本發(fā)明總體上涉及電網(wǎng)。更具體地，本發(fā)明涉及用于調(diào)節(jié)從外部能量源供應(yīng)到電網(wǎng)的電力的轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)：

通常與電網(wǎng)關(guān)聯(lián)使用的并網(wǎng)轉(zhuǎn)換器(Grid-tied converters)將可再生能源轉(zhuǎn)換成電力系統(tǒng)可接受的交流電(AC)格式。例如，并網(wǎng)轉(zhuǎn)換器用來(lái)基于相關(guān)的本地并網(wǎng)準(zhǔn)則(local grid code)，將來(lái)自能量源(諸如太陽(yáng)電池板、風(fēng)力渦輪機(jī)或其他某種源)的能量轉(zhuǎn)換成適用于將能量饋送到電網(wǎng)中的AC形式。

如本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解的，并網(wǎng)準(zhǔn)則為限定外源或設(shè)施要連接到電網(wǎng)所必須達(dá)到的特定參數(shù)的技術(shù)規(guī)范。所述規(guī)范確保供應(yīng)電力的兼容性、安全性和保安性。

作為背景技術(shù)，流入電網(wǎng)中的電力包括兩種類型：有功功率(P)和無(wú)功功率(Q)。并網(wǎng)準(zhǔn)則在各國(guó)家之間是不同的，但一個(gè)共同要求為并網(wǎng)可再生能源轉(zhuǎn)換器通常需要必須受電網(wǎng)管理系統(tǒng)控制的無(wú)功功率補(bǔ)償能力，并且一些并網(wǎng)準(zhǔn)則甚至強(qiáng)調(diào)當(dāng)需要時(shí)相較于靜止VAR補(bǔ)償器優(yōu)先使用轉(zhuǎn)換器的無(wú)功功率容量。

常規(guī)并網(wǎng)轉(zhuǎn)換器通常包括進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)哪芰?。然而，常?guī)并網(wǎng)轉(zhuǎn)換器缺乏準(zhǔn)確預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)換器的自身無(wú)功功率容量的能力，所述能力用于幫助電網(wǎng)管理系統(tǒng)了解轉(zhuǎn)換器能夠進(jìn)行多少無(wú)功功率補(bǔ)償。

這些常規(guī)系統(tǒng)中的大部分以簡(jiǎn)單方式執(zhí)行無(wú)功功率容量預(yù)測(cè)。例如，一種常用技術(shù)估計(jì)作為視在功率(S)和有功功率(P)的函數(shù)的Q的最大容量，如然而，該方法未能考慮Q容量不是簡(jiǎn)單的視在功率和有功功率(P)的函數(shù)，而是與電網(wǎng)的外部環(huán)境密切相關(guān)。常規(guī)系統(tǒng)忽略了Q容量為電網(wǎng)的阻抗/電壓/頻率和功率轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部狀態(tài)(有功功率/DC母線電壓限值/控制技術(shù))的函數(shù)。更具體地，這些常規(guī)系統(tǒng)缺乏準(zhǔn)確預(yù)測(cè)最大Q容量的能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述缺陷，存在對(duì)于方法和系統(tǒng)的需要，所述方法和系統(tǒng)通過(guò)利用來(lái)自電網(wǎng)的功率轉(zhuǎn)換器內(nèi)部狀態(tài)信息和外部連接點(diǎn)反饋信息來(lái)實(shí)時(shí)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)并網(wǎng)功率轉(zhuǎn)換器的Q容量。

在某些情況下，本發(fā)明的實(shí)施例包括一種用于調(diào)節(jié)從能量源提供到電網(wǎng)的能量的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)換器，所述轉(zhuǎn)換器配置用于從源接收能量。轉(zhuǎn)換器配置用于動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)作為選自以下組的至少一個(gè)的函數(shù)的實(shí)時(shí)最大無(wú)功功率容量，所述組包括：(i)直流鏈路最大電壓，(ii)瞬時(shí)電網(wǎng)電壓，和(iii)線電流。預(yù)測(cè)的最大無(wú)功功率容量配置用于優(yōu)化能量的調(diào)節(jié)。

