CN102170249B - 太阳能发电***及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及发电频率控制。本发明提供一种太阳能发电***(10)，包括控制***(20)和耦合到光伏(PV)模块(14)并用于向电力网络(18)供电的DC到AC变换器(16)。控制***包括：功率点***(22)，用于提取从PV模块可获得的最大功率或小于从PV模块可获得的最大功率的功率；频率监视器(24)，用于从电力网络获得网络频率；内部参考系元件(26)，用于提供太阳能发电***的内部参考频率；频率比较器(28)，用于比较网络频率和内部参考频率；以及命令信号发生器(30)，用于使用频率比较来确定是否命令的输出功率的瞬变上升或下降是有保证的并且提供命令信号。

Description

太阳能发电***及其操作方法
技术领域
一般来说，本文公开的主题涉及太阳能发电***，更具体地说，涉及太阳能发电***的频率控制。
背景技术
由于传统的发电设备(例如同步发电机)的电网耦合的转动惯量和调速器控制，这类设备自然地响应频率扰动。太阳能发电设备目前不具有同步发电机的频率调节能力。
太阳能发电***具有产生电能的光伏(PV)模块。为向电网馈送电能，电力电子元件用于功率调节。在一个示例中，电力电子元件包括通过直流(DC)链路背对背连接的DC到DC变换器和DC到交流(AC)逆变器。
随着新的电网导则被开发用于太阳能发电***，以及随着太阳能的市场渗透级别的增加，太阳能的易变性正变得不太被公用事业公司接受。例如，公用事业公司正在强加或预期强加有关功率变化率限制、缩减和频率稳定的要求。
频率稳定涉及稳定电网频率。公用事业***的公知特点是：当负载超过发电时电网频率趋向下降而当发电超过负载时电网频率趋向上升。当电网经受在发电与负载之间的平衡方面的突然改变时，这种下降或上升可以单调方式、振荡方式或者二者结合的方式发生。在这类***的设计中考虑的是：实现补偿这种下降或上升的任何方法应该是不导致电网振荡加剧的方法。
使太阳能发电***能够提供频率稳定能力以便增加***耦合到的电力网的稳定性和可靠性会是所希望的。
发明内容
简言之，根据本发明的一个实施例，太阳能发电***包括：耦合到光伏(PV)模块并用于向电力网络供电的DC到AC变换器；以及控制***，包括：功率点***，用于提取从PV模块可获得的最大功率或小于从PV模块可获得的最大功率的功率；频率监视器，用于从电力网络获得网络频率；内部参考系元件，用于提供太阳能发电***的内部参考频率；频率比较器，用于比较网络频率和内部参考频率；以及命令信号发生器，用于使用频率比较来确定是否命令的输出功率的瞬变上升或下降是有保证的并且提供命令信号。
根据本发明的另一个实施例，太阳能发电***包括：用于从PV模块接收电力并向电力网络供电的DC到AC变换器，其中DC到AC变换器沿电力线耦合到电力网络；能量存储单元，通过附加电力变换器耦合到电力线，用于当需要支持电力网络的频率稳定时供应或吸收能量；以及控制***。控制***包括：功率点***，用于提取从PV模块可获得的最大功率或小于从PV模块可获得的最大功率的功率；频率监视器，用于从电力网络获得网络频率；内部参考系元件，用于提供太阳能发电***的内部参考频率；频率比较器，用于比较网络频率和内部参考频率；以及命令信号发生器(30)，用于当网络频率与内部参考频率相差比较限制时提供命令信号来调整命令的输出功率、能量存储单元的能量供应或吸收、或者二者。
根据本发明的另一个实施例，提供一种用于操作太阳能发电***的方法，太阳能发电***包括光伏(PV)模块和用于向电力网络供电的耦合到PV模块的DC到AC变换器。该方法包括：使用功率点***元件来提取从PV模块可获得的最大功率或小于从PV模块可获得的最大功率的功率；从电力网络获得网络频率；提供太阳能发电***的内部参考频率；比较网络频率和内部参考频率；以及使用频率比较来确定是否命令的输出功率的瞬变上升或下降是有保证的并且提供命令信号。
附图说明
当参考附图阅读下面的详细描述时，本发明的这些和其他特征、方面以及优点会变得更好理解，全部附图中相似的符号表示相似的部分，其中：
图1是根据一个实施例的、包括与单独的光伏模块关联的能量存储单元的太阳能发电***的框图。
图2是根据另一个实施例的、包括与多个光伏模块关联的集中式能量存储单元的太阳能发电***的框图。
图3和图4是用于图1和图2的实施例的内部参考系单元的实施例的框图。
具体实施方式
除非另有定义，本文使用的技术和科学术语与本发明所属领域的技术人员通常所理解的具有相同的含义。本文使用的术语“第一”、“第二”、“另一个”及诸如此类，不表示任何次序、数量或重要性，而是用来区别一个元件与另一个。术语“一”和“一个”并不表示数量的限制，而是表示至少一个所指项目的存在。还有，两个元件“耦合”并不表示直接耦合的限制，而可以包括通过附加元件的耦合。为尽力提供这些实施例的简明的描述，本说明书中可能没有描述实际实现的全部特征。应当理解，在任何这种实际实现的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须作出许多实现特定的决定以实现开发者的具体目标，例如顺应***有关和商业有关的约束，这可以随实现而变化。而且，应当理解，这种开发努力可能是复杂且耗时的，但是会成为从本公开受益的技术人员的设计、加工和制造的例行工作。
