CN105830330B - 多相eap系统以及用于控制该系统的方法 - Google Patents
多相eap系统以及用于控制该系统的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105830330B CN105830330B CN201480068856.0A CN201480068856A CN105830330B CN 105830330 B CN105830330 B CN 105830330B CN 201480068856 A CN201480068856 A CN 201480068856A CN 105830330 B CN105830330 B CN 105830330B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- eap
- variable condenser
- unit
- power
- control signal
- 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.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 22
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 15
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 230000004087 circulation Effects 0.000 claims description 23
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 20
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 16
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 14
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims description 12
- 238000007667 floating Methods 0.000 claims description 8
- 108010076504 Protein Sorting Signals Proteins 0.000 claims description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims 1
- 229920001746 electroactive polymer Polymers 0.000 description 118
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 24
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 8
- 102100039298 Phosphatidylserine synthase 1 Human genes 0.000 description 7
- 101710138331 Somatostatin-1 Proteins 0.000 description 7
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 6
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 6
- 102100026045 Exosome complex component RRP42 Human genes 0.000 description 5
- 102100026064 Exosome complex component RRP43 Human genes 0.000 description 5
- 101000915428 Homo sapiens Death domain-associated protein 6 Proteins 0.000 description 5
- 101001055992 Homo sapiens Exosome complex component RRP42 Proteins 0.000 description 5
- 101001055989 Homo sapiens Exosome complex component RRP43 Proteins 0.000 description 5
- 101000599816 Homo sapiens Probable E3 ubiquitin-protein ligase IRF2BPL Proteins 0.000 description 5
- 101001087372 Homo sapiens Securin Proteins 0.000 description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 4
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 4
- 230000002463 transducing effect Effects 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 102100039300 Phosphatidylserine synthase 2 Human genes 0.000 description 2
- 101710138332 Somatostatin-2 Proteins 0.000 description 2
- 241001125929 Trisopterus luscus Species 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 208000012639 Balance disease Diseases 0.000 description 1
- OQEBIHBLFRADNM-UHFFFAOYSA-N D-iminoxylitol Natural products OCC1NCC(O)C1O OQEBIHBLFRADNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002595 Dielectric elastomer Polymers 0.000 description 1
- 102100028561 Disabled homolog 1 Human genes 0.000 description 1
- 102100028572 Disabled homolog 2 Human genes 0.000 description 1
- 101710129170 Extensin Proteins 0.000 description 1
- 102100040837 Galactoside alpha-(1,2)-fucosyltransferase 2 Human genes 0.000 description 1
- 101000915416 Homo sapiens Disabled homolog 1 Proteins 0.000 description 1
- 101000915391 Homo sapiens Disabled homolog 2 Proteins 0.000 description 1
- 101000893710 Homo sapiens Galactoside alpha-(1,2)-fucosyltransferase 2 Proteins 0.000 description 1
- 240000002853 Nelumbo nucifera Species 0.000 description 1
- 235000006508 Nelumbo nucifera Nutrition 0.000 description 1
- 235000006510 Nelumbo pentapetala Nutrition 0.000 description 1
- 101000882406 Staphylococcus aureus Enterotoxin type C-1 Proteins 0.000 description 1
