用于操作逆变器的方法和逆变器技术

一种逆变器(10)和用于操作逆变器的方法，所述逆变器被配置成通过应用最大功率点跟踪MPPT将从DC电源(20)提供的DC电力转换成提供至AC电网(30)的AC电力，使得从逆变器提供至AC电网的AC电流的谐波含量保持在预定最大水平内，其中，在转换期间，逆变器被配置成检测增加从逆变器(10)提供至AC电网(30)的AC电流的谐波含量超过预定最大水平的需要，执行检查是否允许增加AC电流的谐波含量超过预定最大水平，并且如果允许增加AC电流的谐波含量超过预定最大水平，那么提高在转换中使用的预定最大水平。

【技术实现步骤摘要】
用于操作逆变器的方法和逆变器
本专利技术涉及用于操作逆变器的方法和逆变器。
技术介绍
逆变器是一种能够将来自直流电源的DC(直流)电力转换成AC(交流)电力的电气设备。本文中的“逆变器”通常是指能够将直流电转换成交流电的电子设备或电路系统。逆变器的一个示例是通过由根据使用的调制方案或控制方案控制的可控半导体开关诸如IGBT(绝缘栅双极型晶体管)或FET(场效应晶体管)实现的半导体桥。包括逆变器的电气系统的一个示例是光伏系统，诸如光伏电站或光伏发电系统，其中一个或更多个光伏面板向逆变器提供DC电力，逆变器将DC电力转换成AC电力，AC电力可以经由例如AC电网被进一步提供至各种AC负载。大型光伏电站可以包括多个并联逆变器，每个并联逆变器从光伏面板的阵列接收DC电力。在这种光伏发电系统中，PV面板的操作点优选地被驱动至最佳的可能操作点，即驱动至从PV面板可以提取最大量的功率的点。这种技术通常称为最大功率点跟踪(MPPT)。作为示例，最常见的MPPT方法是扰动观察(perturb&observe,P&O)法及其变型。在该方法中，逆变器的MPPT电压参考是不断变化的，并且确定所生成的功率的相应变化。然后，基于功率的变化和参考值的变化，可以确定应该降低还是增加参考值以便于增加提取的功率的量。这种光伏系统的逆变器的调制方法可以基于损耗、选择的拓扑和输出电流品质之间的折衷。输出AC电流品质不仅取决于调制方法和可能的电网滤波器，而且取决于AC电网本身。如果AC电网是刚性的，那么输出AC电流的品质可以通过较少的整流换向而保持为合格。例如，馈送到AC电网的输出AC电流的质量可以通过AC电流的总谐波失真(THD)和/或通过AC电流的一个或更多个个体谐波来量化。馈送到AC电网的输出AC电流的质量的最小水平通常是预先确定的，也就是说，从逆变器提供至AC电网的AC电流的谐波含量总是需要低于所设定的最大水平。与上述解决方案相关的问题是，逆变器的操作可能太受限并且不能实现最佳功率输出。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种用于实现该方法的方法和设备，以便解决或至少缓解上述问题或至少提供一种替代解决方案。本专利技术的目的通过方法、计算机程序产品、逆变器和电气系统来实现，其特征在于独立权利要求中所述的内容。在从属权利要求中描述了本专利技术的优选实施方式。本专利技术基于以下想法：检测增加从逆变器提供至AC电网的AC电流的谐波含量超过预定最大水平的需要，检查是否允许增加AC电流的谐波含量超过预定最大水平，并且如果允许增加AC电流的谐波含量超过预定最大水平，那么提高在逆变器的操作中使用的预定最大水平。本专利技术的解决方案的优点在于，在需要增加有功功率或无功功率输出或者需要在低DC电压下保持功率输出的情况下，通过降低输出AC电流的品质可以更好地优化逆变器的操作。附图说明在下文中，将结合优选实施方式以及参照附图对本专利技术进行更详细地描述，其中：图1示出了根据实施方式的电气系统的示例；图2示出了根据实施方式的流程图；以及图3示出了根据实施方式的流程图。具体实施方式本专利技术的应用不限于任何特定的系统，而是可以结合各种电气系统使用。此外，本专利技术的用途不限于例如采用任何特定基频或任何特定电压电平的系统。图1示出了电气系统的简化示例。