参考图1，在一个实施例中，太阳能发电***10包括：用于从光伏(PV)模块14接收电力的DC到DC变换器12、耦合到DC到DC变换器12并用于向电力网络18供电的DC到AC变换器16以及控制 ***20。控制***20可包括：功率点***22，用于控制DC到DC变换器12和DC到AC变换器16中的至少一个，并提取从PV模块14可获得的最大功率或小于从PV模块14可获得的最大功率的功率；频率监视器24，用于从电力网络18获得网络频率；内部参考系元件26，用于提供太阳能发电***10的内部参考频率；频率比较器28，用于比较网络频率和内部参考频率；以及命令信号发生器30，用于使用频率比较来确定是否命令的输出功率的瞬变上升或下降是有保证的和/或是否从能量存储单元32获得电力或向能量存储单元32输送电力是有保证的。命令发生器使用该确定来提供命令信号。
PV模块14通常包括多个光伏电池，并且可以包括单个PV模块或者多个PV模块的阵列或列。虽然为了示例起见示出DC到DC变换器12，但DC到DC变换器12并不是必需的并且在一些单级的(single stage)实施例中会被省略。当包括DC到DC变换器12时，DC到DC变换器12被控制以便在DC链路38维持恒定的DC电压，并且通过DC链路38将DC到AC变换器16耦合到DC到DC变换器12。DC到AC变换器16可包括例如三相变换器或者多个单相变换器。DC到DC变换器12和DC到AC变换器16相互耦合并且沿着电力线36耦合到电力网络，电力线36包括线路、电缆或者耦合各种电力元件的其他连接器并最终将PV模块14耦合到电力网络18。例如，DC到AC变换器16通常通过电力变压器42耦合到电力网络18。变压器42通常包括可由多个DC到AC变换器16共享的升压变压器(例如图2所示)。电力网络18可包括例如公用电网或者连接发电机和负载的任何其他***。
频率监视器24可以使用任何适当的直接或间接的检测技术来获得网络频率。在一个实施例中，频率监视器24包括或者获得来自位于电力线36的直接耦合到电力网络的部分之上的频率传感器44的数据。在其他实施例中，频率传感器可改为沿着电力线36位于较靠近PV模块14的位置，例如在DC到AC变换器16和变压器42之间， 在这类实施例中使用一些附加的计算以使用在电力线36之上那个较早位置的值来估算在电力网络18的值。
内部参考系元件26提供太阳能发电***10的内部参考频率。内部参考频率可通过许多技术中的任何一种获得，其精确性随技术而改变。图3和图4中示出若干示例。图3是用于从功率命令和测量的功率信号的比较(来自元件48)的积分获得内部频率的元件46的图示。图4是在闭环反馈中包括用于与网络频率进行比较(通过元件54)的具有时间常数的积分(元件52)的冲失滤波器(washout filter)50的图示。在不及其他两个实施例中任一实施例精确的另一个实施例中，使用固定内部参考系元件。
又参考图1，频率比较器28将来自频率监视器24的网络频率和来自内部参考系元件26的内部参考频率进行比较。该比较然后由命令信号发生器30用来确定是否命令的输出功率的瞬变上升或下降是有保证的以及用来提供命令信号。命令信号包括提供给功率点***22、变换器或与可选的能量存储单元32关联的其他接口、或二者的一个或更多命令信号。控制***20可包括一个或更多软件组件、硬件组件、或它们的组合。虽然本文关于本发明的实施例强调控制***20的某些方面，但控制***20另外可以执行其他控制功能并且通常另外耦合到主控制器56，主控制器56又通常耦合到网络控制器58并且还可以耦合到多个本地控制***20。
功率点***22用于提取从PV模块14可获得的最大功率或小于从PV模块14可获得的最大功率的功率。在具有DC到DC变换器12和DC到AC变换器16的实施例中，功率点***22用来控制DC到DC变换器12和DC到AC变换器16中的至少一个。
在一个实施例中，能量存储单元32可用于当来自PV模块14的电力不足以支持频率稳定时供应附加的电力。能量存储单元32可包括能够存储能量供以后在电力线36上使用的任何类型的单元，若干例子包括电池、燃料电池和飞轮。在一个实施例中，能量存储单元32 通过附加电力变换器34耦合到电力线36。在这个实施例中，控制***20还可以配置用于当需要支持电力网络的频率稳定时通过命令发生器30向附加电力变换器34提供切换命令，以从能量存储单元提取附加的能量。这个实施例中的***还可以配置用于当需要支持电力网络18的频率稳定或者当需要对能量存储单元32进行再充电时，向附加电力变换器34提供切换命令，以通过DC链路38向能量存储单元32添加能量。使用能量存储单元32来吸收来自电力网络18的电力的能力用于当来自PV模块14的电力无法再下降(例如在PV模块14不产生电力时的黑暗期间)而仍然需要电网稳定时的情况。为提供这种吸收的灵活性，在一些实施例中，控制***20配置成维持关于能量存储单元32的充电水平的状态信息并避免对能量存储单元32完全充电。对能量存储单元充电或放电的完全程度会取决于能量存储单元32将用于的环境的具体因素。
