CN116667309A - 多个便携式储能电源单元并联的装置和控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多个便携式储能电源单元并联的装置和控制方法，涉及便携式储能电源技术领域。便携式储能电源(PPS)单元包括控制器，该控制器在AC输入端口接收AC输入电流的AC电流信息并产生用于控制PPS单元作为电压源或电流源工作的控制信号，以及以与交流输入电流基本相同的幅度、频率和相位来控制交流输出电流。PPS装置包括两个或多个PPS单元连接在一起，使得一个PPS单元的AC输出功率连接到下一个PPS单元的AC输入端口；其中第一PPS单元为电压源，第二或多个PPS单元中的每一个为电流源，PPS装置的总交流输出功率实质上为两个或多个PPS单元所产生的交流输出功率之和。

Description

多个便携式储能电源单元并联的装置和控制方法
相关申请
本申请要求2022年06月23日提交的美国临时专利申请63/355,073和2022年7月11日提交的美国临时专利申请63/388,062的优先权，其内容整体并入于此作为参考。
技术领域
本发明涉及便携式储能电源技术领域，具体涉及把多个便携式储能电源并联连接在一起以提供更大输出功率的便携式储能电源的连接方式，以及相关的控制方法
背景技术
便携式储能电源(portable power station，PPS)使用电池作为电源。它将电池直流电压转换为交流电压(例如，欧洲、中国为220VAC、50Hz；北美为120VAC、60Hz)。根据额定功率和储能要求，电池电压通常在20V至40V之间。为了降低成本和减少电池充电时间，很多PPS使用了双向逆变器。
在电池放电工作时，双向逆变器工作在逆变模式，PPS将电池直流电压(如20V)转换成交流电压，如120VAC。在电池再充电工作期间，PPS连接到外部交流电源，外部交流电压为电池充电。在这种情况下，双向逆变器工作在整流模式。
图1显示了带有双向逆变器的PPS的典型面板连接。在该图中，PPS具有三个逆变器交流输出插座，因此可以将三个交流负载同时连接到PPS。同时，如图右侧所示，PPS也提供了一个交流输入连接器，以便将外部交流电压(例如，来自电网，例如北美的120V，或欧洲、中国的220V)加到PPS，电池可以通过双向逆变器重新充电，这时双向逆变器在整流器模式下运行。
为了确保安全工作，逆变器的输出端子(如图1左侧所示)和交流输入端子使用不同的端子。图2是一个典型的双向逆变器的框图。Lout和Nout是逆变器的输出端。逆变器产生的交流电压在这两个端子上输出。Lin和Nin是交流输入端子，将交流电压施加到这两个端子以对电池重新充电。
图3显示了双向逆变器的一种可能的电路图，它更详细地显示了逆变器输出端子和交流输入端子之间的连接。在电池放电(或逆变器)工作期间，电池电压通过双向DC到DC转换器输出总线电压Vbus，总线电压通常约为360V至400V。非隔离式直流到交流逆变器将Vbus转换为交流电压，例如220VAC。交流电压通过端子Lout和Nout提供给负载。
在电池再充电(整流器)工作期间，外部交流电压加到端子Lin和Nin。可以选择使用由C1、L1和C2组成的EMI滤波器来降低注入交流电网的噪声。如果双向逆变器的输出滤波器足够大，EMI滤波器可以省略。
然而，一个PPS单元的输出功率是有限的，例如600W、1200W等，现有技术对于将两个或多个PPS单元并联连接在一起以输出更高的输出功率的研究较为缺乏。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种多个便携式储能电源单元并联的装置和控制方法，以解决上述问题中的至少部分技术问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
第一方面，本发明提供一种便携式储能电源单元，包括：
交流输入端口，用于接收输入交流电压；
连接点，用于将电能存储为直流电的能量存储装置的连接点；
交流输出端口，用于输出交流电压；
逆变器，用于将来自储能装置的直流电转换为交流电，由交流输出端口输出；
控制器，用于接收在交流输入端口接收的交流电压的交流电流信息并产生用于逆变器的控制信号；
其中，控制器基于控制信号控制便携式储能电源单元作为电压源或电流源工作。
优选的，所述能量存储装置包括至少一个电池。
优选的，所述能量存储装置包括至少一个容纳在所述便携式储能电源单元内的电池。
优选的，所述逆变器包括双向逆变器；
其中，双向逆变器工作在将在交流输入端口接收的交流电转换为直流电以对储能装置充电的整流器模式下，以及在将来自储能装置的直流电转换为交流电的逆变器模式下工作，即交流电由交流输出端口输出。
优选的，控制器接收在交流输入端口处接收的第一交流输入功率的交流电流信息，并根据交流电流信息产生控制信号，
其中，控制信号控制逆变器作为电流源工作并产生具有与第一交流输入功率基本相同频率和相位的电流的交流输出功率；
其中，便携式储能电源单元的总交流输出功率为交流输入端口接收的交流输入功率与该便携式储能电源单元产生的交流输出功率之和。
优选的，所述第一交流输入功率由作为电压源工作的第一便携式储能电源单元产生。
优选的，所述控制器被配置用于与远程设备进行无线通信。
第二方面，本发明提供一种便携式储能电源装置，包括：
两个或多个便携式储能电源单元依次连接在一起，使得一个便携式储能电源单元的交流输出功率连接到下一个便携式储能电源单元的交流输入端口；
其中，第一便携式储能电源单元包括电压源；
其中，如权利要求1所述的第二或更多个便携式储能电源单元作为电流源工作；
其中，便携式储能电源装置的总交流输出功率实质上是两个或多个便携式储能电源单元所产生的交流输出功率的总和。
优选的，所述第一便携式储能电源单元包括如权利要求1所述的作为电压源工作的便携式储能电源单元。
优选的，对于每个便携式储能电源单元j，其中j＝2，3，4，...，N，交流输出电流的值与前一个便携式储能电源单元的交流输出电流*1/(j–1)的值相等。
优选的，所述第二个或多个便携式储能电源单元的控制器实现延迟电流控制；
其中，第二或多个便携式储能电源单元在一个工频交流周期的输出电流被控制为与前一个便携式储能电源单元在前一个工频交流周期的输出电流相同；
或者，
所述第二个或多个便携式储能电源单元的控制器实现瞬时电流控制；
其中，第二或多个便携式储能电源单元的瞬时输出电流被控制为与前一个便携式储能电源单元的输出电流相同。
优选的，所述第二个或多个便携式储能电源单元的控制器执行延迟电流控制。
其中，第二个或更多便携式储能电源单元在下一个工频交流周期的输出电流的均方根值被控制为与前一个便携式储能电源单元在前一个工频交流周期的输出电流的值相同。
优选的，所述控制器实施便携式储能电源单元的开机策略和便携式储能电源单元的关机策略中的至少一种，
其中，所述开机策略包括：
第1步：第一便携式储能电源单元的逆变器输出一个交流电压VAC1，VAC1小于稳态电压VSSV，10％VSSV≤VAC1≤20％VSSV；
第2步：当第1步的交流电压加到交流输入端口端子时，所有其他连接的逆变器将启动并实现负载电流均流；
第3步：第一便携式储能电源单元的逆变器保持VAC1一段时间T，在T时间段内，所有便携式储能电源单元实现均流；
第4步：第一便携式储能电源单元的逆变器将其输出电压提高到VAC2，VAC2>VAC1，并保持在VAC2一段时间，此时所有便携式储能电源单元实现均流；
第5步：在第一便携式储能电源单元的逆变器的输出电压达到稳态值并完成开机过程前，重复第4步；
所述关机策略包括：
关闭第一便携式储能电源单元，其交流电压将降至零，当其他连接便携式储能电源单元的交流输入端口没有施加电压时，其他便携式储能电源单元关机；
或者，使用运行在智能设备上的软件应用程序关闭便携式储能电源单元的并联连接系统，应用程序向所有便携式储能电源单元发送关机命令，第一便携式储能电源单元被关闭，所有其他便携式储能电源单元因交流输入端口都没有交流电压而关机。
优选的，所述控制器实施便携式储能电源单元的软启动策略，所述软启动策略包括：
第一便携式储能电源单元的输出电压从低电压值逐步上升到稳态值；
第一便携式储能电源单元的输出电压在几个工频交流周期内保持在同一水平。
第三方面，本发明提供一种用于实现便携式储能电源单元的方法，包括：
提供用于接收交流电的交流输入端口，用于将电能存储为直流电的能量存储装置的连接点，用于输出交流电的交流输出端口，以及逆变器；逆变器将来自储能装置的直流电转换为交流电并由交流输出端口输出；
使用控制器接收在交流输入端口接收到的交流电的交流电流信息，并产生逆变器控制信号；
根据控制信号该控制器控制便携式储能电源单元作为电压源工作或电流源工作。
优选的，所述控制器接收在所述交流输入端口处接收的第一交流输入功率的交流电流信息，并根据所述交流电流信息产生所述控制信号。
其中，控制信号控制逆变器作为电流源工作并产生具有与第一交流输入功率基本相同的频率和相位的电流的交流输出功率；
其中，便携式储能电源单元的总交流输出功率实质上为交流输入端口接收的交流输入功率与该便携式储能电源单元产生的交流输出功率之和。
优选的，所述第一交流输入功率由作为电压源工作的第一便携式储能电源单元产生。
第四方面，本发明提供一种用于实现便携式储能电源装置的方法，包括：
将两个或多个便携式储能电源单元依次连接在一起，使得一个便携式储能电源单元的交流输出功率连接到下一个便携式储能电源单元的交流输入端口；
其中，第一便携式储能电源单元包括电压源；
其中，如权利要求1所述的第二或更多个便携式储能电源单元作为电流源工作；
其中，便携式储能电源装置的总交流输出功率实质上是两个或多个便携式储能电源单元所产生的交流输出功率的总和。
优选的，对于每个便携式储能电源单元j，其中j＝2，3，4，...，N，交流输出电流的值与前一个便携式储能电源单元的交流输出电流*1/(j–1)的值相等。
优选的，包括使用延迟电流控制来控制所述第二或更多便携式储能电源单元；
其中，第二或多个便携式储能电源单元在一个工频交流的输出电流被控制为与前一个便携式储能电源单元在前一个工频交流周期的输出电流相同；
或者，
所述第二个或多个便携式储能电源单元的控制器实现瞬时电流控制；
其中，第二或多个便携式储能电源单元的瞬时输出电流被控制为与前一个便携式储能电源单元的输出电流相同。
优选的，包括使用延迟电流控制来控制所述第二或更多便携式储能电源单元；
其中，第二个或更多便携式储能电源单元在下一个工频交流周期的输出电流的均方根值被控制为与前一个便携式储能电源单元在前一个工频交流周期的输出电流的值相同。
优选的，所述两个或更多个PPS单元中的每一个与在远程设备上运行的APP通信；
其中，两个或多个便携式储能电源单元中的每一个的一个或多个参数由APP控制。
第五方面，本发明提供一种与处理器一起使用的非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质上存储有指令，所述指令引导所述处理器执行处理步骤，所述处理步骤包括实施控制两个或多个便携式储能电源单元并联连接系统中的每一个便携式储能电源单元的一个或多个参数的APP；
其中，两个或多个便携式储能电源单元依次连接在一起，使得一个便携式储能电源单元的交流输出功率连接到下一个便携式储能电源单元的交流输入端口；
其中，第一便携式储能电源单元作为电压源工作；
其中，第二个或多个便携式储能电源单元作为电流源工作；
其中，两个或多个便携式储能电源单元的总交流输出功率实质上是两个或多个便携式储能电源单元产生的交流输出功率的总和。
(三)有益效果
本发明提供了一种多个便携式储能电源单元并联的装置和控制方法。与现有技术相比，具备以下有益效果：
本发明的便携式储能电源(PPS)单元包括控制器，该控制器在AC输入端口接收AC输入电流的AC电流信息并产生用于控制PPS单元作为电压源或电流源工作的控制信号，以及以与交流输入电流基本相同的幅度、频率和相位来控制交流输出电流。PPS装置包括两个或多个PPS单元连接在一起，使得一个PPS单元的AC输出功率连接到下一个PPS单元的AC输入端口；其中第一PPS单元为电压源，第二或多个PPS单元中的每一个为电流源，PPS装置的总交流输出功率实质上为两个或多个PPS单元所产生的交流输出功率之和。通过本发明，能够将两个或多个PPS单元并联连接在一起以输出更高的输出功率，突破单个PPS单元的输出功率的限制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是显示根据现有技术的具有用于快速交流充电的双向逆变器的典型便携式储能电源(PPS)的面板连接的图；
图2是根据现有技术的双向逆变器的框图；
图3是根据现有技术的双向逆变器的电路图；
图4A是根据一个实施例的并联连接的两个PPS单元的电路图；
图4B是根据一个实施例的并联连接的两个PPS单元的电路图；
图4C是根据一个实施例的PPS单元的电路图；
图5A是根据一个实施例的能够用于并联工作的单向逆变器的PPS单元的面板连接图；
图5B是根据一个实施例的具有输入和输出电流信息端口的PPS单元的面板连接图；
图5C是根据一个实施例的两个PPS单元的面板连接的图，其中输入和输出电流信息端口连接在一起以进行并联工作；
图6是根据一个实施例的两个PPS单元并联工作的连接图；
图7是根据一个实施例的三个PPS单元并联工作的连接图；
图8是根据一个实施例的并联工作的四个PPS单元的连接图；
图9是根据一个实施例的N个PPS单元并联工作的连接图；
图10是根据一个实施例的两个PPS单元并联连接的的电路图；
图11是根据一个实施例的两个PPS单元并联工作的等效电路，其中PPS单元1作为电压源工作而PPS单元2作为电流源工作；
图12是根据现有技术的两个PPS单元并联工作的等效电路，其中两个PPS单元都作为电压源运行；
图13是根据一个实施例的三个PPS单元并联工作的等效电路，其中PPS单元1作为电压源运行，PPS单元2和3作为电流源运行；
图14是根据一个实施例的四个PPS单元并联工作的等效电路，其中PPS单元1作为电压源运行，PPS单元2、3和4作为电流源运行；
图15是根据一个实施例的用于N个PPS单元并联工作的等效电路，其中PPS单元1作为电压源工作，PPS单元2,3,…,j,…,N-1和N作为电流源工作；
图16是根据一个实施例的用于具有不同额定输出功率的两个PPS单元并联工作的等效电路，其中PPS单元1作为电压源运行而PPS单元2作为电流源运行；
图17是根据一个实施例的控制策略的实施细节的电路图；
图18是根据一实施例的瞬时电流控制的典型波形图；
图19A是根据一个实施例的使用逆变器1的输出电流作为逆变器2的参考电流，采用瞬时电流控制的脉宽调制(PWM)逆变器控制器的框图；
图19B是根据一个实施例的采用瞬时电流控制的PPS单元j的PWM逆变器控制器的框图，其中j＝2、3、至N；
图20A和20B是根据两个实施例的延迟电流控制的电流波形图；
图21是根据一个实施例的用于PPS单元的具有延迟电流控制的PWM逆变器控制器的框图；
图22是根据一个实施例的采用延迟电流控制的在软启动模式期间的输出电压和输出电流波形图；
图23是根据一个实施例的在采用瞬时电流控制的在软启动模式期间的输出电压和输出电流波形图；
图24是根据一个实施例的并联连接的两个PPS单元的面板示意图，其中面板上的拨动开关(S1,S2)用于将PPS单元设置为PPS单元1或PPS单元2；
