能量转换系统、光伏能量转换系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明公开的实施方式涉及系统和方法，特别涉及一种可W用来对输出电流和直 流母线电压进行协调控制的系统和方法。
【背景技术】
[0002] 包括诸如光伏发电装置，风能发电装置等在内的能量转换系统，逐渐被发展成用 于取代传统的发电装置，例如基于化石燃料的发电装置等。至少一部分已知的能量转换系 统被设置成进行并网连接，其可W将从例如可再生能量源等获得的能量转换成满足电网要 求的能量，例如具有特定的电压和频率等，并将转换后的能量馈入电网。
[0003] 为了增强对基于电压源模型设计的电能变换系统的输出电流的控制能力，业界已 提出一种相电流控制算法或者控制方法。该相电流控制算法或者方法在实际执行时，至少 基于预设的电流阔值提供电压幅值限制信号对电压指令信号的幅值进行限制和/或提供 相位角限制信号对相位角指令信号的相位角进行限制，W此来间接地对电能变换系统的变 换器输出的电流进行控制，因此，可W在发生诸如低电压事件和/或零电压事件时，避免变 换器中的半导体器件被损坏。
[0004] 另外，在实际运行时，还希望对电能变换系统中直流母线的电压进行控制，使其维 持在恒定的数值或者在可W接受的电压范围内。然而，传统的电能变换系统中执行的直流 母线电压控制算法在遇到瞬态事件或者电网故障时仍面临相当的挑战。
[0005] 因此，有必要提供一种改进的系统和方法来解决上述技术问题或者满足上述技术 需求。
【发明内容】
[0006] 有鉴于上面提及之技术问题或者技术需求，本发明的一个方面在于提供一种能量 转换系统。该能量转换系统包括直流环节，变流器装置和变流器控制器。该变流器装置与 该直流环节连接，该变流器装置被配置成对该直流环节提供的直流电能进行转换并提供交 流电能。该变流器控制器与该直流环节W及该变换器装置连接，该变换器控制器包括混合 直流电压和输出电流控制模块，该混合直流电压和输出电流控制模块用于在该电能变换系 统遇到至少一个瞬态事件时对该变流器装置提供的交流电能的输出电流进行限制并且对 该直流环节的直流电压进行调节。其中，该混合直流电压和输出电流控制模块包括相位角 调节器，直流电压调节器W及电流限制器；该相位角调节器用于产生相位角指令。该直流电 压调节器用于至少基于直流电压指令信号W及与该直流环节相关的实际直流电压信号产 生相位角限制调整信号。该电流限制器与该相位角调节器和该直流电压调节器连接，该电 流限制器用于至少基于与该变流器装置相关的电流阔值产生至少一个最大相位角限制信 号和最小相位角限制信号，该最大相位角限制信号和该最小相位角限制信号用于限制该相 位角指令信号。该电流限制器还用于使用该相位角限制调整信号调整该最大相位角限制信 号和最小相位角限制信号中之至少一者。
[0007] 本发明的另一个方面在于提供一种用于检测与能量变换系统运行的方法，该能量 变换系统包括直流环节，变流器装置和变流器控制器。该方法至少包括如下步骤：至少基于 与该变流器装置相关的电流阔值产生至少一个最大相位角限制信号和最小相位角限制信 号；至少基于直流电压指令信号W及与该直流环节相关的实际电压信号产生相位角限制调 整信号；使用该相位角限制调整信号调整该最大相位角限制信号和最小相位角限制信号中 之至少一者；W及使用该调整后的该最大相位角限制信号和该最小相位角限制信号中至少 一者限制该相位角指令信号。
[0008] 本发明的另一个方面在于提供一种光伏能量转换系统，该光伏能量转换系统与电 网连接。该光伏能量转换系统包括直流环节，光伏变流器W及光伏控制器；该直流环节被配 置成接收来自于光伏能量源的直流电能。该光伏变流器与该直流环节连接，该光伏变流器 被配置成对该直流环节提供的直流电能进行转换并提供有功功率至该电网，该光伏控制器 与该直流环节和该光伏变流器连接。该光伏控制器被配置成：产生相位角指令信号W直接 控制该光伏变流器的输出电压的相位角；产生最大相位角限制信号和最小相位角限制信号 W用于限制该光伏变换器提供的输出电流；W及至少基于直流电压指令信号W及与该直流 环节相关的实际电压信号之间的电压差值调整该最大相位角限制信号和最小相位角限制 信号中之至少一者，W调整由该光伏变流器提供的有功功率的数值，W允许该直流环节的 直流电压被控制。