在将能量存储单元32耦合到发电***10的更具体的实施例中，附加电力变换器34包括耦合到在DC到DC变换器12和DC到AC变换器16之间的DC链路38的DC到DC变换器。然而，能量存储单元32可以沿电力线36在任何希望的位置耦合，该位置规定要使用的变换器的类型。例如，在另一个实施例中(未示出)，附加电力变换器34可以耦合到在PV模块14和DC到DC变换器12之间的电力线36。在又一个实施例中，以例如关于图2所示的方式，能量存储单元耦合到在DC到AC变换器和电力网络之间的电力线36。
功率点***22可用来形成为了衰减频率振荡而在瞬变条件期间由太阳能发电***10在使用或不使用存储在能量存储单元中的能量时输送的高于(或低于)额定值的瞬间上升的(或下降的)功率的形状。如果可获得能量存储并且需要功率增强，则功率增强可部分或全部来自能量存储单元32中存储的能量。在没有能量存储单元的实施例中，太阳能发电***10的控制***20配置成在正常操作条件期间以缩减模式操作功率点***22，而在瞬变不稳定频率条件期间增 加或减少输出功率的量以支持电力网络18的频率稳定(换句话说，以提供瞬变功率增强)。
在一个实施例中，命令信号发生器30配置成当网络频率比内部参考频率小第一比较限制时提供命令信号以增加命令的输出功率。第一比较限制的选择会取决于公用事业对频率匹配的要求。在一个示例中，第一比较限制为0.2Hz。在一个实施例中，命令的功率增强可以以诸如共同受让的美国专利申请序号12/565004(2009年9月23日提交)中所述的方式来成形。如果当发生低电力网络频率事件时，发电***10不是以缩减方式操作并且在能量存储单元32中可获得足够的能量，则将无需来自功率点***22的对DC到DC变换器12或DC到AC变换器16的命令的改变。在这种情况下，控制***20要求所有必需的能量来自能量存储单元32。因此，在功率增强实施例中，命令信号可包括到功率点***22、能量存储单元32、或二者的一个或更多信号。
命令信号发生器30还可以配置成当网络频率超出内部参考频率第二比较限制时提供命令信号以减少命令的输出功率。如同第一比较限制一样，第二比较限制的选择会取决于公用事业对频率匹配的要求。第二比较限制可以是但无需是与第一比较限制具有相同的大小。在这个高频电力网络(或功率下降)实施例中，功率点***22可用来按照功率成形器(power shaper)所规定的，改变输送给电网的电力。这可以通过改变到DC到DC变换器12和/或DC到AC变换器16的开关的门信号来实现，或者如果使用能量存储单元32则通过将过量的电力导向能量存储单元来实现。例如，在高频电力网络事件期间，如果在希望时将能量存储单元32通过双向变换器耦合到电力线36，可通过DC链路38将来自PV模块14的过量的电力导向对能量存储单元32充电以致无需为能够稳定电网而缩减。来自电力网络18的电力还可以或备选地用来通过DC链路38对能量存储单元32充电。备选地或另外，能量存储单元32可以用除发电***自身以外的电源 来充电。
图2是根据另一个实施例的、包括与多个光伏模块14关联的集中式能量存储单元132的太阳能发电***110的框图。在这个实施例中，能量存储单元132耦合到附加DC到AC变换器40，并且控制***120还配置用于当需要支持电力网络的频率稳定时为附加DC到AC变换器40提供切换命令，以从能量存储单元132提取附加能量。如上关于图1所述，DC到DC变换器12不是必需的但是为了示例起见而示出。控制***120可以如控制***20以类似的方式可选地耦合到主控制器56。
根据操作图1或图2的***的一个实施例，一种操作太阳能发电***10或110的方法可包括：使用功率点***元件22来提取从PV模块14可获得的最大功率或小于从PV模块14可获得的最大功率的功率；从电力网络18获得网络频率；提供太阳能发电***的内部参考频率；比较网络频率和内部参考频率；以及使用频率比较来确定是否命令的输出功率的瞬变上升或下降是有保证的并且来提供命令信号。如上所述，在一个实施例中，当需要支持电力网络的频率稳定时，能量可从能量存储单元提取和/或提供给能量存储单元。
本文所述的实施例的优点是，使太阳能发电***能够满足公用事业对频率稳定的需要，并且允许太阳能发电对电力网络更大的渗透。
虽然本文仅示出并描述了本发明的某些特征，但本领域技术人员会想到很多修改和变化。因此，应该理解，所附权利要求意在覆盖落在本发明的真正精神范围之内的所有这类修改和变化。
元件列表
10、110 太阳能发电***
12 DC到DC变换器
14 光伏(PV)模块
16 DC到AC变换器
18 电力网络
20 控制***
22 功率点跟踪元件
24 频率监视器
