元生成的所述功率控制信号变化由所述逆变器传送的功率。
16.如权利要求1到15中的一个或多个所述的方法，其特征在于，根据能够由所述源传送的作为时间的函数的理论最大功率，随时间变化所述直流源的输出处并联连接的逆变器的数目，以便使激活的逆变器的数目最小化并且优化每个逆变器的效率。
17.一种电功率直流/交流转换装置，包括：多个逆变器，能够并联连接并且设有各自的控制单元，其中：
每个所述逆变器适合于在输入处接收受波动影响的直流电功率，并且用于传送具有受控的频率和电压的交流功率；
所述逆变器中的一个被选择作为主控器单元并且其它逆变器作为从属单元；
所述主控器单元对在所述逆变器输入处波动的直流执行最大功率点追踪算法，并且为所述逆变器生成控制信号；
其特征在于，还编程所述控制单元以根据来自主控器单元的所述控制信号控制每个从属单元和主控器单元，以便在所述单元的输出处提供根据波动的输入功率变化的交流功率。
18.如权利要求17中所述的系统，其特征在于，所述主控器单元和所述从属单元的控制单元被编程为确保所述主控器单元和所述从属单元基本上全部传送相同的输出功率，所述输出功率根据输入功率变化。
19.如权利要求17或18中所述的系统，特征在于，直流功率源，其输出连接到所述逆变器的输入。
20.如权利要求19中所述的系统，其特征在于，所述直流功率源包括至少一个光伏面板。
21.如在一个或多个权利要求中所述的系统，其特征在于，所述功率控制信号是这样的：在所述主控器单元和所述从属单元的输入处的电压在使所述直流源传送的功率最大化的值周围波动，通过所述控制信号同时变化所述主控器单元和所述从属单元传送的功率。
22.如权利要求19到21中的一个或多个所述的系统，其特征在于，所述控制单元被编程为使得所述主控器单元执行所述最大功率点追踪算法，周期地扰动在直流功率源的输出处的电压并且观察由所述扰动引起的所述直流源传送的功率的变化，并且所述控制单元生成所述主控器单元和所述从属单元的输出处的功率控制信号，从而在外部参数变化时，将所述直流源的输出电压保持所述源传送的最大功率点周围。
23.如权利要求20和22所述的系统，其特征在于，所述外部参数由所述至少一个光伏面板收集的每单位表面的功率表示。
24.如权利要求17到23中的一个或多个所述的系统，其特征在于，所述控制单元被编程为控制影响逆变器输出处的电压和电流之间的相移的所述逆变器传送的功率。
25.如权利要求19到24中的一个或多个所述的系统，其特征在于，所述逆变器永久地连接到所述直流功率源，而不插入开关装置。
26.如权利要求17到25中的一个或多个所述的系统，其特征在于，所述控制单元被编程为执行选择所述逆变器中的一个作为主控器单元并且其它逆变器作为从属单元的功能。
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