多功率堆叠逆变器内的交流电最优产出控制制造技术

提供了一种用于在逆变器内执行AC最优产出控制的方法，所述逆变器包括：配置成供应DC功率的多个DC功率源，用于将直流电功率转换为要被供应给负载的交流电功率的多个转换器，连接到在DC功率源处的DC互连母线并且配置成提供短路保护的多个短路保护装置，配置成感测在短路保护装置处的循环电流的多个电流传感器，以及控制器。控制器控制转换器并监视经由电流传感器沿DC互连母线感测的循环电流，并且当在DC功率源中的一个DC功率源处发生功率降低时，执行闭环控制电流操作以将沿DC互连母线的循环电流可控制地增加到大于短路保护装置的损坏下限。

AC optimal output control in multi power stack inverter

【技术实现步骤摘要】
多功率堆叠逆变器内的交流电最优产出控制
本专利技术一般涉及逆变器。具体地，本专利技术涉及在互连的DC母线之间部署有无源短路保护的并联堆叠的逆变器的AC最优产出控制。
技术介绍
传统的多功率堆叠太阳能逆变器用于将直流电（DC）功率转换成要被供应给商业和住宅使用的交流电（AC）功率。DC功率源可以是太阳能电池组（例如，多个太阳能电池阵列）。多堆叠包括一起操作以产生要被供应的AC功率的多个功率堆叠（例如，功率转换器）。多功率堆叠的太阳能逆变器通常在互连DC母线之间采用无源短路保护装置。这样的布置的目的是避免特定功率转换器DC母线中的短路情形传播到其他功率转换器的后果。但是在其中互连的DC功率源（例如，PV阵列）不成比例的不确定情况期间，它自然地导致经由无源短路保护装置在互连DC桥之间的不受控制的电流循环。这种情况可能损害短路保护电路本身。因此，这些逆变器将输送的AC功率限制为与从不同DC功率源（例如，PV阵列）提取的最小DC功率成比例。但是，降低功率转换器的额定值以避免这个问题将相继降低产生的最终AC功率。发生的可能性是如此之高，因为环境条件（例如，云）每天可影响PV阵列中的一个或多个。
技术实现思路
考虑到前面提到的缺陷，需要允许逆变器通过以受控的方式增加经由聚合逆变器内的短路保护装置流动的电流来增加输送的交流电（AC）功率的方法和逆变器。此过程合乎期望地通过使用闭环电流控制操作来同时控制电流，所述闭环电流控制操作可控制地增加但确定性地限制在短路保护装置处的循环电流。以这种方式，由于向逆变器供应DC功率的不同DC源（例如，PV阵列）的功率可用性的不匹配而引起的功率产生的限制在聚合功率转换器级被平衡。根据一个实施例，提供了一种逆变器。逆变器包括：配置成供应DC功率的多个DC功率源；用来将直流电功率转换为要被供应给负载的交流电功率的多个转换器；连接到在DC功率源处的DC互联母线并且配置成提供短路保护的多个短路保护装置；配置成感测在短路保护装置处的循环电流的多个电流传感器；以及控制器。控制器控制转换器并监视经由电流传感器沿DC互连母线感测的循环电流，并且当在DC功率源中的一个DC功率源处发生功率降低时，执行闭环电流控制操作以可控制地增加沿DC互连母线的循环电流到略小于短路保护装置损坏限制或等于短路保护装置的连续电流额定值，并且从而在系统方法中利用保护电路的连续电流额定值以增加在AC侧输送的最终功率。前面已经广泛地概述了各种实施例的一些方面和特征，它们应该被解释为仅是本公开的各种潜在应用的说明。通过以不同方式应用所公开的信息或通过组合所公开实施例的各种方面，可获得其他有益结果。因此，除了由权利要求限定的范围之外，通过参考结合附图进行的示范实施例的详细描述，还可获得其他方面和更全面的理解。本专利技术还提供如下技术方案：技术方案1.一种逆变器，包括：多个DC功率源，所述多个DC功率源配置成供应DC功率，多个转换器，所述多个转换器用于将直流电功率转换为要被供应给负载或公用电网的交流电功率，多个短路保护装置，所述多个短路保护装置连接到在所述多个DC功率源处的DC互连母线，并且配置成提供短路保护，多个电流传感器，所述多个电流传感器配置成感测在所述短路保护装置处的循环电流，以及控制器，所述控制器配置成：（i）控制所述多个转换器并且监视经由所述电流传感器沿所述DC互连母线感测的所述循环电流，以及（ii）当在所述多个DC功率源中的一个DC功率源处发生功率降低时，执行闭环控制电流操作以将沿所述DC互连母线的所述循环电流可控制地增加到接近等于所述多个短路保护装置的熔丝损坏下限。技术方案2.如技术方案1所述的逆变器，其中，使用以下等式来执行对于熔丝损坏限制的计算：（熔丝损坏限制）其中Iib_max是最大循环电流，Iib12、Iib23和Iib34是在所述DC互连母线的相应短路保护装置处感测的电流，其中所述最大循环电流Iib_max在大于一时意味着所述逆变器已经达到超过所述短路保护装置的所述损坏下限或连续电流额定值。技术方案3.如技术方案1所述的逆变器，其中，使用以下等式来执行基于桥间循环电流的剩余AC电流：其中，Ir是基于在点Iib12、Iib23和Iib34处测量的最大循环电流的幅度来计算的剩余线路电流，Ilimit是AC电流限制，其中Iload是被输送到电网的测量的AC电流。技术方案4.如技术方案3所述的逆变器，其中，使用以下等式来执行所述闭环电流控制操作：其中Ires_t是使用如所述等式中给出的闭环控制技术来动态计算的在实例t处的剩余线路电流限制，G是增益控制环并且dT是所述控制器的采样分辨率。技术方案5.如技术方案1所述的逆变器，其中，所述多个DC功率源包括多个光伏阵列。技术方案6.如技术方案1所述的逆变器，进一步包括：多个直流电电路断路器，每个所述直流电电路断路器连接在相应DC功率源和所述多个转换器中的转换器的输入之间，以及多个交流电电路断路器，每个所述交流电电路断路器连接在每个转换器处和在所述多个转换器中的转换器的输出处。技术方案7.如技术方案6所述的逆变器，进一步包括线路滤波器，所述线路滤波器具有连接在所述多个转换器中的每个转换器处的保护电路和相应交流电电路断路器，并且配置成在所述转换器的所述输出处从所述交流电功率去除噪声。技术方案8.如技术方案7所述的逆变器，进一步包括主交流电系统电路断路器，所述主交流电系统电路断路器与所述多个交流电路断路器连接并且配置成将所述交流电功率直接供应到所述负载。技术方案9.如技术方案8所述的逆变器，进一步包括多个电源接口板，每个所述电源接口板对应于所述多个转换器中的相应转换器并且连接在一起以在所述多个转换器和用于控制操作并且监视每个转换器的状态的所述控制器之间对接，所述多个电源接口板各自配置成从所述控制器向多个转换器供应控制信号。技术方案10.一种用于在具有多个转换器和对应的短路保护装置的逆变器内执行AC最优产出控制的方法，所述方法包括：经由多个DC功率源供应DC功率，经由多个转换器将直流电功率转换为要被供应给负载或公用电网的交流电功率，经由连接到在所述多个DC功率源处的DC互连母线的多个短路保护装置提供短路保护，经由多个电流传感器感测沿所述DC互连母线在所述短路保护装置处的循环电流，以及当在所述多个DC功率源中的一个DC功率源处发生功率降低时，执行闭环控制电流操作以将沿所述DC互连母线的所述循环电流可控制地增加到大于所述多个短路保护装置的损坏下限。技术方案11.如技术方案10所述的方法，其中，使用以下等式来执行对于熔丝损坏限制的计算：（熔丝损坏限制）其中Iib_max是最大循环电流，Iib12、Iib23和Iib34是在所述DC互连母线的相应短路保护装置处感测的电流，其中所述最大循环电流Iib_max在大于一时意味着所述逆变器已经达到超本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种逆变器，包括：/n多个DC功率源，所述多个DC功率源配置成供应DC功率，/n多个转换器，所述多个转换器用于将直流电功率转换为要被供应给负载或公用电网的交流电功率，/n多个短路保护装置，所述多个短路保护装置连接到在所述多个DC功率源处的DC互连母线，并且配置成提供短路保护，/n多个电流传感器，所述多个电流传感器配置成感测在所述短路保护装置处的循环电流，以及/n控制器，所述控制器配置成：/n（i）控制所述多个转换器并且监视经由所述电流传感器沿所述DC互连母线感测的所述循环电流，以及/n（ii）当在所述多个DC功率源中的一个DC功率源处发生功率降低时，执行闭环控制电流操作以将沿所述DC互连母线的所述循环电流可控制地增加到接近等于所述多个短路保护装置的熔丝损坏下限。/n

