CN102598455B - 分布式发电接口 - Google Patents

分布式发电接口 Download PDF

Info

Publication number
CN102598455B
CN102598455B CN201080048420.7A CN201080048420A CN102598455B CN 102598455 B CN102598455 B CN 102598455B CN 201080048420 A CN201080048420 A CN 201080048420A CN 102598455 B CN102598455 B CN 102598455B
Authority
CN
China
Prior art keywords
controller
current
power
signal
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201080048420.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102598455A (zh
Inventor
阿里·哈杰霍丹 赛义德
卡里米·加特曼 马苏德
普拉文·简恩
阿里利萨·巴赫沙伊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Starbucks systems
Original Assignee
Queens University at Kingston
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Queens University at Kingston filed Critical Queens University at Kingston
Publication of CN102598455A publication Critical patent/CN102598455A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102598455B publication Critical patent/CN102598455B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/70—Regulating power factor; Regulating reactive current or power
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/01—Arrangements for reducing harmonics or ripples
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/66—Regulating electric power
    • G05F1/67—Regulating electric power to the maximum power available from a generator, e.g. from solar cell
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22—The renewable source being solar energy
    • H02J2300/24—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22—The renewable source being solar energy
    • H02J2300/24—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
    • H02J2300/26—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin involving maximum power point tracking control for photovoltaic sources
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0012—Control circuits using digital or numerical techniques
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/14—Arrangements for reducing ripples from dc input or output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/36—Means for starting or stopping converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30—Reactive power compensation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics

Abstract

本文在此描述的是一种适用于电源电路中使用的控制器的方法、系统和装置，电源电路将分布式发电与配电栅极进行对接，包括：包含有最大功率的点追踪器的第一部分，其接收对应于分布式发电的电压和电流的信号，并向电源电路中输出信号以用于控制分布式发电的电压；第二部分，该第二部分包括电流基准信号发生器，电流控制器和直流电压控制器，其接收对应于电源电路中的直流电压，配电栅极中电压和电流，以及变极器的电流的信号，并输出信号以用于控制电源电路中的输出电压；其中电流基准信号发生器包括非线性的电路元件，并产生来自于电源电路中的直流电压和栅极电压和电流的电流参考信号；以致实质上无谐波的电能被输入到配电栅极中。分布式发电可以是，例如，光电模块或者风力涡轮机。

