CN105281420B - 控制电能源在供电网络上传递的电力的方法和电力系统 - Google Patents
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Abstract
在用于控制通过至少两个电能源(16)在供电网络(20)上传递的电力的此控制方法中，每一个电能源(16)包括用于存储电能的存储部件(22)。所述方法对于每一个电能源(16)包括下列步骤：‑通过电能源(16)将交流电压信号施加到供电网络(20)上；‑测量相关联的电力；‑确定存储在存储部件(22)中的电能；‑计算作为所测量的电力的函数的电压信号参数的设置点值；‑修改电压信号，将电压信号参数的值修改为等于所计算的设定点值。在计算步骤期间，额外地计算作为所确定的存储的电能的函数的设定点值。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于控制通过至少两个电能源在供电网络上传递的电力的控制方法、和包括连接到供电网络的至少两个电能源的相关联的电力系统。
背景技术
在负载连接到的供电网络的电力供应领域中，已知这样的电力系统，其包括能够经由网络向负载供应电力的主电力供应部件、以及也被称为电能供应单元的连接到供电网络的电能源。在说明书的下列部分中，将考虑电能供应单元对应于连接到供电网络的电能存储单元的示例。然而，已知在这种电力系统中考虑的电能供应单元更一般地对应于连接到供电网络的电压源。因此，在这种系统中，在主电力供应部件故障的情况下，并且更具体地在停止通过主电力供应部件向负载供应电力(主电力供应部件于是不再向负载供应电力，并且不再确保维持网络上的稳定频率和稳定电压)的事件中，存储单元能够向负载供应电力。
更确切地，电能存储单元各自包括电能存储部件和用于控制存储部件的控制模块。当主电力供应部件故障时，存储单元能够操作为电压源。存储单元并联到网络。
在这种电力系统中已知的问题在于确保要传递到负载的电力在存储单元之间的分配，也就是说，更一般地在电能供应单元之间的分配。事实上，目的在于确保通过存储单元根据负载的额定电力公平地和均匀地传递负载所要求的电力。
在这种系统中遭遇的第二个问题在于在不使用全部存储单元的监督系统的情况下，也就是说，通过具有独立的存储单元，来执行传递的电力的分配。
因此，来自工业电子学报(Transactions on industrial electronics)的2008年8月的期刊中L H发表的Josep M Guerrero的文件“Control of DistributedUninterruptible Power Supply Systems”的已知技术是使用被称为(静态)下垂控制的方法，以便在彼此独立的例如对应于存储单元的电能供应单元之间分配要传递到负载的电力。根据该方法，每一个存储单元能够使用作为从存储单元输出的所测量的有功和无功电力的函数而得到适配的频率和幅度，在网络上传递电压信号。更确切地，在故障之后停止通过主电力供应部件对负载的电力供应时，每一个存储单元的控制模块被配置为在网络上输出具有最大频率F’和最大幅度A’的电压信号，其对应于当没有负载连接到网络时在网络上要传递的电压和幅度。然后，每一个控制模块测量从对应的存储单元输出的向网络供应的有功和无功电力，并且使得电压信号的幅度值和频率值根据下列等式变化：
F＝F'-Kw*(P*sin(θ)-Q*cos(θ)) (1)
A＝A'-KA*(P*sin(θ)+Q*cos(θ)) (2)
其中θ是网络的复阻抗的相位，该相位对于电阻式网络等于0°，并且对于电感式网络等于90°；
A是电压信号的幅度，F是电压信号的频率，P是有功电力，Q是无功电力；以及
Kw和KA是可配置的系数。
因此，在电阻式网络的情况下，获得下列等式：
F＝F'+Kw*Q (3)
A＝A'-KA*P (4)
这种控制方法使得可以在例如上文所述的电力系统的电力系统中对于以下实时进行补偿：当负载连接到网络时，其本身和负载之间的阻抗最低的存储单元(也就是说，更一般地电能供应单元)将与它的额定电力成比例地在网络上传递大于其他存储设备的电力份额的电力份额。此外，对于每一个存储单元，已知通过存储单元在电力供应网络上传递的电力随着通过存储单元输出的电压信号的频率和幅度增加。因此，在电阻式网络的示例中，经由上文呈现的等式(4)使得电压信号的幅度变化的行为使能通过每一个存储单元输出的电压信号的追溯控制，并且提供确保在多个存储单元之间分配要向连接到网络的负载供应的电力的能力。
然而，所述下垂控制方法呈现出关于电能存储单元向连接到网络的负载供应电力的时间段和存储在存储单元中的电能的管理的缺点，尤其在存储单元不存储相同量的电能的情况下。
发明内容
