CN105281359A - 电力辅助单元和电力辅助系统 - Google Patents

Abstract

一种电力辅助装置包括分支电力线、第一电力存储设备、电力辅助转换器和第二电力存储设备。分支电力线连接到自然能量发电系统的主线，该自然能量发电系统连接到一系统。第一电力存储设备连接到分支电力线。电力辅助转换器连接到分支电力线。第二电力存储设备连接到电力辅助转换器的下游侧。

Description

电力辅助单元和电力辅助系统

技术领域

这里的一个或多个实施例涉及电力辅助单元和系统。

背景技术

对来自太阳、风和其他自然能源的电力的高效利用仍然是令人感兴趣的。从自然能源发电往往是不稳定且不规律的，因为其依赖于天气或环境条件。

已提出了各种方案来提高基于自然能源的发电系统的效率。一种方案涉及使用蓄电池系统(storagecellsystem)。例如，电力传输线可用于将由风力发电机生成的电力经由变压器发送到电力系统。基于电容器的蓄电池系统可经由变压器耦合到该传输线。

然而，因为变化的天气条件，此方案不能够可靠地供应电力。另外，难以准确地预测使用此方案所需的蓄电池的容量。另外，此方案以高速率执行充电和放电操作以便照顾到输出电力的变化，例如，因为蓄电池系统的电池的充电和放电时间倾向于较短，所以执行充电和放电的次数被增大。另外，蓄电池的寿命周期随着时间的流逝而恶化，因为蓄电池上的负载由于以高速率执行充电和放电操作而增大。

另一种方案涉及在电源与负载之间使用可再充电电池。然后在可再充电电池上连续执行电力补偿操作。例如，可再充电电池被划分成用于永久电力补偿操作的第一组和用于电力补偿操作的第二组。第二组的可再充电电池在需要时可代替第一组中的可再充电电池被使用，并且在第一组的可再充电电池被回收和充电时被回收和充电。

然而，永久电力补偿操作仅被用于第一组的可再充电电池中。另外，因为以高速率执行充电和放电操作以便照顾到输出电力的变化，所以第一组的可再充电电池的寿命周期因为第一组中的电池被连续使用而恶化。另外，电池的数目和所需的存储容量增大了成本。

另一方案涉及使用包括连接到DC总线的存储设备(storagedevice)的DC馈送电力系统。这些存储设备基于来自DC总线的电力来执行充电和放电操作。然而，难以利用此方案以高速率执行充电和放电操作，因为负载直接连接到DC总线。

发明内容

根据一个或多个实施例，一种电力辅助装置包括：分支电力线，该分支电力线连接到自然能量发电系统的主线，该自然能量发电系统连接到第一系统；连接到分支电力线的第一电力存储设备；连接到分支电力线的电力辅助DC/DC转换器；以及连接到电力辅助DC/DC转换器的下游侧的第二电力存储设备。

自然能量发电系统可包括被自然能量旋转的旋转体、要被旋转体驱动的同步发电机以及同步发电机与系统之间的电力转换器，电力转换器包括执行AC/DC转换的第一逆变器和执行DC/AC转换的第二逆变器，第一逆变器和第二逆变器串联连接，并且分支电力线连接到DC主线，该DC主线连接第一逆变器和第二逆变器。

自然能量发电系统可包括被自然能量旋转的旋转体、要被旋转体驱动的感应发电机以及感应发电机的次级绕组中的电力转换器，电力转换器包括执行AC/DC转换的第一逆变器和执行DC/AC转换的第二逆变器，第一逆变器和第二逆变器串联连接，并且分支电力线连接到DC主线，该DC主线连接第一逆变器和第二逆变器。

主线可包括AC主线并且电力辅助装置包括连接到AC主线的逆变器，分支电力线连接到逆变器的下游侧并且通过逆变器连接到AC主线。第一电力存储设备可具有比第二电力存储设备高的输出电压。

该装置可包括与来自分支电力线的分支之后的电力线相对应的电力线中的DC断路器，DC断路器被放置在第一电力存储设备侧以从电气上导通或切断第一电力存储设备和分支电力线。

逆变器可连接到与第一系统不同的第二系统，并且当从自然能量发电系统供应到第一系统的电力被停止或者供应到第一系统的电力被停止时，电力可通过逆变器被从第一电力存储设备或第二电力存储设备中的至少一个供应到第二系统。

自然能量发电系统可包括：总体控制器，其输出总体控制信号来控制第一电力存储设备和第二电力存储设备的充电和放电；接口，其接收总体控制信号，基于总体控制信号生成控制第一电力存储设备的充电和放电的第一电池控制信号，将第一电池控制信号输出到第一电力存储设备，生成控制第二电力存储设备的充电和放电的第二电池控制信号，并且将第二电池控制信号输出到第二电力存储设备，并且其中：可控制第一充电和放电控制和第二充电和放电控制以使得第一充电和放电控制和第二充电和放电控制被交替选择，其中第一充电和放电控制和第二充电和放电控制可由总体控制器通过接口单元来控制，并且其中：第一充电和放电控制可包括对第一电力存储设备和第二电力存储设备当中的第一设备充电和放电并且同时停止对第一电力存储设备和第二电力存储设备当中的第二设备充电和放电，并且第二充电和放电控制可包括对第二设备充电和放电并且同时停止对第一设备充电和放电。

由总体控制器输出的总体控制信号可包括对电力辅助DC/DC转换器执行通/断控制的转换器控制命令，并且接口可基于转换器控制命令向电力辅助DC/DC转换器输出控制电力辅助DC/DC转换器的转换器控制信号。

根据一个或多个其他实施例，一种电力辅助系统包括：根据本文描述的一个或多个实施例的电力辅助装置，以及总体控制器，其控制第一电力存储设备和第二电力存储设备的充电和放电，总体控制器交替执行第一充电和放电控制和第二充电和放电控制，其中：第一充电和放电控制包括对第一电力存储设备和第二电力存储设备当中的第一设备充电和放电并且同时停止对第一电力存储设备和第二电力存储设备当中的第二设备充电和放电，并且第二充电和放电控制包括对第二设备充电和放电并且同时在被停止时对第一设备充电和放电。

总体控制器可在第一充电和放电控制中对第一设备充电和放电并且停止对第二设备的充电和放电以使得SOC变成Q1％或更小，并且在第二充电和放电控制中对第二设备充电和放电并且停止对第一设备的充电和放电以使得SOC变成Q2％或更小，其中满足Q1＝50并且Q1<Q2＝100，并且其中第二充电和放电控制的时间小于第一充电和放电控制的时间。

根据一个或多个其他实施例，一种电力辅助系统包括根据本文描述的一个或多个实施例的电力辅助装置；总体控制器，其控制第一电力存储设备和第二电力存储设备的充电和放电，其中总体控制器交替执行第一充电和放电控制和第二充电和放电控制，其中：在第一充电和放电控制中，第一电力存储设备和第二电力存储设备当中的第一设备被充电和放电以使得第一设备具有Q1％或更小的SOC，其中满足Q1＝50，并且第一电力存储设备和第二电力存储设备当中的第二设备的充电和放电被停止，并且在第二充电和放电控制中，第一设备被充电和放电以使得满足Q1+Q2＝100并且第一设备的SOC变成Q1％或更小，并且第二设备被充电和放电以使得第二设备的SOC变成Q1％或更大到Q2％或更小。

根据一个或多个其他实施例，一种电力辅助系统包括：根据本文描述的一个或多个实施例的电力辅助装置；总体控制器，其控制第一电力存储设备和第二电力存储设备的充电和放电，其中总体控制器交替执行第一充电和放电控制和第二充电和放电控制，其中：在第一充电和放电控制中，第一电力存储设备和第二电力存储设备当中的第一设备被充电和放电以使得第一设备具有Q1％或更小的SOC，其中满足Q1＝50，并且第一电力存储设备和第二电力存储设备当中的第二设备的充电和放电被停止，并且在第二充电和放电控制中，第一设备被充电和放电以使得满足Q1+Q2＝100并且第一设备的SOC变成Q1％或更小，并且第二设备被充电和放电以使得第二设备的SOC变成Q1％或更大到Q2％或更小。

总体控制器可接收指示所生成的电力的状态的电力监视信号，并且基于电力监视信号计算与分支电力线的辅助电力相对应的充电和放电命令波形并且执行第一充电和放电控制和第二充电和放电控制以使得分支电力线的充电和放电波形变成该充电和放电命令波形。

总体控制器可对基于具有基于电力监视信号计算出的幅度和充电和放电周期的三角波和方波的组合的三角波近似分段，生成要被应用到第一充电和放电控制的第一充电和放电命令和要被应用到第二充电和放电控制的第二充电和放电命令并且控制第一电力存储设备和第二电力存储设备。

总体控制器可接收指示电力的状态的电力监视信号，基于电力监视信号计算与分支电力线的辅助电力相对应的三角波的充电和放电命令波形，将三角波分段成要被应用到第一充电和放电控制的第一充电和放电命令和要被应用到第二充电和放电控制的第二充电和放电命令，并且控制第一电力存储设备和第二电力存储设备。

总体控制器可执行：第三充电和放电控制，其中Q1＝50，第一电力存储设备和第二电力存储设备的第一设备被充电和放电以使得第一设备的SOC变成Q1％或更小，并且同时第二设备的充电和放电被停止；第四充电和放电控制，其中Q1+Q2＝100，第一设备被充电和放电以使得第一设备的SOC变成Q1％或更小，并且同时第二设备被充电和放电以使得第二设备的SOC变成Q1％或更大到Q2％或更小；以及第五充电和放电控制，其中第一充电和放电控制和第二充电和放电控制被组合，以及第六充电和放电控制，其中第三充电和放电控制和第四充电和放电控制被按预定比率组合。

附图说明

通过参考附图详细描述示范性实施例，特征对于本领域技术人员将变得清楚，附图中：

图1示出了风力发电系统和电力辅助系统的实施例；

图2A和2B示出了第一电力检测信号的电力波形的示例；

图3A至3C示出了第一充电和放电模式的示例波形；

图4A至4C示出了第二充电和放电模式的示例波形；

图5A至5C示出了第三充电和放电模式的示例波形；

图6A至6C示出了第四充电和放电模式的示例波形；

图7A至7C示出了第五充电和放电模式的示例波形；

图8示出了风力发电系统和电力辅助系统的另一实施例；

图9示出了风力发电系统和电力辅助系统的另一实施例；

图10示出了风力发电系统和电力辅助系统的另一实施例；

图11示出了风力发电系统和电力辅助系统的另一实施例；

图12示出了风力发电系统和电力辅助系统的另一实施例；

图13A至13D示出了充电和放电模式的示例波形；

图14A至14D示出了另一充电和放电模式的示例波形；

图15示出了风力发电系统和电力辅助系统的另一实施例；

图16示出了风力发电系统和电力辅助系统的另一实施例；

图17示出了风力发电系统和电力辅助系统的另一实施例；

图18示出了风力发电系统和电力辅助系统的另一实施例；

图19示出了风力发电系统和电力辅助系统的另一实施例；并且

图20示出了风力发电系统和电力辅助系统的另一实施例。

具体实施方式

以下参考附图更充分描述示例实施例；然而，这些实施例可以以不同形式来体现，而不应当被解释为仅限于本文记载的实施例。更确切地说，提供这些实施例是为了使得本公开将会透彻且完整，并且将会把示范性实现方式充分地传达给本领域技术人员。实施例可被组合以形成额外的实施例。

