專利名稱：發(fā)電頻率控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般來說，本文公開的主題涉及太陽能發(fā)電系統(tǒng)，更具體地說，涉及太陽能發(fā)電系統(tǒng)的頻率控制。
背景技術(shù)：
由于傳統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備(例如同步發(fā)電機(jī))的電網(wǎng)耦合的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和調(diào)速器控制， 這類設(shè)備自然地響應(yīng)頻率擾動(dòng)。太陽能發(fā)電設(shè)備目前不具有同步發(fā)電機(jī)的頻率調(diào)節(jié)能力。太陽能發(fā)電系統(tǒng)具有產(chǎn)生電能的光伏(PV)模塊。為向電網(wǎng)饋送電能，電力電子元件用于功率調(diào)節(jié)。在一個(gè)示例中，電力電子元件包括通過直流(DC)鏈路背對(duì)背連接的DC 到DC變換器和DC到交流(AC)逆變器。隨著新的電網(wǎng)導(dǎo)則被開發(fā)用于太陽能發(fā)電系統(tǒng)，以及隨著太陽能的市場(chǎng)滲透級(jí)別的增加，太陽能的易變性正變得不太被公用事業(yè)公司接受。例如，公用事業(yè)公司正在強(qiáng)加或預(yù)期強(qiáng)加有關(guān)功率變化率限制、縮減和頻率穩(wěn)定的要求。頻率穩(wěn)定涉及穩(wěn)定電網(wǎng)頻率。公用事業(yè)系統(tǒng)的公知特點(diǎn)是當(dāng)負(fù)載超過發(fā)電時(shí)電網(wǎng)頻率趨向下降而當(dāng)發(fā)電超過負(fù)載時(shí)電網(wǎng)頻率趨向上升。當(dāng)電網(wǎng)經(jīng)受在發(fā)電與負(fù)載之間的平衡方面的突然改變時(shí)，這種下降或上升可以單調(diào)方式、振蕩方式或者二者結(jié)合的方式發(fā)生。在這類系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中考慮的是實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償這種下降或上升的任何方法應(yīng)該是不導(dǎo)致電網(wǎng)振蕩加劇的方法。使太陽能發(fā)電系統(tǒng)能夠提供頻率穩(wěn)定能力以便增加系統(tǒng)耦合到的電力網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性會(huì)是所希望的。

發(fā)明內(nèi)容
簡(jiǎn)言之，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，太陽能發(fā)電系統(tǒng)包括耦合到光伏(PV)模塊并用于向電力網(wǎng)絡(luò)供電的DC到AC變換器；以及控制系統(tǒng)，包括功率點(diǎn)跟蹤器，用于提取從PV模塊可獲得的最大功率或小于從PV模塊可獲得的最大功率的功率；頻率監(jiān)視器，用于從電力網(wǎng)絡(luò)獲得網(wǎng)絡(luò)頻率；內(nèi)部參考系元件，用于提供太陽能發(fā)電系統(tǒng)的內(nèi)部參考頻率； 頻率比較器，用于比較網(wǎng)絡(luò)頻率和內(nèi)部參考頻率；以及命令信號(hào)發(fā)生器，用于使用頻率比較來確定是否命令的輸出功率的瞬變上升或下降是有保證的并且提供命令信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，太陽能發(fā)電系統(tǒng)包括用于從PV模塊接收電力并向電力網(wǎng)絡(luò)供電的DC到AC變換器，其中DC到AC變換器沿電力線耦合到電力網(wǎng)絡(luò)；能量存儲(chǔ)單元，通過附加電力變換器耦合到電力線，用于當(dāng)需要支持電力網(wǎng)絡(luò)的頻率穩(wěn)定時(shí)供應(yīng)或吸收能量；以及控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)包括功率點(diǎn)跟蹤器，用于提取從PV模塊可獲得的最大功率或小于從PV模塊可獲得的最大功率的功率；頻率監(jiān)視器，用于從電力網(wǎng)絡(luò)獲得網(wǎng)絡(luò)頻率；內(nèi)部參考系元件，用于提供太陽能發(fā)電系統(tǒng)的內(nèi)部參考頻率；頻率比較器，用于比較網(wǎng)絡(luò)頻率和內(nèi)部參考頻率；以及命令信號(hào)發(fā)生器(30)，用于當(dāng)網(wǎng)絡(luò)頻率與內(nèi)部參考頻率相差比較限制時(shí)提供命令信號(hào)來調(diào)整命令的輸出功率、能量存儲(chǔ)單元的能量供應(yīng)或吸收、或者二者。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供一種用于操作太陽能發(fā)電系統(tǒng)的方法，太陽能發(fā)電系統(tǒng)包括光伏(PV)模塊和用于向電力網(wǎng)絡(luò)供電的耦合到PV模塊的DC到AC變換器。 該方法包括使用功率點(diǎn)跟蹤器元件來提取從PV模塊可獲得的最大功率或小于從PV模塊可獲得的最大功率的功率；從電力網(wǎng)絡(luò)獲得網(wǎng)絡(luò)頻率；提供太陽能發(fā)電系統(tǒng)的內(nèi)部參考頻率；比較網(wǎng)絡(luò)頻率和內(nèi)部參考頻率；以及使用頻率比較來確定是否命令的輸出功率的瞬變上升或下降是有保證的并且提供命令信號(hào)。


當(dāng)參考附圖閱讀下面的詳細(xì)描述時(shí)，本發(fā)明的這些和其他特征、方面以及優(yōu)點(diǎn)會(huì)變得更好理解，全部附圖中相似的符號(hào)表示相似的部分，其中圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的、包括與單獨(dú)的光伏模塊關(guān)聯(lián)的能量存儲(chǔ)單元的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的框圖。圖2是根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的、包括與多個(gè)光伏模塊關(guān)聯(lián)的集中式能量存儲(chǔ)單元的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的框圖。圖3和圖4是用于圖1和圖2的實(shí)施例的內(nèi)部參考系單元的實(shí)施例的框圖。
具體實(shí)施例方式除非另有定義，本文使用的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員通常所理解的具有相同的含義。本文使用的術(shù)語“第一”、“第二”、“另一個(gè)”及諸如此類，不表示任何次序、數(shù)量或重要性，而是用來區(qū)別一個(gè)元件與另一個(gè)。術(shù)語“一”和“一個(gè)”并不表示數(shù)量的限制，而是表示至少一個(gè)所指項(xiàng)目的存在。還有，兩個(gè)元件“耦合”并不表示直接耦合的限制，而可以包括通過附加元件的耦合。為盡力提供這些實(shí)施例的簡(jiǎn)明的描述，本說明書中可能沒有描述實(shí)際實(shí)現(xiàn)的全部特征。應(yīng)當(dāng)理解，在任何這種實(shí)際實(shí)現(xiàn)的開發(fā)中，如在任何工程或設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，必須作出許多實(shí)現(xiàn)特定的決定以實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的具體目標(biāo)，例如順應(yīng)系統(tǒng)有關(guān)和商業(yè)有關(guān)的約束，這可以隨實(shí)現(xiàn)而變化。而且，應(yīng)當(dāng)理解，這種開發(fā)努力可能是復(fù)雜且耗時(shí)的，但是會(huì)成為從本公開受益的技術(shù)人員的設(shè)計(jì)、加工和制造的例行工作。參考圖1，在一個(gè)實(shí)施例中，太陽能發(fā)電系統(tǒng)10包括用于從光伏(PV)模塊14接收電力的DC到DC變換器12、耦合到DC到DC變換器12并用于向電力網(wǎng)絡(luò)18供電的DC到 AC變換器16以及控制系統(tǒng)20?？刂葡到y(tǒng)20可包括功率點(diǎn)跟蹤器22，用于控制DC到DC 變換器12和DC到AC變換器16中的至少一個(gè)，并提取從PV模塊14可獲得的最大功率或小于從PV模塊14可獲得的最大功率的功率；頻率監(jiān)視器M，用于從電力網(wǎng)絡(luò)18獲得網(wǎng)絡(luò)頻率；內(nèi)部參考系元件26，用于提供太陽能發(fā)電系統(tǒng)10的內(nèi)部參考頻率；頻率比較器28， 用于比較網(wǎng)絡(luò)頻率和內(nèi)部參考頻率；以及命令信號(hào)發(fā)生器30，用于使用頻率比較來確定是否命令的輸出功率的瞬變上升或下降是有保證的和/或是否從能量存儲(chǔ)單元32獲得電力或向能量存儲(chǔ)單元32輸送電力是有保證的。命令發(fā)生器使用該確定來提供命令信號(hào)。PV模塊14通常包括多個(gè)光伏電池，并且可以包括單個(gè)PV模塊或者多個(gè)PV模塊的陣列或列。雖然為了示例起見示出DC到DC變換器12，但DC到DC變換器12并不是必需的并且在一些單級(jí)的(single stage)實(shí)施例中會(huì)被省略。當(dāng)包括DC到DC變換器12時(shí)，DC到DC變換器12被控制以便在DC鏈路38維持恒定的DC電壓，并且通過DC鏈路38將 DC到AC變換器16耦合到DC到DC變換器12。DC到AC變換器16可包括例如三相變換器或者多個(gè)單相變換器。DC到DC變換器12和DC到AC變換器16相互耦合并且沿著電力線 36耦合到電力網(wǎng)絡(luò)，電力線36包括線路、電纜或者耦合各種電力元件的其他連接器并最終將PV模塊14耦合到電力網(wǎng)絡(luò)18。例如，DC到AC變換器16通常通過電力變壓器42耦合到電力網(wǎng)絡(luò)18。變壓器42通常包括可由多個(gè)DC到AC變換器16共享的升壓變壓器(例如圖2所示)。電力網(wǎng)絡(luò)18可包括例如公用電網(wǎng)或者連接發(fā)電機(jī)和負(fù)載的任何其他系統(tǒng)。頻率監(jiān)視器M可以使用任何適當(dāng)?shù)闹苯踊蜷g接的檢測(cè)技術(shù)來獲得網(wǎng)絡(luò)頻率。在一個(gè)實(shí)施例中，頻率監(jiān)視器M包括或者獲得來自位于電力線36的直接耦合到電力網(wǎng)絡(luò)的部分之上的頻率傳感器44的數(shù)據(jù)。在其他實(shí)施例中，頻率傳感器可改為沿著電力線36位于較靠近PV模塊14的位置，例如在DC到AC變換器16和變壓器42之間，在這類實(shí)施例中使用一些附加的計(jì)算以使用在電力線36之上那個(gè)較早位置的值來估算在電力網(wǎng)絡(luò)18的值。內(nèi)部參考系元件沈提供太陽能發(fā)電系統(tǒng)10的內(nèi)部參考頻率。內(nèi)部參考頻率可通過許多技術(shù)中的任何一種獲得，其精確性隨技術(shù)而改變。圖3和圖4中示出若干示例。圖 3是用于從功率命令和測(cè)量的功率信號(hào)的比較(來自元件48)的積分獲得內(nèi)部頻率的元件 46的圖示。圖4是在閉環(huán)反饋中包括用于與網(wǎng)絡(luò)頻率進(jìn)行比較(通過元件54)的具有時(shí)間常數(shù)的積分(元件52)的沖失濾波器(washout filter) 50的圖示。在不及其他兩個(gè)實(shí)施例中任一實(shí)施例精確的另一個(gè)實(shí)施例中，使用固定內(nèi)部參考系元件。又參考圖1，頻率比較器觀將來自頻率監(jiān)視器M的網(wǎng)絡(luò)頻率和來自內(nèi)部參考系元件沈的內(nèi)部參考頻率進(jìn)行比較。該比較然后由命令信號(hào)發(fā)生器30用來確定是否命令的輸出功率的瞬變上升或下降是有保證的以及用來提供命令信號(hào)。命令信號(hào)包括提供給功率點(diǎn)跟蹤器22、變換器或與可選的能量存儲(chǔ)單元32關(guān)聯(lián)的其他接口、或二者的一個(gè)或更多命令信號(hào)?？刂葡到y(tǒng)20可包括一個(gè)或更多軟件組件、硬件組件、或它們的組合。雖然本文關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施例強(qiáng)調(diào)控制系統(tǒng)20的某些方面，但控制系統(tǒng)20另外可以執(zhí)行其他控制功能并且通常另外耦合到主控制器56，主控制器56又通常耦合到網(wǎng)絡(luò)控制器58并且還可以耦合到多個(gè)本地控制系統(tǒng)20。功率點(diǎn)跟蹤器22用于提取從PV模塊14可獲得的最大功率或小于從PV模塊14 可獲得的最大功率的功率。在具有DC到DC變換器12和DC到AC變換器16的實(shí)施例中， 功率點(diǎn)跟蹤器22用來控制DC到DC變換器12和DC到AC變換器16中的至少一個(gè)。 在一個(gè)實(shí)施例中，能量存儲(chǔ)單元32可用于當(dāng)來自PV模塊14的電力不足以支持頻率穩(wěn)定時(shí)供應(yīng)附加的電力。能量存儲(chǔ)單元32可包括能夠存儲(chǔ)能量供以后在電力線36上使用的任何類型的單元，若干例子包括電池、燃料電池和飛輪。在一個(gè)實(shí)施例中，能量存儲(chǔ)單元32通過附加電力變換器34耦合到電力線36。在這個(gè)實(shí)施例中，控制系統(tǒng)20還可以配置用于當(dāng)需要支持電力網(wǎng)絡(luò)的頻率穩(wěn)定時(shí)通過命令發(fā)生器30向附加電力變換器34提供切換命令，以從能量存儲(chǔ)單元提取附加的能量。這個(gè)實(shí)施例中的系統(tǒng)還可以配置用于當(dāng)需要支持電力網(wǎng)絡(luò)18的頻率穩(wěn)定或者當(dāng)需要對(duì)能量存儲(chǔ)單元32進(jìn)行再充電時(shí)，向附加電力變換器34提供切換命令，以通過DC鏈路38向能量存儲(chǔ)單元32添加能量。使用能量存儲(chǔ)單元 32來吸收來自電力網(wǎng)絡(luò)18的電力的能力用于當(dāng)來自PV模塊14的電力無法再下降(例如在PV模塊14不產(chǎn)生電力時(shí)的黑暗期間)而仍然需要電網(wǎng)穩(wěn)定時(shí)的情況。為提供這種吸收的靈活性，在一些實(shí)施例中，控制系統(tǒng)20配置成維持關(guān)于能量存儲(chǔ)單元32的充電水平的狀態(tài)信息并避免對(duì)能量存儲(chǔ)單元32完全充電。對(duì)能量存儲(chǔ)單元充電或放電的完全程度會(huì)取決于能量存儲(chǔ)單元32將用于的環(huán)境的具體因素。在將能量存儲(chǔ)單元32耦合到發(fā)電系統(tǒng)10的更具體的實(shí)施例中，附加電力變換器 34包括耦合到在DC到DC變換器12和DC到AC變換器16之間的DC鏈路38的DC到DC變換器。然而，能量存儲(chǔ)單元32可以沿電力線36在任何希望的位置耦合，該位置規(guī)定要使用的變換器的類型。例如，在另一個(gè)實(shí)施例中(未示出)，附加電力變換器34可以耦合到在 PV模塊14和DC到DC變換器12之間的電力線36。在又一個(gè)實(shí)施例中，以例如關(guān)于圖2所示的方式，能量存儲(chǔ)單元耦合到在DC到AC變換器和電力網(wǎng)絡(luò)之間的電力線36。功率點(diǎn)跟蹤器22可用來形成為了衰減頻率振蕩而在瞬變條件期間由太陽能發(fā)電系統(tǒng)10在使用或不使用存儲(chǔ)在能量存儲(chǔ)單元中的能量時(shí)輸送的高于(或低于)額定值的瞬間上升的(或下降的)功率的形狀。如果可獲得能量存儲(chǔ)并且需要功率增強(qiáng)，則功率增強(qiáng)可部分或全部來自能量存儲(chǔ)單元32中存儲(chǔ)的能量。在沒有能量存儲(chǔ)單元的實(shí)施例中，太陽能發(fā)電系統(tǒng)10的控制系統(tǒng)20配置成在正常操作條件期間以縮減模式操作功率點(diǎn)跟蹤器 22，而在瞬變不穩(wěn)定頻率條件期間增加或減少輸出功率的量以支持電力網(wǎng)絡(luò)18的頻率穩(wěn)定(換句話說，以提供瞬變功率增強(qiáng))。在一個(gè)實(shí)施例中，命令信號(hào)發(fā)生器30配置成當(dāng)網(wǎng)絡(luò)頻率比內(nèi)部參考頻率小第一比較限制時(shí)提供命令信號(hào)以增加命令的輸出功率。第一比較限制的選擇會(huì)取決于公用事業(yè)對(duì)頻率匹配的要求。在一個(gè)示例中，第一比較限制為0.2Hz。在一個(gè)實(shí)施例中，命令的功率增強(qiáng)可以以諸如共同受讓的美國(guó)專利申請(qǐng)序號(hào)12/565004(2009年9月23日提交)中所述的方式來成形。如果當(dāng)發(fā)生低電力網(wǎng)絡(luò)頻率事件時(shí)，發(fā)電系統(tǒng)10不是以縮減方式操作并且在能量存儲(chǔ)單元32中可獲得足夠的能量，則將無需來自功率點(diǎn)跟蹤器22的對(duì)DC到DC變換器12或DC到AC變換器16的命令的改變。在這種情況下，控制系統(tǒng)20要求所有必需的能量來自能量存儲(chǔ)單元32。因此，在功率增強(qiáng)實(shí)施例中，命令信號(hào)可包括到功率點(diǎn)跟蹤器 22、能量存儲(chǔ)單元32、或二者的一個(gè)或更多信號(hào)。命令信號(hào)發(fā)生器30還可以配置成當(dāng)網(wǎng)絡(luò)頻率超出內(nèi)部參考頻率第二比較限制時(shí)提供命令信號(hào)以減少命令的輸出功率。如同第一比較限制一樣，第二比較限制的選擇會(huì)取決于公用事業(yè)對(duì)頻率匹配的要求。第二比較限制可以是但無需是與第一比較限制具有相同的大小。在這個(gè)高頻電力網(wǎng)絡(luò)(或功率下降)實(shí)施例中，功率點(diǎn)跟蹤器22可用來按照功率成形器(power shaper)所規(guī)定的，改變輸送給電網(wǎng)的電力。這可以通過改變到DC到DC變換器12和/或DC到AC變換器16的開關(guān)的門信號(hào)來實(shí)現(xiàn)，或者如果使用能量存儲(chǔ)單元32 則通過將過量的電力導(dǎo)向能量存儲(chǔ)單元來實(shí)現(xiàn)。例如，在高頻電力網(wǎng)絡(luò)事件期間，如果在希望時(shí)將能量存儲(chǔ)單元32通過雙向變換器耦合到電力線36，可通過DC鏈路38將來自PV模塊14的過量的電力導(dǎo)向?qū)δ芰看鎯?chǔ)單元32充電以致無需為能夠穩(wěn)定電網(wǎng)而縮減。來自電力網(wǎng)絡(luò)18的電力還可以或備選地用來通過DC鏈路38對(duì)能量存儲(chǔ)單元32充電。備選地或另外，能量存儲(chǔ)單元32可以用除發(fā)電系統(tǒng)自身以外的電源來充電。圖2是根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的、包括與多個(gè)光伏模塊14關(guān)聯(lián)的集中式能量存儲(chǔ)單元 132的太陽能發(fā)電系統(tǒng)110的框圖。在這個(gè)實(shí)施例中，能量存儲(chǔ)單元132耦合到附加DC到 AC變換器40，并且控制系統(tǒng)120還配置用于當(dāng)需要支持電力網(wǎng)絡(luò)的頻率穩(wěn)定時(shí)為附加DC到AC變換器40提供切換命令，以從能量存儲(chǔ)單元132提取附加能量。如上關(guān)于圖1所述， DC到DC變換器12不是必需的但是為了示例起見而示出。控制系統(tǒng)120可以如控制系統(tǒng) 20以類似的方式可選地耦合到主控制器56。根據(jù)操作圖1或圖2的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例，一種操作太陽能發(fā)電系統(tǒng)10或110的方法可包括使用功率點(diǎn)跟蹤器元件22來提取從PV模塊14可獲得的最大功率或小于從PV 模塊14可獲得的最大功率的功率；從電力網(wǎng)絡(luò)18獲得網(wǎng)絡(luò)頻率；提供太陽能發(fā)電系統(tǒng)的內(nèi)部參考頻率；比較網(wǎng)絡(luò)頻率和內(nèi)部參考頻率；以及使用頻率比較來確定是否命令的輸出功率的瞬變上升或下降是有保證的并且來提供命令信號(hào)。如上所述，在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)需要支持電力網(wǎng)絡(luò)的頻率穩(wěn)定時(shí)，能量可從能量存儲(chǔ)單元提取和/或提供給能量存儲(chǔ)單元。本文所述的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是，使太陽能發(fā)電系統(tǒng)能夠滿足公用事業(yè)對(duì)頻率穩(wěn)定的需要，并且允許太陽能發(fā)電對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)更大的滲透。雖然本文僅示出并描述了本發(fā)明的某些特征，但本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)想到很多修改和變化。因此，應(yīng)該理解，所附權(quán)利要求意在覆蓋落在本發(fā)明的真正精神范圍之內(nèi)的所有這類修改和變化。元件列表
10,110太陽能發(fā)電系統(tǒng)
12DC到DC變換器
14光伏(PV)模塊
16DC到AC變換器
18電力網(wǎng)絡(luò)
20控制系統(tǒng)
22功率點(diǎn)跟蹤元件
24頻率監(jiān)視器
26內(nèi)部參考系元件
28頻率比較器
30命令信號(hào)發(fā)生器
32,132能量存儲(chǔ)單元
34附加電力變換器
36電力線
38DC鏈路
40DC到AC變換器
42電力變壓器
44頻率傳感器
46積分元件
48比較元件
50沖失濾波器
52積分元件
54比較元件
56主控制器
58網(wǎng)絡(luò)控制器
權(quán)利要求
1.一種太陽能發(fā)電系統(tǒng)(10)，包括DC到AC變換器(16)，耦合到光伏(PV)模塊(14)并用于向電力網(wǎng)絡(luò)(18)供電； 控制系統(tǒng)(20)，包括:功率點(diǎn)跟蹤器0 ，用于提取從所述PV模塊可獲得的最大功率或小于從所述PV模塊可獲得的最大功率的功率；頻率監(jiān)視器(M)，用于從所述電力網(wǎng)絡(luò)獲得網(wǎng)絡(luò)頻率； 內(nèi)部參考系元件( )，用于提供所述太陽能發(fā)電系統(tǒng)的內(nèi)部參考頻率； 頻率比較器( )，用于比較所述網(wǎng)絡(luò)頻率和所述內(nèi)部參考頻率；以及命令信號(hào)發(fā)生器(30)，用于使用頻率比較來確定是否命令的輸出功率的瞬變上升或下降是有保證的并且提供命令信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述DC到AC變換器沿著電力線(36) 耦合到所述電力網(wǎng)絡(luò)，其中，所述太陽能發(fā)電系統(tǒng)還包括通過附加電力變換器(34)耦合到所述電力線的能量存儲(chǔ)單元(3 ，以及其中，所述控制系統(tǒng)還配置用于當(dāng)需要支持所述電力網(wǎng)絡(luò)的頻率穩(wěn)定時(shí)向所述附加電力變換器提供切換命令，以從所述能量存儲(chǔ)單元獲得能量或向所述能量存儲(chǔ)單元供應(yīng)能量。
3.如權(quán)利要求2所述的太陽能發(fā)電系統(tǒng)，還包括將所述PV模塊耦合到所述DC到AC變換器的DC到DC (12)變換器，以及其中，所述附加電力變換器包括耦合到所述DC到DC變換器和所述DC到AC變換器之間的DC鏈路(38)的附加DC到DC變換器。
4.如權(quán)利要求1所述的太陽能發(fā)電系統(tǒng)(110)，還包括耦合到附加DC到AC變換器00) 的能量存儲(chǔ)單元(132)，其中，所述控制系統(tǒng)還配置用于當(dāng)需要支持所述電力網(wǎng)絡(luò)的頻率穩(wěn)定時(shí)為所述附加DC到AC變換器提供切換命令，以從所述能量存儲(chǔ)單元提取附加能量或向所述能量存儲(chǔ)單元提供能量。
5.如權(quán)利要求1所述的太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述控制系統(tǒng)配置成在正常操作條件期間以縮減模式操作，而在瞬變不穩(wěn)定頻率條件期間向所述功率點(diǎn)跟蹤器提供來自所述命令信號(hào)發(fā)生器的命令信號(hào)以增加或減少輸出功率的量，來支持所述電力網(wǎng)絡(luò)的頻率穩(wěn)定。
6.如權(quán)利要求1所述的太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述內(nèi)部參考系元件包括用于從功率命令和測(cè)量的功率信號(hào)的比較的積分獲得所述內(nèi)部頻率的元件、沖失濾波器或者固定內(nèi)部參考系元件。
7.一種太陽能發(fā)電系統(tǒng)(10)，包括(a)DC到AC變換器(16)，用于從光伏(PV)模塊(14)接收電力并向電力網(wǎng)絡(luò)(18)供電，其中，所述DC到AC變換器沿電力線(36)耦合到所述電力網(wǎng)絡(luò)；(b)能量存儲(chǔ)單元(32)，通過附加電力變換器(34)耦合到所述電力線，用于當(dāng)需要支持所述電力網(wǎng)絡(luò)的頻率穩(wěn)定時(shí)供應(yīng)或吸收能量；(c)控制系統(tǒng)(20)，包括:(i)功率點(diǎn)跟蹤器(22)，用于提取(a)從所述PV模塊可獲得的最大功率或(b)小于從所述PV模塊可獲得的最大功率的功率；( )頻率監(jiān)視器(M)，用于從所述電力網(wǎng)絡(luò)獲得網(wǎng)絡(luò)頻率；(iii)內(nèi)部參考系元件(26)，用于提供所述太陽能發(fā)電系統(tǒng)的內(nèi)部參考頻率；(iv)頻率比較器08)，用于比較所述網(wǎng)絡(luò)頻率和所述內(nèi)部參考頻率；以及(ν)命令信號(hào)發(fā)生器(30)，用于當(dāng)所述網(wǎng)絡(luò)頻率與所述內(nèi)部參考頻率相差比較限制時(shí)提供命令信號(hào)來調(diào)整所命令的輸出功率、所述能量存儲(chǔ)單元的能量供應(yīng)或吸收、或者二者。
8.如權(quán)利要求7所述的太陽能發(fā)電系統(tǒng)，還包括將所述PV模塊耦合到所述DC到AC變換器的DC到DC (12)變換器，以及其中，所述附加電力變換器包括耦合到所述DC到DC變換器和所述DC到AC變換器之間的DC鏈路(38)的附加DC到DC變換器。
9.如權(quán)利要求7所述的太陽能發(fā)電系統(tǒng)(110)，其中，所述附加電力變換器包括附加DC 到AC變換器，以及其中，所述控制系統(tǒng)還配置成當(dāng)需要支持所述電力網(wǎng)絡(luò)的頻率穩(wěn)定時(shí)為所述附加DC到AC變換器提供切換命令，以從所述能量存儲(chǔ)單元提取附加能量或向所述能量存儲(chǔ)單元提供能量。
10.一種操作包括光伏(PV)模塊(14)和耦合到所述PV模塊(14)并用于向電力網(wǎng)絡(luò) (18)供電的DC到AC變換器(16)的太陽能發(fā)電系統(tǒng)(10)的方法，所述方法包括使用功率點(diǎn)跟蹤器元件來提取從所述PV模塊可獲得的最大功率或小于從所述PV模塊可獲得的最大功率的功率；從所述電力網(wǎng)絡(luò)獲得網(wǎng)絡(luò)頻率；提供所述太陽能發(fā)電系統(tǒng)的內(nèi)部參考頻率；比較所述網(wǎng)絡(luò)頻率和所述內(nèi)部參考頻率；以及使用頻率比較來確定是否命令的輸出功率的瞬變上升或下降是有保證的并且提供命令信號(hào)。
全文摘要
本申請(qǐng)涉及發(fā)電頻率控制。本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N太陽能發(fā)電系統(tǒng)(10)，包括控制系統(tǒng)(20)和耦合到光伏(PV)模塊(14)并用于向電力網(wǎng)絡(luò)(18)供電的DC到AC變換器(16)。控制系統(tǒng)包括功率點(diǎn)跟蹤器(22)，用于提取從PV模塊可獲得的最大功率或小于從PV模塊可獲得的最大功率的功率；頻率監(jiān)視器(24)，用于從電力網(wǎng)絡(luò)獲得網(wǎng)絡(luò)頻率；內(nèi)部參考系元件(26)，用于提供太陽能發(fā)電系統(tǒng)的內(nèi)部參考頻率；頻率比較器(28)，用于比較網(wǎng)絡(luò)頻率和內(nèi)部參考頻率；以及命令信號(hào)發(fā)生器(30)，用于使用頻率比較來確定是否命令的輸出功率的瞬變上升或下降是有保證的并且提供命令信號(hào)。
文檔編號(hào)H02N6/00GK102170249SQ20111005721
公開日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月26日
發(fā)明者K.A.奧布里恩, O.J.S.施倫滋, R.W.德梅里科 申請(qǐng)人:通用電氣公司