本发明的目的因此在于提供一种用于控制通过多个存储单元传递到供电网络的电力的控制方法，所述控制方法允许在各种不同的存储单元之间分配传递的电力，并且提供如下能力：在更长时间段内和使用电能存储单元的优化的放电，向连接在网络上的负载供应电力，以便在最大程度上使用存储在存储单元中的电能。
为此，本发明涉及一种用于控制通过至少两个电能源在供电网络上传递的电力的控制方法，其中每一个电能源连接到网络并且包括用于存储电能的存储部件，对于每一个电能源，所述方法包括下列步骤：
-通过电能源将交流电压信号施加到供电网络上以用于向网络供应电力，其中电压信号参数具有预定初始值；
-测量与施加的电压信号相关联的电力；
-确定存储在存储部件中的电能；
-计算作为所测量的电力的函数的电压信号参数的设定点值；
-修改电压信号，电压信号参数的值被修改以便等于所计算的设定点值。
根据本发明，在计算步骤期间，额外地计算作为所确定的存储的电能的函数的设定点值。
通过利用本发明，经由控制和修改作为存储在每一个电能源的存储部件中的电能的函数的电压信号参数，改进通过一个或多个电能源在网络上要传递的电力的分配。每一个电能源(并且更确切地是对应的存储部件)的放电被优化，并且增加每一个电能源能够向网络供应电力的时间长度。因此，在最大程度上使用存储在每一个存储部件中的电能。
根据本发明的有利方面，所述控制方法还包括单独考虑的、或根据全部技术上可能的组合而考虑的下列特征中的一个或多个：
-取决于网络的类型，从电压信号的幅度和电压信号的频率选择电压信号参数；
-在计算步骤期间，设定点值是电力的递减函数并且是所存储的电能的递增函数；
-在计算步骤期间之前，对于每一个电能源，所述方法包括记录和存储能够被存储部件存储的最大电能的值的步骤，并且在计算步骤期间，设定点值是在所存储的电能和最大电能之间的第一比值的函数；
-在计算步骤期间，基于第一仿射函数确定设定点值，第一仿射函数取决于所测量的电力并且具有负斜率；
-第一仿射等式满足如下等式：
其中，i、j是分别对应于给定时刻和电能源的标识符的整数指数，B’是当电能源连接到网络并且没有负载连接到网络时的电压信号参数的期望值，并且Pij、ESij、ESMj、Bij、K1j和K2j分别是电力、所存储的电能、最大电能、设定点值、预定值的第一系数和预定值的第二系数。
-每一个电能源能够向网络传递最大电力；并且，一方面第一系数和第二系数之间的差、与另一方面最大电力之间的乘积，对于电能源中的每一个相等；
-每一个电能源能够向网络传递最大电力，并且为了使电压信号参数大于最小操作值、并且对于每一个电能源，在计算步骤期间，当所测量的电力等于最大电力时，设定点值等于最小操作值；
-在计算步骤期间，基于连续分段线性函数计算设定点值，该连续分段线性函数在第一电力区间等于第一仿射函数，并且在第二电力区间等于第二仿射函数，第二区间包括最大电力，并且第二区间的下限大于或等于第一区间的上限；
-每一个电能源能够向网络传递最大电力Pnj，并且为了使电压信号参数大于最小操作值Bmin，并且在计算步骤期间，基于下列等式计算电压信号参数：
其中
其中，i、j是分别对应于给定时刻和电能源的标识符的整数指数，B’是当电能源连接到网络并且没有负载连接到网络时的电压信号参数的期望值， dk是预定值参数，并且Pij、ESij、ESMj、Bij分别是电力、所存储的电能、最大电能和设定点值。
本发明还涉及一种包括至少两个电能源的电力系统，每一个电能源连接到供电网络，并且包括用于存储电能的存储部件和用于控制存储部件的控制模块，每一个控制模块包括：
-信号施加单元，用于将交流电压信号施加到供电网络上以用于向网络供应电力，其中电压信号参数具有预定初始值；
-测量装置，用于测量与所施加的电压信号相关联的电力；
-确定装置，用于确定存储在存储部件中的电能；
-计算装置，用于计算作为所测量的电力的函数的电压信号参数的设定点值；以及
-用于修改电压信号的信号修改装置，其能够修改电压信号参数的值以便使电压信号参数的值等于所计算的设定点值。
根据本发明，计算装置能够计算还作为所确定的存储的电能的函数的设定点值。
附图说明
根据下列仅通过非限制性示例给出并且参考附图进行的描述，本发明将被更好地理解并且其其他优点将变得更清楚，其中：
-图1是根据本发明的第一实施例的电力系统的示意表示，所述系统包括连接到电阻式供电网络的多个电能源；
-图2是各自表示作为从所述电能源输出的测量的电力的函数的、通过图 1中示出的电能源中的一个输出的电压信号的幅度的设定点值的变化的两条曲线的集合；
图3是用于控制通过图1中示出的电能源传递到供电网络的电力的电力控制方法的流程图；
图4是根据本发明的第二实施例的与图1中示出的表示类似的表示；
图5是根据本发明的第二实施例的与图2中示出的两条曲线的集合类似的两条曲线的集合；
图6是根据本发明的第二实施例的与图3中示出的流程图类似的流程图；
图7是根据本发明的第三实施例的与图2和图5中示出的两条曲线的集合类似的两条曲线的集合；