26 内部参考系元件
28 频率比较器
30 命令信号发生器
32、132 能量存储单元
34 附加电力变换器
36 电力线
38 DC链路
40 DC到AC变换器
42 电力变压器
44 频率传感器
46 积分元件
48 比较元件
50 冲失滤波器
52 积分元件
54 比较元件
56 主控制器
58 网络控制器

Claims (19)

1.一种太阳能发电***，包括：
DC到AC变换器，耦合到PV（光伏）模块并用于向电力网络供电；
控制***，包括：
功率点***，用于提取从所述PV模块可获得的最大功率或小于从所述PV模块可获得的最大功率的功率；
频率监视器，用于从所述电力网络获得网络频率；
内部参考系元件，用于提供所述太阳能发电***的内部参考频率；
频率比较器，用于比较所述网络频率和所述内部参考频率；以及
命令信号发生器，用于使用频率比较来确定是否命令的输出功率的瞬变上升或下降是有保证的并且提供命令信号。
2.如权利要求1所述的太阳能发电***，其中，所述DC到AC变换器沿着电力线耦合到所述电力网络，
其中，所述太阳能发电***还包括通过附加电力变换器耦合到所述电力线的能量存储单元，以及
其中，所述控制***还配置用于当需要支持所述电力网络的频率稳定时向所述附加电力变换器提供切换命令，以从所述能量存储单元获得能量或向所述能量存储单元供应能量。
3.如权利要求2所述的太阳能发电***，还包括将所述PV模块耦合到所述DC到AC变换器的DC到DC变换器，以及其中，所述附加电力变换器包括耦合到所述DC到DC变换器和所述DC到AC变换器之间的DC链路的附加DC到DC变换器。
4.如权利要求1所述的太阳能发电***，还包括耦合到一个附加DC到AC变换器的能量存储单元，其中，所述控制***还配置用于当需要支持所述电力网络的频率稳定时为所述附加DC到AC变换器提供切换命令，以从所述能量存储单元提取附加能量或向所述能量存储单元提供能量。
5.如权利要求1所述的太阳能发电***，其中，所述控制***配置成在正常操作条件期间以缩减模式操作，而在瞬变不稳定频率条件期间向所述功率点***提供来自所述命令信号发生器的命令信号以增加或减少输出功率的量，来支持所述电力网络的频率稳定。
6.如权利要求5所述的太阳能发电***，还包括用于当来自所述PV模块的电力不足以支持所述频率稳定时供应附加的电力的能量存储单元。
7.如权利要求1所述的太阳能发电***，其中，所述内部参考系元件包括冲失滤波器、固定内部参考系元件或者用于从功率命令和测量的功率信号的比较的积分获得内部频率的元件。
8.如权利要求1所述的太阳能发电***，其中，所述命令信号发生器配置成当网络参考频率比所述内部参考频率小第一比较限制时提供命令信号以增加所述命令的输出功率。
9.如权利要求8所述的太阳能发电***，其中，所述命令信号发生器配置成当所述网络频率比所述内部参考频率大第二比较限制时提供命令信号以减少所述命令的输出功率。
10.一种太阳能发电***，包括：
（a）DC到AC变换器，用于从PV（光伏）模块接收电力并向电力网络供电，其中，所述DC到AC变换器沿电力线耦合到所述电力网络；
（b）能量存储单元，通过附加电力变换器耦合到所述电力线，用于当需要支持所述电力网络的频率稳定时供应或吸收能量；
（c）控制***，包括：
（i）功率点***，用于提取（a）从所述PV模块可获得的最大功率或（b）小于从所述PV模块可获得的最大功率的功率；
（ii）频率监视器，用于从所述电力网络获得网络频率；
（iii）内部参考系元件，用于提供所述太阳能发电***的内部参考频率；
（iv）频率比较器，用于比较所述网络频率和所述内部参考频率；以及
（v）命令信号发生器，用于当所述网络频率与所述内部参考频率相差比较限制时提供命令信号来调整所命令的输出功率、所述能量存储单元的能量供应或吸收、或者二者。
11.如权利要求10所述的太阳能发电***，还包括将所述PV模块耦合到所述DC到AC变换器的DC到DC变换器，以及其中，所述附加电力变换器包括耦合到所述DC到DC变换器和所述DC到AC变换器之间的DC链路的附加DC到DC变换器。
12.如权利要求10所述的太阳能发电***，其中，所述附加电力变换器包括附加DC到AC变换器，以及其中，所述控制***还配置成当需要支持所述电力网络的频率稳定时为所述附加DC到AC变换器提供切换命令，以从所述能量存储单元提取附加能量或向所述能量存储单元提供能量。
13.一种操作包括PV（光伏）模块和耦合到所述PV模块并用于向电力网络供电的DC到AC变换器的太阳能发电***的方法，所述方法包括：
使用功率点***元件来提取从所述PV模块可获得的最大功率或小于从所述PV模块可获得的最大功率的功率；
从所述电力网络获得网络频率；
提供所述太阳能发电***的内部参考频率；
比较所述网络频率和所述内部参考频率；以及
使用频率比较来确定是否命令的输出功率的瞬变上升或下降是有保证的并且提供命令信号。
14.如权利要求13所述的方法，还包括当需要支持所述电力网络的频率稳定时从能量存储单元提取附加能量。
