用于控制混合发电系统中的DC电源的集成的方法和系统技术方案

提出了一种混合发电系统。混合发电系统包括发电机，该发电机经由原动机是可操作的，并且配置成生成交流（AC）功率。混合发电系统还包括第一功率转换器，该第一功率转换器电耦合到发电机，其中，第一功率转换器包括直流（DC）链路。此外，混合发电系统包括DC电源，该DC电源配置成耦合到DC‑链路。此外，混合发电系统还包括第二功率转换器。另外，混合发电系统包括集成控制子系统，该集成控制子系统可操作地耦合到第一功率转换器和DC电源。集成控制子系统包括至少一个旁路开关，该至少一个旁路开关部署于DC电源与DC‑链路之间，并且配置成经由第二功率转换器或旁路第二功率转换器来使DC电源连接到DC‑链路。

Integrated method and system for controlling DC power supply in hybrid power generation system

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制混合发电系统中的DC电源的集成的方法和系统
技术介绍
本说明书的实施例一般涉及发电（powergeneration）系统，并且特别地涉及用于控制混合发电系统中的DC电源的集成的方法和系统。一些当前可用的混合发电系统采用原动机、辅助电源（例如，光伏电源）以及带有全功率转换系统的同步发电机或带有全功率转换系统或部分功率转换系统的异步发电机。在发电系统的操作期间，电功率可以由异步发电机和辅助电源中的一个或两个生成。因而生成的电功率可以供应至耦合到发电系统的电气负载和/或电网。在常规混合发电系统中，辅助电源经由一个或多个功率转换器来耦合到异步发电机或同步发电机。在这样的常规混合发电系统中，选择耦合到辅助电源的功率转换器，使得这样的功率转换器的额定功率足以支持/耐受（withstand）由辅助电源生成的最大功率。因此，对于具有较高的发电能力的辅助电源，要求采用增加的额定功率的对应的功率转换器。典型地，与较低的额定功率的功率转换器相比，较高的额定功率的这样的功率转换器更庞大并且更昂贵。
技术实现思路
根据本说明书的一个实施例，提出了一种混合发电系统。所述混合发电系统包括发电机，所述发电机经由原动机是可操作的，并且配置成生成交流（AC）功率。所述混合发电系统还包括第一功率转换器，所述第一功率转换器电耦合到所述发电机，其中，所述第一功率转换器包括直流（DC）链路。此外，所述混合发电系统包括DC电源，所述DC电源配置成耦合到所述DC-链路。此外，所述混合发电系统还包括第二功率转换器。另外，所述混合发电系统包括集成控制子系统，所述集成控制子系统可操作地耦合到所述第一功率转换器和所述DC电源。所述集成控制子系统包括部署于所述DC电源与所述DC-链路之间的至少一个旁路（bypass）开关，并且所述至少一个旁路开关配置成经由所述第二功率转换器来使所述DC电源连接到所述DC-链路，或通过旁路所述第二功率转换器而使所述DC电源直接地连接到所述DC-链路。根据本说明书的一个实施例，提出了一种用于控制混合发电系统中的DC电源的集成的方法。所述混合发电系统包括发电机、耦合到所述发电机并且具有DC链路的第一功率转换器、以及第二功率转换器。所述方法包括确定与所述DC电源对应的参考电压的幅值。所述方法还包括确定所述DC-链路的最小电压水平和所述DC-链路的最大电压水平，其中，所述最小电压水平和所述最大电压水平定义DC-链路电压的可接受范围。此外，所述方法包括基于所述参考电压的所述幅值和DC-链路电压的所述可接受范围，经由所述第二功率转换器来使所述DC电源连接到所述DC-链路，或通过旁路所述第二功率转换器而使所述DC电源直接地连接到所述DC-链路。根据本说明书的一个实施例，提出了一种用于控制混合发电系统中的DC电源的集成的集成控制子系统。所述混合发电系统包括发电机、耦合到所述发电机并且具有DC链路的第一功率转换器、以及第二功率转换器。所述集成控制子系统包括至少一个旁路开关，所述至少一个旁路开关部署于所述DC电源与所述DC-链路之间。所述集成控制子系统还包括控制器，所述控制器可操作地耦合到所述至少一个旁路开关。所述控制器配置成确定与所述DC电源对应的参考电压的幅值。所述控制器进一步配置成确定所述DC-链路的最小电压水平和所述DC-链路的最大电压水平，其中，所述最小电压水平和所述最大电压水平定义DC-链路电压的可接受范围。此外，所述控制器配置成基于所述参考电压的所述幅值和DC-链路电压的所述可接受范围，经由所述第二功率转换器来使所述DC电源连接到所述DC-链路，或通过旁路所述第二功率转换器而使所述DC电源直接地连接到所述DC-链路。附图说明当参考附图而阅读下文的详述时，将更好地理解本说明书的这些及其它特征、方面以及优点，在所述附图中，贯穿附图相似字符表示相似部分，其中：图1是根据本说明书的一个实施例的混合发电系统的框图表示；图2是根据本说明书的一个实施例的另一混合发电系统的框图表示；图3A-3D是在图1和图2的混合发电系统中使用的第二功率转换器的示意图示；图4A-4D是在图1和图2的混合发电系统中使用的第二功率转换器的示意图示；图5是根据本说明书的一个实施例的采用旁路开关和图3A的第二功率转换器的图1或图2的混合发电系统的至少一部分的框图表示；图6是根据本说明书的一个实施例的采用旁路开关和图3B的第二功率转换器的图1或图2的混合发电系统的至少一部分的框图表示；图7是根据本说明书的一个实施例的采用多个旁路开关和图3C的第二功率转换器的图1或图2的混合发电系统的至少一部分的框图表示；图8是根据本说明书的一个实施例的采用多个旁路开关和图3D的第二功率转换器的图1或图2的混合发电系统的至少一部分的框图表示；图9是根据本说明书的一个实施例的采用旁路开关和图4A的第二功率转换器的图1或图2的混合发电系统的至少一部分的框图表示；图10是根据本说明书的一个实施例的采用旁路开关和图4B的第二功率转换器的图1或图2的混合发电系统的至少一部分的框图表示；图11是根据本说明书的一个实施例的采用多个旁路开关和图4C的第二功率转换器的图1或图2的混合发电系统的至少一部分的框图表示；图12是根据本说明书的一个实施例的采用多个旁路开关和图4D的第二功率转换器的图1或图2的混合发电系统的至少一部分的框图表示；以及图13是根据本说明书的一个实施例的用于控制图1和图2的混合发电系统中的直流（DC）电源的集成的方法的流程图。具体实施方式如本文中所使用的，术语“可以”和“可以是”指示情形的集合内的发生的可能性；所指定的性质、特性或功能的拥有；和/或通过表达与所修饰的动词相关联的能力、性能（capability）或可能性中的一个或多个而修饰另一动词。因此，“可以”和“可以是”的使用指示所修改的术语显然对于所指示的机能（capacity）、功能或使用而言是适当的、能够实现的或合适的，然而考虑到，在某些情形下，所修改的术语有时可能并非是适当的、能够实现的或合适的。根据本说明书的一些实施例，提出了一种混合发电系统。混合发电系统包括发电机，所述发电机经由原动机是可操作的，并且配置成生成交流（AC）功率。混合发电系统还包括第一功率转换器，所述第一功率转换器电耦合到发电机，其中，所述第一功率转换器包括直流（DC）链路。此外，混合发电系统包括DC电源，所述DC电源配置成耦合到DC-链路。此外，混合发电系统还包括第二功率转换器。另外，混合发电系统包括集成控制子系统，所述集成控制子系统可操作地耦合到第一功率转换器和DC电源。集成控制子系统包括至少一个旁路开关，所述至少一个旁路开关部署于DC电源与DC-链路之间，并且所述至少一个旁路开关配置成经由第二功率转换器或旁路第二功率转换器来使DC电源连接到DC-链路。还提出了集成控制子系统和用于控制混合发电系统中的DC电源的集成的方法。图1是根据本说明书的一个实施例的混合发电系统100的框图表示。混合发电系统100包括原动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合发电系统，包括：/n发电机，所述发电机经由原动机是可操作的，并且配置成生成交流（AC）功率；/n第一功率转换器，所述第一功率转换器电耦合到所述发电机，其中，所述第一功率转换器包括直流（DC）链路；/nDC电源，所述DC电源配置成耦合到所述DC-链路；/n第二功率转换器；以及/n集成控制子系统，所述集成控制子系统可操作地耦合到所述第一功率转换器和所述DC电源，其中，所述集成控制子系统包括部署于所述DC电源与所述DC-链路之间的至少一个旁路开关，并且所述至少一个旁路开关配置成经由所述第二功率转换器来使所述DC电源连接到所述DC-链路，或通过旁路所述第二功率转换器而使所述DC电源直接地连接到所述DC-链路。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种混合发电系统，包括：
发电机，所述发电机经由原动机是可操作的，并且配置成生成交流（AC）功率；
第一功率转换器，所述第一功率转换器电耦合到所述发电机，其中，所述第一功率转换器包括直流（DC）链路；
DC电源，所述DC电源配置成耦合到所述DC-链路；
第二功率转换器；以及
集成控制子系统，所述集成控制子系统可操作地耦合到所述第一功率转换器和所述DC电源，其中，所述集成控制子系统包括部署于所述DC电源与所述DC-链路之间的至少一个旁路开关，并且所述至少一个旁路开关配置成经由所述第二功率转换器来使所述DC电源连接到所述DC-链路，或通过旁路所述第二功率转换器而使所述DC电源直接地连接到所述DC-链路。


2.根据权利要求1所述的混合发电系统，其中，所述发电机包括同步发电机、异步发电机或双馈感应发电机。


3.根据权利要求1所述的混合发电系统，其中，所述第一功率转换器包括AC-DC转换器和DC-AC转换器，其中，所述DC-AC转换器经由所述DC-链路来耦合到所述AC-DC转换器。


4.根据权利要求3所述的混合发电系统，其中，所述DC电源包括光伏电源，所述光伏电源包括输出功率端口。


5.根据权利要求4所述的混合发电系统，其中，所述DC电源还包括耦合到所述光伏电源的所述输出功率端口的滤波器。


6.根据权利要求5所述的混合发电系统，其中，所述至少一个旁路开关耦合于所述滤波器与所述DC-链路之间。


7.根据权利要求1所述的混合发电系统，还包括控制器，所述控制器可操作地耦合到所述第一功率转换器、所述DC电源、所述第二功率转换器以及所述至少一个旁路开关中的一个或多个，其中，所述控制器配置成至少基于与所述DC电源对应的参考电压的幅值而控制所述至少一个旁路开关的切换。


8.根据权利要求7所述的混合发电系统，其中，所述控制器配置成使用最大功率点跟踪器（MMPT）技术和所述DC电源的期望输出功率中的至少一个，来确定与所述DC电源对应的所述参考电压的所述幅值。


9.根据权利要求8所述的混合发电系统，其中，所述控制器进一步配置成：
确定所述DC-链路的最小电压水平和所述DC-链路的最大电压水平，其中，所述最小电压水平和所述最大电压水平定义DC-链路电压的可接受范围；
基于所述参考电压的所述幅值和所述DC-链路电压的所述可接受范围而确定所述至少一个旁路开关的期望操作状态，其中，所述期望操作状态包括导通状态或非导通状态；以及
在所述期望操作状态下操作所述至少一个旁路开关。


10.根据权利要求9所述的混合发电系统，其中，所述控制器配置成：如果所述参考电压的所述幅值在所述DC-链路电压的所述可接受范围内，则选择所述导通状态作为所述期望操作状态。


11.根据权利要求9所述的混合发电系统，其中，所述控制器配置成：如果所述参考电压的所述幅值小于所述DC-链路的所述最小电压水平，则选择所述非导通状态作为所述期望操作状态。


12.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：G贾尼雷迪，AK蒂瓦里，YY科尔哈特卡，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US