图8是用于电感式供电网络的与图2中示出的两条曲线的集合类似的两条曲线的集合；
图9是用于电感式供电网络的与图5中示出的两条曲线的集合类似的两条曲线的集合；以及
图10是用于电感式供电网络的与图7中示出的两条曲线的集合类似的两条曲线的集合。
具体实施方式
图1中呈现根据本发明的第一实施例的电力系统12。电力系统12包括主电力供应部件14、例如存储单元16的两个电能源16、和连接到供电网络 20的两个电力负载18。
在图1中，主电力供应部件14从供电网络20断开并且不再向供电网络 20和负载18供应电力。
存储单元16连接到供电网络20并且意图用于当主电力供应部件14从网络20断开时向负载18供应电力。
存储单元16各自包括用于存储电能的存储部件22和用于控制存储部件 22的控制模块24。存储单元16被配置为在供电网络20上输出本地交流电压信号S1ij，以便向负载18供应电力，其中j是对应于存储单元16的编号的整数指数，并且i是对应于给定时刻的整数指数。存储单元16相对于彼此并联地连接到网络20。
意图经由供电网络20向负载18供应电力，并且负载18被设计为当它们连接到网络20时消耗第一电力P18。换句话说，当连接到网络20时，负载 18能够请求第一电力P18，并且存储单元16被设计为供应所请求的电力P18。在下列部分中，说明书将更具体地考虑要传递到负载18的有功电力，当电力流从存储单元16向负载18流动(circulate)时，有功电力为正。
供电网络20是被设计用于向电力负载18供应电力的三相网络。供电网络20可以被视为类似于低电压网络。在下列部分中，认为供电网络20是电阻式的。
通过变形，供电网络20是单相网络。
电力负载18和供电网络20被配置为使用最小电操作值操作，也就是说，使用其参数大于操作边界参数的总交流电压信号S2操作。通过示例，电力负载18和供电网络20被配置为使用其幅度大于最小操作幅度Amin并且其频率高于最小操作频率Fmin并低于最大操作频率Fmax的总交流电压信号S2操作。总交流电压信号S2对应于在网络20上看见的、且由通过每一个存储单元16 经由本地交流电压信号S1ij向网络供应电力产生的电压。
每一个电能存储部件22能够累积，也就是说，存储最大电能ESMj，其被称为最大可存储能量ESMj，也被称为最大容量。该最大可存储能量以例如瓦特-小时(Wh)表示。
每一个控制模块24能够传递最大电力，例如最大有功电力Pnj。每一个控制模块24能够命令控制将本地交流电压信号S1ij施加到供电网络20，以便向网络和负载18供应电力。
每一个控制模块24能够输出本地电压信号S1ij，其中幅度大于最小操作幅度Amin并且频率高于最小操作频率Fmin并低于最大操作频率Fmax。
更确切地，每一个控制模块24是直流-交流(DC-AC)电压转换器，并且包括处理单元28、以及用于将本地电压信号S1ij施加到供电网络20的信号施加单元30。在随后的部分中，将描述单个控制模块24，该描述适用于全部控制模块24。施加本地电压信号S1ij对应于生成本地电压信号S1ij，也就是说，在网络20上输出本地电压信号S1ij。
控制模块24彼此独立，也就是说，它们并未连接到监督系统以用于监督全部存储单元，该控制模块24将能够基于通过其他存储单元16传送的数据和/或基于在其他存储单元16附近执行的测量来命令控制每一个存储单元16。
处理单元28包括处理器32和内存存储器(memory storage)34。
处理器32能够执行包括在内存存储器34中的软件应用，其确定本地电压信号S1ij以及向施加单元30传送本地电压信号S1ij，以便施加单元30将其施加到网络20。
内存存储器34包括用于记录和存储被称为预定初始频率的预定的初始频率值和本地电压信号S1ij的幅度的预定初始值的第一记录存储软件应用 35、以及用于测量在网络20上传递的有功电力Pij的测量软件应用36。
内存存储器34还包括用于确定在存储部件22中存储的电能ESij的电能确定软件应用38、和用于记录和存储存储部件22的最大可存储电能ESMj的第二记录存储软件应用40。
内存存储器34还包括：用于备份提供本地电压信号S1ij的幅度的设定点值Aij的等式(也就是说，函数)的备份软件应用42；用于计算设定点值Aij的计算软件应用44；以及用于修改本地电压信号S1ij的信号修改软件应用46。在随后的部分中，幅度的设定点值Aij也称为幅度设定点Aij。
第一记录存储软件应用35被配置为响应于主电力供应部件14从网络20 断开和接收到用于触发通过存储单元16向网络20供应电力的触发命令，向施加单元30发送幅度和频率的预定初始值。施加单元30随后被配置为在网络上施加作为例如本地电压信号的幅度和频率的参数的函数的本地电压信号。本地电压信号的幅度和频率例如分别等于预定初始幅度值和预定初始频率。
有利地，第一记录存储软件应用35还能够记录和存储最小操作幅度Amin和最大有功电力Pnj。
测量软件应用36能够测量通过存储单元16输出的有功电力Pij，并且与未表示的用于测量从存储单元16输出的电流和电压的测量装置相关联。通过存储单元16输出的有功电力Pij对应于与电压信号S1ij相关联的电力Pij。
备份软件应用42对于也被称为设定点值计算等式的提供本地电压信号 S1ij的幅度的设定点值Aij的等式是特定的。该等式是所确定的存储的电能ESij和存储的最大可存储能量ESMj的测量的有功电力Pij的函数。
在随后的部分中，所存储的电能ESij也被称为可用电能ESij并且对应于在存储部件22中存储的电能的量，也就是说，对应于存储部件22的容量，并且以瓦特-小时(Wh)表示。
如先前在上文中对于现有技术所示，在基本上电阻式的网络中，使得作为所测量的有功电力Pij的函数的本地电压信号的幅度变化的行为，使得可以根据等式(2)来控制要向负载18传递的有功电力在存储单元16之间的分配。此外，使得给出幅度的设定点值Aij的等式取决于可用电能和最大可存储电能的事实提供如下能力：如稍后将解释的，改进要传递的有功电力在存储单元16之间的分配，以及增加存储单元16能够向供电网络20供应电力(也就是说，向负载18供应电力)的时间段。
用于计算设定点值的等式是有功电力Pij的递减函数和可用电能ESij的递增函数。优选地，该等式是所测量的有功电力Pij的函数、和在所计算的可用电能ESij与最大可存储电能ESMj之间的第一比值的函数。第一比值表示存储部件22的负载状态。
用于计算设定点值的等式是例如第一仿射函数。第一仿射函数取决于所测量的有功电力Pij，并且包括作为第一比值的函数以递减方式变化的负斜率。
通过示例，第一仿射函数满足如下：
其中，A’对应于当存储单元16连接到网络20并且没有负载18连接到网络20时的本地电压信号S1ij的幅度的期望值，也就是说，例如在幅度的预定初始值；Pij、ESij、ESMj、Aij、K1j和K2j分别是对于具有指数j的存储单元 16，在具有指数i的时刻(时间)通过测量软件应用36测量的电力、在具有指数i的时刻确定的可用电能、最大可存储电能、幅度的设定点值、预定值的第一系数和预定值的第二系数。
优选地，第一和第二系数可以被参数化。
第一系数K1j和第二系数K2j例如满足：对于存储单元16中的每一个，在一方面第一系数K1j和第二系数K2j之间的差、与另一方面最大电力Pnj之间的乘积相等并且等于常数U。此外，如果认为A’和Amin对于全部存储单元 16相等，则获得下列等式：
换句话说，第一系数和第二系数之间的差等于在一方面当存储单元16 连接到网络20并且没有负载18连接到网络20时的本地电压信号的幅度的期望值和最小操作幅度之间的差、与另一方面最大有功电力Pnj之间的比值。
图2示出对于两个给定存储单元16的、表示第一仿射函数的第一曲线 50和第二曲线60，两个存储单元具有第一比值的两个不同的值。更确切地，第一曲线50对应于第一比值的比对于第二曲线60选择的值大的值。换句话说，考虑到两个给定存储单元16具有相同的最大能量ESMj，第一曲线50表示例如当可用电能ESij基本上等于最大可存储电能ESMj时经由第一仿射函数计算的幅度设定点值，并且第二曲线60表示例如当可用电能低于最大可存储电能时(例如两倍低)经由第一仿射函数计算的幅度设定点值。因此，图2 中示出：与最大可存储能量ESMj相比，可用电能ESij越低，幅度设定点Aij作为所测量的有功电力Pij的函数显著减小的程度越大。这使得对于可用电能 ESij与最大可存储能量ESMj相比更高的存储单元可以具有更大的幅度设定点 Aij。
因此，第一比值大于任何其他存储单元16的第一比值的存储单元16具有向供电网络20传递更多有功电力的倾向。存储部件22因此以作为第一比值的函数的不同速度放电，这使得可以增加存储单元16能够向负载供应电力的时间段，尤其在它们相应的存储部件22不存储相同量的电能ESij时。
计算软件应用44能够基于第一仿射函数计算幅度的设定点值Aij。因此，计算软件应用44例如能够周期性地计算幅度设定点值Aij。
修改软件应用46能够修改本地电压信号S1ij的幅度值，以便本地电压信号的幅度值等于通过计算软件应用44计算的幅度设定点值。更确切地，每次通过计算软件应用44计算出新的幅度设定点值Aij时，修改软件应用46例如能够将电压信号的幅度固定为等于通过计算软件应用44计算的幅度设定点值。
修改软件应用46例如能够向施加单元30传送幅度设定点值Aij。
现在将借助于图3中示出的处理流程图呈现电力系统12的操作。
在初始的获取步骤100期间，每一个存储单元16经由执行备份软件应用 42获取提供幅度设定点值Aij的等式，也就是说，第一仿射函数，并且保存和存储该等式。有利地，该等式由操作者确定，并且随后由操作者向内容存储器34传送，并且更确切地向备份软件应用42传送。此外，保存和存储幅度和频率的预定初始值。有利地，还保存和存储最小操作幅度Amin和相应的最大有功电力Pnj。
在启动步骤102期间，主电力供应部件从网络20断开，并且存储单元 16被命令控制以便向网络20和负载18供应电力。
然后，在命令控制步骤104期间，每一个控制模块24命令将本地交流电压信号S1ij施加到供电网络20，用于向负载18供应电力。本地电压信号S1ij具有等于预定初始频率值的频率、以及等于预定初始幅度值的幅度。
然后，在记录和存储步骤105期间，每一个存储单元16记录和存储对应的存储部件22的最大可存储电能ESMj，也就是说，存储部件22的最大容量。
随后，在测量步骤106的过程期间，每一个存储单元16经由测量软件应用36测量其输出到网络20的有功电力Pij。
在随后的确定步骤108期间，每一个控制模块24，也就是说，每一个存储单元16，计算或测量对应的存储部件22中的可用电能ESij，也就是说，存储部件22的可用容量。
在计算步骤112的过程期间，每一个存储单元16基于所获取的等式，也就是说，基于所测量的有功电力Pij、所确定的可用电能ESij、以及基于保存和存储的最大可存储能量ESMj，计算对应的幅度设定点值Aij。因此幅度设定点值Aij作为确定的可用电能的函数来计算，并且取不同的非空值用于可用电能ESij的各种不同的非空值。
然后，在修改步骤114期间，每一个存储单元修改本地电压信号S1ij。更确切地，修改电压信号的幅度值以便等于在步骤112中确定的幅度设定点值Aij。
最后，在修改步骤114之后，重复测量步骤106，并且更一般地，重复步骤106到114。重复这些步骤的周期例如等于10毫秒。
幅度设定点值Aij因此作为所测量的有功电力Pij和确定的可用电能ESij的函数来定期更新，这使得可以优化要传递到负载18的电力在存储单元16 之间的分配。事实上，存储部件22并不全部以相同速度放电，而是以基于它们存储的电能的量(也就是说，在每一个存储部件22中剩余的电能的量)优化的速度放电。存储单元能够向负载18供应电力(也就是说，具体地，能够传递操作负载18要求的有功电力)的时间段因此增加。
在图4中示出的第二实施例中，与第一实施例的元件类似的元件具有相同参考标号，并且随后将仅详细描述第一和第二实施例之间的区别。
在图4中示出的电力系统12中，与第一实施例相比，每一个存储单元 16的内存存储器34包括：代替第一实施例中描述的备份软件应用42的第一备份软件应用142，用于备份各自提供幅度设定点值Aij的函数；以及选择软件应用148，用于选择提供幅度设定点值Aij的函数中的一个。
备份软件应用142例如能够备份在第一实施例中呈现的第一仿射函数、以及各自提供幅度设定点值Aij的第二仿射函数和第三仿射函数。
备份软件应用142还能够记录和存储对于存储单元16特定的预定特定数据。特定数据例如是幅度设定点阈值AL和有功电力阈值PL。
第二仿射等式例如如下：
Aij＝Amin+K3ij*(Pnj-Pij),其中 (7)
第三仿射等式如下：
Aij＝Amin+K4ij*(Pnj-Pij),其中 (9)
在选择提供对应于要施加于具有指数i的时刻的幅度设定点值的幅度设定点值Aij的函数中的一个之前，选择软件应用148能够记录和存储对应于要施加于具有指数i-1的时刻的幅度设定点值的临时(temporary)幅度设定点值A(i-1)j。默认地，临时幅度设定点值例如等于A’。
选择软件应用148能够将临时设定点值A(i-1)j与幅度设定点阈值AL进行比较，以及将所测量的有功电力Pij与有功电力阈值PL进行比较。
选择软件应用148还能够基于下列计算公式计算参考有功电力Pref和参考幅度设定点值Aref：
选择软件应用148还能够将所测量的有功电力Pij与参考有功电力Pref进行比较、并且将临时幅度设定点值A(i-1)j与参考幅度设定点值Aref进行比较。
选择软件应用148因此能够基于临时幅度设定点值A(i-1)j和幅度设定点阈值AL之间、通过测量软件应用36测量的有功电力Pij和有功电力阈值PL之间、通过测量软件应用36测量的有功电力Pij和参考有功电力Pref之间、以及临时幅度设定点值A(i-1)j和参考幅度设定点值Aref之间的比较结果，从第一、第二和第三仿射函数中选择一个函数。
例如，如果临时幅度设定点值A(i-1)j严格大于幅度设定点阈值AL，并且如果所测量的有功电力Pij严格低于有功电力阈值PL，则选择软件应用148能够选择第一仿射函数。
此外，如果临时幅度设定点值A(i-1)j大于或等于参考幅度设定点值Aref，并且如果所测量的有功电力Pij大于或等于有功电力阈值PL，则选择软件应用 148能够选择斜率小于第一仿射等式的斜率的第二仿射函数。
如果临时幅度设定点值A(i-1)j小于或等于幅度设定点阈值AL，并且如果所测量的有功电力Pij严格小于参考有功电力Pref，则选择软件应用148能够选择斜率大于第一仿射等式的斜率的第三仿射函数。
换句话说，选择软件应用148能够确定提供本地电压信号S1ij的幅度设定点值Aij的等式，其对应于具体地取决于所测量的有功电力Pij和第一比值的分段线性函数。
因此，选择软件应用148被设计为使得：对于每一个存储单元16，当所测量的有功电力Pij等于最大有功电力Pnj时，所选择的函数(也就是说，所确定的等式)验证幅度设定点值Aij等于最小操作幅度Amin。
计算软件应用44能够基于通过选择软件应用148选择的函数，计算幅度设定点值Aij。
图5呈现对于第一比值的两个不同的值的、表示提供本地电压信号S1ij的幅度设定点值Aij的等式的第三曲线158和第四曲线160。第三曲线158是基于第一和第二函数确定的第一分段线性函数。第四曲线160是基于第一和第三函数确定的第二分段线性函数。
第一分段线性函数在第一有功电力区间[0；PL]等于第一仿射函数，并且在第二有功电力区间[PL；Pnj]等于第二仿射函数。第二区间的下限大于或等于第一区间的上限，并且第二区间包括最大有功电力Pnj。在所述示例中，第二区间的下限等于第一区间的上限。
类似地，第二分段线性函数在第三有功电力区间等于第一仿射函数，并且在第四有功电力区间等于第三仿射函数。第四区间的下限大于或等于第三区间的上限，并且第四区间包括最大有功电力Pnj。在所述示例中，第四区间的下限等于第三区间的上限。
如图5中呈现的，当所测量的有功电力Pij等于最大有功电力Pnj时，第一和第二分段线性函数向最小操作幅度Amin收敛。第三曲线158和第四曲线 160各自与存储单元16中的一个相关联。
控制模块24因此被配置为当负载18要求(请求)最大有功电力Pnj时能够传递最大有功电力Pnj。更确切地，适配第一和第二分段线性函数，以便优化要传递到负载18的电力的分配，并且以便存储单元各自在网络20上传递能够上升到最大有功电力Pnj的值的有功电力。
如图5中呈现的，每一个控制模块24有效地控制幅度设定点值Aij，并且从而控制电力在存储单元16之间的分配，一直到第三曲线158和第四160 曲线中的一个达到等于最小操作幅度值Amin的纵坐标的点。因此，当所测量的有功电力Pij等于最大有功电力Pnj时使得第三曲线158和第四曲线160向最小操作幅度Amin收敛的事实，使得对于与第一实施例相比扩大的、且在图4和图5中示出的示例中等于[0；2Pnj]的电力区间，可以具有对要传递的电力在存储单元16之间的分配的有效控制。
换句话说，在第一实施例中，当存储单元16中的至少一个的第一比值不同于100％时，存储单元16的组件能够在网络20上传递小于最大有功电力 Pnj的值之和的最大总电力，而在第二实施例中，只要第一比值对于全部存储单元16严格为正，并且更确切地，只要第一比值具有足够的值以便每一个存储单元能够传递对应的最大有功电力Pnj，最大总电力就等于最大有功电力 Pnj的值之和。
现在将借助于图6中示出的处理流程图呈现根据第二实施例的电力系统 12的操作。
在第一获取步骤200期间，记录和存储第一、第二和第三仿射函数、幅度设定点阈值AL以及有功电力阈值PL。例如，在将存储单元16安装到网络 20上期间，通过操作者输入第一、第二和第三仿射函数和幅度设定点阈值 AL以及有功电力阈值PL。此外，还记录和存储幅度和频率的预定初始值、以及最小操作幅度Amin和最大有功电力Pnj。
然后，所述方法包括分别类似于对于第一实施例呈现的步骤102、104、 105、106以及108的启动步骤202、命令控制步骤204、记录和存储步骤205、测量步骤206以及确定步骤208。
然后，在选择步骤212期间，选择软件应用148记录和存储临时幅度设定点值A(i-1)j，并且计算参考幅度设定点值Aref和参考有功电力值Pref。在选择步骤102的第一执行期间，临时幅度设定点值A(i-1)j例如被设置为等于A’。
随后，将临时幅度设定点值A(i-1)j与幅度设定点阈值AL和参考幅度设定点值Aref进行比较，同时将在步骤208期间测量的有功电力Pij与有功电力阈值PL和参考有功电力Pref进行比较。然后，选择软件应用选择要用于以上文呈现的方式类似的方式计算幅度设定点值Aij的函数。
接着，在计算步骤214中，基于在步骤212中选择的函数、并且因此特别地基于所测量的有功电力Pij、所确定的可用电能ESij、以及记录和存储的最大可存储能量ESMj来计算幅度设定点Aij。
最后，执行与对于第一实施例呈现的步骤114类似的修改步骤216。然后，在修改步骤216之后，重复测量步骤206。
根据本发明的第三实施例，使用图1中呈现的电力系统12。然后，在第三实施例中，备份软件应用不同于在第一实施例中呈现的备份软件应用42。