實(shí)施例使得能夠更準(zhǔn)確和全面地預(yù)測(cè)功率轉(zhuǎn)換器的無(wú)功功率容量，這幫助電網(wǎng)管理系統(tǒng)制定最佳的無(wú)功功率補(bǔ)償策略。

從技術(shù)角度來(lái)看，根據(jù)實(shí)施例構(gòu)造的最大Q容量預(yù)測(cè)技術(shù)基本上與通常為未知的電網(wǎng)阻抗無(wú)關(guān)。這些技術(shù)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)作為相關(guān)并網(wǎng)準(zhǔn)則、內(nèi)部轉(zhuǎn)換器狀態(tài)信息和外部電網(wǎng)連接點(diǎn)反饋信息的函數(shù)的最大Q容量。

以此方式，最大Q容量預(yù)測(cè)可在簡(jiǎn)單的參數(shù)修改之后動(dòng)態(tài)地適用于不同國(guó)家的并網(wǎng)準(zhǔn)則。根據(jù)實(shí)施例構(gòu)造的方法和系統(tǒng)可與多種可再生的替代性能量供應(yīng)源(列舉幾個(gè)，諸如太陽(yáng)能和風(fēng)能)一起使用。

下文參考附圖對(duì)各項(xiàng)實(shí)施例的其他特征和優(yōu)點(diǎn)以及結(jié)構(gòu)和操作進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。本發(fā)明不限于本說(shuō)明書中描述的具體實(shí)施例。實(shí)施例僅為示意性目的展示?；诒菊f(shuō)明書中包含的教導(dǎo)內(nèi)容，附加的實(shí)施例對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見(jiàn)。

附圖說(shuō)明

并入本說(shuō)明書中且形成本說(shuō)明書的一部分的附圖示出本發(fā)明并且連同本說(shuō)明進(jìn)一步用于解釋本發(fā)明的原理，并且使得相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠進(jìn)行和使用本發(fā)明。

圖1為可實(shí)踐本發(fā)明實(shí)施例的示例性功率管理系統(tǒng)環(huán)境的框圖圖示。

圖2為圖1中所示的并網(wǎng)轉(zhuǎn)換器、連同至電網(wǎng)的相關(guān)電氣連接的詳細(xì)圖示。

圖3為圖2中所示的并網(wǎng)轉(zhuǎn)換器的最大線電壓的圖示。

圖4為根據(jù)實(shí)施例構(gòu)造的示例性超前最大無(wú)功功率容量預(yù)測(cè)模塊的框圖。

圖5為根據(jù)實(shí)施例的示例性轉(zhuǎn)換器誤差校正技術(shù)的圖示。

圖6A為根據(jù)實(shí)施例構(gòu)造的Q正插值模塊(Q positive interpolation module)的框圖圖示。

圖6B為根據(jù)實(shí)施例構(gòu)造的Q負(fù)插值模塊(Q negative interpolation module)的框圖圖示。

圖7為根據(jù)實(shí)施例構(gòu)造的圖2中描繪的轉(zhuǎn)換器控制模塊的更詳細(xì)的框圖。

圖8為描繪常規(guī)Q容量預(yù)測(cè)波形與實(shí)際最大Q輸出波形之間的比較的圖示。

圖9A和9B為根據(jù)實(shí)施例的對(duì)于實(shí)際最大Q輸出波形分別超前和滯后的Q容量預(yù)測(cè)波形的圖示。

圖10為實(shí)踐本發(fā)明實(shí)施例的示例性方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

