用於控制混合電力系統的方法和設備的製作方法

2024-02-10 01:37:15

專利名稱：用於控制混合電力系統的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及控制混合電力系統的方法和設備。具體地，本發明管理在各自耦合到公共DC總線的一個或多個電力發電源、存儲裝置、負載、公共電網、離網電力系統或其組合當中的能量轉移和電力流動。
背景技術：
近年來，增長的對於能量的需求以及增長的對於化石燃料的供應及其相應的汙染的擔心導致了增長的對於可再生能源的關注。兩種最常見且開發得最好的可再生能源是光伏能量和風能。其他的可再生能源可以包括燃料電池、水力發電技術、潮汐能和生物電池或者生物質發電站。然而，使用可再生能源來生成電能存在一系列新的挑戰。用於將可再生能源連接到現有的AC電網(無論是公共電網還是離網系統)的最大的挑戰之一是可再生能源經常提供可變的能量供應。該供應例如根據風量、雲的遮蓋或者白晝時間而可能變化。此外，不同的能源提供了不同類型的電能。例如風輪機更適合以可變的電壓和頻率來提供交流(AC)能量，而光伏電池更適合提供直流(DC)能量。結果，將多種可再生能源與其他發電系統(諸如公共電網、獨立巨型輪機(independent macro turbine)和發電機、或者燃料電池)組合為具有AC和/或DC輸出的單個系統需要整合這些不同能源中的每種。由一些可再生的源所供應的能量的可變本性也可以使得在電力系統中的能量存儲裝置中進行整合是所想要的。該能量存儲裝置可以在可再生的源(或者可替選地是公共電網或者其他發電的源)的峰值生產的時段期間被充電。該能量存儲裝置因而可以在可再生的源正在生成比系統中的負載所需要的更少的能量時，遞送所存儲的能量以補充可再生的源。整合多種可再生能源的現有嘗試通常需要將每種能源以及存儲裝置分別地連接到電網，其中電網可以是獨立電網或者是公共電網。例如風輪機或者光伏陣列的發電源的每個製造商或者負載提供了電力轉換器來將源或負載連接到電網。該方案通常導致了不想要的雙重電力轉換，首先將發電源轉換為與公共電網兼容的AC電壓，然後轉換回與存儲裝置兼容的電壓。此外，整合多種源的嘗試通常需要管理每個裝置的能量流動的高級控制器。該控制器必須管理多種通信協議並且協調各種裝置之間的主動性的以及反應性的電力控制。例如，獨立於電網的系統中並行操作的多種AC源需要轉移切換和控制方案，以選擇想要的發電源、使輸出同步並且/或者使負載平衡。這樣的整合系統通常需要針對每個系統定製的複雜軟體。向該系統添加其他發電源或者負載需要對整合軟體和連接硬體的後續修改。因此，這個複雜的控制方案限制了將未來的發電源或者其他修改整合到電力系統中的靈活性。

發明內容
與前述的相一致地，根據如此處所具體化和概括描述的本發明，以適當的細節來描述了用於控制混合電力系統的方法和設備，以使得本領域普通技術人員能夠做出並使用本發明。本發明提供了在電力系統中的各種源和負載當中控制電力的一種簡化的方法。電力發電源各自通過轉換器連接到公共DC總線。該轉換器可以根據DC總線上出現的DC電壓的水平，選擇性地將最大能量轉移遞送到DC總線，或者用減小的速度將能量轉移到DC總線。至少一個存儲裝置優選地通過電力調節器連接到公共DC總線。該電力調節器根據DC總線上出現的DC電壓，選擇性地將能量轉移到DC總線或者從DC總線轉移。可以提供DC-DC轉換器，以用不同於DC總線的DC電壓水平的DC電壓水平來向負載供應DC電壓。此外，可以提供逆變器以將DC電壓轉換為AC電壓，以用於消耗方負載或用於連接到公共電網。可 以根據應用需求以許多配置來提供每個電力轉換裝置，並且每個電力轉換裝置是獨立受控的，以提供模塊化的且簡化的電力控制系統。根據本發明的一個實施例，在每個發電源和公共DC總線之間提供電力轉換裝置。每個電力轉換裝置根據針對特定發電源優化的控制算法，以獨立於其他源或負載的方式來轉換由該發電源生成的電能。例如，可以在連接到光伏陣列的轉換器上使用本領域已知的最大功率點(MPP)追蹤，以提供從該發電源到公共DC總線的最大電力或能量轉移。還提供了存儲裝置以及將存儲裝置連接到公共DC總線的電力調節器。當生成了超過連接到系統的負載所需的電力時，存儲裝置進行充電直到其達到了最大容量為止。如果負載所需的電力超過了系統中正在生成的電力，則存儲裝置進行放電以滿足額外的需求。電力調節器監控作為指示符的、DC總線上的電壓水平，以確定供應是否超過了需求或者需求是否超過了供應。此外,如果電力系統包括獨立於電網的AC負載或者連接到公共電網，則在公共DC總線和該AC系統之間提供逆變器。逆變器控制器能夠提供雙向電力流動，使得在所生成的電力超過電力需求時，由源所生成的超額能量可以供應給公共電網。相似地，在由源所生成的電力不能滿足電力系統所需的電力時，可以從公共電網抽取能量。根據本發明的另一實施例，用於混合電力系統的控制器包括至少一個能量轉換器。每個能量轉換器電氣耦合到電能發電裝置。這些裝置包括至少一個能量存儲裝置。能量調節器電氣耦合到這些能量存儲裝置。DC總線隨後電氣耦合到每個能量轉換器和能量調節器。能量調節器包括指示了 DC總線上出現的DC電壓的值的第一電壓信號，以及將DC電壓維持在具有低電壓設定點和高電壓設定點的預設範圍以內的第一控制單元。如本發明的另一方面那樣，電力控制器還可以利用指示了 DC總線上出現的DC電壓的電壓信號以及被配置為在DC電壓達到預定最大值時停止來自電能發電裝置的電力流動。逆變器可以電氣耦合到DC總線，以將DC電壓轉換為AC電壓。逆變器可以以獨立於AC公共電網的方式或者與公共電網相配合的方式，將電力提供給AC負載。從逆變器生成的AC電壓可以連接到公共電網、AC負載或者電網和AC負載的組合。逆變器可以進一步提供DC總線和公共電網或AC負載之間的雙向電力。可選地，可以提供分離地連接到AC負載和公共電網的多個逆變器。