因此，根据第三实施例，备份软件应用能够记录和存储、或获取不同于第一仿射函数的提供本地电压信号S1ij的幅度设定点Aij的第四函数。第四函数给出作为有功电力Pij、可用电能ESij和最大可存储能量ESMj的函数的、本地电压信号的幅度设定点值Aij。
第四函数是有功电力的递减函数和可用电能ESij的递增函数。如图7中所示，第四函数是当所测量的有功电力Pij等于最大有功电力Pnj时收敛到最小操作幅度Amin的所测量的有功电力Pij的连续函数。
第四函数满足例如如下等式：
其中
其中dk是以经验方式确定的预定值的参数。
图7示出对于各自对应于存储单元16中的一个的第一比值的两个不同的值的、表示第四函数的结果的第五曲线350和第六曲线360。当所测量的有功电力Pij等于最大有功电力Pnj时，第五曲线350和第六曲线360收敛到最小操作幅度Amin。第五曲线350和第六曲线360分别全局地呈现第三曲线158 和第四曲线160的形状。
第三实施例的优点类似于第二实施例的优点。第三实施例的额外优点是要用于计算幅度设定点Aij的函数的简化，该函数不再是分段仿射函数、而是连续函数。
根据第三实施例的电力系统12的操作类似于对于第一实施例呈现的操作，并且遵循与图3中示出的流程图相同的流程图，除了如下事实之外：在获取步骤期间，记录和存储的函数是第四函数。
在上文所述的三个实施例中，幅度设定点值Aij是现有技术已知的所测量的有功电力Pij的函数，但是，根据本发明，其还根据可用电能ESij。该设定点值一般是第一比值的函数，其从而提供如下能力：具体地在第一比值在存储单元16之间不同时，增加存储单元能够向网络20供应电力的时间段。
此外，根据第二和第三实施例，用于计算设定点值的等式相当于当所测量的有功电力Pij等于最大有功电力Pnj时收敛到最小操作值的所测量的有功电力Pij的递减函数的事实，使得存储单元16能够在负载要求高电力时在网络20上传递高的总电力。存储单元16例如能够向网络传递等于它们的最大有功电力Pnj之和的最大总电力，并且要传递到负载18的电力在存储单元16 之间的分配是有效的和高效的。换句话说，在图5和图7中示出的示例中，在网络20上从全部存储单元16输出的最大总电力等于最大有功电力Pnj的值之和，只要第一比值对于全部存储单元16严格为正。
第二和第三实施例在可通过存储单元16传递的最大总电力、和存储单元 16能够向供电网络20供应电力的时间段两个方面，均提供优化操作。
通过变形，本发明还可以应用于电感式网络20，并且控制模块24于是能够基于所测量的有功电力Pij控制本地电压信号S1ij的频率。根据该变形实施例，操作与先前在上文中呈现的操作相同，并且幅度设定点值Aij被频率设定点值Fij代替，当存储单元16连接到网络上并且没有负载18连接到网络上时的本地电压信号的幅度的期望值A’，被当存储单元16连接到网络并且没有负载18连接到网络上时的本地电压信号的频率的期望值F’代替。其例如等于预定初始频率，并且最小操作幅度Amin例如被最小操作频率Fmin代替。此外，在该变形中，预定值的第一K1j和第二K2j系数例如被预定值的第三K3j和第四K4j系数代替，幅度设定点阈值AL被频率设定点阈值FL代替，并且参考幅度设定点值Aref被参考频率设定点值Fref代替。
在该变形中，第一仿射函数例如等于：
此外，在上述变形实施例中，代替图2、图5和图7，获得图8、图9和图10，它们分别类似于图2、图5和图7，并且分别与图2、图5和图7相比，参考标号增加400。图8、图9和图10分别对应于适用于该实施例的第一、第二和第三实施例。
在上文呈现的实施例中，电能源(也就是说，电力源)对应于存储单元，并且更一般地对应于能够操作为电压生成器并且能够存储有限量的电能的电源。存储单元例如是具有有限贮存(reservoir)的电池、燃料电池或柴油发电机。
Claims (9)
1.一种用于控制通过至少两个电能源(16)在供电网络(20)上传递的电力的控制方法，每一个电能源(16)连接到所述供电网络(20)，并且包括用于存储电能的存储部件(22)，所述方法对于每一个电能源(16)包括下列步骤：
-通过电能源(16)将交流电压信号(S1ij)施加(104；204)到供电网络(20)上，用于向所述供电网络(20)供应电力，其中电压信号(S1ij)参数具有预定初始值；
-测量(106；206)与所施加的电压信号(S1ij)相关联的电力(Pij)；
-确定(108；208)存储在存储部件(22)中的电能(ESij)；
-计算(112；214)作为所测量的电力的函数的电压信号参数的设定点值，所述设定点值包括幅度设定点值(Aij)或频率设定点值(Fij)；
-修改(114；216)电压信号，将电压信号参数的值修改为等于所计算的幅度设定点值(Aij)或频率设定点值(Fij)；
其特征在于，在计算(112；214)步骤期间，计算作为所确定的存储的电能(ESij)的函数的幅度设定点值(Aij)或频率设定点值(Fij),
其中，在计算步骤期间，设定点值是电力(Pij)的递减函数、以及所存储的电能(ESij)的递增函数,
其中，每一个电能源能够向所述供电网络(20)传递最大电力(Pnj)，并且以便电压信号参数大于或等于最小操作值，所述最小操作值包括最小操作幅度(Amin)或最小操作频率(Fmin)；并且
其中，对于每一个电能源(16)，在计算步骤(112；214)期间，当所测量的电力(Pij)等于最大电力(Pnj)时，幅度设定点值(Aij)等于最小操作幅度(Amin)，或频率设定点值(Fij)等于最小操作频率(Fmin)。
2.如权利要求1所述的方法，其中，取决于所述供电网络(20)的类型，从电压信号的幅度和电压信号的频率中选择电压信号参数。
3.如权利要求1所述的方法，其中，在计算步骤(112；214)期间之前，对于每一个电能源，所述方法包括步骤：
记录(105；205)能够被存储部件(22)存储的最大电能(ESMij)的值；
并且其中，在计算步骤(112；214)期间，设定点值是所存储的电能(ESij)和最大电能(ESMij)之间的第一比值的函数。
4.如权利要求3所述的方法，其中，在计算步骤期间，基于第一仿射函数确定设定点值，所述第一仿射函数取决于所测量的电力(Pij)并且具有负斜率。
5.如权利要求4所述的方法，其中，第一仿射函数满足下列等式：
其中，i、j是分别对应于给定时刻和电能源的标识符的整数指数；
B’是当电能源(16)连接到所述供电网络(20)并且没有负载连接到所述供电网络(20)时的电压信号参数的期望值；并且
Pij、ESij、ESMj、Bij、K1j和K2j分别是电力、所存储的电能、最大电能、设定点值、预定值的第一系数和预定值的第二系数。
6.如权利要求5所述的方法，其中，每一个电能源(16)能够向所述供电网络(20)传递最大电力(Pnj)，其中在一方面第一系数(K1j)和第二系数(K2j)之间的差、与另一方面最大电力(Pnj)之间的乘积对于电能源(16)中的每一个相等。
7.如权利要求1所述的方法，其中，在计算步骤期间，基于连续分段线性函数计算设定点值，该连续分段线性函数在第一电力区间内等于取决于所测量的电力(Pij)并且具有负斜率的第一仿射函数，并且在第二电力区间内等于第二仿射函数，所述第二电力区间包括最大电力(Pnj)，并且第二电力区间的下限大于或等于第一电力区间的上限。
8.如权利要求1所述的方法，其中，每一个电能源能够向所述供电网络(20)传递最大电力Pnj，并且以便电压信号参数大于或等于最小操作值Bmin，并且
其中，在计算步骤期间，基于下列等式计算电压信号参数的设定点值：
其中
其中，i、j是分别对应于给定时刻和电能源的标识符的整数指数；
B’是当电能源连接到所述供电网络(20)并且没有负载连接到所述供电网络(20)时的电压信号参数的期望值；
dk是预定值的参数；并且
Pij、ESij、ESMj、Bij分别是电力、所存储的电能、最大电能和设定点值。
9.一种包括至少两个电能源(16)的电力系统(12)，每一个电能源(16)连接到供电网络(20)，并且包括用于存储电能的存储部件(22)、和用于控制存储部件的控制模块(24)，每一个控制模块(24)包括：
-信号施加单元(30)，用于将交流电压信号(S1ij)施加到供电网络(20)上以用于向所述供电网络(20)供应电力，其中电压信号参数具有预定初始值；
-测量装置(36)，用于测量与所施加的电压信号(S1ij)相关联的电力(Pij)；
-确定装置(38)，用于确定存储在存储部件(22)中的电能(ESij)；
-计算装置(44)，用于计算作为所测量的电力的函数的电压信号参数的设定点值，所述设定点值包括幅度设定点值(Aij)或频率设定点值(Fij)；以及
-用于修改电压信号(S1ij)的信号修改装置(46)，其能够修改电压信号参数的值以便电压信号参数的值等于所计算的幅度设定点值(Aij)或频率设定点值(Fij)；
其特征在于，计算装置(44)能够计算还作为所确定的存储的电能(ESij)的函数的幅度设定点值(Aij)或频率设定点值(Fij)，
其中，设定点值是电力(Pij)的递减函数、以及所存储的电能(ESij)的递增函数,
其中，每一个电能源能够向所述供电网络(20)传递最大电力(Pnj)，并且以便电压信号参数大于或等于最小操作值，所述最小操作值包括最小操作幅度Amin或最小操作频率Fmin；并且
其中，对于每一个电能源(16)，当所测量的电力(Pij)等于最大电力(Pnj)时，幅度设定点值(Aij)等于最小操作幅度Amin，或频率设定点值(Fij)等于最小操作频率Fmin。
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| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |