TW201236334A - Power conversion system and method - Google Patents

Power conversion system and method Download PDF

Info

Publication number
TW201236334A
TW201236334A TW100147826A TW100147826A TW201236334A TW 201236334 A TW201236334 A TW 201236334A TW 100147826 A TW100147826 A TW 100147826A TW 100147826 A TW100147826 A TW 100147826A TW 201236334 A TW201236334 A TW 201236334A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
power
signal
voltage
line side
phase angle
Prior art date
Application number
TW100147826A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI533575B (zh
Inventor
Kathleen Ann O'brien
Zhuo-Hui Tan
xin-hui Wu
Mao-Zhong Gong
xue-qin Wu
Original Assignee
Gen Electric
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 Gen Electric filed Critical Gen Electric
Publication of TW201236334A publication Critical patent/TW201236334A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI533575B publication Critical patent/TWI533575B/zh

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381Dispersed generators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/40Synchronising a generator for connection to a network or to another generator
    • H02J3/44Synchronising a generator for connection to a network or to another generator with means for ensuring correct phase sequence
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22The renewable source being solar energy
    • H02J2300/24The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Description

201236334 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明大體上係關於用於將直流(DC)匯流排處之DC電 力轉換成交流電力以饋入電系統的電力轉換系統及方法。 【先前技術】 太陽能為近幾年來吸引廣泛關注之重要可再生能源。然 而’太陽能與其他電力源相比仍很昂貴。因此,諸如最大 功率點追蹤(MPPT)電路之裝置用以自太陽能發電系統中提 取最大電力量。 典型的太陽能發電系統包括太陽能電源、用於接收來自 太陽能電源之直流電力之DC匯流排,及用於將DC匯流排 處之直流電力轉換成交流電力以饋入公用設施或電網之線 路側轉換器。太陽能發電系統亦包括用於控制電力轉換操 作之電力轉換控制系統。電力轉換控制系統之最重要控制 目的之一為將DC匯流排之DC電壓(Vde)維持於特定位準。 用於控制DC電壓之一轉換控制策略為根據經量測之Dc電 堡反饋仏遽(Vdc—feedback)來控制MPPT電路。當電壓反饋 信號過高時,太陽能電源可經調節以輸出較少電力。然 而,當DC電壓反饋信號過低時,若太陽能電源在大約最 大電力輸出下工作,則難以提取更多電力以增加Dc電 壓。因此,許多太陽能發電系統在略低於最大電力輸出下 操作(導致較不成本有效之電力產生)或使用額外能量儲存 以用於維持DC電壓(導致額外設備成本)。 在此項技術中需要提供一種用於維持Dc電壓之改良之 160816.doc 201236334 方法及系統,此方法及系統與習知方法或系統不同且解決 上文所論述之問題中之一或多者。 