激活時(shí)間有關(guān)的靜帶，以允許對(duì)電力轉(zhuǎn)換資源的更激進(jìn)去激活。另外，可減輕由變化的無(wú)功功率通量對(duì)局部電力系統(tǒng)的影響。
[0012]在附圖及以下描述中闡述本發(fā)明的一或多個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)。本發(fā)明的其它特征、目標(biāo)和優(yōu)勢(shì)將從【具體實(shí)施方式】和附圖以及權(quán)利要求書(shū)顯而易見(jiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是大型電力管理系統(tǒng)的示意性框圖。
[0014]圖2是實(shí)例電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的框圖。
[0015]圖3是由電力管理系統(tǒng)的控制系統(tǒng)執(zhí)行的實(shí)例過(guò)程的流程圖。
[0016]圖4繪示說(shuō)明實(shí)例情境的三個(gè)圖表，在所述情境中兩個(gè)電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)是以并行激活序列而被激活。
[0017]圖5繪示說(shuō)明實(shí)例情境的三個(gè)圖表，在所述情境中兩個(gè)電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)是以連續(xù)激活序列而被激活。
[0018]圖6繪示說(shuō)明實(shí)例情境的三個(gè)圖表，在所述情境中兩個(gè)電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)是以組合激活序列而被激活。
[0019]圖7是由電力管理系統(tǒng)的控制系統(tǒng)執(zhí)行的實(shí)例過(guò)程的流程圖。
[0020]各圖式中的相同參考符號(hào)指示相同元件。
【具體實(shí)施方式】
[0021]大型無(wú)功電流汲取和長(zhǎng)啟動(dòng)序列可限制大型電力管理系統(tǒng)中待機(jī)模式的有用性。此些系統(tǒng)通常具有并聯(lián)耦合的多個(gè)電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)以通過(guò)利用電力存儲(chǔ)陣列而向電力生產(chǎn)設(shè)施和/或交流電網(wǎng)提供支持服務(wù)。這些支持服務(wù)可包含例如頻率調(diào)節(jié)、電壓調(diào)節(jié)、功率平滑化和電力存儲(chǔ)。還可提供其它支持服務(wù)。舉例來(lái)說(shuō)，在風(fēng)電場(chǎng)中，大型電力管理系統(tǒng)可用于減輕變化率違反。當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)的電力輸出以超出預(yù)定變化率極限的速率增加或減小時(shí)，出現(xiàn)變化率違反?？衫缭谕蝗灰还申囷L(fēng)吹來(lái)或停歇時(shí)出現(xiàn)此類增加或減小。
[0022]在疾風(fēng)時(shí)段期間，可通過(guò)利用電力存儲(chǔ)系統(tǒng)的全容量以將電力傳送到電力存儲(chǔ)陣列或從電力存儲(chǔ)陣列傳送電力來(lái)減輕變化率違反。在徐風(fēng)時(shí)段期間，支持生產(chǎn)所必需的活動(dòng)逆變器的數(shù)目可大大減少。在此些時(shí)段期間，一些電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可置于待機(jī)模式中以改進(jìn)系統(tǒng)的效率。然而，無(wú)功功率通量的波動(dòng)和長(zhǎng)喚醒時(shí)延可限制系統(tǒng)將活動(dòng)逆變器的數(shù)目限于管理當(dāng)前電力輸出水平所必需的最小數(shù)目的能力。結(jié)果，電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)通常保持處于活動(dòng)狀態(tài)并在小于其額定容量的容量下操作，借此限制系統(tǒng)的整體效率。
[0023]替代地，如下文更詳細(xì)描述，可操作大型電力管理系統(tǒng)使得減少與再激活電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的時(shí)間。舉例來(lái)說(shuō)，通過(guò)修改啟動(dòng)序列，電力轉(zhuǎn)換器可在幾個(gè)循環(huán)內(nèi)從待機(jī)模式切換到活動(dòng)模式。此外，可通過(guò)配置活動(dòng)電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)以向配電網(wǎng)絡(luò)提供無(wú)功功率或從配電網(wǎng)絡(luò)汲取無(wú)功功率來(lái)減輕由激活或去激活電力轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的無(wú)功功率通量的顯著變化。在一些實(shí)施方案中，可通過(guò)用錯(cuò)開(kāi)的啟動(dòng)序列激活不活動(dòng)的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)來(lái)快速增加電力存儲(chǔ)系統(tǒng)的操作容量。雖然在某些再生性電源應(yīng)用的情況下描述了用于實(shí)施這些和其它技術(shù)的系統(tǒng)，但本發(fā)明并不限于此。