15.如权利要求14所述的方法，还包括当需要支持所述电力网络的频率稳定或者当需要对所述能量存储单元进行再充电时，通过所述发电***的DC链路向所述能量存储单元提供能量。
16.如权利要求13所述的方法，其中，在正常操作条件期间以缩减模式操作所述发电***，而在瞬变不稳定频率条件期间增加或减少来自所述发电***的输出功率的量以支持所述电力网络的频率稳定。
17.如权利要求13所述的方法，其中，提供所述内部参考频率包括：从功率命令和测量的功率信号的比较的积分、冲失滤波器或者固定内部参考系元件获得内部频率。
18.如权利要求13所述的方法，其中，当所述网络频率比所述内部参考频率小第一比较限制时增加所命令的输出功率。
19.如权利要求18所述的方法，其中，当所述网络频率比所述内部参考频率大第二比较限制时减少所命令的输出功率。
CN201110057217.2A 2010-02-26 2011-02-25 太阳能发电***及其操作方法 Active CN102170249B (zh)

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Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BRPI1008178A8 (pt) 2009-02-09 2017-09-19 Xtreme Power Inc Descarga de baterias
US8471520B2 (en) 2010-05-04 2013-06-25 Xtreme Power Inc. Managing renewable power generation
US9142968B2 (en) * 2010-05-07 2015-09-22 Advanced Energy Industries, Inc. Systems and methods for islanding detection
DE102011110197B4 (de) * 2010-09-10 2018-04-12 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg System mit einem Gleichspannungszwischenkreis als gemeinsamer Verbindungsschiene und Verfahren zum Betreiben eines Systems mit in verschiedenen Gehäusen angeordneten Stellern
CN102156504B (zh) * 2011-04-14 2013-10-23 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种太阳能电池板最大功率跟踪装置、跟踪方法以及应用其的太阳能供电装置
US8831788B2 (en) * 2011-04-20 2014-09-09 General Electric Company Systems, methods, and apparatus for maintaining stable conditions within a power grid
US9525285B2 (en) * 2011-06-13 2016-12-20 Demand Energy Networks, Inc. Energy systems and energy supply methods
JP2014530588A (ja) * 2011-09-20 2014-11-17 エスエムエーソーラー テクノロジー アーゲー 太陽光発電システムによる制御電力の生成
DE102011054971A1 (de) * 2011-10-31 2013-05-02 Sma Solar Technology Ag Bereitstellung von Regelleistung mit einer Photovoltaikanlage
EP2573896B1 (en) 2011-09-21 2017-03-01 GE Energy Power Conversion Technology Ltd Methods of controlling a combined plant including at least one generator and an energy store
US20130093250A1 (en) * 2011-10-17 2013-04-18 General Electric Company System and method for operating a power conversion system in a curtailed mode
DE102011055225A1 (de) * 2011-11-10 2013-05-16 Evonik Degussa Gmbh Verfahren zur Bereitstellung von Regelleistung