本發明的再一方面在於電力轉換器和調節器是模塊化的。電力轉換裝置的獨立本性允許添加或移除轉換器而不需要修改其他轉換器的控制單元。例如，DC負載可以耦合到公共DC總線，使得電力系統可以向DC或AC負載供應電力。DC負載可以直接地耦合，或者如果想要的是DC總線電壓之外的電壓的的話使用DC-DC轉換器來耦合。至少一個耦合到附加的電能發電裝置的附加能量轉換器可以耦合到公共DC總線，而不修改任何現有的能量轉換器或者能量調節器。根據本發明的再一實施例，又一管理能量轉移的電力控制系統包括公共DC總線、多個能量存儲裝置以及多個能量調節器。每個能量調節器具有電氣耦合到至少一個能量存儲裝置的第一連接以及電氣耦合到公共DC總線的第二連接。每個能量調節器還包括多個開關、對應於DC總線上出現的DC電壓的幅度的電壓信號、存儲器裝置以及處理器。每個開關根據開關信號來選擇性地通電，以控制第一和第二連接之間的能量轉移。存儲器裝置存儲了至少控制程序、低電壓設定點和高電壓設定點。處理器執行控制程序，以根據電壓信號、低電壓設定點和高電壓設定點來為多個開關中的每個生成控制信號。如果電壓信號大 於高電壓設定點，則能量從公共DC總線轉移到能量存儲裝置，並且如果電壓信號小於低電壓設定點，則能量從能量存儲裝置轉移到公共DC總線。作為本發明的另一方面，電力控制系統可以包括至少第一和第二能量存儲裝置以及分別對應於第一和第二能量存儲裝置中的每個的至少第一和第二能量調節器。第一能量調節器的低電壓設定點和高電壓設定點之一可以設定為不同於第二能量調節器的相應低電壓設定點或高電壓設定點的值。第一能量存儲裝置可以具有不同於第二能量存儲裝置的構造的構造，並且用於第一能量調節器和第二能量調節器兩者的低電壓設定點和高電壓設定點中的每個是分別根據第一能量存儲裝置和第二能量存儲裝置的結構的。根據本發明的又一方面，中央控制器與每個能量調節器通信。中央控制器具有被配置為執行所存儲的程序的處理器、以及存儲了至少程序和用於能量調節器的每個電壓設定點的拷貝的存儲器裝置。中央控制器被配置為周期性地在處理器上執行所存儲的程序，以將第一能量調節器的低電壓設定點和高電壓設定點與第二能量調節器的低電壓設定點和高電壓設定點進行交換。中央控制器還被配置為周期性地在處理器上執行所存儲的程序，以使一個或更多個能量存儲裝置放電。將新的值載入第一個能量調節器的低電壓設定點和高電壓設定點中的每個，使得每個新的值大於每個其他能量調節器的高電壓設定點。中央控制器接收對應於能量存儲裝置正在放電的信號，並且將第一能量調節器的低電壓設定點和高電壓設定點中的每個重新設定為它們的原始操作值。此外，可以建立調度，以周期性地基於輪轉使每個能量存儲裝置放電。因而，只有一個能量存儲裝置正在放電，而其餘裝置可以繼續向DC總線轉移能量或者從DC總線轉移能量。根據本發明的再一方面，電力控制系統還可以包括至少一個具有電氣耦合到電力發電源的輸入端和電氣耦合到公共DC總線的輸出端的能量轉換器。每個能量轉換器包括多個開關、對應於DC總線上出現的DC電壓的幅度的電壓信號、存儲器裝置和處理器。每個開關根據開關信號來選擇性地通電，以控制輸入端和輸出端之間的能量轉移。存儲器裝置存儲了至少控制程序和模式選擇設定點，並且處理器執行控制程序，以根據電壓信號和模式選擇設定點來生成開關信號。在第一操作模式中，DC電壓信號小於模式選擇設定點，並且將最大量的由源生成的能量轉移到DC總線。在第二操作模式中，DC電壓信號大於模式選擇設定點，並且用減小的速度將由源生成的能量轉移到DC總線。將能量轉移到DC總線的速度是根據電壓信號和模式選擇設定點之間的差異的。根據本發明的再一實施例，用於管理由公共DC總線連接的多個能量存儲裝置之間的能量轉移的方法包括將多個能量調節器連接到公共DC總線。每個能量調節器具有電氣耦合到至少一個能量存儲裝置的第一連接以及電氣耦合到公共DC總線的第二連接。在每個能量調節器中執行的處理器處，接收對應於公共DC總線上出現的DC電壓的幅度的信號，並且將DC電壓信號與能量調節器中的存儲器裝置中存儲的低電壓設定點和高電壓設定點進行比較。以獨立於其他能量調節器的方式在每個能量調節器和DC總線之間轉移能量。每個能量調節器在DC電壓信號大於高電壓設定點的情況下將能量從公共DC總線轉移到所連接的能量存儲裝置，並且在電壓信號小於低電壓設定點的情況下將能量從所連接的能量存儲裝置轉移到公共DC總線。根據本發明的又一實施例，一種用於管理至少一個能量源和至少一個負載之間的 能量轉移的電力控制系統包括至少一個能量轉換器。能量轉換器包括電氣耦合到能量源之一的輸入端、電氣耦合到公共DC總線的輸出端以及對應於公共DC總線上出現的電壓的幅度的電壓信號。每個能量轉換器被配置為根據電壓信號來將能量從能量源轉移到公共DC總線。電力控制系統還包括逆變器，該逆變器包括電氣耦合到公共DC總線的第一連接、連接到公共電網的第二連接、以及對應於公共DC總線上出現的電壓的幅度的電壓信號。逆變器被配置為根據電壓信號、高電壓設定點和低電壓設定點，選擇性地在公共DC總線和公共電網之間雙向轉移能量。作為本發明的另一方面，電力控制系統可以包括至少一個能量存儲裝置和至少一個能量調節器。能量調節器包括電氣耦合到至少一個能量存儲裝置之一的第一連接、電氣耦合到公共DC總線的第二連接、以及對應於公共DC總線上出現的電壓的幅度的電壓信號。能量調節器被配置為根據電壓信號、高電壓設定點和低電壓設定點，選擇性地在公共DC總線和能量存儲裝置之間雙向轉移能量。電力控制系統還可以包括中央接口，該中央接口存儲了每個設定點的拷貝並且具有用戶接口以允許操作者配置每個設定點。中央接口包括被配置為執行所存儲的程序以周期性地重新配置至少一個設定點的處理器。根據詳細描述以及附圖，本發明的這些以及其他目標、優點和特徵會對於本領域普通技術人員變得明顯。然而，應該理解的是，儘管詳細描述和附圖指示了本發明的優選實施例，但是詳細描述和附圖是以示意的方式而非限制性的方式給出的。可以在本發明的範圍內做出許多改變和修改，而不脫離其精神，並且本發明包括所有這樣的修改。


在附圖中圖示了本發明的優選示例性實施例，在附圖中相同的附圖標記在各處代表相同的部分，並且其中圖I是圖示了示例性發電源和負載的、本發明的第一實施例的說明圖；圖2是圖示了示例性發電源和負載並且還圖示了到AC消耗方負載或者公共電網的連接的、本發明的另一實施例的說明圖；圖3是圖示了示例性發電源和負載並且還圖示了到不同於DC總線的DC電壓處的DC消耗方負載的連接的、本發明的另一實施例的說明圖4是示例性轉換器的說明圖；圖5是示例性調節器的說明圖；圖6是示例性逆變器的說明圖；圖7是轉換器的操作的流程圖；圖8是調節器的操作的流程圖；圖9是圖示了本發明的模塊化支架實施方式的說明圖；圖10是圖示了連接到單個電勢的DC總線的示例性發電源和負載的、本發明的另一實施例的說明圖；圖11是圖示了連接到分開的電勢的DC總線的示例性發電源和負載的、本發明的 另一實施例的說明圖；圖12是圖示了沿著DC總線分布的示例性發電源和負載的、本發明的另一實施例的說明圖；圖13是圖示了連接到DC總線和公共電網的示例性發電源和負載的、本發明的另一實施例的說明圖；圖14是根據本發明的一個實施例的、轉換器和調節器在操作期間控制設定點的圖示；圖15是根據圖14中的本發明的實施例的、轉換器和調節器在發電周期期間控制設定點的圖示；圖16是根據圖14中的本發明的實施例的、圖示了轉換器監聽的、轉換器和調節器控制設定點的圖示；圖17是根據本發明的另一實施例的、轉換器和調節器在操作期間控制設定點的圖示；並且圖18是根據本發明的另一實施例的、轉換器和調節器在操作期間控制設定點的圖示。