用于光伏系統(tǒng)的自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光伏系統(tǒng)，所述光伏系統(tǒng)包括太陽能電池和光伏逆變器(110)，所述光伏逆變器(110)被構(gòu)造用于將由所述太陽能電池產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換成交流電。測量在所述光伏系統(tǒng)和所述電網(wǎng)的互連點(diǎn)(POI)(204)處的電網(wǎng)電壓，并且將所述電網(wǎng)電壓與設(shè)定值進(jìn)行比較?；谒鰷y量的電網(wǎng)電壓來產(chǎn)生控制信號。將所述控制信號提供至所述光伏逆變器(110)。調(diào)節(jié)所述控制信號，以使所述光伏逆變器(110)產(chǎn)生或吸收無功功率，以響應(yīng)瞬時(shí)電網(wǎng)電壓變化。
【專利說明】用于光伏系統(tǒng)的自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文所述主題的實(shí)施例整體涉及光伏系統(tǒng)。更具體地講，所述主題的實(shí)施例涉及用于光伏系統(tǒng)的自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)。
【背景技術(shù)】
[0002]光伏系統(tǒng)利用太陽輻射來發(fā)電。光伏系統(tǒng)可包括太陽能電池板的陣列，其中每個(gè)太陽能電池板包括互連的太陽能電池。太陽能電池包括P型和N型擴(kuò)散區(qū)。沖擊在太陽能電池上的太陽輻射產(chǎn)生遷移至擴(kuò)散區(qū)的電子和空穴，從而在擴(kuò)散區(qū)之間形成電壓差。在背面接觸式太陽能電池中，擴(kuò)散區(qū)和與它們相連的金屬觸片均位于太陽能電池的背面上。觸片允許將外部電路連接到太陽能電池上并由太陽能電池供電。
[0003]光伏逆變器將由太陽能電池產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換成適于在互連點(diǎn)(POI)處聯(lián)接至電網(wǎng)的交流電。將在POI處的電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)至特定數(shù)值范圍內(nèi)，以滿足需求。本發(fā)明的實(shí)施例涉及用于自動(dòng)地調(diào)節(jié)由光伏系統(tǒng)輸送至電網(wǎng)的電壓的方法和系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在一個(gè)實(shí)施例中，自動(dòng)地調(diào)節(jié)由光伏系統(tǒng)產(chǎn)生的電壓的方法包括測量由光伏系統(tǒng)輸送的在與電網(wǎng)的互連點(diǎn)(POI)處的電壓。將所測量的電網(wǎng)電壓與設(shè)定點(diǎn)電壓進(jìn)行比較?；谒鶞y量的電網(wǎng)電壓與設(shè)定點(diǎn)電壓的比較結(jié)果來產(chǎn)生逆變器基準(zhǔn)電壓。將逆變器基準(zhǔn)電壓在光伏逆變器的位置處提供至光伏逆變器。調(diào)節(jié)逆變器基準(zhǔn)電壓以響應(yīng)快速持續(xù)變化的電網(wǎng)電壓。
[0005]在另一個(gè)實(shí)施例中，光伏系統(tǒng)包括多個(gè)太陽能電池、多個(gè)光伏逆變器、和發(fā)電廠控制器。發(fā)電廠控制器被構(gòu)造為基于在光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)的互連點(diǎn)(POI)處測得的測量電壓來調(diào)節(jié)逆變器基準(zhǔn)電壓，并且將逆變器基準(zhǔn)電壓提供至所述多個(gè)光伏逆變器中的一個(gè)光伏逆變器以調(diào)節(jié)該光伏逆變器的無功功率輸出和響應(yīng)在POI處的持續(xù)變化的電網(wǎng)電壓。
[0006]在另一個(gè)實(shí)施例中，自動(dòng)地調(diào)節(jié)由光伏系統(tǒng)產(chǎn)生的電壓的方法包括測量由光伏系統(tǒng)提供至電網(wǎng)的電壓。基于所測量的電壓來產(chǎn)生控制信號以控制光伏逆變器的操作。響應(yīng)于所測量電壓的變化來調(diào)節(jié)控制信號，以調(diào)節(jié)光伏逆變器的無功功率輸出。
