CN105191044A

CN105191044A - 源与负载之间的功率管理

Info

Publication number: CN105191044A
Application number: CN201480017445.9A
Authority: CN
Inventors: P.R.米斯拉; R.潘古鲁里; V.普拉布胡
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2013-03-22
Filing date: 2014-03-13
Publication date: 2015-12-23
Anticipated expiration: 2034-03-13
Also published as: WO2014147527A2; EP2976820A2; JP2016518802A; JP6509191B2; US20160036223A1; BR112015023958A2; WO2014147527A3; US9906024B2; CN105191044B

Abstract

用于将源（11,12）耦合到负载（13）的装置（20）包括第一转换器（21），第一转换器用于将来自第一源（11）的第一输入信号转换成第一输出信号。第一转换器（21）包括用于接收控制信号的控制输入。控制信号的控制值定义第一输出信号的第一参数。装置（20）中的电路（23）接收第一输出信号，并接收源自第二源（12）或源自耦合到第二源（12）的第二转换器（22）的第二输出信号，并且将功率信号提供到负载（13）。第二源（12）包括太阳能板。控制器（24）响应于对第一输入或输出信号的第二参数中的变化的检测而调适控制信号的控制值。该控制器（24）可以独立于第二输出信号和第二输入信号操作。

Description

源与负载之间的功率管理

技术领域

本发明涉及一种将源耦合到负载的装置。本发明进一步涉及一种系统、方法、计算机程序产品和介质。

这种装置的示例是功率变换装置，以及这种系统的示例是源和负载及其部件。

背景技术

US2012/0173031A1公开了一种实时功率点校准系统。如在其摘要中公开的，为了确定光伏阵列的操作点，调适由交流电源供应的功率量。此外，如图3所示以及在第【0084】段论述的，使用光伏阵列处的电流或电压的指示来确定光伏阵列的输出是否达到目标电流或电压。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种改进的装置。本发明进一步的目的是提供一种系统、改进的方法、计算机程序产品和介质。

根据第一方面，提供用于将源耦合到负载的装置，该装置包括：

用于将源自第一源的第一输入信号转换成第一输出信号的第一转换器，第一转换器包括用于接收控制信号的控制输入，该控制信号的控制值定义第一输出信号的第一参数，

电路，用于接收第一输出信号并且用于接收源自第二源或源自耦合到第二源的第二转换器的第二输出信号，并用于提供去往负载的功率信号，该第二源包括太阳能板，以及

控制器，用于响应于对第一输入或输出信号的第二参数中的变化的检测而调适控制信号的控制值。

第一转换器将源自第一源（诸如例如电池或市电电源）的第一输入信号转换成第一输出信号。第一转换器具有用于接收控制信号的控制输入。控制信号的控制值定义第一输出信号的第一参数。电路接收第一输出信号，并接收源自第二源的第二输出信号或接收源自耦合到第二源的第二转换器的第二输出信号，并且将功率信号提供到负载。第二源包括太阳能板。

该装置进一步包括控制器，用于响应于对第一输入或输出信号的第二参数中的变化的检测而调适控制信号的控制值。换句话说，与US2012/0173031A1中的系统相反，该系统检测第二源（光伏阵列）处的电流或电压以确定第二源的输出是否达到目标电流或电压，该改进的装置检测第一转换器的输入或输出处的第一输入或输出信号的第二参数中的变化。响应于该检测，调适控制信号的控制值。

结果，创造了改进的装置，与US2012/0173031A1中的系统相比，该装置不再需要第二源（光伏阵列）的输出处的两个不利的传感器，并不再需要专注于第二源，并且不再需要任何校准，而是专注于第一输入或输出信号。通过专注于第一转换器而不是专注于第二源，很大地减少了复杂性。这些都是巨大的优点。

该电路可以从第二源（该第二源可以包括或不包括第二转换器）接收第二输出信号，或者从耦合于该第二源的第二转换器接收第二输出信号。这种电路例如可以包括两个二极管或两个电阻器，用于将两个输出信号组合成功率信号。将每个输出信号供应到其二极管/电阻器的一侧，二极管/电阻器的另一侧彼此耦合用以提供功率信号。不排除其他类型的电路。

US2012/0173031A1在第【0036】和【0064】段中公开了：也可以使用第一转换器的输出处和电路的输出处的电流和电压的指示。然而，这些指示仅用于支持响应于光伏传感器结果而执行的计算和校准。这些指示并非用于响应于对这些电流和电压中的变化的检测而调适控制信号的控制值。