盡管本說(shuō)明書中利用針對(duì)特定實(shí)現(xiàn)方式的示意性實(shí)施例來(lái)描述示意性實(shí)施例，但應(yīng)理解本發(fā)明不限于此。閱讀了本說(shuō)明書中提供的教導(dǎo)內(nèi)容的本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到在其范圍內(nèi)的附加修改、應(yīng)用和實(shí)施例，以及本說(shuō)明書描述的照明系統(tǒng)將具有重要應(yīng)用的附加領(lǐng)域。

以下詳細(xì)描述在本質(zhì)上僅僅是示例性的，而并不意圖限制本說(shuō)明書中所揭示的應(yīng)用和用途。此外，并不意圖受前述背景技術(shù)或者發(fā)明內(nèi)容或以下詳細(xì)描述中所列舉的任何理論的約束。

圖1為示例性電功率管理系統(tǒng)100的框圖圖示，在所述系統(tǒng)中可實(shí)踐本發(fā)明的實(shí)施例。系統(tǒng)100包括電網(wǎng)102、連同能量源104。一種這樣的能量源可包括向電網(wǎng)102提供可再生能源的基于光伏(PV)的太陽(yáng)能量源。并網(wǎng)轉(zhuǎn)換器106被設(shè)置用來(lái)接收、測(cè)試和調(diào)節(jié)由能量源104產(chǎn)生的能量，以便確保它與電網(wǎng)102的適用性和兼容性。

在另一個(gè)實(shí)例中，聯(lián)接到永磁同步發(fā)電機(jī)(PMSG)的風(fēng)力渦輪機(jī)可將風(fēng)生電力供應(yīng)到并網(wǎng)轉(zhuǎn)換器106。轉(zhuǎn)換器106將對(duì)風(fēng)生電力進(jìn)行分析、調(diào)節(jié)，確保它作為用于供應(yīng)到電網(wǎng)102的可行能量源的適用性和兼容性。

更具體地，并網(wǎng)轉(zhuǎn)換器106調(diào)節(jié)能量源104的輸出，以便補(bǔ)償在從其輸出的電力中的異?；蛩矔r(shí)故障-最后可能使電網(wǎng)102的性能降級(jí)的異常或故障。

在本發(fā)明的示意性實(shí)施例中，以及如以下更詳細(xì)討論的，補(bǔ)償在從外源輸出的電力中的異?；蚬收系哪芰椴⒕W(wǎng)轉(zhuǎn)換器106的無(wú)功功率容量的函數(shù)。

作為背景，當(dāng)向電網(wǎng)102供應(yīng)電力時(shí)，電網(wǎng)呈現(xiàn)對(duì)應(yīng)地表示電網(wǎng)阻抗的固有容量。另外，外部環(huán)境可在操作期間產(chǎn)生電網(wǎng)102的失靈(例如，阻抗/電壓/頻率)。這些失靈最后由于短路、雷擊損害或其他異?？捎|發(fā)在用來(lái)執(zhí)行與電網(wǎng)102關(guān)聯(lián)的重要功能的設(shè)備中的對(duì)應(yīng)故障。

許多常規(guī)并網(wǎng)轉(zhuǎn)換器包括進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)墓δ?。然而，挑?zhàn)為在操作期間轉(zhuǎn)換器的無(wú)功功率容量不是靜態(tài)的，它也不單純?yōu)橐曉诠β屎陀泄β瘦敵龅暮瘮?shù)。而實(shí)際上，除功率轉(zhuǎn)換器的自身內(nèi)部狀態(tài)(例如，有功功率輸出/無(wú)功功率輸出/DC母線電壓限值/控制算法等)之外，無(wú)功功率容量還與電網(wǎng)的操作環(huán)境(例如，阻抗/頻率/電壓)緊密相關(guān)。

由此，為優(yōu)化對(duì)由能量源104產(chǎn)生的電力的調(diào)節(jié)，并網(wǎng)轉(zhuǎn)換器應(yīng)具有準(zhǔn)確預(yù)測(cè)無(wú)功功率容量的能力-無(wú)論在穩(wěn)態(tài)或是瞬變狀況發(fā)生期間。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，并網(wǎng)轉(zhuǎn)換器106具有實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)無(wú)功功率容量的能力。

