CN104024968B - 用于为可再生能源进行电力转换的系统和方法 - Google Patents

用于为可再生能源进行电力转换的系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104024968B
CN104024968B CN201280065921.5A CN201280065921A CN104024968B CN 104024968 B CN104024968 B CN 104024968B CN 201280065921 A CN201280065921 A CN 201280065921A CN 104024968 B CN104024968 B CN 104024968B
Authority
CN
China
Prior art keywords
electric power
power converter
energy
bus
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201280065921.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104024968A (zh
Inventor
杰弗里·A·赖卡德
内森·乔布
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anxinke Corp
Original Assignee
Anxinke Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anxinke Corp filed Critical Anxinke Corp
Publication of CN104024968A publication Critical patent/CN104024968A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104024968B publication Critical patent/CN104024968B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F5/00—Systems for regulating electric variables by detecting deviations in the electric input to the system and thereby controlling a device within the system to obtain a regulated output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/66—Regulating electric power
    • G05F1/67—Regulating electric power to the maximum power available from a generator, e.g. from solar cell
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/345—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1584—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M7/219—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a bridge configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30—Electrical components
    • H02S40/32—Electrical components comprising DC/AC inverter means associated with the PV module itself, e.g. AC modules
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0032—Control circuits allowing low power mode operation, e.g. in standby mode
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Abstract

公开了一种用于与替代能源一起使用的能量转换系统。替代能源可以产生或者AC电压或者DC电压。第一电力转换器被连接在电源和DC总线之间，第二电力转换器被连接在DC总线和电网或其它负载之间。第一电力转换器被配置为在低能量产生时间段期间运行。捕获的能量将被存储在电力储存介质中。当足够的能量被存储时，能量随后经由第二电力转换器被传输到电网或负载。第二电力转换器被配置为在低功率产生时间段期间间歇地运行，当足够的能量被储存时，从DC总线传输能量，当储存的能量下降到第二电力转换器不能再有效地运行的点时，关闭传输。