[0007]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在閱讀包括附圖和權(quán)利要求書的本公開全文之后，本發(fā)明的這些和其他特征對于他們而言將是顯而易見的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]當(dāng)結(jié)合以下附圖考慮時(shí)，通過參見【具體實(shí)施方式】和權(quán)利要求書可以更完全地理解所述主題，其中在所有附圖中，類似的附圖標(biāo)記是指類似的元件。
[0009]圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光伏系統(tǒng)的組件。
[0010]圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖1的光伏系統(tǒng)的附加組件。
[0011]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于光伏系統(tǒng)的自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)方法的流程圖。[0012]圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖2的光伏系統(tǒng)的其他細(xì)節(jié)。
【具體實(shí)施方式】
[0013]在本發(fā)明中，提供了許多具體的細(xì)節(jié)，例如設(shè)備、部件和方法的例子，從而獲得對本發(fā)明實(shí)施例的全面理解。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識到，本發(fā)明可以在沒有所述具體細(xì)節(jié)中的一者或多者的情況下實(shí)施。在其他情況下，未示出或描述熟知的細(xì)節(jié)，以避免混淆本發(fā)明的方面。
[0014]圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光伏系統(tǒng)200的組件。圖1的實(shí)例中所示的光伏系統(tǒng)組件包括多個(gè)匯流箱112、多個(gè)太陽能電池板114、和光伏逆變器110。光伏系統(tǒng)可包括多個(gè)逆變器，但為了清楚地舉例說明起見，圖1中僅示出了一個(gè)。太陽能電池板114包括安裝在同一框架上的電連接的太陽能電池。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)太陽能電池板114包括多個(gè)串聯(lián)的背面接觸式太陽能電池115。也可采用前面接觸式太陽能電池。在圖1中僅標(biāo)記了背面接觸式太陽能電池115中的一些。
[0015]光伏串包括如圖1中的多個(gè)串聯(lián)的太陽能電池板114。一組太陽能電池板114電連接到匯流箱112，其中太陽能電池板114為串聯(lián)連接的。電連接匯流箱112，使得光伏串中的所有太陽能電池板114為串聯(lián)的。例如，光伏串的輸出電連接到逆變器110，所述逆變器110將由太陽能電池115產(chǎn)生的直流電(DC)轉(zhuǎn)換成適于輸送至公用電網(wǎng)的交流電(AC)。
[0016]圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光伏系統(tǒng)200的附加組件。圖2示出了結(jié)合圖1描述的逆變器110。為了清楚地舉例說明起見，圖2中未示出太陽能電池板114。在圖2的實(shí)例中，光伏系統(tǒng)200的組件位于光伏變電站210和逆變器塊220中。
[0017]逆變器塊220為逆變器所在的大體區(qū)域。逆變器塊220通常設(shè)置為遠(yuǎn)離變電站210(其遠(yuǎn)離與電網(wǎng)的互連點(diǎn)(P0I)204)。通信模塊201允許逆變器110和設(shè)置在變電站210中的組件之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。逆變器塊220還可包括未明確示于圖2中的附加組件，例如模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、和用于支持逆變器110的操作的其他組件。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，使用監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(SCADA)來控制光伏系統(tǒng)200的操作，其中發(fā)電廠控制器202充當(dāng)中央控制計(jì)算機(jī)。在一個(gè)實(shí)施例中，逆變器110、發(fā)電廠控制器202、和變電站計(jì)算機(jī)203根據(jù)Modbus TCP/IP通信協(xié)議進(jìn)行通信。在該實(shí)施例中，通信模塊201包括以太網(wǎng)交換機(jī)，所述以太網(wǎng)交換機(jī)在光伏系統(tǒng)200的組件之間提供數(shù)據(jù)通信鏈路。也可通過發(fā)出模擬信號(例如通過提供用于信號的單獨(dú)配線)來進(jìn)行監(jiān)測和控制。