DE102011055252A1 (de) * 2011-11-10 2013-05-16 Evonik Degussa Gmbh Verfahren zur Bereitstellung von Regelleistung für ein Stromnetz
JP5843956B2 (ja) * 2012-03-19 2016-01-13 三菱電機株式会社 系統安定化装置
JP5903628B2 (ja) * 2012-06-14 2016-04-13 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電力変換装置
US8957546B2 (en) 2012-07-10 2015-02-17 Nixon Power Services, Llc Electrical cogeneration system and method
US9312699B2 (en) 2012-10-11 2016-04-12 Flexgen Power Systems, Inc. Island grid power supply apparatus and methods using energy storage for transient stabilization
US10289080B2 (en) 2012-10-11 2019-05-14 Flexgen Power Systems, Inc. Multi-generator applications using variable speed and solid state generators for efficiency and frequency stabilization
US9685887B2 (en) 2012-10-12 2017-06-20 Younicos Inc. Controlling power conversion systems
US20140142776A1 (en) * 2012-11-16 2014-05-22 Kaj Skov Nielsen Method of controlling a power plant
JP2014128137A (ja) * 2012-12-27 2014-07-07 Hitachi Ltd 電力系統の監視制御装置
US9368968B2 (en) 2012-12-28 2016-06-14 Younicos, Inc. Responding to local grid events and distributed grid events
US9276425B2 (en) 2012-12-28 2016-03-01 Younicos Inc. Power management systems with dynamic target state of charge
NL2010197C2 (en) * 2013-01-29 2014-08-04 Roeca B V (photo)voltaic system and intelligent cell current converter (ic3) technology.
US9553517B2 (en) 2013-03-01 2017-01-24 Fllexgen Power Systems, Inc. Hybrid energy storage system and methods
DE102013207726A1 (de) * 2013-04-26 2014-10-30 Kaco New Energy Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Photovoltaik(PV)-Systems und PV-System
DE102013011427A1 (de) * 2013-07-09 2015-01-15 Leopold Kostal Gmbh & Co. Kg Elektrische Anordnung mit einem Wechselrichter und Zwischenschaltgerät für die elektrische Anordnung
GB2520318B (en) * 2013-11-18 2015-11-11 Tana Leonardus Wondergem Automatic Supply Devices
WO2015106814A1 (en) * 2014-01-16 2015-07-23 Abb Technology Ltd Dc series mppt pv system and control method thereof
AU2015374405A1 (en) 2014-12-30 2017-07-20 Flexgen Power Systems, Inc. Transient power stabilization device with active and reactive power control