Description

用于为可再生能源进行电力转换的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2011年11月4日提交的美国临时申请序列号为61/555,727的优先权，该美国临时申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本文公开的主题涉及电力转换器，并且更具体地，涉及用于改善在低功率产生时间段期间的可再生能量系统的电力转换。
背景技术
在近些年，增长的能源需求和对于矿物燃料的供应日益增长的担忧，以及它们相应的污染已经导致对可再生能源兴趣的增加。两个最普通和开发得最好的可再生能源是光伏能源和风能。其它可再生能源可以包括燃料电池、水电能源、潮汐能和生物燃料或生物质发电机。然而，使用可再生能源产生电能提出了一组新的挑战。
很多可再生能源提供可变的能量供应。例如，供应可以根据风量、云遮量或白天的时间而变化。此外，不同能源提供不同种类的电能。例如，风力涡轮机更适合提供交流(AC)能量，而光伏电池更适合提供直流(DC)能量。由于供应的能量的可变性质，以及所产生的能量的类型变化，如果公用电网独立地运行，那么电力转换器通常被插入在可再生能源和公用电网或电力负载之间。
众所周知，电力转换器具有固有损耗，固有损耗避免所有由可再生能源产生的功率被转换为可用的电能。在功率产生的低水平情况下，能量损耗也许比由可再生能源产生的功率还要多。电力转换器典型地断开以避免在该运行条件下功率产生系统实际上使用的能量多于它产生的能量。
因此，为了最大化功率产生系统的效率，捕获在低功率产生水平产生的能量并提供能够在低功率产生水平下有效地运行的转换器是理想的。
发明内容
本文公开的主题公开了一种用于与替代能源一起使用的能量转换系统。能源可以是AC(风力涡轮机)或DC(太阳能)源。连接到该源的转换器被配置为在低能量产生期间内运行。捕获的能量将被存储在电力存储介质中，例如，超级电容或电池。当足够的能量被存储时，能量随后经由第二电力转换器被传输到输电网或电力负载。尽管第二电力转换器在低能量产生期间内通常具有的运行功率损耗大于从可再生能源产生的功率，通过存储能量和以间歇模式使用它，第二转换器可以在有效的运行点上运行。
根据本发明的一个实施方式，电力转换系统包括具有输入和输出的第一电力转换器和具有输入和输出的第二电力转换器。第一电力转换器被配置为在输入以第一形式接收电能，在输出提供预定义大小的DC电压，第二电力转换器被配置为在输入接收预定义大小的DC电压，在输出提供AC电压。DC总线连接第一电力转换器的输出和第二电力转换器的输入，并被配置为传导预定义大小的DC电压。能量储存设备操作性地连接到DC总线。第二电力转换器具有第一阈值和第二阈值，在第一阈值之下时它停止将DC电压转换为AC电压，在第二阈值之上时它开始将DC电压转换为AC电压。第一电力转换器被配置为在输入将电能转换为低于第二电力转换器的第一阈值的DC电压，当第一电力转换器正在运行并且第二电力转换器没在运行时，能量储存设备被配置为存储电能。
根据本发明的另一个方面，DC至DC转换器可以被操作性地连接到DC总线和能量储存设备之间。能量储存设备可以是超级电容或电池。传感器产生对应于能量储存设备上出现的电压的幅值或充电的状态的反馈信号。第二电力转换器接收反馈信号，并且比较反馈信号与第二阈值以控制第二电力转换器的运行。
还根据本发明的另一个方面，第一电力转换器包括根据多个控制信号有选择地将输入连接到输出的多个开关。每个控制信号对应于多个开关中的一个，每个开关都具有开关损耗，所述开关损耗与开关有选择地将输入连接到输出有关。控制器产生控制信号以将在输入的电能以第一模式和以第二模式转换为DC电压。在高于第三阈值时控制器以第一模式运行，其中第三阈值等于或大于在第一模式中由开关产生的开关损耗，在低于第三阈值时控制器以第二模式运行。
根据本发明的另一个实施方式，公开了一种使用第一电力转换器和第二电力转换器的控制从可再生能源到电力负载的功率传输的方法。第一和第二电力转换器经由DC总线被连接，可再生能源具有可变的功率产生能力。该方法包括的步骤是：执行在第一电力转换器上的控制模块，以将由可再生能源产生的能量传输到DC总线；将来自DC总线的能量的至少一部分存储在能量储存设备中；测量存储在能量储存设备中的能量；执行在第二电力转换器上的控制模块，将来自DC总线的能量传输到电力负载和能源网中的一个；以及测量来自DC总线的能量传输率。当来自DC总线上的能量传输率下降到低于第一阈值时，在将来自DC总线的能量传输到电力负载和能源网中的一个的第二电力转换器上执行控制模块的步骤被禁用，而当存储在能量储存设备中的能量超过第二阈值时，该步骤被启用。
根据本发明的另一个方面，将来自DC总线的能量的至少一部分存储到能量储存设备的步骤还包括以下步骤：测量出现在DC总线上的电压幅值；以及执行连接在DC总线和能量储存设备之间的第三电力转换器上的控制模块，以根据出现在DC总线上的电压幅值来在DC总线和能量储存设备之间传输能量。当从可再生能源到DC总线的能量的传输率下降到低于第三阈值时，将由可再生能源产生的能量传输到DC总线的第一电力转换器上的控制模块的执行步骤可以被禁用，其中第三阈值低于第一阈值。
根据本发明的另一个实施方式，电力转换系统包括具有输入和输出的第一电力转换器以及具有输入和输出的第二电力转换器。第一电力转换器被配置为在输入以第一形式接收电能，然后在输出提供预定义大小的DC电压，第二电力转换器被配置为在输入接收预定义大小的DC电压，并在输出提供AC电压。DC总线连接第一电力转换器的输出和第二电力转换器的输入，并被配置为传导预定义大小的DC电压。电力转换系统也包括具有输入和输出的第三电力转换器。输入被连接到DC总线，第三电力转换器被配置为将在输入的DC电压转换为在输出的第二DC电压，第三电力转换器还被配置为用于在输入和输出之间的双向功率传输。能量储存设备被操作性地连接到第三电力转换器的输出，传感器产生对应于存在于能量储存设备中的能量大小的信号。当第二电力转换器中的功率传输率下降到小于第一阈值时，第二电力转换器停止将DC电压转换为AC电压；当对应于存在于能量储存设备中的能量大小的信号等于或大于第二阈值时，第二电力转换器开始将DC电压转换为AC电压。当第一电力转换器中的功率传输率下降到小于第三阈值时，第一电力转换器停止将在输入的电能转换为DC电压，其中第三阈值小于第一阈值，并且当第一电力转换器正在运行而且第二电力转换器没有正在运行时，能量储存设备被配置为存储电能。
本发明的这些和其它目标、优点和特征对参考详细说明书和附图的本领域普通技术人员将会变得明显。然而，应该理解的是，虽然详细说明书和附图指出本发明的优选实施方式，但是它们是以说明的方式给出的，并不是以限制的方式给出的。许多变化和修改可以在本发明的范围内进行而不偏离其中的本发明的精神，并且本发明包括所有这样的修改。
附图说明
本文公开的主题的各种示例性实施方式在附图中被说明，附图中相似参考标号自始至终代表相似的部分，其中：
图1是表示根据本发明的一个实施方式的电力转换系统的框图；
图2是表示包含了DC至DC转换器和作为能量储存设备的电池的图1的电力转换系统的框图；
图3是表示图1的转换器连接到如太阳能阵列的DC电源的原理图；
图4是表示图1的转换器连接到如风力涡轮机的AC电源的原理图；
