CN105743085A - 向至少一个负载供电的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及向至少一个负载供电的系统及方法，其中提供的一种向至少一个负载供电的系统包括：电耦合于该至少一个负载的至少一个电源单元、负载箱及控制装置。负载箱与至少一个电源单元和至少一个负载电耦合。负载箱包括可控电压源、电耦合于该可控电压源的输出侧与至少一个电源单元之间的至少三个电阻以及至少一个储能元件。可控电压源包括多个电子开关，至少一个储能元件包括一个或多个电容以及一个或多个电池中的至少一者。控制装置用于在第一阶段控制该多个电子开关，使得在至少一个电源单元的输出功率超过至少一个负载的需求功率的情况下，任何多余的输出功率被提供给至少一个储能元件或者被该至少三个电阻消耗。本发明还提供一种向至少一个负载供电的方法。

Description

向至少一个负载供电的系统及方法
技术领域
本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种向至少一个负载供电的系统及方法。
背景技术
在油井钻探操作中，钻机需要消耗较多的电能，钻机中消耗电能的主要部件是绞车、泥浆泵、顶驱装置及转盘。在正常钻井操作中，一个或者多个电源单元用于给钻机的绞车、泥浆泵、顶驱装置及转盘提供平均功率(英文名称为averagepower)。该一个或者多个电源单元可以是柴油发电机、燃气发电机或者混合动力发电机等。
在提升钻头(例如出现了钻头损坏或者遇到不同岩层需要更换与岩层相适应的钻头，绞车需要提升钻井中的钻杆及钻头以更换钻头)等操作中，绞车需要消耗较多的电能，电源单元需要瞬时给绞车提供峰值功率(英文名为peakpower)，然而现有电源单元的响应速度较慢，无法瞬时提供峰值功率。
其一，为了解决现有电源单元的响应速度较慢的技术问题，第一种解决方案是：提前较大幅度地增加电源单元的输出功率。例如在预提升钻头阶段，使得电源单元的输出功率较大幅度地增加至第一峰值功率，此时绞车的需求功率仍然为平均功率。此时，必须设置负载箱(英文名称为loadbank)以热的方式消耗掉电源单元的输出功率与绞车的需求功率之间的功率差异，以实现能量守恒。
在提升钻头阶段，使得电源单元的输出功率由第一峰值功率瞬时增加至第二峰值功率，此时绞车的需求功率由平均功率瞬时增加至峰值功率，解决了现有电源单元的响应速度较慢的问题。
然而，现有负载箱由多个机械开关和多个电阻组成，其缺点是：负载箱中的机械开关的寿命较短，另外负载箱中的电阻的数量较多。另外，机械开关是离散的，导致不能连续地调节负载箱消耗的功率。
为了解决机械开关寿命较短的问题，一种解决方案是将负载箱中的所有机械开关替换成电子开关，然而该等电子开关不能以软开关方式开通或关断，因而又带来了噪声及谐波的问题。
此外，现有负载箱的缺点还有：现有负载箱只能由电阻消耗电能而不能主动提供电能。
其二，为了解决现有电源单元的响应速度较慢的技术问题，第二种解决方案是：重新设计电源单元，使得电源单元具有较快的响应速度，然而重新设计具有较快响应速度的电源单元比较费时、比较复杂并且成本较高。
发明内容
现在归纳本发明的一个或多个方面以便于本发明的基本理解，其中该归纳并不是本发明的扩展性纵览，且并非旨在标识本发明的某些要素，也并非旨在划出其范围。相反，该归纳的主要目的是在下文呈现更详细的描述之前用简化形式呈现本发明的一些概念。
本发明的一个方面，在于提供一种向至少一个负载供电的系统，该至少一个负载电耦合于至少一个电源单元，该系统包括：
负载箱，电耦合于至少一个电源单元及至少一个负载；
及控制装置；
其中，该负载箱包括可控电压源、电耦合于该可控电压源的输出侧与至少一个电源单元之间的至少三个电阻以及至少一个储能元件；该可控电压源包括多个电子开关，该至少一个储能元件包括一个或多个电容以及一个或多个电池中的至少一者；
该控制装置用于在第一阶段控制该多个电子开关，使得在至少一个电源单元的输出功率超过至少一个负载的需求功率的情况下，任何多余的输出功率被提供给至少一个储能元件或者被该至少三个电阻消耗。
较佳地，在上述系统中，可控电压源包括直流到交流变换器。