更具體地，根據(jù)實(shí)施例構(gòu)造的并網(wǎng)轉(zhuǎn)換器106包括可實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)換器的無(wú)功功率容量的功能。此預(yù)測(cè)能力是基于并網(wǎng)轉(zhuǎn)換器106的內(nèi)部狀態(tài)信息和與電網(wǎng)102相關(guān)聯(lián)的外部連接點(diǎn)反饋信息。

并網(wǎng)轉(zhuǎn)換器106準(zhǔn)確預(yù)測(cè)其自身無(wú)功補(bǔ)償容量的能力提供更有效的故障管理系統(tǒng)。更準(zhǔn)確的無(wú)功功率容量評(píng)估繼而使得能夠更有效地調(diào)節(jié)與功率管理系統(tǒng)環(huán)境100相關(guān)聯(lián)的電力(例如，電壓)。另外，當(dāng)調(diào)節(jié)未能阻止失靈并且故障發(fā)生時(shí)，實(shí)施例加速恢復(fù)并增強(qiáng)耐久性。

圖2為聯(lián)接到電網(wǎng)102的并網(wǎng)轉(zhuǎn)換器106的物理模型、連同通常指示穩(wěn)態(tài)(即無(wú)故障)電網(wǎng)操作的各種參數(shù)的框圖圖示。

并網(wǎng)轉(zhuǎn)換器106包括轉(zhuǎn)換器控制模塊200。以下更詳細(xì)地討論的，轉(zhuǎn)換器控制模塊200包括用于優(yōu)化并網(wǎng)轉(zhuǎn)換器106的無(wú)功功率容量預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性的附加子模塊和組件。

如圖2中描繪的，并網(wǎng)控制器106產(chǎn)生功率轉(zhuǎn)換器瞬時(shí)線電壓Vc。電感器L表示功率轉(zhuǎn)換器106的電感，從而在Vc流過(guò)其中時(shí)產(chǎn)生電網(wǎng)電流Ig，和瞬時(shí)電網(wǎng)線電壓Vg。在實(shí)施例中，Vc、Vg、Ig和L之間的相互作用與并網(wǎng)轉(zhuǎn)換器106的Q容量預(yù)測(cè)相關(guān)。

在示例性實(shí)施例中，無(wú)功功率補(bǔ)償為Q的函數(shù)，所述Q穩(wěn)定電網(wǎng)電壓Vg，從而增強(qiáng)電功率管理系統(tǒng)100的操作效率。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解的，Q可進(jìn)一步分成兩種類型：超前無(wú)功功率(超前Var)和滯后無(wú)功功率(滯后Var)。

圖3為DC鏈路最大電壓(Vdc_max)的影響的圖示300，所述電壓對(duì)于準(zhǔn)確確定超前Var是不可或缺的。并網(wǎng)轉(zhuǎn)換器106的可獲得最大AC線電壓(Vc_max)是Vdc_max的函數(shù)并且被Vdc_max物理限制。

圖3描繪確定最大超前Var的矢量關(guān)系。最大超前Var還是電網(wǎng)頻率(fg)的函數(shù)。假定瞬時(shí)電網(wǎng)線電壓為Vg并且反饋功率為Pout，則電網(wǎng)容量足夠大，使得Vg在Q補(bǔ)償期間不改變。

圖300示出了短矢量Vc和較長(zhǎng)矢量Vc_max。垂直矢量V_y保持不變，從而導(dǎo)致Pout也保持不變?；谶@些等式，最大超前無(wú)功功率(Qvar_pos_max_1)可由以下方式獲得：

Z＝2*pi*fg*L*sqrt(3)//Z：線阻抗

I_x＝Pout/(sqrt(3)*Vg)//I_x：X軸302處的線電流

V_y(Y軸304處的電壓)＝I_x*Z

在此瞬間，對(duì)于Vc_max＝Vdc_max*K(K值基于轉(zhuǎn)換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu))，并且Pout保持恒定，如以上指出的。因此，最大超前無(wú)功功率容量為：