US20160036232A1 (en) * 2015-10-09 2016-02-04 LT Lighting (Taiwan) Corp. Maximum energy utilization point tracking technologies
US10177575B2 (en) * 2015-10-09 2019-01-08 LT Lighting (Taiwan) Corp. Maximum energy utilization point tracking technologies
DE102016202001A1 (de) * 2016-02-10 2017-08-10 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Erkennen von Einstellungsabweichungen an einer Energiemanagementeinrichtung
JP6648614B2 (ja) * 2016-04-05 2020-02-14 オムロン株式会社 蓄電装置
WO2017197437A1 (en) * 2016-05-17 2017-11-23 Catch Energy Limited Solar energy collection system
US11309714B2 (en) 2016-11-02 2022-04-19 Tesla, Inc. Micro-batteries for energy generation systems
KR101881730B1 (ko) * 2016-12-14 2018-07-25 엘에스산전 주식회사 솔라펌프 시스템에서 인버터 제어방법
US10944268B1 (en) * 2019-02-21 2021-03-09 Phahol Lowchareonkul Grid-isolated solar system
WO2021124567A1 (ja) * 2019-12-20 2021-06-24 株式会社 東芝 電力制御システム、電力制御装置、電力制御用コンピュータプログラム、および電力制御方法
CN113162128B (zh) * 2021-04-16 2024-04-02 沈阳微控新能源技术有限公司 集成飞轮储能***的光伏电站和控制方法

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4375662A (en) * 1979-11-26 1983-03-01 Exxon Research And Engineering Co. Method of and apparatus for enabling output power of solar panel to be maximized
US6285572B1 (en) * 1999-04-20 2001-09-04 Sanyo Electric Co., Ltd. Method of operating a power supply system having parallel-connected inverters, and power converting system
JP2002233045A (ja) * 2001-02-02 2002-08-16 Canon Inc 太陽光発電システムの地絡検出のための装置及び方法
US6966184B2 (en) * 2002-11-25 2005-11-22 Canon Kabushiki Kaisha Photovoltaic power generating apparatus, method of producing same and photovoltaic power generating system
JP4508659B2 (ja) * 2004-01-13 2010-07-21 三洋電機株式会社 系統連系用インバータ装置
US7248946B2 (en) * 2004-05-11 2007-07-24 Advanced Energy Conversion, Llc Inverter control methodology for distributed generation sources connected to a utility grid
US7248490B2 (en) * 2004-06-17 2007-07-24 Gaia Power Technologies, Inc. Battery and inverter configuration with increased efficiency
US7193872B2 (en) * 2005-01-28 2007-03-20 Kasemsan Siri Solar array inverter with maximum power tracking
US7148650B1 (en) * 2005-06-22 2006-12-12 World Water & Power Corp. Maximum power point motor control