图5是图1的转换的一个调制周期期间内的电流的表示图；
图6是可变调制周期的表示图；以及
图7是图1的电力转换系统的逆变器的原理表示图。
在描述本发明的优选实施方式中，本发明在附图中被阐释，出于清楚的目的，将依靠具体的术语。然而，并不意味着本发明被限制在选择的具体术语，应该被理解的是每个具体术语包括所有技术等价物，该技术等价物以相似的方式运行以完成相似的目的。例如，词语“连接”、“附接”或另外相似的术语经常被使用。它们不被限制在直接连接，而是包括通过其他元件连接，其中这样的连接被本领域技术人员认为是等价的。
具体实施方式
本文公开的主题的各种特征和有利细节参考在下面说明书中详细描述的非限制实施方式被更充分地解释。
首先翻到图1，电力转换系统从能源6接收功率。根据本发明的一个实施方式，能源6是替代能源，例如：光伏(PV)阵列或风力涡轮机。能源6被电气性连接到第一电力转换器10。第一电力转换器10被配置为将由替代能源6产生的能量转换为期望大小的DC电压VDC。这个DC电压，VDC，被提供到具有正电压轨14和负电压轨16的DC总线12。如本领域理解的那样，正电压轨14和负电压轨16可以导通任何合适的关于公共电压或中性电压的DC电压电位，并不限制于正或负DC电压电位。此外，任何一个正电压轨14或负电压轨16可以被连接到中性电压电位。正电压轨14典型地导通具有大于负电压轨16的电位的DC电压。能量储存设备18被连接到DC总线12，并被配置为从DC总线12获取功率和返回功率给DC总线12。第二电力转换器60被连接在DC总线12和负载4之间。根据本发明的一个实施方式，第二电力转换器60是逆变器，该逆变器被配置为将DC总线12上出现的DC电压VDC转换为三相AC电压。可选择地，第二电力转换器60可以将出现在DC总线12上的转换DC电压VDC根据负载4的需要转换为其它合适的电功率的形式。
同样参考图2，电力转换系统可以包括DC至DC转换器17和电池19，DC至DC转换器17和电池19构成能量储存设备18。电池19可以是如本领域理解的串联和/或并联连接的一个或多个电池。每个电池可以是但不限制于铅酸电池、锂离子电池、锌镍电池或流体电池。DC至DC转换器17被配置为管理在DC总线12和电池19之间的双向能量传输，还被配置为将出现在DC总线12上的DC电压VDC的幅值转换为由电池19需要的合适的幅值。
翻到下一个图3，阐释了包含的本发明的一个实施方式的示例性转换器10。转换器10包括三个输入端子T1-T3，输入端子T1-T3被配置为从能源6接收输入电压。根据阐释的实施方式，能源6是PV阵列。尽管三个输入被用于这种配置，一个或多个输入也将提供相似的结果。阐释的实施方式的输入端子T1-T3被连接在一起从产生DC电压的PV阵列接收正端子+Vpv。可选择地，每个输入端子T1-T3可以从不同PV阵列被连接到分开的端子。来自PV阵列的负端子-Vpv被连接到DC总线12的负电压轨16。输入滤波器28提供与每个端子T1-T3串联的电感。
同样参考图4，转换器10的输入端子T1-T3可以被连接到AC电源。根据阐释的实施方式，能源6是风力涡轮机。风力涡轮机产生三相AC电压V1-V3。V1-V3的每相被连接到转换器10的输入端子T1-T3的一个。可选择地，能源6可以是其它AC产生设备，提供或者单相或者多相电压给转换器10。
转换器10将来自能源6的输入电压转换为期望的DC电压Vdc，使用开关设备20期望的DC电压Vdc出现在DC总线12上。DC总线12包括正电压轨14和负电压轨16，正电压轨14和负电压轨16在输出+Vdc和-Vdc是可用的。开关设备20是典型地固态功率器件。图3和4示出了作为双极性晶体管(BJT)的开关设备20；然而，可以预见的是根据应用需要任何合适的开关设备可以被使用，包括但不限制于：绝缘栅双极性晶体管(IGBT)、场效应晶体管(FET)、可控硅整流器(SCR)、像集成门极换流晶闸管(IGCT)或门极可关断晶闸管(GTO)一样的晶闸管或其它可控设备。二极管22被平行连接到每个开关设备20，当开关设备20被关闭时根据需要用于跨开关设备逆向传导。二极管22也可以是半导体开关的一部分。每个开关设备20被门信号24控制。门信号24被启用或禁用以有选择地允许通过开关设备20的传导，开关设备20转而有选择地将正电压轨14或负电压轨16连接到输入端子T1-T3的一个。电容50被连接在DC总线12的正电压轨14和负电压轨16之间。电容50可以是单个电容器或者根据系统需要是任何数目并联或串联的电容器。电容50被配置为减少源于输入电压和DC总线12之间的电压转换的纹波电压的大小。
控制器40执行一系列存储的指令以产生门信号24。控制器40从传感器接收相对于经过转换器10在各点的电压和/或电流的幅值的反馈信号。位置依赖于在控制器40内被执行的具体控制例程。例如，输入传感器26a-26c可以提供出现在每个输入端子T1-T3的电压幅值。可选择地，输入传感器26a-26c可以被有效地连接以提供在每个输入端子T1-T3传导的电流的幅值。相似地，电流和/或电压传感器28和30可以有效地各自连接到DC总线12的正电压轨14和负电压轨16。控制器40与储存设备42接口以获取存储的指令，与通信端口44接口以与外部设备通信。
接着参考图7，第二电力转换器60被作为逆变器60安置，其被配置为将DC电压Vdc转换为在逆变器60的输出62的AC电压。转换使用开关设备70执行，开关设备70有选择地将正电压轨14或负电压轨16连接到输出电压的一相上。开关设备70典型地是固态功率器件。图7示出了作为双极性晶体管(BJT)的开关设备70；然而，可以预见的是根据应用需要任何合适的开关设备可以被使用，包括但不限制于：绝缘栅双极性晶体管(IGBT)、场效应晶体管(FET)、可控硅整流器(SCR)、像集成门极换流晶闸管(IGCT)或门极可关断晶闸管(GTO)一样的晶闸管或其它可控设备。二极管72被平行连接到每个开关设备70，当开关设备70被关闭时根据需要用于跨开关设备逆向传导。二极管72也可以是半导体开关的一部分。每个开关设备70被门信号74控制。门信号74是有效的或无效的有选择地允许通过开关设备70的传导。
控制器90执行一系列存储的指令以产生门信号74。控制器90从传感器接收相对于遍布逆变器60的各点的电压和/或电流的幅值的反馈信号。位置依赖于在控制器90内被执行的具体控制例程。例如，输出传感器76a-76c可以提供出现在输出62的每相的电压幅值。可选择地，输出传感器76a-76c可以被有效地连接以提供在输出62的每相出现的电流的幅值。相似地，电流和/或电压传感器78和80可以有效地各自连接到DC总线12的正电压轨14和负电压轨16。控制器90与存储设备92接口以获取存储的指令，与通信端口94接口以与外部设备通信。根据本发明的一个实施方式，第一转换器10和第二转换器60是具有单独控制器40、90和存储设备42、92的单独模块，被配置为控制各自的电力转换器的运行。可选择地，单控制器和存储设备可以被配置为控制两个电力转换器的运行。
在运行中，电力转换系统运行以将由能源6产生的电力传输到负载4。第一电力转换器10被配置为从能源6传输电力到DC总线12，而第二电力转换器60被配置为从DC总线12传输电力到负载4。每个电力转换器10、60的控制器40、90执行一个或多个控制模块，根据电力转换的期望形式控制模块产生开关信号24、74以有选择地连接DC总线12与或者输入端子T1-T3或输出62之间的开关20、70。
根据本发明的一个实施方式，第二电力转换器60的输出62被配置为产生AC输出电压。因此，出现在DC总线12上的DC电压VDC必须被转换为与公用电网同步的AC电压。为了将DC电压转换为AC电压，控制器90执行调制例程。调制例程以周期性间隔执行，也被称为开关周期T。在开关周期期间内，调制例程产生开关信号74，开关信号74启用开关70持续开关周期的部分时长，所述开关周期的部分时长也被称为负载循环D。因此，在输出的电压在周期T的部分时间段与出现在DC总线的电压VDC相等，而在周期T的部分时间段等于0伏特。在这个时间段上的电压的平均值被确定作为出现在DC总线上的电压VDC和负载循环D的函数。调制例程控制负载循环D，使得电压的平均值以正弦方式变化，导致近似的AC电压，其中基本的谐波分量是期望的AC输出电压。剩下的谐波分量可以在输出电压和/或电流上产生一些波动，该波动导致了在电力转换器中的能量损失。随着开关周期降低(也就是开关频率增加)，近似的AC电压更接近地类似实际正弦电压波形，因此降低了输出电压中的谐波损耗/失真。
根据本发明的一个方面，将电力从替代能源6传输到公用电网是理想的。第二电力转换器60的输出62因此被连接到公用电网。根据工业标准，连接到公用电网的电力转换器60必须维持低的总谐波失真。因此，第二电力转换器60的开关频率必须保持足够高以满足标准。然而，增加的开关频率增加了开关70被打开和关闭的速率，因此增加了在转换器60的开关损耗。当在打开和关闭状态转换时，每个开关70具有特有的功率损失或低效率，也被成为开关损耗。随着开关频率增加，与开关70相关联的开关损耗类似地增加。当将要被传输的功率下降到特定水平以下时，电力转换器60被配置为停止运行。例如，能够将高达100千瓦的功率从DC总线12传输到电网的示例性转换器60可以从大约四分之一功率(也就是25千瓦)到满功率(也就是100千瓦)以96％的效率运行。然而，当转换器60需要传输大约10千瓦，或转换器60的容量的10％时，运行效率下降到大约90％。因此，转换器60的运行范围在转换器60的额定容量的大约10％与100％之间。转换器60的停止运行阈值因此被配设置为额定容量的10％，其对应于运行点，在该运行点开关损耗等于或几乎等于将要被传输功率的水平。
不是被配置为将谐波失真保持在理想水平以下，而是第一电力转换器10被配置为将由替代能源6产生的能源的最大量传输到DC总线12。尽管第一电力转换器10的开关20也具有开关损耗，但第一电力转换器10也许不需要像第二电力转换器60一样运行在高开关频率，因此降低与第一电力转换器10相关联的开关损耗。还可以预见的是第一电力转换器10可以被配置为以多模式运行。例如，在高功率传输期间内，在更高开关频率下运行也许是更有效率的，而在低功率传输期间，在更低开关频率下运行也许是更有效率的。第一电力转换器10因此可以被配置为变化开关频率，在变化的开关频率下它作为功率传输的水平的函数运行。可以预见的是第一电力转换器10还可以运行在其它模式以增加由替代能源6产生的被传输到DC总线12的功率的百分比。例如，示例性第一电力转换器10可以被额定为与示例性第二电力转换器60相似，以将高达100千瓦的功率从能源6传输到DC总线12。然而，由于不同的运行模式，第一电力转换器10可以被配置为具有第一电力转换器10的额定容量的大约1％与100％之间的运行范围。因此，在低功率产生时间段期间，第一电力转换器10可以将从能源6产生的能量传输到DC总线12，在该时间段期间第二电力转换器60不能有效地运行。
参考下一个图5，从PV阵列获取的电流Ipv被图解为超过脉宽调制的一个周期T，该脉宽调制用于第一电力转换器10，且其作用是作为控制相应的开关设备20的开关信号24中的一个。开关信号24在总周期T的一定百分比是接通的，在剩余的周期T是断开的，其中开关信号24接通的周期T的百分比可以称作是负载循环D或被称作接通时间ton。随着开关信号24打开和关闭，相应的开关20交替地导通和阻止电流。控制器40改变负载循环D，负载循环D作为由替代能源6产生的能量的函数。例如，随着由替代能源6产生的能量的数量减少，负载循环D可以被减少，因为需要更少的接通时间将能量传输到DC总线12。接通时间ton可以继续被减少直到它到达最小值，在该值时开关20的开关损耗超过由打开开关20传输的功率。
参考下一个图6，可以预见的是第一电力转换器10还可以包括运行模式，运行模式被配置为最大化在低能量产生时间段期间内的功率传输。当替代能源6正产生低水平能量时，其导致开关20导通最小接通时间ton，为了继续运行第一电力转换器以传输功率，转换器10开始改变脉宽调制的周期T。例如，图6a可以表示转换器10已经达到它的最小负载循环D的点。周期T 1等于正常运行周期，正常运行周期可以是，例如，100微秒，其相当于10kHz开关频率。随着由替代能源6产生的能源6进一步减少，调制周期可以被延长，例如，延长到T2并随后延长到T3。可以预见的是调制周期可以被延长到至少20毫秒，20毫秒对应50Hz开关频率。因此，随着产生的能量减少，转换器10可以跨更广的运行范围继续运行以增加传输到DC总线12的能量的数量。可以预见的是在低能量产生期间内还有其它运行方法可以被利用而不偏离本发明的范围。
然而，虽然第一电力转换器10的运行范围可以被延长，但是为了满足总谐波失真上要求的限制，第二电力转换器60的运行范围不能被延长。因此，当第一电力转换器10正在运行，并且第二电力转换器60被禁用时，能量储存设备18被用来存储传输到DC总线12的能量。储存在能量储存设备18中的能量水平被测量，例如通过电压传感器产生相对于出现在能量储存设备18上的电压水平的信号。当存储在储存设备18内的能量到达合适的水平时，第二电力转换器60被启用以将存储的能量传输到负载4。如果能源6继续以一个速率产生能量，该速率低于第二电力转换器60将能量传输到负载4的速率，那么存储在能量储存设备18内的能量被传输回到DC总线12上，使得足够的能量水平出现在DC总线12上用于第二电力转换器60运行。第二电力转换器60可以继续运行直到能量储存设备18被耗尽并不再能够补充由能源6产生的能量。在这个点，从DC总线12到负载4的能量传输率降低直到第二电力转换器60达到最低水平，在该水平它被配置为运行然后最后被禁用。
因此，在由能源6产生低功率的周期内，第二电力转换器60可以被禁用，能量储存设备18运行以从DC总线12获取功率再放入储存设备18中。当储存设备18已经存储了足够的能量水平，使得第二电力转换器60能够以理想的效率水平运行，第二电力转换器60被启用。因此，在由能源6产生低功率的周期内，电力转换系统连续地捕获由能源6产生的功率，然后以突发方式将其输送到电力负载4。
应该理解的是本发明不将其应用限制于本文阐明的组件的构造和排列的细节。本发明能够是其它实施方式，也能够以各种方式被实践或执行。前述的变化和修改在本发明的范围内。还应该理解的是本文公开和定义的本发明扩大到根据正文和/或附图提到的或明显的两个或两个以上的单个特征的所有替代的组合。所有这些不同的组合构成了本发明的各种替代方面。本文描述的实施方式解释了用于实践本发明的最好的已知模式，将使得本领域其它技术人员能够利用本发明。

Claims (12)

1.一种电力转换系统，包括：
第一电力转换器，其具有输入端、输出端和多个开关设备，其中，所述第一电力转换器被配置为在输入端以第一形式接收电能并且有选择地启用和禁用在第一开关频率的所述第一电力转换器中的所述多个开关设备，以在输出端提供预定义大小的DC电压；
第二电力转换器，其具有输入端、输出端和多个开关设备，其中，所述第二电力转换器被配置为在输入端接收所述预定义大小的所述DC电压并且有选择地启用和禁用在第二开关频率的所述第二电力转换器中的所述多个开关设备，以在输出端提供AC电压，且其中所述第二开关频率大于所述第一开关频率；
DC总线，其连接在所述第一电力转换器的输出端与所述第二电力转换器的输入端之间，所述DC总线被配置为传导所述预定义大小的所述DC电压；以及
能量储存设备，其操作性地连接到所述DC总线，其中：
所述第二电力转换器能够操作以确定从所述DC总线传输到所述输出端的电力的大小；
所述第二电力转换器比较从所述DC总线传输到所述输出端的电力的大小与第一阈值，其中所述第一阈值等于所述第二电力转换器中的所述多个开关设备中的开关电力损耗的大小；
当所述电力的大小下降至所述第一阈值之下时，所述第二电力转换器停止将所述DC电压转换为所述AC电压；
所述第一电力转换器被配置为将在输入端的电能转换为低于所述第二电力转换器的所述第一阈值的DC电压；
所述能量储存设备被配置为在所述第一电力转换器正在运行并且所述第二电力转换器没正在运行时存储电能；以及
当所述能量储存设备中的能量水平超过第二阈值时，所述第二电力转换器开始将所述DC电压转换为所述AC电压。
2.根据权利要求1所述的电力转换系统，所述系统还包括操作性地连接在所述DC总线和所述能量储存设备之间的DC至DC转换器。
3.根据权利要求2所述的电力转换系统，其中所述能量储存设备是超级电容。
4.根据权利要求2所述的电力转换系统，其中所述能量储存设备是电池。
5.根据权利要求2所述的电力转换系统，还包括传感器，所述传感器产生对应于出现在所述能量储存设备上的充电状态的反馈信号，其中：
所述第二电力转换器接收所述反馈信号，并比较所述反馈信号与所述第二阈值以控制所述第二电力转换器的运行。
6.根据权利要求1所述的电力转换系统，其中所述第一电力转换器中的所述多个开关设备根据多个控制信号有选择地将所述输入端连接到所述输出端，每个控制信号对应于所述多个开关设备中的一个开关设备；所述第一电力转换器还包括：
控制器，其产生所述控制信号以将在所述输入端的电能以第一模式和以第二模式转换为所述DC电压，其中：
在所述第一模式期间，所述控制器以固定的开关频率产生具有变化的接通时间的所述控制信号，
在所述第二模式期间，所述控制器以变化的开关频率产生具有固定的接通时间的所述控制信号，
每个开关设备具有与有选择地将所述输入端连接到所述输出端有关的开关损耗；
在从所述第一电力转换器的输入端传输到连接到所述第一电力转换器的输出端的所述DC总线的电力高于第三阈值时，所述控制器以所述第一模式运行，其中所述第三阈值等于或大于在所述第一模式中由所述多个 开关设备产生的开关损耗，同时所述变化的接通时间等于最小接通时间；以及
在低于所述第三阈值时，所述控制器以所述第二模式运行。
7.一种使用第一电力转换器和第二电力转换器控制从可再生能源到电力负载的电力传输的方法，其中所述第一电力转换器和所述第二电力转换器经由DC总线连接，并且其中所述可再生能源具有可变的功率产生能力，所述方法包括以下步骤：
执行在所述第一电力转换器上的控制模块，以将由所述可再生能源产生的能量传输到所述DC总线；
将来自所述DC总线的能量的至少一部分存储在能量储存设备中；
测量存储在所述能量储存设备中的能量；
执行在所述第二电力转换器上的控制模块以有选择地启用和禁用连接在所述DC总线和所述第二电力转换器的输出端之间的多个开关设备，其中有选择地启用和禁用所述多个开关设备以一开关频率执行且将来自所述DC总线的能量传输到电力负载和能源网中的一个；以及
测量来自所述DC总线的能量传输率，其中：
当来自所述DC总线的能量传输率下降到低于第一阈值时，禁用执行在所述第二电力转换器上的所述控制模块以将来自所述DC总线的能量传输到所述电力负载和所述能源网中的一个的步骤，其中所述第一阈值等于所述第二电力转换器中的所述多个开关设备中的开关电力损耗的大小；并且
当存储在所述能量储存设备中的能量超过第二阈值时，启用执行在所述第二电力转换器上的所述控制模块以将来自所述DC总线的能量传输到所述电力负载和所述能源网中的一个的步骤。
8.根据权利要求7所述的方法，其中将来自所述DC总线的能量的至少一部分存储到所述能量储存设备的步骤还包括以下步骤：
测量出现在所述DC总线上的电压幅值；
执行连接在所述DC总线与所述能量储存设备之间的第三电力转换器上的控制模块，以根据出现在所述DC总线上的电压的幅值，在所述DC总线和所述能量储存设备之间传输能量。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述能量储存设备是超级电容。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述能量储存设备是电池。
11.根据权利要求7所述的方法，其中，执行在所述第一电力转换器上的所述控制模块以将由所述可再生能源产生的能量传输到所述DC总线的步骤包括有选择地启用连接在所述第一电力转换器的输入端和所述DC总线之间的多个开关设备，并且其中：
当从所述可再生能源传输到所述DC总线的电力在第三阈值之上时，所述多个开关设备以固定的开关频率和变化的接通时间被有选择地启用，
当从所述可再生能源传输到所述DC总线的电力在所述第三阈值之下时，所述多个开关设备以变化的开关频率和固定的接通时间被有选择地启用，
所述第三阈值对应于所述第一电力转换器中的所述多个开关设备中的开关电力损耗的大小，同时所述变化的接通时间等于最小接通时间。
12.一种电力转换系统，包括：
第一电力转换器，其具有输入端、输出端和多个开关设备，其中，所述第一电力转换器被配置为在输入端以第一形式接收电能并且有选择地启用和禁用在第一开关频率的所述多个开关设备，以在输出端提供预定义大小的DC电压；
第二电力转换器，其具有输入端、输出端和多个开关设备，其中，所述第二电力转换器被配置为在输入端接收所述预定义大小的所述DC电压并且有选择地启用和禁用在第二开关频率的所述第二电力转换器中的所述多个开关设备，以在输出端提供AC电压，且其中所述第二开关频率大于所述第一开关频率；
DC总线，其连接在所述第一电力转换器的输出端和所述第二电力转 换器的输入端之间，所述DC总线被配置为传导所述预定义大小的所述DC电压；
第三电力转换器，其具有输入端和输出端，其中输入端被连接到所述DC总线，而且所述第三电力转换器被配置为将在输入端的所述DC电压转换为在输出端的第二DC电压，并且所述第三电力转换器还被配置为用于在输入端和输出端之间的双向电力传输；
能量储存设备，其被操作性地连接到所述第三电力转换器的输出端；以及
传感器，其产生对应于存在于所述能量储存设备中的能量的大小的信号，其中：
当所述第二电力转换器中的功率传输率下降到低于第一阈值时，所述第二电力转换器停止将所述DC电压转换为所述AC电压；
所述第一阈值等于所述第二电力转换器中的所述多个开关设备中的开关电力损耗的大小；
当对应于存在于所述能量储存设备中的能量的大小的所述信号等于或大于第二阈值时，所述第二电力转换器开始将所述DC电压转换为所述AC电压；
当所述第二电力转换器因为所述第二电力转换器中的功率传输率下降到低于第一阈值已经停止将所述DC电压转换为所述AC电压时，所述第一电力转换器继续将来自所述第一电力转换器的输入端的电力转换为所述DC电压；以及
所述能量储存设备被配置为在所述第一电力转换器正在运行并且所述第二电力转换器不正在运行时，存储电能。
CN201280065921.5A 2011-11-04 2012-11-05 用于为可再生能源进行电力转换的系统和方法 Expired - Fee Related CN104024968B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161555727P 2011-11-04 2011-11-04
US61/555,727 2011-11-04
PCT/US2012/063500 WO2013067476A1 (en) 2011-11-04 2012-11-05 System and method for power conversion for renewable energy sources

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104024968A CN104024968A (zh) 2014-09-03
CN104024968B true CN104024968B (zh) 2016-08-24

Family

ID=48192882

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280054150.XA Pending CN104040859A (zh) 2011-11-04 2012-11-05 用于可再生能源的功率转换的系统和方法
CN201280065921.5A Expired - Fee Related CN104024968B (zh) 2011-11-04 2012-11-05 用于为可再生能源进行电力转换的系统和方法

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280054150.XA Pending CN104040859A (zh) 2011-11-04 2012-11-05 用于可再生能源的功率转换的系统和方法

Country Status (13)

Country Link
US (2) US9024594B2 (zh)
EP (2) EP2774014A4 (zh)
JP (2) JP2015502126A (zh)
KR (2) KR20140085555A (zh)
CN (2) CN104040859A (zh)
AU (2) AU2012332123B2 (zh)
BR (2) BR112014010511A2 (zh)
CA (2) CA2854464A1 (zh)
HK (2) HK1197113A1 (zh)
MX (2) MX338549B (zh)
RU (2) RU2014118751A (zh)
WO (2) WO2013067516A1 (zh)
ZA (2) ZA201403840B (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9945348B2 (en) * 2011-12-22 2018-04-17 Ocean Power Technologies, Inc. Ocean wave energy converter including control system for disabling active rectification when generator output power is less than a conversion loss
CN105024542A (zh) * 2014-04-16 2015-11-04 张云山 太阳能升压转换器及其控制方法
US9899869B1 (en) * 2014-09-03 2018-02-20 Bentek Corporation Photo voltaic (PV) array-shedding and storage system
US9828971B2 (en) 2014-11-20 2017-11-28 General Electric Company System and method for optimizing wind turbine operation
US10389134B2 (en) 2017-06-21 2019-08-20 Katerra, Inc. Electrical power distribution system and method
US10790662B2 (en) 2018-04-03 2020-09-29 Katerra, Inc. DC bus-based electrical power router utilizing multiple configurable bidirectional AC/DC converters
US10897138B2 (en) 2018-04-12 2021-01-19 Katerra, Inc. Method and apparatus for dynamic electrical load sensing and line to load switching
JP6922820B2 (ja) * 2018-04-13 2021-08-18 トヨタ自動車株式会社 電源制御装置
KR102630252B1 (ko) * 2018-08-28 2024-01-29 엘지이노텍 주식회사 태양광 연계 에너지 저장 시스템용 dc-dc 컨버터 및 그 제어방법
CN110719038B (zh) 2019-09-09 2021-02-12 华为数字技术（苏州）有限公司 组串式逆变器的控制方法、装置、系统及存储介质
IT202000017506A1 (it) 2020-07-17 2022-01-17 St Microelectronics Srl Apparecchiatura elettronica comprendente uno stadio di uscita di tipo switching, disposizione circuitale e procedimento corrispondenti
AU2023217054A1 (en) 2022-02-08 2024-08-15 Mark Daniel Farb Systems and methods for operating a cluster of fluid turbines
US20230324866A1 (en) * 2022-04-12 2023-10-12 Mark Daniel Farb Dual mode turbine collects energy during low wind conditions

Family Cites Families (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0773426B2 (ja) 1984-11-09 1995-08-02 株式会社東芝 電力変換装置の制御装置
US4924371A (en) * 1989-07-10 1990-05-08 General Electric Company Rectifier circuit provoding compression of the dynamic range of the output voltage
JP2771096B2 (ja) * 1993-06-11 1998-07-02 キヤノン株式会社 電力制御装置、電力制御方法及び電力発生装置
US5633790A (en) * 1995-01-18 1997-05-27 Eaton Corporation DV/DT limiting of inverter output voltage
JP3352334B2 (ja) * 1996-08-30 2002-12-03 キヤノン株式会社 太陽電池の電力制御装置
US5929538A (en) * 1997-06-27 1999-07-27 Abacus Controls Inc. Multimode power processor
US6081104A (en) * 1998-11-20 2000-06-27 Applied Power Corporation Method and apparatus for providing energy to a lighting system
JP3427021B2 (ja) * 1999-09-02 2003-07-14 三洋電機株式会社 系統連系インバータ
US6222335B1 (en) * 2000-01-27 2001-04-24 General Motors Corporation Method of controlling a voltage-fed induction machine
JP3425418B2 (ja) * 2000-09-20 2003-07-14 ティーディーケイ株式会社 昇圧型スイッチング電源装置
US6449179B1 (en) * 2000-11-02 2002-09-10 American Superconductor Corp. Multi-level quasi-resonant power inverter
US6906503B2 (en) * 2002-01-25 2005-06-14 Precor Incorporated Power supply controller for exercise equipment drive motor
EP1363385A1 (en) * 2002-05-15 2003-11-19 STMicroelectronics S.r.l. Zero-cross detection method of the current flowing in an inductor driven in switched mode and a relative driving circuit
EP1532727A2 (en) * 2002-07-15 2005-05-25 Koninklijke Philips Electronics N.V. Inverter
US7138730B2 (en) * 2002-11-22 2006-11-21 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Topologies for multiple energy sources
US20040125618A1 (en) * 2002-12-26 2004-07-01 Michael De Rooij Multiple energy-source power converter system
US8102144B2 (en) * 2003-05-28 2012-01-24 Beacon Power Corporation Power converter for a solar panel
JP4376004B2 (ja) * 2003-06-23 2009-12-02 新電元工業株式会社 スイッチング電源装置
US7012413B1 (en) * 2003-08-01 2006-03-14 Tyco Electronics Power Systems, Inc. Controller for a power factor corrector and method of regulating the power factor corrector
US7412612B2 (en) 2004-02-24 2008-08-12 Delphi Technologies, Inc. Dynamically optimized power converter
US7148664B2 (en) * 2004-06-28 2006-12-12 International Rectifier Corporation High frequency partial boost power factor correction control circuit and method
JP2006280177A (ja) * 2005-03-30 2006-10-12 Honda Motor Co Ltd 電源装置
US7239113B2 (en) * 2005-05-03 2007-07-03 Caterpillar Inc Method for reducing undesired currents in an electrical power generation system
JP2006345679A (ja) * 2005-06-10 2006-12-21 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd 太陽光発電システム
ITSA20050014A1 (it) 2005-07-13 2007-01-14 Univ Degli Studi Salerno Dispositivo invertitore a singolo stadio, e relativo metodo di controllo, per convertitori di potenza da sorgenti di energia, in particolare sorgenti fotovoltaiche.
US7688046B2 (en) 2005-07-25 2010-03-30 Apple Inc. Power converters having varied switching frequencies
US7352083B2 (en) * 2005-09-16 2008-04-01 American Power Conversion Corporation Apparatus for and method of UPS operation
US7378820B2 (en) * 2005-12-19 2008-05-27 General Electric Company Electrical power generation system and method for generating electrical power
KR101176179B1 (ko) * 2007-03-14 2012-08-22 삼성전자주식회사 전압 변환 모드 제어 장치 및 그 제어 방법
US7554473B2 (en) * 2007-05-02 2009-06-30 Cirrus Logic, Inc. Control system using a nonlinear delta-sigma modulator with nonlinear process modeling
US7990097B2 (en) * 2008-09-29 2011-08-02 Rockwell Automation Technologies, Inc. Power conversion system and method for active damping of common mode resonance
FR2939248B1 (fr) * 2008-12-01 2011-01-07 Dauphinoise Const Elect Mec Dispositif d'alimentation electrique, et installation de commande d'un sectionneur incluant un tel dispositif
KR101079404B1 (ko) 2008-12-23 2011-11-02 성균관대학교산학협력단 단일 컨버터 및 단일 인버터를 이용한 태양광-연료전지 복합 발전 시스템 및 그 제어방법
JP2010187521A (ja) * 2009-01-16 2010-08-26 Mitsubishi Electric Corp モーター駆動制御装置、圧縮機、送風機、空気調和機及び冷蔵庫又は冷凍庫
US20100206378A1 (en) * 2009-02-13 2010-08-19 Miasole Thin-film photovoltaic power system with integrated low-profile high-efficiency inverter
US8487575B2 (en) * 2009-08-31 2013-07-16 GM Global Technology Operations LLC Electric motor stator winding temperature estimation
EP2478606A4 (en) * 2009-09-18 2017-01-18 Queen's University At Kingston Distributed power generation interface
EP2325970A3 (en) * 2009-11-19 2015-01-21 Samsung SDI Co., Ltd. Energy management system and grid-connected energy storage system including the energy management system
KR101116483B1 (ko) * 2009-12-04 2012-02-27 삼성에스디아이 주식회사 에너지 저장 시스템
US20110137481A1 (en) * 2009-12-23 2011-06-09 General Electric Company System and metehod for providing power grid energy from a battery
US8624561B1 (en) * 2009-12-29 2014-01-07 Solarbridge Technologies, Inc. Power conversion having energy storage with dynamic reference
WO2011115952A1 (en) * 2010-03-15 2011-09-22 Solar Semiconductor, Inc. Systems and methods for operating a solar direct pump
DE102010028149B4 (de) * 2010-04-23 2015-02-19 Puls Gmbh Redundanzmodul mit Selbstversorgung des aktiven Entkoppelbauelements aus einer in weitem Bereich variablen und auch niedrigen Eingangsspannung
BR112012027571A2 (pt) * 2010-04-26 2016-08-02 Univ Kingston método de rastreamento de ponto de potência máxima, seguidor de ponto de potência máxima, micro-inversor para um gerador de energia e sistema de geração de energia
JP6062944B2 (ja) * 2011-08-22 2017-01-18 エンシンク，インコーポレーテッド コモンＤＣバスに接続されたＺｎＢｒフローバッテリーのための反転可能な極性動作およびスイッチング方法

Also Published As

Publication number Publication date
ZA201403841B (en) 2015-11-25
BR112014010511A2 (pt) 2017-04-25
US20130113452A1 (en) 2013-05-09
KR20140085554A (ko) 2014-07-07
US8958218B2 (en) 2015-02-17
HK1197113A1 (zh) 2015-01-02
MX2014005360A (es) 2015-08-06
WO2013067516A1 (en) 2013-05-10
ZA201403840B (en) 2015-12-23
CN104040859A (zh) 2014-09-10
JP2015502126A (ja) 2015-01-19
AU2012332081A1 (en) 2014-05-22
AU2012332123A1 (en) 2014-05-22
US20130114312A1 (en) 2013-05-09
JP2014533088A (ja) 2014-12-08
CA2854479A1 (en) 2013-05-10
CA2854464A1 (en) 2013-05-10
AU2012332123B2 (en) 2016-10-20
EP2774014A1 (en) 2014-09-10
US9024594B2 (en) 2015-05-05
EP2774254A4 (en) 2015-08-26
BR112014010500A2 (pt) 2017-04-25
EP2774014A4 (en) 2015-08-26
WO2013067476A1 (en) 2013-05-10
CN104024968A (zh) 2014-09-03
EP2774254A1 (en) 2014-09-10
RU2014118751A (ru) 2015-12-10
MX2014005359A (es) 2015-08-06
KR20140085555A (ko) 2014-07-07
HK1197105A1 (zh) 2015-01-02
RU2014118749A (ru) 2015-12-10
MX338549B (es) 2016-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104024968B (zh) 用于为可再生能源进行电力转换的系统和方法
She et al. On integration of solid-state transformer with zonal DC microgrid
CN102215012B (zh) 一种太阳能与电能双向变换系统
CN102723888B (zh) 一种三端口全桥逆变器及其控制方法
Tomas-Manez et al. High efficiency non-isolated three port DC-DC converter for PV-battery systems
CN102005772B (zh) 一种并网逆变系统的控制方法
CN102522897A (zh) 大升降压比的双向直流变换器
CN201663566U (zh) 高输出指标的风光互补发电装置
CN103259059B (zh) 一种液流电池初始充电方法及电路
CN104393767B (zh) 基于双有源桥电路的双模式直流‑直流变换器及其控制装置
CN111244992A (zh) 一种混合储能单元、级联型变流系统及其充放电控制方法
CN103236713B (zh) 一种微电网用变流器的微电网组网控制方法
CN101852182A (zh) 一种高输出指标的风光互补发电装置
CN102751876A (zh) 一种隔离型基于三端口功率变换器的新能源供电设备
CN108365626A (zh) 一种基于固态变压器的智能小区供电系统
Kumaravel et al. Design and analysis of multiple input power conditioner for solar PV/wind hybrid energy system
Xu et al. Energy management and control strategy for DC micro-grid in data center
KR101256376B1 (ko) 상이한 충방전 경로를 이용한 에너지 저장 장치 및 그 에너지 저장 시스템
CN204886203U (zh) 提高风电并网系统暂态稳定和电能质量的储能装置
CN207518281U (zh) 一种双向反激原边集成式的电池储能系统
CN103904680B (zh) 供电设备、发电单元和发电系统
Ma Design and implementation of a bidirectional DC/DC converter for BESS operations
CN207664619U (zh) 一种基于直流微网技术的分布式电源能量管理系统
CN103840484A (zh) 一种适合新能源接入的通用化电力电子接口
CN221652248U (zh) 一种集成光伏mppt及双向储能pcs于一体的动力电源

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 1197105

Country of ref document: HK

CB02 Change of applicant information

Address after: Wisconsin

Applicant after: ANXINKE CORPORATION

Address before: Wisconsin

Applicant before: ZBB energy company

COR Change of bibliographic data
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160824

Termination date: 20171105

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: WD

Ref document number: 1197105

Country of ref document: HK