θ＝asin(V_y/Vc_max)

Qvar_pos_max_1＝sqrt(3)*Vg*(Vc_max*cos(θ)-Vg)/Z......等式(1)

作為解釋，電網(wǎng)容量可能不是無(wú)限的，因?yàn)樗硞€(gè)水平的阻抗。因此，Q輸出將遞增地增加Vg。因?yàn)楫?dāng)Vg增加時(shí)Vc max不變，所以Vg的這些遞增增加最后減少轉(zhuǎn)換器的無(wú)功功率容量。然而，在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中考慮了無(wú)功功率容量的這一減少。

圖4為配置用于實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)產(chǎn)生輸出(Qvar_pos_max_1)402的示例性超前無(wú)功功率容量預(yù)測(cè)模塊400的框圖。Qvar_pos_max_1信號(hào)402為超前Q容量的全面預(yù)測(cè)-作為內(nèi)部轉(zhuǎn)換器狀態(tài)信息和外部電網(wǎng)連接點(diǎn)反饋信息的函數(shù)而產(chǎn)生。以此方式確定，Qvar_pos_max_1信號(hào)402預(yù)測(cè)值與電網(wǎng)102的阻抗無(wú)關(guān)。

圖5為根據(jù)實(shí)施例的示例性校正技術(shù)500的圖示。圖500描繪與超前電壓閾值504相關(guān)聯(lián)的超前Var 502(Q>0)，所述閾值504具有上(Vth2)電平和下(Vth1)電平。電壓閾值504為沿X軸508的現(xiàn)場(chǎng)并網(wǎng)準(zhǔn)則506的函數(shù)。類似地，滯后Var 510(Q<0)與滯后電壓閾值512相關(guān)聯(lián)，所述閾值512具有上(Vth3)電平和下(Vth4)電平。

如以上指出的，每個(gè)國(guó)家具有其自身的并網(wǎng)準(zhǔn)則(grid code)，所述并網(wǎng)準(zhǔn)則為其電網(wǎng)建立電壓限制。例如，美國(guó)的電壓限值(即并網(wǎng)準(zhǔn)則)為0.9PU-1.1PU。因此，美國(guó)電網(wǎng)的電壓電平不能超過(guò)此范圍的上邊界。

在Q補(bǔ)償期間，Vg將相應(yīng)地改變，并且其量值為電網(wǎng)阻抗(通常未知)的函數(shù)。緊急瞬態(tài)或其他某種異常可能在Q補(bǔ)償期間發(fā)生。因此，Vg可能接近由相關(guān)現(xiàn)場(chǎng)并網(wǎng)準(zhǔn)則建立的預(yù)先確定的上電壓邊界或下電壓邊界。

因此，轉(zhuǎn)換器的Q容量預(yù)測(cè)功能必須配備有校正技術(shù)，所述校正技術(shù)用于限制Q輸出并且反映這種Q容量預(yù)測(cè)中的動(dòng)態(tài)改變，以便阻止電壓電平超過(guò)這些建立的并網(wǎng)準(zhǔn)則電壓的上邊界或下邊界。根據(jù)實(shí)施例構(gòu)造的轉(zhuǎn)換器提供誤差校正以便幫助減輕此問(wèn)題。

返回圖5，超前無(wú)功功率容量校正技術(shù)可被分類成插值加遲滯控制，其為：

在圖5中，if

Vgrid>＝Vth2

Qvar_pos_max＝Qvar_out–Constant//(Constant>0)

Else If

Vth1＝<Vgird<＝(Vth2-hysteresis)

Qvar_pos_max＝Qvar_prediction+(Qvar_out-Constant Qvar_prediction)*(Vgrid-Vth1)/(Vth2-Vth1)