本发明的另一个方面，在于提供一种向至少一个负载供电的方法，该至少一个负载电耦合于至少一个电源单元，该至少一个负载及至少一个电源单元均与负载箱电耦合；该负载箱包括多个电子开关的可控电压源、电耦合于该可控电压源的输出侧与至少一个电源单元之间的至少三个电阻以及包括一个或多个电容以及一个或多个电池中的至少一者的至少一个储能元件，该方法包括：
在第一阶段控制该多个电子开关，使得在至少一个电源单元的输出功率超过至少一个负载的需求功率的情况下，任何多余的输出功率被提供给至少一个储能元件或者被该至少三个电阻消耗。
本发明的另一个方面，在于提供一种向至少一个负载供电的系统，该至少一个负载电耦合于至少一个电源单元，该系统包括：
负载箱，与至少一个电源单元和至少一个负载电耦合；
及控制装置；
其中，该负载箱包括可控电压源及电耦合于该可控电压源的输出侧与至少一个电源单元之间的至少三个电阻，该可控电压源包括多个电子开关；
该控制装置用于在第一阶段控制该多个电子开关，使得在至少一个电源单元的输出功率超过至少一个负载的需求功率的情况下，任何多余的输出功率被该至少三个电阻消耗。
本发明的另一个方面，在于提供一种向至少一个负载供电的系统，该至少一个负载电耦合于至少一个电源单元，该系统包括：
负载箱，与至少一个电源单元和至少一个负载电耦合；
及控制装置；
其中，该负载箱包括可控电压源及至少一个储能元件；该可控电压源的输出侧与至少一个电源单元电耦合，该可控电压源包括多个电子开关；该至少一个储能元件与可控电压源的输入侧电耦合，该至少一个储能元件包括一个或多个电容以及一个或多个电池中的至少一者；
该控制装置用于在第一阶段控制该多个电子开关，使得在至少一个电源单元的输出功率超过至少一个负载的需求功率的情况下，任何多余的输出功率被提供给至少一个储能元件。
本发明提供的向至少一个负载供电的系统及方法，首先，由于负载箱中设置至少三个电阻，其电阻数量较少，因此解决了现有电阻箱中电阻数量较多的问题。其次，由于负载箱中的可控电压源由多个电子开关组成，且电子开关的寿命较长，因此解决了现有电阻箱中机械开关寿命较短的技术问题。再次，由于负载箱中的可控电压源所包括的多个电子开关是连续的且开关速度很快，其可以连续并快速地调节负载箱消耗的功率，因此解决了现有技术中由于机械开关是离散的，导致其不能连续地并快速地调节负载箱消耗的功率。
附图说明
通过结合附图对于本发明的实施方式进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：
图1为一种实施方式的向钻机的负载供电的系统的电路图。
图2为第一种实施方式的负载箱及控制装置的电路图。
图3为第二种实施方式的负载箱的电路图。
图4为第三种实施方式的负载箱的电路图。
图5为第四种实施方式的负载箱的电路图。
图6为第五种实施方式的负载箱的电路图。
图7为第六种实施方式的负载箱的电路图。
具体实施方式
以下将描述本发明的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。
除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其它元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。
请参阅图1，其为一种实施方式的系统100的电路图。系统100用于向钻机(图未示)的四个负载20、22、24、26供电。在其它的示例中，系统100用于给其它的负载(也即非钻机的负载)供电。
虽然图1中显示钻机的负载数量为四个，在其它的示例中，钻机的负载数量可以是一个、两个、三个或四个以上。
系统100包括三个电源单元12、14、16、公共交流总线102、公共直流总线104、负载箱40及控制装置60。可以理解的是，虽然图1中显示电源单元的数量为三个，在其它实施例中，电源单元的数量可以是一个、两个或者三个以上。
三个电源单元12、14、16可切换的连接至公共交流总线102。三个电源单元12、14、16用于通过各自的输出电力线120、140、160将交流电能提供给公共交流总线102。在非限定的示例中，三个电源单元12、14、16包括柴油发电机、燃气发电机及混合燃料发电机。其中，燃气可以为天然气等，混合燃料可以为柴油与燃气的组合等。