[0024]圖1是耦合到配電網(wǎng)絡(luò)150的大型電力管理系統(tǒng)(PMS) 100的示意性框圖。電力管理系統(tǒng)包含能量存儲(chǔ)器陣列111、121和131。所述能量存儲(chǔ)器陣列各自耦合到相應(yīng)電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)112、122和132，且所述電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)各自耦合到相應(yīng)變壓器115、125和135。電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)各自包含相應(yīng)線路濾波器114、124和134。下文參照?qǐng)D2進(jìn)一步詳細(xì)描述電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
[0025]變壓器耦合到變電所154，所述變電所耦合到再生性電源160和電網(wǎng)170。在操作中，電力管理系統(tǒng)向斷續(xù)電源160提供一或多個(gè)支持服務(wù)和/或向電網(wǎng)170提供一或多個(gè)輔助服務(wù)。
[0026]電力管理系統(tǒng)包含經(jīng)由通信接口以操作方式鏈接到逆變器中的每一者的系統(tǒng)控制模塊(SCM) 140。SCM經(jīng)由通信接口向逆變器提供控制信號(hào)和/或數(shù)據(jù)，包含例如目標(biāo)有功和無(wú)功功率設(shè)定、配電網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息和激活/待機(jī)控制命令。配電網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息包含例如電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率和例如從耦合到配電網(wǎng)絡(luò)150(未圖示)的一或多個(gè)傳感器導(dǎo)出的頻率信息。基于此信息，SCM可控制每一電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的操作，使得電力管理系統(tǒng)對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)為單個(gè)高容量系統(tǒng)。
[0027]SCM 140基于系統(tǒng)性能需求而向逆變器中的每一者發(fā)布目標(biāo)有功功率設(shè)定(“P命令”)和目標(biāo)無(wú)功功率設(shè)定(“Q命令”)。舉例來(lái)說(shuō)，在頻率調(diào)節(jié)模式中，SCM 140可響應(yīng)于檢測(cè)到配電網(wǎng)絡(luò)上頻率的下降而發(fā)布P命令以增加從能量存儲(chǔ)器陣列傳送到配電網(wǎng)絡(luò)150的有功功率的量。
[0028]此外，在電壓調(diào)節(jié)模式中，SCM 140可響應(yīng)于檢測(cè)到電壓下降而發(fā)布Q命令以增加在能量存儲(chǔ)器陣列與配電網(wǎng)絡(luò)150之間傳送的無(wú)功功率的量。此外，在VAR調(diào)節(jié)模式中，SCM150可響應(yīng)于越限狀況而發(fā)布Q命令以調(diào)整在能量存儲(chǔ)器陣列與配電網(wǎng)絡(luò)150之間傳送的無(wú)功功率的量。
[0029]SCM 140還可視需要而發(fā)布P和Q命令以管理在斷續(xù)電源160與電網(wǎng)170之間的互連點(diǎn)(POI) 165處傳送的電力。舉例來(lái)說(shuō)，SCM 140可在由斷續(xù)電源輸出的電力突然增加期間發(fā)布P命令以吸收由斷續(xù)電源160產(chǎn)生的電力從而避免違反正變化率極限。類似地，SCM 140可在由斷續(xù)電源輸出的電力突然下降時(shí)發(fā)布P命令以向配電網(wǎng)絡(luò)150提供電力從而避免違反負(fù)變化率極限。
[0030]在具有低易變性、低電力生產(chǎn)或減少的響應(yīng)時(shí)間要求的時(shí)段期間，SCM 140可通過(guò)向?qū)?yīng)的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)發(fā)布待機(jī)控制命令而將電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的一或多者置于待機(jī)模式中。作為響應(yīng)，電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的控制邏輯停止送往逆變器的電力電子開(kāi)關(guān)區(qū)的門控脈沖。電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的控制邏輯還配置電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，使得繞過(guò)線路濾波器或線路濾波器的電容器組，從而在電力電子開(kāi)關(guān)與變壓器之間留下未經(jīng)濾波的電連接。