Else

Qvar_pos_max＝Qvar_prediction

(Vth1、Vth2為與不同本地并網(wǎng)準(zhǔn)則相關(guān)聯(lián)的電壓閾值設(shè)置，Qvar_out為轉(zhuǎn)換器的無(wú)功輸出)

滯后無(wú)功功率容量校正技術(shù)可被分類成插值加遲滯控制，其為：

再次，在圖5中，

IfVgrid<＝Vth4

Qvar_neg_max＝Qvar_out+Constant//(Constant>0)

Else If

Vth3>＝Vgird>＝Vth4-hysteresis

Qvar_neg_max＝Qvar_prediction+(Qvar_out+Constant-Qvar_prediction)*(Vgrid-Vth3)/(Vth4-Vth3)

Else

Qvar_neg_max＝Qvar_prediction

(Vth3、Vth4為與不同現(xiàn)場(chǎng)并網(wǎng)準(zhǔn)則相關(guān)聯(lián)的電壓閾值設(shè)置，Qvar_out為轉(zhuǎn)換器的無(wú)功輸出)

圖6A為根據(jù)實(shí)施例構(gòu)造的超前Q模塊600的。超前Q模塊600包括閾值上/下電平模塊602和超前var插值模塊604。閾值上/下電平模塊602處理上電平/下電平電壓閾值504，參考圖5討論。

插值模塊604配置用于接收常規(guī)確定的Qvar_pos_max_0預(yù)測(cè)信號(hào)606、Qvar_out和Vgrid值作為輸入?；谏舷码娖诫妷洪撝?04分析這些輸入值。產(chǎn)生Qvar_pos_max_2信號(hào)608作為來(lái)自超前var插值模塊604的輸出。

圖6B為根據(jù)實(shí)施例構(gòu)造的滯后Q模塊610的框圖圖解。滯后Q模塊610包括閾值上/下電平模塊612和滯后var插值模塊614。閾值上/下電平模塊612處理以上的上/下電平電壓閾值512，參考圖5討論。

滯后var插值模塊614配置用于接收常規(guī)確定的Qvar_neg_max_0預(yù)測(cè)信號(hào)616、Qvar_out和Vgrid值作為輸入?；谏舷码娖诫妷洪撝?04分析這些輸入值。產(chǎn)生Qvar_neg_max_capability信號(hào)618作為來(lái)自滯后var負(fù)插值模塊614的輸出。

圖7為圖2中描繪的轉(zhuǎn)換器控制模塊200的更詳細(xì)的框圖。盡管轉(zhuǎn)換器模塊200可包括在并網(wǎng)轉(zhuǎn)換器106內(nèi)，但本發(fā)明不限制于此。例如，轉(zhuǎn)換器模塊200可以是單獨(dú)的組件、嵌入在另一個(gè)模塊內(nèi)或以完全不同的配置提供。

在圖7的示意性實(shí)例中，轉(zhuǎn)換器模塊200包括超前無(wú)功功率容量預(yù)測(cè)區(qū)段700，包括遺留模塊702。遺留模塊702常規(guī)地確定Qvar_pos_max_0信號(hào)606，以上在圖6A的討論中指出。在常規(guī)系統(tǒng)中，Qvar_pos_max_0信號(hào)606用作對(duì)于反相器或轉(zhuǎn)換器的參考限制器。

然而，在實(shí)施例中，Qvar_pos_max_0信號(hào)606被作為輸入提供到超前Q模塊600，在所述模塊600中產(chǎn)生Qvar_pos_max_2容量信號(hào)608作為輸出，也如上指出。在圖7中描述的示例性實(shí)施例中，Qvar_pos_max_2容量信號(hào)608響應(yīng)于動(dòng)態(tài)確定的Qvar_pos_max_1信號(hào)402預(yù)測(cè)值來(lái)更新。此更新在最小(例如，組合器)模塊708內(nèi)發(fā)生以便發(fā)現(xiàn)最小值。產(chǎn)生Qvar_pos_max_capability信號(hào)710作為輸出信號(hào)。