包括太阳能板的第二源也称作和/或包括光伏阵列，并且可以是任何类型的依赖于太阳的发电机。

通过第一输入或输出信号的第二参数中的变化来定义装置的实施例，在第一情况下，所述变化包括该第二参数的增加，并调适控制信号的控制值，然后定义第一输出信号的第一参数减小，以及在第二情形中，第一输入或输出信号的第二参数中的变化包括该第二参数的减小，并调适控制信号的控制值，然后定义第一输出信号的第一参数增加。当第一输入或输出信号的的第二参数增加（减小）时，控制信号的控制值应当定义第一输出信号的第一参数减小（增加）。因此，当第一输入或输出信号的第二参数增加（减小）时，由第一转换器输送的功率量应当被减小（增加）。优选地，通过调适控制信号的控制值，使得经由第一转换器供应的功率量最小化。

通过调适控制信号的控制值来定义装置的实施例，在任何情形中，当第一输入或输出信号的第二参数小于阈值时，控制信号的控制值的调适定义第一输出信号的第一参数增加。当第一输入或输出信号的第二参数小于阈值时，控制信号的控制值应当定义第一输出信号的第一参数增加。因此，当第一输入或输出信号的第二参数过低/过小时，应当增加经由第一转换器输送的功率。

通过包括第一输入或输出电流信号的第一输入或输出信号来定义装置的实施例，并且第一输入或输出信号的第二参数包括第一输入或输出电流信号的均方根值，控制信号包括控制电压信号，并且控制信号的控制值包括控制电压信号的幅度，并且第一输出信号包括第一输出电压信号，以及第一输出信号的第一参数包括第一输出电压信号的幅度。优选地，通过调适控制电压信号的第一幅度，使得经由第一转换器供应的功率量最小化。功率信号也称作电网信号。不排除其他类型的信号、参数和值。

通过进一步包括存储器来定义该装置的实施例，所述存储器用于存储第一输入或输出信号的第二参数。通过存储旧的、早前的第二参数（值），通过检测新的、目前的第二参数（值），并且将它们进行比较，可以检测第二参数（值）中的变化。存储器可以形成或不形成控制器的一部分。

通过进一步包括监视器来定义装置的实施例，所述监视器用于监控第一输入或输出信号和/或第一输入或输出信号的第二参数。通过监控第一输入或输出信号和/或第一输入或输出信号的第二参数，可以存储/检测第二参数（值）。监视器可以形成或不形成控制器的一部分。

通过进一步包括第二转换器来定义装置的实施例。这种装置可以直接耦合到第二源，该第二源本身不需要包括第二转换器。

通过使第一转换器包括AC-DC转换器以及第一源包括市电电源来定义装置的实施例优选地，使用交流-直流转换器将第一输入信号转换成第一输出信号。然而，不排除其他类型的转换器。例如，对于电池形式的第一源来说，可能需要直流-直流转换器。

通过使第二转换器包括DC-DC转换器来定义该装置的实施例，所述DC-DC转换器用于将源自第二源的第二输入信号转换成第二输出信号。优选地，使用直流至直流转换器将第二输入信号转换成第二输出信号。通常，包括太阳能板或光伏阵列或其他类型的依赖于太阳的发电机形式的第二源会产生直流信号。然而，不排除其他类型的转换器。例如，对于生成交流信号的第二源来说，可能需要交流-直流转换器。

通过使控制器独立于第二输出信号和/或第二输入信号操作来定义装置的实施例。与US2012/0173031A1中的系统相反，该系统检测第二源（光伏阵列）的输出处的电流和电压，并检测进入第二源的入射光并且完全取决于这些个体的信号，该改进的装置优选地应当相对地独立于第二输出信号和第二输入信号操作，并且仅使用第一输入或输出信号作为决定的基础。

通过使控制器每个时间间隔调适一次控制信号的控制值来定义装置的实施例。优选地，每个时间间隔检测一次第一输入或输出信号的第二参数中的变化，并且响应地调适控制信号的控制值，或者更加经常地检测第一输入或输出信号的第二参数中的变化，并且响应地每个时间间隔调适一次控制信号的控制值。该时间间隔可以是固定的或灵活的。