【發明内容】 根據本文中所揭示之一實施例,一種電力系統包括:一 • 電源,一 DC匯流排,其用於接收來自電源之電力丨一 - 線路側轉換器,其電耦接至該DC匯流排,該線路側轉換 器用於將來自該DC匯流排之該DC電力轉換成具有一經調 節之電麼輸出的AC電力以饋入一電系統;及一電力轉換 控制系統,其包含用於控制該線路側轉換器之操作之一線 路側控制器。s亥線路側轉換器接收表示該經調節之電壓輸 出之一電壓振幅信號’使用該DC匯流排之一 DC電壓反饋 b號及一 DC電壓命令信號來獲得一 DC電壓差信號,獲得 一功率命令信號,且獲得一功率反饋信號。該線路側控制 器使用該DC電壓差信號、該功率命令信號及該功率反饋 4吕號以產生一相角控制信號,且使用該電壓振幅信號及該 相角控制信號進一步產生用於該線路側轉換器之一控制作 號。 根據本文中所揭示之另一實施例,一種太陽能系統包 含:一太陽能電源’其用於產生DC電力;一 DC匯流排, ' 其用於接收該DC電力;一 DC至AC電力轉換器,其用於將 該DC匯流排處之0(:電力轉換成aC電力;及一線路側控制 器’其用於產生用於該DC至AC電力轉換器之一控制作 號。該線路側控制器包含一功率調節器,該功率調節器用 於使用一功率反饋信號及一功率命令信號來獲得—功率不 I608l6.doc 201236334 平衡信號且使用該功率不平衡信號來產生一内部頻率信 波° 一積分器藉由對該内部頻率信號進行積分而產生一相 角^號。一 DC電壓調節器使用該dc匯流排之一 DC電壓反 饋h號及一 DC電壓命令信號來獲得一 Dc電壓差信號。該 線路側控制器經組態以用於使用該DC電壓差信號以直接 或間接地調整該相角信號。該線路側轉換器進一步包含一 調變器’該調變器用於至少部分地基於該相角信號而產生 用於該線路側轉換器之一控制信號。 根據本文中所揭示之另一實施例,一種用於將一 DC匯 流排處之DC電力轉換成AC電力的方法包含:根據一功率 命令信號及一功率反饋信號來獲得一功率不平衡信號;使 用°玄功率不平衡信號產生一内部頻率信號;對該内部頻率 信號進行積分以產生一相角信號;根據一 Dc電壓命令信 號及一 DC電壓反饋信號來獲得一 DC電壓差信號;及使用 該D C電壓差信號以直接或間接地調整該相角信號。 【實施方式】 本發明之此等及其他特徵、態樣及優點在參看隨附圖式 閱讀以下詳細描述時將變得更好理解,在隨附圖式中相 同子元貫穿該等圖式表示相同部分。 本發明之實施例係關於一種電力系統,該電力系統用於 將直流(「DC」)匯流排上之DC電力轉換成具有經調節之 電壓輸出之交流(「AC」)電力且用於將該八(:電力饋入至 電系統,該電系統(例如)可包括電力公用設施或電網。電 力轉換控制系統用於控制電力轉換且用於將〇 c匯流排電 160816.doc 201236334 壓(「DC電壓」)維持於特定位準。 參看圖1 ’例示性電力系統10包括:電源12,其用於將 DC電力14遞送至DC匯流排〗6 ;電力轉換模組18,其用於 將DC電力14轉換成具有經調節之電壓輸出之ac電力2〇且 將里凋節之電壓輸出饋入至電系統22 ;及電力轉換控制系 統24(「控制系統24」)’其用於控制電力轉換模組18之操 作且用於將DC匯流排16處之1)(:電壓(Vde)維持於特定值或 維持於教值範圍^在所說明之實施例中,電力系統1〇 包含產生三相AC電力20之三相電力系統。 在一實施例中,電源12可包含用於遞送〇€電力以便直 接或間接地將DC電力14饋入至DC匯流排16之太陽能電 源,諸如,光伏打(PV)面板或蓄電池模組(諸如,燃料電 池)。在其他實施例中,電源12可包含用於產生AC電力之 另一類型之發電機(諸如,風力渴輪機、海洋流動能量渦 輪機、燃氣渦輪機或蒸汽渦輪機)及用於WAC電力轉換成 DC電力14之AC至DC轉換器(諸如,藉由圖丨丨之電源側轉 換1§72表示)。 在圖1之所說明之實施例中’電源12包含太陽能電源, 該太陽能電源包含PV面板或一系列Pv面板。電力模組12 操作以實質上對功率限制或最大功率點(Mpp)起作用,其 中電源12之電流及電壓的值產生最大功率輸出。在(諸如) 電源12包含另一類型之電源(諸如,燃料電池組)的其他實 施例巾’另-電源亦可對功率限制起作用。參看圖2及圖 3 ’圖2之電流-電壓曲線(ν^曲線)28說明在特定操作條件 160816.doc 201236334 下電源1 2之電壓-電流特性,且圖3夕τ» * _ 且圖3之功率-電壓曲線(P-V曲 線)30說明在相同條件下電源丨 电/r' 之相應功率特性。V-〗曲線 處之電壓在PV面板之輸出端子短祖 响卞姐接在—起時的短路電流 (Ishtm)處幾乎為零。隨著輸出電壓增加,v_〖曲線Μ之電流 值保持在實質上恆定之位準,直至装 " 1主具到達曲線彎曲點(im, vm),在此曲線彎曲點4 ’電流值朝向開路電壓輸出 (v〇pen)處之零電流迅速下降。 參看圖3 ’在特定實施例中,ρ·ν曲線3G在沿V]曲線28 之每-點處為電流乘以電壓β Ρ·ν# _具有對應於圖科 之V-I曲線之曲線彎曲點的最大功率(Pmpp),此最大功率被 稱為請。MPP傾向於基於㈣條件(諸如,照度位準、溫 度及PV面板之使用期限)之改變而改變。在圖丨之所說明之 實施例中,電力系統1 〇包括最大功率點追縱(Μρρτ)電路 32,該電路用於追蹤MPP且確保電源12實質上在Mpp下工 作。 