[0019]在圖2的實(shí)例中，逆變器塊220中的升壓變壓器將逆變器110的AC輸出電壓升高至較高的電壓以用于配電到變電站210。
[0020]變電站210中的發(fā)電機(jī)升壓(GSU)變壓器將從逆變器塊220接收的AC電壓進(jìn)一步地升壓并且隨后耦合至P0I204，以用于配電到電網(wǎng)(未示出)。變電站計(jì)算機(jī)203允許變電站210進(jìn)行控制和監(jiān)測。變電站計(jì)算機(jī)203可以配置成控制保護(hù)電路和通過儀表205來讀取在POI204處的電壓。
[0021]變電站210中的發(fā)電廠控制器202可以配置成有利于控制在P0I204處(或附近)的電壓的專用計(jì)算機(jī)或通用計(jì)算機(jī)。如在下文中將更加顯而易見的是，發(fā)電廠控制器202可有利于通過操縱處理逆變器基準(zhǔn)電壓形式的控制信號來控制在P0I204處的電壓。
[0022]可通過自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)(AVR)來控制在互連點(diǎn)處的電壓。一般來講，AVR可涉及通過操縱在逆變器處的無功(或功率因子)設(shè)定值來操縱光伏系統(tǒng)的無功功率輸出/輸入，以控制在與電網(wǎng)的配電、輸電、或其他電連接形成的互連點(diǎn)處的電壓。AVR也可用于協(xié)調(diào)光伏系統(tǒng)與無功功率源(例如靜態(tài)VAR補(bǔ)償器和電容組)的操作。
[0023]盡管AVR自身能夠適應(yīng)持續(xù)變化的電網(wǎng)電壓，但在一些情況下，這種適應(yīng)過程可能太慢。例如，當(dāng)AVR控制器試圖通過吸收大量的無功功率來降低電網(wǎng)電壓(如，電網(wǎng)為
1.03pu，并且AVR設(shè)定值為1.02pu)時(shí)，逆變器終端電壓可因發(fā)電廠內(nèi)的AC采集子系統(tǒng)的阻抗而處于較低值(如，0.96pu)。這可導(dǎo)致逆變器終端電壓比在互連點(diǎn)處的電壓低7%之多。如果電網(wǎng)電壓的突然下降(如下降至0.97pu)快于AVR控制器的響應(yīng)時(shí)間并且逆變器仍然在吸收無功功率，則逆變器終端電壓可下降很低(如，降至0.90pu),并且可因逆變器通常具有狹窄的操作窗(其可為+/-10%)而導(dǎo)致逆變器跳開。為了解決通常的AVR實(shí)施的響應(yīng)時(shí)間慢的問題，本發(fā)明的實(shí)施例產(chǎn)生并且操縱控制信號，以允許逆變器快速地適應(yīng)持續(xù)變化的電網(wǎng)條件。
[0024]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于光伏系統(tǒng)的自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)方法的流程圖。為了舉例說明的目的，使用圖2的組件來解釋圖3的方法。
[0025]在圖3的實(shí)例中，發(fā)電廠控制器202充當(dāng)AVR控制器。發(fā)電廠控制器202接收基準(zhǔn)電壓Vkef形式的設(shè)定點(diǎn)電壓?；鶞?zhǔn)電壓Vkef可接收自(例如)SCADA源或數(shù)據(jù)處理網(wǎng)關(guān)。基準(zhǔn)電壓Vkef對應(yīng)于在P0I204處的預(yù)定的、期望的調(diào)節(jié)電壓水平。
[0026]在一個(gè)實(shí)施例中，逆變器110被構(gòu)造用于隨在逆變器塊220處的逆變器110的終端處存在的逆變器基準(zhǔn)電壓的變化來產(chǎn)生或吸收無功功率。具有此能力的市售逆變器的實(shí)例包括得自德國的艾思瑪太陽能技術(shù)股份公司(SMA Solar Technology AG)的那些。也可使用其他合適的逆變器。當(dāng)響應(yīng)于在POI204處的過高電壓(如，高于閾值電壓)來調(diào)節(jié)逆變器基準(zhǔn)電壓時(shí)，逆變器110可吸收無功功率以降低在P0I204處的電壓。相似地，相似地，當(dāng)響應(yīng)于在P0I204處的過低電壓(如，低于閾值電壓)來調(diào)節(jié)逆變器基準(zhǔn)電壓時(shí)，逆變器110可產(chǎn)生無功功率以升高在P0I204處的電壓。逆變器電子器件尤其適用于此功能，并且一些市售的逆變器110具有快至一個(gè)或幾個(gè)AC周期的響應(yīng)時(shí)間。逆變器110的快速響應(yīng)時(shí)間允許將逆變器終端電壓保持在其操作窗內(nèi)以響應(yīng)瞬時(shí)電網(wǎng)電壓變化，并且還允許逆變器110在公用電網(wǎng)需求最大時(shí)產(chǎn)生應(yīng)急無功功率。