Description

分布式发电接口
技术领域
本发明涉及的是用于将分布式电源发电，例如，风力涡轮机和光电池和光电模块，与配电电网进行对接的电路、系统和方法。
背景技术
分布式发电，例如，通过风力涡轮机和光(PV)电池或者光电模块进行的分布式发电正在逐渐成为一种重要的可再生能源。这种发电方式可以通过三种基本元件，即，变极器、输出滤波器和控制机构之间的各种不同的配置方式来连接到配电电网中。所有的方式都各具优缺点并具有各不相同的属性，例如，谐波和噪音的可抑制性、简化性、有效性、柔性、可靠性、安全性、模块性以及损失性。
发明内容
本文在此描述的是一种控制器，该控制器用于控制将分布式发电与配电电网进行对接的电源电路，包括：第一部分，该第一部分包含有最大功率的点追踪器，其接收对应于分布式发电的电压和电流的信号，并向电源电路输出信号以用于控制分布式发电中的电压；第二部分，该第二部分包括电流基准信号发生器，电流控制器和直流电压控制器，第二部分接收对应于电源电路中的直流电压和配电电网中电压和电流以及变极器的电流的信号，并输出信号以用于控制和/或改变电源电路中的输出电压；其中电流基准信号发生器包括非线性的电路元件，并产生来自于电源电路中的直流电压和电网电压和/或电流的电流参考信号；以致实质上无谐波的电能被输入到配电电网中。在一个实施方案中，电流基准信号发生器产生来自于电源电路的直流电压和电网电压的信号。
在一个实施方案中，电流基准信号发生器：(i)包括瞬时功率计算器，其产生瞬时功率的参考信号，和(ii)产生来自于瞬时功率参考信号和使用了非线性的电路元件的电网电压和电流的电流参考信号。
控制机构可以包括增强型锁相环(EPLL)。EPLL可以提供电网电压的位相角，其可以用于产生瞬时功率的参考信号。
在一个实施方案中，瞬时功率计算器可以对来自于有功和无功功率的指令的瞬时功率进行计算。有功和无功功率指令可以是在外部设定的。有功功率的指令可以通过内部的PI控制器在直流链接的电压误差或者在直流链接的能量误差上进行操作来产生。无功功率的指令可以通过内部的PI控制器在电压幅值误差上进行操作来产生。
在一个实施方案中，电流基准信号发生器包括电容器的能量计算器，陷波滤波器，和至少一个PI控制器，而且可以进一步包括EPLL。EPLL可以产生对应于电网电压的平行的和正交的信号。陷波滤波器可以以双频的频率进行操作。
在一个实施方案中，第一PI控制器可以在以下两个信号之间的误差值来进行操作(i)参考的能量信号和(ii)对应于电源电路的直流电压的实际能量信号，和将PI输出与来自EPLL的平行信号相乘以产生电流参考信号的有功电流分量。
在一个实施方案中，第二PI控制器可以在以下两个信号之间的误差值来进行操作(i)参考的无功功率的信号和(ii)对应于电源电路的输出功率的实际的无功功率信号，和将PI输出与来自EPLL的正交信号相乘以产生电流参考信号的无功分量。
电流控制器可以包括半状态的反馈控制结构，其是由谐振类型的输出反馈部分组成的。电流控制器可以包括半状态的控制结构，其是由谐振类型的输出反馈部分和为了获得平稳启动操作而在电网电压下进行操作的正向输送部分组成。电流控制器可以包括半状态的反馈控制结构，其是由一个或更多的谐振类型的输出反馈部分组成，其中每一个谐振类型的输出反馈部分可以对应于电网电压的谐波。电流控制器可以包括半状态的反馈控制结构，其是由谐振类型的输出反馈部分和平稳启动的正向输出控制器组成。
电流控制器可以包括半状态的反馈控制结构，其是由谐振类型的输出反馈部分和集成的控制器组成，集成的控制器是在电网电流信号下进行操作的，以排除来自于输入电流的直流分量。电流控制器可以包括半状态的反馈控制结构，其是由谐振类型的输出反馈部分和一个或更多的谐振类型的控制器组成，一个或更多的谐振类型的控制器在电网电流的信号下进行操作的，以排除来自于输入电流中的所选定的谐波并拒绝那些可能是来自于参考的电流信号的谐波。电流控制器可以包括半状态的反馈控制结构，其是由谐振类型的输出反馈部分和宽频段的谐波控制器组成，宽频段的谐波控制器与谐振类型的控制器平行或者与其串联在一起，以便将全部的谐波控制在频率的宽频段范围之内。电流控制器可以包括半状态的反馈控制结构，其是由谐振类型的输出反馈部分和宽频段的正向输出的谐波补偿器组成，宽频段的正向输出的谐波补偿器是在配电电网电压下进行操作的，以便将全部的谐波控制在频率的宽频段范围之内。电流控制器可以包括半状态的反馈控制结构，其是由谐振类型的输出反馈部分及以上所提到的任何一种控制和补偿结构的组合来组成的。
电流控制器可以包括一种或更多的对电网电流起作用的谐振类型的谐波控制器。电流控制器可以包括对电网电流起作用的集成的控制器。电流控制器可以包括宽频段的谐波控制器，其与谐振类型的控制器是平行的或者与之串联在一起。宽频段的谐波控制器可以具有成比例的，成比例派生的，超前的或者超前滞后的配置结构。电流控制器可以包括对电网电压信号起作用的宽频段的正向输送的谐波补偿器。宽频段的正向输送谐波补偿器可以具有成比例的，成比例派生的，超前的或者超前滞后的配置结构。电流控制器可以包括以上所提到的任何一种控制器的任何部分，其中的一个部分或者几个部分的结合。
同样地，本文在此所描述的是一种微型变极器系统，其适用于分布式发电与配电电网的对接，包括在本文中所描述的控制器和具有变极器的电源电路。
在一个实施方案中，电流控制器控制通过电源电路的输出滤波器的实质上无谐波的电源流动。滤波器可以是一种感应器。滤波器可以包括感应性和电容性的元件的结合。滤波器可以是一种LCL。
同样地，在此所描述的是一种PV模块，其包括正如本文中所描述的微型变极器系统。
同样地，本文在此所描述的是一种控制将分布式发电与配电电网相对接的电源电路的方法，该方法包括通过使用对应于分布式发电的电压和电流的信号来控制分布式发电的电压；产生电流参考信号和控制电源电路的输出电压，这是通过使用对应于(i)电源电路的直流电压和(ii)配电电网的电压和电流的信号来实现的；其中产生电流参考信号包括使用具有非线性的电路元件的电流基准信号发生器；以致实质上无谐波的电能被输入到配电电网中。产生电流参考信号和控制电源电路的输出电压可以包括使用对应于(i)电源电路的直流电压和(ii)配电电网的电压和电流和变极器的电流的信号。
电源电路的输出电压可以通过控制电源电路的变极器来进行控制。变极器可以是一种电流源型变极器或者是一种电压源型变极器。
在一个实施方案中，方法可以包括产生瞬时功率的参考信号，和产生来自于瞬时功率的参考信号和使用非线性的电路元件的电网电压和电流的电流参考信号。方法可以包括使用电网电压的位相角来产生瞬时功率的参考信号。
在一个实施方案中，方法包括使用锁相环或者EPLL来提供电网电压的位相角。
方法可以包括计算来自于有功和无功功率指令的瞬时功率。方法可以包括在外部设定有功和无功功率指令。方法也可以包括通过在直流链接的电压误差下操作的内部的PI控制器来产生有功功率的指令。方法也可以包括通过在电压的振幅误差下操作的内部的PI控制器来产生无功功率的指令。
在另外一个实施方案中，方法可以包括产生对应于电网电压的平行的和正交的信号。方法可以包括产生电流参考信号的有功电流的分量，该电流参考信号来自于参考的能量信号和对应于电源电路中的直流电压的实际的能量信号之间的误差，与平行信号相乘。方法可以包括产生电流参考信号的无功电流的分量，该电流参考信号来自于参考的无功能量信号和对应于电源电路中的输出功率的实际的无功信号之间的误差，与正交信号相乘。方法也可以包括使用EPLL来产生对应于电网电压的平行信号和正交信号。
在另外一个实施方案中，方法可以包括使用半状态的反馈控制结构，其是由电流控制器中的谐振类型的输出反馈部分组成，或者使用由电流控制器中的两个或者更多的谐振类型的输出反馈部分所组成的半状态的反馈控制结构。每一个谐振类型的输出反馈部分可以对应于配电电网电压的谐波。方法进一步包括使用正向输送的平稳启动控制器。方法也可以包括使用对配电电网电流起作用的一个或更多的集成的控制器。方法可以包括使用与谐振控制器平行的宽频段的谐波控制器。方法可以包括使用与谐振控制器串联在一起的宽频段的谐波控制器。宽频段的谐波控制器可以具有成比例的，成比例派生的，超前的或者超前滞后的配置结构。方法可以包括使用对电网电压起作用的宽频段的正向输送的谐波补偿器。宽频段的正向输送的谐波补偿器可以具有成比例的，成比例派生的，超前的或者超前滞后的配置结构。
在本文所描述的这些方面、实施方案和方法中，分布式发电可以包括至少一个PV模块，或者至少一个风力涡轮机，或者是它们的组合，而且变极器可以是一种电流源型变极器或者是一种电压源型变极器。
附图说明
为了更好地理解本发明，及更加清楚地展示出本发明是如何应用到实践中的，现在将通过实施例结合对应的附图的方式来描述实施方案，其中：
附图1显示的是，根据本发明的实施方案应用到PV模块中的微型变极器系统的方框图。
附图2显示的是，根据本发明的实施方案，正如在附图1中所示的微型变极器系统中的控制器部分的电流基准信号发生器和微型变极器的方框图。
附图3显示的是，根据本发明的另外一个实施方案，正如在附图1中所示的微型变极器系统中的控制器部分和微型变极器的方框图。
附图4显示的是，正如附图2或者附图3中所示的控制器部分的增强型锁相环(EPLL)的实施方案的结构图。
附图5显示的是，在控制器片段中的电流控制器部分的实施方案中使用的闭环反馈方案的结构图，设计为使用本文中所描述的改进的LQR方法。
附图6A显示的是，在控制器片段的电流控制器部分的实施方案中使用闭环反馈方案结构图，设计为使用本文中所描述失真的电网电压中的改进的LQR方法。
附图6B显示的是，在控制器片段的电流控制器部分的实施方案中使用闭环反馈方案结构图，设计为使用本文中所描述从电网电流中排除直流信号的改进的LQR方法。
附图6C显示的是，在控制器片段的电流控制器部分的实施方案中使用闭环反馈方案结构图，设计为使用本文中所描述变形的参考信号和失真的电网电压中的改进的LQR方法。