- 101000882403 Staphylococcus aureus Enterotoxin type C-2 Proteins 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 239000011263 electroactive material Substances 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000013643 reference control Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/18—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators
- H02N2/181—Circuits; Control arrangements or methods
-
- 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
- Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
利用多个基于EAP的部件的能量收集系统及其方法，包括多个基于EAP的部件、电源/功率耗散器单元和控制器。每个所述部件包括电子充电/放电单元和可变电容器，并在控制器的控制下通过电子充电/放电单元连接至电源/功率耗散器单元。可变电容器包括具有可伸展的合成材料和电极的配置的弹性可变形主体，并被配置为具有随着可变形主体的伸展和松弛变化的电容量。控制器包括耦合至所述可变电容器的感应电路、耦合至电子充电/放电单元的驱动电路和耦合至感应电路和驱动电路的处理单元。所述方法包括：从可变电容器接收一个或多个状态参数信号；基于上述状态参数信号创建专用的控制信号，并将其发送至相关的电子充电/放电单元。
Description
技术领域
本发明涉及多相EAP系统。并且，本发明也涉及用于控制该EAP系统的方法。
背景技术
目前，基于EAP(电活性聚合物)的驱动器和发电机(即，基于EAP的能量变换器)是通过被动收集系统或通过主动系统进行操作的，其中，在被动收集系统中，用作可变电容器的基于EAP的可变形体的自身形变推动能量流，而主动系统直接控制电场、电压或电荷。由于后面的方法通常生成更高的转换效率和更高的能量密度，因而对于特别是大型的系统或对效率敏感(由电池供电的)的应用来说是优选的方式。
如WO 2010/146457中公开了主动系统的一个例子。
在激励期间建立和控制电场的方式决定了能量转换的量。这通过能量收集循环来描述，目前在系统中主要使用三个不同的循环来主动对EAP进行充电和放电：恒-电荷、恒-电压和恒-场循环(国际斯坦福研究学会)。这些循环的焦点集中在伸展或收缩(或松弛)期间电力电子单元(PEU)与EAP设备的交互方式上。在这些周期中，发生大部分机电转换。
尽管电活性材料因其具有的操作较大的机械形变(高达500％)的能力而为公众所知，不过在许多的实际应用中，这种形变是受限制的，这不仅是由于应用(诸如波的激励)的性质的原因，也是出于限制疲劳的影响的目的。
因为机电换能是在与电场交互的基础上进行的，在微形变水平的应用中，所需的以操作电场循环偏置EAP设备的能量远大于转换实际所获的能量。这增加了电力电子单元所需的额定功率，对机电换能效率提出了挑战，且增加了基于EAP的能量变换系统的成本和体积。
在具有分布式源的机电换能应用中，诸如波能量变换器(如在WO2010011562中所公开的)或旋转往复式能量变换器(如在WO2013059562中所公开的)中，一基本相移存在于这些应用内的不同EAP设备之间，可以在不同的EAP设备之间内部交换所需的偏置能量。在这样的多相系统中，有效地使用了EAP设备的存储能量的固有能力，提供了与功率容量需求、变换器效率约束以及功率质量有关的特有优势。
诸如在PCT/EP2013/059614中描述的基于单相EAP的能量变换系统，具有专用电力电子单元(PEU)或用于每个EAP设备的变换器。这提供了应用到每个EAP设备的收集循环的全控能力，但是由于偏置能量需要由PEU循环地应用，因而需要承受高均的额定功率，这转而导致了较高的变换器成本、以及对PEU效率具有非常强的敏感度的较低的机电换能效率，由此需要实现技术上得到改进的变换器。
为了限制高峰均额定功率的影响，现有的单相系统中的一些已经采用了某种试图使能量变换循环最优化的收集策略，诸如：
由Graf和Maas所公开的“Optimized Energy Harvesting based on ElectroActive Polymers”,2010 International Conference on Sol id Dielectrics,Potsdam,Germany,July 4-9,2010；
由Graf、Maas和Schapeler所公开的“Optimized Energy Harvesting based onElectro Active Polymers”,2010 International Conference on Sol id Dielectrics,Potsdam,Germany,July 4-9,2010；以及
由R.van Kessel,B.Czech、P.Bauer和J.Ferreira所公开的“Optimizing thedielectric elastomer energy harvest ing cycles,”IECON 2010,36th AnnualConference on IEEE Industrial Electronics Society 2010,第1281页至第1286页，(http://dx.doi.org/10.1109/IECON.2010.5675554)。
然而，这些策略仅关注于EAP到PEU的变换阶段，而不是关注整个系统的输出功率质量，也没有完全克服单相能量变换和相关的高峰均额定功率的固有缺陷。
另一方面，迄今为止，诸如在WO 2010/146457和WO 2011/044901中所描述的多相EAP能量变换系统，大部分使用了被动组件，以降低需要主动处理的功率总额。虽然这些系统通常在降低所需的主动PEU额定功率方面和在提供某种系统输出功率平坦化方面是相当有效的，但由于控制输入的数量有限，因而系统中EAP部件的个体控制是几乎不可能的。对于工作在高场强处以及高能量输出来说，特别是当考虑不规律的激励源时，EAP部件的个体控制是先决条件。
因此，本发明的目标是提供克服或缓解现有技术中的缺陷的系统和方法。
发明内容
通过利用多个基于EAP的部件的能量收集系统实现了上述目标，该系统包括多个基于EAP的部件、电源(source)/功率耗散器(sink)单元和控制器；每个基于EAP的部件包括电子充电/放电单元和可变电容器；可变电容器包括具有可伸展的合成材料和电极的配置的弹性可变形主体，所述可变电容器被配置为具有随着可变形主体的伸展和松弛变化的电容量；每个基于EAP的部件在控制器的控制下通过各自的电子充电/放电单元连接至电源/功率耗散器单元；控制器包括处理单元、感应电路和驱动电路，其中处理单元耦合至感应电路和驱动电路；感应电路耦合至每个基于EAP的部件的可变电容器，以用于从可变电容器接收至少一个状态参数信号；驱动电路耦合至电子充电/放电单元，以用于将专用控制信号发送至电子充电/放电单元；处理单元被配置成基于从可变电容器接收的相关联的状态参数信号，为每个基于EAP的部件创建专用控制信号的控制值。
另外，本发明提供用于利用多个基于EAP的设备的能量收集系统的方法，包括多个基于EAP的设备、电源/功率耗散器单元和控制器；
每个基于EAP的设备包括电子充电/放电单元和可变电容器；可变电容器包括具有可伸展的合成材料和电极的配置的弹性可变形主体，所述可变电容器被配置为具有随着可变形主体的伸展和松弛变化的电容量；
每个基于EAP的设备在控制器的控制下通过各自的电子充电/放电单元连接至电源/功率耗散器单元；
控制器包括处理单元、感应电路和驱动电路，其中处理单元耦合至感应电路和驱动电路；
感应电路耦合至每个基于EAP的设备的可变电容器；
驱动电路耦合至电子充电/放电单元
所述方法包括：
对于每个基于EAP的设备：
从可变电容器接收一个或多个状态参数信号
基于从可变电容器接收的相关联的一个或多个状态参数信号，创建专用控制信号；
将专用控制信号发送至相关联的电子充电/放电单元。
本发明通过从属权利要求进一步限定了有利的实施方式。
附图说明
当结合附图阅读时，将更好地理解本发明的实施方式的以下详细说明。在附图中，具有相同附图标记的实体表示相对应的实体。这些实体与前面附图中的相应实体大体相同或等效，并且在这里将不会进行详细描述。
图1示意性地示出根据实施方式的EAP设备的多相拓扑(topology)；
图2示意性地示出图1的多相拓扑的实施方式；
图3示意性地示出根据图2中所示的实施方式的电力指向电路；
图4示意性地示出图1的多相拓扑的替代实施方式；
图5示意性地示出多相拓扑的电流源的实施方式；
图6a、6b示意性地示出在多相拓扑系统中使用的电力电子单元的电路的实施方式；
图7示意性地示出多相拓扑的控制器的框图；
图8示意性地示出与多相拓扑一起使用的能量收集方法的流程图；
图9a至图9d示出在利用根据图2的实施方式的公共电源的多相拓扑中使用的示例性收集策略方法的结果；
图10a至图10c分别示出在10个EAP设备的多相拓扑中的电压信号、电流信号和场强信号的示例；
图11示出公共电源两端的电压信号的示例，该电压信号被来自控制器的转换信号而主动控制和限制。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地解释本发明，在附图中示出了本发明的说明性实施方式。
图1示意性地示出根据一实施方式的EAP设备的多相拓扑。
根据本发明的该实施方式，为了调节多相系统中EAP设备之间的(偏置)能量的交换，所提出的拓扑是基于这样的配置，即所有EAP设备均串联连接至公共电源(致动模式)或功率耗散器(发生模式)PSS。
多相系统是以多个EAP设备或任意其他的EAP能量变换系统为基础的，其中每个EAP设备均受限于移动介质，典型的如海的水面上的波动，在任意其他的EAP能量变换系统中，由多个EAP设备捕获空间或时间上分布的机械源。
由于个体EAP设备之间位置的变化，波循环的相位也会改变，从而导致了EAP设备之间弹性变形循环的相位变化和相应的能量收集循环的相位变化。因而在EAP设备的能量收集循环中，它们将显示相对于彼此的相移。
个体EAP设备EAP1、EAP2、…、EAPN每个通过电子充电/放电单元E1、E2、…、En(也被称为电力导向器设备(PDD))相连，这些电子充电/放电单元基于用于相关联的EAP设备的专用控制信号引导输入的功率流(power flow)，以使得EAP设备可以被充电(s＝1，ΔQ>0)、旁路(s＝0，ΔQ＝0)或放电(s＝-1，ΔQ<0)；ΔQ为个体EAP设备的可变电容器上的电荷变化。
每个EAP设备上的实际电压被表示成UEAP1、UEAP2、…、UEAPN。
电力导向器设备E1、E2、…、En与EAP设备EAP1、EAP2、…、EAPN的组合称为部件Sec1、Sec2、…、SecN，这些部件形成了这个拓扑中的基本元件。
在串联配置中，相同的电流isrc流经每个部件Sec1、Sec2、…、SecN，而电压UEAP1、UEAP2、…、UEAPN沿堆叠相加。因此，施加到上述部件和电源PSS的电流为：
isrc＝isec1＝isec2＝…＝isecN
对于堆叠中的电压来说，更具体地，对于电源PSS两端的基于控制信号的电压来说，其为所有个体EAP设备电压的线性组合：
其中N为堆叠中部件的数量，usec,i为第i个部件的电压，si为第i个部件的控制信号，s为控制信号的转换向量，其中，si∈{-1，0，1}，并且uEAP为EAP设备电压的向量。
尽管一些特定的顺序被确定能够带来较低的组件额定电压和其他益处，但在这个实施方式中，包括在堆叠中的相移的EAP设备EAP1、EAP2、…、EAPN的顺序并不影响系统本身的操作。
图2示意性地示出图1的多相拓扑的实施方式。在该电路中，公共电力源(CPS)PSS1由公共电流源实现，不过不排除为了这个目使用其他类型的电力源的可能。
在这个实施方式中，系统还包括控制器CT和用于每个EAP设备的监测单元M1、M2、…、MN。
每个监测单元M1；M2；…；MN耦合在电子充电/放电单元E1；E2；…；EN及相关联的EAP设备EAP1；EAP2；…；EAPN之间。在每个部件Sec1-SecN中，监测单元被配置成监测EAP设备的状态参数，该状态参数指示可变电容器当前的电容量，以及EAP设备在能量收集循环中当前的相位。
监测单元监测EAP设备的电压(将用于如下文更详细描述的转换算法)和电容量以确定实际的应变和相位。
例如，可以通过注入已知的具有大体上高于机械激励频率的频率的正弦电流来直接测量电容量，并在该频率下测量产生的电压。另一种可能是在预先确定的时间窗口中测量流经EAP设备的电流，确定相应的电荷变化(dQ)，并且利用电压变化(dU)的测量值来确定电容量。
控制器CT包括感应电路，感应电路耦合至每个监测单元M1、M2、…、MN以用于从每个监测单元接收一个或多个状态参数信号。
另外，控制器CT包括驱动电路，驱动电路耦合至每个电子充电/放电单元E1、E2、…、EN，以将专用控制信号发送至相应的电子充电/放电单元。
控制器CT还包括用于处理数据的至少一个处理单元，用于伴随着感应电路和驱动电路的控制而开展能量收集循环(如将在以下更详细地描述)。
电子充电/放电单元配置有电路，以用于从控制器CT接收专用控制信号，并基于控制信号的值选择用于基于EAP的部件的可变电容器的充电模式(s＝1、ΔQ>0)、或者放电模式(s＝-1、ΔQ<0)、或者旁路模式或浮动模式(s＝0、ΔQ＝0)。
在实施方式中，公共电源PSS1是唯一主动处理功率流的部件，而电子充电/放电单元或电力导向器设备E1、E2、…、EN根据所使用的转换算法和EAP收集策略，仅路由功率流通过EAP设备。
图3示出了该电子充电/放电单元或电力导向器设备的可能的实施例。
这里由电流isrc指示的输入功率由可控地使能开关(S1+S3)或(S2+S4)分路，期间对于正的isrc来说，输入的功率通过(S1+S4)为EAP设备充电并通过使能开关(S2+S3)放电，反之对于负的isrc来说，输入的功率通过(S2+S3)为EAP设备充电并通过使能开关(S1+S4)放电。
开关可以由(多个)MOSFET、绝缘栅型双极性晶体管(IGBT)或任何其他强制或非强制换向的功率电子或机械开关设备实现。
应了解，在旁路-模式(s＝0)中，开关组合(S1+S3)和(S2+S4)可以交替使用以均衡这些组件中的损耗。
可替代地，非活性的电子充电/放电单元或PDD可以由基于接收到的专用控制信号主动处理及重定向功率流的电子设备取代。
图4示出了本发明的具有主动处理电子充电/放电单元的替代实施方式。
在该实施方式中，EAP设备EAP1、EAP2、…、EAPN每个具有一个专用的电力电子单元(变换器)PEU1、PEU2、…、PEUN，所述电力电子单元连接至电压母线VB或作为公共电源/功率耗散器单元PSS2的公共电压源。
由此，多个基于EAP的设备并联连接至电源/功率耗散器单元PSS2。
另外，能量收集系统包括如同上文中参照图2所描述的监测单元M1、M2、…、MN和控制器CT。
图5示出了应用于图1和图2的实施方式中的公共电力源PSS1的具体实例，其中，使用电感和电压源变换器来生成用于串联连接的多相部件的(恒定)电流。HV电压源变换器的一个可能的实施方式是并行输入串行输出(IPOS)配置，其中来自电压母线的源电压Ubus并联联接至多个双有源桥(DAB)设备DAB1、DAB2、…、DABk的个体输入端子，每个双有源桥包括变压器单元和开关电路，并且DAB设备的输出端子串联联接，以生成输出电压UCPS并为串联连接的多相部件传送电流。
请注意，控制器CT被配置成通过次级控制信号控制有效DAB设备的实际数量，以使得源电压UCPS等于向量点乘积S·UEAP，以将源电流isrc保持在期望的参考值isrc(ref)。
应注意，变压器或DAB模块的数量k与EAP设备的数量N没有直接联系。更多的EAP部件通常意味着为CPS提供更高的电压，不过子模块的数量由每个模块的额定电压决定。
如图5所示的电源/功率耗散器单元的具体实例还可用作如图4中所示的多相EAP系统中的电源/功率耗散器单元(电力电子单元)，其中应用了有源的并联连接的充电/放电单元。为了跨越(span)由收集策略决定的宽电压和电流范围，实施方式包括用于如图6a和图6b中所示的双有源桥(DAB)子模块的可变的输出电压依赖型转换频率控制策略。
如参照图5及图6a所描述的，子模块SM1、SM2、…、SMN每个耦合至控制器CT的输出，以用于接收控制信号以使得子模块相应于控制信号而在其输出端子生成输出电压。