在描述圖中所圖示的本發明的優選實施例時，為了清楚起見，將訴諸於具體術語。然而，這並非意圖將本發明限定於如此所選擇的具體術語，並且應該理解的是，每個具體術語包括所有以相似方式操作來完成相似目的的技術等同物。例如，經常使用詞語「連接」、「附接」或與其相似的術語。這些術語並不限定於直接連接，而是包括通過其他元件的連接，這樣的連接被本領域普通技術人員識別為等同的。
具體實施例方式本發明提供了用於控制混合電力系統10的方法和設備。具體地，本發明管理在各自直接地或通過電力轉換裝置地耦合到公共DC總線50的一個或多個電力發電源、存儲裝置、負載和公共電網當中的能量轉移或電力流動。貫穿本說明書，將使用若干術語用於描述用來將發電源或負載耦合到公共DC總線50的電力轉換裝置，其包括轉換器20、調節器30和逆變器60。參照圖4-6，轉換器20、調節器30和逆變器60中的每個包括電壓信號26、36、66以及控制單元25、35、65兩者。電壓信號26、36、66指示了 DC總線50上出現的電壓水平，並且可以由每個電力轉換裝置內的單獨電壓傳感器、將信號提供給多個電力轉換裝置的單個電壓傳感器、或者將信號提供給單獨電力轉換裝置和提供給多個電力轉換裝置的電壓傳感器的組合來生成。每個電力轉換裝置的控制單元25、35、65優選地包括電力轉換部，該電力轉換部包括電力電子裝置28、38、68，能夠執行程序以發送控制信號到電力電子裝置28、38、68的處理器22、32、62，以及用於存儲能夠在處理器22、32、62上執行的程序的存儲器24、34、64。電壓信號26、36、66由在處理器22、32、62上執行的程序來讀取。程序將控制信號輸出到電力電子裝置28、38、68，以便如以下所更詳細描述地調節通過裝置的電力流動。可替選地，控制單元25、35、65可以僅僅由電力電子裝置28、38、68組成，表情庫控制直接連接到電壓信號26、36、66的硬體，以調節通過裝置的電力流動。例如，可以使用本領域已知的升壓變換器來將第一 DC電壓水平轉換到更高的第二 DC電壓水平。參照圖I圖示了混合電力系統的第一實施例。電力系統10包括至少一個轉換器20，每個轉換器20連接到發電源。電力系統10還包括至少一個調節器30，每個調節器30連接到至少一個存儲裝置40。公共DC總線50將轉換器20和調節器30中的每個連結到一起。每個轉換器20電氣耦合在發電源和公共DC總線50之間。發電源可以是任何本 領域已知的類型，包括但不限於風、光伏、水力發電、燃料電池、抄襲、生物燃料或生物質發電源。這些源中的每個生成作為具有適合於發電源的幅度的AC或DC電壓來輸出的電力。將來自發電源的電壓輸出提供為給轉換器20的電力電子裝置28的輸入電壓。電力電子裝置28被配置為將電壓從源轉換到想要的DC電壓水平，作為給DC總線50的輸出電壓。例如,想要的DC電壓可以是650伏，如果電力系統10連接到460伏的公共電網的話。可替選地，DC電壓水平可以是可以由具體DC負載所需要的任何想要的DC電壓，諸如48伏。DC電壓水平可以允許在預設範圍內變化，並且被選擇以提供發電源和DC總線50之間的最優能量轉換。參照圖10和11，公共DC總線50可以是單電平或者多電平的DC總線。單電平總線包括第一 DC軌52和第二 DC軌54。每個DC軌可以但不限於是單個端子、由適當的電導體連接的多個端子、或者總線條。單電平總線在第一和第二 DC軌(分別是52和54)之間建立了一個電壓電勢。多電平DC總線包括第一和第二 DC軌(分別是52和54)，並且還包括至少第三DC軌56。多電平DC總線在DC軌之間建立了至少兩個不同的電壓電勢。例如，多電平DC總線可以包括諸如325伏的正電壓電勢處的第一 DC軌52、中性電壓電勢處的第二 DC軌54、以及諸如-325伏的負電壓電勢處的第三DC軌56。第一和第三DC軌(分別是52和56)之間的淨電壓電勢是作為第一或第三DC軌(分別是52和56)與中性的第二 DC軌54之間的電壓電勢的電壓電勢(650伏)的兩倍。因而，在圖11中圖示的DC總線50上存在三個不同的電壓電勢。如圖11中進一步圖示的，每個轉換器20、調節器30和逆變器60可以根據連接到各自的電力轉換裝置的源、存儲裝置40或負載的需求，連接到三個電壓電勢中的任一個。每個調節器30電氣耦合在至少一個存儲裝置40和公共DC總線50之間。混合電力系統10可以根據應用需求而包括一個或多個存儲裝置40。存儲裝置40存儲能量並且可以提供DC或AC電壓。例如，存儲裝置40可以但不限於是蓄電池、燃料電池、液流蓄電池或者飛輪。所想到的是，每個存儲裝置40可以如本領域已知的，由單個裝置或者以串聯、並聯或其組合方式連接的多個裝置來組成。每個調節器30的電力電子裝置38被配置為允許DC總線50和存儲裝置40之間的雙向電力流動。DC總線50以第一 DC電壓水平來操作，並且存儲裝置40以第二 DC電壓水平來操作。可替選地，DC總線50和存儲裝置40可以以相同的DC電壓水平來操作。接下來參照圖2和3，混合電力系統10還可以包括輸出電力轉換裝置，例如逆變器60或另一 DC-DC轉換器45。參照圖10-13，逆變器60可以電氣耦合在DC總線50和到公共電網、AC負載、或AC負載和公共電網兩者的電連接69之間。每個逆變器60的電力電子裝置68可以被配置為允許DC總線50和AC負載或電網之間的雙向電力流動。雙向電力流動允許公共電網在被連接時向DC總線50提供電力，以補充由發電源提供的電力，如果來自連接到電力系統的負載的需求超過了由發電源供應的電力的話。DC-DC轉換器45電氣耦合在DC總線50和以不同於DC總線50的電壓操作的DC負載之間。所想到的是，任何數量和組合的負載可以連接到系統，使得負載可以直接地、通過逆變器60、通過DC-DC轉換器45、或者通過逆變器60和DC-DC轉換器45的任何組合或多個逆變器60和DC-DC轉換器45來連接到DC總線50。