在逆变器再次使能期间减小光伏阵列电压制造技术

一种用于获取太阳能的装置，包括：光伏阵列，用于产生DC电压；放电电路，用于使DC电压从第一值衰减至第二值；以及逆变器电路，用于将来自所述放电电路的输出电压转换成AC电压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光伏逆变器系统，更具体地，涉及在逆变器启动序列动作(start-upsequence)期间减小由光伏阵列提供至逆变器的电压。
技术介绍
光伏阵列输出DC电压。该电压取决于诸如太阳辐照度、温度及呈给阵列的电负载 等因素。为了更具商业用途，将该DC电压提供至实用级(utility class)的太阳能光伏逆变器。逆变器将DC光伏阵列输出转换成AC电压，该AC电压随后被用变压器升压，并提供至典型的AC实用输电网(utility grid)。此外，逆变器保持有最大功率点跟踪器(MPPT)，用于使光伏阵列工作在其最大功率点。逆变器可能偶尔会失效并需要维修。或者，警报可能会触发，因而逆变器保护将不得不被重置。在任何一种情况下，逆变器都被禁能(disabled)，因此不再与光伏阵列相互作用(interact)。一旦发生了这种情况，逆变器就不再控制负载。结果是，光伏阵列的输出DC电压增大。最终，逆变器必须被再次使能，以使光伏阵列能够重新服务。但是，如果阵列的输出电压高于逆变器开关元件的最大工作电压，则会出现麻烦。这在寒冷的环境温度下尤为可能。在这些情况下，再次使能逆变器可能会将开关元件暴露于过高的电压下，因而导致它们出故障。在逆变器将被再次使能时，当环境空气温度处于或接近开关元件的最低工作温度时，会出现另一个问题。这个问题的出现是因为随着温度降低，与开关元件关联的击穿电压也降低。例如，在_40°C,开关兀件的击穿电压可以比其25°C时的击穿电压低5%_15%。一种解决方案是降低阵列的DC电压输出。但是，输出电压取决于诸如太阳辐照度和室外温度等难以控制的因素。难以临时给阵列遮蔽太阳，或者难以改变室外温度以使逆变器能够被再次使能。安全地再次使能逆变器的一种已知方式是一直等到天黑，或者一直等到温度充分升高。但是，这通常会带来不便，因为延迟会导致电力生产的收益受损，还需要在正常工作时间之后雇佣人员。而且，在白天很长的极高纬度地区，可能要过几周或几个月天空才会足够黑暗以充分降低电压从而再次使能逆变器。并且在天空保持黑暗的时间段被延长的那些日子，在温度升得足够高以安全地再次使能逆变器之前可能要过几周或几个月
技术实现思路
在一个方案中，本专利技术的特征在于一种用于获取太阳能的装置。这种装置包括光伏阵列，用于产生DC电压；放电电路，用于使所述DC电压从第一值衰减至第二值；以及逆变器电路，用于将来自所述放电电路的输出电压转换成AC电压。在一个实施例中，所述装置包括放电电阻；以及放电开关，与所述放电电阻串联；且所述放电电路与所述逆变器电路并联。在这些实施例中，有些实施例中的放电开关包括IGBT，也有些实施例中的放电开关的电压额定值与所述逆变器电路的电压额定值相等。在这些实施例中还包括这样的实施例，其中，所述放电电阻的放电电阻值被选择为将所述放电电阻吸收的能量最小化，以服从于所述放电电阻和所述放电开关的瞬态电流额定值不被超过的限制。在其它实施例中，钳位二极管与所述放电电阻并联。另一个实施例还包括放电控制器，用于控制所述放电电路。该放电控制器被编程以控制所述DC电压从第一值衰减至第二值的速率。该放电控制器能够响应于接收指令而手动或自动地控制该速率。在所述装置的实施例中，有些实施例中的放电电路包括与所述放电电阻和所述放电开关并联的电容，并且其中，所述放电电阻被选择为让母线电容足够快地放电，以防止所述放电电阻和所述放电开关中至少一个在所述放电开关闭合时过热。在实施例中还包括这样的实施例，其中，所述逆变器电路包括并联的多对开关元件，每对包括串联的第一开关元件和第二开关元件。在一些实施例中，所述放电电路用于使DC电压的两个值之差充分大，以适应由于所述逆变器电路的动作(activity)所导致的电压瞬态值。在另一个方案中，本专利技术的特征在于一种用于减小由光伏阵列产生的电压的装置，所述装置包括用于使光伏阵列产生的DC电压从第一值衰减至第二值的器件；以及逆变器电路，用于将来自放电电路的输出电压转换成AC电压。在又一个方案中，本专利技术的特征在于一种用于禁能及再次使能连接至光伏阵列的逆变器电路的方法。该方法包括禁能逆变器电路与所述光伏阵列的相互作用；将所述光伏阵列产生的电压从第一值泄放至第二值；以及在所述电压已达到所述第二值之后，再次使能所述逆变器电路与所述光伏阵列之间的相互作用。在一些实践(practice)中，泄放电压包括允许电流流动经过与所述光伏阵列产生的电压并联连接的电阻。在这些实践中的有些实践中，允许电流流动包括闭合与所述电阻串联的开关。在这些实践中的另一些实践中，还包括再次断开所述开关；还有一些实践中，还包括将跨过所述开关的电压钳位至与所述光伏阵列产生的直流电压(concurrentvoltage)相等的值。在其它实践中，泄放电压包括使从所述第一值到所述第二值的过渡落在这样的时段内，所述时段被选择为足够短以避免电路部件过热。可选的实践还包括接收指令以再次使能所述逆变器电路，并且其中，泄放电压是响应于所述指令自动执行的。还包括这样的实践，其中，将所述第二值选择为大于所述阵列的MPP工作电压；以及这样的实践，其中，将所述第二值选择为小于所述光伏阵列的最大功率点工作电压。在将所述第二值选择为小于最大功率点工作电压的这些实践中，有这样的实践，其包括检测所述电压已达到所述第二值，并且在使能所述逆变器电路与所述光伏阵列之间的相互作用之前等待一选择的时段。通过以下详细说明和附图，本专利技术的这些以及其它特征将变得明显，在附图中附图说明图I为光伏发电设施(power plant)的示意图；图2为图I的发电设施中使用的太阳能逆变器；以及图3和图4示出用于遍历(traversing)来自图I的光伏发电设施的光伏阵列的V/I特性的两种方法。具体实施例方式图I示出典型的光伏发电站10，其具有将AC电压提供至第一变压器14的一个或 多个光伏设施12a-c。第一变压器14提高该AC电压，并且将所得到的高压输出施加于连接至实用输电网的输电线16上。第一变压器14典型地接收34. 5kV级别的AC电压，并且将其升压为大约在115kV与345kV之间的AC电压。但是，在某些实施例中，第一变压器14将电压升压为低至69kV的低电压，或者升压为超出345kV的电压。典型的光伏设施12a包括光伏阵列20，其响应于太阳辐照度，在太阳能逆变器系统24的输入母线22上生成DC电压。该电压的值取决于各太阳能面板的布局(layout)、光量、电负载以及温度。在典型工作条件下的典型实用级别应用中，输出电压处于750伏的级别。太阳能逆变器系统24将DC电压转换为AC电压，AC电压随后被提供至第二变压器26。对于电力将被提供至实用输电网的情况，太阳能逆变器系统24为并网(grid-tie)逆变器。第二变压器26的输出以及其它光伏设施12b_c处的相应变压器的输出随后被提供至第一变压器14。图2所示的典型的太阳能逆变器系统24包括放电电路34和逆变器电路28。逆变器电路28包括与成对的开关元件30并联的DC母线电容器25，所述成对的开关元件30响应于来自运行控制器32的指令而导通和截止。每对开关元件30都可被用于生成AC信号。因此，所示的三对开关元件30可被用于生成三相AC信号。期望用光伏本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.11.25 US 12/625,6451.一种用于获取太阳能的装置，所述装置包括 光伏阵列，用于产生DC电压； 放电电路，用于使所述DC电压从第一值衰减至第二值；以及 逆变器电路，用于将来自所述放电电路的输出电压转换成AC电压。2.如权利要求I所述的装置，其中，所述放电电路包括 放电电阻；以及 放电开关，与所述放电电阻串联； 其中，所述放电电路与所述逆变器电路并联。3.如权利要求2所述的装置，其中，所述放电开关包括IGBT。4.如权利要求2所述的装置，其中，所述开关的电压额定值与所述逆变器电路的电压额定值相等。5.如权利要求2所述的装置，其中，所述放电电路还包括与所述放电电阻并联的钳位二极管。6.如权利要求2所述的装置，其中，所述放电电路包括与所述放电电阻和所述放电开关并联的电容，并且其中，所述放电电阻被选择为让母线电容足够快地放电，以防止所述放电电阻和所述放电开关中至少一个在所述放电开关闭合时过热。7.如权利要求I所述的装置，其中，所述逆变器电路包括多个并联的成对的开关元件，每对包括串联的第一开关元件和第二开关元件。8.如权利要求I所述的装置，其中，所述第一值与所述第二值之差充分大，以适应由于所述逆变器电路的动作所导致的电压瞬态值。9.如权利要求I所述的装置，还包括放电控制器，用于控制所述放电电路，所述放电控制器被编程以控制所述DC电压的衰减。10.如权利要求9所述的装置，其中，所述放电控制器被配置为响应于接收指令而自动地控制所述衰减。11.如权利要求2所述的装置，其中，所述放电电阻具有放电电阻值，该放电电阻值被选择为将所述放电电阻吸收的能量最...

【专利技术属性】
技术研发人员：道格拉斯·C·福尔茨，克莱贝尔·V·C·法基尼，阿吉斯·H·维杰纳亚克，加里·J·鲍尔斯，
申请(专利权)人：美国超导公司，
类型：发明
国别省市：