无功功率容量预测制造技术

技术编号:15344202 阅读:114 留言:0更新日期:2017-05-17 00:40
本发明专利技术公开一种用于调节从能量源提供到电网(102)的能量的系统,所述系统包括转换器(106),所述转换器(106)配置用于从所述源接收所述能量。所述转换器(106)配置用于动态预测实时最大无功功率容量,所述实时最大无功功率容量随以下组中至少一项变化,所述组包括:(i)直流链路最大电压,(ii)瞬时电网电压,和(iii)线电流。所述预测最大无功功率容量配置用于优化能量的调节。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无功功率容量预测
本专利技术总体上涉及电网。更具体地,本专利技术涉及用于调节从外部能量源供应到电网的电力的转换器。
技术介绍
通常与电网关联使用的并网转换器(Grid-tiedconverters)将可再生能源转换成电力系统可接受的交流电(AC)格式。例如,并网转换器用来基于相关的本地并网准则(localgridcode),将来自能量源(诸如太阳电池板、风力涡轮机或其他某种源)的能量转换成适用于将能量馈送到电网中的AC形式。如本领域的技术人员理解的,并网准则为限定外源或设施要连接到电网所必须达到的特定参数的技术规范。所述规范确保供应电力的兼容性、安全性和保安性。作为
技术介绍
,流入电网中的电力包括两种类型:有功功率(P)和无功功率(Q)。并网准则在各国家之间是不同的,但一个共同要求为并网可再生能源转换器通常需要必须受电网管理系统控制的无功功率补偿能力,并且一些并网准则甚至强调当需要时相较于静止VAR补偿器优先使用转换器的无功功率容量。常规并网转换器通常包括进行无功功率补偿的能力。然而,常规并网转换器缺乏准确预测转换器的自身无功功率容量的能力,所述能力用于帮助电网管理系统了解转换器能够进行多少无功功率补偿。这些常规系统中的大部分以简单方式执行无功功率容量预测。例如,一种常用技术估计作为视在功率(S)和有功功率(P)的函数的Q的最大容量,如然而,该方法未能考虑Q容量不是简单的视在功率和有功功率(P)的函数,而是与电网的外部环境密切相关。常规系统忽略了Q容量为电网的阻抗/电压/频率和功率转换器的内部状态(有功功率/DC母线电压限值/控制技术)的函数。更具体地,这些常规系统缺乏准确预测最大Q容量的能力。
技术实现思路
鉴于上述缺陷,存在对于方法和系统的需要,所述方法和系统通过利用来自电网的功率转换器内部状态信息和外部连接点反馈信息来实时准确预测并网功率转换器的Q容量。在某些情况下,本专利技术的实施例包括一种用于调节从能量源提供到电网的能量的系统,所述系统包括转换器,所述转换器配置用于从源接收能量。转换器配置用于动态预测作为选自以下组的至少一个的函数的实时最大无功功率容量,所述组包括:(i)直流链路最大电压,(ii)瞬时电网电压,和(iii)线电流。预测的最大无功功率容量配置用于优化能量的调节。实施例使得能够更准确和全面地预测功率转换器的无功功率容量,这帮助电网管理系统制定最佳的无功功率补偿策略。从技术角度来看,根据实施例构造的最大Q容量预测技术基本上与通常为未知的电网阻抗无关。这些技术准确预测作为相关并网准则、内部转换器状态信息和外部电网连接点反馈信息的函数的最大Q容量。以此方式,最大Q容量预测可在简单的参数修改之后动态地适用于不同国家的并网准则。根据实施例构造的方法和系统可与多种可再生的替代性能量供应源(列举几个,诸如太阳能和风能)一起使用。下文参考附图对各项实施例的其他特征和优点以及结构和操作进行更加详细的描述。本专利技术不限于本说明书中描述的具体实施例。实施例仅为示意性目的展示。基于本说明书中包含的教导内容,附加的实施例对于本领域的技术人员将显而易见。附图说明并入本说明书中且形成本说明书的一部分的附图示出本专利技术并且连同本说明进一步用于解释本专利技术的原理,并且使得相关领域的技术人员能够进行和使用本专利技术。图1为可实践本专利技术实施例的示例性功率管理系统环境的框图图示。图2为图1中所示的并网转换器、连同至电网的相关电气连接的详细图示。图3为图2中所示的并网转换器的最大线电压的图示。图4为根据实施例构造的示例性超前最大无功功率容量预测模块的框图。图5为根据实施例的示例性转换器误差校正技术的图示。图6A为根据实施例构造的Q正插值模块(Qpositiveinterpolationmodule)的框图图示。图6B为根据实施例构造的Q负插值模块(Qnegativeinterpolationmodule)的框图图示。图7为根据实施例构造的图2中描绘的转换器控制模块的更详细的框图。图8为描绘常规Q容量预测波形与实际最大Q输出波形之间的比较的图示。图9A和9B为根据实施例的对于实际最大Q输出波形分别超前和滞后的Q容量预测波形的图示。图10为实践本专利技术实施例的示例性方法的流程图。具体实施方式尽管本说明书中利用针对特定实现方式的示意性实施例来描述示意性实施例,但应理解本专利技术不限于此。阅读了本说明书中提供的教导内容的本领域技术人员将认识到在其范围内的附加修改、应用和实施例,以及本说明书描述的照明系统将具有重要应用的附加领域。以下详细描述在本质上仅仅是示例性的,而并不意图限制本说明书中所揭示的应用和用途。此外,并不意图受前述
技术介绍
或者
技术实现思路
或以下详细描述中所列举的任何理论的约束。图1为示例性电功率管理系统100的框图图示,在所述系统中可实践本专利技术的实施例。系统100包括电网102、连同能量源104。一种这样的能量源可包括向电网102提供可再生能源的基于光伏(PV)的太阳能量源。并网转换器106被设置用来接收、测试和调节由能量源104产生的能量,以便确保它与电网102的适用性和兼容性。在另一个实例中,联接到永磁同步发电机(PMSG)的风力涡轮机可将风生电力供应到并网转换器106。转换器106将对风生电力进行分析、调节,确保它作为用于供应到电网102的可行能量源的适用性和兼容性。更具体地,并网转换器106调节能量源104的输出,以便补偿在从其输出的电力中的异常或瞬时故障-最后可能使电网102的性能降级的异常或故障。在本专利技术的示意性实施例中,以及如以下更详细讨论的,补偿在从外源输出的电力中的异常或故障的能力为并网转换器106的无功功率容量的函数。作为背景,当向电网102供应电力时,电网呈现对应地表示电网阻抗的固有容量。另外,外部环境可在操作期间产生电网102的失灵(例如,阻抗/电压/频率)。这些失灵最后由于短路、雷击损害或其他异常可触发在用来执行与电网102关联的重要功能的设备中的对应故障。许多常规并网转换器包括进行无功功率补偿的功能。然而,挑战为在操作期间转换器的无功功率容量不是静态的,它也不单纯为视在功率和有功功率输出的函数。而实际上,除功率转换器的自身内部状态(例如,有功功率输出/无功功率输出/DC母线电压限值/控制算法等)之外,无功功率容量还与电网的操作环境(例如,阻抗/频率/电压)紧密相关。由此,为优化对由能量源104产生的电力的调节,并网转换器应具有准确预测无功功率容量的能力-无论在稳态或是瞬变状况发生期间。根据本专利技术的实施例,并网转换器106具有实时动态预测无功功率容量的能力。更具体地,根据实施例构造的并网转换器106包括可实时预测转换器的无功功率容量的功能。此预测能力是基于并网转换器106的内部状态信息和与电网102相关联的外部连接点反馈信息。并网转换器106准确预测其自身无功补偿容量的能力提供更有效的故障管理系统。更准确的无功功率容量评估继而使得能够更有效地调节与功率管理系统环境100相关联的电力(例如,电压)。另外,当调节未能阻止失灵并且故障发生时,实施例加速恢复并增强耐久性。图2为联接到电网102的并网转换器106的物理模型、连同通常指示稳态(即无故障)电网操作的各种参数的框图图示。并网转换器106包括转换器控制模块200。以本文档来自技高网
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无功功率容量预测