[0009] 本发明提供的能量转换系统，光伏能量转换系统，W及相关方法等，通过将直流电 压控制算法与相电流控制算法相结合，可W实现对直流环节的直流电压的有效控制。
【附图说明】
[0010] 通过结合附图对于本发明的实施方式进行描述，可W更好地理解本发明，在附图 中：
[0011] 图1所示为提供有混合直流电压和输出电流控制模块的能量转换系统的一种实 施方式的模块示意图；
[0012] 图2所示为提供有混合直流电压和输出电流控制模块的光伏能量变换系统的一 种实施方式的模块示意图；
[0013] 图3所示为混合直流电压和输出电流控制模块的一种实施方式的概括模块示意 图；
[0014] 图4所示为混合直流电压和输出电流控制模块的一种实施方式的详细模块示意 图；
[0015] 图5所示为混合直流电压和输出电流控制模块的另一种实施方式的详细模块示 意图；
[0016] 图6所示为混合直流电压和输出电流控制模块的另一种实施方式的详细模块示 意图；
[0017] 图7所示为网侧变流器和电网的一种实施方式的简化电路模型示意图；
[0018] 图8所示为与执行混合直流电压和输出电流控制模块相关的一种实施方式的电 压向量示意图；
[0019] 图9所示为与执行混合直流电压和输出电流控制模块相关的另一种实施方式的 电压向量不意图；
[0020] 图10所示为在执行混合直流电压和输出电流控制模块所产生的一种实施方式的 各种信号波形示意图；
[0021] 图11所示为混合直流电压和输出电流控制模块的另一种实施方式的详细模块示 意图；
[0022] 图12所示为执行混合直流电压和输出电流控制模块相关的另一种实施方式的电 压向量示意图；W及
[0023] 图13所示为控制能量转换系统运行的方法的一种实施方式的流程图。
【具体实施方式】
[0024]本发明掲露的一个或者多个实施方式与能量转换系统或者更具体而言与能量发 电系统或者电能变换系统相关，特别地，涉及通过协调方式执行输出电流控制W及直流环 节电压控制的系统和方法。在一些实施方式中，与电能变换系统的输出电流相关的至少一 部分参数可W根据直流环节的直流电压的调节需求进行动态地调节，已达成协调性的控 巧||。举例而言，在一些具体的实施方式中，用于限制变流器的输出电流发生过电流问题的相 位角限制信号可W根据表征实际直流环节的直流电压偏离正常的或者期望的直流环节电 压的直流环节电压偏差信号进行动态的调整。在一些实施方式中，还可W根据需要提供的 无功功率来调整相位角限制信号。
[0025]本发明掲示系统和方法至少可W取得如下技术优点或者技术效果：其中一个技术 优点或者技术效果为通过将直流环节电压控制算法与输出电流控制算法集成到一起可W 使得直流环节电压的控制更加快速；另一个技术优点或者技术效果变流器遇到的过电流问 题W及直流环节遇到的过电压问题可W被避免或者减轻，使得该电能变换系统可W成功穿 越一个或者多个暂态事件；再一个技术优点或者技术效果为通过减轻直流环节的过电压或 者欠电压问题，可W避免电能变换系统遭受不必要的跳间（trip)。对于本领域具有通常知 识的人员而言，通过阅读下文结合附图所作之详细描述，很容易可W明白本发明具体实施 方式还可W产生其他技术优点或者技术效果。
[0026]W下将描述本发明的一个或者多个【具体实施方式】。首先要指出的是，在该些实施 方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的 所有特征均作详尽的描述。应当可W理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正 如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，或者为了满 足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而该也会从一种实 施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可W理解的是，虽然该种开发过程中所作 出的努力可能是复杂并且兀长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术 人员而言，在本公开掲露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造