相似地，轉(zhuǎn)換器模塊200包括滯后無(wú)功功率容量預(yù)測(cè)區(qū)段712和遺留模塊703。遺留模塊703常規(guī)地確定Qvar_neg_max_0信號(hào)616，以上在圖6B的討論中指出。Qvar_neg_max_0信號(hào)616被作為輸入提供到滯后Q模塊610，在所述模塊610中產(chǎn)生Qvar_neg_max_capability信號(hào)618作為輸出。

根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，Qvar_pos_max_capability信號(hào)710和Qvar_neg_max_capability信號(hào)618代表動(dòng)態(tài)Q容量預(yù)測(cè)信號(hào)720，其被實(shí)時(shí)提供為來(lái)自轉(zhuǎn)換器控制模塊200的輸出信號(hào)。動(dòng)態(tài)Q容量預(yù)測(cè)信號(hào)720指示實(shí)施例的實(shí)時(shí)Q補(bǔ)償容量。

更具體地，動(dòng)態(tài)Q容量預(yù)測(cè)信號(hào)720可被作為更準(zhǔn)確和全面的參考信息提供到電網(wǎng)管理系統(tǒng)。電網(wǎng)管理系統(tǒng)在調(diào)節(jié)電網(wǎng)電壓時(shí)可利用此預(yù)測(cè)信息來(lái)平衡轉(zhuǎn)換器的無(wú)功功率容量。此技術(shù)增強(qiáng)電功率管理系統(tǒng)100的操作效率。

優(yōu)于常規(guī)Q容量預(yù)測(cè)方法的實(shí)施例的動(dòng)態(tài)Q容量預(yù)測(cè)技術(shù)的實(shí)際優(yōu)點(diǎn)以下在圖8和9中以圖形描繪。

圖8為描繪常規(guī)Q容量預(yù)測(cè)值波形802與實(shí)際最大Q輸出波形804之間的比較的圖示800。即，圖8描繪當(dāng)前部署在現(xiàn)場(chǎng)中的常規(guī)無(wú)功功率容量預(yù)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際問(wèn)題。圖形圖解800使用轉(zhuǎn)換器或反相器的無(wú)功功率容量預(yù)測(cè)值作為發(fā)送回反相器的設(shè)置點(diǎn)以便驗(yàn)證功能。

在圖示800中，當(dāng)反相器將超前無(wú)功功率反饋到電網(wǎng)中時(shí)，電網(wǎng)電壓806上升。然而，在點(diǎn)S處，常規(guī)無(wú)功功率容量預(yù)測(cè)值802和實(shí)際最大Q值804開(kāi)始分叉。發(fā)生此分叉的原因在于，如以上討論的DC鏈路電壓最大限值未被考慮到或包括到這些常規(guī)方法的無(wú)功功率容量預(yù)測(cè)值之中。

理想的是，為可靠地和有效地補(bǔ)償故障并且穩(wěn)定電網(wǎng)電壓Vg，無(wú)功功率容量預(yù)測(cè)值802和實(shí)際容量值804應(yīng)非常接近。這些值不應(yīng)分叉，如以上描述的以及在圖8中描繪的。

圖9A為根據(jù)實(shí)施例，當(dāng)電網(wǎng)電壓Vg 806觸及本地并網(wǎng)準(zhǔn)則中限定的上限時(shí)，模擬超前(正)Var預(yù)測(cè)容量波形902相對(duì)于實(shí)際超前Var輸出波形904的圖形圖解900。在圖形圖解900中，當(dāng)超前Var容量預(yù)測(cè)波形902被作為命令提供到轉(zhuǎn)換器時(shí)，超前Var預(yù)測(cè)902和實(shí)際超前Var輸出波形904幾乎相同。