附图6D显示的是，在控制器片段的电流控制器部分的实施方案中使用闭环反馈方案结构图，用于将谐波控制在本文中所描述的宽频的波段范围之内。
附图6E显示的是，在控制器片段的电流控制器部分的实施方案中使用闭环反馈方案结构图，用于将谐波调整在本文中所描述的宽频的波段范围之内。
附图7显示的是，在传统的状态反馈设计中，当输出滤波器电容的电压被用作反馈信号或者没有被用作反馈信号时闭环极点的位置中的偏离情况的绘图。
附图8A显示的是，传统的控制器对于电网一侧的感应系数从0.5mH到1mH变化时的敏感度和不稳定性的绘图。
附图8B显示的是，控制器片段对于电网一侧的感应系数从0.5mH到20mH变化时的实施方案的牢固度和稳定性的绘图。
附图9A显示的是，使用本文中所描述的改进的LQR方法的闭环极点的位置。
附图9B显示的是，适用于不同的设计迭代中的闭环系统的响应特征的变化过程。
附图10A显示的是，不具有用于在作为样本的PV系统中的输入放射的阶跃变化的电网谐波的微型变极器系统的性能。
附图10B显示的是，当电网发生变形以适用到作为样本的PV系统中的输入放射的阶跃变化时微型变极器系统的性能。
附图11显示的是，微型变极器系统在追踪有功和无功功率的指令时的性能：(a)有功和无功的指令：(b)配电电网的电压(实线)和电流(虚线)；(c)瞬时功率误差。
附图12显示的是，微型变极器系统对于配电电网的频率变化的性能：(a)配电电网电压(实线)和电流(虚线)；(b)瞬时功率误差；(c)所估计的频率。
附图13显示的是，微型变极器系统对比配电电网电压的谐波和噪音的性能：(a)配电电网电压；(b)配电电网电流。
附图14显示的是，当输入功率从100W步进到200W时，微型变极器系统(实线)和传统设计(虚线)的实施方案中的输出电流的振幅。
附图15(a)显示的是直流数据总线的控制回路的实施方案，回路中的信号包括直流电和双频条件，以及附图15(b)显示的是简化的线性回路的实施方案。
附图16A和附图16B显示的是EPLL的性能和传统的PLL的性能进行对比的绘制结果。
附图17显示的是，包括和没有包括正如本文中所描述的平稳启动的正向输送的控制器的系统的性能。
具体实施方式
分布式发电可以通过三种基本元件，即，变极器、输出滤波器和控制机构之间的各种不同的配置方式来连接到配电电网中。变极器的布局和输出滤波器的选择方案对整个系统的性能及其操作具有直接的影响。高次滤波器可以，例如，显著地减小电路元件的尺寸和重量，但是同时它们可能导致稳定性的问题。因此，要求使用一种强有力的控制系统来克服这样的问题并恢复系统所需要的性能。所述的控制系统可能需要通过传感器来测量出系统的变化，以致可以实现适当的控制。为了降低复杂性和成本，可以采用最少数量的用于测量的传感器。然而，当前可以使用的方案都含有组合的硬件和控制系统，它们使得整个系统变得很昂贵，同时并未实现来自发电网的功率削减的有效性的最大化。
本文所描述的是一种系统，该系统用于将分布式发电与配电电网进行对接。所述系统，在本文中也指向一种“微型变极器系统”，所述系统包括电源部分和控制器部分。电源部分包括用于从一个或更多的分布式发电装置中获得电源的变极器，并将电能注入到配电电网中。在一个实施方案中，分布式发电装置是一个或更多的PV电池或者模块。电源部分也包括输出滤波器，其用于对在变极器的输出电流中的整流纹波进行衰减。输出滤波器可以是一种单一感应器(L)，或者是一个或更多的感应器和一个更多的电容器(C)的组合，例如，举例来说，LCL滤波器，或者是任何一种类似的高次滤波器。控制器部分对变极器的输出功率进行控制并确保将高质量(即，实质上定向匹配和实质上的无谐波)的电能输入到配电电网中。更确切地说，注入到配电电网中的电能符合国内或国际的官方所指定的功率质量的标准并且能够代表功率的质量，包括总谐波失真(THD)和相位匹配。举例来说，本文中所描述的技术可以适用到分布式发电上，以致电流的THD小于5％，小于4％，小于3％，小于2％，或者小于1％，正如官方所指定过的规范与要求中所规定的那样。
尽管本文中所描述的发明的实施方案主要是涉及配电电网，人们将会理解，本发明的应用并不限于此。更确切地说，各种实施方案可以适用于单机应用，其中的接口位于发电装置和电子负载之间。单机应用的实施例是一种脱离配电电网的应用。在单机应用的实施方案中，负载的电压和电流可以被感应到并被用于调整输入到负载中的电能的条件，这是通过使用本文中所描述的技术或者是各种技术的结合使用来实现的。
为了提高在各种不同的情况下的分布式发电系统的总效率，需要对每一个发电装置进行单独控制和功率削减。举例来说，对于使用了PV模块的分布式发电而言，PV模块的部分阴影和/或PV模块之间的失谐是要求进行单独控制和功率削减的因素以便将系统的总效率最大化。
通过依据本文所描述的方面和实施方案并使用独立的微型变极器系统来实现以上目的，所述的微型变极器系统包括适用于每一个PV面板的电源部分和控制器部分。典型的是，微型变极器系统是集成的和强健的，以致其可以附着连接到PV面板上。微型变极器系统并不要求使用价格昂贵的高压直流布线，而且其适用于分布式发电的应用，例如，PV模块，在此不可避免的是PV模块的部分阴影，这是由于最大化功率的点追踪(MPPT)是在每一个PV模块上独立执行的。微型变极器系统避免了PV模块之间的失谐损失。这归因于该技术的模块性，PV模块可以通过“即插即用”的方式来加入。除此之外，微型变极器系统可以进行大批量生产，其生产费用较低。更进一步说，至少一部分系统可以使用FPGA来执行，其可以使得系统更为集成和强健。
正如本文中所使用的，术语“dc”是指直流电，而且其等同于术语“DC”。
正如本文中所使用的，术语“PV电池”和“PV模块”是可以替换使用而且是等同的。
正如本文中所使用的，术语“指令”是指参考的信号。
正如本文中所使用的，术语“分布式发电”是指产生电能，其是与配电电网结合分布的。分布式发电的实施例，包括但不限于，PV模块及其阵列，以及风力涡轮机及其阵列。
人们将会理解，尽管本文中所描述的各种实施方案主要是PV模块，但是这些实施方案也可以适用到或者经过改变适用到其他类型的分布式发电中，例如，风力涡轮机。
附图1中的方框图显示了用于将分布式发电接入到配电电网中的微型变极器系统的实施方案。这一实施方案包括电源部分，该电源部分包括与PV电池10交叉连接的输入电容器CPV，与输入电容器交叉连接的第一阶段20，与第一阶段的输出交叉连接的第二电容器C1，第二阶段30包括变极器，和输出的LCL滤波器，其包括L1、C2，和L2。第一阶段20可以包括一个或者更多的开关，并被用于调整输入的电容器CPV的电压，消除输入电压的振荡以及避免使用大型的输入电容器。在附图1的实施方案中，控制器部分40包括最大化功率的点追踪器50和电路，以便通过产生门信号来控制到配电电网的电能流动，从而启动第一阶段20和第二阶段30中的开关。举例来说，控制器部分40包括用于控制PV输出的电压VPV的阶段52，用于控制直流电容器的电压Vdc的阶段54，修正的脉冲宽频调制(PWM)控制器56，和用于控制输入到配电电网中的电能的输出电流控制器58，正如在附图1以及下文所进行的解释那样。
微型变极器的电源部分的第二阶段30可以包括电流源型变极器(CSI)或者是电压源型变极器(VSI)。举例来说，电压源型变极器可以连接到配电电网中，这是通过使用单一感应滤波器或者是高次滤波器，例如，LCL滤波器来实现的。这样的滤波器对转由变极器产生的换频率纹波进行衰减，转换为输入的电流。对于单一L滤波器而言，衰减量为20log(ωsL)dB。举例来说，对于L＝10mH和fs＝50kHz而言，衰减量为70dB。高次输出滤波器可以用于提供同等程度的过滤(或者更多的过滤)，同时需要使用非常小型的电路元件。值得注意的是，举例来说，LCL滤波器具有感应系数L1(变极器一侧)，电容量C2和感应系数L2(配电电网一侧)，正如附图1中所示。其中显示出，L1＝L2＝220μH和C2＝2.2μF，这样的滤波器如同单独的感应系数L＝10mH在50kHz的转换频率下那样工作。因此，LCL滤波器实际上可以减小电路元件的尺寸。例如，在这一实施例中，感应器的尺寸可以减小大约22.7倍。
附图2中的方框图显示了正如本文中所描述的用于将分布式发电接入到配电电网中的系统的另外一个实施方案。附图2显示出控制器部分的实施方案的细节。一般来说，控制器部分包括瞬时功率参考计算器60，增强型锁相环(EPLL)70，其计算出值，和基准信号发生器80，其工作任务是为微型变极器计算参考电流。这样的参考电流被适当用于调节闭环(非线性)装置，以确保精确的有功(即，实际的)和无功的功率电平被输入到配电电网中。在附图2的实施方案中，瞬时功率参考计算器60接收有功和无功的功率指令并产生瞬时功率参考信号。
人们注意到，传统的方案仅仅考虑到有功功率的产生，然而，在本文中所描述的实施方案既可以提供有功功率，又可以提供无功功率。在单机应用和微型配电电网系统中，通常需要无功功率控制，在此负载的无功功率的需要仅仅是通过没有公用系统时的DG系统来提供。可以获得既能够产生有功功率又能够产生无功功率的发电方式，而无需任何额外的电路。对于有功功率的参考可以通过，例如，简单的PI控制器来产生，PI控制器对直流电容器的电压Vdc的误差起作用。在附图11中显示出样本的性能结果，其中附图11(a)显示出参考的有功和无功功率的信号，附图11(b)显示出配电电网电流(虚线)和电压(实线)信号，以及附图11(c)显示出瞬时功率误差。
附图3中的方框图显示了本文中所描述的控制器部分的另外一个实施方案。这种控制器的特征在于对直流链接的能量进行控制，而不是如同在传统的方法中那样控制直流链接的电压。在附图3中，为了产生来自于电压的能量变化，常量K等于0.5C1。然而，一般而言，常量可以是包含在控制器设计中的任何一个随意的数字。作为使用能量变化的结果，控制回路变为线性的控制回路，而在传统的解决方案中，控制回路是非线性的控制回路。(下文中将给出详细的数学论证)。非线性的回路需要对设计目的进行线性化处理，并对用于大量的信号变化的控制器的性能和稳定性进行限制。将直流链接能量用于控制变量而不是用于控制直流链接的电压具有两个优势：一个是便于设计确保全局稳定性的成组的参数。第二个优势在于直流链接能量具有仅仅是双频的纹波，而直流链接电压具有的是双频以及高次的纹波。因此，在这一实施方案(请参考附图3)中使用的陷波式滤波器在使用能量信号时能完整地阻碍纹波。附图14显示的是，当输入的功率从100W步进到200W时，传统方法(虚线)中的输出电流的振幅和控制技术的实施方案(实线)的振幅。人们可以看到，在传统的方法中，电流的振幅具有第四层谐波，在配电电网电流中转化为第三层和第五层谐波。
附图3中实施方案的控制器部分的另外的特征是对有功和无功功率进行独立控制。这是通过对由增强型锁相环(EPLL)提供的信号进行电压求积分来实现的。对于无功功率Q*的参考可以通过外部设定，或者通过处理(例如，通过使用PI控制器)单机或者微型配电电网应用中的输出电压的幅值和/或频率误差来进行计算。实际输出的无功功率可以使用由电压EPLL和输出电流(没有显示在附图3中)的其他EPLL所提供的数据进行计算，或者使用低通滤波器或者陷波式滤波器来计算。人们将会理解，无功功率的控制回路是可以进行选择使用的，而且其对于单机应用而言是最为有用的。
附图4中显示出EPLL部分的方框图。EPLL从测量到的电压信号中估计和ω。EPLL避免了对双频纹波的损害。这样的纹波是传统的单相PLL系统的主要的缺点，其对系统操作的准确性产生消极的影响。即使是在短时间内没有输入信号时，EPLL也能为同步操作提供准确无误的参考。在测量系统出现瞬时中断的情况下，以及如果出现系统断电的情况，这一性能将是极其需要的特性。附图16A和附图16B显示出从EPLL和传统的PLL中获得的结果。输入的是一种具有变化振幅的噪音正弦信号，其在t＝0.1秒时消失。由EPLL所提供的同步信号是准确无误的，而由传统的PLL提供的同步信号具有大的双频纹波，而且在输入信号消失时具有大范围的偏移。当没有输入信号时，EPLL的输出在相位上同样也具有微小偏移，但是这样的偏移的范围可通过调节振幅估计特征来进行控制。更进一步说，EPLL提供了另外一个信号，该信号与同步参考是垂直正交的。所述的信号，被称之为求积分信号，其可以用于附图3中所示的无功功率的控制。EPLL也可以适用于估计其输入信号的振幅；无功功率控制回路的另外的特征显示在附图3中。
人们将会理解，控制器部分的复杂性并不大于现有技术中的相关内容，正如本文中所描述的控制器所具有的额外的优势对有功功率和无功功率都提供了灵活的和独立的控制。正如附图2和附图3中的控制器，其适用于数字式任务。EPLL和电流基准信号发生器可以具有类似的结构，一旦EPLL结构开始执行任务，它们能够对FPGA中的连续的数字电路任务进行简化；同样的方法可以适用于有限状态的装置设计中格的电流基准信号发生器。
根据一个实施方案，控制器部分对在连接到变极器和配电电网之间的LCL滤波器的行为进行控制。对LCL滤波器的控制的需求的出现是由于在LCL电路元件之间出现谐振的缘故。这种谐振模式的衰减到达纯粹的LCL滤波器中的零位，这意味着电路将会允许振荡是以其自然的谐振频率来进行的。在实践过程中，元件的抗阻性提供了一些阻尼，尽管微弱的衰减会导致由滤波器所产生的振动。现在有两种方法可以用于克服这一问题：(1)被动衰减。在这一方法中，一定数量的阻抗力被增加到LCL元件中以提高谐振模的衰减。然而，所述的电阻器会浪费能量并增大损失。(2)主动衰减。在这一方法中，适当的控制策略被用于将足够的衰减引入到谐振模中。这一方法被应用到下文所描述的控制器部分的实施方案中。
当使用LCL滤波器时，控制策略在获得理想的性能方面扮演着重要角色。滤波器是达到第三层级的并具有三种状态变量。输入到配电电网中的电流是最为重要的变量而且被进行仔细的控制。目标是，对于所有的系统操作条件和所有的系统中的参数的不确定性和变化而言，在60Hz的条件下将电流维持为实际上是无谐波的正弦信号。关于系统条件和要求的详细的解释说明如下文所述。
·不同的系统操作条件源于以下事实，即发电的过程是一种间歇的或者是变化的来源，例如，PV模块或者风力涡轮机。这一现象导致了宽频段的电平和其他系统变量，这些都是控制器必须能够操作的。
·滤波器被连接到配电电网上，配电电网是一种无限大的数据总线。然而，这样的数据总线可能会对滤波器表现出不同的阻抗，这取决于滤波器的固定位置。这一现象在滤波器上的位于配电电网一侧的感应器中产生了大量不确定的因素。
·在连接点上的配电电网上的电压通常是假设为纯正弦曲线，但这并不是必然的情况。被输入的电流必须是平稳的，而且必须与所允许的谐波的水平保持一致，即使是在出现配电电网电压失真的情况下。
·一种典型的电网通常要经历其自身频率的某些变化。即使是在发生变化的情况下，控制器也必须能够与电网同步进行操作。这样的状况在小型的配电电网系统或者是在岛系统中会变得更加麻烦。
·系统的元件可以具有非线性的特征，这将导致电流失真。控制器必须能够将这些现象对输入的电流量所造成的不利影响降到最低。
·电路中的元件可能要经受温度和/或老化问题的考验。在面对这些改变时，控制器必须能够仍旧强健地执行任务。
·LCL滤波器的谐振现象应该是可以控制的，以避免在系统的各种不同的操作条件下出现不需要的震动。
对于为了获得闭环系统的稳定和强健的性能而在电网电流中设计标准反馈回路而言，这是一个挑战，原因在于LCL滤波器的临界稳定性。因此，在一个实施方案中，可以使用与输出反馈回路相结合的半状态的反馈策略，正如附图5所示。控制器部分包括内部回路110，其反馈配电电网的电流和变极器的电流，和外部回路100，其确保对纯正弦电流进行无误差的追踪。来自内部回路110中的电网电压的正向输入条件并没有到控制回路的操作的稳定性产生任何影响。通常用于获得平稳启动的操作。(对设计所述的条件的数学方程式也包含在本文中。)微型变极器的输出滤波器中的电容器的电压VC(请参考附图1)在内部回路中并未被用作一种反馈信号，以避免过度使用传感器。对设计的分析显示，控制器部分的操作是理想的，而且无需使用电容器的电压。也可以使用状态估计器来对来自变极器的电流测量值的电网电流进行评估。这也消除了对电网电流进行感应的需要。
标准的状态反馈技术假设，所有的状态变量都被用于进行反馈。因此，如果电容器的电压增益被设定为零，那么，闭环的极点将会偏离其预先规定的位置。偏离是朝向降低响应速度的方向和减少谐振衰减的方向，正如在附图7中所示，其中显示出，在使用VC时和未使用VC时，闭环的极点的偏离情况。
科学研究表明，出于各种不同的原因，状态反馈理论的标准极点配置技术对于设计控制器的增益而言并非是理想的。闭环的极点的位置的适当设定的获取是具有挑战性的，而且闭环系统将会变得对系统的不确定性，计算延迟很敏感，以及对评估的精确度变得很敏感，而且将会展现出极少量的衰减的谐振。举例来说，正如在附图8A中所示，对电网一侧的感应器L2的不确定的碰撞(即，从0.5mH变化到1mH)。这表示，在电网一侧的感应器中的增量使得闭环系统变得不稳定。相比之下，附图5中的实施方案的性能能够对抗在电网一侧的感应器中的大量的不确定性(即，从0.5mH变化到20mH的40倍的变化)，正如附图8B所示。人们可以看到，控制器能够稳定地处理大量的不确定的情况。
实施方案使用的是最优化的控制技术，并从最优化的角度来分配闭环的极点到能够满足控制目标的位置上。一种经过改进的线性二次控制(LQR)技术被开发并适用到单相PV应用中。而且，附图5中所示的谐振型的控制器100被联合使用，以便确保静态误差的校零。控制器的系数是通过入下文中所描述的改进的LQR技术来进行最优化获取的。使用传统的LQR技术的一个主要的困难在于其自身的Q模型的正确调整。本文中详细描述的内容是研究Q模型的基础以获得理想的回应的系统化方法。
为了对方法进行详解，在此给出一些数学的论证过程。LCL滤波器可以用以下的状态矢量空间方程式来表示，其中下标p代表的是装置，xp代表的是状态向量，将其定义为xp＝[ii，vc，ig]T，而y是负载的输出，其表示为ig。
y＝Cpxp (1)
矩阵通过以下方程式给出：
其中M是PWM增益。谐振类型的控制器(R控制器)是通过以下的状态矢量空间方程式来表示：
其中下标r代表的是谐振，xr代表的是R控制器的状态向量，以及e代表的是输入的电流误差。矩阵通过以下方程式给出：
其中是ωo系统的频率。在拉普拉斯域内的R控制器的状态变量是：
而且，因此在时域中满足以下方程式：
当LCL滤波器和R控制器结合在一起时，形成第五层次系统，该系统可以通过以下的状态矢量空间方程式来表示
y＝Cx (7)
其中x＝[xp，xr]T是状态变量的向量，yref是参考信号，以及矩阵通过以下方程式给出。
注意，控制信号u可以表示为：
u＝-[K1 0 K2]xp-[K3 K4]xr＝-[K1 0 K2 K3 K4]x＝-Kx (9)
该方程式是状态反馈法则的标准形式。对应于电容器的电压，仅有的一个差别在于，其中的一个反馈增益被设置为零位。组合系统(矩阵A和矩阵B所描述的系统)是完全可控的。
方程式组(1)描述了闭环的控制系统。在(1)中，yref是来自电网电流的参考信号。该信号是由产生参考信号的部件所提供，而且该信号是一种频率为60Hz的纯正弦信号。因此，其能够满足方程式如果我们假设配电电网是刚性的，那么电网电压vg也可以满足该方程式。上文中的讨论共同得到这样的事实，即，如果在方程式(1)的两边同时加入微分算子那么vg和yref都会从方程式中去掉，从而可以获得以下简化的方程式。
在(10)中，新的状态向量z和新的控制信号v被定义为和新的变量(z和v)的特征在于，以的频率从来自于纯正弦曲线的初始变量的偏移。更为准确地说，对应于R控制器的新的状态向量是
其中，方程式是在(6)的基础上进行推论的。状态反馈控制法则(9)也可以用于获得在新的控制信号中适用的类似法则，例如
υ＝-Kz.(12)
方程式(10)和方程式(12)描述的是一种标准的调控问题，其中目标在于将状态变量调节到“零位”。事实上，在状态变量和控制信号中的以上转变是将追踪问题转换为调控问题。这样的问题可以使用LQR技术来进行最优化的解决。LQR技术提供了最好的控制器的增益，其将以下的二次价值函数进行最小化。
矩阵Q是半正定。方案是从黎卡提代数方程式(ARE)中获得的，而且该方案可以方便地通过使用步骤K＝lqr(A，B，Q，1)在MatlabTM中进行计算。
LQR技术将闭环极点的选择问题转变为矩阵Q的选择。这一矩阵是一种对角的非负矩阵，因此，该矩阵具有与控制器增益K的元件相同的数量，即Q＝diag(q1，q2，q3，q4，q5)。然而，与闭环极点的选择不同的是，Q的选择可以清楚地看到，每一个元件qi的增加都对状态变量zi从零位上的偏移的减少产生支配性的影响。因此，大多数情况下的简易的反复试验状态可以导致适合的选择方案，这将获得闭环系统的理想的行为。而且，在这一方法中，设计人员不用担心闭环的不稳定性，原因就在于稳定性对非负的矩阵Q中的任何一种都能担保使用一段时间。
从方程式(13)可以看到，q5控制的是追踪误差，而且其对于产生理想的响应而言具有最为重要的影响。系数q4控制的是追踪误差的变动率，而且，其可以用于使系统的响应变得更为平稳。可以通过使用q3，q2and q1来进行进一步的调整。本文中所使用的系统化的方法在所有的其他系数都设定为零时，使q5从初始的正值开始增大。一旦q5达到某一数值，其将结束增大，之后q4开始增加。系统和闭环的极点的位置和零位的响应都被监控，同时系数q增加。一旦达到所需要的响应，该设计终止。一种典型的根轨迹曲线在附图9A中显示，以及附图9B显示的是系统响应特征的变化过程。
对于Q的每一种选择方案，闭环的极点都是被排列并放置在特定的位置上的，通过这种方法，价值函数(13)是最小化的。所述方案被称之为最优化。这意味着闭环极点的任何一种盲目的选择都是必须对应于最优化的方案。LQR技术的特征在于，其能够保证闭环极点的位置是最优化的。正如本领域内众所周知的那样，根据相位补角和增益补角的经典理论，这样的最优化性也可以响应于系统的强健性的某一程度。附图8B显示出类似于附图8A的情况。与传统的状态反馈设计中对于L2中的0.5mH一样微小的不确定性的易变性不同的是，本文众所描述的技术能够维持大量的不确定性的稳定状态，例如，与20mH一样多或者更多。
本文中所描述的改进的LQR设计方法的特征在于，无穷时间中的追踪问题得以解决。这样的问题在封闭形式的公式中并未得到事先解决。无穷时间的追踪问题的解决方案是已知的，当考虑到无穷时间时，其作为一种挑战出现。本文中所描述的技术有效地解决了这样的挑战。
在电网电压中的正向输送条件被包括在其中以便被用于获得平稳启动的操作。闭环的状态矢量空间的方程式如下
y＝Cx， (14)
以下给出的是矩阵。
根据控制结构，该控制信号是
u＝-Kpxp-Kcxc-kFFvgrid. (16)
对闭环系统，其产生如下类型的矩阵：
响应于电网电压的输出电流是从以下的方程式中计算获得的：
为了对正向输送的条件进行优化以获取平稳启动的操作，下面的准则被定义为最低的限度：
准则可以通过在以下方程式中的众所周知的线性分析理论来计算获得：
其中的矩阵被定义为：
因此，最优化的增益可以通过微分和使其等于零值来获得：
附图17中提出的是一种样本模拟，其中的系统输出的电流响应适用于启动条件被包括在其中的情况和适用于启动条件没有被包括在其中的情况。可以看到正向反馈条件有助于系统的启动阶段的平稳性。
根据在附图6A中所示的控制器部分的另外一个实施方案，进一步的改进方案将电网电压在一定数量的输入电流上的失真的影响降到最低。这样的改进方案是通过将附图6A中的补充反馈回路中的多个谐振控制器103和109合并在一起形成的。所述的控制器的设计也可以通过如同上文中所讨论的经过改进的LQR技术来完成。这样的设计包括多个控制器的系数的调整，这在使用传统的技术时是一种挑战。本文中所描述的方法能够以一种非常方便的方式来进行设计，而没有任何不稳定的考虑。
附图10A和附图10B显示的是附图6A中的实施方案的性能，分别是在电网电压平稳和其出现失真的两种情况。所显示的情况对应于辐射程度在瞬时0.075秒时从100％降低到25％的情况。快速和平稳的电网电流的输入表明可以观察到高质量的电能的输入。另外的仿真的结果显示在附图13中，其证明了由谐波和/或噪音所导致的电网电压的失真出现时，系统仍保持理想的性能。在这一附图中，在t＝0.7秒的时间内，电网电压在经历20％的第五谐波，然而，具有0.01离散的白噪音在t＝0.8秒时加入。电网电流也显示出来了，而且电网电流是极高的正弦曲线，尽管末端出现失真，以及在电压的末端出现噪音。
根据电流控制部分的另外一个实施方案，多个谐振控制器可以如同附图6B中所示那样被替换，以排除配电电网的谐波以及参考电流中的谐波。这些控制器的增益也可以通过使用本文中所描述的经过修改的LQR方法来进行最优化的确定。
根据电流控制部分的另外一个实施方案，正如附图6C所示，一种合成的控制器被包括在其中，以排除在配电电网电流中存在的任何可能的直流分量。这一种控制器的增益也可以通过使用本文中所描述的经过修改的LQR方法来进行最优化的确定。
根据电流控制部分的另外一个实施方案，正如附图6D所示，一种宽频段的谐波控制器被包括在其中，以便将谐波控制在频率的宽频段的范围之内。控制器可以具有比例的，比例派生的，超前的或者超前滞后的结构。
根据电流控制部分的另外一个实施方案，正如附图6E所示，一种宽频段的正向输送谐波补偿器被包括在其中，以便对在频率的宽频段的范围之内的谐波进行补偿。补偿器可以具有比例的，比例派生的，超前的或者超前滞后的结构。
人们认识到本文所描述的实施方案的电流控制部分可以使用一种或者任何两种或更多的组合的配置结构，正如附图5，6A，6B，6C，6D和6E所示。对由于变极器的开关转换动作所导致的大量的系统不确定性和大量测量噪音而言，闭环回路控制器的实施方案是强健的。控制器部分对电网电压中的失真和可能出现的频率偏移进行处理，而不会对其性能产生负面影响。谐振现象被充分地衰减，而且实际上并没有在信号中出现震荡。可以获得系统的适当频率，归因于系统的EPPL特征。而且，R控制器被进行适当构建，以避免由于快速的频率变化所导致的任何误差。附图12显示出系统在频率从60到50Hz出现变化时的样本性能。附图12(a)显示的是电网电流(虚线)和电压(实线)信号，附图12(b)显示的是瞬时功率误差，以及附图12(c)显示的是估计的频率。系统将操作频率和所输入的功率调节维持在保持不变的稳定状态。
控制器部分的各种实施方案可以在，例如，DSP微处理器和/或FPGA中执行。然而，必须考虑到固定点上执行的控制器的参数的长度和量化误差不对控制器产生任何影响。在这一点上，现有的技术文献中的δ操作员的使用时有益的。结果是，控制器部分的执行在FPGA中会变得更为简化和更为紧密。
附图2中所示的非线性的控制实施方案是通过完成以下内容而进行算术派生和讨论。假设在连接点的电网电压被标注为v(t)和由直流电输入的电流被标注为i(t)。目标是对电流进行控制以确保瞬时功率p(t)＝v(t)i(t)的适当地输入到配电电网中。功率是以分别通过P和Q来标注出其有功和无功部分为特征。在正弦曲线的情况下，瞬时功率为
其中
假设有功和无功功率的指令被分别标注为Pref和Qref。那么，瞬时功率的指令表示为
将价值函数定义为
J[i(t)]＝[pref(t)-p(t)]2＝[pref(t)-v(t)i(t)]2 (24)
这是介于实际功率和参考功率之间的瞬时均方误差。上文中所陈述的目标现在被转换为找到适当的电流i(t)，其最小值J[i(t)]。为了找到该问题的解决方案，电流是在 中，其中ω是电网的频率。电压信号被用作参考，以致得到之后，价值函数是平稳的未知变量的函数。可以用于得到EPLL方程式(其是以梯度下降法为基础的)的相同的策略可以经过改变而获得控制未知变量的改变的方程式。通常的表达式是其中μ是正定的2×2矩阵。假设对角线结构是μ＝diag{μ1，μ2}，由此而得的方程式可以总结为
其中
方程式(25)显示出理想的变量I和使如何被改变以确保在实际功率和理想功率之间的最小误差的。附图2显示的是流程方案。方程式(23)显示出，在附图2中的瞬时功率的参考值Pref(t)是如何通过有功和无功参考值Pref和Qref的合成而得到的。而且，EPLL被适用到电压信号上以获取位相角和频率。在这些内容中，EPLL的特征是其消除在单一的位相应用中的双频谐波的能力，这一特征使其对于连接到单相应用中的电网来说是有用的。
在下文中，给出数学论证是为了显示直流电压控制器的性能及其设计方法。方程式(26)显示出直流数据总线的功率平衡方程式，其中pin是输入功率和Pout是变极器的输出功率。方程式是非线性的。
通过将直流链接的功率(wc)定义为新的状态变量，可以获得线性方程式(27)，其中pL是储存在输出滤波器中的瞬时功率。
两个条件vgi和pL是双频信号，而且pin是直流信号。结果是，wc是由唯一的直流和双频条件组成。因此，vdc具有很多高阶的谐波。这意味着，在双频中心的陷波滤波器不能从控制回路中过滤掉谐波，如传统中的做法，vdc是适用于反馈回路的。在其他的方面，在wc上的反馈回路解决了这一问题。这个现象显示在附图14中，其中方法并没有导致在输出电流上出现任何纹波。
这一方法不仅避免纹波，而且便于设计直流链接的控制回路的步骤。完整的控制回路显示在附图15(a)中，在此，回路中的信号包括直流和双频条件。由于电流的控制器要比直流链接的控制回路的速度快，因此这一实施方案可以简化为附图15(b)中所示，其中显示的是一种线性的回路。任何一种已知的线性系统的设计技术都可以用于在回路中适用的PI控制器的系数。回路的特征方程式表示为(28)。
所有的参考文献，待审的专利申请和在本申请中所引用的公开的专利中的内容都明白无误地通过引证并入本文。
等同内容
本领域内的普通技术人员都将能理解或者都能确定本文中所描述的各种实施方案的各种不同的变化。这些变化都在本发明的范围之内并被随附的权利要求所覆盖。