该附图仅示出了理解本专利技术所必要的部件。图1的示例性系统包括逆变器10。如图所示，逆变器10的DC输入可以连接至DC电源20。DC电源20的示例是光伏(PV)面板或者两个或更多个光伏面板的阵列。也可以使用其他类型的DC电源。在逆变器10与DC电源20之间可以存在一个或更多个开关(未示出)，使得能够将逆变器与DC电源连接/将逆变器与DC电源断开。图1的示例性系统还示出了连接在逆变器10的DC输入的电极之间的电容C。另外，逆变器10的AC输出可以连接至AC电网30，诸如公共电网或其他种类的AC电网，以便于当电气系统正常操作时将功率从DC电源20提供至AC电网30。在电气系统与AC电网30之间可以存在一个或更多个开关(未示出)，使得能够将电气系统与AC电网30连接/将电气系统与AC电网30断开。例如，逆变器10与AC电网30之间的AC连接可以是单相AC连接或如图所示的三相AC连接。图1的示例性系统还示出了连接至逆变器10的AC输出的AC输出滤波器40。例如，AC输出滤波器40可以是LCL滤波器。例如，还可以存在连接在逆变器10的AC输出与AC电网30之间的一个或更多个变压器或变流器(图中未示出)。图1的示例性系统还包括用于逆变器10的控制设备，该示例性控制设备包括控制单元100和测量单元101。虽然这些示例性单元被示出为分开的单元，但是它们可以被实现为单个单元。此外，可以包括在用于逆变器10的控制设备中的单元100、101可以物理地包括在逆变器10内，即使在附图中单元100、101被示出为与逆变器10分开。控制设备可以根据所使用的调制方案来控制逆变器10的正常操作。此外，根据本文中所述的各种实施方式的功能可以至少部分地通过用于逆变器10的控制设备来实现。根据实施方式，逆变器10可以被操作成通过应用最大功率点跟踪即MPPT使得从DC电源20提供至逆变器10的DC输入的DC电力通过逆变器转换为从逆变器的AC输出提供至AC电网30的AC电力，使得从逆变器10提供至AC电网30的AC电流的谐波含量保持在预定最大水平内。使用的MPPT方法可以是任意类型的MPPT方法，诸如扰动观察法。例如，从逆变器10提供至AC电网30的AC电流的谐波含量的预定最大水平可以取决于AC电网30的要求。此外，根据实施方式，在将DC电力转换成AC电力期间逆变器10的操作可以包括如下：首先检测增加从逆变器提供至AC电网的AC电流的谐波含量超过预定最大水平的需要。然后，响应于检测到增加AC电流的谐波含量超过预定最大水平的需要，执行检查是否允许增加AC电流的谐波含量超过预定最大水平，并且如果允许增加AC电流的谐波含量超过预定最大水平，那么提高在转换中使用的预定最大水平。根据实施方式，从逆变器10提供至AC电网30的AC电流的谐波含量可以基于AC电流的总谐波失真(THD)和/或AC电流的一个或更多个个体谐波来确定。在图1的示例中，AC电流的总谐波失真和/或AC电流的一个或更多个个体谐波可以利用测量单元101来确定。例如，测量可以在如图所示可能的AC输出滤波器40之后或在逆变器10与滤波器40之间进行。根据实施方式，可以基于逆变器的确定的MPPT电压参考小于预定电压阈值来检测增加AC电流的谐波含量的需要。本文中的术语“确定的MPPT电压参考”通常是指根据使用的MPPT方法确定的电压参考值。确定的MPPT电压参考的预定阈值优选地等于或高于最低DC电压值，利用最低DC电压值使标称AC电流谐波含量保持在预定最大水平内。作为示例，确定的MPPT电压参考的预定阈值可以被确定为主电路AC电压的峰值+预定电压储备。替代地或另外地，可以基于从逆变器10提供至AC电网30的AC电流的谐波含量高于预定的谐波阈值水平来检测增加AC电流的谐波含量的需要。AC电流的谐波含量的预定阈值水平优选地等于或低于AC电流的谐波含量的预定最大水平。