圖9B為根據(jù)實(shí)施例，當(dāng)電網(wǎng)電壓Vg 806觸及本地并網(wǎng)準(zhǔn)則中限定的下限時(shí)，模擬滯后(負(fù))Var預(yù)測(cè)容量波形908相對(duì)于實(shí)際滯后Var輸出波形910的圖形圖解906。如以上指出的，相對(duì)于圖9A，滯后Var容量預(yù)測(cè)908和實(shí)際滯后Var輸出波形910幾乎相同。

圖10為實(shí)踐本發(fā)明實(shí)施例的示例性方法1000的流程圖。方法1000包括用于收集電網(wǎng)互連點(diǎn)信息和轉(zhuǎn)換器內(nèi)部信息的步驟1002。步驟1004包括動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)作為選自以下組的至少一個(gè)的函數(shù)的實(shí)時(shí)最大無(wú)功功率容量，所述組包括：(i)直流鏈路最大電壓，(ii)瞬時(shí)電網(wǎng)電壓，和(iii)線電流。在步驟1006中，基于具體的并網(wǎng)準(zhǔn)則限值來(lái)進(jìn)行校正。在步驟1008中，將最終無(wú)功功率容量信息發(fā)送到電網(wǎng)管理系統(tǒng)。

結(jié)論

本領(lǐng)域的技術(shù)人員具體地將按照上述教導(dǎo)內(nèi)容可做出由本技術(shù)涵蓋的替代性實(shí)施例、實(shí)例和修改。另外，應(yīng)當(dāng)理解用于描述本技術(shù)的術(shù)語(yǔ)旨在為描述詞語(yǔ)的實(shí)質(zhì)而不是限制。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員還將理解以上描述的優(yōu)選和替代性實(shí)施例的各種適配和修改可被配置而不偏離本技術(shù)的范圍和精神。由此，應(yīng)當(dāng)理解，在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可能以本說(shuō)明書具體描述的之外的形式實(shí)踐本發(fā)明。

元件列表：

圖1

100-管理系統(tǒng)

102-電網(wǎng)

104-能量源

106-功率轉(zhuǎn)換器、并網(wǎng)轉(zhuǎn)換器

圖2

102-電網(wǎng)

106-功率轉(zhuǎn)換器、并網(wǎng)轉(zhuǎn)換器

200-轉(zhuǎn)換器控制模塊

圖3

300-圖示

302-X軸線電流

304-Y軸電壓

圖4

400-預(yù)測(cè)模塊

402-Qvar_pos_max_1

圖5

500-示例性校正技術(shù)，圖示

502-超前Var

504-電壓閾值

506-并網(wǎng)準(zhǔn)則

508-X軸

510-滯后Var

512-電壓閾值

圖6A

600-超前Q模塊

602-閾值上/下電平模塊

504-電壓閾值

604-插值模塊

606-信號(hào)

608-信號(hào)

圖6B

610-模塊

612-模塊

512-電壓閾值

614-插值模塊

616-信號(hào)

618-信號(hào)

圖7

700-區(qū)段

400-模塊

402-Qvar_pos_max_1

702-遺留模塊

600-超前Q模塊

606-預(yù)測(cè)信號(hào)

608-信號(hào)

708-模塊

710-capability信號(hào)

720-預(yù)測(cè)信號(hào)

712-預(yù)測(cè)區(qū)段

703-遺留模塊

616-信號(hào)

610-Q模塊

618-信號(hào)

703-遺留模塊

200-轉(zhuǎn)換器控制模塊

圖8

800-圖示

802-預(yù)測(cè)值波形

804-輸出波形，Q值，容量值806-電網(wǎng)電壓

圖9A

900-圖形圖解

902-預(yù)測(cè)容量波形

806-電網(wǎng)電壓

904-輸出波形

圖9B

806-電網(wǎng)電壓

906-圖形圖解

910-輸出波形

908-容量預(yù)測(cè)

圖10

1000-方法

1002-步驟

1004-步驟

1006-步驟

1008-步驟