在圖1之所說明之實施例中,電力轉換模組丨8包含接收 來自電源12之DC電力14且將DC電力14轉換成AC電力20之 線路側轉換器或DC至AC電力轉換器34。在所說明之實施 例中’線路側轉換器34充當電系統22之電壓源。換言之, 線路側控制器36控制線路側轉換器34之輸出電壓之相位及 振幅。在特定實施例中,線路側轉換器3 4包含複數個半導 體開關(圖中未展示),諸如,積體閘換向閘流體(IGct)及/ 或絕緣閘雙極電晶體(IGBT)。控制系統24包含發送控制信 號3 8之線路側控制器3 6,控制信號3 8用於控制半導體開關 1608l6.doc 201236334 之接通或斷開動作以產生經調節之電壓輸出。 繼續參看圖1,線路側控制器36接收為Dc匯流排16處之 經量測之DC電壓的DC電壓反饋信號(Vdc feedback)、DC電壓 命令號(Vdc cnid)、功率命令信號(Pemd)、功率反饋信號 (Pfeedback)、最大功率信號(Pmpp)及電壓振幅信號(Vamp)以產 生用於線路側轉換器34之控制信號38。在一實施例中,線 路側控制器36接收經調節之電壓輸出的經量測之三相電壓 信號(Va,Vb,Vc)以計算電壓振幅信號。 參看圖4 ’根據一實施例之線路側控制器3 6包含功率調 節器42、積分器44、偵測器46、電壓調節器48、積分器 50、調變器39及兩個求和元件43及45,此等元件共同用以 產生用於線路側轉換器34之PWM控制信號38。 在圖4之所說明之實施例中,線路側控制器36接收功率 命令信號(Pcmd)及功率反饋信號(Pfeedbaek)且產生功率不平 衡(或差)信號40。在所說明之實施例中,功率命令信號為 由MPPT電路32產生之最大功率信號(Pmpp)。在另一實施例 中’功率命令信號為來自監督控制器之經排程之功率命 令,例如’來自配電系統操作者(DSO)或輸電系統操作者 (TSO)之命令信號。在一實施例中,線路側控制器36具有 封閉迴路功率控制且將來自AC電力20之經量測之功率用 作功率反饋信號(Pfeedback)。在另一實施例中,如由虛線所 說明,線路側控制器3 6使用開放迴路功率控制策略且將來 自DC電力14之經量測之功率信號用作功率反饋信號 (Pfeedback)。在另一實施例中,功率反饋信號(Pfeedback)可包 1608l6.doc 201236334 含包括來自DC電力14之經量測之功率信號及來自AC電力 2〇之經量測之功率信號的混合信號。在一實施例中,該混 合信號包含來自DC電力〗4及AC電力2〇之經量測之功率信 號的平均值。在一實施例中,功率不平衡信號4〇為由求和 元件43獲得之功率命令信號與功率反饋信號(p^d, Pfeedback)之間的差。功率調節器42使用功率不平衡信號4〇 產生内部頻率信號(ωρ在特定實施例中,内部頻率信號 (ω)不同於電系統22之頻率。相角信號(0)係藉由使用積分 器44對内部頻率信號(ω)進行積分而產生。 在圖5中說明用於產生内部頻率(ω)之功率調節器42之一 例不性實施例。在此實施例中,功率調節器42包含ρι調節 器60及浮動電壓迴路(dr〇〇p 1〇〇ρ)62。ρι調節器的使用功率 不平衡信號40產生内部頻率信號(ωρ浮動電壓迴路62包 含比較器64以比較内部頻率信號(ω)與頻率基準信號 且使用其差以限制功率不平衡信號4〇。 返回參看圖4,線路側控制器36進一步包含用於接收De 電壓命令信號(Vdc_cmM Dc電壓反饋信號(Vd〇back)以產 生DC電壓差k號3 7之偵測器46。在一實施例中,DC電壓 差彳5號37包含DC電壓命令信號與反饋信號(Vde ^d, Vdc_feedback)之間的差。在所說明之實施例中,電壓調節器 48使用反映DC電壓誤差電壓差信號37來產生頻率校 正乜5虎(Δω)。在一實施例中,電壓調節器48包含(例如 調節器^積分器50對頻率校正信號(Δω)進行積分以產生相 角板號(ΔΘ)。在所說明之實施例中,相角信號⑼係藉 160816.doc 201236334 由相角杈正信號(Δ0)在求和元件45處加以調整以獲得相角 控制信號(ec)。 在特定實施例中,調變器39接收相角控制信號及電壓振 巾田L號且使用此專#號以用於產生PWM控制信號3 g。在一 例示性實施例中’調變器39使用電壓相角信號及電壓振幅 仏號產生2相彳5號,且接著將2相信號轉換成3相電壓命令 信號以供線路側轉換器34使用。 一在操作中,當經量測之DC電壓反饋信號(Vde_feedbaek)過 尚時,相角校正信號(Δθ)為正,且相角控制信號(0c)得以 增加。線路侧轉換器34經相應地調節以將更多電力輸出至 電系統22,從而減小DC電壓。當經量測之Dc電壓反饋信 號過低時,相角校正信號(ΔΘ)為負,且相角控制信號队) 得以減小。線路側轉換器34經相應地調節以將較少電力輸 出至電系統22 ’從而增加DC電壓。 在圖6中說明用於經由偵測器46產生dc電壓差信號37之 另一貫她例。在此實施例中’偵測器46包含限流器52,且 DC電壓命令信號(vde_emd)設定限流器52之電壓上限 (V|im.up)及DC電壓下限(vlim.dnp DC電壓上限及DC電壓下 限(Vnm-up,Vhm.dn)界定DC電壓之安全操作範圍。