用于混合電力系統(tǒng)的控制設(shè)備的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于混合電力系統(tǒng)的控制設(shè)備。根據(jù)該用于混合電力系統(tǒng)的控制設(shè)備包括：電力測(cè)量單元，其被配置為測(cè)量所述電力系統(tǒng)的輸出電力；以及控制器，其被配置為基于預(yù)設(shè)的控制模式和所測(cè)量的輸出電力來(lái)控制所述電力系統(tǒng)的第一電力發(fā)電機(jī)和第二電力發(fā)電機(jī)的操作，其中所述控制器被配置為在所述第二電力發(fā)電機(jī)的輸出被控制為從ON狀態(tài)切換為OFF狀態(tài)時(shí)，控制所述第一電力發(fā)電機(jī)的輸出電壓為與第一時(shí)間的所述第二電力發(fā)電機(jī)的輸出對(duì)應(yīng)的第一偏移電壓。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于混合電力系統(tǒng)的控制設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)涉及用于混合電力系統(tǒng)的電力控制設(shè)備，尤其涉及這樣一種用于混合電力系統(tǒng)的電力控制設(shè)備，其能夠改善在包含至少兩種類(lèi)型的電力發(fā)電機(jī)的混合電力系統(tǒng)中的輸出電力的質(zhì)量。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，電力消耗在世界范圍內(nèi)持續(xù)增長(zhǎng)。然而，由于獲得土地站點(diǎn)、環(huán)境爭(zhēng)端、資源供應(yīng)和需求等問(wèn)題引起的對(duì)大型熱電站和核電站的建設(shè)的限制，電力發(fā)電設(shè)施的建設(shè)變得困難。并且，整體工業(yè)的完善度導(dǎo)致了對(duì)電力質(zhì)量的需求的增長(zhǎng)。因而，考慮到需求管理和控制，對(duì)發(fā)展多種類(lèi)型的能源的需求在增加。
[0003]響應(yīng)于這種趨勢(shì)，正在開(kāi)發(fā)使用可再生能量，例如風(fēng)能、太陽(yáng)能、燃料電池能等等的混合電力系統(tǒng)?；旌想娏ο到y(tǒng)使用于供給電力的電力供應(yīng)源多樣化，并允許根據(jù)電力系統(tǒng)來(lái)選擇電力供應(yīng)源，從而改善能量效率、電力的反向傳輸以及可靠性。這種混合電力系統(tǒng)正作為下一代電力智能技術(shù)(Intelligent Technology,縮寫(xiě)為IT)而出現(xiàn)。
[0004]圖1是示出常規(guī)的混合電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0005]如圖1中所示，常規(guī)的混合電力系統(tǒng)10可以連接至主輸電網(wǎng)20?；旌想娏ο到y(tǒng)10可以以這種方式來(lái)分配電力:根據(jù)由電負(fù)載(在下文中縮寫(xiě)為負(fù)載)30所需的電力的大小的變化來(lái)選擇并調(diào)整供自至少兩個(gè)可再生能量供應(yīng)源的電力。
[0006]混合電力系統(tǒng)10可以通過(guò)適當(dāng)?shù)胤峙溆芍鬏旊娋W(wǎng)20所供應(yīng)的電力和所供應(yīng)的至少兩種類(lèi)型的可再生電能來(lái)維持供應(yīng)至負(fù)載30的電力。
[0007]更詳細(xì)地，由主輸電網(wǎng)20所供應(yīng)的電力可以經(jīng)由混合電力系統(tǒng)10的共用連接點(diǎn)通過(guò)變壓器被輸送至負(fù)載30。
[0008]常規(guī)的混合電力系統(tǒng)10可以包括通過(guò)直流環(huán)節(jié)彼此連接的可再生能量發(fā)生器，例如，太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)(光電發(fā)電機(jī)，在下文中縮寫(xiě)為PV)和燃料電池發(fā)電機(jī)(在下文中縮寫(xiě)為FC)，從而通過(guò)直流/交流變換器來(lái)提供電能。連接至PV的直流/直流變換器的脈寬調(diào)制(PWM)控制設(shè)備可以通過(guò)最大電功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)來(lái)有效地控制PV的輸出。并且，連接至FC的直流/直流變換器的PWM控制設(shè)備可以響應(yīng)于負(fù)載30的變化來(lái)控制直流環(huán)節(jié)的電壓以控制燃料電池的輸出的變化。
[0009]圖2是示出常規(guī)的混合電力系統(tǒng)10的輸出電力的變化的圖。
[0010]如圖2中所示，在PV的輸出是恒定的狀態(tài)下，可要求FC的輸出響應(yīng)于負(fù)載30的變化。
[0011]然而，如在圖2中所示，不管負(fù)載所需的電力的大小的激烈變化，燃料電池發(fā)電機(jī)FC的輸出響應(yīng)不是快速的。因此，不管負(fù)載所需的電力的大小的激烈變化，輸出電能的總量(PV+FC)會(huì)逐漸地增加并然后逐漸地降低。
[0012]該輸出響應(yīng)速率的延遲會(huì)引起與電力質(zhì)量有關(guān)的問(wèn)題。尤其是，在負(fù)載卸載等發(fā)生在電力系統(tǒng)中時(shí)，F(xiàn)C的輸出會(huì)連續(xù)地維持一段預(yù)定時(shí)間，這將引起該混合電力系統(tǒng)的不穩(wěn)定性和錯(cuò)誤的操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]因此，本發(fā)明的一個(gè)方面是為了提供一種能夠改善電力的質(zhì)量的用于混合電力系統(tǒng)的電力控制設(shè)備。
[0014]本發(fā)明的另一個(gè)方面是為了提供一種用于混合電力系統(tǒng)的電力控制設(shè)備，其能夠處理負(fù)載所需的電力的激烈變化。
[0015]本發(fā)明的再一個(gè)方面是為了提供一種用于混合電力系統(tǒng)的電力控制設(shè)備，其能夠克服由于燃料電池發(fā)電機(jī)的緩慢的輸出響應(yīng)速率而引起的電力質(zhì)量降低的問(wèn)題。
[0016]為達(dá)到這些和其他優(yōu)點(diǎn)并且根據(jù)本公開(kāi)的目的，如在這里所體現(xiàn)和廣泛描述的，提供了一種用于混合電力系統(tǒng)的電力控制設(shè)備，所述設(shè)備包括:
[0017]電力測(cè)量單元，其被配置為測(cè)量所述電力系統(tǒng)的輸出電力；以及
[0018]控制器，其被配置為基于預(yù)設(shè)的控制模式和所測(cè)量的輸出電力來(lái)控制所述電力系統(tǒng)的第一電力發(fā)電機(jī)和第二電力發(fā)電機(jī)的操作，
[0019]其中所述控制器被配置為在所述第二電力發(fā)電機(jī)的輸出被控制為從ON狀態(tài)切換為OFF狀態(tài)時(shí),控制所述第一電力發(fā)電機(jī)的輸出電壓為與第一時(shí)間的所述第二電力發(fā)電機(jī)的輸出對(duì)應(yīng)的第一偏移電壓。
[0020]根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)方面，所述控制器被配置為在所述第二電力發(fā)電機(jī)的輸出被控制為從OFF狀態(tài)切換為ON狀態(tài)時(shí)，控制所述第一電力發(fā)電機(jī)的輸出電壓為與第二時(shí)間的所述第二電力發(fā)電機(jī)的輸出對(duì)應(yīng)的第二偏移電壓。
[0021]根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)方面，所述控制器被配置為將所述第一電力發(fā)電機(jī)的操作模式改變?yōu)樵趯?duì)應(yīng)所述第一時(shí)間或所述第二時(shí)間時(shí)的偏移電壓模式。
[0022]根據(jù)本公開(kāi)的另一個(gè)方面，所述控制器被配置為在除了所述第一時(shí)間和所述第二時(shí)間的其他時(shí)間，以最大電功率點(diǎn)跟蹤控制模式來(lái)控制所述第一電力發(fā)電機(jī)。
[0023]根據(jù)本公開(kāi)的另一個(gè)方面，所述第一電力發(fā)電機(jī)包括太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)，并且所述第二電力發(fā)電機(jī)包括燃料電池發(fā)電機(jī)。
[0024]根據(jù)本公開(kāi)的另一個(gè)方面，所述控制器被配置為在由所述電力測(cè)量單元所測(cè)量的負(fù)載所需的電力量低于預(yù)定值時(shí)，控制所述第二電力發(fā)電機(jī)的輸出從所述ON狀態(tài)切換為所述OFF狀態(tài)。
[0025]根據(jù)本公開(kāi)的另一個(gè)方面，所述控制器被配置為在由所述電力測(cè)量單元所測(cè)量的負(fù)載所需的電力量超過(guò)所述第一電力發(fā)電機(jī)的輸出時(shí)，控制所述第二電力發(fā)電機(jī)的輸出從OFF狀態(tài)切換為ON狀態(tài)。
[0026]根據(jù)本公開(kāi)的另一個(gè)方面，第一時(shí)間的所述第一偏移電壓被配置為由所述第二電力發(fā)電機(jī)的電力傳輸特性來(lái)測(cè)定。
[0027]根據(jù)本公開(kāi)的另一個(gè)方面，由所述第一電力發(fā)電機(jī)控制的輸出變化的響應(yīng)速率被配置為快于由所述第二電力發(fā)電機(jī)控制的輸出變化的響應(yīng)速率。
[0028]根據(jù)本公開(kāi)的另一個(gè)方面，所述第二時(shí)間的所述第二偏移電壓被配置為通過(guò)所述第二電力發(fā)電機(jī)的電力傳輸特性來(lái)測(cè)定。
[0029]本申請(qǐng)的適用性的更多的范圍將由于下文中給出的實(shí)施例而變得更加顯而易見(jiàn)。然而，應(yīng)當(dāng)理解由于根據(jù)本發(fā)明的在本公開(kāi)的精神和范圍內(nèi)的多種變化和修改對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的，因此本公開(kāi)和具體的例子，在表明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的同時(shí)，僅以示例的方式給出。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0030]被包含以提供對(duì)本公開(kāi)的進(jìn)一步理解和被并入并組成本公開(kāi)的一部分的附圖，示出示例性的實(shí)施例并隨本說(shuō)明書(shū)一起用于解釋本公開(kāi)的原理。
[0031]在附圖中:
[0032]圖1是示出常規(guī)的混合電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0033]圖2是示出該常規(guī)的混合電力系統(tǒng)的輸出電力的變化的圖；
[0034]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的用于混合電力系統(tǒng)的電力控制設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖；
[0035]圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的包含用于混合電力系統(tǒng)的控制設(shè)備的整體系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0036]圖5是示出根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)示例性實(shí)施例的依照用于混合電力系統(tǒng)的控制設(shè)備的操作的輸出電力的圖；以及
[0037]圖6是示出根據(jù)本公開(kāi)的另一個(gè)示例性實(shí)施例的依照用于混合電力系統(tǒng)的控制設(shè)備的操作的輸出電力的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]以下給出的描述僅示例性地示出本公開(kāi)的思想。因此，應(yīng)當(dāng)理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以創(chuàng)造出實(shí)現(xiàn)公開(kāi)的思想和本公開(kāi)的觀念和范圍的發(fā)明的多種類(lèi)型。并且，在這里公開(kāi)的每個(gè)有條件的術(shù)語(yǔ)和示例性實(shí)施例僅僅是示例性的以幫助理解本公開(kāi)的思想，而不應(yīng)解釋為將本發(fā)明限制為那些示例性的實(shí)施例和情形。
[0039]還應(yīng)當(dāng)理解，除本公開(kāi)的思想、觀點(diǎn)和示例性的實(shí)施例之外，也揭露具體實(shí)施例的本公開(kāi)旨在包括對(duì)于那些內(nèi)容的結(jié)構(gòu)上的和功能上的等同方案。那些等同方案應(yīng)當(dāng)被解釋為不僅僅包括當(dāng)前已知的等同方案，而且還包括在將來(lái)待發(fā)展的等同方案，即被創(chuàng)造以執(zhí)行相同的功能而不考慮結(jié)構(gòu)的全部設(shè)備。
[0040]因此，例如，在這里公開(kāi)的結(jié)構(gòu)圖應(yīng)當(dāng)被理解為指示包含本發(fā)明的思想的示例性電路的概念上的觀點(diǎn)。同樣地，所有流程圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、內(nèi)涵代碼等等可以充分地在計(jì)算機(jī)可讀媒介中實(shí)現(xiàn)，并且應(yīng)當(dāng)理解為指示通過(guò)計(jì)算機(jī)或處理器執(zhí)行的多種過(guò)程，而不考慮該計(jì)算機(jī)或該處理器是否被明顯地示出。
[0041]在圖中示出的包括指示為處理器或類(lèi)似概念的功能框的多種設(shè)備的功能不僅能夠使用確定的硬件，而且還可以使用具有執(zhí)行與適當(dāng)?shù)能浖嘘P(guān)的軟件的能力的硬件來(lái)提供。在功能由處理器來(lái)提供時(shí)，該功能可以通過(guò)單個(gè)確定(single-decided)的處理器、單個(gè)共享的(single-shared)的處理器、或者多個(gè)獨(dú)立的處理器、或者那些處理器中的可以共享的一些處理器而被提供。
[0042]該處理器的顯而易見(jiàn)的使用、用相似的含義提供的控制或術(shù)語(yǔ)不應(yīng)當(dāng)用具有執(zhí)行軟件的能力的引用硬件來(lái)排他性地解釋?zhuān)鴳?yīng)當(dāng)解釋為隱含地包括數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)硬件、和ROM、RAM以及用于存儲(chǔ)軟件的非易失性存儲(chǔ)器。其他公知的硬件也應(yīng)當(dāng)被包括。
[0043]在本公開(kāi)的權(quán)利要求中，例如，在本公開(kāi)中披露的描繪為用于執(zhí)行功能的裝置的元件旨在包含所有執(zhí)行功能的方法，該方法包含執(zhí)行所述功能的所有類(lèi)型的軟件，該軟件包含電路設(shè)備組合或固件/微代碼，并且將被連接至適當(dāng)?shù)碾娐芬杂糜趫?zhí)行該軟件以執(zhí)行該功能。由于由詳細(xì)說(shuō)明的多種裝置所提供的功能彼此聯(lián)系或者與權(quán)利要求所要求的方法相聯(lián)系，因此由權(quán)利要求限定的本公開(kāi)應(yīng)當(dāng)被解釋為任何提供與從本公開(kāi)中認(rèn)識(shí)到的功能等同功能的元件。
[0044]前述的對(duì)象、特征和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)以下關(guān)于附圖的本公開(kāi)變得更加顯而易見(jiàn)，并且本公開(kāi)的技術(shù)范圍將由本公開(kāi)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員容易地實(shí)行。在描述本發(fā)明的方面，如果用于公知的功能或結(jié)構(gòu)的詳細(xì)解釋被認(rèn)為不必要地轉(zhuǎn)移了本發(fā)明的要點(diǎn)，則盡管這樣的解釋被忽略了但是其將會(huì)被本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解。
[0045]在下文中，將參考附圖給出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述。
[0046]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的用于混合電力系統(tǒng)的電力控制設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。
[0047]如在圖3中所示的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的用于混合電力系統(tǒng)的電力控制設(shè)備200可以包括:電力測(cè)量單元210，其測(cè)量電力系統(tǒng)的輸出電力，以及控制器220，其基于預(yù)設(shè)的控制模式和所測(cè)量的輸出電力來(lái)控制該電力系統(tǒng)的第一電力發(fā)電機(jī)115和第二電力發(fā)電機(jī)117的操作。
[0048]這里，混合電力系統(tǒng)可以包括使用可再生電能的至少兩個(gè)電力發(fā)電機(jī)。
[0049]特別地，控制器220可以控制包含在電力系統(tǒng)中的第一電力發(fā)電機(jī)115和第二電力發(fā)電機(jī)117的操作。
[0050]然而，根據(jù)本公開(kāi)的電力控制設(shè)備200可以被用于控制使用不同的可再生電能的多個(gè)電力發(fā)電機(jī)，并且電力發(fā)電機(jī)類(lèi)型或數(shù)量也可以不被限制。
[0051]第一電力發(fā)電機(jī)115和第二電力發(fā)電機(jī)117可以展示不同的控制響應(yīng)速率(換句話(huà)說(shuō)，控制響應(yīng)速度)。該響應(yīng)速率可以取決于可再生電能的類(lèi)型或者由響應(yīng)特性圖來(lái)確定。根據(jù)一個(gè)不例性實(shí)施例，第一電力發(fā)電機(jī)115的響應(yīng)速率低于(慢于)第二電力發(fā)電機(jī)117的響應(yīng)速率。
[0052]例如，第一電力發(fā)電機(jī)115可以是使用太陽(yáng)能(PV)的電力發(fā)電機(jī)，并且第二電力發(fā)電機(jī)117可以是使用燃料電池(FC)的電力發(fā)電機(jī)。PV表現(xiàn)出非?？斓目刂祈憫?yīng)速率，反之通過(guò)其響應(yīng)特性圖，F(xiàn)C表現(xiàn)出非常慢的控制響應(yīng)速率。
[0053]根據(jù)該響應(yīng)速率的差異，作為最終輸出的總的輸出電力的響應(yīng)速率會(huì)變慢。因此，一旦切換響應(yīng)速率低的第二電力發(fā)電機(jī)117時(shí)，控制器220就可以在預(yù)定時(shí)間以偏移電力模式操作。
[0054]在偏移電壓模式中，在第二電力發(fā)電機(jī)117的電壓緩慢改變的同時(shí)，控制器220可以控制響應(yīng)速率快的第一電力發(fā)電機(jī)115的電壓作為偏移電壓。響應(yīng)于控制器220的操作，在總的輸出電力方面的速率改變可以變快。
[0055]同時(shí)，電力測(cè)量單元210可以測(cè)量來(lái)自連接至電力控制設(shè)備200的每個(gè)電力發(fā)電機(jī)的輸出電力和從混合電力系統(tǒng)的輸出端子傳輸?shù)娜?總的)電力，并且電力測(cè)量單兀210可以將所測(cè)量的電力或全部電力輸送給控制器220。然后控制器220可以基于所輸送的電力和預(yù)設(shè)的控制模式來(lái)控制第一電力發(fā)電機(jī)115和第二電力發(fā)電機(jī)117的操作。
[0056]例如，在由電力測(cè)量單元210測(cè)量的負(fù)載所需的電力量低于預(yù)定值時(shí)，控制器220可以控制第二電力發(fā)電機(jī)從ON狀態(tài)切換為OFF狀態(tài)。在由電力測(cè)量單元210測(cè)量的負(fù)載所需的電力量超過(guò)第一電力發(fā)電機(jī)的輸出時(shí)，控制器220可以控制第二電力發(fā)電機(jī)從OFF狀態(tài)切換為ON狀態(tài)。于是，控制器220可以根據(jù)所要求的電力來(lái)靈活地調(diào)整電力發(fā)電機(jī)的輸出。
[0057]圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的包含用于混合電力系統(tǒng)的控制設(shè)備的整體系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0058]在下文中，參考圖4，將根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例給出包含用于混合電力系統(tǒng)的控制設(shè)備的整體電力系統(tǒng)的詳細(xì)描述。
[0059]根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的包含用于混合電力系統(tǒng)的控制設(shè)備的整體電力系統(tǒng)可以包括:主輸電網(wǎng)100，其供應(yīng)主要電力；第一變壓器102，其連接至主輸電網(wǎng)100 ;第二變壓器110，其連接至混合電力系統(tǒng)的輸出端子；饋電線(xiàn)104，其連接至第一變壓器102 ;共用連接點(diǎn)(在下文中縮寫(xiě)為PCC) 106，其連接至第二變壓器110和饋電線(xiàn)104 ;電負(fù)載108，其經(jīng)由電負(fù)載線(xiàn)路連接至共用連接點(diǎn)106 ;逆變器112，其將混合電力系統(tǒng)的直流輸出轉(zhuǎn)換為交流輸出以傳輸至第二變壓器110 ;第一電力發(fā)電機(jī)115，其連接至逆變器112 ;第二電力發(fā)電機(jī)117，其連接至逆變器112 ;電力控制設(shè)備200，其連接至第一電力發(fā)電機(jī)115和第二電力發(fā)電機(jī)117中的每一個(gè)以及共用連接點(diǎn)106以測(cè)量電力并且控制該整體電力系統(tǒng)的操作。
[0060]第一電力發(fā)電機(jī)115可以包括太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)(在下文中縮寫(xiě)為PV) 116、最大電功率點(diǎn)跟蹤(在下文中縮寫(xiě)為MPPT)電壓發(fā)生器122、第一脈沖幅度調(diào)制器(在下文中縮寫(xiě)為PWM1) 124以及第一直流環(huán)節(jié)120。
[0061]并且，第二電力發(fā)電機(jī)117可以包括燃料電池電力發(fā)電機(jī)(在下文中縮寫(xiě)為FC)118、第二脈沖幅度調(diào)制器(在下文中縮寫(xiě)為PWM2) 128以及第二直流環(huán)節(jié)126。
[0062]第一直流環(huán)節(jié)120和第二直流環(huán)節(jié)126可以用公知的提供恒定直流電壓的直流環(huán)節(jié)電容器來(lái)配置。
[0063]電力控制設(shè)備200可以連接至PWM1124和PWM2128，并且控制脈沖幅度調(diào)制器124、128的操作，由此分別控制第一電力發(fā)電機(jī)115和第二電力發(fā)電機(jī)117的輸出。
[0064]特別地，控制器220可以根據(jù)預(yù)設(shè)的操作模式來(lái)控制PWMl 124和PWM2128的操作。例如，對(duì)于像第一電力發(fā)電機(jī)115這種的太陽(yáng)能發(fā)電機(jī),控制器220可以根據(jù)在MPPT電壓發(fā)生器112中產(chǎn)生的參考電壓以MPPT模式來(lái)控制PWMl 124。
[0065]由控制器220控制的電力發(fā)電機(jī)的控制模式可以是恒定地維持線(xiàn)路流的饋電線(xiàn)流控制(在下文中縮寫(xiě)為FFC)模式。
[0066]在電力發(fā)電機(jī)以FFC模式操作時(shí),控制器220可以根據(jù)負(fù)載消耗的電力量的變化來(lái)調(diào)整輸出(Pms)。這將允許連接至該混合電力系統(tǒng)的來(lái)自主輸電網(wǎng)100的電力流被恒定地維持。因此,將電力供應(yīng)給主輸電網(wǎng)100的主電力供應(yīng)商可以將包含該混合電力系統(tǒng)的電力輸電網(wǎng)設(shè)置為消耗預(yù)定量電力的電負(fù)載。這將便于對(duì)供應(yīng)至輸電網(wǎng)的電力的測(cè)量和控制。
[0067]控制器220的控制模式可以是恒定地維持電力發(fā)電機(jī)的輸出電力的單元電力控制(在下文中可以縮寫(xiě)為UPC)模式。在UPC模式中，電力控制設(shè)備200可以恒定地維持電力發(fā)電機(jī)的輸出的特定值，而不考慮饋電線(xiàn)流的電量(換句話(huà)說(shuō)，線(xiàn)路流通量)。
[0068]控制器220的控制模式可以是控制太陽(yáng)能電池的輸出的模式，并且該模式可以被稱(chēng)為MPPT模式。
[0069]這里，MPPT是解決由于太陽(yáng)能輻射量的變化而引起的直流電壓幅度變化的問(wèn)題的方法，即，表示控制電力發(fā)電機(jī)基于作為太陽(yáng)能電池陣列的參考電壓的直流電壓來(lái)跟蹤最大電功率點(diǎn)的方法。
[0070]例如，控制器220可以根據(jù)MPPT和參考值來(lái)放大并比較跟蹤值，產(chǎn)生電流和電壓控制信號(hào)作為用于絕緣柵雙極晶體管(可以被縮寫(xiě)為IGBT)的選通控制信號(hào)，該絕緣柵雙極晶體管是包含在PWMl 124中的幅度調(diào)制半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，并且控制器220將該產(chǎn)生的選通控制信號(hào)傳送至PWM1124，由此在MPPT模式中控制第一電力發(fā)電機(jī)115。
[0071]根據(jù)每個(gè)模式的控制器220的操作可以實(shí)現(xiàn)基于電力傳輸特性和環(huán)境改變而提供能量的最大利用。
[0072]同時(shí)，如上所述，控制器220可以控制第一電力發(fā)電機(jī)115和第二電力發(fā)電機(jī)117的操作。這里，在第二電力發(fā)電機(jī)117的輸出被控制為從ON狀態(tài)切換為OFF狀態(tài)時(shí)，可以控制第一電力發(fā)電機(jī)115的輸出電壓為與第一時(shí)間的第二電力發(fā)電機(jī)117的輸出電壓對(duì)應(yīng)
的第一偏移電壓。
[0073]在第二電力發(fā)電機(jī)117的輸出被控制為從OFF狀態(tài)切換為ON狀態(tài)時(shí)，控制器220可以控制第一電力發(fā)電機(jī)115的輸出電壓為與第二時(shí)間的第二電力發(fā)電機(jī)117的輸出對(duì)應(yīng)
的第二偏移電壓。
[0074]對(duì)于偏移電壓控制,控制器220以偏移電壓控制模式來(lái)控制第一時(shí)間或第二時(shí)間的第一電力發(fā)電機(jī)115。并且,在除了第一時(shí)間和第二時(shí)間外的其他時(shí)間，控制器220以MPPT模式來(lái)控制第一電力發(fā)電機(jī)115。
[0075]第一時(shí)間或第二時(shí)間的第一偏移電壓或第二偏移電壓可以通過(guò)第二電力發(fā)電機(jī)117的電力傳輸特性來(lái)測(cè)定。例如，在第二電力發(fā)電機(jī)117的電力傳輸特性展現(xiàn)出極慢的響應(yīng)速率時(shí)，相對(duì)于時(shí)間的偏移電壓的非常小的變化可以被控制。并且，在第二電力發(fā)電機(jī)117的電力傳輸特性展現(xiàn)出快的響應(yīng)速率時(shí)，相對(duì)于時(shí)間的偏移電壓的大的變化可以被控制。
[0076]在本公開(kāi)的一個(gè)示例性實(shí)施例中，在第一電力發(fā)電機(jī)115的電力控制響應(yīng)速率快于第二電力發(fā)電機(jī)117的電力控制響應(yīng)速率時(shí)，可以對(duì)第一時(shí)間和第二時(shí)間的第一偏移電壓和第二偏移電壓進(jìn)行測(cè)定，而不考慮第一電力發(fā)電機(jī)115的特性。因而，可以允許有效的電力控制并且可以引起與在整體電力響應(yīng)速率中的增長(zhǎng)相同的效果，實(shí)現(xiàn)電力的質(zhì)量的提聞。
[0077]圖5是示出根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)示例性實(shí)施例的依照用于混合電力系統(tǒng)的控制設(shè)備的操作的輸出電力的圖。