[0027]由于AC集電系統(tǒng)中的阻抗，在P0I204處的電壓與在逆變器110的終端處的電壓之間可存在大的差值。即，在逆變器塊220處的逆變器110的終端處的電壓未必與在P0I204處的電壓相同。
[0028]根據(jù)實(shí)施例，發(fā)電廠控制器202從儀表205接收在P0I204處的電壓讀數(shù)。發(fā)電廠控制器202產(chǎn)生誤差信號V.，該誤差信號指示在P0I204處的所需電壓(Vref)和在P0I204處的實(shí)際電壓(Vmetek)之間的差值。將誤差信號提供至補(bǔ)償器403，所述補(bǔ)償器403基于誤差信號來產(chǎn)生逆變器基準(zhǔn)電壓Vinv KEF形式的控制信號。補(bǔ)償器403調(diào)節(jié)逆變器基準(zhǔn)電壓VINV—KEF，以使在P0I204處的所需電壓和實(shí)際電壓之間的誤差最小化。補(bǔ)償器403在最小(“Min”)值和最大(“Max”)值內(nèi)來調(diào)節(jié)逆變器基準(zhǔn)電壓Vinv kef。在一個(gè)實(shí)施例中，補(bǔ)償器403利用比例積分(PI)控制方案來產(chǎn)生逆變器基準(zhǔn)電壓Vinv KEF?？墒褂玫钠渌刂品桨赴ū壤?、積分、微分、比例-積分、積分-微分、比例-微分、和比例-積分-微分。
[0029]逆變器100接收逆變器基準(zhǔn)電壓Vinv KEF并且隨后基于逆變器基準(zhǔn)電壓Vinv KEF的值來產(chǎn)生或吸收無功功率。反饋周期持續(xù)進(jìn)行以將在P0I204處的電壓保持在由設(shè)定點(diǎn)電壓指定的調(diào)節(jié)電壓的范圍內(nèi)，所述設(shè)定點(diǎn)電壓由基準(zhǔn)電壓Vkef來表示。
[0030]圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光伏系統(tǒng)200的其他細(xì)節(jié)。
[0031]在圖4的實(shí)例中，通過發(fā)電廠控制器202來執(zhí)行功能塊401-408和410-413。可以理解的是，可通過軟件、硬件、或者硬件/軟件的組合來實(shí)現(xiàn)這些功能。例如，發(fā)電廠控制器202可包括具有硬件接口和相關(guān)驅(qū)動(dòng)器軟件的計(jì)算機(jī)，所述硬件接口用于模擬輸入直接測量和控制、數(shù)據(jù)通信(如，以太網(wǎng)適配器)、數(shù)據(jù)采集(如，接收信號)和控制(如，發(fā)送控制信號)。發(fā)電廠控制器202可利用與應(yīng)用軟件結(jié)合的專用處理器或協(xié)處理器來執(zhí)行其功能。發(fā)電廠控制器202可與其他控制器以主從配置來使用，以協(xié)調(diào)光伏系統(tǒng)200與無功功率源(例如靜態(tài)VAR補(bǔ)償器和電容組)的操作。
[0032]參見圖4，發(fā)電廠控制器202接收用作設(shè)定點(diǎn)電壓的基準(zhǔn)電壓Vkef，所述設(shè)定點(diǎn)電壓用于設(shè)定在POI204處的電壓。加法器401基于由基準(zhǔn)電壓Vkef指出的在POI204處的所需電壓與由儀表205測量的在P0I204處的電壓(Vmetek)之間的差值來產(chǎn)生誤差信號Vekk。
[0033]在一個(gè)實(shí)施例中，基準(zhǔn)電壓Vkef和儀表電壓讀數(shù)Vmetek在發(fā)電廠控制器202中作為數(shù)字信號進(jìn)行處理?？蓪⑦@些電壓利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)轉(zhuǎn)換成數(shù)字，并且隨后通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)提供至發(fā)電廠控制器202。作為具體實(shí)例，可通過ModbusTCP寄存器來將基準(zhǔn)電壓Veef和儀表電壓讀數(shù)Vmetek提供至發(fā)電廠控制器202。對由發(fā)電廠控制器202接收的命令和輸入(包括基準(zhǔn)電壓Vkef和儀表電壓讀數(shù)Vmetek)可以進(jìn)行邊界檢查。