當經量測 之DC電壓反饋信號處於安全操作範圍之間時,電壓差信 號37為零。換言之,DC電壓在安全操作範圍内之小幅波 動將不用以更改相角控制信號。當經量測之DC電壓反饋 4吕號(vdc feedback)超出該範圍時’電壓差信號37不為零且用 於調整相角控制信號。 I60816.doc 201236334 在圖6之所說明之實施例中,若DC電壓反饋信號 (Vdc_feedbaCk)處於電壓上限與電壓下限之間,則限流器52之 輸出54為DC電壓反饋信號(vde_feedback) ^若DC電壓反饋信 號(vdc_feedback)超出電壓上限及電壓下限(Viim up,vlim.dn), 則限流器52之輸出54為上限或下限中之一者(較接近DC電 壓反饋信號(Vde_feedback)之任一者)。在扣除器55處使限流 器52之輸出54扣除DC電壓反饋信號(Vdc_feedback)。在所說 明之實施例中,偵測器46進一步包含用於接收來自扣除器 55之結果的邏輯單元56。#DC電壓反饋信號(Vde_feedback) 處於電壓上限與電壓下限之間,則來自扣除器55之結果為 零,且邏輯單元56不發送DC電壓差信號以更改相角控制 信號(Θ。)。若DC電壓反饋信號(Vdc_feedbaek)超出電壓上限及 電壓下限’則扣除器55之結果為DC電壓反饋信號與上限 及下限中較接近DC電壓反饋信號(Vdc_feedback)之_者之間 的DC電壓差,且邏輯單元56將此DC電壓誤差信號作為DC 電壓差信號37來發送以調整相角控制信號(0c)。 圖7、圖8及圖9說明用於在相角信號(θ)之初始計算之前 間接地改變相角信號(Θ)的線路側控制器736、836、936之 不同實施例。圖7之實施例類似於圖4之實施例,除了不將 藉由DC電壓調節器48產生之頻率校正信號發送至單 獨積分器,而是將其用以調整内部頻率信號((〇)以獲得内 部頻率控制信號(〇〇c)外。積分器44使用内部頻率控制作號 (ω。)以產生直接發送至調變器39之相位控制信號。在圖8之 實施例中,藉由偵測器46產生之電壓差信號37用以藉由調 160816.doc 12 201236334 節器66產生功率調節信號(Preg) ’且功率調節信號用 以調整功率不平衡信號40。因此’來自功率調節器仏之頻 率已包括功率調節系統所需之任何調整。在—實施例中, 調節器66使用pi調節器來產生功率調節信號。在不需要 MPPT控制器32(圖丨)之圖9之實施例中,控制系統^包含調 節器68,該調節器68用於使用Dc電壓差信號37藉由將dc 電壓差調節至零來產生功率命令信號(pe^)。 在如圖附所說明m施财,線路側控制器136 進步包含PLL電路58以偵測經調節之電壓輸出的三相電 壓(Va,Vb,Vc)且產生線路側轉換器34之頻率參考信號 (ωρ11)及相角參考信號(θρ11ρ控制系統24使用頻率參考信 號及相角參考信號(ωρ11’ θρ丨丨)以限制内部頻率信號及相角信 號(《,Θ)。在所說明之實施例中,在求和元件〇處自頻^ 參考信號(ωρΙΙ,θρη)減去由ΡΙ調節器6〇產生之内部頻率 (①),且將其頻率差㈣發送至積分器44β積分器44包含具 有上限差值及下限差值之限流器。若頻率差(ωί)處於上限 差值與下限差值之間,則積分器44根據頻率差(叫)而產生 相角信號(Θ)。若頻率差(COf)超出上限差值或下限差值,則 積分器44根據上限差值或下限差值中較接近頻率差之一者 而產生相角信號(θ)。在所說明之實施例中,在求和元件Μ 處將相角參考信_P1I)加至來自積分器44之相角信號。因 此,出於保護目的而非出於正常操作目的,來自pLL電路 58之頻率參考信號及相角參考信號((〇pu, 用以限制内部 頻率信號及相角信號(ω,Θ)之變化。 160816.doc 201236334 參看圖11,根據另一實施例之電力系統7 0進一步包含用 於將來自電源12之電力轉換成DC電力14的電源側轉換器 72。在一實施例中,電源側轉換器72包含用於將來自電源 12之DC電力轉換成DC電力14的DC至DC電力轉換器。在 另一實施例中,電源側轉換器72包含用於將來自電源12之 AC電力轉換成DC電力14的AC至DC電力轉換器。在特定 實施例中,電源側轉換器72包含複數個半導體開關(圖中 未展示),諸如,積體閘換向閘流體(IGCT)及/或絕緣閘雙 極電晶體(IGBT)。在此實施例中,電力轉換控制系統74包 含用於產生用於電源側轉換器72之控制信號78的電源側控 制器7 6及電搞接至電源側控制器7 6及線路側控制器3 6兩者 的DC電壓控制器82。所說明之DC電壓控制器82可使用DC 電壓命令信號與DC電壓反饋信號(Vdc_cmd,Vdc_feedback)之間 的差以產生分別用於電源側控制器76及線路側控制器36之 電源側DC電壓調節信號84及線路側DC電壓調節信號%。 參看圖1 2,在所說明之實施例中,DC電壓控制器82包 含求和元件95及限流器97 ^求和元件95接收〇(:電壓命令 信號及DC電壓反饋信號(Vdc」md,Vde_feedbaek)且計算〇〇電^ 差信號98,該DC電壓差信號98為DC電壓信號與Dc電壓命 令信號之間的差。