參照圖13，可以包括電網斷開開關70，以例如在電力中斷期間將混合電力系統10 從電網斷開，並且允許混合電力系統10繼續以獨立模式操作。一個或多個傳感器可以監控公共電網的操作，並且將信號67提供給對應於公共電網的狀態的逆變器60。信號67可以對應於例如公共電網的一個或多個相位上的電壓。監控來自電網的輸入信號67允許逆變器在電網電壓丟失或者不穩定的情況下將輸出信號71控制為接通或者斷開的第一狀態，並且在電網上電力恢復並且穩定時將輸出信號71控制為斷開或接通的另一狀態。當重新連接到電網時，逆變器60逐步使到負載的電連接69上的電壓與電網上出現的電壓的幅度和頻率同步，並且一旦其與電網同步，則將信號71控制為斷開開關70。在操作中，每個電力轉換裝置被配置為以獨立於系統級控制器的方式操作。根據本發明的一個實施例，轉換器20、調節器30和逆變器60中的每個根據DC總線50上出現的電壓的幅度以及存儲器中存儲的一個或多個設定點，調節公共DC總線50和所連接的源、存儲裝置40或負載之間的能量轉移。根據本發明的一個實施例，如圖14中圖示的一系列設定點可以配合圖11-13中圖示的系統10之一來使用。電力系統10包括至少一個經由轉換器20連接到DC總線50的能量源、至少兩個經由分開的調節器30連接到DC總線50的能量存儲裝置40、以及從DC總線50和/或公共電網接收能量的負載。基準點302定義了想要的用於DC總線50的電壓水平。每個調節器30包括低電壓設定點306或316以及高電壓設定點308或318，其定義了用於電壓水平的可接受帶304或314。如果DC總線50上電壓的幅度維持在該帶內，則調節器30既不向DC總線50轉移能量也不從DC總線50轉移能量。調節器30中的一個包括第一低電壓設定點306和第一高電壓設定點308，其定義了第一電壓帶304。調節器30中的另一個包括第二低電壓設定點316和第二高電壓設定點318，其定義了第二電壓帶314。每個調節器30以獨立於其他調節器30的方式來執行，以將DC總線50上的電壓水平維持在基準設定點302處。同樣參照圖8，每個調節器30在步驟202處監控相應存儲裝置40中的充電水平。在步驟204處，調節器30確定存儲裝置40是否完全充電。如果存儲裝置40完全充電，則不能從DC總線50接受另外的能量。如果DC總線50上的電壓水平超過了高電壓設定點而存儲裝置40完全充電，則停止電力電子裝置38以防止到存儲裝置40的額外的電力流動，如步驟206、208和210中所示。然而，如果DC總線50上的電壓水平小於高電壓設定點並且存儲裝置40完全充電，則啟動電力電子裝置38以允許能量按需要從存儲裝置40到DC總線50的轉移，如步驟208、212和214中所示。如果存儲裝置40沒有完全充電，則調節器30在步驟216處確定存儲裝置40是否完全放電。如果DC總線50上的電壓水平降至低電壓設定點以下而存儲裝置40完全放電，則停止電力電子裝置38，因為存儲裝置40不能向DC總線50供應能量，如步驟218、220和222中所示。然而，如果DC總線50上的電壓水平大於低電壓設定點並且存儲裝置40完全充電，則啟動電力電子裝置38以允許能量按需要從DC總線50轉移，如步驟220、212和214中所示。如果存儲裝置40既沒有完全充電又沒有完全放電，則啟動調節器30以管理存儲裝置40和DC總線50之間的能量轉移，如步驟212和214中所示。每個調節器30根據DC總線電壓信號36來執行，以將DC電壓水平維持在存儲器34中存儲的電壓帶內。再次參照圖14，第一調節器30具有第一電壓帶304，並且第二調節器30具有第二電壓帶314。如果 DC總線電壓信號36升至調節器30之一的高電壓設定點308或318以上，並且如果相應的能量存儲裝置具有容量，則該調節器30執行，以從公共DC總線50向相應的能量存儲裝置40轉移能量。如果DC總線電壓信號36降至調節器30之一的低電壓設定點306或316以下，並且如果相應的能量存儲裝置存儲了能量，則該調節器30執行，以從能量存儲裝置40向公共DC總線50轉移能量。通過將一個電壓帶304或314的尺寸設定為大於另一個電壓帶304或314的尺寸，電力系統10使用第一調節器30及其相關聯的存儲裝置40來嘗試將DC總線電壓的幅度維持在第一電壓帶304內。如果正在由源生成的或者由負載抽取的能量超過了第一存儲裝置40的容量，則會利用第二調節器30及其相關聯的存儲裝置40。以這種方式設定電壓帶304和314允許例如使用具有不同充放電周期的能量存儲裝置40，或者對於相同的能量存儲裝置40，不同的帶可以確保利用特定的能量存儲裝置40。周期性地，調整電壓帶304和314可以改變主和次存儲裝置40。重複圖8的步驟，使得調節器30持續監控DC總線50上的電壓並且適當地進行響應。以這種方式，調節器30和存儲裝置40進行操作，以在想要的範圍內調節DC總線50上的電壓的幅度。優選地確定存儲裝置40的尺寸使得其通常維持在部分充電狀態，在所生成的電力超過來自負載的需求時從DC總線50接收能量，並且在負載需要多於由發電源所提供的能量時向DC總線供應能量。每個轉換器20以獨立於其他轉換器20和調節器30的方式來操作，以向DC總線50供應電力。參照圖7和16，圖示了根據本發明的一個實施例的轉換器20的操作。在步驟102處，轉換器20監控電壓信號26以確定DC總線50上出現的DC電壓的幅度。在步驟104中，將電壓信號26與預定的最大電壓設定點322 (例如用於DC總線電壓的基準電壓設定點302的120%)進行比較。如果DC總線50上的電壓升到該最大電壓設定點322以上，則轉換器20會根據步驟106停止電力電子裝置28，以防止另外的電力被輸入到系統。如果DC總線50上的電壓低於最大電壓設定點322，則轉換器20準備從發電源向DC總線50轉移能量。在步驟108中，轉換器20監控發電源以確定其是否正在生成電力。如果沒在生成電力，則會根據步驟106來停止電力電子裝置28，因為不需要向DC總線轉移電力。如果正在生成電力，則轉換器20根據步驟110啟動電力電子裝置28，以從源向DC總線50轉移能量。在步驟111處，轉換器20將DC總線50上的電壓的幅度與監聽電平326比較。如果DC總線50上的電壓的幅度小於監聽電平326，則根據步驟113以最大操作效率轉移能量。例如，可以由控制單元25中的處理器22來執行本領域已知的最大功率點追蹤算法，以提供從源到DC總線50的最大電力轉移。然而，如果DC總線50上的電壓的幅度大於監聽電平326，則根據步驟115以降低的效率轉移能量。可以根據DC總線50上的電壓的幅度比監聽電平326大多少來降低效率。重複圖7的步驟使得轉換器20持續監控DC總線50上的電壓的幅度並且適當地響應。逆變器60以獨立於其他電力轉換裝置的方式類似地操作。當電力系統10連接到獨立於電網的AC負載時，逆變器60根據AC負載的需求以所定義的電壓和頻率從DC總線50到AC負載轉移能量。當電力系統10連接到公共電網時，逆變器60將其輸出同步到公共電壓和頻率。逆變器60響應於DC總線50上的電壓，控制到公共電網或者來自公共電網的電力轉移。同樣參照圖17，逆變器60包括用來啟動和停止公共電網和DC總線50之間的能量轉移的設定點。例如，逆變器中的高電壓設定點332和低電壓設定點330可以建立 用於與公共電網交互的第三電壓帶。如果DC總線電壓信號66在該帶內，則不需要到公共電網或者來自公共電網的能量轉移。如果DC總線電壓信號66大於高電壓設定點332，則逆變器60從DC總線50向公共電網轉移能量。如果DC總線電壓信號66小於低電壓設定點330，則逆變器60從公共電網向DC總線50轉移能量。可替選地，逆變器60可以根據相對於針對基準電壓信號302的DC總線電壓信號66，維持啟動並且在公共電網和DC總線50之間轉移能量。還想到的是，電力系統10可以被配置為在沒有能量存儲裝置40的情況下操作。在這樣的操作下，可以使用逆變器電壓帶來維持DC總線50上的電壓。因而，電網連接可以幫助將DC總線50維持在想要的DC電壓水平處，並且也可以提供另一能源來在電力系統10中按需要使存儲裝置40充電。可以利用另外的設定點來執行電力系統10內的其他功能。最小電壓設定點320識別DC總線上出現的電壓的、電力系統10可以繼續操作的最小幅度。類似地，最大電壓設定點322識別DC總線上出現的電壓的、電力系統10可以繼續操作的最大幅度。如果電壓的幅度小於最小電壓設定點320或大於最大電壓設定點322，則會停止電力轉換裝置並且終止操作。高電壓設定點324識別例如高於其可以發出警告消息的電壓。可以配置設定點的大量組合而不偏離本發明的範圍。例如，電力系統10中的不同電力轉換裝置可以具有不同的最小或最大電壓設定點(分別是320和322)。每個轉換器20可以具有更低的電壓設定點322，使得其停止向DC總線50供應所生成的電，並且允許調節器30繼續從DC總線50抽取能量並降低DC總線50上的電壓水平。可選地，一個轉換器20可以具有比另一轉換器20更低的最大電壓設定點322，使得一個轉換器停止向第一電平處的DC總線50這樣能量，並且防止DC總線50上的電壓的幅度進一步增加。同樣參照圖18，可以在連接到燃料動力發電機的轉換器20中提供發電機啟動設定點334。如果DC總線電壓信號26小於發電機啟動設定點334，則可以向發電機發送信號以啟動發電機的操作。當發電機得到穩定操作點時，逆變器20從發電機向公共DC總線50轉移能量。可以使用未示出的第二設定點或者轉換器20內的其他信號來停止發電機。轉換器20和調節器30中的每個的獨立操作有助於電力系統10的模塊化構造。例如，轉換器20和調節器30中的每個可以構造為單獨的面孔，如圖9中所示。每個模塊可以具有取決於例如模塊的電力轉換容量和用於發電源的類型的電力電子需求而變化的尺寸。優選地，每個模塊被配置為以任何布置來安裝到公共支架，但是優選地以一系列欄(aseries of columns)的方式來安裝。DC總線50在模塊之間延伸。轉換器20和調節器30被配置為沿著支路之一連接到DC總線50。類似地，逆變器60是另外的模塊，被配置為安裝在公共支架上並且連接到DC總線50的支路。可以按需要包括其他模塊(例如，逆變器和公共電網之間的AC斷路器或者顯示面板)，以相似地安裝到公共支架並且可以按需要連接或者不連接到DC總線50。每個電力轉換裝置包括設定點和所存儲的程序，以根據應用需求來獨立地控制電力轉換裝置和DC總線50之間的能量轉移。現在參照圖10、11和13，混合電力系統10還可以包括中央接口 80。根據本發明的一個實施例，中央接口 80包括顯示裝置和用戶接口，用戶接口包括但不限於鍵盤、滑鼠、觸摸板或觸控螢幕。中央接口 80可以位於混合電力系統10附近或者可以併入混合電力系統10內部。可選地，中央接口 80可以位於遠離混合電力系統10處並且經由任何適當的有線或無線網絡來連接。中央接口 80還經由適當的網絡82 (包括例如乙太網、乙太網IP、或者任何其他的工業通信網絡)與混合電力系統10中的每個電力轉換裝置通信。中央接口 80 包括存儲了電力轉換裝置內的每個設定點的拷貝的存儲器裝置。用戶接口和顯示裝置允許用戶配置設定點並且將用於任何設定點的新的值經由網絡82發送到電力轉換裝置。如果新的電力轉換裝置添加到電力系統10，則用戶可以在中央接口 80處輸入用於任何由該電力轉換裝置所利用的設定點的值。可選地，可以在電力轉換裝置中存儲值的默認組，並且中央接口 80可以被配置為自動檢測裝置並且將所存儲的值上傳。中央接口 80還可以包括被配置為周期性地在中央接口 80內的處理器上執行的程序。參照圖14，該程序例如可以被配置為周期性地交換多個調節器30的電壓設定點。如果電力系統10包括兩個或更多個調節器30和能量存儲裝置40，則有可能一個調節器30以及與其相關聯的存儲裝置40可以具有高於另一調節器30以及與其相關聯的存儲裝置40的利用速度。即使每個調節器30中的設定點是相同的，製造容差和偏移也可以使得調節器30之一在另一調節器之前開始在公共DC總線50和存儲裝置40之間轉移能量。因而，為了提供更加平均的對能量存儲裝置40的利用，中央接口 80可以被配置為周期性地將第一能量調節器的低電壓設定點和高電壓設定點與第二能量調節器的低電壓設定點和高電壓設定點交換。每個能量存儲裝置40會交替地成為主裝置和次裝置，以維持DC總線50上的電壓水平。同樣參照圖15，想要的可以是周期性地使能量存儲裝置40完全充電或者放電。為了使一個能量存儲裝置40放電，中央接口 80上的程序可以被配置為將新值載入第一個能量調節器的、大於至少一個其他能量調節器的高電壓設定點的低電壓設定點和高電壓設定點中的每個。重新配置的調節器30隨後會開始從其相關聯的能量存儲裝置40向DC總線50轉移能量。所連接的負載可以消耗能量，或者如果正在轉移的能量超過了負載需求，則其餘調節器300會從DC總線50向他們相關聯的能量存儲裝置40轉移能量。當中央接口 80接收到對應於能量存儲裝置40正在放電的信號時，重新設定第一能量調節器的低電壓設定點和高電壓設定點中的每個的值。在中央接口 80上執行的程序可以類似地被配置為每次順序地使一個調節器30放電，使得電力系統10維持操作性同時對每個能量存儲裝置40執行放電周期。儘管討論了利用電壓帶的兩個具體示例，即確保對能量存儲裝置40的利用的平均以及順序地使能量存儲裝置40充放電，但是要理解的是，可以配置電壓帶的大量其他配置，以實現其他想要的操作條件。根據以上描述可知，本發明的實施例公開了以下技術方案，但是不限於此方案I. 一種用於管理能量轉移的電力控制系統，所述電力控制系統包括公共直流DC總線；多個能量存儲裝置；以及多個能量調節器，每個能量調節器具有電氣耦合到至少一個所述能量存儲裝置的第一連接以及電氣耦合到所述公共DC總線的第二連接，其中每個能量調節器還包括