【技术保护点】
一种用于调节从能量源提供到电网的能量的系统,所述系统包括:转换器,所述转换器配置用于从所述源接收所述能量;其中所述转换器配置用于动态预测实时最大无功功率容量,所述实时最大无功功率容量随以下组中至少一项变化,所述组包括:(i)直流链路最大电压,(ii)瞬时电网电压,和(iii)线电流;并且其中所述预测最大无功功率容量配置用于优化所述能量的调节。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于调节从能量源提供到电网的能量的系统,所述系统包括:转换器,所述转换器配置用于从所述源接收所述能量;其中所述转换器配置用于动态预测实时最大无功功率容量,所述实时最大无功功率容量随以下组中至少一项变化,所述组包括:(i)直流链路最大电压,(ii)瞬时电网电压,和(iii)线电流;并且其中所述预测最大无功功率容量配置用于优化所述能量的调节。2.根据权利要求1所述的系统,其中所述预测最大无功功率容量包括超前无功功率分量和滞后无功功率分量;并且其中所述转换器提供限制超前和滞后无功功率容量预测值,以便将在互连点处的电网电压限制在本地并网准则范围内的校正能力。3.根据权利要求1所述的系统,其中所述转换器为并网转换器。4.根据权利要求1所述的系统,其中所述源包括选自包括太阳能和风能的组中的至少一个。5.根据权利要求1所述的系统,其中所述最大无功功率容量预测与互连的电网阻抗无关。6.一种系统,所述系统包括:转换器,所述转换器配置用于从外源接收能量;其中所述转换器配置用于动态预测实时最大无功功率容量,所述实时最大无功功率容量随以下组中的至少一项变化,所述组包括:(i)直流链路最大电压,(ii)瞬时电网电压,和(iii)线电流;并且其中所述预测最大无功功率容量配置用于优化所述能量的调节。7.根据权利要求6所述的系统,其中所述预测最大无功功率容量包括超前无功功率分量和滞后无功功率分量;并且其中所述转换器提供限制超前和滞后无功功率容量预测值,以便将在互连点处的电网电压限制在本地并网准则范围内的校正能力。8.根据权利要求6所述的系统,其中所述转换器为...

【专利技术属性】
技术研发人员:余浩D史密斯
申请(专利权)人:通用电气能源能量变换技术有限公司
类型:发明
国别省市:英国,GB

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