限流器97包含DC電壓差限制且 接收DC電壓差信號98。在特定實施例中,dc電壓差限制 包含所判定值或所判定電壓範圍。在一實施例中,若電壓 差信號之絕對值小於DC電壓差限制或處於限制範 圍内,則限流器97無輸出或其輸出為零;且若電壓差信號 160816.doc 201236334 98之、’邑對值大於Dc電壓差限制d_|h)或超出限制範圍, 則限"^ 97之輸出不為零且與該絕對值成比例。 在所說明之實施例甲,線路側控制器36(圖11)接收限流 器97之輸出作為線路側DC電壓調節信號%。因此,當電 麼差信號98大於DCf壓差限制或超出限制範圍時,線路 側控制器36藉由如上所論述般直接或間接地改變相角控制 信號(匕’圖4及圖7至圖10)來控制DC電壓。在另一實施例 中’限流器97之輸出在電壓差信號98為負時為零,且在電 壓差信號98為正時不為零,因此,當dc電壓有所減小 時線路側控制器3 6直接或間接地減小相角控制信號(㊀。) 以控制線路側轉換器34輸出較少電力。 在圖12之實施例中,電源側控制器76接收DC電壓差信 號98作為電源側DC電壓調節信號84,且因此電源側控制 器76可用於根據Dc電壓差或變化來控管DC電壓控制。在 所說明之實施例中,電源側控制器76包含電源側電流調節 器88、調變器9〇及電源側DC電壓調節器92。在此實施例 中,電流調節器88接收來自電源12之電功率輸出之反饋信 號96及來自DC電壓調節器92之Dc參考信號以產生電流控 制信號99。調變器90使用電流控制信號99產生用於調節電 源側轉換器72以產生所需電流輸出之控制信號78。 在圖1 3之實施例中,線路側轉換器36接收dc電壓差信 號98作為線路側DC電壓調節信號86,且因此線路側控制 器36根據DC電壓差或變化來控管DC電壓控制。在此實施 例中’電源控制器76接收限流器97之輸出作為電源側dc 1608l6.doc -15- 201236334 電壓調節信號84。在此實施例中,電流調節器88接收來自 電源12之電功率輸出之反饋信號96及來自MPPT電路32之 命令信號94與來自DC電壓調節器92之DC參考信號之間的 差以產生電流控制信號99。因此,電源側控制器%僅在電 壓差信號9 8大於D C電壓差限制或超出限制範圍時控制d c 電壓》 應瞭解,上文所描述之所有此等目標或優點可能未必皆 根據任何特定實施例來達成。因此,例如,熟習此項技術 者將認識到,本文中所描述之系統及技術可以如下方式來 貫施或執行:達成或最佳化如本文中所教示之一優點戋一 群優點,而未必達成如可在本文中教示或建議之其他目標 或優點》 π 此外,熟習此項技術者將認識到來自不同實施例之各種 特徵的可互換性。所描述之各種特徵以及每一特徵之其他 已知等效物可藉由一般熟習此項技術者來組合及匹配,以 根據本發明之原理來建構額外系統及技術。 儘管在本文中僅說明及描述了本發明之特定特徵,但熟 習此項技術者將想到許多修改及改變。因此,應瞭解,附 加申請專利範圍意欲涵蓋屬於本發明之真實精神内的所有 此等修改及改變。 【圖式簡單說明】 圖1為根據本文明之一實施例之電力系統的方塊圖。 圖2說明太陽能電源之電壓-電流曲線。 圖3說明太陽能電源之電壓-功率曲線。 1608l6.doc -16· 201236334 圖4說明根據一實施例之圖1之雷六备祕从& 具 』 心电刀系統的電力轉換控制 系統的控制方塊圖。 圖5說明根據一實施例之用於產生内部頻率信號之功率 調郎器的控制方塊圖。 , 圖6說明根據一實施例之用於產生D C電壓誤差信號之偵 測器的控制方塊圖》 圖7說明根據另一實施例之電力轉換控制系統的控制方 塊圖。 圖8說明根據又一實施例之電力轉換控制系統的控制方 塊圖。 圖9說明根據又一實施例之電力轉換控制系統的控制方 塊圖。 圖1 〇說明根據又一實施例之電力轉換控制系統的控制方 塊圖。 圖π說明根據本發明之雙級實施例的電力系統。 圖12說明根據一實施例之圖11之電力系統的若干控制系 統區塊。 圖13說明根據另一實施例之圖11之電力系統的若干控制 系統區塊。 【主要元件符號說明】 10 電力系統 12 電源 14 DC電力 16 DC匯流排 160816.doc 電力轉換模組 經調節之電壓輸出/ AC電力 電系統 電力轉換控制系統 DC電流 電流電壓曲線 功率電壓曲線 MPPT電路 線路側轉換器或DC至AC轉換器 線路側控制器 DC電壓差信號 PWM控制信號 調變器 功率不平衡信號 功率調節器 求和器 積分器 求和器 偵測器 DC電壓調節器 積分器 限流器 限流器之輸出 扣除器 -18* 邏輯單元 PLL·電路 PI調節器 浮動電壓迴路 求和元件 比較器 求和元件 調節器 調節器 電力系統 電源側轉換器 電力轉換控制系統 電源側控制器 用於電源側控制器之控制信號 調節信號 DC電壓控制器 電源側DC電壓調節信號 線路側DC電壓調節信號 電源側電流調節器 調變器 電源側DC電壓調節器 用於電源側電流調節器之命令信號 求和元件 用於電源側電流調節器之反饋信號 -19- 201236334 97 限流器 98 DC電壓差信號 99 電流控制信號 136 線路側控制器 736 線路側控制器 836 線路側控制器 936 線路側控制器 I60816.doc -20-