Claims (50)

1.一种在将分布式发电与配电电网进行对接的电源电路中适用的控制器，该控制器包括：
第一电路，其接收对应于分布式发电的电压和电流的信号，并向电源电路输出信号以用于控制分布式发电中的电压；
电流基准信号发生器，其产生电流参考信号i*栅极，以及
输出电流控制器，其输出来自于输出电网电流和所述电流参考信号i*栅极的第一控制信号；
其中所述的输出电流控制器包括一个或多个：
(i)谐波抑制和/或直流抑制电路，其接收对应于所述配电电网电流的信号并输出第二控制信号，
(ii)宽频段谐波抑制和/或直流抑制电路，其接收来自于所述输出电网电流和所述电流参考信号i*栅极的信号并输出第二控制信号，
(iii)宽频段正向输送谐波补偿器电路，其接收对应于所述配电电网电压的信号并输出第二控制信号；以及
第二电路，其接收所述的第一和第二控制信号，并输出至少一个控制所述电源电路的门信号；
以致实质上无谐波和/或无直流电能被输入到配电电网中。
2.根据权利要求1中的控制器，其中电源电路的输出电压是通过控制电源电路中的变极器来进行控制的。
3.根据权利要求2中的控制器，其中变极器是电流源型变极器。
4.根据权利要求2中的控制器，其中变极器是电压源型变极器。
5.根据权利要求1中的控制器，其中分布式发电包括至少一个光PV模块。
6.根据权利要求1中的控制器，其中电流基准信号发生器：
(i)包括非线性电路元件；
(ii)包括瞬时功率计算器，其产生瞬时功率参考信号，和
(iii)产生来自于的瞬时功率参考信号和电网电压和电流的电流参考信号。
7.根据权利要求6的控制器，包括至少一个最大功率的点追踪器和增强型锁相环EPLL。
8.根据权利要求7中的控制器，其中增强型锁相环EPLL可以提供电网电压的位相角，其用于产生瞬时功率的参考信号。
9.根据权利要求6中的控制器，其中控制器使用有功和无功功率的指令来控制被输入到配电电网的有功和无功功率；
其中所述有功和无功功率是独立控制的。
10.根据权利要求9中的控制器，其中有功和无功功率的指令是在外部设定的。
11.根据权利要求9中的控制器，其中有功功率的指令通过内部的比例积分PI控制器在直流链接的电压误差或者在直流链接的能量误差上进行操作来产生。
12.根据权利要求1中的控制器，其中电流基准信号发生器包括能量计算器，陷波滤波器和至少一个比例积分PI控制器。
13.根据权利要求12中的控制器，包括增强型锁相环EPLL。
14.根据权利要求13中的控制器，其中增强型锁相环EPLL产生对应于电网电压的平行的和正交的信号。
15.根据权利要求14中的控制器，其中第一比例积分PI控制器在以下两个信号之间的误差值来进行操作(i)参考的能量信号以及(ii)对应于电源电路的直流电压的实际能量信号，并将比例积分PI输出与来自增强型锁相环EPLL的平行信号相乘以产生电流参考信号的有功电流分量。
16.根据权利要求14中的控制器，其中第二比例积分PI控制器在以下两个信号之间的误差值来进行操作(i)参考的无功功率信号以及(ii)对应于电源电路的输出功率的实际的无功功率信号，并将比例积分PI输出与来自增强型锁相环EPLL的正交信号相乘以产生电流参考信号的无功电流分量。
17.根据权利要求1中的控制器，其中电流控制器包括半状态的反馈控制结构，其是由谐振类型的输出反馈部分组成的。
18.根据权利要求1中的控制器，其中电流控制器包括半状态的反馈控制结构，其是由谐振类型的输出反馈部分和平稳启动的正向输送控制器组成的。
19.根据权利要求1中的控制器，其中宽频段的谐波控制器具有成比例的，成比例派生的，超前的或者超前滞后的配置结构。
20.根据权利要求1中的控制器，其中宽频段的正向输送的谐波补偿器具有成比例的，成比例派生的，超前的或者超前滞后的配置结构。
21.一种用于将分布式发电与配电电网进行对接的微型变极器系统，包括权利要求1到20中的任何一种控制器和含有变极器的电源电路。
22.根据权利要求21中的微型变极器系统，其中变极器是电流源型变极器。
23.根据权利要求21中的微型变极器系统，其中变极器是电压源型变极器。
24.根据权利要求21中的微型变极器系统，其中电流控制器对通过电源电路的输出滤波器的实质上无谐波的电能的流动进行控制。
25.根据权利要求24中的微型变极器系统，其中滤波器是感应器。
26.根据权利要求24中的微型变极器系统，其中滤波器包括感应性和电容性元件的结合。
27.根据权利要求24中的微型变极器系统，其中滤波器是一种LCL。
28.根据权利要求21中的微型变极器系统，其中分布式发电包括至少一个PV模块。
29.一种PV模块，其包括权利要求21到28中的任何一个微型变极器系统。
30.一种用于控制将分布式发电与配电电网进行对接的电源电路的方法，该方法包括：
通过使用对应于分布式发电的电压和电流的信号来控制分布式发电的电压；
从所述电源电路的直流电压中产生功率信号；
使用所述功率信号以及对应于所述配电电网电压和电流的信号产生电流参考信号i*栅极；
输出来自于输出电网电流和所述电流参考信号i*栅极的第一控制信号；
使用以下一种或多种方式输出第二控制信号：
(i)谐波抑制和/或直流抑制电路，其接收响应于所述配电电网电流的信号并输出第二控制信号，
(ii)宽频段谐波抑制和/或直流抑制电路，其接收来自于所述输出电网电流和所述电流参考信号i*栅极的信号并输出第二控制信号，
(iii)宽频段正向输送谐波补偿器电路，其接收对应于所述配电电网电压的信号并输出第二控制信号；以及
从所述的第一和第二控制信号中输出至少一个门信号，其中所述至少一个门信号控制所述电源电路；
以致实质上无谐波和/或无直流电能被输入到配电电网中。
31.根据权利要求30中的方法，其中电源电路的输出电流是通过对电源电路的变极器的控制来进行控制的。
32.根据权利要求31中的方法，其中变极器是电流源型变极器。
33.根据权利要求31中的方法，其中变极器是电压源型变极器。
34.根据权利要求30中的方法，其中分布式发电包括至少一个PV模块。
35.根据权利要求30中的方法，包括产生瞬时功率的参考信号，和产生来自于瞬时功率参考信号和使用非线性的电路元件的电网电压和电流的电流参考信号。
36.根据权利要求35中的方法，包括使用电网电压的位相角来产生瞬时功率的参考信号。
37.根据权利要求36中的方法，包括使用增强型锁相环EPLL来提供电网电压的位相角。
38.根据权利要求35中的方法，包括使用有功和无功功率的指令来控制输入到配电电网的有功和无功功率；
其中所述有功和无功功率是独立控制的。
39.根据权利要求38中的方法，包括在外部设定有功和无功功率的指令。
40.根据权利要求38中的方法，包括通过内部比例积分PI控制器在直流链接的电压误差上进行操作来产生有功功率的指令。
41.根据权利要求38中的方法，包括通过内部比例积分PI控制器在直流链接电压误差或直流链接能量误差上进行操作来产生无功功率的指令。
42.根据权利要求30中的方法，包括产生对应于配电电网电压的平行和正交信号。
43.根据权利要求42中的方法，包括产生电流参考信号的有功电流的分量，电流参考信号来自于参考的能量信号和对应于电源电路中的直流电压的实际的能量信号之间的误差，与平行信号相乘。
44.根据权利要求42中的方法，包括产生电流参考信号的无功分量，电流参考信号来自于参考的无功能量信号和对应于电源电路中的输出能量的实际的无功功率信号之间的误差，与正交信号相乘。
45.根据权利要求42中的方法，包括使用增强型锁相环EPLL来产生对应于电网电压的平行和正交信号。
46.根据权利要求30中的方法，包括使用由电流控制器中的一个或多个谐振类型的输出反馈部分组成的半状态的反馈控制结构。
47.根据权利要求46中的方法，包括使用正向输送的平稳启动的控制器。
48.根据权利要求30中的方法，其中分布式发电的电压是使用包括使用最大功率的点追踪器的对应于分布式发电的电压的信号来控制的。
49.根据权利要求30中的方法，其中宽频段的谐波控制器具有成比例的，成比例派生的，超前的或者超前滞后的配置结构。
50.根据权利要求30中的方法，其中宽频段的正向输出的谐波补偿器具有成比例的，成比例派生的，超前的或者超前滞后的配置结构。
CN201080048420.7A 2009-09-18 2010-09-17 分布式发电接口 Active CN102598455B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US24380709P 2009-09-18 2009-09-18
US61/243,807 2009-09-18
PCT/CA2010/001466 WO2011032287A1 (en) 2009-09-18 2010-09-17 Distributed power generation interface

