电网形成模式下启动多个电力转换器的电力系统和方法技术方案

一种用于在微电网上执行黑启动的电力系统和方法。所述电力系统至少包括第一电力转换器(130)和第二电力转换器(140)。第一电力转换器包括具有用于执行黑启动的多个启动序列的第一控制器(230)。第二电力转换器在公共耦合点(180)电耦合到第一电力转换器。在黑启动期间，第一控制器被配置为根据第二电力转换器在黑启动期间处于第二电力转换器的启动序列内的点来选择和执行多个启动序列中的一个。第一控制器根据公共耦合点处的微电网电压选择多个启动序列中的一个。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电网形成模式下启动多个电力转换器的电力系统和方法
本专利技术总体上涉及一种电力系统，包括多个电力转换器；更具体地，涉及用于在电网形成模式下启动多个电力转换器的系统和方法。专利技术背景电力系统可包括分布式电源(例如分布式发电机、电池组和/或可再生资源，诸如太阳能电池板或风力涡轮机，用于向电网(例如具有本地负载的微电网和/或公用电网)提供电力供应。该电力系统可以包括用于在电源和电网之间转换电力的电力转换器，诸如电力逆变器。这种电力转换可以包括AC/DC、DC/DC、AC/AC和DC/AC。微电网系统可以包括各种互连的分布式能源(例如，功率发电机和能量储存单元)和负载。微电网系统可以通过诸如断路器、半导体开关(诸如晶闸管和IGBT)和/或接触器之类的开关耦合到主公用电网。在微电网系统连接到主公用电网的情况下，主公用电网可以向微电网系统的本地负载供电。主公用电网本身可以为本地负载供电，或者主公用电网可以与微电网的电源结合使用来为本地负载供电。包括硬件和软件系统的控制器可用于控制和管理微电网系统。此外，控制器可能能够控制开关的接通和断开状态，从而使得微电网系统能够相应地连接到主电网或从主电网断开。微电网系统的电网连接运行通常被称为“并网”模式，而电网断开运行通常被称为“孤岛”或“独立”模式。
技术实现思路
本专利技术的实施例包括用于在微电网上执行黑启动而不需要电力系统的电力转换器之间的通信的电力系统和方法。在一个方面，一种用于在微电网上执行黑启动的电力系统包括：第一电力转换器，其包括具有用于执行黑启动的多个启动序列的第一控制器；以及第二电力转换器，其在公共耦合点处电耦合到第一电力转换器。在黑启动期间，第一控制器被配置为根据第二电力转换器在黑启动期间处于第二电力转换器的启动序列内的点来选择和执行多个启动序列中的一个，并且第一控制器根据公共耦合点处的微电网电压来选择多个启动序列中的一个。第二电力转换器可以包括具有多个启动序列的第二控制器，第二控制器被配置为控制第二电力转换器执行多个启动序列中的一个，使得第一控制器能够根据微电网电压在黑启动期间与第二控制器同步。第一控制器可以被配置为当微电网电压小于第一预定电压阈值时选择第一启动序列。在执行第一启动序列时，第一控制器被配置为执行以下一个或多个：将耦合在第一电力转换器和公共耦合点之间的第一开关闭合；启动第一电力转换器的选通；将第一电力转换器的输出电压的频率控制为第一预定频率；在第一预定时间段内将第一电力转换器的输出电压水平从基本为零斜变成第一预定电压水平；在预定停留时段将输出电压水平保持在第一预定电压水平，并将输出电压的频率保持在第一预定频率；以及在第二预定时间段内将输出电压水平从第一预定电压水平斜变成标称电压水平，并将输出电压频率从第一预定频率斜变成标称输出电压频率。第一控制器还可被配置为当微电网电压大于第一预定电压阈值且小于第二预定电压阈值时选择第二启动序列。在执行第二序列时，第一控制器被配置为执行以下一个或多个：启动与微电网电压和微电网频率的锁相环同步；实施第一等待时间，用于等待到微电网电压已经达到第一预定电压阈值为止；启动第一电力转换器的选通以输出第一预定电压阈值；在剩余时间段内将第一电力转换器的输出电压从第一预定电压阈值斜变成第一预定电压水平，剩余时间段是第一预定时间段的一部分，在这个部分中，第二电力控制器完成将其输出电压从基本为零斜变成第一预定电压水平；实施第二等待时间，用于等待预定停留时段的一部分，预定停留时段是第二电力转换器保持其输出电压和频率的时段；闭合耦合在第一电力转换器和公共耦合点之间的第一开关；实施第三等待时间，用于等待预定停留时段的剩余部分；在第二预定时间段内将输出电压水平从第一预定电压水平斜变成标称电压水平，并将输出电压频率斜变成标称输出电压频率。第一控制器还可以被配置为当微电网电压大于第三预定阈值时选择第三启动序列。在形成第三序列时，第一控制器被配置为执行以下一个或多个：实施等待时间，用于等待到微电网电压达到标称微电网电压的第一预定部分为止；启动与现有微电网电压的锁相环同步；确定微电网电压和频率是否在标称微电网电压和标称微电网频率的预定限度内；启动第一电力转换器的选通，并将第一电力转换器的输出电压设置为零，并将频率设置为标称微电网频率；将第一电力转换器的输出电压从零斜变成微电网电压；闭合耦合在第一电力转换器和公共耦合点之间的第一开关。第一控制器还可以被配置为当微电网电压大于第三预定电压阈值时选择另一个第三启动序列。在形成该特定的第三序列时，第一控制器被配置为执行以下一个或多个：捕获第二电力转换器的初始上升电压和频率；将第一电力转换器与第二电力转换器的现有上升电压和频率同步；闭合耦合在第一电力转换器和公共耦合点之间的第一开关；在第二电力转换器的最终斜变的剩余时段内，将第一电力转换器的输出电压和频率从初始电压和频率斜变。在另一方面，一种用于在微电网上执行黑启动的电力系统包括：第一电力转换器，其电耦合到微电网，并包括被配置为执行多个启动序列的第一控制器；以及第二电力转换器，其电耦合到微电网。在黑启动期间，第一控制器被配置为根据微电网电压选择并执行多个启动序列中的一个，多个启动序列包括第一启动序列、第二启动序列和第三启动序列。当微电网电压小于第一预定阈值电压时，第一控制器可以选择第一启动序列；当微电网电压大于第一预定阈值电压但小于第二预定阈值电压时，选择第二启动序列；以及当微电网电压大于第二预定电压时，选择第三启动序列。第二电力转换器可以包括第二控制器，该第二控制器也被配置为在黑启动期间执行包括第一启动序列、第二启动序列和第三启动序列的多个启动序列中的一个，使得第一控制器能够根据微电网电压与第二控制器同步。在一个方面，在执行启动序列时，当第一控制器控制第一电力转换器执行第一启动序列时，第二控制器还没有开始第一启动序列、第二启动序列和第三启动序列中的一个；当第一控制器控制第一电力转换器执行第二启动序列时，第二控制器已经开始第一启动序列，但是没有超过第一启动序列的预定点；并且当第一控制器控制第一电力转换器执行第三启动序列时，第二控制器已经开始第一启动序列并且已经超过预定点。在执行第一序列时，第一控制器可以被配置为执行以下一个或多个：闭合用于将第一电力转换器耦合到微电网的第一开关；启动第一电力转换器的选通；将第一电力转换器的输出电压的频率控制为第一预定频率；在第一预定时间段内，将第一电力转换器的输出电压水平从基本为零斜变成第一预定电压水平；在预定停留时段中将输出电压水平保持在第一预定电压水平，并将输出电压的频率保持在第一预定频率；在第二预定时间段内将输出电压水平从第一预定电压水平斜变成标称电压水平，并将输出电压频率从第一预定频率斜变成标称输出电压频率。在执行第二序列时，第一控制器可以被配置为执行以下一个或多个：启动与微电网电压和微电网频率的锁相环同步；实施第一等待时间，用于等待到微电网电压已经达到第一预定电压水平的预定部分为止；启动第一电力转换器的选通以输出预定部分；在剩余时间段内，将第一电力转换器的输出电压从预定部分斜变成第二预定电压水平，剩余时间段是第一预定时间段的一部分，在该部分期间，第二电力控制器完成将其输出电压从基本为零斜变成第二预定电压水平本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在微电网上执行黑启动的电力系统，所述电力系统包括：第一电力转换器，其包括具有用于执行黑启动的多个启动序列的第一控制器；第二电力转换器，其在公共耦合点处电耦合到所述第一电力转换器，其中，在所述黑启动期间，所述第一控制器被配置为根据所述第二电力转换器在所述黑启动期间处于所述第二电力转换器的启动序列内的点来选择和执行所述多个启动序列中的一个，并且所述第一控制器根据所述公共耦合点处的微电网电压来选择所述多个启动序列中的一个。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.19 US 62/410,1291.一种用于在微电网上执行黑启动的电力系统，所述电力系统包括：第一电力转换器，其包括具有用于执行黑启动的多个启动序列的第一控制器；第二电力转换器，其在公共耦合点处电耦合到所述第一电力转换器，其中，在所述黑启动期间，所述第一控制器被配置为根据所述第二电力转换器在所述黑启动期间处于所述第二电力转换器的启动序列内的点来选择和执行所述多个启动序列中的一个，并且所述第一控制器根据所述公共耦合点处的微电网电压来选择所述多个启动序列中的一个。2.根据权利要求1所述的电力系统，其中，所述第二电力转换器包括具有所述多个启动序列的第二控制器，所述第二控制器被配置为控制所述第二电力转换器执行所述多个启动序列中的一个，使得所述第一控制器能够根据所述微电网电压在所述黑启动期间与所述第二控制器同步。3.根据权利要求1至2中任一项所述的电力系统，其中，所述第一控制器被配置为当所述微电网电压小于第一预定电压阈值时选择第一启动序列，并且在执行所述第一启动序列时，所述第一控制器被配置为：闭合耦合在所述第一电力转换器和所述公共耦合点之间的第一开关；启动所述第一电力转换器的选通；将所述第一电力转换器的输出电压的频率控制为第一预定频率；在第一预定时间段内，将所述第一电力转换器的输出电压水平从基本为零斜变成第一预定电压水平；在预定停留时段中，将所述输出电压水平保持在所述第一预定电压水平，并且将所述输出电压的频率保持在所述第一预定频率；在第二预定时间段内，将所述输出电压水平从所述第一预定电压水平斜变成标称电压水平，并且将所述输出电压频率从所述第一预定频率斜变成标称输出电压频率。4.根据权利要求1至3中任一项所述的电力系统，其中，所述第一控制器被配置为当所述微电网电压大于第一预定电压阈值且小于第二预定电压阈值时选择第二启动序列，并且在执行所述第二序列时，所述第一控制器被配置为：启动与所述微电网电压和微电网频率的锁相环同步；实施第一等待时间，用于等待到所述微电网电压已经达到所述第一预定电压阈值为止；启动所述第一电力转换器的选通以输出所述第一预定电压阈值；在剩余时间段内将所述第一电力转换器的输出电压从所述第一预定电压阈值斜变成第一预定电压水平，所述剩余时间段是第一预定时间段的一部分，在该部分内，所述第二电力控制器完成将其输出电压从基本为零斜变成所述第一预定电压水平；实施第二等待时间，用于等待预定停留时段的一部分，所述预定停留时段是所述第二电力转换器保持其输出电压和频率的时段；将耦合在所述第一电力转换器和所述公共耦合点之间的第一开关闭合；实施第三等待时间，用于等待所述预定停留时段的剩余部分；在第二预定时间段内，将所述输出电压水平从所述第一预定电压水平斜变成标称电压水平，并且将所述输出电压频率斜变成标称输出电压频率。5.根据权利要求1至4中任一项所述的电力系统，其中，所述第一控制器被配置为当所述微电网电压大于第三预定电压阈值时选择第三启动序列，并且在执行所述第三序列时，所述第一控制器被配置为：实施等待时间，用于等待到所述微电网电压达到标称微电网电压的第一预定部分；启动与所述现有微电网电压的锁相环同步；确定所述微电网电压和频率是否在所述标称微电网电压和标称微电网频率的预定限度内；启动所述第一电力转换器的选通，并且将所述第一电力转换器的输出电压设置为零，并将频率设置为标称微电网频率；将所述第一电力转换器的输出电压从零斜变成所述微电网电压；将耦合在所述第一电力转换器和所述公共耦合点之间的第一开关闭合。6.根据权利要求1至4中任一项所述的电力系统，其中，所述第一控制器被配置为当所述微电网电压大于第三预定电压阈值时选择第三启动序列，并且在执行所述第三序列时，所述第一控制器被配置为：捕获所述第二电力转换器的初始上升电压和频率；将所述第一电力转换器与所述第二电力转换器的现有上升电压和频率同步；将耦合在所述第一电力转换器和所述公共耦合点之间的第一开关闭合；在所述第二电力转换器的最终斜变的剩余时段内，将所述第一电力转换器的输出电压和频率从初始电压和频率斜变。7.一种用于在微电网上执行黑启动的电力系统，所述电力系统包括：第一电力转换器，其电耦合到所述微电网，并且包括被配置为执行多个启动序列的第一控制器；第二电力转换器，其电耦合到所述微电网，其中，在黑启动期间，所述第一控制器被配置为根据微电网电压选择并执行所述多个启动序列中的一个，所述多个启动序列包括第一启动序列、第二启动序列和第三启动序列，其中，所述第一控制器被配置为：当所述微电网电压小于第一预定阈值电压时，选择所述第一启动序列；当所述微电网电压大于所述第一预定阈值电压但小于第二预定阈值电压时，选择所述第二启动序列；并且当所述微电网电压大于所述第二预定电压时，选择所述第三启动序列。8.根据权利要求7所述的电力系统，其中，所述第二电力转换器包括第二控制器，所述第二控制器还被配置为在所述黑启动期间执行包括所述第一启动序列、所述第二启动序列和所述第三启动序列的所述多个启动序列中的一个启动序列，使得所述第一控制器能够根据所述微电网电压与所述第二控制器同步。9.根据权利要求8所述的电力系统，其中：当所述第一控制器控制所述第一电力转换器执行所述第一启动序列时，所述第二控制器还没有开始所述第一启动序列、所述第二启动序列和所述第三启动序列中的一个；当所述第一控制器控制所述第一电力转换器执行所述第二启动序列时，所述第二控制器已经开始所述第一启动序列，但是没有超过所述第一启动序列的预定点；并且当所述第一控制器控制所述第一电力转换器执行所述第三启动序列时，所述第二控制器已经开始所述第一启动序列并且已经超过所述预定点。10.根据权利要求7至9中任一项所述的电力系统，其中，在执行所述第一序列时，所述第一控制器被配置为：闭合用于将所述第一电力转换器耦合到所述微电网的第一开关；启动所述第一电力转换器的选通；将所述第一电力转换器的输出电压的频率控制为第一预定频率；在第一预定...

【专利技术属性】
技术研发人员：A索马尼，
申请(专利权)人：戴纳动力有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US