根据第二方面，提供一种系统，该系统包括如上所定义的装置，并且进一步包括第二转换器和/或第二源和/或负载。

根据第三方面，为用于将源耦合到负载的装置提供一种方法，该装置包括用于将源自第一源的第一输入信号转换成第一输出信号的第一转换器，第一转换器包括用于接收控制信号的控制输入，该控制信号的控制值定义第一输出信号的第一参数，并且该装置包括电路，该电路用于接收第一输出信号，并用于接收源自第二源或源自耦合到第二源的第二转换器的第二输出信号，并且用于提供去往负载的功率信号，该第二源包括太阳能板，该方法包括如下步骤：响应于对第一输入或输出信号的第二参数中的变化的检测而调适控制信号的控制值。

根据第四方面，提供一种计算机程序产品，用于当在计算机上运行时执行如以上所定义的方法的步骤。

根据第五方面，提供一种介质，用于存储和包括如以上所定义的计算机程序产品。

基本思想是：应当使用对第一输入或输出信号的第二参数中的变化的检测用于调适去往耦合到第一源的第一转换器的控制信号的控制值。

已经解决了提供改进的装置的问题。进一步的优点是该装置是更鲁棒的、更高效的且低成本。

从下文描述实施例，该发明的这些和其他方面将变得显然，并且参照它们来阐明该发明的这些和其他方面。

附图说明

在附图中：

附图1示出装置的实施例，以及

附图2示出流程图。

具体实施方式

在附图1中，示出了装置20的实施例。装置20包括第一转换器21，该第一转换器具有耦合到第一源11（例如市电电源）、用于接收源自第一源11的第一输入信号的输入，以及具有耦合到电路23的第一输入、用于提供第一输出信号的输出。第一转换器21包括用于接收控制信号的控制输入。控制信号的控制值定义第一输出信号的第一参数。电路23具有耦合到第二转换器22的输出、用于接收源自第二源12的第二输出信号的第二输入。第二源12的输入耦合到第二源12，该第二源包括用于从第二源12接收第二输入信号的太阳能板。

替代性地，可以将第二转换器22省去或形成第二源12的一部分，在这种情况下，将电路23的第二输入更直接地耦合到第二源12。电路23例如包括两个二极管，其中它们的阳极耦合到转换器21、22的输出，并且它们的阴极彼此耦合。替代性地，电路23可以包括两个电阻器，每个电阻器替换二极管等之一。电路23将来自转换器21、22的输出信号组合，并且提供去往负载13的功率信号。在电路23中，可以存在另外的电路。

装置20包括控制器24，用于响应于对第一输入或输出信号的第二参数中的变化的检测而调适控制信号的控制值。又如在附图2中所示的流程图方面所解释的，在第一种情况下，第一输入或输出信号的第二参数中的变化可以包括该第二参数的增加，并且控制信号的控制值的调适则可以定义第一输出信号的第一参数减小。在第二种情况下，第一输入或输出信号的第二参数中的变化可以包括该第二参数的减小，并且控制信号的控制值的调适则可以定义第一输出信号的第一参数增加。当第一输入或输出信号的第二参数增加（减小）时，控制信号的控制值应当定义第一输出信号的第一参数减小（增加）。因此，当第一输入或输出信号的第二参数增加（减小）时，由第一转换器21输送的功率量应当减小（增加）。控制信号的控制值的所述调适是使得经由第一转换器21供应的功率量最小化。

在任何情况下，当第一输入或输出信号的第二参数小于阈值时，控制信号的控制值的调适可以定义第一输出信号的第一参数增加。当第一输入或输出信号的第二参数过低/过小时，应当增加经由第一转换器21输送的功率。

仅作为一个示例，第一输入或输出信号可以包括第一输入或输出电流信号，以及第一输入或输出信号的第二参数可以包括第一输入或输出电流信号的均方根值。控制信号可以包括控制电压信号，并且控制信号的控制值可以包括控制电压信号的幅度。第一输出信号可以包括第一输出电压信号，以及第一输出信号的第一参数可以包括第一输出电压信号的幅度。

控制器24可以进一步包括存储器26，用于存储第一输入或输出信号的第二参数，和/或可以进一步包括监视器27，用于监视第一输入或输出信号和/或第一输入或输出信号的第二参数。装置20可以进一步包括接口25，用于将控制信号提供到第一转换器21的控制输入，和/或可以进一步包括处理器28。替代性地，存储器26、监视器27和接口25中的一个或多个可以形成处理器28的一部分，或者处理器28可以形成存储器26、监视器27和接口25中的一个或多个的一部分。监视器27例如可以包括电流检测器和/或电压检测器，并且例如可以包括模拟-至-数字转换器。接口25例如可以包括数字-至-模拟转换器。替代性地，存储器26、监视器27和接口25中的一个或多个可以位于控制器24的外部。

第一转换器21例如可以包括AC-DC转换器，以及第二转换器22例如可以包括DC-DC转换器。装置20中的控制器24优选地独立于来自第二转换器22的第二输出信号操作，并且优选地每个时间间隔调适一次控制信号的控制值。AC-DC转换器的控制输入例如可以是反馈引脚，也称作FB-引脚。控制器24响应于对第一输入信号的第二参数中的变化的检测或对第一输出信号的第二参数中的变化的检测或者两者来调适控制信号的控制值。

在附图2中，示出了流程图，其中下面的方块具有下面的含义：

方块31：开始，转向方块32。

方块32：设定控制信号的默认控制值，转向方块33。

方块33：测量第一输入或输出信号的第二参数，并且将其存储为旧的第二参数值，转向方块34。

方块34：使得控制信号的控制值增加第一步长值，转向方块35。

方块35：测量第一输入或输出信号的第二参数，并且将其存储为新的第二参数值，转向方块36。

方块36：新的第二参数值小于旧的第二参数值且新的第二参数值大于阈值吗？如果是，赋予旧的第二参数值新的第二参数值的值，并且转向方块34。如果否，转向方块37。

方块37：新的第二参数值大于旧的第二参数值且新的第二参数值大于阈值吗？如果是，赋予旧的第二参数值新的第二参数值的值，并且转向方块38。如果否，赋予旧的第二参数值新的第二参数值的值，并且转向方块34。

方块38：使得控制信号的控制值减小第二步长值，转向方块35。

因此，在开始（方块31）之后，设定控制信号的默认控制值（方块32）。测量第一输入或输出信号的第二参数，并且存储为旧的第二参数值（方块33）。然后，使得控制信号的控制值增加第一步长值（方块34），以及再次测量第一输入或输出信号的第二参数并且存储为新的第二参数值（方块35）。将新的第二参数值与旧的第二参数值和阈值比较（方块36），并且如果分别是小于和大于，则赋予旧的第二参数值新的第二参数值的值，并且再次使得控制信号的控制值增加第一步长值（方块34）等。如果不是分别小于和大于，则再次将新的第二参数值与旧的第二参数值和阈值比较（方块37），以及如果分别是大于和大于，则赋予旧的第二参数值新的第二参数值的值，并且使得控制信号的控制值减小第二步长值（方块38），以及再次测量第一输入或输出信号的第二参数并且存储为新的第二参数值（方块35）等。如果不是分别大于和大于，则赋予旧的第二参数值新的第二参数值的值并且使得控制信号的控制值增加第一步长值（方块34）等。

对于该流程图，许多替代方式是可能的。例如，方块36可以仅用于确定新的第二参数值是否大于阈值。如果否，则赋予旧的第二参数值新的第二参数值的值，并再次执行方块34，如果是，则执行方块37。然后，方块37可以用于确定新的第二参数值是否大于旧的第二参数值，如果是，则赋予旧的第二参数值新的第二参数值的值，并执行方块38，如果否，则赋予旧的第二参数值新的第二参数值的值，并且再次执行方块34，等等。第一和第二步长值可以是相等或不同的，并且每个可以具有固定的大小或灵活的大小。

装置20不是直接地使得经由第二转换器22供应到负载13的功率量最大化，而是通过使得经由第一转换器21供应到负载13的功率量最小化，而间接地使得经由第二转换器22提供到负载13的功率量最大化。通过响应于对进入或离开第一转换器21的第一输入或输出信号的检测而调节第一转换器21，来使得经由第一转换器21供应的功率量最小化。

总之，用于将源11、12耦合到负载13的装置20包括第一转换器21，该第一转换器用于将来自第一源11的第一输入信号转换成第一输出信号。第一转换器21包括用于接收控制信号的控制输入。控制信号的控制值定义第一输出信号的第一参数。装置20中的电路23接收第一输出信号，并且接收源自第二源12或源自耦合到第二源12的第二转换器22的第二输出信号，并且将功率信号提供到负载13。第二源12包括太阳能板。控制器24响应于对第一输入或输出信号的第二参数中的变化的检测而调适控制信号的控制值。控制器24可以独立于第二输出信号和第二输入信号操作。

虽然在附图和前面的描述中详细地说明和描述了本发明，但是这种说明和描述被认为是说明性的或示例性的且非限制性的，本发明不限于所公开的实施例。从对附图、公开内容和所附权利要求的研究，本领域技术人员在实践要求保护的发明时可以理解和完成所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，以及不定冠词“一”或“一个”不排除多个。某些措施被记载在相互不同的从属权利要求中这一纯粹事实不指示这些措施的组合不能被有利地使用。权利要求中的任何附图标记不能解释为限制范围。

Claims

1.一种用于将源（11,12）耦合到负载（13）的装置（20），所述装置（20）包括：

第一转换器（21），用于将源自第一源（11）的第一输入信号转换成第一输出信号，所述第一转换器（21）包括用于接收控制信号的控制输入，所述控制信号的控制值定义所述第一输出信号的第一参数，

电路（23），用于接收所述第一输出信号且用于接收源自第二源（12）或源自耦合到所述第二源（12）的第二转换器（22）的第二输出信号，并且用于提供去往所述负载（13）的功率信号，所述第二源（12）包括太阳能板，以及

控制器（24），用于响应于对所述第一输入或输出信号的第二参数中的变化的检测而调适所述控制信号的控制值。

2.如权利要求1所定义的装置（20），所述第一输入或输出信号的第二参数中的变化在第一情况下包括该第二参数的增大，并调适所述控制信号的控制值，然后定义所述第一输出信号的第一参数减小，并且所述第一输入或输出信号的第二参数中的变化在第二情况下包括该第二参数的减小，并调适所述控制信号的控制值，然后定义所述第一输出信号的所述第一参数增大。

3.如权利要求2所定义的装置（20），在任何情况下，当所述第一输入或输出信号的第二参数小于阈值时，所述的调适所述控制信号的控制值定义所述第一输出信号的第一参数增大。

4.如权利要求1所定义的装置（20），所述第一输入或输出信号包括第一输入或输出电流信号，并且所述第一输入或输出信号的第二参数包括所述第一输入或输出电流信号的均方根值，所述控制信号包括控制电压信号，以及所述控制信号的控制值包括所述控制电压信号的幅度，并且所述第一输出信号包括第一输出电压信号，且所述第一输出信号的所述第一参数包括所述第一输出电压信号的幅度。

5.如权利要求1所定义的装置（20），进一步包括：

用于存储所述第一输入或输出信号的第二参数的存储器（26）。

6.如权利要求1所定义的装置（20），进一步包括：

监视器（27），用于监控所述第一输入或输出信号和/或所述第一输入或输出信号的所述第二参数。

7.如权利要求1所定义的装置（20），进一步包括：

所述第二转换器（22）。

8.如权利要求1所定义的装置（20），所述第一转换器（21）包括AC-DC转换器，且所述第一源（11）包括市电电源。

9.如权利要求1所定义的装置（20），所述第二转换器（22）包括DC-DC转换器，用于将源自所述第二源（12）的第二输入信号转换成所述第二输出信号。

10.如权利要求9所定义的装置（20），所述控制器（24）独立于所述第二输出信号和/或所述第二输入信号操作。

11.如权利要求1所定义的装置（20），所述控制器（24）每个时间间隔调适一次所述控制信号的控制值。

12.一种系统，包括如权利要求1所定义的装置（20），并且进一步包括第二转换器（22）和/或第二源（12）和/或负载（13）。

13.一种针对将源（11,12）耦合到负载（13）的装置（20）的方法，所述装置（20）包括用于将源自第一源（11）的第一输入信号转换成第一输出信号的第一转换器（21），所述第一转换器（21）包括用于接收控制信号的控制输入，所述控制信号的控制值定义所述第一输出信号的第一参数，并且所述装置（20）包括电路（23），该电路用于接收所述第一输出信号且用于接收源自第二源（12）或源自耦合到所述第二源（12）的第二转换器（22）的第二输出信号，并且用于提供去往所述负载（13）的功率信号，所述第二源（12）包括太阳能板，所述方法包括如下步骤：

响应于对所述第一输入或输出信号（36,37）的第二参数中的变化的检测而调适所述控制信号的控制值。

14.一种计算机程序产品，用于当在计算机上运行时执行如权利要求13所定义的方法的步骤。

15.一种介质，用于存储和包括如权利要求14所定义的计算机程序产品。