[0031]在需要增加容量時(shí)，SCM 140向處于待機(jī)模式的至少一個(gè)電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)發(fā)布激活控制命令。響應(yīng)于接收到激活控制命令，處于待機(jī)模式的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)通過(guò)重新啟動(dòng)到電力電子開(kāi)關(guān)區(qū)的門控脈沖且將線路濾波器帶回到電力電子開(kāi)關(guān)區(qū)與變壓器之間的電路中而退出待機(jī)模式。那個(gè)電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)隨后恢復(fù)操作以供應(yīng)所需容量和/或支持從待機(jī)模式激活額外系統(tǒng)。
[0032]當(dāng)線路濾波器被帶回到電路中時(shí)，其可在一段時(shí)間中從配電網(wǎng)絡(luò)吸收或獲得無(wú)功功率且潛在地對(duì)服務(wù)造成干擾或公用電網(wǎng)違反。為了避免干擾或違反，SCM 140還向活動(dòng)功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的一或多者發(fā)布Q命令。活動(dòng)系統(tǒng)提供無(wú)功功率以補(bǔ)償線路濾波器在所述時(shí)間段中從配電網(wǎng)絡(luò)吸收或獲得的無(wú)功功率。當(dāng)線路濾波器達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，SCM 140向活動(dòng)功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)發(fā)布另一 Q命令以取消補(bǔ)償性無(wú)功功率。
[0033]在一些實(shí)施方案中，將單個(gè)活動(dòng)功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)用于支持從待機(jī)模式激活多個(gè)系統(tǒng)。在由并行激活多個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生的無(wú)功功率通量超出單個(gè)系統(tǒng)的無(wú)功功率容量的情況下，SCM 140可以錯(cuò)開(kāi)方式再激活處于待機(jī)的系統(tǒng)，例如當(dāng)先前經(jīng)激活系統(tǒng)的線路濾波器已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)激活另一系統(tǒng)。
[0034]在一些實(shí)施方案中，SCM 140可實(shí)施為與逆變器中的一者相關(guān)聯(lián)的主控制器，使得其它逆變器中的每一者作為從屬組件操作。此外，一些實(shí)施方案通過(guò)將控制器并入電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的每一者中使得控制器中的任一者可作為主控制器操作來(lái)提供控制冗余。在其它實(shí)施方案中，通過(guò)與逆變器中的每一者相關(guān)聯(lián)的控制器(例如使用分布式控制拓?fù)?來(lái)提供SCM 140的功能。在一些實(shí)施方案中，SCM 140包括限制器，所述限制器用于防止逆變器在活動(dòng)模式與待機(jī)模式之間太快地雙態(tài)切換(例如，通過(guò)在已在指定時(shí)間范圍內(nèi)發(fā)生閾值數(shù)目個(gè)雙態(tài)切換的情況下停止雙態(tài)切換)。
[0035]在一些實(shí)施方案中，能量存儲(chǔ)器陣列包含以串聯(lián)、并聯(lián)或串聯(lián)-并聯(lián)配置而耦合的多個(gè)電池。在其它實(shí)施方案中，能量存儲(chǔ)器陣列可包含例如電容器、飛輪、超導(dǎo)磁性材料或其組合。
[0036]在一些實(shí)施方案中，當(dāng)平均電力輸出在第一時(shí)間段中下降到第一閾值以下且平均方差在第二時(shí)間段中下降到第二閾值以下時(shí)，系統(tǒng)控制模塊經(jīng)配置以起始去激活序列。在一些實(shí)例中，第一閾值被設(shè)定成以每活動(dòng)逆變器66 %的利用率為目標(biāo)。舉例來(lái)說(shuō)，在包含4個(gè)大小相等的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)/能源對(duì)(每一對(duì)是在49.5%容量下操作)的電力管理系統(tǒng)中