第一实施例

图1示出了风力发电系统10和电力辅助系统2的实施例。风力发电系统10是连接到系统40的自然能量发电系统。风力发电系统10包括风车11(例如，被风旋转的主体)、连接到风车11的旋转轴并被该旋转体驱动的同步发电机12以及转换由同步发电机12生成的电力的电力转换单元13。

电力转换单元13包括第一发电系统逆变器13a和第二发电系统逆变器13b。第一发电系统逆变器13a经由主线L11接收由同步发电机12生成的AC电力，将AC电力转换成DC电力(例如，AC/DC转换)，并且将DC电力输出到主线L12。第二发电系统逆变器13b将主线L12的DC电力转换成AC电力(例如，DC/AC转换)并且将AC电力输出到主线L13。

主线L13连接到系统40，变压器42介于其间。因此，风力发电系统10的输出电力被变压器42变换并被供应到系统40。由风力发电系统10和用于该系统的电源41供应的电力被通过变压器43或变压器45供应到工厂44或家庭46。

电力辅助系统2包括连接到风力发电系统10的主线L12的电力辅助单元20和被配置为总体控制电力辅助单元20的总体控制单元29。

电力辅助单元20包括有一端连接到风力发电系统10的主线L12的断路器21、连接到断路器21的另一端的分支电力线L22、作为连接到分支电力线L22的第一电力存储设备的第一电池组(cellbank)23、连接到分支电力线L22的电力辅助DC/DC转换器24、作为通过电力线L23连接到电力辅助DC/DC转换器24的下游侧的第二电力存储设备的第二电池组25以及接口单元26。

在示范性实施例中，在电力辅助单元20的情况下，接近主线L12的那侧被称为上游侧，并且远离主线L12的那侧被称为下游侧。

断路器21改变风力发电系统10的主线L12与电力辅助单元20的分支电力线L22之间的切断/导通。当电力辅助单元20执行电力辅助操作时(例如，当第一电池组23和/或第二电池组25执行充电和放电时)，断路器21将主线L12和分支电力线L22导通。

如果在一侧生成过电流或者发生异常(例如，如果由于雷击而生成异常电压)，则断路器21自动地或者在总体控制单元29的控制下(通过没有示出的控制信号线)切断主线L12与分支电力线L22之间的连接。

第一电池组23对应于高速率的充电和放电，并且可例如由锂离子电池形成。第一电池组23具有与风力发电系统10的主线L12相同的端子电压，例如第一电池组23的端子电压可以是800V。

第二电池组25被配置为对应于高速率的充电和放电，并且可例如由锂离子电池形成。第二电池组25可具有与第一电池组23相同的端子电压。例如，如果第一电池组23的端子电压是800V，则第二电池组25可被配置为具有3V或更大和600V或更小的端子电压。

第一电池组23或第二电池组25的端子电压可通过改变锂离子电池中使用的电池的类型和数目来预先确定。第二电池组25的端子电压在另一实施例中可具有不同的电压范围。例如，第二电池组25的端子电压可以是600V或更大，并且可与第一电池组23的端子电压相同。

在示范性实施例中，第一电池组23和第二电池组25由锂离子电池形成。在其他实施例中，第一电池组23和第二电池组25可由不同类型的电池形成，例如但不限于铅电池、NaS电池和Ni-Cd电池。

电力辅助DC/DC转换器24连接到第二电池组25的输出端子，并且可通过提升输出端子的电压来连接到分支电力线L22。电力辅助DC/DC转换器24的输入电压范围被设置在根据第二电池组25的端子电压的预定范围的范围内。通过采用这种配置，可以灵活地改变第二电池组25的存储容量。

因此，例如，如果在安装风力发电系统10和电力辅助单元20之后要依据使用条件改变电力辅助单元20的整体存储容量，则通过改变电力辅助单元20的存储容量，例如通过改变第二电池组25的电池的数目，可执行精细控制。

另外，由于电力辅助DC/DC转换器24被安装在第一电池组23与第二电池组25之间，所以依赖第一电池组23和第二电池组25的充电和放电电压之间的差异以及电力辅助DC/DC转换器24，自动交替形成一侧的电池组具有高电压的状态和另一侧的电池组具有高电压的状态。换言之，在第一电池组23和第二电池组25中自动交替生成休息时间。

例如，如果被第一电池组23充电和放电的电压为高，则分支电力线L22被第一电池组23的充电和放电所驱动，电力辅助DC/DC转换器24成为屏障，从而第二电池组25的充电和放电被停止。换言之，第二电池组25进入休息状态。

相反，如果被第二电池组25充电和放电的电压为高，则分支电力线L22被通过电力辅助DC/DC转换器24输出的第二电池组25的充电和放电电压所驱动，电力辅助DC/DC转换器24成为屏障，从而第一电池组23的充电和放电被停止。换言之，第一电池组23进入休息状态。

因此，在风力发电系统10的电力辅助操作中，虽然在第一电池组23和第二电池组25上执行高速率的充电和放电，但与不生成休息时间的情况相比实现了电池的更长的寿命周期。在图1的电力辅助单元20中，断路器21是可选的，并且没有断路器21也可获得相同的优点。

总体控制单元29在根据电力辅助系统2(电力辅助单元20)的辅助电力被供应之前接收第一电力检测信号SM1(例如，指示主线L12的电力情形的电力检测信号)，并且输出用于控制第一电池组23、电力辅助DC/DC转换器24和第二电池组25的总体控制信号SC1到接口单元26。

另外，总体控制单元29从第一电池组23接收指示电池电压、充电和放电电流以及充电和放电功率的第一电池监视信号SM2，并且监视第一电池组23的充电和放电情形。

另外，总体控制单元29从第二电池组25接收指示电池电压、充电和放电电流以及充电和放电功率的第二电池监视信号SM3，并且监视第二电池组25的充电和放电情形。

另外，总体控制单元29接收指示在电力辅助单元20的电力辅助被执行之后通过其来传输AC电力的主线L13的电力情形的第二电力检测信号SM4，并且监视电力辅助之后的电力情形，也就是说监视是否执行了目标电力辅助操作。

总体控制单元29可接收指示通过由同步发电机12生成的AC电力供应的主线L11的电力的情形而不是主线L12的电力情形的信号作为第一电力检测信号SM1，并且将基于第一电力检测信号SM1生成的总体控制信号SC1输出到接口单元26。

电力稳定化控制(充电和放电控制)：

风力发电系统生成的电力的变化

图2A和2B示出了图1的风力发电系统10中的第一电力检测信号SM1的示例波形。例如，图2A和2B示出了在由风力发电系统10中的电力转换单元13执行电力转换之后的电力生成波形的示例。在图2A中，实线指示第一电力检测信号SM1，并且虚线是风力发电系统10的e轮廓波(eprofilewave)。

图2B示出了根据轮廓波形(例如，图2A的虚线)的第一电力检测信号SM1的变化的宽度。在图2B中，水平轴中的时间(分钟)例如可以是20分钟。另外，在图2B中，假定可从风力发电系统10稳定供应到系统40的输出电力的变化的允许宽度是P1，根据输出电力的变化的上阈值是P2，并且根据输出电力的变化的下阈值是P3。例如，如果风力发电系统生成的电力是4MW，则P1的值可被设置到500kW。例如，P2可被设置到+250kW，并且P3可被设置到-250kW。允许变化宽度P1至P3在另一实施例中可以是不同的。

换言之，在图2B中，在超过上限阈值P2的输出电力的变化的一部分(例如，图2B的向右上的斜线)的变化量和发生频率与小于下限阈值P3的输出电力的变化的一部分(例如，图2B的向左下的斜线)的变化量和发生频率之间可以是正态分布关系。

根据一个实施例，从总体控制单元29向第一电池组23和第二电池组25应用具有基于该正态分布关系的特定模式的充电和放电命令，因为从风力发电系统10到系统40的电力的变化的宽度被限制在特定范围内(例如，在P1内)。

总体控制单元29执行的充电和放电控制在下文详细描述。在以下描述中，第一电池组23和第二电池组25的每一个被假定为具有完全充电容量4C。因此，具有100％的充电状态(StateOfCharge，SOC)的充电和放电对应于第一电池组23被以充电和放电容量4C充电和放电的情况。这对于第二电池组25同样成立。

另外，在0％或更大到50％或更小的SOC的区段中对第一电池组23充电和放电对应于以0C或更大到2C或更小的充电和放电容量对第一电池组23充电和放电的情况。在此情况下，SOC是当前充电容量与完全充电容量的比率。

另外，充电容量1C对应于如下情况：对具有标称容量值的容量的电池充电的电流是恒定电流并且充电在一个小时中完成。类似地，放电容量1C对应于如下情况：对具有标称容量值的容量的电池放电的电流是恒定电流并且放电在一个小时中完成。

另外，在具有0C或更大到2C或更小的充电和放电容量的区段中对第一电池组23充电和放电对应于在0C或更大且2C或更小的区段中对第一电池组23放电并且在0C或更大且2C或更小的区段中对第一电池组23放电的情况。为了便于描述，完全充电容量被假定为4C，但完全充电容量在另一实施例中可以是4C或更大或4C或更小。

充电和放电控制

首先，总体控制单元29接收第一电力检测信号SM1并且基于第一电力检测信号SM1计算用于稳定风力发电系统10的输出电力的充电和放电模式。例如，总体控制单元29将第一电力检测信号SM1与轮廓波形相比较，选择在充电和放电模式中使用的预定模式(波形形状)，并且同时计算应用到该充电和放电模式的充电和放电容量以及充电和放电周期。

被总体控制单元29选择为预定充电和放电模式的波形形状可包括例如通过组合方波而变得接近三角波的波形、三角波和方波。在下文中针对充电和放电模式的示例详细描述充电和放电控制。

第一充电和放电模式

图3A至3C示出了方波被选择为充电和放电模式的示例波形。图3A示出了一示范性实施例，其中总体控制单元29基于第一电力检测信号SM1选择了方波作为充电和放电模式，并且应用到该充电和放电模式的充电和放电容量包括4C的充电容量和4C的放电容量。

另外，图3A示出了一个示例，其中充电和放电的1周期时段T10-T11被计算为5分钟，并且1周期时段的充电时段和放电时段的每一个被计算为2.5分钟。1周期时段表示与从充电的开始到放电的结束的1周期相对应的时段，如果充电和放电被交替执行的话。

然后，总体控制单元29将充电和放电模式分段并且生成用于控制第一电池组23的第一电池控制模式和用于控制第二电池组25的第二电池控制模式。在此情况下，总体控制单元29生成第一和第二电池控制模式以使得在第一电池组23和第二电池组25的每一个中设置停止充电和放电的休息时间。

另外，总体控制单元29基于充电和放电模式生成用于控制电力辅助DC/DC转换器24的电力转换单元控制模式。

然后，总体控制单元29向接口单元26输出总体控制信号SC1，其中添加了关于第一和第二电池控制模式的信息和关于电力转换单元控制模式的信息。

接口单元26向第一电池组23输出第一电池控制信号SC2，即，基于从总体控制单元29接收的总体控制信号SC1生成的充电和放电命令。接口单元26向第二电池组25输出第二电池控制信号SC3，即，类似生成的充电和放电命令。接口单元26向电力辅助DC/DC转换器24输出转换器控制信号SC4，即，基于从总体控制单元29接收的总体控制信号SC1生成的对于电力辅助DC/DC转换器24的通/断控制命令。

因此，总体控制单元29可通过接口单元26总体控制第一电池组23、电力辅助DC/DC转换器24和第二电池组25。

这种总体控制的有利之处在于可以优化其上安装了总体控制单元29的板，可以防止控制延迟，并且可以减小噪声的影响。

另外，可以提高便利性，因为接口单元26被安装在电力辅助单元20中并且控制是通过接口单元26执行的。例如，如果根据本发明的电力辅助系统被安装在现有风力发电系统中，则现有风力发电系统可容易地被用作根据本发明的总体控制单元，而无需将现有风力发电系统中包括的控制单元(例如，用于监视电力的控制单元)替换为所述总体控制单元。

在以下描述中，总体控制单元29被示为通过接口单元26控制第一电池组23、电力辅助DC/DC转换器24和第二电池组25，但总体控制单元29可直接控制第一电池组23、电力辅助DC/DC转换器24和第二电池组25。

例如，在图3B中，首先，总体控制单元29在从T10到T11的1周期时段和从T12到T13的1周期时段中向第一电池组23输出基于图3A的充电和放电模式的充电和放电命令作为第一电池控制模式(第一电池控制信号SC2)。

因此，在SOC100％中(在0％或更大到100％或更小的SOC的区段中)对第一电池组23充电和放电。

总体控制单元29在从T11到T12的1周期时段和从T13到T14的1周期时段中向第一电池组23输出充电和放电停止命令，停止第一电池组23的充电和放电，并且向第一电池组23提供休息时间。在继时段T14之后的时段中，总体控制单元29反复执行从T10到T14的控制。

如图3C所示，总体控制单元29在从T10到T11的1周期时段和从T12到T13的1周期时段中向第二电池组25输出充电和放电停止命令作为第二电池控制模式(第二电池控制信号SC3)以便停止第二电池组25的充电和放电，同时基于转换器控制信号SC4关断电力辅助DC/DC转换器24，并且向第二电池组25和电力辅助DC/DC转换器24提供休息时间。

总体控制单元29在从T11到T12的1周期时段和从T13到T14的1周期时段中向第二电池组25输出基于图3A的充电和放电模式的充电和放电命令，并且控制电力辅助DC/DC转换器24以使其被接通。

因此，在100％的SOC中(在0％或更大到100％或更小的SOC的区段中)对第二电池组25充电和放电。

在继时段T14之后的时段中，总体控制单元29反复执行从T10到T14的控制。

通过上述控制方法，第一电池组23的充电和放电电力和第二电池组25的充电和放电电力被合并在分支电力线L22中，从而例如图3A所示那样的充电和放电电力被传输到分支电力线L22。

例如，例如图3A所示那样的充电和放电电力被从电力辅助单元20传输到主线L12，从而执行基于第一电力检测信号SM1与轮廓波形之间的比较结果的电力辅助操作。因此，可以吸收自然能量发电系统的输出电力的变化。

在这种电力辅助操作中，第一电池组23和第二电池组25的每一个在每个周期时段中具有休息时间。如上所述，由于向第一电池组23和第二电池组25的每一个提供了休息时间，所以虽然执行了例如图3A至3C所示那样的高速率的充电和放电，但与不执行上述控制的情况相比可实现电池组的长寿命周期。

另外，有这样一个优点，即，电力辅助DC/DC转换器24的能力比率(capabilityratio)可被降低，因为电力辅助DC/DC转换器24被控制成使得它在第二电池组25被停止的时段中被关断。因此，电力辅助单元20的整体效率可得以提高。例如，电力辅助单元20的整体效率可提高10％或更大。

在图3B和3C中，第一电池组23和第二电池组25的每一个在每个周期时段中具有休息时间。在另一实施例中，休息时间可被放置在2个周期或更大的特定周期中。另外，第一电池组23和第二电池组25可具有不同的休息时间。

另外，在图3B和3C中，第一电池组23和第二电池组25被示为在100％的SOC中(在0％或更大到100％或更小的SOC的区段中)被充电和放电。在另一实施例中，例如，第一电池组23和第二电池组25可按小于100％的SOC的R1％(在0％或更大到R1％或更小的SOC的区段中)被充电和放电。因此，总体控制单元29执行的控制可被简化。

另外，在图3A至3C中，电力辅助DC/DC转换器24被示为在第二电池组25被停止的时段中被关断。在另一实施例中，电力辅助DC/DC转换器24可在第二电池组25被停止的时段和第一电池组23和/或第二电池组25的充电和放电被执行的时段中被接通。

第二充电和放电模式

图4A至4C示出了接近通过组合方波生成的三角波并且被采用作为充电和放电模式的示例波形(以下称为三角波近似)。

图4A的示例示出了总体控制单元29基于第一电力检测信号SM1选择了三角波近似作为充电和放电模式，已计算出充电容量的最大值为4C并且放电容量的最大值为4C，并且同时基于作为三角波近似的基础的三角波(参考图4A的三角线)计算出了充电和放电的1周期时段T20-T26为10分钟并且1周期时段的充电时段T20-T23和放电时段T23-T26的每一个为5分钟。

如图4A的实线中所示，总体控制单元29基于计算出的充电和放电模式(例如，三角波)生成三角波近似，即，方波的组合。

接下来，总体控制单元29将三角波近似分段并且生成用于控制第一电池组23的第一电池控制模式和用于控制第二电池组25的第二电池控制模式。在此情况下，总体控制单元29生成第一和第二电池控制模式以使得在第一电池组23和第二电池组25的每一个中设置停止充电和放电的休息时间。

然后，总体控制单元29通过接口单元26将图4B的第一电池控制信号SC2(例如，第一电池控制模式)输出到第一电池组23并且通过接口单元26将图4C的第二电池控制信号SC3(例如，第二电池控制模式)输出到第二电池组25。

另外，总体控制单元29基于充电和放电模式生成用于控制电力辅助DC/DC转换器24的电力转换单元控制模式并且向电力辅助DC/DC转换器24输出转换器控制信号SC4(例如，电力转换单元控制模式)。

例如，总体控制单元29输出用于控制电力辅助DC/DC转换器24的转换器控制信号SC4，以使得在输出图4A的充电和放电模式的时段中，例如在执行第一电池组23和/或第二电池组25的充电和放电的时段中，电力辅助DC/DC转换器24被接通。

在从T20到T21的时段中(例如，2分钟)，总体控制单元29基于第一电池控制信号SC2在50％的SOC中(例如，在0％或更大到50％或更小的SOC的区段中)对第一电池组23充电(参考图4B)。

另外，总体控制单元29基于第二电池控制信号SC3停止第二电池组25的充电和放电并且在第二电池组25中设置休息时间(参考图4C)。

在从T21到T22的时段中(例如，1分钟)，总体控制单元29基于第一电池控制信号SC2在第一电池组23中设置休息时间(参考图4B)。另外，总体控制单元29基于第二电池控制信号SC3在100％的SOC中(例如，在0％或更大到100％或更小的SOC的区段中)对第二电池组25充电(参考图4C)。

在从T22到T24的时段中(例如，4分钟)，总体控制单元29基于第一电池控制信号SC2在50％的SOC中(例如，在0％或更大到50％或更小的SOC的区段中)对第一电池组23充电和放电(参考图4B)。

另外，总体控制单元29基于第二电池控制信号SC3停止第二电池组25的充电和放电并且在第二电池组25中设置休息时间(参考图4C)。

在从T24到T25的时段中(例如，1分钟)，总体控制单元29基于第一电池控制信号SC2在第一电池组23中设置休息时间(参考图4B)。

另外，总体控制单元29基于第二电池控制信号SC3在100％的SOC中(例如，在0％或更大到100％或更小的SOC的区段中)对第二电池组25放电(参考图4C)。

在从T25到T26的时段中(例如，2分钟)，总体控制单元29基于第一电池控制信号SC2在50％的SOC中(例如，在0％或更大到50％或更小的SOC的区段中)对第一电池组23放电(参考图4B)。

另外，总体控制单元29基于第二电池控制信号SC3停止第二电池组25的充电和放电并且在第二电池组25中设置休息时间(参考图4C)。

在继时段T26之后的时段中，总体控制单元29反复执行从T20到T26的控制。

通过上述控制方法，第一电池组23的充电和放电电力和第二电池组25的充电和放电电力被组合，从而充电和放电电力(例如图4A中所示)被传输到分支电力线L22。例如，充电和放电电力(例如图4A中所示)被从电力辅助单元20传输到主线L12。从而，基于第一电力检测信号SM1与轮廓波形之间的比较结果执行电力辅助操作。因此，可以吸收自然能量发电系统的输出电力的变化。

在这种电力辅助操作中，总体控制单元29执行充电和放电控制以便在第一电池组23和第二电池组25的每一个中设置休息时间。因此，虽然执行了例如图4A至4C所示那样的高速率的充电和放电，但与没有执行这种控制的情况相比可实现第一电池组23和第二电池组25的长寿命周期。

另外，总体控制单元29虽然在第一电池组23上执行充电和放电，但其在第一电池组23中设置休息时间并同时在50％或更小的SOC中(0％或更大到50％或更小的SOC的区段中)对第一电池组23充电和放电。

通过执行这种充电和放电控制，与在50％或更大的SOC的区段中——例如在100％的SOC(0％或更大到100％或更小的SOC的区段)或者50％的SOC(50％或更大到100％或更小的SOC的区段)中——执行充电和放电的情况相比可实现电池组的长寿命周期。

总体控制单元29在100％的SOC(0％或更大到100％或更小的SOC的区段)中对第二电池组25充电和放电，但在第二电池组25中设置比第一电池组23中更长的休息时间。例如，在本示范性实施例中，总体控制单元29控制在第二电池组25中设置的休息时间以使其变成四倍。

通过执行这种控制，在100％的SOC(0％或更大到100％或更小的区段)中执行充电和放电的同时。可实现包括第一电池组23和第二电池组25在内的整个电力辅助单元20的长寿命周期。

总体控制单元29被示为向第一电池组23提供图4B的充电和放电命令(以下称为第一充电和放电命令)并且向第二电池组25提供图4C的充电和放电命令(以下称为第二充电和放电命令)。然而，虽然第二充电和放电命令被提供到第一电池组23并且第一充电和放电命令被提供到第二电池组25，但有如下优点，即，可实现第一电池组23、第二电池组25和电力辅助单元20的全体的长寿命周期。