尽管子模块的控制可以由串联连接的多相系统的同一控制器CT控制，不过实际上这些控制器将会是分开的。因此，包括以用于每个基于IPOS/CMC拓扑的PEU的第二控制器CT2控制个体子模块，以使得在任意子模块的输出电压和输出电流不超过临界值的约束下，整体PEU按照来自主(收集)控制器CT的参考控制信号输出电压和电流。
图6a示出了用于图5的公共电流源的HV电压源变换器的另一可能的实施方式。图6a中所示的配置与图5中关于双有源电桥(DAB)子模块SM1、SM2、…、SMN在它们的输入端子处并列联接至电压母线VBUS而子模块的输出端子串联联接的方面的配置类似。图6b示出了单个子模块更详细的电路布局，其中为了增加对输出电压的控制能力，在输出处配备了额外的半桥。
应注意，在多相EAP系统和单相EAP系统的情况中都可以使用IPOS或CMC配置中的这种DAB子模块。
该级联型多级变换器(CMC)还是图4所示的多相EAP系统的实施方式中的电力电子单元的一个可行的实施方式。
图7示意性地示出了多相拓扑的控制器的框图。
控制器CT包括输入OS和输出CS，其中输入OS用于接收由每个EAP设备的监测单元(通过各自的监测单元M1、M2、…、MN)测量的状态参数信号，输出CS用于向电子充电/放电单元E1、E2、…、EN中的每个传输控制信号S。
控制器CT包括用于接收状态参数信号的感应电路和用于发送控制信号的驱动电路。另外，控制器CT包括既联接至感应电路也联接至驱动电路的处理单元。处理单元配置成基于接收的状态参数信号而确定控制信号。如图所示，处理单元能够基于状态参数信号顺序执行以下功能：应变预测F1、应变估计F2、循环优化F3以及生成参考信号F4。
从方框F1至F4，获得了参考电压信号UREF。
另外，处理单元能够执行转换算法F5功能，其中转换算法F5以令整个能量收集系统最优化的方式确定用于每个个体EAP设备的控制信号(向量)S。
转换算法F5方框将UREF和状态参数CEAP以及UEAP作为输入。作为输出，转换算法F5生成控制向量S。
结合图2所示的拓扑，串联连接中的每个EAP设备可以随控制向量S中的相应信号被充电、放电和旁路。正因如此，事实上在相移的EAP设备上可以独立生成任意电荷、电压或电场分布。通过从个体EAP设备采样具有由控制信号S的转换频率fs所体现的更新率的状态参数信号，转换算法在时间上周期性地定义控制向量S，且其转换频率/循环周期(远)比个体EAP设备的能量收集循环短。
可能的控制向量S的数量随多相EAP系统中的部件SEC1、SEC2、…、SECN的数量成指数增加。因此，串联连接中的EAP设备越多获得的控制自由度越大：
|S|＝3N
其中S是所有可能的转换向量的集合，|…|表示集合中元素的基数或数量，以及N表示堆叠(串联连接)中EAP设备的数量。
最优化问题是转换算法的基础，该问题试图找出使参考信号(r*)(诸如源于收集策略的电荷、电压或电场水平)与它的估计的新值(r)之间的绝对误差(e)最小化的控制向量(s)，其中参考信号(r*)的估计的新值(r)是在其实际值基础上估计的，能量由源和转换向量提供，即：
然而，为了还包含机电能量转换的诸如功率质量和材料击穿强度的其他方面，所提出的转换算法扩展到了多对象的最优化。通过将转换向量的集合约束为仅具有可行控制向量的集合Sf，还可以包括拓扑方面和电气限制。由此得到的多对象约束的非线性最优化问题将会描述成：
使得
该式描述了使来自由非线性函数c和ceq约束的可行的转换向量集合Sf中的控制向量s最优化，该控制向量s使得k个成f的对象函数之和最小化，其中每个对象以标量参数wi加权。
结合所提出的拓扑以及适当应用的开关对象和约束，转换算法的所有可能变得显而易见。在一个实施方式中，拓扑、控制和设备特性可以被限定为：
·以幅值为isrc的恒定电流源作为公共电力源，
·用于EAP设备的电压参考信号UREF
·具有最大场强Emax的EAP设备
在这样的具体实施例中，转换算法的最优化对象能够被限定为：
1.估计的新的EAP设备电压(依赖于控制向量)与EAP设备参考电压之间的域加权误差为：
2.输出功率纹波，为瞬时和长期平均输出功率之间的差值。如果表示估计的总输出功率，则功率纹波对象将会限定为：
3.开关损耗，由从前一个开关状态(sn-1)变化到新的开关状态的开关的数量量化：
f3(s)＝∑|s-sn-1|
根据应用需求，可以随机选择线性标量化的加权因子w1…w3。在另一实施方式中，为了令实际的工作点独立，还可以选择将对象进行归一化。类似地，通过包括指数因子的方式，可使对象的影响依赖于误差水平。
在一个实施方式中，域加权的参考误差对象f1(s)依赖于这样的观点，即EAP设备可以有效地用作能量或电荷存储设备，并且只要与运行的场强或最大场强相比与存储模式相关联的可变电容器的场强是低的，则不会显著影响能量转换操作。因此，通过在低场强处允许更高的误差而在高场强处严格地跟随参考信号，而获得了更大的控制自由度。
认为施加到最优化中的约束对所提出的拓扑的合理操作是有必要的。因为所有的EAP设备均可能串联连接(s1…sN＝1或-1)，拓扑及其组件和公共电力源PSS1可能面临相对极高的电压。为了将组件上的电压应力限制到合理的数值，由此也增加系统的商业的可行性，并且为了预防EAP设备受到超过介电击穿强度的场强，提出了以下约束：
1.任何EAP设备的场强永远不应超过预先确定的最大值，其中，建议上述最大值略微超出运行的场强以提供一些控制自由度：
2.公共电力源PSS1两端的电压(估计的新的堆叠的总电压)应被限制到上值和下值，其中，较宽的范围得到更快的动态响应，而较小的范围得到更平滑的电压和功率曲线：
3.拓扑的每个节点的电压Un(i)，相对于一个预定的参考节点(例如，图2中的节点0)，应以一个最大值为界。如果L1表示它的所有的下对角元素均等于一的下对角矩阵(lower diagonal matrix)，并且表示哈达马正态(Hadamard entry-wise)积，则：
关于所提出的转换算法的实现：
·应了解，对于非稳态条件或机械激励源具有不规律的性质的情况来说，约束的集合可以不同。
·应了解，根据多相EAP设备系统中部件的数量，利用传统的(多对象)约束最优化算法或简单地利用穷举搜索，可以解决最优化问题。
·应了解，不论所选电压是否限制在公共电力源电压上，电源/功率耗散器单元PSS1应总是能够为EAP设备的初始充电供电。
·假定由PSS1供给的电流被固定在恒定的DC水平。可替代地，多相系统还可以以AC电流进行操作。认为具有叠加的AC电流谐波的DC电流可以对电子充电/放电单元中一些类型(非强制换向)的开关有益，例如晶闸管。
还认为AC电流谐波可用作电子设备的辅助电源。
·还应了解，公共电流源的(平均)电流(isrc)可响应于不同的机械源输入水平动态变化；例如，低平均电流适用于小应变循环(较低的损耗)，并且高平均电流适用于大应变循环。当例如施加到EAP部件的占空比或脉冲宽度太小而导致过大损耗时，转换算法可改变控制信号(isrc(ref))。
·假定开关周期无穷小或实际上远小于EAP设备执行的能量收集循环频率或机械激励频率，由此，EAP设备的电压和场强在开关周期期间基本上不改变。如果上述假定无效，则约束可以扩展到包括针对开关周期的开始和针对开关周期的结束的集合。
·假定EAP设备的串联电阻相对较小，即，转换算法所利用的固有存储能力不会导致显著的额外的电阻损耗。否则，可以包括使这些焦耳损耗降低到最小的另一优化对象。
图9a至图9d示出了控制器CT的方框F3至F4生成的收集策略所得的结果，该结果适用于单相系统，但对多相系统更有益。
图10a至图10c示出了转换算法的结果，其中包括电压和电流参考信号(为来自收集策略的结果并由CT生成)以及实际获得和测量的EAP设备信号。
在图9a至图9d中，通过具有电流幅值Ic和Id且分别具有相位φc和φd的正弦电流波形为EAP设备加偏置(充电)和不加偏置(放电)。在收缩期间跟随恒定场方法，而在伸展期间，强制执行恒电荷分布。与单相系统相比，在多相EAP系统中升高了该相位期间的低电场水平，以增加可用开关状态的数量。
图8示出了由根据本发明的多相EAP系统控制能量收集的示例性方法的流程图。
该方法可以由计算机程序产品实现，其中该计算机程序产品允许控制器CT的处理单元在加载计算机程序产品指令之后根据该方法执行计算。
针对多相系统中的每个EAP设备，在控制器CT的处理单元上独立运行该方法，并且该方法可以被顺序执行或并发(并列)执行。通过循环触发器获得对每个EAP设备的定时或相位同步。
所述方法在初始化步骤(未示出)之后包括第一步骤901，在该步骤，在预计的应变信号中检测新循环的开始(从图7的控制器方案的方框F1之后开始)。预计的应变信号/数据902被转发到下一个步骤903，该步骤从针对具体EAP设备的预计应变中提取和估计关键机械参数904。提取的参数904涉及机械激励频率Fexc、静态形变λs、形变幅值λd和此时应变分布。
在接下来的步骤905中使用上述参数的值来生成等效电容信号C(t)906，该等效电容信号C(t)906用于后续的步骤中以计算电量。
在下一步骤907中，电容信号C(t)906与(初始)循环参数{cycle}一起被用作输入，以计算充电时间Δt(c)、放电时间Δt(d)以及剩余伸展时间Δt(s)和剩余收缩时间Δt(r)。具有循环的每个相位的基本定时信息Δt，在接下来的步骤908中计算具体EAP设备的电荷分布q(t)。
循环参数{cycle}被定义成
-充电相位(φc)；
-放电相位(φd)；
-充电电流幅值(Ic)；
-放电电流幅值(Id)；
-充电电流波形{矩形、三角、正弦、恒功率}；
-放电电流波形{矩形、三角、正弦、恒功率}；
-收缩期间的最小场强(Emin)；
-伸展期间的最大场强(Emax)；
-循环类型{恒定-电荷、恒定-电压、恒定-场}。
在下一个步骤910中，电荷分布q(t)909与电容信号C(t)906一起用作输入，以计算待转换的机电功率Pmech的估值。在与步骤910并列的步骤912中，电荷分布q(t)用作输入，以计算就待施加到具体EAP设备的电压u(t)和电流i(t)而言的电波形913。
在步骤914使用波形u(t)、i(t)作为输入以计算每个EAP设备的EAP材料和电子充电/放电单元中的损耗Ploss。从存储器915和916中检索涉及电子充电/放电单元和EAP材料的特性的关键参数，该关键参数作为所计算的电压分布u(t)和电流分布i(t)的函数。存储器915和916每个可以配置成数据库或查找表。在步骤911结合所计算的机电功率Pmech顺序输入所计算的损耗Ploss。在步骤911，从Pmech与Ploss之间的差计算净输出功率Pout。
电波形u(t)、i(t)还与具有系统中其他部件的电波形的电波形向量u(t)、i(t)一起用作输入，用于步骤918计算整个多相系统输出功率的质量参数。
从步骤918和步骤911获得的结果接下来用作步骤919的输入，在步骤919中基于来自步骤918的质量参数、净输出功率Pout和来自模块920的外部数据作出估计。这种外部数据包括诸如期望的系统输出功率(功率需求)、系统输出中的纹波、由EAP设备和它的机械源上的电场压力施加的力以及在整个系统中存储的能量的总和等的参数，其中在整个系统中存储的能量的总和可作为故障期间支撑电网稳定性的电力储备。
估计步骤确定了估计结果数据，该估计结果数据能够指示如步骤908中确定的电荷分布q(t)909(或者任何导出的电量)是否满足外部数据所施加的条件。
接下来在步骤921中，测试估计结果数据以确定电荷分布q(t)909(或任意导出的电量)是否满足关于外部限定的对象数据的最优准则。
在没有满足最优准则的情况下，方法在步骤922中继续，以生成新的循环参数然后回到步骤907。在满足了最优准则的另一种情况下，方法在步骤923处继续，以生成参考信号，也就是基于图7方框F4的电压参考信号UREF。对于串联连接的多相系统，通过转换算法(图7方框F5)将用于所有EAP设备的电压参考向量uREF转换成控制信号向量S，以调节用于每个EAP设备的电子充电/放电单元。转换算法还可根据优化的充电和放电电流幅值调节源电流isrc的参考信号。
在步骤923之后，方法转到步骤901以用于下一次循环触发。
注意：依据于应变信号的可预测性，循环最优化能够被分解成用于充电和放电阶段的两个部分，其中有效地在每个完整机械循环中给出两次循环触发。这样增加了精确性，因而增加了与对象精确匹配的能力。
图10a-图10c分别示出了10个EAP设备的多相拓扑的电压信号、电流信号和场强信号的示例。
图11示出了公共电力源两端的平均电压信号的示例，该平均电压信号被来自控制器的转换信号主动地限制。
根据本发明的系统和方法提供了各种有益效果。
与现有的单相EAP能量转换系统不同，所提出的多相系统仅需要待主动处理的净输出功率，而与循环(未)偏置EAP设备有关的功率仅需要规划路径。在具有受限应变的实际的现有技术应用中，偏置功率与净输出功率之间的比率远高于30。
对于主动将功率从EAP设备转换到电网的电力电子变换器来说，这意味着：
-变换器的功率额定值减少了30个系数，而体积和成本也降低了大约30个系数。
-由于变换器仅处理净输出功率，因而减小了变换器的效率约束。这减轻了对高级变换器技术的需要，进而降低了成本。
-由于显著地降低了额定功率，因而减小了变换器功率密度的限制。这减轻了对高转换频率的需要以及对高级变换器技术的需要，进而降低了成本并显著提高了效率。
另外，本发明提供了总电缆长度的大的系数的降低。多相系统中每个部件所需的功率电子的复杂度从高级的高频转换功率变换器降低到低频转换功率导向器设备。复杂度方面的降低使得体积得以减小，从而允许PDD放置于靠近EAP设备的位置。参照图1，这意味着对于长的分布式多相EAP能量转换系统来说，大幅减少了总的电缆长度：取代在设备的全长度上每个部件具有的2个电缆导体(每个系统将会因此而轻易地增加40个电缆导体)，在全长度上仅需要总共两个电缆导体。由于一个导体连接至零节点(即，接地)，且EAP收集系统本身的任何种类的接地屏蔽或防护物均可用于这种连接，因此在全长度上将所需的电缆导体减少到仅为1个。
另外，本发明允许使用工业标准的高效转换组件。功率导向器设备通常工作的频率(100-200Hz)非常低，并且处于与诸如高压直流变换器(例如，西门子模块化多电平变换器)的现有工业电力系统相同的范围内。如此的优点是，可以使用工业标准的、可易于串联配置的转换技术。
当将AC电流叠加到强制零电流开关时，可以使用高电压和高电流的晶闸管。这些设备提供了非常低的损耗并且适于作为直接光控设备，消除了对控制信号进一步电隔离的需要，以及，在一定程度上消除了对辅助电源的需要。
另外，本发明减小了功率波动。基于利用多相可变电容器部件实际地作为能量存储设备的能量收集策略，有力地减少了输出功率的波动。恒功率输出意味着在输出总线上需要更小的能量存储器来滤除高电压或高电流尖峰。因为变换器仅处理净输出功率，所以变换器工作在更恒定的功率水平。利用收集策略提供的功率平滑化进一步支持了恒功率水平。恒功率水平使得变换器更少地经受热循环，增加了变换器的稳定性和使用寿命。
与单相PEU相比，现在功率波动大多是在转换频率(毫秒范围)而不是在机械激励频率范围(多个秒)处，这降低了热循环的深度和影响。
本发明还有力地支持电网稳定性。将能量转换能力同时与多相系统部件内的存储能量的能力结合，本发明在一个潜在的远比同步旋转发电机的更大范围上，提供了一种有效的方法来控制瞬时功率输出。这种性能可广泛用于在故障期间支持电网，而且还提供了准确的电力量来平衡具有电力需求的发电设备。
此外，可以实现电磁干扰辐射(EMI emiss ion)的降低。对于实现合并的一个恒流源而言，由于电缆中的DC电流不再辐射时变的磁场，并且电缆包皮层有效地屏蔽了电场，因而大幅度地降低了电磁干扰辐射。
已参考优选实施方式描述了本发明。对本领域技术人员来说，在阅读并理解以上详细描述的情况下，进行修改和替换是显而易见的。本发明旨在被理解成在所附权利要求的范围内包括所有的修改和替换。
Claims (17)
1.利用多个基于EAP的部件的能量收集系统，包括多个基于EAP的部件、电源/功率耗散器单元和控制器；每个基于EAP的部件包括电子充电/放电单元和可变电容器；所述可变电容器包括具有可伸展的合成材料和电极的配置的弹性可变形主体，所述可变电容器被配置为具有随着可变形主体的伸展和松弛变化的电容量；
每个基于EAP的部件，通过各自的在所述控制器控制下的所述电子充电/放电单元连接至所述电源/功率耗散器单元；
所述控制器包括处理单元、感应电路和驱动电路，其中所述处理单元耦合至所述感应电路和所述驱动电路；
所述感应电路耦合至每个基于EAP的部件的所述可变电容器，以用于从所述可变电容器接收至少一个状态参数信号；
所述驱动电路耦合至所述电子充电/放电单元，以用于将专用控制信号发送至所述电子充电/放电单元；
所述处理单元配置成基于从所述可变电容器接收的相关联的所述状态参数信号，为每个基于EAP的部件创建所述专用控制信号的控制值。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个基于EAP的部件串联连接至所述电源/功率耗散器单元。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述基于EAP的部件的所述电子充电/放电单元配置成具有三态开关；
所述三态开关由所述专用控制信号控制，并且其中，
所述三态开关：
基于所述专用控制信号的充电模式值，配置为第一开关状态，以在充电模式中将所述可变电容器连接至所述电源/功率耗散器单元；
基于所述专用控制信号的放电模式值，配置为第二开关状态，以在放电模式中将所述可变电容器连接至所述电源/功率耗散器单元；以及
基于所述专用控制信号的浮动模式值，配置为第三开关状态，以在浮动模式中将所述可变电容器旁路，使所述可变电容器隔离。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述控制器配置成供给源电流，所述源电流由所述电源/功率耗散器单元基于所述第一开关状态至所述第三开关状态的集合而生成，其中所述第一开关状态至所述第三开关状态是由所述驱动电路施加于所述三态开关上获得的。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述基于EAP的部件的状态参数信号与相应的所述可变电容器上的电压信号Ueap_i成比例，并且所述电源/功率耗散器单元两端的源电压Usrc与每个可变电容器的电压等级乘以该可变电容器的基于控制值的变量的加权和成比例，
所述基于控制值的变量具有所述充电模式的正的单一值、或所述放电模式的负的单一值或者所述浮动模式的零值。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个基于EAP的部件并联连接至所述电源/功率耗散器单元。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电子充电/放电单元包括变换器单元或电力电子单元、以及监测单元，其中，
所述变换器单元在第一端子连接至所述电源/功率耗散器单元，并在第二端子与所述可变电容器的端子连接，以及
所述监测单元与所述可变电容器的端子连接，以用于监测所述可变电容器的所述至少一个状态参数信号；
所述感应电路连接至所述监测单元，以用于从每个基于EAP的部件接收所述至少一个状态参数信号；
所述驱动电路连接至所述变换器单元，以用于将所述专用控制信号发送至相应的所述变换器单元。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述基于EAP的部件的所述变换器单元被配置成，在所述专用控制信号的控制下执行从以下多个动作中选择的一个动作：
-在充电模式中，将所述可变电容器连接至所述电源/功率耗散器单元；
-在放电模式中，将所述可变电容器连接至所述电源/功率耗散器单元，以及
-在浮动模式中，将所述可变电容器隔离，使所述可变电容器孤立。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，在放电模式期间，所述变换器单元将所述可变电容器耦合至所述电源/功率耗散器单元，以用于对所述可变电容器进行放电。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器配置成在采样时间间隔通过所述感应电路从监测单元采样所述至少一个状态参数信号，在每个基于EAP的部件中，所述采样时间间隔比所述可变电容器的电容量的变化的平均时间跨度短。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述控制器配置成通过所述驱动电路发送控制信号或控制向量S。
12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器包括应变预测器单元F1、应变估计器单元F2、循环优化器单元F3、参考发生器F4以及模式选择或转换算法单元F5，
其中，所述处理单元配置成基于所接收的所述至少一个状态参数信号确定控制信号，所述处理单元能够基于所述至少一个状态参数信号顺序执行这样的功能，即应变预测F1、应变估计F2、循环优化F3以及生成参考信号F4，以用于获得参考电压信号Uref；
所述处理单元还能够执行转换算法F5的模式选择功能，利用所述参考电压信号和所接收的所述至少一个状态参数信号作为输入，以整体能量收集最优化的方式来确定用于每个个体的基于EAP的部件的控制信号或控制向量S。
13.利用多个基于EAP的部件控制能量收集系统的方法，包括所述多个基于EAP的部件、电源/功率耗散器单元和控制器；
每个基于EAP的部件包括电子充电/放电单元和可变电容器；所述可变电容器包括具有可伸展的合成材料和电极的配置的弹性可变形主体，所述可变电容器被配置为具有随着可变形主体的伸展和松弛变化的电容量；
每个基于EAP的部件通过各自的在所述控制器控制下的所述电子充电/放电单元连接至所述电源/功率耗散器单元；
所述控制器包括处理单元、感应电路和驱动电路，其中所述处理单元耦合至所述感应电路和所述驱动电路；
所述感应电路耦合至每个基于EAP的部件的所述可变电容器；
所述驱动电路耦合至所述电子充电/放电单元；
所述方法包括：
对于每个基于EAP的部件：
从所述可变电容器接收一个或多个状态参数信号；
基于从所述可变电容器接收的相关联的一个或多个状态参数信号，创建专用控制信号；
将所述专用控制信号发送至相关联的所述电子充电/放电单元。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括：
对于每个基于EAP的部件：
基于所述专用控制信号，
当所述专用控制信号表示充电模式时，在充电模式下，将所述可变电容器连接至所述电源/功率耗散器单元，
或者当所述专用控制信号表示放电模式时，在放电模式下，将所述可变电容器连接至所述电源/功率耗散器单元，
或者当所述专用控制信号表示浮动模式时，在浮动模式下，将所述可变电容器旁路，使所述可变电容器隔离。
15.根据权利要求14所述的方法，包括
基于通过相应的所述专用控制信号而施加到每个基于EAP的部件上的模式的集合，确定用于所述电源/功率耗散器单元的源电压。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述基于EAP的部件的所述一个或多个状态参数信号与相应的可变电容器上的电压信号Ueap_i成比例，以及源电压Usrc与所述电压信号Ueap_i乘以每个可变电容器的基于控制信号的变量的加权和成比例，
所述基于控制信号的变量具有所述充电模式的正的单一值、或所述放电模式的负的单一值或者所述浮动模式的零值。
17.根据权利要求14所述的方法，其中
基于所接收的一个或多个状态参数信号来创建控制信号，包括对于每个EAP部件：
基于所述一个或多个状态参数信号顺序执行：
应变预测F1，
对预测出的应变进行应变估计F2，
对估计出的应变进行循环最优化F3，
基于所述循环最优化生成参考信号F4，作为参考电压信号Uref；
执行转换算法F5的模式选择功能，利用所述参考电压信号和所接收的一个或多个状态参数信号作为输入，以整体能量收集最优化的方式来确定用于每个个体的基于EAP的部件的所述控制信号或控制向量S。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP13192706 | 2013-11-13 | ||
| EP13192706.3 | 2013-11-13 | ||
| PCT/EP2014/074453 WO2015071345A1 (en) | 2013-11-13 | 2014-11-13 | Multi-phase eap system and method for controlling such a system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105830330A CN105830330A (zh) | 2016-08-03 |
| CN105830330B true CN105830330B (zh) | 2018-03-27 |
Family
ID=49626798
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201480068856.0A Active CN105830330B (zh) | 2013-11-13 | 2014-11-13 | 多相eap系统以及用于控制该系统的方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10312834B2 (zh) |
| EP (1) | EP3069437B1 (zh) |
| JP (1) | JP6541271B2 (zh) |
| CN (1) | CN105830330B (zh) |
| DK (1) | DK3069437T3 (zh) |
| WO (1) | WO2015071345A1 (zh) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6464317B2 (ja) * | 2015-09-02 | 2019-02-06 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． | 電気活性または光活性ポリマーをベースにしたアクチュエータデバイス |
| WO2018094256A1 (en) * | 2016-11-18 | 2018-05-24 | University Of Hawaii | Apparatus and method for harvesting ambient energy by circuit reconfiguration |
| US10848079B2 (en) | 2016-11-29 | 2020-11-24 | University Of Hawaii | Ambient energy harvesting device with charge-carrying movable electrode |
| JP6730531B2 (ja) * | 2017-01-23 | 2020-07-29 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． | 電気活性材料に基づくアクチュエータ装置 |
| EP3419064A1 (en) | 2017-06-23 | 2018-12-26 | Koninklijke Philips N.V. | Device with multiple electroactive material actuator units and actuating method |
| WO2019121860A1 (en) * | 2017-12-19 | 2019-06-27 | Single Buoy Moorings Inc. | Switch assisted diode-clamped energy harvesting system for variable capacitance transducers |
| CN109039083B (zh) * | 2018-07-20 | 2020-06-30 | 清华大学 | 谐振型隔离双向直流变换器的瞬态功率平衡方法及系统 |
| DE102020200350A1 (de) | 2020-01-14 | 2021-07-15 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Filterelement |
| CN113037107A (zh) * | 2021-03-04 | 2021-06-25 | 广东电网有限责任公司 | 一种电力电子变压器拓扑结构 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102084122A (zh) * | 2008-07-23 | 2011-06-01 | 单浮筒系泊公司 | 波浪能量转换器 |
| DE102011080120A1 (de) * | 2011-07-29 | 2013-01-31 | Robert Bosch Gmbh | Flexible Struktur zur Erzeugung elektrischer Energie aus Wellenbewegungen |
| CN103209910A (zh) * | 2010-11-22 | 2013-07-17 | 莱特拉姆有限责任公司 | 收集能量的输送机皮带及方法 |
| CN103384957A (zh) * | 2011-01-10 | 2013-11-06 | 本亚明·彼得罗·菲拉尔多 | 用于例如为推进产生波状运动和用于利用运动流体的能量的机构 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19841002C1 (de) * | 1998-09-08 | 2000-03-30 | Siemens Ag | Verfahren zur Diagnose eines Kurzschlusses an einem kapazitiven Stellglied |
| US6563251B2 (en) * | 2001-02-20 | 2003-05-13 | Piezomotor Uppsala Ab | Energy recovery in electromechanical motors |
| US7557456B2 (en) * | 2006-05-05 | 2009-07-07 | Sri International | Wave powered generation using electroactive polymers |
| JP2008141840A (ja) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Hyper Drive Corp | 電場応答性高分子を用いた発電装置 |
| US8344526B2 (en) * | 2009-03-25 | 2013-01-01 | Bhat Nikhil | Energy generating supports |
| CN101526073A (zh) * | 2009-04-17 | 2009-09-09 | 南京航空航天大学 | 基于介电型eap的流体动能发电机装置 |
| US9279409B2 (en) | 2009-06-16 | 2016-03-08 | Single Buoy Moorings, Inc. | Environmental electrical generator |
| EP2282048A1 (de) * | 2009-07-02 | 2011-02-09 | Bayer MaterialScience AG | Verfahren Gewinnung von elektrischer Energie aus der Bewegungsenergie von Wasserwellen |
| WO2011044901A1 (en) | 2009-10-14 | 2011-04-21 | Danfoss Polypower A/S | A system and a method for generating electrical energy |
| CA2829358A1 (en) * | 2011-03-09 | 2012-09-13 | Bayer Intellectual Property Gmbh | Electroactive polymer energy converter |
| TW201338395A (zh) | 2011-10-21 | 2013-09-16 | Bayer Materialscience Ag | 電活性聚合物能量轉換器 |
| EP2847858B1 (en) | 2012-05-10 | 2016-07-20 | Single Buoy Moorings, Inc. | Increasing eap conversion efficiency by continuous current |
| JP5884758B2 (ja) * | 2013-03-22 | 2016-03-15 | セイコーエプソン株式会社 | 液体吐出装置 |
| KR101433309B1 (ko) * | 2013-03-26 | 2014-08-22 | 인제대학교 산학협력단 | 이온 폴리머 금속 복합체를 이용한 해상 부유식 발전장치 |
-
2014
- 2014-11-13 WO PCT/EP2014/074453 patent/WO2015071345A1/en active Application Filing
- 2014-11-13 US US15/036,155 patent/US10312834B2/en active Active
- 2014-11-13 EP EP14798828.1A patent/EP3069437B1/en active Active
- 2014-11-13 CN CN201480068856.0A patent/CN105830330B/zh active Active
- 2014-11-13 JP JP2016530164A patent/JP6541271B2/ja active Active
- 2014-11-13 DK DK14798828.1T patent/DK3069437T3/da active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102084122A (zh) * | 2008-07-23 | 2011-06-01 | 单浮筒系泊公司 | 波浪能量转换器 |
| CN103209910A (zh) * | 2010-11-22 | 2013-07-17 | 莱特拉姆有限责任公司 | 收集能量的输送机皮带及方法 |
| CN103384957A (zh) * | 2011-01-10 | 2013-11-06 | 本亚明·彼得罗·菲拉尔多 | 用于例如为推进产生波状运动和用于利用运动流体的能量的机构 |
| DE102011080120A1 (de) * | 2011-07-29 | 2013-01-31 | Robert Bosch Gmbh | Flexible Struktur zur Erzeugung elektrischer Energie aus Wellenbewegungen |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2016539612A (ja) | 2016-12-15 |
| US10312834B2 (en) | 2019-06-04 |
| US20160301330A1 (en) | 2016-10-13 |
| WO2015071345A1 (en) | 2015-05-21 |
| DK3069437T3 (da) | 2019-07-22 |
| CN105830330A (zh) | 2016-08-03 |
| EP3069437B1 (en) | 2019-05-29 |
| JP6541271B2 (ja) | 2019-07-10 |
| EP3069437A1 (en) | 2016-09-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105830330B (zh) | 多相eap系统以及用于控制该系统的方法 | |
| Lee et al. | Switched-battery boost-multilevel inverter with GA optimized SHEPWM for standalone application | |
| Debnath et al. | Two-stage solar photovoltaic-based stand-alone scheme having battery as energy storage element for rural deployment | |
| JP6193344B2 (ja) | 電気回路およびその駆動方法 | |
| Karbakhsh et al. | Two‐switch flyback inverter employing a current sensorless MPPT and scalar control for low cost solar powered pumps | |
| Yaramasu et al. | High performance operation for a four-leg NPC inverter with two-sample-ahead predictive control strategy | |
| CN102308467A (zh) | 级联型两电平变换器中的方法、控制器件及计算机程序产品 | |
| Ponraj et al. | A novel design and performance improvement of symmetric multilevel inverter with reduced switches using genetic algorithm | |
| EP3570421A1 (en) | Power conversion apparatus and control method for power conversion apparatus | |
| CN103078522A (zh) | 一种电容充电用ac-dc串联谐振矩阵变换器控制装置及其控制方法 | |
| CN105071678A (zh) | 一种有限开关状态模型预测控制方法及装置 | |
| Tomar | Watkins-Johnson Converter Based PV Water Pumping System | |
| Krishnan et al. | A smart FPGA based design and implementation of grid connected direct matrix converter with IoT communication | |
| Barzegarkhoo et al. | A novel common‐ground switched‐capacitor five‐level inverter with adaptive hysteresis current control for grid‐connected applications | |
| Suganthi et al. | Improved three phase H-7 transformerless inverter with DPWM to reduce leakage current using CNN based deep learning technique | |
| Tirupathi et al. | A three‐phase inverter circuit using half‐bridge cells and T‐NPC for medium‐voltage applications | |
| US11201561B1 (en) | Symmetric hybrid converters | |
| Ghadi et al. | An Improved Artificial Neural Network-Based Approach for Total Harmonic Distortion Reduction in Cascaded H-Bridge Multilevel Inverters | |
| Arif et al. | A new asymmetrical multilevel inverter topology with reduced device counts | |
| Aganza-Torres et al. | Decoupling capacitor minimization in HF-link single-phase cycloconverter based microinverter | |
| Alhuwaishel et al. | A Transformer-less Hybrid PV Inverter with Integrated Battery Energy Storage | |
| Li et al. | Multi-module capacitor voltage measuring technique of modular multilevel converters based on sampling instant classification | |
| Lute et al. | Experimental evaluation of an interleaved boost topology optimized for peak power tracking control | |
| de Souza Santos et al. | A new half-bridge Hybrid Switched-Capacitor inverter | |
| KR20180049511A (ko) | 하이브리드 발전 설비의 충전 효율 향상을 위한 모니터링 제어 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |