CN101919135A - 电力分配方法和装置 - Google Patents

Abstract

多个终端用户位置由商业公用电网供电。多于一个并且少于所有的终端用户位置它们本身由馈电线互相连接，所述馈电线非金属性地连接到公用电网。所述各终端用户位置具有本地AC总线，该本地AC总线不是金属性地连接到公用电网或所述馈电线，而是通过连接器连接到所述公用电网和所述馈电线。所述本地AC总线和所述馈电线都不需要具有与所述公用电网相同的相位和频率。本地所发的电力可以通过所述馈电线传输到所述馈电线上的其他终端用户位置。每个本地AC总线具有两个或两个以上向其供电的逆变器。

Description

电力分配方法和装置

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2007年12月12日提交的美国申请号为60/996,954的优先权，据此，该申请为了一切之目的通过引用并入本申请。

背景技术

近代以来能源政策和能源节约普遍受到很多关注，尤其是电力发电和传输。发电和配电的传统模式可能曾经是输送电力给终端用户的仅可使用的方式。但是，包括政治事件、增长的能源成本、技术进步和关注环境在内的多种因素已将注意力转移到对新的模式和方法的需求上。

显然，一个重要目标是使将分布式能源资源作为用于终端用户的电力源成为可能。然而大量的外力似乎共同限制或阻止了对分布式能源资源的使用。一个问题是商业电网的运营商不允许大量的电力从终端用户位置反馈到电网。商业电网的运营商一般会允许仅占电网分配容量很小百分比的电力的反馈。这意味着如果一个终端用户位置碰巧有大量可用的本地发电，那么使用商业电网作为分配这些电力给其他终端用户位置的路径可能是困难或不可能的。

因此，如果可以找到一种可行的方法，尽管缺少商业电网运营商方面的协作，也能够将大量电力从一个终端用户位置传输到另一个终端用户位置，将是非常令人期待的。

如以下结合本发明之详述，实践表明，以高效并且可靠的方式将电力从终端用户位置的一方传输到另一方、或从一个终端用户位置传输到另一个终端用户位置是不容易的。将电力从一个电网传输到另一个电网的传统方式有很多缺点。在最近年代，已经开发了逆变器，其可以以高效的方式将直流电(DC)转换为交流电(AC)并且具有改进的交流电质量。但是，单独使用逆变器不能如所期待的那样可以很好地为终端用户服务。

如果可以找到一种方法，用于调整产生的交流电的频率和相位以避免连接到给定AC总线的两个或多于两个的逆变器之间的冲突，将是非常有益的。

具有可能的背景技术利益的专利包括授予Lynch等人的名称为“Parallel-connected inverters with separate controllers having impedance currentregulators(具有独立的含有阻抗电流调节器的控制器的并联逆变器)”的US7145266专利、授予Lasseter等人的名称为“Control of small distributed energyresources(对少量分布式能源资源的控制)”的US 7116010专利、以及授予Lynch等人的名称为“Control system for a power converter and method of controllingoperation of a power converter(电力变换器的控制系统以及对电力变换器的控制操作方法)”的US 6693409专利。

发明内容

多个终端用户位置由商业公用电网供电。多于一个并且少于所有的终端用户位置它们本身通过馈电线互相连接，所述馈电线非金属性地连接到公用电网。所述各终端用户位置具有本地AC总线，该本地AC总线不是金属性地连接到公用电网或所述馈电线，而是通过连接器连接到公用电网和所述馈电线。所述本地AC总线和所述馈电线都不需要具有与公用电网相同的相位和频率。本地所发的电力可以通过所述馈电线传输到所述馈电线上的其他终端用户位置。每个本地AC总线具有两个或两个以上向其供电的逆变器。用于特定本地AC总线的逆变器由远远潜伏期小于交流电周期的带外信令连接，并且在任何给定时刻，就电压、频率和相位来说，其中一个所述逆变器是主控，而其他的是从控。为逆变器供电的DC总线自身彼此互相隔离。从每个逆变器到AC总线的连接无需任何变压器。

附图说明

将参照各附图对本发明进行描述，其中：

图1示出小城镇配电系统；

图2示出为本地AC总线供电的多个逆变器；

图3示出一组逆变器的细节，尤其关注带外控制链路；

图4示出一个逆变器的细节；

图5示出用于建筑物的内部电路；

图6示出现有技术标准互连；

图7示出具有用于单个建筑物的独立电网的设备；

图8示出具有多个独立电网以及非同步馈电线的设备。

具体实施方式

图1示出小城镇配电系统。在一个示范性实施例中，交流电由公用事业公司传输到该区域，为清楚起见而未在图1中示出该公司。该交流电通过115千伏(kV)三相交流电的线路11传输到该区域。该交流电在由公用事业公司运营的变电站24被降压，以在可以承载13kV电压的配电线路或电网12上配电。该配电电网同样是三相交流电。住宅13由配电电网12供电，与中等工业工厂16、小企业17、18和19、大型购物中心25A相同。

在可能导致电力被反馈到公用电网的情况下，公用事业公司可能会对任何一个客户或终端用户所被允许的本地发电量进行严格限制。这样的严格限制可能部分地是由正当工程问题证明其合理的，也可能部分地是由始于几十年前的想法所导致的，当时公用电网的所有方面都被集中计划和控制。

因此例如在现有技术系统中，如果大型购物中心25A打算占用现场电源21，并且如果现场电源经由线路15的连接使电力可以被反馈进公用电网12，那么现场电源21的可允许发电容量会受到严格限制。该限制可以仅占本地电网12的电力配电容量的很小百分比。在上述现有技术中，只要现场电源21在发电容量方面能够比公用或环境规章所允许的容量更大，就可以获得许多社会、环境和经济利益。然而，这种社会、环境和经济利益在现有技术系统中被完全放弃了。

在本发明的一个实施例41中，提供了馈电线14。独立区域42由连接终端用户位置16和17的各个馈电线14限定。注意，终端用户位置16和17代表由公用电网供电的多于一个但少于所有的终端用户位置，以及代表由配电电网12供电的多于一个但少于所有的终端用户位置。如以下更详细之描述，该馈电线14的存在允许来自独立的电源设备22、23的电力的本地分配。该馈电线14非金属性地连接到配电电网12，且不需要在与由公用电网经由电网12提供的电力相同的相位或频率上工作。

每个终端用户16、17各自具有本地交流电网，为了清楚，该交流电网在图1中省略。在每个本地交流电网具有连接该电网12到其上的连接器以及连接该馈电线14到其上的连接器；为了清楚，所述连接器同样在图1中省略。

独立区域43也由连接终端用户位置25A、19和18的各个馈电线14限定。注意，终端用户位置25A、19和18代表由公用电网供电的多于一个但少于所有的终端用户位置，以及代表由配电电网12供电的多于一个但少于所有的终端用户位置。如以下更详细之描述，该馈电线14的存在允许来自现场发电机20、21的电力的本地分配。如对独立区域42所述，独立区域43的馈电线14非金属性地连接到配电电网12，且不需要工作于与由公用电网经由电网12提供的电力相同的相位或频率上。

每个终端用户25A、19和18各自具有本地交流电网，为了清楚，该本地交流电网在图1中省略。在每个本地交流电网具有连接电网12到其上的连接器、以及连接馈电线14到其上的连接器；为了清楚，所述连接器同样在图1中省略。

如以下更详细之描述，与现有技术电力配电系统相比，实施例41具有很多优点。本地电源22、23、21及20具有比现有技术系统中可能的发电容量大得多的发电容量。与现有技术系统相比，某些终端用户能够在其全部能源需求方面享受到更大的可靠性(例如正常运行时间(up-time))。与从距离需要电力的地方很远的地方发电的传统方法相比，可以充分享受到从本地发电流向需要该电力的地方的优点。在某些情况下，与终端用户从公用电网购买大部分电相比，实施例41还可以使终端用户省钱。

应当充分认识到，系统的多个实施例，如结合图1所述的，是配电电网12由商业电力企业来运营和供电的实施例，本发明的宗旨和优点不限于此，例如，该配电电网12可以由军事单位来运营，规模可能达到一个师，在如沙漠区域的偏远地区。

现在将从不同的角度描述图1的系统41，也就是从具有多个独立电网14的扩展的电力配电系统的角度。

独立电网14的结构和控制特征具有如将来发展期望的那样、几乎不受限制地扩展和集成现有电网12的能力。

附图示出了小城镇配电系统41，其增加了小型现场电源21、20和大型独立的电源设备22、23。现有配电系统12不能支持这些发电机到变压器24的配电侧的互连。

通过增加电力变换器和控制模式，所述电力可以被集成到现有电网中并且被供应给终端用户，而无需升级现有电网12。

进一步的扩展可以包括通过多个电力变换器连接到现有电网或其他独立电网或两者的更大独立电网或新电网。

图2示出了终端用户系统40。该终端用户系统可以代表整个建筑物，或可以代表大型建筑物内的负载面板区域。在某些情况下，该终端用户系统40可以代表多个彼此临近的建筑物。

系统40包括为本地AC总线26供电的多个逆变器29、32、33、37。每个逆变器具有连接到总线26的线路28。总线26具有本地负载27。

系统40从线路12接收公用电力，该公用电力可以通过变压器30本地降压。例如，公用电网在线路12上提供13kV的电力，通过变压器可以降压为三相480V交流电。

在日复一日的运营中，来自公用电网的480V交流电通过连接器29连接到本地AC总线26，并且由此连接到本地负载27。

然而重要的是，可以由一个或多个本地发电或存储设备组成系统40的一部分。作为一个实例，可以是发动机、发电机或产生交流电的由连接器33连接到本地总线26的交流发电机34。重要地，这个电源34可以很大，远大于现有技术系统中所允许的。所述电力的一部分(公用电网允许的这部分)可以通过连接器29反馈进电网12。

还应认识到的是，本地总线26的冗余电力也可以被反馈进馈电线14以可用于其他终端用户。这个可通过连接器32和可选的变压器31来实现，例如，可以将本地产生的480V电力提高到13kV的级别，该级别更适合于向距离大约一公里处的其他终端用户进行分配。(电压越高，在馈电线的电阻损耗就越小。)一个终端用户位置(通过馈电线14)分给另一个终端用户位置的电量远远大于当唯一的分配装置是公用电网12的装置时可以分配的电量。与现有技术系统相比，很难夸大刚刚所述的关于馈电线14的优点，现有技术系统中，唯一的分配装置是由传统公用企业运营的传统电网12，该公用企业会怀疑打算产生大量本地电力的终端用户。

在图2中，我们看到可以与本地总线26互连的其他设备的实例。例如，直流存储系统38、39允许存储从本地总线26接收的直流电能或存储从发电设备35接收的直流电能。发电设备35可为废热发电设备，在产生传输给本地总线26(和/或给存储器38、39)的电力的同时，提供废热到某些其他处理过程。

特别声明，图2示出了推荐的建筑物电力配电系统40，其已经被制成与主要现有电网12不同步的独立电网26。电力来自两个不同的、不同步的外部馈电线12、14，以及两个现场发电机34、35并且它们之一包含能量存储器38、39。

逆变器29、32、33、37被控制以为480V AC电主(本地)总线26供电。这样，将隔离的独立直流电源制成像单个、大电压源一样来为总线26供电。

独立系统控制允许被隔离的装置29、32、33、37之间的净电源不同以允许对能源更经济地控制并提高冗余。

在上述配置中，各个逆变器29、32、33、37的DC链路电压没有连接在一起。因为单个DC链路的故障不会导致任何其他DC链路的故障，从而增加了冗余。

应该认识到，虽然例如结合图2讨论的系统的许多实施例是本地AC总线为三相Y字型电网的实施例，但是本发明的宗旨和它的优点不限于此。例如，本地总线电网12可以是单相AC总线，或可以是“△”三相系统。

如果系统40发生故障，可以通过开启断路器28并且关闭旁路或转换开关25恢复对本地总线26的供电。在一个示范性实施例中，这些步骤是手动实施的，并且可以预期很少会需要这些步骤。

以图2为例的系统中，对不同电源的数量是没有限制的。图2示出了四个可能的电源，其实可以更多。一般地，会多N+1或N+2个。内部建筑物负载27与它们在标准公用电力配电布局中的一样。

控制图2的布局41的关键是连接于主AC总线26的所有逆变器29、32、33、37必须共享负载27。

在此描述的一个实施例是一种电力系统，其包括公用电网，该公用电网提供交流电力连通性并且地理延伸到多个第一终端用户位置和延伸到多个第二终端用户位置。所述第一终端用户位置，包括所述公用电网的多于一个并且少于所有的终端用户位置；每个所述第一终端用户位置包括提供交流电力连通性的本地总线；每个本地总线具有至少一个与之连接的、金属性地连接到其上并且从其上汲取电力的AC负载；每个本地总线通过各自的第一至少一个连接器连接到公用电网。

该至少一个连接器包括第一电源逆变器和第二电源逆变器；每个电源逆变器具有AC接口、DC接口和控制器。每个电源逆变器设置在第一模式时，接收在DC接口接收的直流电并且产生在AC接口输出的交流电；每个电源逆变器设置在第二模式时，接收在AC接口接收的交流电并且产生在DC接口输出的直流电。第一电源逆变器的DC接口电连接到第二电源逆变器的DC接口。

该至少一个连接器具有被定义为第一电源逆变器的AC接口的第一AC接口和被定义为第二电源逆变器的AC接口的第二AC接口。该第一电源逆变器的控制器和第二电源逆变器的控制器相连接以防止第一电源逆变器和第二电源逆变器同时处于第一模式的时间间隔延长，以及防止第一电源逆变器和第二电源逆变器同时处于第二模式的时间间隔延长。对于“时间间隔延长”，我们可以定义为，超过几微秒或超过半秒。

每个电源逆变器，当处于第一模式时，被设置用来产生在AC接口输出的、与该AC接口外部的任何交流电的电压、相位以及频率一致的交流电。

图3示出了一组逆变器44、46、48、50的细节，尤其关注带外控制链路52、53。

图3意在描绘基本电力布局，暂时忽略给逆变器供电的DC电源。在该实施例中，AC电网(本地总线)26为具有中性线57的四线系统，由逆变器44、46、48、50直接供电，不需要它们下游的变压器(在逆变器与本地总线26之间)。

应该认识到，需要控制模式以便所有这些将kW和kVAR(千乏)电流汇聚到相同电压节点(在此是本地总线26)的逆变器能够一起工作且不会为控制而互相冲突。这个系统中使用的用以解决这个问题的控制模式通过一个称为主控的单元、保持四线480/277V AC总线的电压来实现。测量它的各相电流并且数值沿着高速通信链路52传输给从控单元进行复制。例如，在特定时刻，主控可以是具有各自控制器47的逆变器46，而其他控制器45、49、51起从控作用，各从控单元控制其各自的逆变器44、48、50。