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102598455A CN102598455A (zh) 2012-07-18
CN102598455B true CN102598455B (zh) 2017-06-20

Family

ID=43758000

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201080048420.7A Active CN102598455B (zh) 2009-09-18 2010-09-17 分布式发电接口

Country Status (10)

Country Link
US (2) US8688287B2 (zh)
EP (1) EP2478606A4 (zh)
JP (1) JP5810470B2 (zh)
CN (1) CN102598455B (zh)
AU (1) AU2010295163A1 (zh)
BR (1) BR112012006024A2 (zh)
CA (1) CA2774401C (zh)
IL (1) IL218676A0 (zh)
MX (1) MX2012003225A (zh)
WO (1) WO2011032287A1 (zh)

Families Citing this family (93)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7755916B2 (en) 2007-10-11 2010-07-13 Solarbridge Technologies, Inc. Methods for minimizing double-frequency ripple power in single-phase power conditioners
CN102257695B (zh) * 2008-12-17 2014-05-28 维斯塔斯风力系统集团公司 用于测试风力涡轮机发电厂的方法和系统
CA2655007C (en) * 2009-02-20 2017-06-27 Queen's University At Kingston Photovoltaic cell inverter
US8279642B2 (en) 2009-07-31 2012-10-02 Solarbridge Technologies, Inc. Apparatus for converting direct current to alternating current using an active filter to reduce double-frequency ripple power of bus waveform
CA2774401C (en) * 2009-09-18 2019-01-15 Queen's University At Kingston Distributed power generation interface
US8462518B2 (en) 2009-10-12 2013-06-11 Solarbridge Technologies, Inc. Power inverter docking system for photovoltaic modules
US9478987B2 (en) * 2009-11-10 2016-10-25 Siemens Aktiengesellschaft Power oscillation damping employing a full or partial conversion wind turbine
US8824178B1 (en) 2009-12-31 2014-09-02 Solarbridge Technologies, Inc. Parallel power converter topology
US8467200B2 (en) 2010-04-26 2013-06-18 Queen's University At Kingston Power converter for a power generator
JP6067551B2 (ja) 2010-04-26 2017-01-25 スパルク システムズ インコーポレイテッド 発電装置の最大電力点追従
GB2482653B (en) * 2010-06-07 2012-08-29 Enecsys Ltd Solar photovoltaic systems
EP2431832B1 (en) * 2010-09-21 2013-05-15 ABB Research Ltd Method and arrangement for tracking the maximum power point of a photovoltaic module
US9160408B2 (en) 2010-10-11 2015-10-13 Sunpower Corporation System and method for establishing communication with an array of inverters
US8503200B2 (en) 2010-10-11 2013-08-06 Solarbridge Technologies, Inc. Quadrature-corrected feedforward control apparatus and method for DC-AC power conversion
US8279649B2 (en) 2010-10-11 2012-10-02 Solarbridge Technologies, Inc. Apparatus and method for controlling a power inverter
US9467063B2 (en) 2010-11-29 2016-10-11 Sunpower Corporation Technologies for interleaved control of an inverter array
US8842454B2 (en) 2010-11-29 2014-09-23 Solarbridge Technologies, Inc. Inverter array with localized inverter control
ES2402465B1 (es) * 2011-02-28 2014-01-27 Abengoa Solar New Technologies S.A. Controlador de admitancia virtual basado en convertidores estáticos de potencia.
US8174856B2 (en) 2011-04-27 2012-05-08 Solarbridge Technologies, Inc. Configurable power supply assembly
US9065354B2 (en) 2011-04-27 2015-06-23 Sunpower Corporation Multi-stage power inverter for power bus communication
US8611107B2 (en) 2011-04-27 2013-12-17 Solarbridge Technologies, Inc. Method and system for controlling a multi-stage power inverter
CN102222939A (zh) * 2011-06-28 2011-10-19 南车株洲电力机车研究所有限公司 一种双馈风力发电机组网侧变流器的并网控制方法及装置
US8780592B1 (en) * 2011-07-11 2014-07-15 Chilicon Power, LLC Systems and methods for increasing output current quality, output power, and reliability of grid-interactive inverters
US8922185B2 (en) 2011-07-11 2014-12-30 Solarbridge Technologies, Inc. Device and method for global maximum power point tracking
EP2568769A1 (en) * 2011-09-12 2013-03-13 Philips Intellectual Property & Standards GmbH Electrical device and power grid system
US8284574B2 (en) 2011-10-17 2012-10-09 Solarbridge Technologies, Inc. Method and apparatus for controlling an inverter using pulse mode control
JP2014533088A (ja) 2011-11-04 2014-12-08 ゼットビービー エナジー コーポレーション 再生可能エネルギー源のための電力変換システムおよび方法
US8773873B2 (en) * 2011-12-15 2014-07-08 General Electric Company Methods and systems for operating a power converter
CN103208811B (zh) * 2012-01-11 2015-01-28 硕天科技股份有限公司 市电并网型电源供应系统的控制方法
US9397611B2 (en) * 2012-03-27 2016-07-19 Sunpower Corporation Photovoltaic systems with local maximum power point tracking prevention and methods for operating same
DE102012210207A1 (de) * 2012-06-18 2013-12-19 Ge Energy Power Conversion Gmbh Verfahren und eine Vorrichtung zum Einspeisen von elektrischer Leistung in ein elektrisches Energieversorgungsnetz
US9276635B2 (en) 2012-06-29 2016-03-01 Sunpower Corporation Device, system, and method for communicating with a power inverter using power line communications
CN102916438A (zh) * 2012-07-16 2013-02-06 上海电力学院 基于三电平逆变器的光伏发电控制系统和控制方法
CN102857133B (zh) * 2012-09-17 2015-03-25 广西电网公司电力科学研究院 单相单级光伏逆变器的电流控制方法及电流控制系统
CA2814527C (en) * 2013-03-15 2018-10-23 Queen's University At Kingston Single phase power system controller and method therefor
US9564835B2 (en) 2013-03-15 2017-02-07 Sunpower Corporation Inverter communications using output signal
US9584044B2 (en) 2013-03-15 2017-02-28 Sunpower Corporation Technologies for converter topologies
CN104104221B (zh) * 2013-04-11 2017-05-17 通用电气公司 具有有功无功功率解耦补偿机制的能量转换系统和方法
US9559581B2 (en) 2013-04-17 2017-01-31 The Regents Of The University Of Michigan Single phase bi-directional AC-DC converter with reduced passive components size and common mode electro-magnetic interference
DE102013207264A1 (de) * 2013-04-22 2014-10-23 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Steuern eines Windparks
GB2518853B (en) * 2013-10-02 2016-01-27 Alstom Technology Ltd Voltage source converter
US9450515B2 (en) * 2014-02-26 2016-09-20 Fsp Technology Inc. Method for controlling inverter apparatus by detecting primary-side output and inverter apparatus thereof
CN103887824A (zh) * 2014-04-17 2014-06-25 浙江大学 光伏并网逆变器的电压环纹波补偿的控制系统及控制方法
US9350281B2 (en) * 2014-05-09 2016-05-24 Alonso Rodiguez Circuit and method for frequency synthesis for signal detection in automatic voltage regulation for synchronous generators
TWI522767B (zh) * 2014-06-17 2016-02-21 國立中央大學 太陽光能發電系統
US11063431B2 (en) 2014-07-04 2021-07-13 Apparent Labs Llc Hierarchical and distributed power grid control
US10879695B2 (en) 2014-07-04 2020-12-29 Apparent Labs, LLC Grid network gateway aggregation
US20160087440A1 (en) * 2014-07-04 2016-03-24 Stefan Matan Power grid saturation control with distributed grid intelligence
US9948108B2 (en) * 2014-09-30 2018-04-17 Sparq Systems Inc. DC-bus controller for an inverter
US9611836B2 (en) * 2014-11-26 2017-04-04 Siemens Aktiengesellschaft Wind turbine power conversion system
EP3035511B1 (en) * 2014-12-19 2018-08-22 ABB Schweiz AG Method for damping resonant component of common-mode current of multi-phase power converter
DE102014119502B3 (de) * 2014-12-23 2016-03-24 Sma Solar Technology Ag Netzgekoppelter Wechselrichter, Wechselrichteranordnung und Betriebsverfahren für eine Wechselrichteranordnung
US9543859B2 (en) * 2015-01-23 2017-01-10 Suzan EREN System and method for active/reactive power compensation
CN104795836B (zh) * 2015-04-23 2017-08-22 广西电网有限责任公司电力科学研究院 一种单相光伏并网发电检测系统及其非线性电流控制方法
LU92743B1 (en) 2015-06-16 2016-12-19 Univ Luxembourg Power inverter, control unit for power inverters and network of power inverters
US9570970B1 (en) * 2015-07-24 2017-02-14 Suzan EREN Method and apparatus for use with grid connected inverters in distributed power generation
KR20170014665A (ko) * 2015-07-30 2017-02-08 엘에스산전 주식회사 배터리 충방전 제어 장치
CN105207219A (zh) * 2015-09-21 2015-12-30 北京科诺伟业科技股份有限公司 多逆变器并联接入弱电网的多重谐振抑制方法
CN108028601B (zh) * 2015-10-01 2019-11-22 三菱电机株式会社 电力变换装置以及使用了该电力变换装置的空气调节装置
CN105514972B (zh) * 2015-11-23 2018-02-23 国家电网公司 电网不对称故障时并网变流器的pscad建模及仿真方法
CN105471238B (zh) * 2015-12-23 2018-04-24 厦门科华恒盛股份有限公司 一种直流母线电压纹波补偿方法和光伏逆变器
DE102016101468A1 (de) 2016-01-27 2017-07-27 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Einspeisen elektrischer Leistung in ein elektrisches Versorgungsnetz
US9929665B2 (en) 2016-04-20 2018-03-27 International Business Machines Corporation Remotely controllable modular power control device for power generation
CN109154275B (zh) * 2016-05-25 2021-01-26 维斯塔斯风力系统集团公司 在异常电网事件期间运行风力涡轮机发电机
JP6105788B1 (ja) * 2016-05-27 2017-03-29 田淵電機株式会社 系統連系用電力変換装置、及びその起動制御方法
DE102016115182A1 (de) * 2016-08-16 2018-02-22 Technische Universität Braunschweig Verfahren zur Bereitstellung von Momentanreserve in einem elektrischen Energieversorgungsnetz, Computerprogramm und stromeinprägender Wechselrichter
CN106253334B (zh) * 2016-08-19 2018-12-28 阳光电源股份有限公司 一种级联型光伏并网逆变器及其控制方法和控制装置
CN106230003B (zh) * 2016-08-22 2019-08-13 阳光电源股份有限公司 一种级联多电平逆变系统及其调制方法和控制器
CN106160004A (zh) * 2016-08-25 2016-11-23 泰通(泰州)工业有限公司 一种智能低压交流组件
US20180083525A1 (en) * 2016-09-22 2018-03-22 Ahmed Fayez Abu-Hajar Method for generating harmonics free dc to ac inverters
CN106300952B (zh) * 2016-11-02 2018-08-24 东莞市石龙富华电子有限公司 一种无效率损失电源输出端防浪涌的软启动方法和电路
TWI604697B (zh) * 2016-12-02 2017-11-01 國家中山科學研究院 Phase-locked loop method for a utility parallel system
US20170201170A1 (en) * 2017-03-26 2017-07-13 Ahmed Fayez Abu-Hajar Method for generating highly efficient harmonics free dc to ac inverters
US10355485B2 (en) * 2017-04-20 2019-07-16 University Of Wyoming Variable loop gain using excessive regeneration for a delayed wide-area control system
FR3066660B1 (fr) * 2017-05-22 2020-04-03 Safran Electronics & Defense Procede de commande d'un circuit electronique commute
DE102017112491A1 (de) * 2017-06-07 2018-12-13 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Windparks
CA3018726A1 (en) * 2017-09-26 2019-03-26 The Governors Of The University Of Alberta Grid-supporting inverters with significantly reduced storage requirements
AU2018200745A1 (en) * 2018-01-31 2019-08-15 Rheem Australia Pty Limited Improved water heater control arrangement and assembly
CN108233373B (zh) * 2017-11-27 2021-01-08 国网宁夏电力有限公司经济技术研究院 考虑天气场景的分布式光伏接入配电网的概率谐波分析方法
EP3567709A1 (en) * 2018-05-11 2019-11-13 ABB Schweiz AG Control of grid connected converter
GB2574645B (en) * 2018-06-14 2020-07-15 Zhong Qingchang Passive virtual synchronous machine with bounded frequency and virtual flux
US11309786B2 (en) 2018-08-02 2022-04-19 Polyvalor, Limited Partnership Controller for power inverter
CN108900102B (zh) * 2018-08-15 2020-04-03 西北工业大学 基于类数字陷波器的网侧电流反馈lcl型并网逆变器谐振的有源阻尼方法
FR3086117B1 (fr) * 2018-09-18 2020-12-11 Schneider Electric Ind Sas Procede de controle d'un generateur
WO2020141009A1 (en) * 2019-01-04 2020-07-09 Vestas Wind Systems A/S A hybrid renewable power plant
US11742666B2 (en) 2019-01-24 2023-08-29 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Method for synchronizing an active load with a microgrid using a proportional integral controller
ES2936309T3 (es) * 2020-11-17 2023-03-16 Jiangsu Contemporary Amperex Tech Ltd Método y dispositivo de control para un inversor conectado a red
US11621666B2 (en) 2020-12-31 2023-04-04 Sparq Systems Inc. Hybrid solar/motor drive inverter
CN116670960A (zh) * 2021-01-05 2023-08-29 华为技术有限公司 用于控制配电网中电力电子变换器的技术
CN113612402A (zh) * 2021-08-09 2021-11-05 山特电子（深圳）有限公司 一种三相逆变控制系统和控制方法
CN117561673A (zh) * 2021-09-27 2024-02-13 华为数字能源技术有限公司 用于控制功率转换器的状态反馈控制器
CN114336625A (zh) * 2022-02-16 2022-04-12 北方工业大学 一种消除直流母线二倍频电压纹波的控制方法以及装置
CN115333133B (zh) * 2022-10-14 2023-02-28 锦浪科技股份有限公司 一种储能系统控制方法、装置及储能系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101202520A (zh) * 2007-11-07 2008-06-18 上海大学 光伏发电系统直接电流控制的最大功率点跟踪方法
CN101499737A (zh) * 2008-01-28 2009-08-05 株式会社日立制作所 电力变换装置