Claims (1)

  1. 201236334 七、申請專利範圍: 1. 一種電力系統,其包含: 一電源(12): 一 DC匯流排(1 6),其用於接收來自該電源之dc電力 (14); 一線路側轉換器(34) ’其電耦接至該DC匯流排,該線 路側轉換器(34)用於將來自該DC匯流排之該Dc電力轉換 成具有一經調節之電壓輸出(20)之AC電力以饋入一電系 統(22);及 電力轉換控制系統(24),其包含一線路側控制器 (3 6),該線路側控制器(3 6)用於控制該線路側轉換器之 操作且經組態以執行以下步驟: 接收表不該經調節之電壓輸出之一電壓振幅信號; 使用該DC匯流排之一 DC電壓反饋信號及一 DC電壓 命令彳3说來獲得一 DC電壓差信號; 獲得一功率命令信號; 獲得一功率反饋信號; 使用口亥DC電壓差仏號、該功率命令信號及該功率反 饋信號產生一相角控制信號;及 使用6亥電壓#幅信號及該相角控制信冑來產生用於 該線路側轉換器之一控制信號。 2.如凊求項1之電力系統,其中該電源包含—功率限制。 I月求項2之電力系統’其中該電源包含一太陽能電 '原且其中該電力系統進一步包含用於追蹤該電源之一 160816.doc 201236334 最大功率的一最大功率點追縱電路。 如請求項3之電力系統,其中該功率命令信號包含來自 該最大功率點追蹤電路之該最大功率。 求項1之電力系統’其中該線路側控制器包含-調 郎器’該調節器用於接收該DC電壓差信號以產生 命令信號。 + 月求項1之電力系統,其中該功率反饋信號包含表示 $自該線路側轉換器之該A c電力的一經量測之功率I 士 :求項1之電力系統,其中該功率反饋信號包含該π '‘ L排上之s亥DC電力的一經量測之功率信號。 =:項1之電力系統,其中該線路側控制器包含—功 率調知益,该功率調節器用於接收表示該功率命令信號 2功率反饋信號之—差的—功率不平衡信號且用於根 該功率不平衡信號而產生一内部頻率信號,且其中該 ^路側控制器進-步包含_積分器,該積分器用於藉由 •士忒内部頻率信號進行積分來產生—相角信號。 如-月求項8之電力系統’其中該線路側控制器包含—電 ^節器’該電壓調節器用於基於該DC電壓差信號而產 —頻率校正信號,且其中該線路側控制器經組態以在 :二該積分器對該内部頻率信號進行積分之前使用該頻 ;;交正信號調整該内部頻率信號。 10·::青求項8之電力系統’其中該線路側控制器包含一電 查調節器,該電壓調節器用於基於該沉電壓差信號而產 4. 5. 6. 8. 9. 160816.doc 201236334 生一頻率校正信號;及一第二積分器,該第二積分器用 於使用該頻率校正信號來產生一相角校正信號,且其中 該線路側控制器經組態以使用該相角校正信號調整該相 角信號。 I60816.doc
TW100147826A 2010-12-22 2011-12-21 將直流匯流排處之直流電力轉換成交流電力之電力轉換系統 TWI533575B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201010613304.7A CN102570868B (zh) 2010-12-22 2010-12-22 电力转换系统和方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201236334A true TW201236334A (en) 2012-09-01
TWI533575B TWI533575B (zh) 2016-05-11