[0078]如圖5中所示，在第二電力發(fā)電機(jī)117的輸出被控制為從ON狀態(tài)切換為OFF狀態(tài)時(shí)，控制器220可以控制第一電力發(fā)電機(jī)的輸出電壓為與第二電力發(fā)電機(jī)的輸出對(duì)應(yīng)的第
一偏移電壓。
[0079]更詳細(xì)地，在圖5中由Vl控制(在下文中，被稱(chēng)為)所指示的線(xiàn)段(在下文中，被稱(chēng)為Vl控制線(xiàn)段)表不與第二電力發(fā)電機(jī)的輸出對(duì)應(yīng)的第一偏移電壓的波形，其為第一時(shí)間的第一電力發(fā)電機(jī)的輸出電壓?？梢愿鶕?jù)在第二電力發(fā)電機(jī)的輸出被控制為從ON狀態(tài)切換為OFF狀態(tài)時(shí)改變的電力特性來(lái)測(cè)定第一偏移電壓。第一偏移電壓可以是第二電力發(fā)電機(jī)(也就是FC)的輸出逐漸地改變?yōu)榱?即OFF狀態(tài))而沒(méi)有立即關(guān)閉的用于偏移的電壓。因此，第一偏移電壓可以是絕對(duì)值減少的負(fù)電壓，其對(duì)應(yīng)于具有在第二電力發(fā)電機(jī)被關(guān)閉的第一時(shí)間減少的絕對(duì)值的正電壓。
[0080]同樣地，根據(jù)該示例性實(shí)施例的電力控制設(shè)備200甚至可以允許混合電力系統(tǒng)的全部輸出電力(PV+FC)在Vl控制線(xiàn)段內(nèi)顯著減少。因此，即使在作為第二電力發(fā)電機(jī)的燃料電池系統(tǒng)的輸出由于負(fù)載所需的電力的減少而被關(guān)閉時(shí)，由于燃料電池引起的緩慢的電力減少速度也可以通過(guò)作為第一電力發(fā)電機(jī)的太陽(yáng)能系統(tǒng)的偏移電壓而被補(bǔ)償。這可以允許全部輸出具有與第一電力發(fā)電機(jī)的電力下降速度幾乎相同的電力下降速度。
[0081]圖6是示出根據(jù)本公開(kāi)的另一個(gè)示例性實(shí)施例的依照用于混合電力系統(tǒng)的控制設(shè)備的操作的輸出電力的圖。
[0082]如圖6中所示，在第二電力發(fā)電機(jī)117的輸出，即，F(xiàn)C的輸出被控制為從OFF狀態(tài)切換為ON狀態(tài)時(shí)，V2控制線(xiàn)段表不第一電力發(fā)電機(jī)115的輸出電壓(PV)由與第二時(shí)間的第二電力發(fā)電機(jī)117的輸出對(duì)應(yīng)的第二偏移電壓所控制。
[0083]更詳細(xì)地，圖6的V2控制線(xiàn)段可以表示與Vl控制線(xiàn)段相似的波形。第二偏移電壓可以根據(jù)在第二電力發(fā)電機(jī)FC的輸出被打開(kāi)時(shí)變化的電力特性來(lái)測(cè)定。第二偏移電壓可以是FC的輸出電壓逐漸地增加而沒(méi)有立即接通的用于偏移的電壓。因此，第二偏移電壓可以是絕對(duì)值減少的正電壓，其對(duì)應(yīng)于具有在第二電力發(fā)電機(jī)被接通的第二時(shí)間增加的絕對(duì)值的正電壓。
[0084]根據(jù)該示例性實(shí)施例的電力控制設(shè)備200可以允許在V2控制線(xiàn)段內(nèi)混合電力系統(tǒng)的全部輸出電力(PV+FC)的顯著增加。因此，即使在作為第二電力發(fā)電機(jī)的燃料電池系統(tǒng)的輸出由于負(fù)載所需的電力的增加而被接通時(shí)，由于該燃料電池所引起的緩慢的電力減少速度也可以通過(guò)作為第一電力發(fā)電機(jī)的太陽(yáng)能系統(tǒng)的偏移電壓而被補(bǔ)償。這可以允許全部電力輸出具有與第一電力發(fā)電機(jī)的電力增加速度幾乎相同的電力增加速度。
[0085]同時(shí)，根據(jù)由電力測(cè)量單元210所測(cè)量的負(fù)載所需的電力，可以改變關(guān)于第二電力發(fā)電機(jī)117的電力開(kāi)關(guān)控制。例如，在負(fù)載所需的電力超過(guò)第一電力發(fā)電機(jī)115的輸出時(shí)，控制器可以控制將第二電力發(fā)電機(jī)117的輸出從OFF狀態(tài)切換為ON狀態(tài)。并且，在由電力測(cè)量單元210所測(cè)量的負(fù)載所需的電力低于預(yù)定值時(shí)，控制器220可以控制將第二電力發(fā)電機(jī)117的輸出從ON狀態(tài)切換為OFF狀態(tài)。
[0086]同樣地，根據(jù)電力控制設(shè)備200的操作，混合電力系統(tǒng)可以具有快的響應(yīng)速率，并且響應(yīng)于電負(fù)載的變化而達(dá)到快速的電力變化。并且，電力控制設(shè)備200可以以模式控制的方式執(zhí)行適于狀況的輸出控制，從而能夠?qū)崿F(xiàn)有效的電力控制。
[0087]前述實(shí)施例和優(yōu)點(diǎn)僅僅是示例性的并且不應(yīng)被解釋為對(duì)本公開(kāi)的限制。本教導(dǎo)可以容易地應(yīng)用至裝置的其他類(lèi)型上。本描述旨在示例性地，并且不限制權(quán)利要求的范圍。多個(gè)備選方案、修改以及變化對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的。在這里所描述的示例性實(shí)施例的特征、結(jié)構(gòu)、方法和其他特性可以以多種方式組合以獲得額外的和/或可替換的示例性實(shí)施例。[0088]由于本特征可以以多種形式表達(dá)而不背離其特性，應(yīng)當(dāng)理解，除非另外指定，以上描述的實(shí)施例不被前面描述的任一細(xì)節(jié)所限制，而是應(yīng)當(dāng)被解釋為廣泛地包含在所附的權(quán)利要求中所限定的范圍之內(nèi)，并且因此所有落入權(quán)利要求的范圍和界限之內(nèi)的變化和修改、或這些范圍和界限的等同物旨在被所附的權(quán)利要求所包含。
【權(quán)利要求】
1.一種用于混合電力系統(tǒng)的電力控制設(shè)備，其特征在于所述電力控制設(shè)備包括: 電力測(cè)量單元，其被配置為測(cè)量所述電力系統(tǒng)的輸出電力；以及 控制器，其被配置為基于預(yù)設(shè)的控制模式和所測(cè)量的輸出電力來(lái)控制所述電力系統(tǒng)的第一電力發(fā)電機(jī)和第二電力發(fā)電機(jī)的操作， 其中所述控制器被配置為在所述第二電力發(fā)電機(jī)的輸出被控制為從ON狀態(tài)切換為OFF狀態(tài)時(shí)，控制所述第一電力發(fā)電機(jī)的輸出電壓為與第一時(shí)間的所述第二電力發(fā)電機(jī)的輸出對(duì)應(yīng)的第一偏移電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的電力控制設(shè)備，其中所述控制器被配置為在所述第二電力發(fā)電機(jī)的輸出被控制為從OFF狀態(tài)切換為ON狀態(tài)時(shí)，控制所述第一電力發(fā)電機(jī)的輸出電壓為與第二時(shí)間的所述第二電力發(fā)電機(jī)的輸出對(duì)應(yīng)的第二偏移電壓。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電力控制設(shè)備，其中所述控制器被配置為將所述第一電力發(fā)電機(jī)的操作模式改變?yōu)樵趯?duì)應(yīng)所述第一時(shí)間或所述第二時(shí)間時(shí)的偏移電壓模式。
4.如權(quán)利要求3所述的電力控制設(shè)備，其中所述控制器被配置為在除了所述第一時(shí)間和所述第二時(shí)間的其他時(shí)間，以最大電功率點(diǎn)跟蹤控制模式來(lái)控制所述第一電力發(fā)電機(jī)。
5.如權(quán)利要求1所述的電力控制設(shè)備，其中所述第一電力發(fā)電機(jī)包括太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)，并且所述第二電力發(fā)電機(jī)包括燃料電池發(fā)電機(jī)。
6.如權(quán)利要求1所述的電力控制設(shè)備，其中所述控制器被配置為在由所述電力測(cè)量單元所測(cè)量的負(fù)載所需的電力量低于預(yù)定值時(shí)，控制所述第二電力發(fā)電機(jī)的輸出從所述ON狀態(tài)切換為所述OFF狀態(tài)。
7.如權(quán)利要求2所述的電力控制設(shè)備，其中所述控制器被配置為在由所述電力測(cè)量單元所測(cè)量的負(fù)載所需的電力量超過(guò)所述第一電力發(fā)電機(jī)的輸出時(shí)，控制所述第二電力發(fā)電機(jī)的輸出從OFF狀態(tài)切換為ON狀態(tài)。
8.如權(quán)利要求1所述的電力控制設(shè)備，其中所述第一時(shí)間的所述第一偏移電壓被配置為由所述第二電力發(fā)電機(jī)的電力傳輸特性來(lái)測(cè)定。
9.如權(quán)利要求1所述的電力控制設(shè)備，其中由所述第一電力發(fā)電機(jī)控制的輸出變化的響應(yīng)速率被配置為快于由所述第二電力發(fā)電機(jī)控制的輸出變化的響應(yīng)速率。
10.如權(quán)利要求2所述的電力控制設(shè)備，其中所述第二時(shí)間的所述第二偏移電壓被配置為通過(guò)所述第二電力發(fā)電機(jī)的電力傳輸特性來(lái)測(cè)定。
【文檔編號(hào)】H02P9/04GK103825303SQ201310512775
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月16日
【發(fā)明者】阮卿祿 申請(qǐng)人:Ls產(chǎn)電株式會(huì)社