各单独逆变器44、46、48、50仍然保持过电流和其他保护特性，并且在某些情况下主断路器56可以由系统或逆变器控制器远程触发。

并联一组同步旋转发电机的标准现有技术方法产生振荡。因为它们试图分享电力和速度，但是仅可以由机械燃料节流器控制，该机械燃料节流器在节流变换和输出电力变换之间的反应时间慢。在这样的系统中没有电力电子设备。本发明实施例的电力电子变换器可以至少500到1000倍地更快速地改变电力。

尽快提供最大故障电流的方法包括各单独逆变器对测量的电压极限的使用，以便如果由于故障而电压超范围，则最大电流量由每个单元尽可能长时间地提供或直到故障被清除。

必须提供故障电流以开启配电断路器。当被控制在电流共享方式中时，这对逆变器是艰难的挑战。参见图5，其示出用于建筑物的内部电路73。在建筑物内有480V AC主总线71。支流馈电线72、74、76、78输送交流电给整个建筑物的电路。图5中还示出了独立800V DC电源81、82、83和84，每个均能够输送交流电给主总线71。

考虑如果故障85引起故障电流86将发生什么。逆变器81、82、83、84必须共同地能够提供足够故障电流以启动在故障馈电线上的保护，而不需要关闭整个独立电网。

基于微网的逆变器的一个最大局限是它们不能在未完全重新设计断路器时被改进安装到现有建筑物，因为这些逆变器不能提供足够的故障电流以使断路器跳闸。因此，逆变器将跳闸(取代断路器跳闸)，则整个建筑物因为逆变器跳闸而变黑，这与比较简单的现有技术系统形成对比，在现有技术系统中，故障电流将击毁其中一个支流馈电线的断路器，而建筑物的其余断路器将继续工作。

使用单一、低阻抗电压源，相对某些断路器所需的故障电流量确定能提供的故障电流量是一项简单的计算。如果对于逆变器来说断路器太大(也就是说，如果断路器的跳闸电流超过逆变器的电流源容量)，那么该断路器需要增加智能故障感应控制，否则整个建筑物变黑的问题将再次出现。

借助并联逆变器，逆变器需要比在简单电流跟踪模式中更快地动作。在一个示范性实施例中，构造逆变器通过电压感应来感应故障，并且随后打开每个逆变器用以反馈最大电流，直到电压恢复，其在反馈故障的断路器开启之后发生。

图5还示出可选的电源90、91，其可以提供交流电给AC总线71。例如，逆变器91可以从(假设)光电伏打阵列接收电力。感应发电机90可以从例如涡轮的旋转能量源接收电力。如以下进一步所述，这些电源的每一个需要与AC总线71上的电压源限定的任何交流电压同步。在此，电压源是一个或多个逆变器81、82、83、84。可能发生、实际上并非罕见的是来自一个或多个逆变器的电力可能是低质量的。所述电源可能只输送电力到一个相位上。即使所述电源输送电力到三个相位上，也不会处于最优相位关系。不对称的(如在三个相位之间)或引入功率因数负载的负载可能存在于AC总线71上，并且如果真的这样，则可能超过了电源90、91对其校正或补偿的能力。然而，如以下所述，借由合适的配置，逆变器81、82、83、84可以对出现在三个相位上的电压波形进行采样，并且基本上可以以几乎克服所有这些问题的方式立即输送电压给这些相位。这样，系统73的终端用户可以利用商业现供电源，即使它们产生的是非公用级低质量电力。在一个示范性实施例中，非公用级电源90、91的组合电力发电量可以达到逆变器81、82、83、84的组合电力发电量的百分五十。在另一个实施例中，这个百分数可以是65％。

简单地讲，在上述图4的布局中，多个逆变器的DC链路电压并不连接在一起。这样有助于降低故障电流水平和增加冗余。通过将晶体管PWM(脉宽调制)模式由主控制器(45、47、49、51中的一个)发送并且传输到各个单独逆变器控制器的从控制器(45、47、49、51中的其他个)，输出AC逆变器仍然能够作为单个单元电压源一起工作。

主PWM控制器同它驱动单个逆变器、调整PWM模式以便不管什么样的负载都保持固定电压和频率时起同样的作用。这可以包括调整PWM模式来补偿否则将导致电压失真的非线性负载特性，从而主动过滤谐波电流。

为了利用在不同时间对于不同电源的价格差，需要控制每个电源供给负载的电量。在示范性控制系统中，可以相应地控制功率流。

通过别处校正，直流电压现在将保持稳定，并且各从逆变器基于电流从信号乘以来自Can(Controller Area Network，控制器局部网)总线的比例信号来改变其PWM模式以实现功率流的改变。注意，这可以包括大于100％的比例，其可以导致从逆变器比主逆变器供应更多的电力。

简单回顾图2有利于对分布式发电控制策略的描述。

现场电源34、35的能源可以来自许多不同的源，但最普遍的是天然气或混合气体的燃烧、变速引擎发电机或涡轮的使用、燃料电池的使用和太阳能的使用。这些源中许多要求进行DC/AC转换。

另外，能源存储技术38、39可以帮助平衡电网中的电力，解决峰值发电要求，并且在其他电源掉电时提供短期电力。

电力电子和控制系统可以利用以变化的速度运转旋转电机和变换电力的能力。重要地，在一般现有技术系统中，要求例如发电机或交流发电机的任何旋转电机电源以本地总线频率的固定分数或倍数运转，并且要求与本地总线保持固定的相位关系。但在图2的方法中，即使旋转是以与本地总线没有任何联系的某种频率和相位运行，利用旋转电机的电源也能够实现它的目的。换句话说，并不要求旋转电机旋转于任何特定频率，以能够产生供应给本地总线26的电力。

因此，根据本发明的这个方法是比从旋转发电机产生固定频率电力的标准现有技术方法更高效的方法，特别是在宽电力范围上其对较小的电网更加必要。

相似地，如果气体或蒸汽涡轮发电机与本发明的系统一起使用，省去变速箱成为可能。这样减少了尺寸，允许变速，提高了效率。在建筑空间受到限制的密集区域，尺寸和重量问题是特别重要的。

回到图3，应该注意，所示的每个DC/AC或DC/DC逆变器具有所示的Can总线连接器53以及专属高速链路52。

逆变器控制的主要冗余特征是如果一个单元故障也能够保持运转。如果主控单元故障，在线路下面的从控单元变成主控并且继续工作。所以，例如如果控制器47是主控，其他控制器是从控，则必须为控制器47(或逆变器46)可能发生故障做准备。在这个实例中，使用判决装置将其他控制器45、49、51中的一个提升到“主控”状态。

一系列报警和警告消息可以通过以太网55经由网络发送给远程监控设备。从而具有远程诊断能力和更快派遣必要的维护支持的能力。

在根据本发明的这种配置下，因为单个逆变器或能源的故障，不会导致整个电网故障，那么越快地确定该故障，因第二个设备故障导致电网故障的几率就越小。

根据特定电网和设计以及成本考虑，可以要求电网以减少的负载运行，直到维修完成。这可以利用从系统级控制器54到智能负减载控制的命令响应信号来完成，但是以电网上的交流电压总是稳定在规范内这样的方式执行。

如果系统级控制器54发生故障，那么逆变器44、46、48、50被编程以进入默认模式，并且保持以平衡的或预设比例从多个能源给电网供电。报警将经由以太网55发送或者仅仅是必要信号的出现将触发向上的报警。再次声明，这是无缝执行的。

这些特征包括所有能够阻止独立电网26在任何单个点故障情况下在规定极限内提供电压的明显故障。

最终冗余特征是关闭整个系统以及正如传统配电系统实施的那样进入旁路开关(图2中25)以给负载供电的能力。为了安全起见，这通常由手动执行。

旁路特征是容易集成的，因为独立电网被设计为需要很少修改就能集成进现有电网。

现在将描述用于单个独立电网的系统控制模式。

为了平衡热能要求和利用在不同时间对于不同电源的价格差，在给定时刻，需要控制每个电源供给负载的电量。

在根据本发明实施例的控制模式中，通过经由Can总线53发送数学乘法器给各个逆变器44、46、48、50来完成控制，以便在从控单元内可以乘以来自彼时起主控逆变器作用的逆变器的比例信号。

如果逆变器发生故障，使用经由Can总线53的双向通信来调节来自不同电源的能源量。这些逆变器将自动重新分配主控制给下一个从控单元，但反馈给独立电网的总能源量必须保持不变。

这个系统也可以包括在某些负载上的智能开关设备，以便在发生能源中断导致总负载容量问题时，能够执行少数临界负载的快速减载。

与中心站通信以优化能源使用和监控系统情况由经由连接到网络的以太网链路55来执行。

如可以从上述讨论认识到的，所描述的包括为了驱动由多个能源供电的独立电网控制多个逆变器的控制模式的应用、控制来自多个电源的能量流，以及冗余支持能力。

形成这样的控制模式的主要目的促进分布式能源(DER)高效集成进现有电网，而不受现有电网运营商强加的渗透级限制的限制。这种不用考虑现有电网的存在状态集成不受数量限制的多个电能源的能力是这种技术应用的需求核心。

实现这个任务的主要方法是主电网12将与并联发电机相对的独立电网(馈电线14)看作负载减少型设备。

因为项目需要的容量大于单个电网能够支持的，所以为了不受限制的扩展，独立电网14能够与其他独立电网互连。

当克服了关于现有电网的控制和稳定性方面的集成的主要挑战，所述系统为适于独立电网以及分布式发电资源的高效使用做好了准备。

提高冗余容量的附加控制特征。多逆变器控制模式可以包括冗余的、总是在线的、支持PWM的发电机控制器，如果主PWM健康信号丢失，电压源逆变器可以不加中断或延迟地切换到候补。

其他软件特征命令电压源逆变器和能源转换器在某种条件下以某些方式运转以阻止整个系统跳闸。所述系统还可以包括在某些负载上的智能开关以使得如果发生能源中断导致整个负载容量问题时，少数临界负载能够快速脱离。

上游电网故障电流限制。在将逆变器并联到较大电网的分布式发电应用中，上游电网故障期间功率流的路径是难于预测的。

主电网运营商将希望尽可能快地关闭所有连接的分布式发电源，以不产生造成现有保护断路器必须中断的故障电流量的增长。

通过简单地测量电流，逆变控制器不能断定这种上游故障的发生是因为各种负载(例如感应电动机)和其他发电电源会为电流创造谐振循环回路。检测上游故障的唯一方法是通过相位之间的电压测量和比较。

对逆变控制器进行编程来测量这种异常，并且在随后的200微秒关闭晶体管开关。控制器必须具有从测量结果过滤噪声的能力，以防止其因意外事件跳闸。

高速电流控制/功率流控制。如上述注意到的，通过每半周期40+次的逆变器切换，控制电流的能力一定比标准电子控制的任何其他部件更快。

逆变器控制器监控交流电压并且开启和关闭晶体管以形成电流，控制器监控电流传感器的反馈，并且能够为电流相对于电压的幅度和相位，调节晶体管的切换。

控制带宽是晶体管切换频率的函数，为了更高的精度具有更高速率的反馈采样频率。

当逆变器连接到无限电网中，它总是处于电流控制模式。如果电网不稳定，逆变器可以通过监控频率和电压并且根据需要调节真实电流或无功电流或两者来帮助稳定它。

因为电流源的低源阻抗，逆变器将具有用于主电网的内在谐波补偿。可以通过对在基频的多个倍频测量的交流电压进行电流控制将主动谐波过滤包括进来，但是这个是明显的外部特征，并且对于超过第5和第7谐波，将要求高于5kHZ的切换频率。

输出交流电压源工作模式。如果逆变器不连接到现有无限电网，它可以起电压源的作用。在这个模式中将开启和关闭晶体管并且测量输出电压，调节以保持准确的60HZ 480V的正弦波形。电流汲取将依赖于负载，电流传感器起到保持设备作用。根据需要在电流汲取较大情况下可以对逆变器编程以降低输出电压。

逆变器可以并联布置以提高整个输出的能力。通过特殊控制，即使DC链路源没有连接在一起，也可以将多个逆变器组织在一起作为一个使用。

图4示出逆变器的细节。

该附图表示包括61和62的6个晶体管在DC电源63之间以3串成对形式通过感应器连接到AC线路58的简单电路。在线路59测量输出交流电流和电压并且反馈回逆变器控制器60。因此对于AC线路的三个相位均具有电流和电压反馈。

功率流控制的基本概念是开启上晶体管61或下晶体管62(根据当时交流波形极性)以创造从交流电压通过感应器到达正或负直流链路的路径，导致电流流动并且能量存储在感应器的磁场内。

当晶体管关闭，存储的能量将被通过相对晶体管的续流二极管倾卸进直流线路的电容中。

可以操控晶体管烧结的时序，以便可以控制电流的幅度和电压及电流的相位角度。这允许分离真实电流控制和无功电流控制、电流限制和具有180度的相位移动、网络功率流的方向。

快速响应。根据晶体管的切换频率(5kHz)，可以每200us或者每半个周期41.5次(60Hz)地发生改变。

图6示出现有技术的标准互连。电力由公用事业公司在发电机101、102处产生，每个发电机由变压器103、104连接到230千伏(例如)输电线106。变压器107、108将其降压到115千伏输电线109。该电力可以由变压器110降压到13.8千伏配电线111。该电力也可以由变压器114降压到13.8千伏配电线115。输电线可以是包括230kV或345kV或500kV在内的几种电压任一种。

配电线115可以供电给建筑物116、117和118，每个建筑物具有各自的变压器119、120、121。在每个建筑物内有各自的AC总线139、140、141。

单个建筑物118可以具有发电机123和基于逆变器的本地发电电源124。来自这些电源的交流电通过总线125被传输到建筑物118。如从以上讨论认识到的，环境规章将对可以从总线125传输回到115和109等处的公用电网的电力量设置严格并且较低的限制。

重要地，根据限定，当在其中的初级线圈和次级线圈之间时，各个变压器连接是同步的。这意味着发电机123被严格要求与公用电网并且与公用发电机101、102同步。同样逆变器125也被严格要求与公用电网并且与公用发电机101、102同步。

图7示出具有用于单个建筑物126的独立电网的设备。可以看到如图6所示的115千伏输电线109。看到如在图6中的配电线115。建筑物129的功能如在图6中一样。然而重要的是可以看到，在图7中，建筑物126是相当不同的。公用电力通过变压器121传输到线路127，在128处被整流并且被提供给DC总线129。在这个实例中，电源130提供电力给DC/DC转换器131再给DC总线129。并且在这个实例中，双向DC/DC转换器133将DC能量存储设备132和DC总线129连接。DC能量存储设备132例如可以是电池。

在此重要的是，功率流的方向是来自电网，而不是到电网，这样现有电网不会把独立电网看作发电机而是看成负载，在这种情况下，该负载为减少的负载，因为现场发电机为建筑物提供大量所需要的能量。

发电机134提供电力给整流器135，并且从整流器135到达DC总线129。DC总线129处的直流电在126处被转换并且经由线路137提供给内部AC总线138以向建筑物126内的负载供电。

重要地，应该认识到，发电机134不需要与任何其他设备同步。

图8示出具有多个独立电网和非同步馈电线153的设备160。图8示出许多与图7相同的功能模块。图8中的新功能模块包括连接器155，其将DC总线129和馈电线153(可以通过如示出的变压器154)相连接。建筑物144、线路建筑物126具有非金属性地连接到142处的建筑物供电的内部总线146。这样建筑物144与建筑物126相似，建筑物126同样具有非金属性地连接到121处的建筑物供电的内部总线138。

注意，在一个示范性实施例中，馈电线是配电级电压，13.8kV。电力转换发生在480V，但是任何距离都将要求有13.8kV的线路。注意，这也是能够与发电机、在这个实例中是10MW涡轮一起使用的最高电压。

与建筑物144关联的是本地DC总线150，正如建筑物126具有与之关联的本地DC总线129。这允许建筑物144根据需要从馈电线153汲取电力，从而可以利用来自源130、132或134的电力。

在这个实例中，具有废物处理厂162，其具有气体涡轮161。涡轮161转动发电机163来为馈电线153供应交流电(在这个实例中是13.8kV的)。这样建筑物144、126的其中一个或两个能够利用来自发电机163的电力。

就连接器155作为逆变器使用(从DC总线129输送电力到馈电线153)来说，要求连接器155与发电机163同步。但是不要求连接器155及发电机163与在113及115处的公用电网同步。

注意，逆变器155是三线电流源，并且它与10MW发电机的电压源同步。它可以导致电流流动，并且控制这个电流的相位角以根据该相位角产生正/负千瓦或乏(+/-kW或VAR)。0度相位移动的是kW，90度相位移动的是VAR，而在两者之间的是两个的矢量和。简单地对逆变器128编程以不允许-kW相位角的电流流动。

任何馈电线，例如馈电线153必须精确地需要具有一个电源，其在馈电线上限定电压(因此称为电压源)。同样输送电力给馈电线153的任何其他电源一定不能是电压源，而只能是电流源。因此在一个典型配置中，逆变器155(例如在图8中所示)起电流源而非电压源的作用。

然而，可替代地，可以改进为不使用发电机163。如果这样，那么可以重新构造其他电源如逆变器155，以充当总线153的电压源。这样，即使发电机163不供电，功率也可以被从微型容量电源121、130、134输送(参见图8)到不同微型场所，例如建筑物144的微型场所。

逆变器136是四线电压源。它在相位A、B、C和N之间输出三个单相电压。它这样执行而不管是什么负载，直到晶体管的硅极限，无论什么能量源在供电或从它汲取，只要直流电可以被保持在极限内。

进一步参考图8，可以认识到本发明的许多优点和益处。

例如，考虑废物处理厂162。在现有技术系统中，这种废物处理厂162可能是基本不能使用的，因为在113处提供电力的公用事业公司强加的规定和工程限制。然而，在如图8所示的配置中，来自废物处理厂162的电力可以通过变压器152和电子设备151传输到达与建筑物144关联的本地DC总线150。相似地，来自废物处理厂162的电力可以通过变压器154和电子设备155传输到与建筑物126关联的本地DC总线129。注意这个系统不要求来自废物处理厂162的电力是“公用级”的。在与113处的公用电网相比，它在频率和相位方面可以是不准确的。如果来自该废物处理厂162的电力是三相电(因为在大多数实例中极可能是这样)，则在馈电线153上某处是否具有非平衡负载根本不是问题。即使有非平衡负载，传输到DC总线150或129的整流电力也是能够完全满足使用的。

在图8中，可以设置电子设备128以便图8中的功率流只是从左到右。如果这样，那么在实用方面，在电子设备128右边的系统对于现有公用电网将被看作负载减少而不是被看作互连发电机。

如上所述，在一个示范性实施例中，该废物处理厂162及其发电机163可以不是发电公用级电力。例如发电机163产生的电力，其频率相对于规范有时候可能稍微高些，其他时候可能稍微低些。在馈电线153上某处，例如在三相之间，也可以具有非平衡负载。在馈电线153上某处，也可以具有低功率因数的负载，产生馈电线153上的电压和电流彼此被拉出相位的情况。对于馈电线153上供应电力的所有这些可能的质量降级，如现在讨论的，可以设置逆变器155(同本地DC总线129和能量存储器133、132一起)带来馈电线153上电力质量的实质提高。

在示范性电力质量提高方法中，逆变器155一直从馈电线153汲取电力，其中的一些存储在能量存储器133、132中。汲取的电力不需要是高质量的电力，因为在它流到存储器133、132(流经DC总线129)的途中会被整流。然而，逆变器155也监控存在于馈电线153的三个(典型的)相位上的即时电压。如果逆变器155发现相位中的一个上有缺陷电压波形，包括从期望的频率调节中分离的波形时序问题，那么它几乎立即输出一些电力到那个相位(或从那个相位汲取电力)以便于将波形带到接近理想状态。通过能量存储设备132实现了期望时序上的电力可用性远比发电机134上节流器的迟延要快。通过逆变器155的这个行为被实施到三个相位的每个上并且能够在具有公用级质量的馈电线153的相位上产生高效波形。

在此配置中，发电机163起电压源作用，而逆变器155为了动态频率稳定性起三线增强作用(或减弱作用)。

关于电压的电力质量问题可以通过各种形式的VAR控制或谐波过滤来解决，但其不会确定频率问题，该频率问题仅可以通过改变来自电源的净kW流来确定。认为逆变器155减弱或增强电流(伏安无功也这样做)是不正确的；它减弱或增强从能量存储源得到或发送的电力(kW)。

在实用方面，这可以意味着，在其他事情中，提供给馈电线153上其他终端用户的电力可以接近公用级电力的价格(一般是零售价格)被卖出。相反，如果以现有技术方式将发电机163直接连接到例如115处的公用电网，该电力将仅能以很低的批发价格卖出。换句话说，硬件155、129、133、132结合适当配置的可用性允许提供频率稳定性，以便非公用级电力趋向公用级，提供经济效益。

现在回到图8，可以发现另一个优点。考虑如果建筑物144和126的终端用户失去公用电网113、114、115对建筑物144或126的影响。在现有技术布置中，允许任何本地候补发电电力仅通过“切换开关”连接到该建筑物。切换开关将公用电网115或将例如来自发电机134或发电机163的本地候补电力连接到建筑物146。通过该配置，切换开关的任何切换将导致电力的中断。

一些切换开关需要10或100微秒的时间来切换。但另一个问题是一些公用电网要求在本地候补电力来到线上之前，电路“变黑”至少几百微秒。这样，这经常是规定性的、而非技术性的限制。但如上所述，本发明的系统没有这种中断。

然而，相反，通过如图8所示的配置160，失去公用电网115根本不会导致对终端用户AC总线146、138的任何电力中断。失去公用电力仅意味着电子设备148、128随后不能分别提供直流电给本地DC总线150、129。但是直流电的其他源允许连续或非连续交流电通过逆变器149、136提供给本地AC总线146、138。

再次回到图8，应当认识到可以设置电子设备155、128、151、148以响应带外信令，该信令允许基于各种电力源之间的价格改变采取行动。如果某电源变得更贵，这些电子设备可以从那个电源汲取较少的电力。如果某电源变得较便宜，这些电子设备可以从那个电源汲取较多的电力。