Family

ID=45218570

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100147826A TWI533575B (zh) 2010-12-22 2011-12-21 將直流匯流排處之直流電力轉換成交流電力之電力轉換系統

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8705256B2 (zh)
EP (1) EP2469680B1 (zh)
JP (1) JP6105843B2 (zh)
KR (1) KR101849783B1 (zh)
CN (1) CN102570868B (zh)
ES (1) ES2811625T3 (zh)
TW (1) TWI533575B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI505597B (zh) * 2014-04-10 2015-10-21 Chung Hsin Electric & Machinery Mfg Corp 智慧型微電網電力品質管理的操作系統
US9991715B1 (en) 2017-03-09 2018-06-05 Industrial Technology Research Institute Maximum power point tracking method and apparatus
TWI632445B (zh) * 2017-03-09 2018-08-11 財團法人工業技術研究院 最大功率點追蹤方法及裝置

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102904272B (zh) * 2011-07-29 2015-07-29 通用电气公司 具有改善的瞬态事件穿越能力的能量转换系统和方法
CN102904273B (zh) * 2011-07-29 2015-05-20 通用电气公司 能量转换系统的最大功率点追踪控制和相关方法
JP5929258B2 (ja) * 2012-02-01 2016-06-01 ソニー株式会社 電力供給システムおよび電源装置
US9654176B2 (en) * 2013-03-14 2017-05-16 Hiq Solar, Inc. Measurement, control and harvest optimization device for solar modules requiring fewer connections
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
CN104348342B (zh) * 2013-08-02 2019-05-31 通用电气公司 电能变换系统和方法
CN103592957B (zh) * 2013-11-11 2017-01-18 深圳易能电气技术股份有限公司 太阳能电池板阵列及其自动追光系统和方法
CN204168208U (zh) * 2014-11-12 2015-02-18 英利集团有限公司 一种光伏微电网组网
US9606564B2 (en) 2015-04-06 2017-03-28 Cree, Inc. Hybrid analog and digital power converter controller
PT109109B (pt) * 2016-01-25 2020-08-07 Instituto Superior Técnico Processo e sistema de regulação descentralizada de microgeradores para mitigação de sobretensões permanentes em redes elétricas de baixa tensão
US10536068B2 (en) * 2016-06-26 2020-01-14 The Regents Of The University Of Colorado, A Body Corporate Hybrid feedforward control architecture and related techniques
US10131245B2 (en) * 2016-08-16 2018-11-20 Ford Global Technologies, Llc Electrified vehicle DC power conversion with distributed control
CN106301051B (zh) * 2016-08-30 2019-03-05 阳光电源股份有限公司 单相非隔离级联h桥逆变器的漏电流抑制方法和抑制装置
US11507031B2 (en) 2018-03-16 2022-11-22 Uop Llc Recovered electric power measuring system and method for collecting data from a recovered electric power measuring system
US10811884B2 (en) * 2018-03-16 2020-10-20 Uop Llc Consolidation and use of power recovered from a turbine in a process unit
US10753235B2 (en) * 2018-03-16 2020-08-25 Uop Llc Use of recovered power in a process
WO2020111513A1 (ko) * 2018-11-29 2020-06-04 중앙제어 주식회사 상회전 방향에 무관한 3상 전력변환장치
US10749446B2 (en) * 2019-01-02 2020-08-18 General Electric Company Virtual synchronous generator system and method with virtual inertia control
KR102281771B1 (ko) 2020-05-07 2021-07-26 에너테크인터내셔널 주식회사 전기자동차용 배터리 하우징
CN112952881B (zh) * 2021-03-31 2024-06-14 华为数字能源技术有限公司 电力系统和控制方法

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5946007B2 (ja) * 1978-04-25 1984-11-09 三菱電機株式会社 直流↓−交流変換装置
JPH0553668A (ja) * 1991-08-21 1993-03-05 Hitachi Ltd 無効電力補償装置
EP0780750B1 (en) * 1995-12-20 2002-03-27 Sharp Kabushiki Kaisha Inverter control method and inverter apparatus using the method
HUP9902312A3 (en) 1996-02-01 2000-05-29 Polyphalt Inc North York Stabilization of depletion polymer containing bitumen composition
JP3276135B2 (ja) * 1996-03-11 2002-04-22 株式会社東芝 電力変換装置
JP3229216B2 (ja) * 1996-09-06 2001-11-19 株式会社東芝 ビートレス制御装置
US6081104A (en) * 1998-11-20 2000-06-27 Applied Power Corporation Method and apparatus for providing energy to a lighting system
US6324085B2 (en) * 1999-12-27 2001-11-27 Denso Corporation Power converter apparatus and related method
US6166929A (en) * 2000-02-29 2000-12-26 Rockwell Technologies, Llc CSI based drive having active damping control
US7126294B2 (en) * 2002-01-31 2006-10-24 Ebara Corporation Method and device for controlling photovoltaic inverter, and feed water device
FR2844890B1 (fr) * 2002-09-19 2005-01-14 Cit Alcatel Circuit de conditionnement pour une source de puissance au point de puissance maximum, generateur solaire et procede de conditionnement
US7193872B2 (en) * 2005-01-28 2007-03-20 Kasemsan Siri Solar array inverter with maximum power tracking
US7687937B2 (en) * 2005-03-18 2010-03-30 Wisconsin Alumni Research Foundation Control of small distributed energy resources
US7502241B2 (en) 2005-04-07 2009-03-10 Pv Powered, Inc. Inverter startup algorithm
US7319313B2 (en) 2005-08-10 2008-01-15 Xantrex Technology, Inc. Photovoltaic DC-to-AC power converter and control method
JP4846450B2 (ja) * 2006-05-23 2011-12-28 三菱電機株式会社 インバータ電源制御装置
US7495410B2 (en) * 2007-01-30 2009-02-24 Rockwell Automation Technologies, Inc. Systems and methods for improved motor drive power factor control
CN100508327C (zh) * 2007-06-08 2009-07-01 清华大学 一种快速稳定实现最大功率跟踪的光伏三相并网控制方法
JP5498388B2 (ja) 2007-10-15 2014-05-21 エーエムピーティー, エルエルシー 高効率太陽光電力のためのシステム
US8796884B2 (en) 2008-12-20 2014-08-05 Solarbridge Technologies, Inc. Energy conversion systems with power control
CN101499664A (zh) * 2008-02-03 2009-08-05 北京能高自动化技术有限公司 风力发电机组并网变流器低电压穿越控制方法
US8731732B2 (en) 2008-02-25 2014-05-20 Stanley Klein Methods and system to manage variability in production of renewable energy
JP5260092B2 (ja) * 2008-03-10 2013-08-14 株式会社日立製作所 電力変換装置及び発電変換システム
US8625315B2 (en) 2008-05-09 2014-01-07 Etm Electromatic Inc Inverter modulator with variable switching frequency
JP5226540B2 (ja) * 2009-01-09 2013-07-03 株式会社ダイヘン インバータ制御回路、このインバータ制御回路を備えた系統連系インバータシステム
US7804184B2 (en) * 2009-01-23 2010-09-28 General Electric Company System and method for control of a grid connected power generating system
US8648497B2 (en) * 2009-01-30 2014-02-11 Renewable Power Conversion, Inc. Photovoltaic power plant with distributed DC-to-DC power converters
JP5246508B2 (ja) * 2009-05-28 2013-07-24 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 電動機駆動装置の制御装置
WO2011080818A1 (ja) * 2009-12-28 2011-07-07 トヨタ自動車株式会社 電源装置
US8310214B2 (en) * 2010-06-28 2012-11-13 General Electric Company System and method for control of multiphase power converters
TW201212463A (en) * 2010-09-03 2012-03-16 Chung Shan Inst Of Science Stand-alone supply/grid-tie power inverter
US8422249B2 (en) * 2011-08-25 2013-04-16 Direct Grid Technologies, LLC Apparatus for a microinverter particularly suited for use in solar power installations

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI505597B (zh) * 2014-04-10 2015-10-21 Chung Hsin Electric & Machinery Mfg Corp 智慧型微電網電力品質管理的操作系統
US9991715B1 (en) 2017-03-09 2018-06-05 Industrial Technology Research Institute Maximum power point tracking method and apparatus
TWI632445B (zh) * 2017-03-09 2018-08-11 財團法人工業技術研究院 最大功率點追蹤方法及裝置

Also Published As

Publication number Publication date
US20120314467A1 (en) 2012-12-13
KR101849783B1 (ko) 2018-04-17
ES2811625T3 (es) 2021-03-12
CN102570868B (zh) 2015-04-01
CN102570868A (zh) 2012-07-11
EP2469680A2 (en) 2012-06-27
JP2012135194A (ja) 2012-07-12
KR20120071349A (ko) 2012-07-02
EP2469680A3 (en) 2017-07-26
EP2469680B1 (en) 2020-05-27
TWI533575B (zh) 2016-05-11
US8705256B2 (en) 2014-04-22
JP6105843B2 (ja) 2017-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW201236334A (en) Power conversion system and method
AU2010233034B2 (en) DC bus voltage control for two stage solar converter
US8848400B2 (en) System and method for reactive power regulation
US9166500B2 (en) Power decoupling controller and method for power conversion system
KR102037989B1 (ko) 전력 변환 시스템의 최대 전력점 추적 및 그의 방법
EP2481139B1 (en) Method for controlling a power converter in a wind turbine generator
JP5260092B2 (ja) 電力変換装置及び発電変換システム
CN102918472B (zh) 用于调节功率转换器输入电压的方法和装置
EP2621046B1 (en) System and method for reactive power regulation
US20110210608A1 (en) System and method for a single stage power conversion system
JP6023259B2 (ja) コンバータ及びその動作方法
JP2009159754A (ja) 太陽光発電システム
JP6054996B2 (ja) 電圧型コンバータの制御装置及びその動作方法
CN105680477B (zh) 一种光伏并网逆变器降额控制系统及方法
JP5812503B1 (ja) 太陽光発電用電力給電システム
KR101382946B1 (ko) 태양광 발전 시스템 및 그 제어방법
KR20080041310A (ko) 무변압기형 계통연계 태양광 발전 시스템에서의 dc/ac컨버터 제어 장치
KR20100078613A (ko) 무변압기형 계통연계 태양광 발전 시스템의 전력변환장치
EP3140903A1 (en) Configurable inverter apparatus, photovoltaic system comprising such an inverter apparatus
KR20140093355A (ko) 스트링 전압 승압기를 포함하는 태양광 발전시스템
KR101360539B1 (ko) 태양광 발전 시스템 및 그 제어방법
JP2022167502A (ja) 分散電源の制御装置、制御プログラム、及び分散電源システム
Priyadharshini et al. Implementation of fuel cell distributed generation system with conventional and fuzzy based PI controllers