另外，在对本示范性实施例的描述中，总体控制单元29被示为当在第一电池组23上执行充电和放电操作时在50％的SOC(0％或更大到50％或更小的SOC的区段)中对第一电池组23充电和放电并且当在第二电池组25上执行充电和放电操作时在100％的SOC(0％或更大到100％或更小的SOC的区段)中对第二电池组25充电和放电。

在另一实施例中，虽然当对第一电池组23充电和放电时在Q1％的SOC中(Q1＝50并且同时在0％或更大到Q1％或更小的SOC的区段中)对第一电池组23充电和放电，并且当对第二电池组25充电和放电时在Q2％的SOC中(Q1<Q2＝100并且同时在0％或更大到Q2％或更小的SOC的区段中)对第二电池组25充电和放电，但可实现包括第一电池组23和第二电池组25在内的整个电力辅助单元20的长寿命周期。

另外，总体控制单元29被示为控制电力辅助DC/DC转换器24以使得其在图4的充电和放电模式被输出的时段中被接通。在另一实施例中，总体控制单元29可控制电力辅助DC/DC转换器24以使得其在第二电池组25的充电和放电被停止的时段中被关断。

通过执行这种控制，可以提高电力辅助单元20的整体效率，因为可以降低电力辅助DC/DC转换器24的能力比率。另外，总体控制单元29控制休息时间以使得其在第二电池组25中相对于充电和放电时段变成四倍，但休息时间可以只需要被设置为比第一电池组23的长。休息时间可以短于四倍或者可以是四倍或更大。即使在此情况下，也实现了电力辅助单元20的长寿命周期效果。

第三充电和放电模式

图5A至5C示出了由总体控制单元29生成的示例波形，这些示例波形具有当三角波近似被选择为充电和放电模式时的充电和放电模式。图5A示出了总体控制单元29基于第一电力检测信号SM1选择三角波近似并且计算三角波，例如图4A的三角线，作为是三角波近似的基础的充电和放电模式(三角波)。

在图4A中，总体控制单元29基于计算出的充电和放电模式(三角波)，生成三角波近似，即，方波的组合。

接下来，总体控制单元29将三角波近似分段并且生成用于控制第一电池组23的第一电池控制模式和用于控制第二电池组25的第二电池控制模式。

然后，总体控制单元29通过接口单元26将图5B所示的第一电池控制信号SC2输出到第一电池组23并且通过接口单元26将图5C所示的第二电池控制信号SC3输出到第二电池组25。

另外，总体控制单元29基于这种充电和放电模式生成用于控制电力辅助DC/DC转换器24的电力转换单元控制模式，并且向电力辅助DC/DC转换器24输出转换器控制信号SC4(例如，电力转换单元控制模式)。例如，总体控制单元29可输出转换器控制信号SC4，转换器控制信号SC4控制电力辅助DC/DC转换器24以使得其在图5A的充电和放电模式被输出的时段中被接通。

在图5B中，在从T20到T26的时段中(例如，10分钟)，总体控制单元29基于第一电池控制信号SC2在50％的SOC(0％或更大到50％或更小的SOC的区段)中对第一电池组23充电和放电。

在图5C中，在从T20到T21的时段中(例如，2分钟)，总体控制单元29基于第二电池控制信号SC3停止对第二电池组25的充电和放电并且在第二电池组25中设置休息时间。

在从T21到T22的时段中(例如，1分钟)，总体控制单元29基于第二电池控制信号SC3在50％的SOC(50％或更大到100％或更小的SOC的区段)中对第二电池组25充电。

在从T22到T24的时段中(例如，4分钟)，总体控制单元29基于第二电池控制信号SC3停止对第二电池组25的充电和放电并且在第二电池组25中设置休息时间。

在从T24到T25的时段中(例如，1分钟)，总体控制单元29基于第二电池控制信号SC3在50％的SOC(50％或更大到100％或更小的SOC的区段)中对第二电池组25放电。

在从T25到T26的时段中(例如，2分钟)，总体控制单元29基于第二电池控制信号SC3停止对第二电池组25的充电和放电并且在第二电池组25中设置休息时间。

在继时段T26之后的时段中，总体控制单元29反复对第一电池组23和第二电池组25执行例如从T20到T26的控制。

通过执行这种控制，第一电池组23的充电和放电电力和第二电池组25的充电和放电电力被组合，从而充电和放电电力(例如图5A的那个)被传输到分支电力线L22。换言之，例如图5A所示那样的充电和放电电力被从电力辅助单元20传输到主线L12。从而，执行基于第一电力检测信号SM1与轮廓波形之间的比较结果的电力辅助操作。因此，可以吸收自然能量发电系统的输出电力的变化。

在这种电力辅助操作中，总体控制单元29对第二电池组25执行充电和放电控制，使得在第二电池组25中设置休息时间。因此，虽然执行了例如图5C所示那样的高速率的充电和放电，与没有执行这种控制的情况相比可实现第二电池组25的长寿命周期。

在本实施例中，总体控制单元29不对第一电池组23执行用于在第一电池组23中提供休息时间的控制。然而，总体控制单元29在电力辅助操作(例如，充电和放电操作)的整个时段中在50％的SOC(0％或更大到50％或更小的SOC的区段)中对第一电池组23充电和放电。

通过执行这种充电和放电控制，与在包括50％或更大的SOC的区段中——例如在100％的SOC(0％或更大到100％或更小的区段)或者50％的SOC(50％或更大到100％或更小的SOC的区段)中——执行充电和放电的情况相比可实现电池组的长寿命周期。

第二电池组25在包括50％或更大的SOC的区段(例如，50％的SOC(50％或更大到100％或更小的SOC的区段))中执行充电和放电。在此情况下，将SOC设置到50％，并且在第二电池组25中提供更长的休息时间。例如，在本示范性实施例中，控制休息时间以使得其在充电和放电时段中变为四倍。

通过执行这种控制，在整个系统中在100％的SOC(0％或更大到100％或更小的区段)中执行相同的充电和放电的同时，可实现包括第一电池组23和第二电池组25在内的整个电力辅助单元20的长寿命周期。

总体控制单元29被示为向第一电池组23提供图5B所示的充电和放电命令(以下称为第三充电和放电命令)并且向第二电池组25提供图5C所示的充电和放电命令(以下称为第四充电和放电命令)。然而，虽然总体控制单元29被配置为向第一电池组23提供第四充电和放电命令并且向第二电池组25提供第三充电和放电命令，但可实现每个电池组的长寿命周期和整个电力辅助单元20的长寿命周期。

另外，在对根据本示范性实施例的充电和放电控制的描述中，总体控制单元29被示为在对第一电池组23执行充电和放电操作时在50％的SOC(例如，0％或更大到50％或更小的SOC的区段)中对第一电池组23充电和放电并且在对第二电池组25执行充电和放电时在50％的SOC(50％或更大到100％或更小的SOC的区段)中对第二电池组25充电和放电。

在另一实施例中，虽然当对第一电池组23充电和放电时在Q1％的SOC中(Q1＝50并且同时在0％或更大到Q1％或更小的SOC的区段中)对第一电池组23充电和放电，并且当对第二电池组25充电和放电时在Q2％的SOC中(Q1+Q2＝100并且同时在Q1％或更大到Q2％或更小的SOC的区段中)对第二电池组25充电和放电，但可实现包括第一电池组23和第二电池组25在内的整个电力辅助单元20的长寿命周期。

另外，总体控制单元29被示为控制电力辅助DC/DC转换器24以使得其在图5A的充电和放电模式被输出的时段中被接通。在另一实施例中，总体控制单元29可控制电力辅助DC/DC转换器24以使得其在第二电池组25被停止的时段中被关断。从而，可以提高电力辅助单元20的整体效率，因为可以降低电力辅助DC/DC转换器24的能力比率。

第四充电和放电模式

图6A至6C示出了另一示例波形。在这些示例中，如果三角波近似被选择为充电和放电模式，则总体控制单元29通过组合图4B和4C所示的第一和第二充电和放电命令和图5B和5C所示的第三和第四充电和放电命令来执行操作。

在图6A的示例中，与图4A的示例中一样，总体控制单元29计算由三角线指示的三角波并且生成由实线指示的三角波近似，即，方波的组合。

然后，总体控制单元29对三角波近似进行分段，生成用于控制第一电池组23和第二电池组25的电池控制模式，通过接口单元26向第一电池组23输出图6B的第一电池控制信号SC2，并且通过接口单元26向第二电池组25输出图6C的第二电池控制信号SC3。

另外，总体控制单元29输出转换器控制信号SC4，转换器控制信号SC4控制电力辅助DC/DC转换器24以使得其在图6A的充电和放电模式被输出的时段中被接通。

在图6B和6C中，在从T30到T31的时段中(例如，10分钟)，总体控制单元29基于第一电池控制信号SC2向第一电池组23应用图4B的第一充电和放电命令(例如，与从T20到T26的时段中相同的命令)。另外，总体控制单元29基于第二电池控制信号SC3向第二电池组25应用图4C的第二充电和放电命令(例如，与从T20到T26的时段中相同的命令)。

在从T31到T32的时段中(例如，10分钟)，总体控制单元29基于第一电池控制信号SC2向第一电池组23应用图5B的第三充电和放电命令(例如，与从T20到T26的时段中相同的命令)。

另外，总体控制单元29基于第二电池控制信号SC3向第二电池组25应用图5C的第四充电和放电命令(例如，与从T20到T26的时段中相同的命令)。

在继时段T32之后的时段中，总体控制单元29反复执行从T30到T32的控制。

通过执行这种控制，第一电池组23的充电和放电电力和第二电池组25的充电和放电电力被组合，从而充电和放电电力(例如图6A中所示)被传输到分支电力线L22。例如，充电和放电电力(例如图6A中所示)被从电力辅助单元20传输到主线L12。从而，执行基于第一电力检测信号SM1与轮廓波形之间的比较结果的电力辅助操作。因此，可以吸收自然能量发电系统的输出电力的变化。

另外，由于第一电池组23和第二电池组25的充电和放电是基于组合了第二充电和放电模式和第三充电和放电模式的充电和放电模式来执行的，所以与应用第二充电和放电模式或第三充电和放电模式的情况中一样可以实现包括第一电池组23和第二电池组25在内的整个电力辅助单元20的长寿命周期。

总体控制单元29被示为1个周期时段交替地应用用于向第一电池组23应用第一充电和放电命令(图4B)并同时向第二电池组25应用第二充电和放电命令(图4C)的第五充电和放电命令、以及用于向第一电池组23应用第三充电和放电命令(图5B)并同时向第二电池组25应用第四充电和放电命令(图5C)的第六充电和放电命令。

在另一实施例中，可以对多个周期时段连续提供第五充电和放电命令，然后对多个周期时段连续提供第六充电和放电命令。可交替重复这种控制。

另外，每1个周期时段可交替应用用于向第一电池组23应用第二充电和放电命令(图4C)并同时向第二电池组25应用第一充电和放电命令(图4B)的第七充电和放电命令、以及用于向第一电池组23应用第四充电和放电命令(图5C)并同时向第二电池组25应用第三充电和放电命令(图5B)的第八充电和放电命令。例如，可以对多个周期时段连续应用第七充电和放电命令，然后对多个周期时段连续应用第八充电和放电命令。可交替重复这种控制。

另外，可以按特定的组合提供第五至第八充电和放电命令。方波的组合不限于第二至第四充电和放电模式，并且三角波近似在另一实施例中可由不同方波的组合实现。在此情况下，总体控制单元29生成三角波近似以使得在第一电池组23和第二电池组25的至少一个中设置休息时间。

第五充电和放电模式

图7A至7C示出了三角波被选择为充电和放电模式的示例波形。图7A的示例示出了总体控制单元29基于第一电力检测信号SM1采用了三角波作为充电和放电模式，已计算出充电容量的最大值为4C，放电容量的最大值为4C，并且同时对于该充电和放电模式计算出充电和放电的1周期时段T40到T46为10分钟并且1周期时段的充电时段T40到T43和放电时段T43到T46的每一个为5分钟。

然后，总体控制单元29将三角波分段并且生成用于控制第一电池组23的第一电池控制模式和用于控制第二电池组25的第二电池控制模式。

然后，总体控制单元29通过接口单元26将图7B所示的第一电池控制信号SC2(例如，第一电池控制模式)输出到第一电池组23并且通过接口单元26将图7C中的第二电池控制信号SC3(例如，第二电池控制模式)输出到第二电池组25。

另外，总体控制单元29输出转换器控制信号SC4，转换器控制信号SC4控制电力辅助DC/DC转换器24以使得其在图7A的充电和放电模式被输出的时段中被接通。

在图7B和7C中，在从T40到T41的时段中(例如，约1.9分钟)，总体控制单元29基于第一电池控制信号SC2在75％的SOC(0％或更大到75％或更小的SOC的区段)中对第一电池组23充电并同时使得SOC被从0％线性增大到75％(参考图7B)。

另外，总体控制单元29基于第二电池控制信号SC3停止第二电池组25的充电和放电并且在第二电池组25中设置休息时间(参考图7C)。

在从T41到T42的时段中(例如，1.2分钟)，总体控制单元29基于第一电池控制信号SC2在第一电池组23中设置休息时间(参考图7B)。

另外，总体控制单元29基于第二电池控制信号SC3在100％的SOC(0％或更大到100％或更小的SOC的区段)中对第二电池组25充电并同时使得SOC从0％上升到75％，线性增大到100％，从100％线性减小到75％，然后下降到0％(参考图7C)。

在从T42到T43的时段中(例如，1.9分钟)，总体控制单元29基于第一电池控制信号SC2在75％的SOC(0％或更大到75％或更小的SOC的区段)中对第一电池组23充电并且同时SOC从75％线性减小到0％(参考图7B)。

另外，总体控制单元29基于第二电池控制信号SC3停止第二电池组25的充电和放电并且在第二电池组25中设置休息时间(参考图7C)。

在从T43到T44的时段中(例如，1.9分钟)，总体控制单元29基于第一电池控制信号SC2在75％的SOC(0％或更大到75％或更小的SOC的区段)中对第一电池组23放电并同时使得SOC从0％线性增大到75％(参考图7B)。

另外，总体控制单元29基于第二电池控制信号SC3停止第二电池组25的充电和放电并且在第二电池组25中设置休息时间(参考图7C)。

在从T44到T45的时段中(例如，1.2分钟)，总体控制单元29基于第一电池控制信号SC2在第一电池组23中设置休息时间(参考图7B)。

另外，总体控制单元29基于第二电池控制信号SC3在100％的SOC(0％或更大到100％或更小的SOC的区段)中对第二电池组25放电并同时使得SOC从0％上升到75％，线性增大到100％，从100％线性减小到75％，然后下降到0％(参考图7C)。

在从T45到T46的时段中(例如，1.9分钟)，总体控制单元29基于第一电池控制信号SC2在75％的SOC(0％或更大到75％或更小的SOC的区段)中对第一电池组23放电并同时使得SOC从75％线性减小到0％(参考图7B)。

另外，总体控制单元29基于第二电池控制信号SC3停止第二电池组25的充电和放电并且在第二电池组25中设置休息时间(参考图7C)。

在继时段T46之后的时段中，总体控制单元29反复执行从T40到T46的控制。

通过执行这种控制，第一电池组23的充电和放电电力和第二电池组25的充电和放电电力被组合，从而充电和放电电力(例如图7A所示那种)被传输到分支电力线L22。例如，充电和放电电力(例如图7A所示那种)被从电力辅助单元20传输到主线L12。

从而，执行基于第一电力检测信号SM1与轮廓波形之间的比较结果的电力辅助操作。因此，可以吸收自然能量发电系统的输出电力的变化。

在这种电力辅助操作中，总体控制单元29执行充电和放电控制，使得在第一电池组23和第二电池组25的每一个中设置休息时间。因此，虽然执行了图7A至7C所示的的高速率的充电和放电，但与没有执行这种控制的情况相比也可实现电池组的长寿命周期。

在图7B和7C中，可以随机改变时段T40到T41、T41到T42、T42到T44、T44到T45和T45到T46的每一个，并且可控制第一电池组23和第二电池组25的每一个的充电和放电时间以及休息时间。即使在此情况下，也可实现第一电池组23和第二电池组25的长寿命周期和整个电力辅助单元20的长寿命周期。

附加实施例

图8示出了风力发电系统和电力辅助系统的另一实施例。图8的电力辅助单元20与图1那个的不同之处在于DC断路器27被安装在分支电力线L22中，分支电力线L22属于分支之后的电力线并且被放置在第一电池组23的部分。另外，接口单元26基于来自总体控制单元29的总体控制信号SC1输出用于控制DC断路器27的切断/导通的断路器控制信号SC5以使得DC断路器27被接通或关断。

例如，DC断路器27基于来自接口单元26的断路器控制信号SC5改变分支电力线L22与第一电池组23之间的切断/导通并且在第一电池组23执行充电和放电操作时导通分支电力线L22和第一电池组23。如果第一电池组23停止其充电和放电操作，则DC断路器27切断分支电力线L22与第一电池组23的连接。

通过总体控制单元29对电力辅助单元20的充电和放电控制可利用与上述充电和放电控制方法相同的方法来执行。

如上所述，第一电池组23的充电和放电可基于第一电池控制信号SC2来执行。由于可通过安装DC断路器27来从物理上切断第一电池组23的连接，所以当第一电池组23不执行充电和放电操作时可以确定地阻断分支电力线L22与第一电池组23之间的电力的传播。

附加实施例

图9示出了风力发电系统和电力辅助系统的另一实施例，其中两个电力辅助单元连接到风力发电系统。电力辅助系统2包括连接到图1的风力发电系统10的主线L12的电力辅助单元20a和20b以及总体控制单元29。例如，两个电力辅助单元20a和20b并联连接到风力发电系统10的主线L12。电力辅助单元20a和20b的每一个可具有与图1的电力辅助单元20相同的配置。

总体控制单元29接收指示主线L12的电力情形的第一电力检测信号SM1并且向电力辅助单元20a的接口单元输出总体控制信号SC1a。类似地，总体控制单元29向电力辅助单元20b的接口单元输出总体控制信号SC1b。因此，总体控制单元29可以总体控制两个电力辅助单元20a和20b的第一电池组、电力辅助DC/DC转换器和第二电池组。

另外，总体控制单元29从电力辅助单元20a接收第一电池监视信号SM2a和第二电池检测信号SM3a并且从电力辅助单元20b接收第一电池监视信号SM2b和第二电池检测信号SM3b。因此，总体控制单元29可总体监视两个电力辅助单元20a和20b的第一电池组23和第二电池组25的电池电压、充电和放电电流以及充电和放电功率。

另外，总体控制单元29可基于每条信息，例如关于第一电池组23或第二电池组25的充电和放电的信息和关于电力存储设备的驱动的信息，执行控制。因此，可以改善根据总体控制单元29的控制性能。

图9示出了两个电力辅助单元20a和20b并联连接到风力发电系统10的主线L12的示例。在另一实施例中，三个或更多个电力辅助单元20可并联连接到风力发电系统10的主线L12。即使在此情况下，通过例如图9那样的配置，总体控制单元29也可总体控制电力辅助单元20并且可一起监视每个电力辅助单元20中包括的第一电池组23和第二电池组25的电池电压。

另一实施例

图10示出了风力发电系统和电力辅助系统的另一实施例，其中电力辅助系统2被应用到包括感应发电机14的风力发电系统10。此实施例中的风力发电系统10包括风车11(例如，被风旋转的主体)、连接到风车11的旋转轴并被该旋转体驱动的感应发电机14以及安装在感应发电机14的第二绕组L15中的电力转换单元15。

感应发电机14生成的电力被输出到主线L14并通过变压器42连接到系统40。

电力转换单元15包括被配置为将AC电力转换成DC电力(例如，AC/DC转换)的第一发电系统逆变器15a，被配置为将第一发电系统逆变器15a输出的DC电力转换成AC电力(例如，DC/AC转换)的第二发电系统逆变器15b，以及被配置为对第二发电系统逆变器15b输出的AC电力进行变换以使得变换后的AC电力被连接到主线L14的变压器15c。

电力辅助系统2包括连接到属于感应发电机14的第二绕组L15并被放置在第一发电系统逆变器15a与第二发电系统逆变器15b之间的DC电力线L15a的电力辅助单元20，以及控制电力辅助单元20的总体控制单元29。电力辅助单元20可具有与一个或多个先前实施例相同的配置。

总体控制单元29接收指示在根据电力辅助系统2(电力辅助单元20)的辅助电力被供应之前的DC电力线L15a的电力情形的第一电力检测信号SM1，并且向电力辅助单元20的接口单元26输出总体控制信号SC1。

另外，总体控制单元29接收指示通过其来传输在执行电力辅助单元20的电力辅助操作之后经第二发电系统逆变器15b和变压器15c变换的AC电力的主线L14的电力情形的第二电力检测信号SM4，并且监视电力辅助操作之后的电力情形，例如监视是否执行了期望的电力辅助操作。

总体控制单元29执行的控制可与任何先前实施例相同。通过这种配置，虽然向风力发电系统应用了感应发电机，但利用电力辅助系统可实现电力辅助操作并且可以向该系统稳定地供应由风力发电系统生成的电力。

另一实施例

图11示出了风力发电系统和电力辅助系统的另一实施例，其中电力辅助系统2被应用到太阳能发电系统60，例如，另一类型的自然能量发电系统。太阳能发电系统60从自然光(例如，阳光)生成DC电力并将DC电力输出到主线L61。太阳能发电系统60包括光伏面板61以及通过主线L61接收由光伏面板61生成的电力、将接收到的电力变换成AC电力并且将AC电力输出到主线L62的电力转换单元62。主线L62通过变压器42连接到系统40。

电力辅助系统2包括连接到主线L61的电力辅助单元20，和被配置为总体控制电力辅助单元20的总体控制单元29。电力辅助单元20可具有与任何先前实施例相同的配置。

总体控制单元29接收指示在根据电力辅助系统2(电力辅助单元20)的辅助电力被供应之前主线L61的电力情形的第一电力检测信号SM1，并且向电力辅助单元20的接口单元26输出总体控制信号SC1。

另外，总体控制单元29接收指示通过其来传输在执行电力辅助单元20的电力辅助操作之后经电力转换单元62变换的AC电力的主线L62的电力情形的第二电力检测信号SM4，并且监视电力辅助操作之后的电力情形，即，监视是否执行了期望的电力辅助操作。总体控制单元29执行的控制可与任何先前实施例中的相同。

通过此配置，可实现电力辅助操作并且可向该系统稳定地供应由太阳能发电系统生成的电力。

太阳能发电系统中的输出电力的变化周期可比风力发电系统中的长。例如，电力辅助系统的充电和放电周期的速率比风力发电系统的低，例如，太阳能发电系统的充电和放电周期可以是几十分钟到几天。

此实施例的电力辅助系统2可应用到具有这种低速率的充电和放电周期的发电装置。因此，包括电力辅助单元和电力辅助系统的蓄电池可具有长寿命周期。

另一实施例

图1示出了单个风力发电系统10被连接到系统的示例。然而，即使多个风力发电系统10连接到系统40，也可应用根据一个或多个实施例的电力辅助系统2(电力辅助单元20)。

例如，如果多个风力发电系统10通过各个变压器42连接到系统40，则各个电力辅助单元20可仅连接到各个风力发电系统10的主线L12。在此情况下，单个总体控制单元29可总体控制所有电力辅助单元20，或者可在每个电力辅助单元20中安装一总体控制单元29以便单独控制各电力辅助单元20。电力辅助单元20a和20b可连接到风力发电系统10中的一些或全部。

另一实施例

图12示出了风力发电系统的另一实施例。本示范性实施例与上述实施例的不同之处在于电力辅助单元20连接到主线L13，在电力被电力转换单元13转换之后AC电力是通过该主线L13来传输的。

在本示范性实施例中，风力发电系统可包括：有一端连接到风力发电系统10的主线L13的断路器21，通过电力线L21连接到断路器21的另一端的逆变器22，连接到逆变器22的下游侧的分支电力线L22，连接到分支电力线L22的第一电池组23也就是第一电力存储设备，连接到分支电力线L22的电力辅助DC/DC转换器24，连接到电力辅助DC/DC转换器24的下游侧的第二电池组25也就是第二电力存储设备，以及接口单元26。

第一电池组23对应于高速率的充电和放电，并且可例如由锂离子电池形成。第一电池组23的端子电压可例如是800V。

第二电池组25对应于高速率的充电和放电，并且可例如由锂离子电池形成。另外，第二电池组25具有等于或小于第一电池组23的端子电压的端子电压。例如，如果第一电池组23的端子电压是800V，则第二电池组25具有范围在3V或更大且600V或更小的端子电压。第二电池组25的端子电压不限于600V或更小。例如，第二电池组25的端子电压可超过600V。例如，第二电池组25的端子电压可与第一电池组23的端子电压相同。

电力辅助DC/DC转换器24连接到第二电池组25的输出端子，并且执行提升其输出端子电压并将输出端子电压连接到分支电力线L22的功能。因此，电力辅助DC/DC转换器24的输入电压范围被设置到根据第二电池组25的端子电压的预定范围的范围。

逆变器22连接在分支电力线L22和电力线L21之间，并且执行DC/AC转换。电力线L21的电压可例如是380V到480V。

断路器21改变风力发电系统10的主线L13与电力辅助单元20的电力线L21的切断/导通。因此，当电力辅助单元20执行电力辅助操作时(例如，当第一电池组23和/或第二电池组25执行充电和放电操作时)，断路器21将主线L13和电力线L21导通。

当生成过电流或发生异常时，例如当生成异常电压，比如由雷击引起的电涌时，断路器21自动地或者在总体控制单元29的控制下切断主线L13与电力线L21之间的连接。

通过采用这种配置，就像第一示范性实施例中一样，可以灵活地改变第二电池组25的存储容量，并且可自动在第一电池组23和第二电池组25中同时设置休息时间。结果，在风力发电系统10的电力辅助操作中，虽然在第一电池组23和第二电池组25上执行高速率的充电和放电，但与不设置休息时间的情况相比可以实现电池组的长寿命周期。

在图12的电力辅助单元20中，断路器21是可选的，并且即使在电力辅助单元20中不包括断路器21也可获得相同的优点。

在风力发电系统10中，同步发电机12和电力转换单元13可与风车11集成。在这种配置中，当电力辅助单元20被安装在风力发电系统10上时，有如下的优点，即，可以容易地执行各种任务(例如，安装任务、更换任务、维护任务、修理任务，等等)。

总体控制单元29接收指示在根据电力辅助系统2(电力辅助单元20)的辅助电力被供应之前的主线L13的电力情形的第一电力检测信号SM1，并且向接口单元26输出用于控制第一电池组23、第二电池组25、电力辅助DC/DC转换器24和逆变器22的总体控制信号SC1。

另外，总体控制单元29从第一电池组23接收指示电池电压、充电和放电电流以及充电和放电功率的第一电池监视信号SM2，并且监视第一电池组23的充电和放电情形。类似地，总体控制单元29从第二电池组25接收指示电池电压、充电和放电电流以及充电和放电功率的第二电池检测信号SM3，并且监视第二电池组25的充电和放电情形。

另外，总体控制单元29接收指示在执行电力辅助单元20的电力辅助之后主线L13的电力情形的第二电力检测信号SM4，并且监视电力辅助之后的电力情形，也就是说监视是否执行了目标电力辅助操作。

电力稳定化控制(充电和放电控制)

根据至少一个实施例，基于正态分布关系的充电和放电命令的预定模式被从总体控制单元29提供到第一电池组23和第二电池组25，因为从风力发电系统10到系统40的电力的变化的宽度被限制在预定范围内，例如图2B的P1中。总体控制单元29执行的充电和放电控制的示例在下文详细描述。

充电和放电控制

首先，总体控制单元29接收第一电力检测信号SM1并且基于第一电力检测信号SM1计算用于稳定风力发电系统10的输出电力的充电和放电模式。例如，总体控制单元29将第一电力检测信号SM1与轮廓波形相比较，选择在充电和放电模式中使用的预定模式(例如，波形形状)，并且同时计算应用到该充电和放电模式的充电和放电容量以及充电和放电周期。

例如，如果执行基于逆变器22的下游侧的DC波形的充电和放电控制，则被总体控制单元29选择为预定充电和放电模式的波形形状可包括方波、三角波或三角波近似。

另外，如果执行基于逆变器22的上游侧的AC波形的充电和放电控制，则波形形状可包括正弦波。

第一至第五充电和放电模式

如果基于逆变器22的下游侧的DC波形将方波、三角波或三角波近似选择为充电和放电模式，则总体控制单元29可执行控制，例如在第一示范性实施例中描述的[第一充电和放电模式1]到[第五充电和放电模式]的控制。

例如，总体控制单元29基于第一电力检测信号SM1选择充电和放电模式，对充电和放电模式分段，并且生成用于控制第一电池组23的第一电池控制模式和用于控制第二电池组25的第二电池控制模式。

然后，总体控制单元29向接口单元26输出总体控制信号SC1，其中添加了关于第一和第二电池控制模式的信息和关于电力转换单元控制模式的信息。

接口单元26向第一电池组23输出第一电池控制信号SC2，即，基于从总体控制单元29接收的总体控制信号SC1生成的充电和放电命令。

另外，接口单元26向第二电池组25输出第二电池控制信号SC3，即，类似生成的充电和放电命令。

另外，接口单元26向电力辅助DC/DC转换器24输出转换器控制信号SC4，即，基于从总体控制单元29接收的总体控制信号SC1生成的电力辅助DC/DC转换器24的通/断控制命令。类似地，接口单元26向逆变器22输出逆变器控制信号SC6，即，基于从总体控制单元29接收的总体控制信号SC1生成的逆变器22的通/断控制命令。

详细充电和放电模式的示例已在图3至图7中示出，并且总体控制单元29可执行例如第一示范性实施例那样的控制。

在此情况下，在从[第一充电和放电模式]到[第五充电和放电模式]的控制中，总体控制单元29在图3A、4A、5A、6A或7A的充电和放电模式被输出的时段中，也就是在第一电池组或第二电池组执行充电和放电操作时，向逆变器22输出控制逆变器22以使得其被接通的逆变器控制信号SC6。

如果在第一电池组23和第二电池组25的任何一个上不执行充电和放电操作，则总体控制单元29向逆变器22输出停止逆变器22(例如，控制逆变器22以使得其被关断)的逆变器控制信号SC6。因此，总体控制单元29可通过接口单元26一起控制第一电池组23、第二电池组25、电力辅助DC/DC转换器24和逆变器22。

另外，逆变器22的驱动比率可被降低，因为逆变器22被控制为当未在第一电池组23和第二电池组25的任何一个上执行充电和放电操作时被关断。因此，电力辅助单元20的整体效率可得以提高。

第六充电和放电模式

图13A至13D和14A至14D示出了基于逆变器22的上游侧的AC波形将正弦波选择为充电和放电模式的波形的示例。例如，总体控制单元29基于第一电力检测信号SM1选择应用到逆变器22的上游侧的充电和放电模式。

图13A示出了一个示例，其中，正弦波被选择为波形形状，并且充电和放电的1周期时段T10至T11被计算为10分钟。然后，总体控制单元29生成DC充电和放电模式，即，用于控制第一电池组23和第二电池组25的基础，使得逆变器22的上游侧的AC波形变成计算出的充电和放电模式(例如，正弦波)。

图13B示出了一个示例，其中总体控制单元29选择了方波作为用于控制第一电池组23和第二电池组25的DC充电和放电模式并且生成了方波充电和放电模式。另外，图14B示出了一个示例，其中总体控制单元29选择了三角波近似作为用于控制第一电池组23和第二电池组25的DC充电和放电模式，根据正弦波生成了三角波(参考图14B的三角线)，并且基于该三角波生成了三角波近似(参考图14B的实线)。

图13B至13D中总体控制单元29对第一电池组23、第二电池组25和电力辅助DC/DC转换器24的控制与图3A至3C的示例中所示的相同。

另外，在此情况下，总体控制单元29向逆变器22输出用于控制逆变器22以使得其被接通的逆变器控制信号SC6，因为其在第一电池组和第二电池组的任何一个上执行充电和放电操作。

图14B至14D中总体控制单元29对第一电池组23、第二电池组25和电力辅助DC/DC转换器24的控制与图4A至4C的示例中所示的相同。

另外，在此情况下，总体控制单元29向逆变器22输出用于控制逆变器22以使得其被接通的逆变器控制信号SC6，因为其在第一电池组和第二电池组的任何一个上执行充电和放电操作。

通过执行这种控制，第一电池组23的充电和放电电力和第二电池组25的充电和放电电力被组合，从而例如图13A或14A所示那样的充电和放电电力被传输到电力线L21。例如，例如图13A或14A所示那样的充电和放电电力被从电力辅助单元20传输到主线L13，从而执行基于第一电力检测信号SM1与轮廓波形之间的比较结果的电力辅助操作。因此，可以吸收自然能量发电系统的输出电力的变化。

在这种电力辅助操作中，总体控制单元29执行充电和放电控制，使得在第一电池组23和第二电池组25的每一个中设置休息时间。因此，虽然执行高速率的充电和放电，但与不执行这种控制的情况相比可实现电池组的长寿命周期。

另外，在图14B至14D所示的控制中，总体控制单元29在于第一电池组23中设置休息时间的同时在50％或更小的SOC(0％或更大到50％或更小的SOC的区段)中对第一电池组23充电和放电。

通过执行这种充电和放电控制，与在50％或更大的SOC(包括50％或更大的SOC的区段)中——例如在100％的SOC(0％或更大到100％或更小的SOC的区段)或者50％的SOC(50％或更大到100％或更小的SOC的区段)中——执行充电和放电的情况相比可延长电池组的寿命周期。

总体控制单元29在100％的SOC(0％或更大到100％或更小的SOC的区段)中对第二电池组25充电和放电，但在第二电池组25中设置比第一电池组23中更长的休息时间。例如，在本示范性实施例中，总体控制单元29控制休息时间以使得其相对于充电和放电时段为四倍。

通过执行这种控制，在100％的SOC(0％或更大到100％或更小的SOC的区段)中执行充电和放电，并且同时可延长第一电池组23、第二电池组25和包括第一和第二电池组的电力辅助单元20的整体寿命周期。

总体控制单元29被示为控制休息时间以使得在第二电池组25中相对于充电和放电时段提供四倍休息时间。然而，如果只需要在第二电池组25中设置比第一电池组23长的休息时间，则休息时间可短于四倍或者可超过四倍。即使在这种情况下，也可实现电力辅助单元20的长寿命周期。

另一实施例

图15示出了风力发电系统和电力辅助系统的另一实施例。图15的电力辅助单元20与图12那个的不同之处在于DC断路器27被安装在分支电力线L22中，分支电力线L22属于分支之后的电力线并且被放置在第一电池组23的部分。另外，接口单元26基于由总体控制单元29生成的总体控制信号SC1输出用于控制DC断路器27的切断/导通以使得DC断路器27被接通或关断的断路器控制信号SC5。

例如，DC断路器27被配置为基于来自接口单元26的断路器控制信号SC5改变分支电力线L22与第一电池组23之间的切断/导通并且在第一电池组23执行充电和放电操作时导通分支电力线L22和第一电池组23。

如果第一电池组23停止其充电和放电操作，则DC断路器27切断分支电力线L22与第一电池组23之间的连接。总体控制单元29对电力辅助单元20的充电和放电控制可像上述的充电和放电控制那样执行。

如上所述，第一电池组23的充电和放电可基于第一电池控制信号SC2来执行。由于可通过安装DC断路器27来从物理上切断第一电池组23的连接，所以当第一电池组23不执行充电和放电操作时会必然地阻断分支电力线L22与第一电池组23之间的电力的传播。

另一实施例

图16示出了风力发电系统和电力辅助系统的另一实施例。此实施例的电力辅助单元20与图12那个的不同之处在于电力辅助单元20可直接连接到系统40。例如，电力辅助单元20直接连接到系统40，因为电力辅助单元20的电力线L21通过断路器21和变压器47连接到系统40。

在此实施例中，总体控制单元29接收指示连接风力发电系统10的电力转换单元13和变压器42的主线L13的电力情形的第一电力检测信号SM1，并且向接口单元26输出用于控制第一电池组23、第二电池组25、电力辅助DC/DC转换器24和逆变器22的总体控制信号SC1。

另外，总体控制单元29从连接电力辅助单元20和变压器47的电力线接收指示执行电力辅助单元20的电力辅助之后的电力情形的第二电力检测信号SM4，并且监视电力辅助之后的电力情形，即，监视是否执行了期望的电力辅助操作。

在此实施例中，如果电力辅助单元20的电力线L21和系统40具有相同电压值，则电力辅助单元20可直接连接到系统40，而无需变压器47。

另一实施例

图17示出了风力发电系统和电力辅助系统的另一实施例。此实施例的电力辅助单元20与图12那个的不同之处在于电力辅助单元20被配置为连接到与系统40不同的第二系统50。例如，电力辅助单元20连接到第二系统50，因为电力辅助单元20的电力线L21通过变压器51连接到第二系统50。

另外，在电力线L21与变压器51之间形成断路器28，并且电力线L21与变压器51之间的连接被配置为导通/切断。当执行正常操作时，断路器28切断电力线L21与变压器51之间的连接。

例如，当发生异常时，例如当从风力发电系统10供应到系统40的电力被停止时或者当用于系统40的系统的电源41丢失时，断路器21自动地或者在总体控制单元29(控制线)的控制下切断主线L12与分支电力线L22之间的连接。断路器28自动地或者在总体控制单元29(控制线)的控制下导通电力线L21和变压器51。

因此，当执行正常操作时，执行从电力辅助系统2到风力发电系统10的电力辅助操作。当生成异常状态时，可通过电力线L21和变压器51从第一电池组23和第二电池组25的至少任何一个向第二系统50供应电力。例如，这可用作生成异常状态时的紧急电源。

另一实施例

图18示出了风力发电系统和电力辅助系统的另一实施例。此实施例的电力辅助单元20与图12那个的不同之处在于在电力辅助单元20的电力线L21中安装了滤波器电路31。滤波器电路31可包括安装在逆变器22与断路器21之间的电感器31a和安装在电力线L21与地之间的电容器31b。因此，可以平滑电力辅助单元20的辅助电力。

如果没有生成波纹的问题，例如，如果包括了使用另一电路或配置的滤波器功能或者在辅助电力中难以发生波纹的环境的情况下，可以从该配置中省略滤波器电路31。

另一实施例

图19示出了风力发电系统和电力辅助系统的另一实施例，其中两个电力辅助单元连接到风力发电系统。例如，电力辅助系统2可包括连接到图12所示的风力发电系统10的主线L13的电力辅助单元20a和20b以及总体控制单元29。例如，两个电力辅助单元20a和20b并联连接到风力发电系统10的主线L13。电力辅助单元20a和20b的每一个可具有与图12所示的电力辅助单元20相同的配置。

总体控制单元29接收指示在根据电力辅助系统2(电力辅助单元20)的辅助电力被供应之前主线L13的电力情形的第一电力检测信号SM1，并且向电力辅助单元20的接口单元输出总体控制信号SC1a。类似地，总体控制单元29向电力辅助单元20b的接口单元输出总体控制信号SC1b。

因此，总体控制单元29可总体控制两个电力辅助单元20a和20b中的第一电池组、电力辅助DC/DC转换器和第二电池组。另外，总体控制单元29从电力辅助单元20a接收第一电池监视信号SM2a和第二电池检测信号SM3a，并且从电力辅助单元20b接收第一电池监视信号SM2b和第二电池检测信号SM3b。

因此，总体控制单元29可一起监视两个电力辅助单元20a和20b的每一个中包括的第一电池组23和第二电池组25的电池电压、充电和放电电流和充电和放电功率。总体控制单元29可基于每条信息执行控制，例如关于第一电池组23或第二电池组25的充电和放电的信息和关于电力存储设备的驱动的信息。因此，可以改善根据总体控制单元29的控制性能。

图19示出了两个电力辅助单元20a和20b并联连接到风力发电系统10的主线L13的示例。在另一实施例中，三个或更多个电力辅助单元20可并联连接到风力发电系统10的主线L13。

即使在此情况下，通过例如图9那样的配置，总体控制单元29也可总体控制电力辅助单元20并且可一起监视每个电力辅助单元20中包括的第一电池组23和第二电池组25的电池电压。

另一实施例

图20示出了风力发电系统和电力辅助系统的另一实施例，其中安装了两个风力发电系统并且两个电力辅助单元连接到两个风力发电系统。例如，多个风力发电系统10连接到主线L13，并且主线L13通过变压器42连接到系统40。

电力辅助系统2具有与图19的电力辅助系统2相同的配置。图20与图19的不同之处在于总体控制单元29从多个风力发电系统10的每一个第一电力检测信号SM1。因此，虽然多个风力发电系统10连接到系统40，但也可应用根据本发明的电力辅助系统2(电力辅助单元20)。

如果多个风力发电系统10通过变压器42连接到系统40，则电力辅助单元20只需要连接到各个风力发电系统10的主线L13。在此情况下，如图19或20所示，多个电力辅助单元20a和20b可连接到多个风力发电系统10中的一些或全部。

另一实施例

图12示出了一个示例，其中电力辅助系统2被应用到包括同步发电机12的风力发电系统10。在另一实施例中，包括感应发电机的风力发电系统或太阳能发电系统可被应用到风力发电系统和电力辅助系统。

例如，如果根据上述实施例中的一个或多个的电力辅助系统2被应用到例如图10所示的包括感应发电机14的风力发电系统10，则电力辅助单元20只需要连接到图10所示的风力发电系统10的主线L14。

在本示范性实施例中，总体控制单元29接收指示在根据电力辅助系统2(电力辅助单元20)的辅助电力被应用之前主线L14的电力情形的第一电力检测信号SM1，并且向电力辅助单元20的接口单元26输出总体控制信号SC1。另外，总体控制单元29接收指示在电力辅助单元20的电力辅助被执行之后通过其来传输AC电力的主线L14的电力情形的第二电力检测信号SM4，并且监视电力辅助之后的电力情形，也就是说监视是否执行了期望的电力辅助操作。

总体控制单元29执行的详细控制可与第二示范性实施例的相同。例如，如果根据第二示范性实施例的电力辅助系统2被应用到例如图11所示的太阳能发电系统60，则电力辅助单元20只需要连接到太阳能发电系统60的主线L62。

在本示范性实施例中，总体控制单元29接收指示在根据电力辅助系统2(电力辅助单元20)的辅助电力被供应之前主线L62的电力情形的第一电力检测信号SM1，并且向电力辅助单元20的接口单元26输出总体控制信号SC1。

另外，总体控制单元29接收指示在电力辅助单元20的电力辅助被执行之后通过其来传输AC电力的主线L62的电力情形的第二电力检测信号SM4，并且监视电力辅助之后的电力情形，也就是说监视是否执行了目标电力辅助操作。总体控制单元29执行的控制可与任何先前实施例的相同。

其他实施例

在图1的配置中，分支电力线可连接到另一DC系统并且电力辅助系统可在生成异常状态时用作紧急电源。在图8的配置中，安装在分支电力线L22中的DC断路器27也被应用到图9至11的电力辅助单元20。

另外，总体控制单元29在上述实施例的一个或多个中被示为通过接口单元26一起控制第一电池组23、第二电池组25和电力辅助DC/DC转换器24。在另一实施例中，总体控制单元29和接口单元26的功能可被集成，并且总体控制单元29可直接一起控制第一电池组23、第二电池组25和电力辅助DC/DC转换器24。

在另一实施例中，总体控制单元29和接口单元26的功能可被集成，并且集成的总体控制单元29可直接一起控制第一电池组23、第二电池组25、电力辅助DC/DC转换器24和逆变器22。

在一个或多个先前实施例中，电力辅助系统2(电力辅助单元20)被示为被应用到风力发电系统或太阳能发电系统。在另一实施例中，电力辅助系统2(电力辅助单元20)可被应用到用于向系统供应由自然能量生成的电力的自然能量发电系统。例如，如果根据本发明的电力辅助系统2(电力辅助单元20)被应用到水力发电系统或泵水(waterpumping)发电系统，则取代图11的风车11使用被水力旋转的水轮机。其余的构成元素可与图1的相同。

因此，即使是水力发电系统或泵水发电系统也有如下的优点，即，可以吸收自然能量发电系统的输出电力的变化，并且可实现第一电池组和第二电池组的长寿命周期和整个电力辅助单元的长寿命周期。

控制单元和公开的实施例的其他处理特征可实现在例如可包括硬件、软件或这两者的逻辑中。当至少部分在硬件中实现时，控制单元和其他处理特征可例如是各种集成电路中的任何一种，包括但不限于专用集成电路、现场可编程门阵列、逻辑门的组合、片上系统、微处理器或者另外类型的处理或控制电路。

当至少部分在软件中实现时，控制单元和其他处理特征可包括例如存储器或其他存储设备，用于存储要被例如计算机、处理器、微处理器、控制器或其他信号处理设备执行的代码或指令。计算机、处理器、微处理器、控制器或其他信号处理设备可以是本文描述的那些或者除了本文描述的元素以外的那些。因为详细描述了形成方法(或者计算机、处理器、微处理器、控制器或其他信号处理设备的操作)的基础的算法，所以用于实现方法实施例的操作的代码或指令可将计算机、处理器、控制器或其他信号处理设备变换成用于执行本文描述的方法的专用处理器。

本文已公开了示例实施例，并且虽然采用了具体术语，但它们只是在宽泛且描述意义上来使用和解释的，而不是用于进行限定的。在一些场合中，正如本领域技术人员在本申请的申请日会清楚的，联系特定实施例描述的特征、特性和/或元素可单独使用或与联系其他实施例描述的特征、特性和/或元素结合使用，除非另有指示。因此，本领域技术人员将会理解，在不脱离如所附权利要求记载的本发明的精神和范围的情况下，可进行形式和细节上的各种改变。

Claims (17)

1.一种电力辅助装置，包括：

分支电力线，连接到自然能量发电系统的主线，该自然能量发电系统连接到第一系统；

第一电力存储设备，连接到所述分支电力线；

电力辅助DC/DC转换器，连接到所述分支电力线；以及

第二电力存储设备，连接到所述电力辅助DC/DC转换器的下游侧。

2.如权利要求1所述的装置，其中：

所述自然能量发电系统包括被自然能量旋转的旋转体、要被所述旋转体驱动的同步发电机以及所述同步发电机与所述系统之间的电力转换器，

所述电力转换器包括执行AC/DC转换的第一逆变器和执行DC/AC转换的第二逆变器，所述第一逆变器和第二逆变器串联连接，并且

所述分支电力线连接到DC主线，该DC主线连接所述第一逆变器和第二逆变器。

3.如权利要求1所述的装置，其中：

所述自然能量发电系统包括被自然能量旋转的旋转体、要被所述旋转体驱动的感应发电机以及所述感应发电机的次级绕组中的电力转换器，

所述电力转换器包括执行AC/DC转换的第一逆变器和执行DC/AC转换的第二逆变器，所述第一逆变器和第二逆变器串联连接，并且

所述分支电力线连接到DC主线，该DC主线连接所述第一逆变器和第二逆变器。

4.如权利要求1所述的装置，其中，所述第一电力存储设备具有比所述第二电力存储设备高的输出电压。

5.如权利要求1所述的装置，还包括：

DC断路器，其在来自所述分支电力线的分支之后的电力线相对应的电力线中，该DC断路器被放置在所述第一电力存储设备侧以从电气上导通或切断所述第一电力存储设备和所述分支电力线。

6.如权利要求1所述的装置，其中：

所述主线包括AC主线，并且

所述电力辅助装置包括连接到所述AC主线的逆变器，所述分支电力线连接到所述逆变器的下游侧并通过所述逆变器连接到所述AC主线。

7.如权利要求6所述的装置，其中：

所述逆变器连接到与所述第一系统不同的第二系统，并且

当从所述自然能量发电系统供应到所述第一系统的电力被停止或者供应到所述第一系统的电力被停止时，所述电力将通过所述逆变器被从所述第一电力存储设备或所述第二电力存储设备中的至少一个供应到所述第二系统。

8.如权利要求1所述的装置，其中，所述自然能量发电系统包括：

总体控制器，其输出总体控制信号来控制所述第一电力存储设备和所述第二电力存储设备的充电和放电；

接口，其接收所述总体控制信号，基于所述总体控制信号生成控制所述第一电力存储设备的充电和放电的第一电池控制信号，将所述第一电池控制信号输出到所述第一电力存储设备，生成控制所述第二电力存储设备的充电和放电的第二电池控制信号，并且将所述第二电池控制信号输出到所述第二电力存储设备，并且其中：

控制第一充电和放电控制以及第二充电和放电控制以使得所述第一充电和放电控制以及所述第二充电和放电控制被交替选择，其中所述第一充电和放电控制以及所述第二充电和放电控制将由所述总体控制器通过所述接口来控制，并且其中：

所述第一充电和放电控制包括对所述第一电力存储设备和所述第二电力存储设备当中的第一设备充电和放电并且同时停止对所述第一电力存储设备和所述第二电力存储设备当中的第二设备充电和放电，并且

所述第二充电和放电控制包括对所述第二设备充电和放电并且同时停止对所述第一设备充电和放电。

9.如权利要求8所述的装置，其中：

由所述总体控制器输出的所述总体控制信号包括对所述电力辅助DC/DC转换器执行通/断控制的转换器控制命令，并且

所述接口基于所述转换器控制命令向所述电力辅助DC/DC转换器输出控制所述电力辅助DC/DC转换器的转换器控制信号。

10.一种电力辅助系统，包括：

如权利要求1所述的电力辅助装置，以及

总体控制器，其控制所述第一电力存储设备和所述第二电力存储设备的充电和放电，所述总体控制器交替执行第一充电和放电控制以及充电和放电控制，其中：

所述第一充电和放电控制包括对所述第一电力存储设备和所述第二电力存储设备当中的第一设备充电和放电并且同时停止对所述第一电力存储设备和所述第二电力存储设备当中的第二设备充电和放电，并且

所述第二充电和放电控制包括对所述第二设备充电和放电并且同时停止对所述第一设备充电和放电。

11.如权利要求10所述的系统，其中，所述总体控制器：

在所述第一充电和放电控制中对所述第一设备充电和放电并且停止对所述第二设备的充电和放电以使得充电状态(SOC)变成Q1％或更小，并且

在所述第二充电和放电控制中对所述第二设备充电和放电并且停止对所述第一设备的充电和放电以使得SOC变成Q2％或更小，其中满足Q1＝50并且Q1<Q2＝100，并且其中所述第二充电和放电控制的时间小于所述第一充电和放电控制的时间。

12.如权利要求10所述的系统，其中，所述总体控制器：

接收指示所述电力的状态的电力监视信号，

基于所述电力监视信号计算与所述分支电力线的辅助电力相对应的三角波的充电和放电命令波形，

将所述三角波分段成要被应用到所述第一充电和放电控制的第一充电和放电命令以及要被应用到所述第二充电和放电控制的第二充电和放电命令，并且

控制所述第一电力存储设备和第二电力存储设备。

13.如权利要求10所述的系统，其中，所述总体控制器执行：

第三充电和放电控制，其中Q1＝50，所述第一设备被充电和放电以使得所述第一设备的SOC变成Q1％或更小，并且同时所述第二设备的充电和放电被停止，

第四充电和放电控制，其中Q1+Q2＝100，所述第一设备被充电和放电以使得所述第一设备的SOC变成Q1％或更小，并且同时所述第二设备被充电和放电以使得所述第二设备的SOC变成Q1％或更大到Q2％或更小，

第五充电和放电控制，其中所述第一充电和放电控制和所述第二充电和放电控制被组合；以及

第六充电和放电控制，其中所述第三充电和放电控制和所述第四充电和放电控制被按预定比率组合。

14.一种电力辅助系统，包括：

如权利要求1所述的电力辅助装置；以及

总体控制器，其控制所述第一电力存储设备和所述第二电力存储设备的充电和放电，其中所述总体控制器交替执行第一充电和放电控制以及第二充电和放电控制，其中：

在所述第一充电和放电控制中，所述第一电力存储设备和所述第二电力存储设备当中的第一设备被充电和放电以使得所述第一设备具有Q1％或更小的充电状态(SOC)，其中满足Q1＝50，并且所述第一电力存储设备和所述第二电力存储设备当中的第二设备的充电和放电被停止，并且

在所述第二充电和放电控制中，所述第一设备被充电和放电以使得满足Q1+Q2＝100并且所述第一设备的SOC变成Q1％或更小，并且所述第二设备被充电和放电以使得所述第二设备的SOC变成Q1％或更大到Q2％或更小。

15.一种电力辅助系统，包括：

如权利要求1所述的电力辅助装置，以及

总体控制器，其控制所述第一电力存储设备和所述第二电力存储设备的充电和放电，其中所述总体控制器交替执行第一充电和放电控制以及第二充电和放电控制，其中：

在所述第一充电和放电控制中，所述第一电力存储设备和所述第二电力存储设备当中的第一设备被充电和放电以使得所述第一设备具有Q1％或更小的充电状态(SOC)，其中满足Q1＝50，并且所述第一电力存储设备和所述第二电力存储设备当中的第二设备的充电和放电被停止，并且

在所述第二充电和放电控制中，所述第一设备被充电和放电以使得满足Q1+Q2＝100并且所述第一设备的SOC变成Q1％或更小，并且所述第二设备被充电和放电以使得所述第二设备的SOC变成Q1％或更大到Q2％或更小。

16.如权利要求15所述的系统，其中，所述总体控制器：

接收指示所生成的电力的状态的电力监视信号，并且

基于所述电力监视信号计算与所述分支电力线的辅助电力相对应的充电和放电命令波形并且执行所述第一充电和放电控制以及所述第二充电和放电控制以使得所述分支电力线的充电和放电波形变成所述充电和放电命令波形。

17.如权利要求16所述的系统，其中，所述总体控制器：

对基于具有基于所述电力监视信号计算出的幅度以及充电和放电周期的三角波和方波的组合的三角波近似进行分段，

生成要被应用到所述第一充电和放电控制的第一充电和放电命令以及要被应用到所述第二充电和放电控制的第二充电和放电命令并且控制所述第一电力存储设备和所述第二电力存储设备。