任何电力配电系统具有故障保护设备，意在发生故障时开启，以便于将系统的故障部分与系统的其他非故障部分隔离。然而所不期望的是，如果发生故障，故障电流不能上升到足以触发相关故障保护设备的级别。然而，通过恰当的配置，供应预定馈电线或总线或电网的逆变器可以响应内部控制逻辑以检测在馈电线或总线或电网上的电压异常；当电压异常发生时，逆变器可以提供额外电流以便于帮助尽可能快地清除相关故障保护设备。

结论。在进行多电源共享方面，该控制电路优于其他方式之处包括：

-对逆变器较低的输出源阻抗要求，因为不要求增加阻抗来帮助主动电力分享。这减少了成本和效率损失，并且增加了可以从逆变器增加的可用故障电流量。

-可以使用简单的控制模式，而无需主动微电网类型的控制。

-保持无单个部件故障能导致完全关闭的冗余运行是可能的。

虽然已经结合特定实施例描述了本发明，但是本发明并不限于此。相关技术领域的技术人员毫无困难设计出的大量显而易见的改进和变形将包含在合理限制的下面权利要求的范围内。

Claims (37)

1.一种电力系统，包括：

公用电网，提供交流电力连通性并且地理延伸到多个第一终端用户位置和多个第二终端用户位置；

所述第一终端用户位置，包括所述公用电网的多于一个并且少于所有的终端用户位置；

每个所述第一终端用户位置包括提供交流电力连通性的本地总线；

每个本地总线具有至少一个与之连接的、金属性地连接到其上并且从其上汲取电力的AC负载；

每个本地总线通过各自的第一至少一个连接器连接到所述公用电网；

所述至少一个连接器包括第一电源逆变器和第二电源逆变器；

每个电源逆变器具有AC接口、DC接口和控制器；

每个电源逆变器设置在第一模式时，接收在所述DC接口接收的直流电并且产生在所述AC接口输出的交流电；设置在第二模式时，接收在所述AC接口接收的交流电并且产生在所述DC接口输出的直流电；

所述第一电源逆变器的所述DC接口电连接到所述第二电源逆变器的所述DC接口；

所述至少一个连接器具有被定义为所述第一电源逆变器的所述AC接口的第一AC接口和被定义为所述第二电源逆变器的所述AC接口的第二AC接口；

所述第一电源逆变器的所述控制器和所述第二电源逆变器的所述控制器相连接以防止所述第一电源逆变器和所述第二电源逆变器同时处于第一模式的时间间隔延长，并且防止所述第一电源逆变器和所述第二电源逆变器同时处于第二模式的时间间隔延长；

每个电源逆变器，当处于第一模式时，被设置用来产生在AC接口输出的、与所述AC接口外部的任何交流电的电压、相位以及频率一致的交流电；

所述电力系统还包括：

馈电线，提供交流电力连通性并且地理延伸到所述多个第一终端用户位置；

每个本地总线通过各自的第二至少一个连接器连接到所述馈电线；

所述馈电线与所述公用电网不同步。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，至少一个所述第一终端用户位置还包括通过连接器连接到所述本地总线的本地发电机。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，至少一个所述第一终端用户位置还包括通过逆变器连接到所述本地总线的本地发电机。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，本地发电机通过连接器连接到所述馈电线。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，本地发电机通过逆变器连接到所述馈电线。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，至少一个所述第一终端用户位置还包括通过连接器连接到所述本地总线的能量存储设备，所述终端用户位置的AC负载具有功率电平消耗；设置所述能量存储设备来存储在所述AC负载的所述功率电平处超出至少数小时能量的许多能量。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，至少一个所述第一终端用户位置还包括通过连接器连接到所述本地总线的能量存储设备，所述第一终端用户位置的AC负载具有功率扩大电平消耗；设置所述能量存储设备来存储在所述AC负载的所述扩大功率电平处超出至少数小时能量的许多能量。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一终端用户位置的至少一个还包括通过电源逆变器连接到所述本地总线的能量存储设备，所述终端用户位置的所述AC负载具有功率电平消耗；设置所述能量存储设备来存储在所述AC负载的所述功率电平处超出至少数小时能量的许多能量。

9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，至少一个所述第一终端用户位置还包括通过电源逆变器连接到所述本地总线的能量存储设备，所述第一终端用户位置的所述AC负载具有功率扩大电平消耗；设置所述能量存储设备来存储在所述AC负载的所述扩大功率电平处超出至少数小时能量的许多能量。

10.一种电力系统，包括：

公用电网，提供交流电力连通性并且地理延伸到多个第一终端用户位置和延伸到多个第二终端用户位置；

每个所述第一终端用户位置包括提供交流电力连通性的本地总线；

每个本地总线具有至少一个与之连接的、金属性地连接到其上并且从其上汲取电力的AC负载；

每个本地总线通过各自的第一至少一个连接器连接到所述公用电网；

所述至少一个连接器包括第一电源逆变器和第二电源逆变器；

每个电源逆变器具有AC接口、DC接口和控制器；

每个电源逆变器设置在第一模式时，接收在所述DC接口接收的直流电并且产生在所述AC接口输出的交流电；设置在第二模式时，接收在所述AC接口接收的交流电并且产生在所述DC接口输出的直流电；

所述第一电源逆变器的所述DC接口电连接到所述第二电源逆变器的所述DC接口；

所述至少一个连接器具有被定义为所述第一电源逆变器的所述AC接口的第一AC接口和被定义为所述第二电源逆变器的所述AC接口的第二AC接口；

所述第一电源逆变器的所述控制器和所述第二电源逆变器的所述控制器相连接以防止所述第一电源逆变器和所述第二电源逆变器同时处于所述第一模式时间间隔延长，并且防止所述第一电源逆变器和所述第二电源逆变器同时处于所述第二模式时间间隔延长；

每个电源逆变器，当处于第一模式时，被设置用来产生在AC接口输出的、与所述AC接口外部的任何交流电的电压、相位以及频率一致的交流电；

其中至少一个所述第一终端用户位置还包括通过逆变器或连接器连接到所述本地总线的本地发电机。

11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述电力系统还包括：

馈电线，提供交流电力连通性并且地理延伸到所述多个第一终端用户位置；

每个本地总线通过各自的第二至少一个连接器连接到所述馈电线。

12.如权利要求10所述的系统，其特征在于，至少一个所述第一终端用户位置还包括通过连接器连接到所述本地总线的能量存储设备，所述终端用户位置的所述AC负载具有功率电平消耗；设置所述能量存储设备来存储在所述AC负载的所述功率电平处超出至少数小时能量的许多能量。

13.如权利要求11所述的系统，其特征在于，至少一个所述第一终端用户位置还包括通过连接器连接到所述本地总线的能量存储设备，所述第一终端用户位置的所述AC负载具有功率扩大电平消耗；设置所述能量存储设备来存储在所述AC负载的所述扩大功率电平处超出至少数小时能量的许多能量。

14.如权利要求10所述的系统，其特征在于，至少一个所述第一终端用户位置还包括通过电源逆变器连接到所述本地总线的能量存储设备，所述终端用户位置的所述AC负载具有功率电平消耗；设置所述能量存储设备来存储在所述AC负载的所述功率电平处超出至少数小时能量的许多能量。

15.如权利要求11所述的系统，其特征在于，至少一个所述第一终端用户位置还包括通过电源逆变器连接到所述本地总线的能量存储设备，所述第一终端用户位置的所述AC负载具有功率扩大电平消耗；设置所述能量存储设备来存储在所述AC负载的所述扩大功率电平处超出至少数小时能量的许多能量。

16.一种使用某一频率的交流电的系统，所述频率定义一个周期，所述系统包括：

AC馈电线；

控制路径，所述控制路径独立于所述AC馈电线，所述控制路径以不大于交流电的十分之一周期的迟延传递控制信息；

至少两个逆变器，每个逆变器从各个DC电源接收直流电，每个逆变器具有金属性地连接到所述AC馈电线的交流输出，所述金属性连接无任何电子变压器，所述各个直流电源彼此隔离；

每个逆变器设置在第一状态中，以产生与任何其他交流电相位不同步的交流电，并在第一状态中测量它的交流输出相位并且通过所述控制路径传递所述逆变器外部的那个相位；

每个逆变器设置在第二状态中，以通过所述控制路径从所述逆变器外部接收交流相位信号，并且产生与所述接收到的交流相位信号同步的交流电，所述交流电被提供给所述AC馈电线；

响应预定事件的控制装置使所述至少两个逆变器的第一个逆变器处于所述第一状态，并且导致任何其他逆变器处于所述第二状态；

在所述预定事件之后，响应于所述至少两个逆变器的第一个逆变器的故障，所述装置使除了所述至少两个逆变器的第一个逆变器之外的逆变器变换到所述第一状态；

所述状态的变换发生在小于所述交流电的半个周期的时间间隔内；

所述AC馈电线具有从该AC馈电线汲取交流电的负载。

17.如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述逆变器的数量至少为3个。

18.如权利要求16所述的系统，其特征在于，每个逆变器产生Y字形三相电力。

19.一种使用电力系统的方法，所述电力系统包括公用电网，提供交流电力连通性并且地理延伸到多个第一终端用户位置和延伸到多个第二终端用户位置；所述第一终端用户位置，包括所述公用电网的多于一个并且少于所有的终端用户位置；每个所述第一终端用户位置包括提供交流电力连通性的本地总线；每个本地总线具有至少一个与之连接的、金属性地连接到其上并且从其上汲取电力的AC负载；每个本地总线通过各自的第一至少一个连接器连接到所述公用电网；所述至少一个连接器包括第一电源逆变器和第二电源逆变器；每个电源逆变器具有AC接口、DC接口和控制器；每个电源逆变器设置在第一模式时，接收在所述DC接口接收的直流电并且产生在所述AC接口输出的交流电；设置在第二模式时，接收在所述AC接口接收的交流电并且产生在所述DC接口输出的直流电；所述第一电源逆变器的所述DC接口电连接到所述第二电源逆变器的所述DC接口，从而所述至少一个连接器具有被定义为所述第一电源逆变器的所述AC接口的第一AC接口和被定义为所述第二电源逆变器的所述AC接口的第二AC接口；所述第一电源逆变器的所述控制器和所述第二电源逆变器的所述控制器相连接以防止所述第一电源逆变器和所述第二电源逆变器同时处于第一模式的时间间隔延长，并且以防止所述第一电源逆变器和所述第二电源逆变器同时处于第二模式的时间间隔延长；每个电源逆变器，当处于第一模式时，被设置用来产生在AC接口输出的、与所述AC接口外部的任何交流电的电压、相位以及频率一致的交流电；所述电力系统还包括：馈电线，提供交流电力连通性并且地理延伸到所述多个第一终端用户位置；每个本地总线通过各自的第二至少一个连接器连接到所述馈电线；所述馈电线与所述公用电网不同步；所述方法包括步骤：

在第一时间，通过各个从所述公用电网汲取电力的连接器来为每个所述本地总线供电；

在第二时间，在其中一个所述第一终端用户位置本地地产生发电电力，并且通过所述馈电线传输一些所述本地发电电力给其他所述第一终端用户位置。

20.一种使用系统的方法，所述系统使用某一频率的交流电，所述频率定义一个周期，所述系统包括AC馈电线；控制路径，所述控制路径独立于所述AC馈电线，所述控制路径以不大于所述交流电的十分之一周期的迟延传递控制信息；至少两个逆变器，每个逆变器从各个DC电源接收直流电，每个逆变器具有金属性地连接到所述AC馈电线的交流输出，所述金属性连接无任何电子变压器，各个直流电源彼此隔离；每个逆变器设置在第一状态中，以产生与任何其他交流电相位不同步的交流电，并在第一状态中测量它的交流输出相位并且通过所述控制路径传递所述逆变器外部的那个相位；每个逆变器设置在第二状态中，以通过所述控制路径接收所述逆变器外部的交流相位信号，并且产生与所述接收到的交流相位信号同步的交流电，所述交流电被提供给所述AC馈电线；所述AC馈电线具有从该AC馈电线汲取交流电的负载；所述方法包括：

在第一时间，使所述至少两个逆变器的第一个逆变器处于所述第一状态，并且使任何其他逆变器处于所述第二状态；

响应于所述至少两个逆变器的第一个逆变器的故障，使除了所述至少两个逆变器的第一个逆变器之外的逆变器变换到所述第一状态；所述状态的变换发生在小于交流电的半个周期的时间间隔内。

21.一种系统，包括：

三线交流电网；

至少一个四线Y字形逆变器，连接到所述交流电网并且作为电压源使用，所述至少一个四线Y字形逆变器具有各自的第一功率输出，在所述交流电网上的任何电力具有电力质量，在所述交流电网上的所述电力为其中的每个相位定义电压和频率；

三线逆变器，连接到所述交流电网并且作为电流源使用，所述三线逆变器具有各自的功率输出；

设置所述四线逆变器对所述交流电网的各相位上的所述电压采样，并且增强或减弱在所述交流电网的各相位上的所述电力，以便于动态地保持频率和电压调整并且提高所述交流电网上的所述电力的所述电力质量。

22.一种系统，包括：

三线交流电网；

至少一个四线Y字形逆变器，连接到所述交流电网并且作为电压源使用，所述至少一个四线Y字形逆变器具有各自的第一功率输出，在所述交流电网上的任何电力具有电力质量，在所述交流电网上的所述电力为其中的每个相定义电压和频率；

感应发电机，连接到所述交流电网并且作为电流源使用，所述感应发电机具有各自的功率输出；

设置所述四线逆变器来对所述交流电网的各相位上的所述电压采样，并且增强或减弱在所述交流电网的各相位上的电力，以便于动态地保持频率和电压调整并且提高在所述交流电网上的所述电力的所述电力质量。

23.一种使用系统的方法，所述系统包括三线交流电网；连接到所述交流电网并且作为电压源使用的至少一个四线Y字形逆变器，所述至少一个四线Y字形逆变器具有各自的第一功率输出，在所述交流电网上的任何电力具有电力质量，在所述交流电网上的所述电力为其中的每个相位定义电压和频率；连接到所述交流电网并且作为电流源使用的附加电流源，所述附加电流源具有各自的功率输出，所述方法包括步骤：

在四线逆变器，对所述交流电网的各相位上的所述电压采样，并且增强或减弱在所述交流电网的各相位上的电力，以便于动态地保持频率和电压调整并且提高在所述交流电网上的所述电力的所述电力质量。

24.一种系统，包括：

三线交流电网；

连接到所述交流电网并且作为电压源使用的发电机，在所述交流电网上的任何电力具有电力质量，在所述交流电网上的所述电力为其中的每个相位定义电压和频率；

连接到所述交流电网的四线Y字形逆变器，所述四线Y字形逆变器也连接到DC总线，所述DC总线具有连接到其上的DC存储器；

设置所述四线逆变器来对所述交流电网的各相位上的所述电压采样，并且增强或减弱在所述交流电网的各相位上的电力，以便于动态地保持频率和电压调整并且提高在所述交流电网上的所述电力的电力质量。

25.一种使用系统的方法，所述系统包括三线交流电网；连接到所述交流电网并且作为电压源使用的第一发电机，在所述交流电网上的任何电力具有电力质量，在所述交流电网上的所述电力为其中的每个相位定义电压和频率；连接到所述交流电网的四线Y字形逆变器，所述四线Y字形逆变器也连接到DC总线，所述DC总线具有连接到其上的DC存储器；所述方法包括步骤：

在四线逆变器，对所述交流电网的各相位上的所述电压采样，并且增强或减弱在所述交流电网的各相位上的电力，以便于动态地保持频率和电压调整并且提高在所述交流电网上的所述电力的所述电力质量。

26.一种使用第一总线和第二总线的方法，所述第一总线和第二总线由断路器连接，并且与多个逆变器连接，每个逆变器在第一电压提供交流电给第一总线，每个逆变器定义与之关联的某个最大电流，所述方法包括步骤：

通过电压感应来检测在第二总线上的故障；

如果检测到发生故障，释放每个逆变器以馈送它的最大可能电流给第一总线。

27.如权利要求26所述的方法，还包括在所述释放步骤之后执行的步骤，检测第一电压的回复，之后，停止馈送最大可能电流给第一总线。

28.一种系统，包括第一总线和第二总线，

所述第一总线和第二总线由断路器连接；以及

多个逆变器，每个逆变器在第一电压提供交流电给第一总线，每个逆变器定义与之关联的某些最大电流；

响应于通过电压感应检测到的故障，每个逆变器输送其最大可能电流给第一总线。

29.如权利要求28所述的系统，其特征在于，每个逆变器进一步响应于所述第一电压回复的检测，停止馈送最大可能电流给所述第一总线。

30.一种逆变器，所述逆变器在第一电压提供交流电，每个逆变器定义与之关联的某个最大电流；

每个逆变器响应于通过电压感应检测到的故障，输送其最大可能电流给第一总线。

31.如权利要求30所述的逆变器，其特征在于，所述逆变器进一步响应于所述第一电压回复的检测，停止所述馈送最大可能电流。

32.一种系统，包括第一DC总线、第二DC总线、馈电线、第一AC总线、第二AC总线、以及每个都与所述馈电线连接的第一和第二变压器；

所述系统还包括连接所述第一DC总线和所述第一AC总线的第一逆变器，连接所述第二AC总线和所述第二DC总线的第二逆变器；

连接所述第一DC总线和所述第一变压器的第三逆变器；

连接所述第二DC总线和所述第二变压器的第四逆变器；

与所述第一AC总线连接的所述第一负载；

与所述馈电线连接的第一发电机，所述第一发电机具有电力输出级；

与所述馈电线连接的第二负载；

与所述第二DC总线连接并且具有电力输出级的第二发电机；

所述第二负载消耗电力总计至少达到所述第一发电机的电力输出；

所述第一负载消耗电力总计达到所述第二发电机的至少一部分电力输出。

33.一种使用系统的方法，所述系统包括第一DC总线、第二DC总线、馈电线、第一AC总线、第二AC总线、以及每个都与所述馈电线连接的第一和第二变压器；该系统进一步包括连接所述第一AC总线和所述第一DC总线的第一逆变器，连接所述第二AC总线和所述第二DC总线的第二逆变器；连接所述第一DC总线和所述第一变压器的第三逆变器；连接所述第二DC总线和所述第二变压器的第四逆变器；与所述第一AC总线连接的第一负载；与所述馈电线连接的第一发电机，所述第一发电机具有电力输出级；与所述馈电线连接的第二负载；与所述第二DC总线连接并且具有电力输出级的第二发电机；所述方法包括步骤：

以各电力输出级在第一发电机产生电力；

以各电力输出级在第二发电机产生电力；

在第二负载，消耗电力总计至少达到所述第一发电机的电力输出；

在第一负载，消耗电力总计达到所述第二发电机的至少一部分电力输出。

34.一种系统，包括第一DC总线、第二DC总线、馈电线、第一AC总线、第二AC总线、以及每个都与所述馈电线连接的第一和第二变压器；

所述系统还包括连接所述第一AC总线和所述第一DC总线的第一逆变器，连接所述第二AC总线和所述第二DC总线的第二逆变器；

连接所述第一DC总线和所述第一变压器的第三逆变器；

连接所述第二DC总线和所述第二变压器的第四逆变器；

与所述第一AC总线连接的第一负载；

与所述馈电线连接的第一发电机，所述第一发电机具有电力输出级；

与所述馈电线连接的第二负载；

与所述第二DC总线连接并且具有电力输出级的第二发电机；

所述第二负载消电力总计至少达到所述第一发电机的电力输出；

所述第一负载消耗电力总计达到所述第二发电机的至少一部分电力输出；

所述第一和第二AC总线彼此不同步；

所述馈电线与第一和第二AC总线中的任一个不同步。

35.一种使用系统的方法，所述系统包括第一DC总线、第二DC总线、馈电线、第一AC总线、第二AC总线、以及每个都与所述馈电线连接的第一和第二变压器；该系统还包括连接所述第一AC总线和所述第一DC总线的第一逆变器，连接所述第二AC总线和所述第二DC总线的第二逆变器；连接所述第一DC总线和所述第一变压器的第三逆变器；连接所述第二DC总线和所述第二变压器的第四逆变器；与所述第一AC总线连接的第一负载；与所述馈电线连接的第一发电机，所述第一发电机具有电力输出级；与所述馈电线连接的第二负载，与第二直流总线连接并且具有电力输出级的第二发电机；所述方法包括步骤：

在所述第一发电机以各电力输出级产生电力；

在所述第二发电机以各电力输出级产生电力，在所述第二发电机产生的所述电力与在所述第一发电机产生的所述电力不同步；

在所述第二负载，消耗电力总计至少达到所述第一发电机的所述电力输出；在所述第二负载消耗的电力与在第一发电机产生的电力不同步，与在所述第二发电机产生的电力也不同步；

在所述第一负载，消耗电力总计达到所述第二发电机的至少一部分电力输出。

36.一种系统，包括第一DC总线、第二DC总线、馈电线、第一AC总线、第二AC总线、以及每个都与所述馈电线连接的第一和第二变压器；

所述系统还包括连接所述第一AC总线和所述第一DC总线的第一逆变器，连接所述第二AC总线和所述第二DC总线的第二逆变器；

连接所述第一DC总线和所述第一变压器的第三逆变器；

连接所述第二DC总线和所述第二变压器的第四逆变器；

与所述第一AC总线连接的第一负载；

与所述馈电线连接并且具有电力输出级的第二发电机；

所述第一负载消耗电力总计达到所述第二发电机的至少一部分电力输出。

37.一种使用系统的方法，所述系统包括第一DC总线、第二DC总线、馈电线、第一AC总线、第二AC总线、以及每个都与所述馈电线连接的第一和第二变压器；所述系统还包括连接所述第一AC总线和所述第一DC总线的第一逆变器，连接所述第二AC总线和所述第二DC总线的第二逆变器；连接第一DC总线和第一变压器的第三逆变器；连接第二DC总线和第二变压器的第四逆变器；与所述第一AC总线连接的负载；与所述第二DC总线连接并且具有电力输出级的发电机；所述方法包括步骤：

以各电力输出级在所述发电机产生电力；

在所述负载，消耗电力总计达到所述发电机的至少一部分电力输出。

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