【技术特征摘要】
20180613 US 16/0077411.一种逆变器，包括：
多个DC功率源，所述多个DC功率源配置成供应DC功率，
多个转换器，所述多个转换器用于将直流电功率转换为要被供应给负载或公用电网的交流电功率，
多个短路保护装置，所述多个短路保护装置连接到在所述多个DC功率源处的DC互连母线，并且配置成提供短路保护，
多个电流传感器，所述多个电流传感器配置成感测在所述短路保护装置处的循环电流，以及
控制器，所述控制器配置成：
（i）控制所述多个转换器并且监视经由所述电流传感器沿所述DC互连母线感测的所述循环电流，以及
（ii）当在所述多个DC功率源中的一个DC功率源处发生功率降低时，执行闭环控制电流操作以将沿所述DC互连母线的所述循环电流可控制地增加到接近等于所述多个短路保护装置的熔丝损坏下限。


2.如权利要求1所述的逆变器，其中，使用以下等式来执行对于熔丝损坏限制的计算：

（熔丝损坏限制）
其中Iib_max是最大循环电流，Iib12、Iib23和Iib34是在所述DC互连母线的相应短路保护装置处感测的电流，其中所述最大循环电流Iib_max在大于一时意味着所述逆变器已经达到超过所述短路保护装置的所述损坏下限或连续电流额定值。


3.如权利要求1所述的逆变器，其中，使用以下等式来执行基于桥间循环电流的剩余AC电流：



其中，Ir是基于在点Iib12、Iib23和Iib34处测量的最大循环电流的幅度来计算的剩余线路电流，Ilimit是AC电流限制，其中Iload是被输送到电网的测量的AC电流。


4.如权利要求3所述的逆变器，其中，使用以下等式来执行所述闭环电流控制操作：



其中Ires_t是使用如所述等式中给出的闭环控制技术来动态计算的在实例t处的剩余线路电流限制，G是增...

【专利技术属性】
技术研发人员：V马图赖，DR戈拉普迪，B阿尔普塔纳坦，
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