替代地或另外地，可以基于逆变器10的温度高于预定温度阈值水平来本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于操作逆变器(10)的方法，所述方法包括：通过应用最大功率点跟踪即MPPT，利用所述逆变器(10)将从DC电源(20)提供至所述逆变器的DC输入的DC电力转换(210；310)成从所述逆变器的AC输出提供至AC电网(30)的AC电力，使得从所述逆变器提供至所述AC电网的AC电流的谐波含量保持在预定最大水平内，其中，在所述转换期间：a)检测(220；320,321)增加从所述逆变器提供至所述AC电网的所述AC电流的谐波含量超过所述预定最大水平的需要；b)响应于检测到增加所述AC电流的谐波含量超过所述预定最大水平的所述需要，执行(230；330)检查是否允许增加所述AC电流的谐波含量超过所述预定最大水平；以及c)如果允许增加所述AC电流的谐波含量超过所述预定最大水平，那么提高(240；340)所述转换中使用的所述预定最大水平。

【技术特征摘要】
2015.10.29 EP 15192103.81.一种用于操作逆变器(10)的方法，所述方法包括：通过应用最大功率点跟踪即MPPT，利用所述逆变器(10)将从DC电源(20)提供至所述逆变器的DC输入的DC电力转换(210；310)成从所述逆变器的AC输出提供至AC电网(30)的AC电力，使得从所述逆变器提供至所述AC电网的AC电流的谐波含量保持在预定最大水平内，其中，在所述转换期间：a)检测(220；320,321)增加从所述逆变器提供至所述AC电网的所述AC电流的谐波含量超过所述预定最大水平的需要；b)响应于检测到增加所述AC电流的谐波含量超过所述预定最大水平的所述需要，执行(230；330)检查是否允许增加所述AC电流的谐波含量超过所述预定最大水平；以及c)如果允许增加所述AC电流的谐波含量超过所述预定最大水平，那么提高(240；340)所述转换中使用的所述预定最大水平。2.根据权利要求1所述的方法，其中，从所述逆变器(10)提供至所述AC电网(30)的所述AC电流的所述谐波含量基于所述AC电流的总谐波失真和/或所述AC电流的一个或更多个个体谐波来确定。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，响应于以下中的一个或更多个来检测增加所述AC电流的所述谐波含量的需要：所述逆变器(10)的所确定的MPPT电压参考小于预定电压阈值；从所述逆变器提供至所述AC电网(30)的所述AC电流的所述谐波含量高于预定谐波阈值水平；所述逆变器的温度高于预定温度阈值水平；在所述逆变器中接收到增加所述AC电流的所述谐波含量的请求或许可。4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，检查是否允许增加所述AC电流的所述谐波含量超过所述预定最大水平通过检查在所述逆变器(10)中的存储器或连接至所述逆变器的存储器中存储的一个或更多个参数的值或者通过检查所述逆变器所接收的一个或更多个信号的值来执行。5.根据权利要求4所述的方法，其中，响应于从所述逆变器(10)发送的查询来接收所述一个或更多个信号。6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在步骤c)中，如果允许增加所述AC电流的所述谐波含量超过所述预定最大水平，那么将在所述转换中使用的所述预定最大水平提高至预定水平或提高至在步骤b)中执行的所述检查期间或之后确定或获得的水平。7.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述DC电源(20)包括一个或更多个光伏面板。8.一种逆变器设备，包括：逆变器(10)，其具有DC输入和AC输出；以及控制装置(100、101)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：马蒂·T·尤西拉，托米·里皮宁，杰斯·科科宁，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH