用于控制連接在發(fā)電機與電網之間的轉換器的電源模塊以及電力系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型總體上涉及一種用于控制連接在發(fā)電機與電力網之間的轉換器的系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]眾所周知，電力網用于分配電力。眾所周知，公用發(fā)電機通常向電力網提供大量電力，而獨立來源連接到電力網以提供本地電力網并且減小對公用發(fā)電機的依賴性。
[0003]每個獨立來源通過功率調節(jié)器和/或轉換器連接到電力網，以便提供獨立來源與電力網之間的一致且有效連接。在某些條件下，所述電力網可能經歷一個或多個電網故障事件，例如低電壓、高電壓、零電壓、相位躍變等。通常情況下，電力網操作員要求連接到電力網的獨立來源足夠堅固以穿越電網故障事件。在此類事件下，功率調節(jié)器和/或轉換器可能需要在一個或多個過壓事件下保護發(fā)電機，同時提供穿越能力。例如，若干已知的功率調節(jié)器和/或轉換器包括制動電阻器，用于吸收過多能量以降低過壓事件的可能性。其他已知的方法在電網故障事件期間立即關閉功率調節(jié)器和/或轉換器內的開關裝置，以便搶先于一個或多個過壓事件，這通常導致發(fā)電機關閉和/或重啟。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種能夠實現(xiàn)電網故障期間對轉換器進行保護的電源模塊以及提供一種能夠在電網故障期間保護轉換器的電力系統(tǒng)。
[0005]根據本實用新型的一方面，本實用新型提供一種用于控制連接在發(fā)電機與電網之間的轉換器的電源模塊，所述電源模塊包括:轉換器，所述轉換器配置用于將來自發(fā)電機的輸出供應給電網；以及控制器，所述控制器連接至所述轉換器并且包括鎖相回路(PLL)模塊和至少一個調整器，所述至少一個調整器配置用于根據至少一個參數(shù)來至少部分控制所述轉換器，所述控制器配置用于:響應于電網故障事件來禁用所述轉換器；在所述電網故障事件期間保持所述發(fā)電機與所述轉換器之間的連接；確定所述PLL模塊鎖定在與所述電網關聯(lián)的電壓上；在所述電網故障事件后調整所述至少一個參數(shù)；以及重新啟用所述轉換器以將來自所述發(fā)電機的所述輸出供應給所述電網。
[0006]所述參數(shù)包括與所述至少一個調整器關聯(lián)的電壓反饋和電壓基準中的至少一個，并且其中所述至少一個調整器包括DC穩(wěn)壓器。
[0007]所述電源模塊進一步包括連接至所述轉換器的輸入端的儲能裝置，所述電壓反饋指示與所述儲能裝置關聯(lián)的電壓，并且其中所述DC穩(wěn)壓器基于所述電壓反饋與所述電壓基準之間的差值來至少部分控制所述轉換器。
[0008]所述控制器配置用于在恢復時間間隔內消除對所述至少一個參數(shù)的所述調整。
[0009]所述恢復時間間隔在約50毫秒與約1.0秒之間的范圍內。
[0010]所述控制器配置用于在所述恢復時間間隔結束之前重新啟用所述轉換器。
[0011]所述電源模塊進一步包括連接至所述轉換器的輸入端的儲能裝置，并且其中所述控制器配置用于在所述儲能裝置上的電壓超過預定閾值時將所述發(fā)電機與所述轉換器斷開連接。
[0012]所述至少一個調整器包括電流調節(jié)器，其中所述至少一個參數(shù)包括所述電流調節(jié)器的基準，并且其中所述控制器配置用于將所述基準設定為等于先前電流需求。
[0013]根據本實用新型的另一方面，本實用新型提供一種電力系統(tǒng)，所述電力系統(tǒng)包括:發(fā)電機，所述發(fā)電機配置用于產生DC電壓；以及連接至所述發(fā)電機的電源模塊，所述電源模塊包括電流調節(jié)器和響應于所述電流調節(jié)器的轉換器，所述電源模塊配置用于:基于與所述轉換器關聯(lián)的參數(shù)來檢測電網故障事件；響應于所述電網故障事件來禁用所述轉換器，同時保持所述發(fā)電機與所述電網之間的連接；以及在所述電網故障事件后重新啟用所述轉換器。
[0014]與所述轉換器關聯(lián)的所述參數(shù)包括與所述轉換器關聯(lián)的電壓。
[0015]所述電源模塊配置用于在所述電網故障事件之后而在重新啟用所述轉換器之前重置所述電流調節(jié)器。
[0016]所述電源模塊包括連接至所述轉換器的輸入端的儲能裝置，并且其中所述電源模塊進一步配置用于在所述儲能裝置上的電壓超過預定閾值時將所述發(fā)電機與所述電網斷開連接。
[0017]所述電源模塊包括響應于電壓基準和電壓反饋的穩(wěn)壓器，所述電源模塊配置用于將所述電壓基準與所述電壓反饋之間的差值調整為等于零以重新啟用所述轉換器。
[0018]所述電源模塊配置用于在恢復時間間隔內消除對所述電壓基準與所述電壓反饋之間的所述差值的所述調整。
[0019]所述發(fā)電機包括至少一個光伏陣列。
[0020]通過以上本實用新型對電源模塊的配置，可有效實現(xiàn)對轉換器以及其他器件在電網故障期間的保護。
【附圖說明】
[0021]圖1是示例性電力系統(tǒng)的方框圖。
[0022]圖2是可與圖1所示電力系統(tǒng)一起使用的示例性電源模塊的電路圖。
[0023]圖3是用于控制連接在發(fā)電機與電力網之間的轉換器的示例性方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0024]本實用新型總體上涉及一種用于控制連接在發(fā)電機與電力網之間的轉換器的電力系統(tǒng)和方法。具體來說，本說明書中所述的實施例有助于確定電網故障事件的類型和/或從電網故障事件恢復電源模塊。
[0025]圖1示出了示例性電力系統(tǒng)100。在示例性實施例中，電力系統(tǒng)100包括電力網102、連接到電力網102的多個發(fā)電機104以及連接到電力網102的主要發(fā)電機106。主要發(fā)電機106配置成相對于每個獨立發(fā)電機104，向電力網102提供相對主要部分的電力。在多個實施例中，每個發(fā)電機104可以包括，但不限于，一個或多個光電池(PV)陣列、風力發(fā)電機、水力發(fā)電機、燃油發(fā)電機和/或其他發(fā)電機裝置等。此外，例如，主要發(fā)電機106可以包括核動力發(fā)電機、燃煤發(fā)電機或者天然氣發(fā)電機。應認識到，在其他實施例中，電力系統(tǒng)100可以包括不同數(shù)量和/或配置的發(fā)電機。
[0026]在示例性實施例中，電力系統(tǒng)100包括將每個發(fā)電機104連接到電力網102的電源模塊108。
[0027]圖2示出了與電力系統(tǒng)100—起使用的示例性電源模塊108。在示例性實施例中，電源模塊108包括轉換器110和控制器112，所述控制器連接到轉換器110，以向轉換器110提供控制信息。轉換器110是直流(DC)到交流(AC)轉換器，具有若干開關裝置。發(fā)送到一個或多個開關的控制信號切換到“開”或者“關”，以分別啟用或禁用轉換器112。在一個實例中，所述開關裝置包括多個絕緣柵雙極型結型晶體管(IGBT)，其配置成從發(fā)電機104向電力網102提供單相或多相輸出。各種其他開關裝置和/或開關裝置配置可以用于其他轉換器實施例中。應進一步認識到，其他轉換器可以用于其他實施例中。例如，轉換器110可以包括直流-直流轉換器、交流-直流轉換器和/或交流-交流轉換器等。
[0028]如圖2所示，電源模塊108進一步包括直流-直流升壓轉換器以及儲能裝置114，所述儲能裝置連接到轉換器110與升壓轉換器118之間。具體來說，儲能裝置114與轉換器110的輸入端并聯(lián)。盡管儲能裝置114圖示為單個電容器，應了解，不同數(shù)量和/或類型的儲能裝置可以用于其他實施例中。附加地或替代地，在其他電源模塊實施例中，升壓轉換器118可以包括降壓轉換器、降壓-升壓轉換器或者其他類型的轉換器，潛在地取決于發(fā)電機104供應的電力和/或電力網102的功率標準。在至少一個實施例中，升壓轉換器118已省略。
[0029]在示例性實施例中，在運行期間，發(fā)電機104產生直流電力，所述直流電力通過升壓轉換器118輸送。升壓轉換器118將發(fā)電機104產生的直流電壓轉換成另一直流電壓。來自升壓轉換器118的直流電壓將供應到轉換器110并且填充儲能裝置114。轉換器110將來自升壓轉換器118的直流電壓轉換成交流電壓，該電壓隨后經過濾波并通過變壓器119提供到電力網102。此外，電源模塊108包括串聯(lián)在發(fā)電機104與電力網102之間的斷路器120和121。斷路器120配置成解除和/或斷開發(fā)電機104與電源模塊108之間