US20070100506A1 (en) * 2005-10-31 2007-05-03 Ralph Teichmann System and method for controlling power flow of electric power generation system
US7345373B2 (en) * 2005-11-29 2008-03-18 General Electric Company System and method for utility and wind turbine control
WO2007072517A1 (en) * 2005-12-22 2007-06-28 Power-One Italy S.P.A. A system for producing electric power from renewable sources and a control method thereof
JP5208374B2 (ja) * 2006-04-18 2013-06-12 シャープ株式会社 系統連系パワーコンディショナおよび系統連系電源システム
KR100757320B1 (ko) * 2006-05-09 2007-09-11 창원대학교 산학협력단 태양광 발전 시스템의 센스리스 엠피피티(ｍｐｐｔ)제어장치 및 그 방법
CN100511912C (zh) * 2006-11-09 2009-07-08 上海大学 电流源型光伏并网***及其控制装置和方法
US8013472B2 (en) * 2006-12-06 2011-09-06 Solaredge, Ltd. Method for distributed power harvesting using DC power sources
US7787272B2 (en) * 2007-03-01 2010-08-31 Wisconsin Alumni Research Foundation Inverter based storage in dynamic distribution systems including distributed energy resources
US7772716B2 (en) * 2007-03-27 2010-08-10 Newdoll Enterprises Llc Distributed maximum power point tracking system, structure and process
ES2675747T3 (es) 2007-06-06 2018-07-12 Abb Schweiz Ag Entrega de potencia eléctrica por medio de una pluralidad de inversores paralelos y método de control con base en el rastreo del punto de máxima potencia (MPPT)
US8237301B2 (en) * 2008-01-31 2012-08-07 General Electric Company Power generation stabilization control systems and methods
CN100578420C (zh) * 2008-02-28 2010-01-06 上海交通大学 适应天气状况的变电压光伏***最大功率跟踪控制方法
US7800247B2 (en) * 2008-05-30 2010-09-21 Chun-Chieh Chang Storage system that maximizes the utilization of renewable energy
US20100138063A1 (en) * 2009-08-28 2010-06-03 General Electric Company Systems and methods for interfacing renewable power sources to a power grid

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Chauhan et al. * School of Computing and Electrical Engineering, Indian Institute of Technology, Mandi, India, Department of Electrical and Electronics Engineering, Galgotias College of Engineering and Technology, Greater Noida, India

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