多個開關，每個開關根據開關信號來選擇性地通電，其中所述多個開關控制所述第一連接和所述第二連接之間的能量轉移；電壓信號，其對應於所述DC總線上出現的DC電壓的幅度；存儲器裝置，其存儲了至少控制程序、低電壓設定點以及高電壓設定點；以及處理器，其執行所述控制程序，以根據所述電壓信號、所述低電壓設定點和所述高電壓設定點來為所述多個開關中的每個生成所述開關信號，其中，如果所述電壓信號大於所述高電壓設定點，則能量從所述公共DC總線轉移到所述能量存儲裝置，並且如果所述電壓信號小於所述低電壓設定點，則能量從所述能量存儲裝置轉移到所述公共DC總線。方案2.根據方案I所述的電力控制系統，其還包括至少第一和第二能量存儲裝置；以及至少第一和第二能量調節器，其分別對應於所述第一和第二能量存儲裝置中的每個，其中所述第一能量調節器的所述低電壓設定點和所述高電壓設定點中的至少一個不同於所述第二能量調節器的相應的低電壓設定點或高電壓設定點。方案3.根據方案2所述的電力控制系統，其中，所述第一能量存儲裝置具有不同於所述第二能量存儲裝置的構造的構造，並且所述第一能量調節器和所述第二能量調節器兩者的所述低電壓設定點和所述高電壓設定點中的每個是分別根據所述第一能量存儲裝置和所述第二能量存儲裝置的結構的。方案4.根據方案I所述的電力控制系統，其還包括與每個所述能量調節器進行通信的中央控制器，所述中央控制器具有被配置為執行所存儲的程序的處理器以及存儲了至少所述程序和用於所述能量調節器的每個所述電壓設定點的拷貝的存儲器裝置。方案5.根據方案4所述的電力控制系統，其中，所述中央控制器被配置為在所述處理器上周期性地執行所存儲的程序，以將第一能量調節器的所述低電壓設定點和所述高電壓設定點與第二能量調節器的所述低電壓設定點和所述高電壓設定點交換。方案6.根據方案4所述的電力控制系統，其中，所述中央控制器被配置為在所述處理器上周期性地執行所存儲的程序，以將新的值載入第一個能量調節器的所述低電壓設定點和所述高電壓設定點中的每個，其中每個所述新的值大於每個其他能量調節器的所述高電壓設定點；接收對應於連接到所述第一能量調節器的第一能量存儲裝置正在放電的信號；並且將所述第一能量調節器的所述低電壓設定點和所述高電壓設定點中的每個的值重新設定為它們的原始操作值。
方案7.根據方案I所述的電力控制系統，其還包括至少一個能量轉換器，其具有電氣耦合到電力發電源的輸入端以及電氣耦合到所述公共DC總線的輸出端，每個能量轉換器還包括多個開關，每個開關根據開關信號來選擇性地通電，其中所述多個開關控制所述輸入端和所述輸出端之間的能量轉移；電壓信號，其對應於所述DC總線上出現的所述DC電壓的幅度；存儲器裝置，其存儲了至少控制程序和模式選擇設定點；以及處理器，其執行所述控制程序，以根據所述電壓信號和所述模式選擇設定點來生成所述開關信號，以將能量從所述輸入端轉移到所述輸出端。 方案8.根據方案7所述的電力控制系統，其中，如果所述DC電壓信號小於所述模式選擇設定點，則所述處理器以第一操作模式來執行所述控制程序，以將最大量的由所述源生成的能量轉移到所述DC總線，並且如果所述DC電壓信號大於所述模式選擇設定點，則所述處理器以第二操作模式來執行所述控制程序，以用減小的速度將由所述源生成的能量轉移到所述DC總線。方案9.根據方案8所述的電力控制系統，其中，將由所述源生成的能量轉移到所述DC總線的速度是根據所述電壓信號和所述模式選擇設定點之間的差異的。方案10. —種用於管理由公共直流DC總線連接的多個能量存儲裝置之間的能量轉移的方法，其包括以下步驟將多個能量調節器連接到所述公共DC總線，每個能量調節器具有電氣耦合到至少一個所述能量存儲裝置的第一連接以及電氣耦合到所述公共DC總線的第二連接；在每個能量調節器中執行的處理器處，接收對應於所述公共DC總線上出現的DC電壓的幅度的信號；在每個能量調節器處，將所述DC電壓信號與低電壓設定點和高電壓設定點進行比較，所述低電壓設定點和所述高電壓設定點中的每個存儲在所述能量調節器中的存儲器裝置中；以獨立於其他能量調節器的方式在每個能量調節器和所述DC總線之間轉移能量，其中，如果所述DC電壓信號大於所述高電壓設定點，則每個能量調節器將能量從所述公共DC總線轉移到所連接的能量存儲裝置，並且如果所述電壓信號小於所述低電壓設定點，則每個能量調節器將能量從所連接的能量存儲裝置轉移到所述公共DC總線。方案11.根據方案10所述的方法，其還包括如下的初始步驟在至少第一和第二能量調節器中配置所述低電壓設定點和所述高電壓設定點中的每個，其中，所述第一能量調節器的所述低電壓設定點和所述高電壓設定點中的至少一個不同於所述第二能量調節器的相應的低電壓設定點或高電壓設定點。方案12.根據方案11所述的方法，其還包括如下的初始步驟在每個能量調節器中配置所述低電壓和高電壓設定點。方案13.根據方案11所述的方法，其還包括如下步驟以周期性的間隔，將第一能量調節器的低電壓設定點和高電壓設定點與第二能量調節器的低電壓設定點和高電壓設定點進行交換。方案14.根據方案11所述的方法，其還包括以下步驟