进一步地，系统100还用于给钻机的公共负载28(英文名称为hotelloads)供电。钻机的公共负载28可切换的连接至公共交流总线102。公共交流总线102用于给钻机的公共负载28提供交流电能。在非限定的示例中，公共负载28包括空调、加热装置、照明装置及钻机的其它功率需求装置等。
系统100还包括变压器281，变压器281电耦合于公共交流总线102与公共负载28之间。作为非限定的示例，变压器281用于对公共交流总线102的交流电能(例如600V电压)进行降压，并将降压后的交流电能(例如380V电压)提供给公共负载28。
钻机的四个负载20、22、24、26可切换的连接至公共直流总线104。在非限定的示例中，负载20为泥浆泵，负载22为转盘，负载24为绞车，负载26为顶驱装置。其中，负载20直接通过一个电子开关电耦合于公共交流总线102。
进一步地，该系统100还包括变频器221，变频器221电耦合于公共交流总线102与负载22之间。变频器221用于将来自公共交流总线102的一种频率的交流电能转换成另一种频率的交流电能，该另一种频率的交流电能被提供给负载22。
进一步地，该系统100还包括整流单元30及两个直流转交流变换器241、261，整流单元30可切换的电耦合于公共交流总线102与公共直流总线104之间。整流单元30用于将公共交流总线102的交流电能转换成直流电能，该直流电能被提供给公共直流总线104。直流转交流变换器241、261分别电耦合于负载24、26与公共直流总线104之间。每个直流转交流变换器用于将公共直流总线104的直流电能转换成交流电能，该交流电能被提供给对应的负载。可以理解的是，虽然图1中显示直流转交流变换器的数量为两个，在其它实施例中，直流转交流变换器的数量可以是一个或者两个以上。
进一步地，该系统100还包括变压器308，变压器308电耦合于公共交流总线102与整流单元30之间。作为非限定的示例，变压器308用于对公共交流总线102的交流电能(例如600V电压)进行降压，并将降压后的交流电能提供给整流单元30。
在图1中，负载箱40通过一个电子开关连接至公共交流总线102。控制装置60与负载箱40电耦合。
请一并参阅图2，其为第一种实施方式的负载箱40的电路图。负载箱40包括三个电阻R1、R2、R3和可控电压源42。可控电压源42由六个电子开关S1、S2、S3、S4、S5、S6和两个电容C1、C2组成。该可控电压源42为直流到交流变换器，也即六个电子开关S1、S2、S3、S4、S5、S6和两个电容C1、C2以公知的电连接方式构成直流到交流变换器。
虽然图2中显示可控电压源42由六个电子开关S1、S2、S3、S4、S5、S6组成，但是可以理解的是，在其它示例中，可控电压源42可以由大于或小于六个的电子开关组成。另外，在其它的实施例中，负载箱40可以包括三个以上的电阻。
该三个电阻R1、R2、R3电耦合于公共交流总线102与可控电压源42的输出侧之间。具体地，该三个电阻R1、R2、R3分别电耦合于公共交流总线102的三个输出相线112、122、132与可控电压源42的输出侧之间。
控制装置60用于在第一阶段控制该六个电子开关S1、S2、S3、S4、S5、S6开通或者关断，使得在三个电源单元12、14、16的输出功率超过四个负载20、22、24、26的需求功率的情况下，任何多余的输出功率被该三个电阻R1、R2、R3消耗。
控制装置60还用于在第二阶段关断该六个电子开关S1、S2、S3、S4、S5、S6，使得该可控电压源42被禁用。
其中，第一阶段表征负载的需求功率波动较大，超出了电源单元的动态响应能力。第一阶段既可以指电源单元的输出功率超过负载的需求功率，也可以指负载的需求功率超过电源单元的输出功率。
第二阶段表征电源单元的输出功率波动较小或者负载的需求功率波动较小(也即系统100稳态工作)。
作为一种非限定的解释，具体地，第一阶段可以是指加载阶段，例如，绞车20进行提升或者下放钻头等操作，导致四个负载20、22、24、26的需求功率瞬时增加。第二阶段可以是指预加载阶段，例如，绞车20进行预提升或下放钻头等操作。
作为一种非限定的解释，在预加载阶段，电源单元的输出功率为700KW，钻机的负载(例如绞车20)的需求功率为400KW，负载箱40中的三个电阻R1、R2、R3以热的方式消耗掉300KW的电能，以实现能量守恒。