[0034]光伏系統(tǒng)中的基準(zhǔn)電壓Vkef、儀表電壓讀數(shù)Vmetek、和其他電壓/電流可由其他類型的信號(其中對光伏系統(tǒng)200的其余部分進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖?來表示。例如，電壓信號可由電流信號來表不，反之亦然。又如，光伏系統(tǒng)中的電壓和電流可用RMS (均方根)來表不。
[0035]轉(zhuǎn)儲死區(qū)功能(塊402)可根據(jù)應(yīng)用而啟用或不啟用。轉(zhuǎn)儲死區(qū)功能允許誤差電壓Vekk在一定的范圍內(nèi)變化，且無需調(diào)節(jié)發(fā)送到逆變器110的控制信號。更具體地講，當(dāng)電網(wǎng)電壓(即，在P0I204處的電壓)位于邊界(通常為標(biāo)稱的土 1%)內(nèi)時(shí)，轉(zhuǎn)儲死區(qū)功能允許發(fā)送到補(bǔ)償器403的輸入值變大或變小，并且將逆變器110保持為基準(zhǔn)電壓設(shè)定值，以使得逆變器110輸出整數(shù)功率因子。換句話講，如果電網(wǎng)電壓在(例如)±1%的范圍內(nèi)，則發(fā)送到補(bǔ)償器403的輸入值實(shí)際上剛好是電網(wǎng)電壓。如果電網(wǎng)電壓位于死區(qū)極限內(nèi)，則這還會(huì)導(dǎo)致逆變器110輸出整數(shù)功率因子。
[0036]在一個(gè)實(shí)施例中，補(bǔ)償器403包括PI補(bǔ)償器。PI補(bǔ)償器403可為絕對的，這意味著逆變器基準(zhǔn)電壓Vinv kef基于誤差信號Vekk以及PI補(bǔ)償器403的比例增益(Kp)和積分增益(Ki)向上或向下偏置。然而，逆變器基準(zhǔn)電壓Vinv kef可通過基準(zhǔn)電壓Vkef而保持穩(wěn)定。補(bǔ)償器403也可為增量的。補(bǔ)償器403可具有積分飽卷保護(hù)和飽和極限?？梢虬l(fā)生電網(wǎng)擾動(dòng)時(shí)觸發(fā)的狀態(tài)機(jī)邏輯來啟動(dòng)或禁用補(bǔ)償器403。
[0037]電壓極限選擇功能(塊404)被構(gòu)造為基于得自功率因子限制器(子回路431)和無功功率限制器(子回路432)子回路的輸入來降低或升高補(bǔ)償器403的逆變器基準(zhǔn)電壓VinvEEF輸出。電壓極限選擇功能調(diào)節(jié)逆變器基準(zhǔn)電壓Vinv kef,使得逆變器110不產(chǎn)生超出功率因子極限(PF極限)和無功功率極限(Q極限)的輸出。
[0038]功率因子限制器子回路(子回路431)被構(gòu)造為當(dāng)由儀表205在P0I204處測量的功率因子接近、等于、或超過功率因子極限(PF極限)時(shí)來限制逆變器基準(zhǔn)電壓Vinv KEF。將得自儀表205的功率因子讀數(shù)通過功率因子濾波器(PF濾波器)進(jìn)行濾波，并且隨后與功率因子極限進(jìn)行比較(塊413)。功率因子限制器子回路具有其自身的補(bǔ)償器410，因?yàn)樵赑0I204處的功率因子由于流過發(fā)電廠AC集電系統(tǒng)的實(shí)際功率的阻抗變化而未必與在逆變器終端處的功率因子相同。補(bǔ)償器409可采用PI或其他控制方案。
[0039]無功功率限制器子回路(子回路432)被構(gòu)造為當(dāng)由儀表205在P0I204處測量的無功功率接近、等于、或無功功率極限(Q限制)時(shí)來限制逆變器UO的無功功率輸出。將得自儀表205的無功功率讀數(shù)通過無功功率濾波器(Q濾波器)進(jìn)行濾波，并且隨后與無功功率極限進(jìn)行比較(塊412)。無功功率子回路具有其自身的補(bǔ)償器411，因?yàn)樵赑0I204處的無功功率因子由于流過發(fā)電廠AC集電系統(tǒng)的實(shí)際功率的阻抗變化而未必與在逆變器終端處的無功功率相同。補(bǔ)償器410可采用PI或其他控制方案。
[0040]整體速率限制功能(塊405)限制逆變器基準(zhǔn)電壓Vinv KEF的變化速率。這可防止逆變器基準(zhǔn)電壓Vinv kef的快速和急劇變化。
[0041]逆變器偏置功能(塊406)被構(gòu)造為通過修改各個(gè)逆變器基準(zhǔn)電壓(如果需要)來補(bǔ)償逆變器停運(yùn)。逆變器偏置功能可基于由無功功率平衡器功能(塊408)計(jì)算的逆變器偏置值來向上或向下偏置各個(gè)逆變器基準(zhǔn)電壓。無功功率平衡器功能檢查得自正與發(fā)電廠控制器202通信的所有逆變器110的無功功率輸出。如果特定逆變器110正比其他逆變器110輸出/吸收更多的無功功率，則用于此特定逆變器110的單獨(dú)逆變器基準(zhǔn)電壓Vinv KEF將相應(yīng)地向上或向下進(jìn)行調(diào)節(jié)。無功功率平衡器功能可直接從逆變器終端讀取逆變器無功功率輸出。對于無功功率平衡器408而言,存在多個(gè)無功功率濾波器(Q濾波器)和無功功率輸入，但為了清楚地舉例說明起見，圖4中僅示出了一組。
[0042]逆變器偏置功能可從每個(gè)逆變器110周期性地接收搏動(dòng)信號，以檢測逆變器停運(yùn)。在提供至對應(yīng)的逆變器Iio之前，對于每個(gè)單獨(dú)的逆變器基準(zhǔn)電壓Vinv kef應(yīng)用單獨(dú)的速率限制功能(塊407)。在一個(gè)實(shí)施例中，通過ModbusTCP寄存器來將逆變器基準(zhǔn)電壓VinvEEF提供至對應(yīng)的逆變器110。從寄存器中讀取逆變器基準(zhǔn)電壓Vinv KEF并且將其轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號，然后將所述模擬電壓信號提供到在逆變器塊220處的逆變器110的終端，所述逆變器110位于逆變器塊220中。
[0043]本發(fā)明已公開了用于光伏系統(tǒng)的改善的自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)技術(shù)。雖然已提供了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些實(shí)施例是用于舉例說明的目的，而不用于限制。通過閱讀本發(fā)明，許多另外的實(shí)施例對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言將是顯而易見的。
【權(quán)利要求】
1.一種自動(dòng)地調(diào)節(jié)由光伏系統(tǒng)產(chǎn)生的電壓的方法，包括: 測量由光伏系統(tǒng)輸送的在與電網(wǎng)的互連點(diǎn)(POI)處的電壓以產(chǎn)生測量的電網(wǎng)電壓； 將所述測量的電網(wǎng)電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，所述基準(zhǔn)電壓指示用于所述POI的設(shè)定點(diǎn)電壓； 基于所述測量的電網(wǎng)電壓與所述基準(zhǔn)電壓的比較結(jié)果來產(chǎn)生逆變器基準(zhǔn)電壓； 將所述逆變器基準(zhǔn)電壓在光伏逆變器的位置處提供至所述光伏逆變器，所述光伏逆變器將由太陽能電池產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換成直流電以用于輸送至所述電網(wǎng)；以及 調(diào)節(jié)所述逆變器基準(zhǔn)電壓以響應(yīng)所述測量的電網(wǎng)電壓的瞬時(shí)變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述逆變器基準(zhǔn)電壓由補(bǔ)償器根據(jù)控制方案產(chǎn)生。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述控制方案包括比例積分補(bǔ)償器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的方法，還包括: 限制所述逆變器基準(zhǔn)電壓的變化速率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 基于由所述光伏逆變器產(chǎn)生的無功功率與由所述光伏系統(tǒng)中的其他光伏逆變器產(chǎn)生的無功功率的比較結(jié)果來限制所述逆變器基準(zhǔn)電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述太陽能電池包括安裝在太陽能電池板中的背面接觸式太陽能電池。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過經(jīng)由數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)募拇嫫鱽韺⑺瞿孀兤骰鶞?zhǔn)電壓提供至所述光伏逆變器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中當(dāng)所述測量的電壓指示所述電網(wǎng)電壓高于閾值電壓時(shí)，調(diào)節(jié)所述逆變器基準(zhǔn)電壓，以使所述光伏逆變器吸收無功功率。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中當(dāng)所述測量的電壓指示所述電網(wǎng)電壓低于閾值電壓時(shí)，調(diào)節(jié)所述逆變器基準(zhǔn)電壓，以使所述光伏逆變器產(chǎn)生無功功率。
10.一種光伏系統(tǒng),包括: 多個(gè)太陽能電池； 多個(gè)光伏逆變器，所述多個(gè)光伏逆變器被構(gòu)造用于將由所述多個(gè)太陽能電池產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換成交流電；以及 發(fā)電廠控制器，所述發(fā)電廠控制器被構(gòu)造為基于在光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)的互連點(diǎn)(POI)處測量的測量電壓來調(diào)節(jié)逆變器基準(zhǔn)電壓，并且將所述逆變器基準(zhǔn)電壓提供至所述多個(gè)光伏逆變器中的一個(gè)光伏逆變器，以調(diào)節(jié)所述的一個(gè)光伏逆變器的無功功率輸出并且響應(yīng)在所述POI處的持續(xù)變化的電網(wǎng)電壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光伏系統(tǒng)，還包括儀表，所述儀表被構(gòu)造用于測量在所述POI處的所述測量電壓。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光伏系統(tǒng)，還包括多個(gè)交換機(jī)，所述多個(gè)交換機(jī)提供所述發(fā)電廠控制器和所述多個(gè)光伏逆變器之間的數(shù)據(jù)通信鏈路。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光伏系統(tǒng)，其中所述發(fā)電廠控制器被構(gòu)造用于限制所述逆變器基準(zhǔn)電壓的變化速率。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光伏系統(tǒng)，其中所述發(fā)電廠控制器將所述逆變器基準(zhǔn)電壓通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)以數(shù)字形式提供至所述的一個(gè)光伏逆變器。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光伏系統(tǒng)，其中所述發(fā)電廠控制器被構(gòu)造為基于由所述的一個(gè)光伏逆變器產(chǎn)生的無功功率與由所述多個(gè)光伏逆變器中的其他光伏逆變器產(chǎn)生的無功功率的比較結(jié)果來限制所述逆變器基準(zhǔn)電壓。
16.一種自動(dòng)地調(diào)節(jié)由光伏系統(tǒng)產(chǎn)生的電壓的方法，所述方法包括: 測量由光伏系統(tǒng)提供至電網(wǎng)的電壓，以產(chǎn)生測量電壓； 產(chǎn)生控制信號，以控制光伏逆變器的操作，所述控制信號基于所述測量電壓產(chǎn)生；以及 響應(yīng)于所述測量電壓的變化來調(diào)節(jié)所述控制信號，以調(diào)節(jié)所述光伏逆變器的無功功率輸出。
17.根據(jù)權(quán)利要 求16所述的方法，其中調(diào)節(jié)所述控制信號的步驟包括: 基于所述測量電壓和基準(zhǔn)電壓之間的差值來調(diào)節(jié)所述控制信號，以使所述光伏逆變器吸收或輸出無功功率。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述控制信號包括電壓信號，所述電壓信號在所述光伏逆變器的位置處提供至所述光伏逆變器。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述測量電壓在所述光伏系統(tǒng)與所述電網(wǎng)的互連點(diǎn)處測量。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述光伏逆變器將由背面接觸式太陽能電池產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換成交流電。
【文檔編號】G05F1/00GK103988138SQ201280013081
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2012年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月14日
【發(fā)明者】拉爾斯·約翰遜, 羅伯特·約翰遜 申請人:太陽能公司