以周期性的間隔，將新的值載入第一個能量調節器的所述低電壓設定點和所述高電壓設定點中的每個，其中每個所述新的值大於至少一個每個其他能量調節器的所述高電壓設定點；接收對應於連接到所述第一能量調節器的第一能量存儲裝置正在放電的信號；並且將所述第一能量調節器的所述低電壓設定點和所述高電壓設定點中的每個的值重新設定為它們的原始操作值。方案15.根據方案14所述的方法，其還包括以下初始步驟調度每個能量調節器，以周期性地執行方案14中所述的步驟，使得每次僅一個能量調節器執行方案14中所述的步驟。方案16.根據方案10所述的方法，其還包括以下步驟 將至少一個能量轉換器連接到所述公共DC總線，每個能量轉換器具有電氣耦合到電力發電源的輸入端以及電氣耦合到所述公共DC總線的輸出端；在每個能量轉換器中執行的處理器處，接收對應於所述公共DC總線上出現的所述DC電壓的幅度的信號；以及以獨立於其他能量轉換器並且獨立於所述能量調節器的方式在每個能量轉換器和所述DC總線之間轉移能量。方案17.根據方案16所述的方法,其中，如果所述DC電壓的信號小於模式選擇設定點，則每個能量轉換器以第一操作模式在所述電力發電源和所述DC總線之間轉移能量，以將最大量的由所述源生成的能量轉移到所述DC總線，並且如果所述DC電壓的信號大於所述模式選擇設定點，則所述處理器以第二操作模式來執行所示控制程序，以用減小的效率將由所述源生成的能量轉移到所述DC總線。方案18. —種用於管理至少一個能量源和至少一個負載之間的能量轉移的電力控制系統，所述電力控制系統包括公共直流DC總線；至少一個能量轉換器，其還包括電氣稱合到一個能量源的輸入端，電氣耦合到所述公共DC總線的輸出端以及電壓信號，其對應於所述公共DC總線上出現的電壓的幅度，其中，每個能量轉換器被配置為根據所述電壓信號來將能量從所述能量源轉移到所述公共DC總線；以及逆變器，其包括電氣耦合到所述公共DC總線的第一連接連接到公共電網的第二連接，以及電壓信號，其對應於所述公共DC總線上出現的電壓的幅度，其中，所述逆變器被配置為根據所述電壓信號、高電壓設定點和低電壓設定點，選擇性地在所述公共DC總線和所述公共電網之間雙向轉移能量。方案19.根據方案18所述的電力控制系統，其還包括至少一個能量存儲裝置；以及至少一個能量調節器，其還包括
電氣耦合到所述能量存儲裝置之一的第一連接，電氣耦合到所述公共DC總線的第二連接，電壓信號，其對應於 所述公共DC總線上出現的電壓的幅度，其中，所述能量調節器被配置為根據所述電壓信號、高電壓設定點和低電壓設定點，選擇性地在所述公共DC總線和所述能量存儲裝置之間雙向轉移能量。方案20.根據方案19所述的電力控制系統，其還包括中央接口，其存儲了每個所述設定點的拷貝並且具有用戶接口以允許操作者配置每個所述設定點，其中，所述中央接口還包括被配置為執行所存儲的程序以周期性地重新配置至少一個所述設定點的處理器。要理解的是，本發明不限於將其對於此處所述的部件的構造和布置的細節的應用。本發明能夠具有其他實施例並且能夠以其他方式來實踐或實施。前述的變化和修改在本發明的範圍內。還要理解的是，此處所公開並且限定的本發明延伸至兩個或更多個所提及的或者根據文本和圖而變得明顯的單獨特徵的所有可替選組合。所有這些不同的構成了本發明的各種可替選方面。此處所描述的實施例解釋了已知的用於實踐本發明的最佳實施例，並且將使得本領域其他技術人員能夠利用本發明。儘管已示出和描述了本發明的優選實施例，可以設想，本領域的技術人員可在所附權利要求的精神和範圍內設計對本發明的各種修改。
權利要求
1.一種用於管理能量轉移的電力控制系統，所述電力控制系統包括 公共直流DC總線； 多個能量存儲裝置；以及 多個能量調節器，每個能量調節器具有電氣耦合到至少一個所述能量存儲裝置的第一連接以及電氣耦合到所述公共DC總線的第二連接，其中每個能量調節器還包括 多個調節器開關，每個調節器開關根據調節器開關信號來選擇性地通電，其中所述多個調節器開關控制所述第一連接和所述第二連接之間的能量轉移； 調節器電壓信號，其對應於所述公共DC總線上出現的DC電壓的幅度； 調節器存儲器裝置，其存儲了至少調節器控制程序、低電壓設定點以及高電壓設定點；以及 調節器處理器，其執行所述調節器控制程序，以根據所述調節器電壓信號、所述低電壓設定點和所述高電壓設定點來為所述多個調節器開關中的每個生成所述調節器開關信號，其中，如果所述調節器電壓信號大於所述高電壓設定點，則能量從所述公共DC總線轉移到所述能量存儲裝置，並且如果所述調節器電壓信號小於所述低電壓設定點，則能量從所述能量存儲裝置轉移到所述公共DC總線。
2.根據權利要求I所述的電力控制系統，其還包括至少第一和第二能量存儲裝置；以及至少第一和第二能量調節器，其分別對應於所述第一和第二能量存儲裝置中的每個，其中 所述第一能量調節器的所述低電壓設定點和所述高電壓設定點中的至少一個不同於所述第二能量調節器的相應的低電壓設定點或高電壓設定點。
3.根據權利要求2所述的電力控制系統，其中，所述第一能量存儲裝置具有不同於所述第二能量存儲裝置的構造的構造，並且所述第一能量調節器和所述第二能量調節器兩者的所述低電壓設定點和所述高電壓設定點中的每個是分別根據所述第一能量存儲裝置和所述第二能量存儲裝置的構造的。
4.根據權利要求I所述的電力控制系統，其還包括與每個所述能量調節器進行通信的中央控制器，所述中央控制器具有被配置為執行所存儲的程序的控制器處理器以及存儲了至少所述程序和用於所述能量調節器的所述低電壓設定點和所述高電壓設定點中的每個的拷貝的控制器存儲器裝置。
5.根據權利要求4所述的電力控制系統，其中，所述中央控制器被配置為在所述控制器處理器上周期性地執行所存儲的程序，以將第一能量調節器的所述低電壓設定點和所述高電壓設定點與第二能量調節器的所述低電壓設定點和所述高電壓設定點交換。
6.根據權利要求4所述的電力控制系統，其中，所述中央控制器被配置為在所述控制器處理器上周期性地執行所存儲的程序，以 將新的值載入第一能量調節器的所述低電壓設定點和所述高電壓設定點中的每個，其中每個所述新的值大於每個其他能量調節器的所述高電壓設定點； 接收對應於連接到所述第一能量調節器的第一能量存儲裝置正在放電的信號；並且 將所述第一能量調節器的所述低電壓設定點和所述高電壓設定點中的每個的值重新設定為它們的原始操作值。
7.根據權利要求I所述的電力控制系統，其還包括至少一個能量轉換器，其具有電氣耦合到電力發電源的輸入端以及電氣耦合到所述公共DC總線的輸出端，每個能量轉換器還包括 多個轉換器開關，每個轉換器開關根據轉換器開關信號來選擇性地通電，其中所述多個轉換器開關控制所述輸入端和所述輸出端之間的能量轉移； 轉換器電壓信號，其對應於所述公共DC總線上出現的所述DC電壓的幅度； 轉換器存儲器裝置，其存儲了至少轉換器控制程序和模式選擇設定點；以及 轉換器處理器，其執行所述轉換器控制程序，以根據所述轉換器電壓信號和所述模式選擇設定點來生成所述轉換器開關信號，以將能量從所述輸入端轉移到所述輸出端。
8.根據權利要求7所述的電力控制系統，其中，如果所述轉換器電壓信號小於所述模式選擇設定點，則所述轉換器處理器以第一操作模式來執行所述轉換器控制程序，以將最大量的由所述電力發電源生成的能量轉移到所述公共DC總線，並且如果所述轉換器電壓信號大於所述模式選擇設定點，則所述轉換器處理器以第二操作模式來執行所述轉換器控制程序，以用減小的速度將由所述電力發電源生成的能量轉移到所述公共DC總線。
9.根據權利要求8所述的電力控制系統，其中，將由所述電力發電源生成的能量轉移到所述公共DC總線的速度是根據所述轉換器電壓信號和所述模式選擇設定點之間的差異的。
10.一種用於管理由公共直流DC總線連接的多個能量存儲裝置之間的能量轉移的方法，其包括以下步驟 將多個能量調節器連接到所述公共DC總線，每個能量調節器具有電氣耦合到至少一個所述能量存儲裝置的第一連接以及電氣耦合到所述公共DC總線的第二連接； 在每個能量調節器中執行的處理器處，接收對應於所述公共DC總線上出現的DC電壓的幅度的信號； 在每個能量調節器處，將所述DC電壓的信號與低電壓設定點和高電壓設定點進行比較，所述低電壓設定點和所述高電壓設定點中的每個存儲在所述能量調節器中的存儲器裝置中； 以獨立於其他能量調節器的方式在每個能量調節器和所述公共DC總線之間轉移能量，其中，如果所述DC電壓的信號大於所述高電壓設定點，則每個能量調節器將能量從所述公共DC總線轉移到所連接的能量存儲裝置，並且如果所述DC電壓的信號小於所述低電壓設定點，則每個能量調節器將能量從所連接的能量存儲裝置轉移到所述公共DC總線。
11.根據權利要求10所述的方法，其還包括如下的初始步驟在至少第一和第二能量調節器中配置所述低電壓設定點和所述高電壓設定點中的每個，其中，所述第一能量調節器的所述低電壓設定點和所述高電壓設定點中的至少一個不同於所述第二能量調節器的相應的低電壓設定點或高電壓設定點。
12.根據權利要求11所述的方法，其還包括如下的初始步驟在每個能量調節器中配置所述低電壓和高電壓設定點。
13.根據權利要求11所述的方法，其還包括如下步驟以周期性的間隔，將第一能量調節器的低電壓設定點和高電壓設定點與第二能量調節器的低電壓設定點和高電壓設定點進行交換。
14.根據權利要求11所述的方法，其還包括以下步驟以周期性的間隔，將新的值載入第一能量調節器的所述低電壓設定點和所述高電壓設定點中的每個，其中每個所述新的值大於至少一個每個其他能量調節器的所述高電壓設定佔. 接收對應於連接到所述第一能量調節器的第一能量存儲裝置正在放電的信號；並且將所述第一能量調節器的所述低電壓設定點和所述高電壓設定點中的每個的值重新設定為它們的原始操作值。
15.根據權利要求14所述的方法，其還包括以下初始步驟調度每個能量調節器，以周期性地執行權利要求14中所述的步驟，使得每次僅一個能量調節器執行權利要求14中所述的步驟。
16.根據權利要求10所述的方法，其還包括以下步驟 將至少一個能量轉換器連接到所述公共DC總線，每個能量轉換器具有電氣耦合到電 力發電源的輸入端以及電氣耦合到所述公共DC總線的輸出端； 在每個能量轉換器中執行的處理器處，接收對應於所述公共DC總線上出現的所述DC電壓的幅度的信號；以及 以獨立於其他能量轉換器並且獨立於所述能量調節器的方式在每個能量轉換器和所述公共DC總線之間轉移能量。
17.根據權利要求16所述的方法，其中，如果所述DC電壓的信號小於模式選擇設定點，則每個能量轉換器以第一操作模式在所述電力發電源和所述公共DC總線之間轉移能量，以將最大量的由所述電力發電源生成的能量轉移到所述公共DC總線，並且如果所述DC電壓的信號大於所述模式選擇設定點，則每個能量轉換器以第二操作模式在所述電力發電源和所述公共DC總線之間轉移能量，以用減小的效率將由所述電力發電源生成的能量轉移到所述公共DC總線。
18.一種用於管理至少一個能量源和至少一個負載之間的能量轉移的電力控制系統，所述電力控制系統包括 公共直流DC總線； 至少一個能量轉換器，其還包括 電氣稱合到一個能量源的輸入端， 電氣耦合到所述公共DC總線的輸出端以及 轉換器電壓信號，其對應於所述公共DC總線上出現的電壓的幅度，其中，每個能量轉換器被配置為根據所述轉換器電壓信號來將能量從所述能量源轉移到所述公共DC總線；以及 逆變器，其包括 電氣耦合到所述公共DC總線的第一逆變器連接 連接到公共電網的第二逆變器連接，以及 逆變器電壓信號，其對應於所述公共DC總線上出現的電壓的幅度，其中，所述逆變器被配置為根據所述逆變器電壓信號、逆變器高電壓設定點和逆變器低電壓設定點，選擇性地在所述公共DC總線和所述公共電網之間雙向轉移能量。
19.根據權利要求18所述的電力控制系統，其還包括 至少一個能量存儲裝置；以及至少一個能量調節器，其還包括 電氣耦合到所述能量存儲裝置之一的第一調節器連接， 電氣耦合到所述公共DC總線的第二調節器連接， 調節器電壓信號，其對應於所述公共DC總線上出現的電壓的幅度，其中，所述能量調節器被配置為根據所述調節器電壓信號、調節器高電壓設定點和調節器低電壓設定點，選擇性地在所述公共DC總線和所述能量存儲裝置之間雙向轉移能量。
20.根據權利要求19所述的電力控制系統，其還包括中央接口，其存儲了每個所述設定點的拷貝並且具有用戶接口以允許操作者配置每個所述設定點，其中，所述中央接口還包括被配置為執行所存儲的程序以周期性地重新配置至少一個所述設定點的處理器。
全文摘要
本發明提供了在電力系統中的各種源和負載當中控制電力的一種簡化的方法。電力發電源各自通過轉換器連接到公共DC總線。轉換器根據DC總線上出現的DC電壓的水平，選擇性地用最大速度或者用減小的速度將能量轉移到DC總線。至少一個存儲裝置優選地通過電力調節器連接到公共DC總線。電力調節器根據DC總線上出現的DC電壓，選擇性地將能量轉移到DC總線或者從DC總線轉移。此外，可以提供逆變器以在DC電壓和用於連接到消耗方負載或公共電網的AC電壓之間雙向地轉換。每個電力轉換裝置是獨立受控的，以提供模塊化的且簡化的電力控制系統。
文檔編號H02J3/28GK102891494SQ20121025009
公開日2013年1月23日 申請日期2012年7月18日 優先權日2011年7月19日
發明者凱文·丹尼斯, 麥可·拉希, 德爾·旺 申請人:Zbb能源公司