Family Cites Families (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5351178A (en) * 1992-10-30 1994-09-27 Electric Power Research Institute, Inc. Active power line conditioner with a derived load current fundamental signal for fast dynamic response
JPH09163605A (ja) * 1995-11-29 1997-06-20 Toyo Electric Mfg Co Ltd 電力系統総合補償装置
JP3357808B2 (ja) 1996-01-29 2002-12-16 三洋電機株式会社 太陽電池装置
JPH10155280A (ja) 1996-11-20 1998-06-09 Omron Corp インバータ、パワーコンディショナおよび太陽光発電システム
US6404655B1 (en) * 1999-12-07 2002-06-11 Semikron, Inc. Transformerless 3 phase power inverter
US20020024828A1 (en) * 2000-08-31 2002-02-28 Hidetake Hayashi Inverter suitable for use with portable AC power supply unit
JP2002354678A (ja) * 2001-05-29 2002-12-06 Canon Inc 発電装置およびその制御方法
KR20040019319A (ko) * 2001-06-27 2004-03-05 가부시키가이샤 센탄카가쿠기쥬츠 인큐베이션센터 진동 계측 장치 및 진동 계측 방법
EP2267859A3 (en) * 2001-07-23 2014-08-13 Northern Power Systems Utility Scale, Inc. Control system for a power converter and method of controlling operation of a power converter
JP2003037939A (ja) 2001-07-24 2003-02-07 Toshiba Corp 直流送電システムの制御装置
AU2003240440A1 (en) * 2002-06-23 2004-01-06 Powerlynx A/S Power converter
US7116010B2 (en) 2002-09-17 2006-10-03 Wisconsin Alumni Research Foundation Control of small distributed energy resources
WO2004100344A2 (en) 2003-05-02 2004-11-18 Ballard Power Systems Corporation Method and apparatus for tracking maximum power point for inverters in photovoltaic applications
US7233129B2 (en) * 2003-05-07 2007-06-19 Clipper Windpower Technology, Inc. Generator with utility fault ride-through capability
US7016793B2 (en) * 2003-10-01 2006-03-21 General Electric Company Method and apparatus for anti-islanding protection of distributed generations
US7465872B1 (en) 2003-12-15 2008-12-16 General Electric Company Photovoltaic power converter system with a controller configured to actively compensate load harmonics
JP4225923B2 (ja) * 2004-01-19 2009-02-18 三洋電機株式会社 系統連系用インバータ装置
US20050180175A1 (en) 2004-02-12 2005-08-18 Torrey David A. Inverter topology for utility-interactive distributed generation sources
GB2415841B (en) 2004-11-08 2006-05-10 Enecsys Ltd Power conditioning unit
US8077437B2 (en) 2004-11-08 2011-12-13 Enecsys Limited Integrated circuits and power supplies
KR100670254B1 (ko) 2004-12-20 2007-01-16 삼성에스디아이 주식회사 트리아릴아민계 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자
US7193872B2 (en) * 2005-01-28 2007-03-20 Kasemsan Siri Solar array inverter with maximum power tracking
US7502241B2 (en) 2005-04-07 2009-03-10 Pv Powered, Inc. Inverter startup algorithm
DE102005023291A1 (de) 2005-05-20 2006-11-23 Sma Technologie Ag Wechselrichter
ITSA20050014A1 (it) * 2005-07-13 2007-01-14 Univ Degli Studi Salerno Dispositivo invertitore a singolo stadio, e relativo metodo di controllo, per convertitori di potenza da sorgenti di energia, in particolare sorgenti fotovoltaiche.
KR100729772B1 (ko) 2005-08-25 2007-06-20 삼성전자주식회사 유에스비를 이용한 펌웨어 업그레이드 방법
GB2434490B (en) 2006-01-13 2009-04-01 Enecsys Ltd Power conditioning unit
KR100770791B1 (ko) 2006-03-15 2007-10-26 한국전기연구원 태양광 발전용 전력변환 장치 및 그 방법
WO2007111868A1 (en) * 2006-03-23 2007-10-04 Enphase Energy, Inc. Method and apparatus for converting direct current to alternating current
US7626834B2 (en) 2006-06-29 2009-12-01 Enecsys Limited Double ended converter with output synchronous rectifier and auxiliary input regulator
KR100809443B1 (ko) 2006-07-26 2008-03-07 창원대학교 산학협력단 태양광 발전 시스템용 단상 전력변환기의 제어장치
ES2541772T3 (es) 2006-07-31 2015-07-24 Ingeteam Power Technology, S.A. Circuito inversor monofásico para acondicionar y convertir energía eléctrica de corriente continua en energía eléctrica de corriente alterna
JP5019823B2 (ja) * 2006-08-16 2012-09-05 三菱電機株式会社 無効電力補償装置
US7906870B2 (en) 2006-10-13 2011-03-15 Pv Powered, Inc. System and method for anti-islanding, such as anti-islanding for a grid-connected photovoltaic inverter
ATE463878T1 (de) 2007-02-08 2010-04-15 Sma Solar Technology Ag Einrichtung zum einspeisen elektrischer energie aus einer energiequelle
EP2122816A4 (en) 2007-02-22 2011-11-30 Virginia Tech Intell Prop CONTROL PROCEDURE FOR A UNIVERSAL PREPARATION SYSTEM
US8060349B2 (en) * 2007-03-16 2011-11-15 Chang Gung University Method of designing a static synchronous compensator based on passivity-based control
CN101765959B (zh) * 2007-05-08 2015-04-15 美国电力转换有限公司 交流电源能量管理
US7986539B2 (en) 2007-09-26 2011-07-26 Enphase Energy, Inc. Method and apparatus for maximum power point tracking in power conversion based on dual feedback loops and power ripples
TW200922087A (en) 2007-11-02 2009-05-16 Tatung Co Ltd Paralleled power conditioning system with circulating current filter
US8018748B2 (en) * 2007-11-14 2011-09-13 General Electric Company Method and system to convert direct current (DC) to alternating current (AC) using a photovoltaic inverter
US8796884B2 (en) * 2008-12-20 2014-08-05 Solarbridge Technologies, Inc. Energy conversion systems with power control
EP2319170B1 (en) * 2008-08-26 2012-10-31 ABB Technology AG Control of a voltage source converter using synchronous machine emulation
WO2010091244A2 (en) * 2009-02-05 2010-08-12 Enphase Energy, Inc. Method and apparatus for determining a corrected monitoring voltage
CA2655007C (en) 2009-02-20 2017-06-27 Queen's University At Kingston Photovoltaic cell inverter
US8279642B2 (en) * 2009-07-31 2012-10-02 Solarbridge Technologies, Inc. Apparatus for converting direct current to alternating current using an active filter to reduce double-frequency ripple power of bus waveform
CA2774401C (en) * 2009-09-18 2019-01-15 Queen's University At Kingston Distributed power generation interface
JP6067551B2 (ja) 2010-04-26 2017-01-25 スパルク システムズ インコーポレイテッド 発電装置の最大電力点追従
US8467200B2 (en) 2010-04-26 2013-06-18 Queen's University At Kingston Power converter for a power generator
TW201206021A (en) * 2010-07-23 2012-02-01 Chung Hsin Elec & Mach Mfg Backup power system with fuel cell and control method thereof
TW201220637A (en) * 2010-11-01 2012-05-16 Chung Hsin Elec & Mach Mfg Charge-controlling system and method therefor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101202520A (zh) * 2007-11-07 2008-06-18 上海大学 光伏发电系统直接电流控制的最大功率点跟踪方法
CN101499737A (zh) * 2008-01-28 2009-08-05 株式会社日立制作所 电力变换装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN102598455A (zh) 2012-07-18
AU2010295163A1 (en) 2012-04-12
WO2011032287A1 (en) 2011-03-24
MX2012003225A (es) 2012-09-07
CA2774401A1 (en) 2011-03-24
US8688287B2 (en) 2014-04-01
US20110130889A1 (en) 2011-06-02
JP2013505688A (ja) 2013-02-14
JP5810470B2 (ja) 2015-11-11
IL218676A0 (en) 2012-05-31
BR112012006024A2 (pt) 2019-09-24
US9680364B2 (en) 2017-06-13
CA2774401C (en) 2019-01-15
EP2478606A4 (en) 2017-01-18
EP2478606A1 (en) 2012-07-25
US20140204633A1 (en) 2014-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102598455B (zh) 分布式发电接口
Campanhol et al. Dynamic performance improvement of a grid-tied PV system using a feed-forward control loop acting on the NPC inverter currents
Kanjiya et al. A noniterative optimized algorithm for shunt active power filter under distorted and unbalanced supply voltages
Busada et al. Current controller based on reduced order generalized integrators for distributed generation systems
CN106849135B (zh) 微网逆变器与有源滤波器的功率/电流质量协同方法
Akhavan et al. Modeling and design of a multivariable control system for multi-paralleled grid-connected inverters with LCL filter
Jayasankar et al. Implementation of adaptive fuzzy controller in a grid connected wind-solar hybrid energy system with power quality improvement features
CN107579529A (zh) 一种基于并网变换器锁相环优化的同步机次同步抑制方法
Bouzid et al. Structured H∞ design method of PI controller for grid feeding connected voltage source inverter
Rahbarimagham et al. Superior decoupled control of active and reactive power for three-phase voltage source converters
JP5944670B2 (ja) 電力変換回路の制御回路、この制御回路を用いた系統連系インバータシステムおよび単相ｐｗｍコンバータシステム
CN110266044A (zh) 一种基于储能变流器的微电网并网控制系统及方法
Joorabli et al. A new control method for distortions compensation and power control using microgrid connecting voltage source converters
CN106026135A (zh) 一种电能质量综合治理装置及其方法
Nguyen et al. A simple and robust method for designing a multi-loop controller for three-phase VSI with an LCL-filter under uncertain system parameters
Suru et al. Using dSPACE in the shunt static compensators control
Jeong et al. High-performance control of three-phase four-wire DVR systems using feedback linearization
Chandrakar et al. Performance comparison of SVC with POD and PSS for damping of power system oscillations
Alcala et al. A three-phase back-to-back converter for reactive power compensation, current harmonic filtering and active power compensation
Chowdhury et al. Impact of pll dynamics on frequency stability in low inertia trending power systems
CN203326911U (zh) 逆变器控制器和风力发电系统
Jung et al. Implementation of grid-connected single-phase inverter based on FPGA
Karimi-Ghartemani et al. Control of three-phase converters for grid-connected renewable energy systems using feedback linearization technique
JP5836045B2 (ja) 位相調整装置、系統対抗分生成装置、系統連系インバータシステム、および、位相調整方法
Freijedo et al. SPLL based control for active filter with reactive power compensation

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220608

Address after: Ontario, Canada

Patentee after: Starbucks systems

Address before: Ontario, Canada

Patentee before: QUEEN'S University AT KINGSTON

TR01 Transfer of patent right