在加载阶段，电源单元的输出功率由700KW增加至800KW，钻机的负载(例如绞车20)的需求功率由400KW增加至800KW，由于负载箱40中的可控电压源42被禁用，因此负载箱40中的三个电阻R1、R2、R3不消耗电能。
由于在本实施方式中，负载箱40中设置三个电阻R1、R2、R3，其电阻数量较少，因此解决了现有电阻箱中电阻数量较多的问题。
另外，由于在本实施方式中，负载箱40采用的是六个电子开关S1、S2、S3、S4、S5、S6，六个电子开关S1、S2、S3、S4、S5、S6的寿命较长，因此解决了现有电阻箱中机械开关寿命较短的技术问题。另外，可控电压源42为直流转交流变换器，六个电子开关S1、S2、S3、S4、S5、S6构成直流转交流变换器，该六个电子开关S1、S2、S3、S4、S5、S6可以在控制装置60的控制下以软开关的方式开通或者关断，因此解决了噪音及谐波的问题。进一步地，六个电子开关S1、S2、S3、S4、S5、S6是连续的并且开关速度很快，其可以连续地并快速地调节负载箱40消耗的功率，因此解决了现有电阻箱中由于机械开关是离散的导致不能连续且快速地调节负载箱消耗的功率的问题。
进一步地，负载箱40还包括三个电感L1、L2及L3，该三个电感L1、L2及L3分别电耦合于该三个电阻R1、R2、R3与可控电压源42的输出侧之间。
上述多余的输出功率被该三个电阻R1、R2、R3消耗是通过调节该三个电感L1、L2及L3两端的电压以控制负载箱40的电压来实现的。
其中，负载箱40的电压的幅度和相位都是可控的，以确保公共交流总线102的电压保持稳定。
具体地，控制装置60包括功率转电压变换器62、减法器64及控制单元66。
功率转电压变换器62用于接收功率指令Pcmd并将功率指令Pcmd转换成电压指令Vcmd。减法器64用于将电压指令Vcmd与负载箱40的电压进行减法运算，以产生误差信号。控制单元66用于根据误差信号控制该六个电子开关S1、S2、S3、S4、S5、S6的运作以消除电压指令与负载箱40的电压之间的差异，具体是消除电压指令Vcmd的幅值与负载箱40的电压的幅值之间的差异以及消除电压指令的相位与负载箱40的电压的相位之间的差异。
具体地，控制单元66是通过六个驱动器46来分别开通或关断六个电子开关S1、S2、S3、S4、S5、S6。
以下部分对如何获取负载箱40的电压进行解释：
具体地，控制装置60还包括dq变换器68，系统100还包括三个传感器402、404、406。三个传感器402、404、406分别电耦合于三个电阻R1、R2、R3与三个电感L1、L2及L3之间。三个传感器402、404、406分别用于获取A点、B点、C点的电压，A点是指电阻R1与电感L1之间的连接点，B点是指电阻R2与电感L2之间的连接点，C点是指电阻R3与电感L3之间的连接点。其中，VA＝VLsin(ωt+Ф)，VB＝VLsin(ωt+Ф+2/3π)，VC＝VLsin(ωt+Ф-2/3π)。其中f为公共交流总线102提供的交流电能的频率。
dq变换器68用于对三个传感器402、404、406的A点电压VA、B点电压VB及C点电压VC执行dq变换以获得负载箱40的电压的幅值VL及相位Ф。
请一并参阅图3，其为第二种实施方式的负载箱40的电路图。图3所示电阻箱40与图2所示电阻箱40的区别在于：图3所示电阻箱40包括6个上部电子开关44a、6个下部电子开关44b、6个二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6及4个电容C1、C2、C3、C4。
第一组的两个上部电子开关44a、两个下部电子开关44b串联连接于第一导电线420与第二导电线422之间。第二组的两个上部电子开关44a、两个下部电子开关44b串联连接于第一导电线420与第二导电线422之间。第三组的两个上部电子开关44a、两个下部电子开关44b串联连接于第一导电线420与第二导电线422之间。
两个电容C1、C2串联连接于第一导电线420与第二导电线422之间。两个电容C3、C4串联连接于第一导电线420与第二导电线422之间。
第一组的两个上部电子开关44a、两个下部电子开关44b及二极管D1、D2构成第一桥臂电路Lg1，第二组的两个上部电子开关44a、两个下部电子开关44b及二极管D3、D4构成第二桥臂电路Lg2，第三组的两个上部电子开关44a、两个下部电子开关44b及二极管D5、D6构成第三桥臂电路Lg3。
第一组的两个上部电子开关44a与两个下部电子开关44b之间的连接点与第一电感L1电耦合，第二组的两个上部电子开关44a与两个下部电子开关44b之间的连接点与第二电感L2电耦合，第三组的两个上部电子开关44a与两个下部电子开关44b之间的连接点与第三电感L3电耦合。
两个二极管D1、D2串联连接于第一组的两个上部电子开关44a之间的连接点与两个下部电子开关44b之间的连接点之间。
两个二极管D3、D4串联连接于第二组的两个上部电子开关44a之间的连接点与两个下部电子开关44b之间的连接点之间。
两个二极管D5、D6串联连接于第三组的两个上部电子开关44a之间的连接点与两个下部电子开关44b之间的连接点之间。
两个二极管D1、D2之间的连接点电耦合于两个电容C1、C2之间以及两个电容C3、C4之间。
两个二极管D3、D4之间的连接点电耦合于两个电容C1、C2之间以及两个电容C3、C4之间。
两个二极管D5、D6之间的连接点电耦合于两个电容C1、C2之间以及两个电容C3、C4之间。上述所描述的内容可以实现三电平电路。
在其他的实施方式中，图3所示电阻箱40可以是其他任意形式的三电平电路。
在其他的实施方式中，连接于第一导电线420与第二导电线422之间的电容的数量可以是一个或者多个。
请一并参阅图4，其为第三种实施方式的负载箱40的电路图。图4所示电阻箱40与图2所示电阻箱40的区别在于：图4所示负载箱40还包括储能元件48，该可控电压源42的输入侧与储能元件48电耦合。在本实施例中，储能元件48包括电容C3和电池Bat中的至少一者。其中，电容C3为普通电容或者超级电容。在一种实施例中，电容C3的数量可以为一个或多个，多个电容可以是串联连接、并联连接或者两者的组合，电池Bat的数量也可以为一个或多个。储能元件48的数量为一个或多个。
虽然图4显示负载箱40包括三个电阻R1、R2、R3，但是在其它的实施方式中，图4所示负载箱40可以不包括三个电阻R1、R2、R3，也即图4所示负载箱40中的三个电感L1、L2、L3电耦合于可控电压源42的输出侧与公共交流总线102之间。
图2所示控制装置60用于在第一阶段控制该六个电子开关S1、S2、S3、S4、S5、S6，使得在三个电源单元12、14、16的输出功率超过四个负载20、22、24、26的需求功率的情况下，任何多余的输出功率被提供给储能元件48。
控制装置60还用于在第一阶段控制六个电子开关S1、S2、S3、S4、S5、S6，使得在四个负载20、22、24、26的需求功率超过三个电源单元12、14、16的输出功率的情况下，任何多余的需求功率被储能元件48提供。
由于本实施方式中的负载箱40还可以主动提供电能给钻机的四个负载20、22、24、26，因此解决了现有技术的负载箱只能通过电阻消耗电能而不能主动提供电能的问题。
请参阅图5，其为第四种实施方式的负载箱40的电路图。图5所示负载箱40与图2所示电阻箱40的区别在于：图5所示负载箱40利用变压器45取代了图3所示电阻箱40中的三个电感L1、L2、L3。由于变压器45可以提供升压或者降压的功能，因此可以满足不同的需求。
变压器45包括三个初级线圈及分别与三个初级线圈磁性耦合的三个次级线圈，该三个初级线圈与可控电压源42的输出侧电耦合，该三个次级线圈分别与三个电阻R1、R2、R3电耦合。
进一步地，可控电压源42的输入侧与电阻R4电耦合，因此负载箱40可以消耗有功功率。
请参阅图6，其为第五种实施方式的负载箱40的电路图。图6所示负载箱40与图2所示电阻箱40的区别在于：图6所示负载箱40中的可控电压源42包括第一桥臂电路Lg1、第二桥臂电路Lg2、第三桥臂电路Lg3。第一桥臂电路Lg1、第二桥臂电路Lg2及第三桥臂电路Lg3中的每一者包括两个电子开关S1、S2及两个电容C1、C2，在其它示例中，电子开关的数量可以为两个以上，电容的数量可以为两个以上。两个电子开关S1、S2串联连接于第一导电线420与第二导电线422之间，两个电容C1、C2串联连接于第一导电线420与第二导电线422之间。
电感L1及电阻R1串联连接于第一桥臂电路Lg1所包括的两个电子开关S1、S2之间的连接点与公共交流总线102中的第一交流线112之间，第一桥臂电路Lg1所包括的两个电容C1、C2之间的连接点电耦合于公共交流总线102中的第二交流线122。
电感L2及电阻R2串联连接于第二桥臂电路Lg2所包括的两个电子开关S1、S2之间的连接点与公共交流总线102中的第二交流线122之间，第二桥臂电路Lg2所包括的两个电容C1、C2之间的连接点电耦合于公共交流总线102中的第三交流线132。
电感L3及电阻R3串联连接于第三桥臂电路Lg3所包括的两个电子开关S1、S2之间的连接点与公共交流总线102中的第三交流线132之间，第二桥臂电路Lg2所包括的两个电容C1、C2之间的连接点电耦合于公共交流总线102中的第一交流线112。
请参阅图7，其为第六种实施方式的负载箱40的电路图。图7所示负载箱40与图2所示电阻箱40的区别在于：图7所示负载箱40中的可控电压源42包括第一开关单元50、第二开关单元52及第三开关单元54。第一开关单元50、第二开关单元52及第三开关单元54中的每一者包括两个桥臂电路56、58、输入端502及输出端504。两个桥臂电路56、58中的每一者包括两个电子开关44及两个电容C1、C2，两个电子开关44串联连接于第一导电线420与第二导电线422之间，两个电容C1、C2串联连接于第一导电线420与第二导电线422之间。两个电子开关44之间的连接点被定义为输入端502，两个电容C1、C2之间的连接点被定义为输出端504。
电感L1及电阻R1串联连接于第一开关单元50的输入端502与公共交流总线102的第一输出相线112之间，第一开关单元50的输出端504与第二开关单元52的输出端504及第三开关单元54的输出端504电耦合。
电感L2及电阻R2串联连接于第二开关单元52的输入端502与公共交流总线102的第二输出相线122之间，第二开关单元52的输出端504与第三开关单元54的输出端504电耦合。
电感L3及电阻R3串联连接于第三开关单元54的输入端502与公共交流总线102的第三输出相线132之间。
可以理解的是，在其它示例中，两个桥臂电路56、58中的每一者可以包括两个以上的电子开关44及两个以上的电容或者一个电容。
可以理解的是，在其它示例中，第一开关单元50、第二开关单元52及第三开关单元54中的每一者可以包括两个以上的桥臂电路56、58。
虽然结合特定的实施方式对本发明进行了说明，但本领域的技术人员可以理解，对本发明可以作出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的意图在于覆盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。

Claims (15)

1.一种向至少一个负载供电的系统，该至少一个负载电耦合于至少一个电源单元，其特征在于，该系统包括：
负载箱，电耦合于至少一个电源单元及至少一个负载；
及控制装置；
其中，该负载箱包括可控电压源、电耦合于该可控电压源的输出侧与至少一个电源单元之间的至少三个电阻以及至少一个储能元件；该可控电压源包括多个电子开关，该至少一个储能元件包括一个或多个电容以及一个或多个电池中的至少一者；
该控制装置用于在第一阶段控制该多个电子开关，使得在至少一个电源单元的输出功率超过至少一个负载的需求功率的情况下，任何多余的输出功率被提供给至少一个储能元件或者被该至少三个电阻消耗。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：该至少一个电源单元用于提供输出功率于三个输出相线，该至少三个电阻中的每一者电耦合于该输出侧与各自一个输出相线之间。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于：该负载箱还包括分别电耦合于至少三个电阻与输出侧之间的三个电感，该多余的输出功率被该至少三个电阻消耗是通过调节该三个电感两端的电压以控制负载箱的电压来实现的。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于：该至少一个储能元件与可控电压源的输入侧电耦合；
该控制装置还用于在第一阶段控制该多个电子开关，使得在至少一个负载的需求功率超过至少一个电源单元的输出功率的情况下，任何多余的需求功率被至少一个储能元件提供。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于：该控制装置还用于在第二阶段关断该多个电子开关，使得该可控电压源被禁用。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于：该负载箱还包括具有三个初级线圈及分别与三个初级线圈磁性耦合的三个次级线圈的变压器，该三个初级线圈与输出侧电耦合，该三个次级线圈分别与至少三个电阻电耦合。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于：该控制装置包括功率转电压变换器、减法器及控制单元；
该功率转电压变换器用于接收功率指令并将该功率指令转换成电压指令；该减法器用于将电压指令与该负载箱的电压进行减法运算，以产生误差信号；该控制单元用于根据该误差信号控制多个电子开关的运作以消除电压指令与该负载箱的电压之间的差异。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于：该系统还包括整流单元，该输出电力线电耦合于公共交流总线，该至少一个负载电耦合于公共直流总线；该至少三个电阻电耦合于该输出侧与公共交流总线之间；
整流单元电耦合于公共交流总线与公共直流总线之间以将至少一个电源单元的交流输出功率整流成直流输出功率，该直流输出功率被提供给公共直流总线。
9.一种向至少一个负载供电的方法，该至少一个负载电耦合于至少一个电源单元，该至少一个负载及至少一个电源单元均与负载箱电耦合；该负载箱包括多个电子开关的可控电压源、电耦合于该可控电压源的输出侧与至少一个电源单元之间的至少三个电阻以及包括一个或多个电容以及一个或多个电池中的至少一者的至少一个储能元件，该方法包括：
在第一阶段控制该多个电子开关，使得在至少一个电源单元的输出功率超过至少一个负载的需求功率的情况下，任何多余的输出功率被提供给至少一个储能元件或者被该至少三个电阻消耗。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，该负载箱还包括分别电耦合于至少三个电阻与输出侧之间的三个电感，该方法还包括：
通过调节该三个电感两端的电压以控制负载箱的电压来实现该多余的输出功率被至少三个电阻消耗。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，该至少一个储能元件与可控电压源的输入侧电耦合，该方法还包括：
在第一阶段控制该多个电子开关，使得在至少一个负载的需求功率超过至少一个电源单元的输出功率的情况下，任何多余的需求功率被至少一个储能元件提供。
12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
在第二阶段关断该多个电子开关，使得该可控电压源被禁用。
13.一种向至少一个负载供电的系统，该至少一个负载电耦合于至少一个电源单元，其特征在于，该系统包括：
负载箱，与至少一个电源单元和至少一个负载电耦合；
及控制装置；
其中，该负载箱包括可控电压源及电耦合于该可控电压源的输出侧与至少一个电源单元之间的至少三个电阻，该可控电压源包括多个电子开关；
该控制装置用于在第一阶段控制该多个电子开关，使得在至少一个电源单元的输出功率超过至少一个负载的需求功率的情况下，任何多余的输出功率被该至少三个电阻消耗。
14.一种向至少一个负载供电的系统，该至少一个负载电耦合于至少一个电源单元，其特征在于，该系统包括：
负载箱，与至少一个电源单元和至少一个负载电耦合；
及控制装置；
其中，该负载箱包括可控电压源及至少一个储能元件；该可控电压源的输出侧与至少一个电源单元电耦合，该可控电压源包括多个电子开关；该至少一个储能元件与可控电压源的输入侧电耦合，该至少一个储能元件包括一个或多个电容以及一个或多个电池中的至少一者；
该控制装置用于在第一阶段控制该多个电子开关，使得在至少一个电源单元的输出功率超过至少一个负载的需求功率的情况下，任何多余的输出功率被提供给至少一个储能元件。
15.如权利要求14所述的系统，其特征在于：该控制装置还用于在第一阶段控制该多个电子开关，使得在至少一个负载的需求功率超过至少一个电源单元的输出功率的情况下，任何多余的需求功率被至少一个储能元件提供。
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