電力系統互連系統和電力轉換方法技術方案

本發明專利技術涉及電力系統互連系統和電力轉換方法。電力系統互連系統包括：電壓檢測部件，該電壓檢測部件被構造為檢測電力系統線的電壓值以生成檢測電壓值；和ＰＷＭ信號生成部件，該ＰＷＭ信號生成部件被構造為生成ＰＷＭ信號使得輸出電壓跟隨檢測電壓值。電壓轉換電路被構造為通過基于ＰＷＭ信號對從電源提供的電力執行脈沖寬度調制控制來生成輸出電壓并且將輸出電壓提供給電力系統線。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及電力系統互連系統。
技術介紹
已經開發將由光電發電、風力發電等等生成的電力轉換為具有與電力系統相同特 性的電力的技術。為了實現由諸如光電發電器的DC電力生成器產生的DC電力的系統互連， 重要的是，保持電力損失小。當系統電力是AC波形的電力時，進一步要求減小延遲并且進 行相位調整。專利文獻1描述用于太陽能電池的輸出的系統互連的變換器設備。在此專利文獻 1中公布的技術中，執行MPPT(最大電力點跟蹤)控制以保持電力損失小。引用列表 JP 2000-20150A
技術實現思路
在執行系統互連中，系統的AC電力的波形可能不具有理想的正弦波。例如，在家 庭中的系統電力線中，波形根據電器的負載而變化。即使對于與不具有理想的正弦波的這 樣的系統電力的系統互連，要求具有更少的電力損失和高效率的電力轉換技術。在本專利技術的一個方面中，電力系統互連系統包括電壓檢測部件，該電壓檢測部件 被構造為檢測電力系統線的電壓值以生成檢測電壓值；PWM信號生成部件，該PWM信號生成 部件被構造為生成PWM信號使得輸出電壓跟隨檢測電壓值；以及電壓轉換電路，該電壓轉 換電路被構造為通過基于PWM信號對從電源提供的電力執行脈沖寬度調制控制來生成輸 出電壓并且將輸出電壓提供給電力系統線。在本專利技術的另一方面中，微控制器包括電壓獲取部件，該電壓獲取部件被構造為 獲取通過檢測系統電力線的電壓生成的檢測電壓值；PWM信號生成部件，該PWM信號生成部 件被構造為生成使輸出電壓跟隨電壓檢測值的PWM信號；以及輸出部件，該輸出部件被構 造為將PWM信號輸出到電壓轉換電路，該電壓轉換電路通過基于PWM信號對從電源提供的 電力執行PWM調制來生成輸出電壓并且將輸出電壓提供給系統電力線。在本專利技術的又一方面中，通過下述來實現電力轉換方法檢測系統電力線的電壓 以生成檢測電壓值；生成用于輸出電壓跟隨檢測電壓值的PWM信號；并且將PWM信號輸出 到電壓轉換電路，該電壓轉換電路通過基于PWM信號對從電源提供的電力執行PWM調制來 生成輸出電壓并且將輸出電壓提供給系統電力線。本專利技術提供了一種電力轉換技術，即使對于與不具有理想的正弦波的系統電力的 互連，該電力轉換技術幾乎沒有電力損失并且具有高效率。附圖說明結合附圖，根據某些實施例的以下描述，本專利技術的以上和其它目的、優點和特征將更加明顯，其中 圖1是示出電力系統互連系統的構造的框圖；圖2A示出電壓升壓斬波器電路；圖2B示出電壓降壓斬波器電路；圖3示出本專利技術的第一實施例中的電力轉換部件的構造；圖4是示出微控制器的操作的流程圖；圖5A示出輸入波形和輸出波形的示例；圖5B示出輸入波形和輸出波形的示例；以及圖6示出本專利技術的第二實施例中的電力轉換部件的構造。具體實施例方式在下文中，將會參考附圖描述本專利技術的電力系統互連系統。圖1是示出根據本專利技術的電力系統互連系統的構造的框圖。DC電力生成器B 1是 提供DC電力的電源，并且包括太陽能電池板和它的陣列單元。DC電力生成器B 1輸出的 DC電力被提供給電壓控制部件B2。電壓控制部件B2被提供有諸如電壓升壓電路(圖2A)或者電壓降壓電路(圖2B) 的電壓改變電路C2。當系統側電壓是顯著地低于由DC電力生成器Bl生成的電壓時，電壓 降壓電路被用作電壓改變電路來替代電壓升壓電路C2。電壓控制部件B2被提供有伏特計 Mvl和安培表Mil。伏特計Mvl在電壓改變電路C2的前側上測量從DC電力生成器Bl提供 的電力的電壓以生成時間序列電壓值數據。安培表Mil測量從DC電力生成器Bl提供的電 力的電流以生成時間序列電流值數據。電壓控制部件B2基于由伏特計Mvl生成的電壓值 數據和由安培表Mil生成的電流值數據控制電壓改變電路C2，以執行DC電力生成器Bl的 最大電力點跟蹤控制。通過典型的電壓升壓電路的構造能夠實現諸如電壓升壓電路的電壓改變電路C2。 作為一個示例，在圖2A中示出典型的電壓升壓斬波器電路。電壓升壓電路C2被提供有執 行PWM控制的控制部件(未示出)。此控制部件控制切換元件Swl的接通/斷開，從而從 DC電力生成器Bl輸出的并且從輸入端子mi提供的電壓被升壓到從輸出端子OUTl輸出的 目標電壓。而且，當電壓控制部件B2被提供有電壓降壓電路C2替代電壓升壓電路時，其能夠 通過典型的電壓降壓電路的構造實現。作為一個示例，在圖2B中示出典型的電壓降壓斬波 器電路。電壓降壓電路被提供有執行PWM控制的控制部件(未示出)。此控制部件控制切 換元件Sw2的接通/斷開，從而由DC電力生成器Bl輸出的并且從輸入端子mi提供的電 壓被降壓到從輸出端子0UT2輸出的目標電壓。電力轉換部件B3接收從電壓改變電路C2輸出的電壓。接收的電壓被轉換為適合 于系統互連的電壓并且然后被從電壓轉換器C3輸出。在本專利技術中，從電力轉換部件B3輸 出的電力被提供給單相3線AC電力傳輸型的系統電力線SYS，其包括一對外線LLl和LL2 以及一條中性線(neutral line)LN。圖3示出本專利技術的第一實施例中的電力轉換部件B3的構造。電力轉換部件B3被 提供有從電壓控制部件B2輸出的電力被提供到的輸入端子IN3和IN4。電力轉換部件B3被進一步提供有伏特計Mv2，該伏特計Mv2用于始終實時地監視和檢測輸入端子IN3和輸入 端子IN4之間的電壓。為了生成分壓的目的，本實施例中的電壓計Mv2具有串聯地連接在 輸入端子IN3和輸入端子IN4之間的電阻器元件R21和電阻器元件R22。電力轉換部件B3具有微控制器10。微控制器10的模擬數字(A/D)轉換部件 (ADC)11檢測并且轉換諸如具有與輸入端子IN4相同的電壓的線的預定的電壓線與電阻器 元件R21和電阻器元件R22之間的節點之間的電壓。A/D轉換部件11基于檢測到的電壓生 成并且輸出電壓信號作為數字信號來表示輸入端子IN3和IN4之間的電壓。下面將會加以 描述的微控制器10和它的軟件功能能夠被替換為執行相同操作的邏輯電路。電力轉換部件B3被進一步被提供有伏特計Mv3，該伏特計Mv3實時地按時間序列 監視并且檢測由系統電力線SYS提供的電壓。在本實施例中，伏特計Mv3被提供有串聯地 連接在單相3線型的系統電力線SYS中的外線LLl和中性線LN之間的電阻器元件R31和 電阻器元件R32。通過電阻器元件R31和電阻器元件R32，檢測系統電力線SYS的外線LLl 和中性線LN之間的電壓。微控制器10的A/D轉換部件13基于檢測到的電壓生成并且輸 出電壓信號作為數字信號，以表示外線LLl和中性線LN之間的電壓。類似地，通過電阻器 元件R33和R34，生成并且輸出數字信號以表示外線L2和中性線LN之間的電壓。電力轉換部件B3被進一步提供有數字模擬(D/A)轉換部件DAC。D/A轉換部件 DAC被提供有變換器INV和濾波器電路LC。通過包括形成多個支路(arm)的諸如電力MOS 晶體管、IGBT、SiC電力器件的切換元件Trl至Tr4的典型的電壓變換器能夠實現變換器 INV。通過由PWM定時器12生成的用于脈沖寬度調制控制的PWM信號確定切換元件Trl至 Tr4中的每一個的接通/斷開時序。變換器INV將從電壓控制部件B2輸出的電力轉換為適 合于系統互連的電力并且然后將其輸出。通本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電力系統互連系統，包括：電壓檢測部件，所述電壓檢測部件被構造為檢測電力系統線的電壓值以生成檢測電壓值；ＰＷＭ信號生成部件，所述ＰＷＭ信號生成部件被構造為生成ＰＷＭ信號使得輸出電壓跟隨所述檢測電壓值；以及電壓轉換電路，所述電壓轉換電路被構造為通過基于所述ＰＷＭ信號對從電源提供的電力執行脈沖寬度調制控制來生成所述輸出電壓并且將所述輸出電壓提供給所述電力系統線。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：岡田紀雄，
申請(專利權)人：瑞薩電子株式會社，
類型：發明
國別省市：JP[日本]