图25是根据一个实施例的如何使用两个拨动开关来指定多达四个PPS单元的示意图；
图26是根据一个实施例的用于控制多个PPS单元的APP屏幕上显示的设备示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
由于一个便携式储能电源(PPS)单元的输出功率是有限的，例如600W、1200W等，人们希望将两个或多个PPS单元并联连接在一起以输出更高的输出功率。例如，两个600W的PPS单元并联连接在一起可产生1200W的输出功率；三个600W的PPS单元并联连接在一起可以产生1800W的输出功率，四个600W的PPS单元并联连接在一起可以产生2400W的输出功率等。即N个600W的PPS单元频率连接在一起可以产生N×600W输出功率，或者连接N个1200W的PPS单元并联连接在产生N×1200W的输出功率。
此外，还可以将输出功率为600W的PPS单元和输出功率为1200W的PPS单元并联连接在一起以产生1800W的输出功率。或者在更一般的情况下，可以将N个输出功率为600W的PPS单元和M个输出功率为1200W的PPS单元并联连接在一起以产生N×600W+M×1200W的总输出功率。或者，更一般地，将N个PPS单元并联连接在一起以产生总输出功率，该总输出功率是N个PPS单元中每个单元的输出功率的总和。
如本发明实施例所用，术语“给电池充电”和“给电池再充电”可互换使用。两者都指为电池提供能量。
如本发明实施例所用，关于值或条件使用的术语“基本上”是指与期望或选择的值或条件相同或接近的值或条件，如可以在电路组件的容差内实现的、控制参数等。通过使用术语“基本上”，可以理解的是不需要精确地实现所列举的特性、参数和/或值，而是偏差或变化，包括例如公差、测量误差、测量精度，本领域普通技术人员已知的限制和其他因素可能以不排除特性、参数和/或值旨在提供的效果的量出现。基本上不存在(例如，基本上去除、基本上为零)的特征、参数和/或值可以是在噪声内、低于背景、低于检测限制或一小部分(例如，<1％、<0.1％、<0.01％、<0.001％、<0.00001％、<0.000001％、<0.0000001％)的显著特征。应当理解，在本发明实施例中被称为与另一特性、参数和/或值“相同”、“相等”的特性、参数和/或值，可以与另一特性、参数和/或值基本上相同、基本上相等。
如本发明实施例所用，术语“逆变器”和“单元”可互换使用。例如，逆变器2表示单元2的逆变器，单元2的输出表示逆变器2的输出。
如本发明实施例所用，除非另有说明，否则符号I和I(t)以及符号V和V(t)可互换使用，它们分别指代电流和电压。例如，I1和I1(t)均指逆变器1的输出电流，Vout1和Vout1(t)均指逆变器1的输出电压。
在本发明实施例描述的实施例中，为了说明，可以包括EMI滤波器。然而，这里描述的技术也可以在不包括EMI滤波器时实施。
为了便于说明，输入和输出端口(本发明实施例也称为端子)显示在PPS的同一个侧面上。在实际实现中，可以使用各种其他形式的布局，其中输入端口和输出端口可以位于PPS单元的不同的侧面。
本发明实施例描述的是让两个或更多个PPS单元并联连接以向负载输出更多输出功率的方法和电路。基于两个PPS单元(单元1和单元2)的实施例可以包括以下特征：
1.PPS单元1的逆变器输出端连接到PPS单元2的交流输入端。
2.负载连接到PPS单元2的逆变器输出端。
3.PPS单元2检测该PPS单元的输入端的交流电压。
4.PPS单元2检测PPS单元1提供的交流电流。
5.PPS单元2逆变器产生的交流电流与PPS单元1提供的电流具有相同的幅度、相位和频率。
6.来自PPS单元1的交流电流和PPS单元2产生的交流电流在PPS单元2中相加并流向负载。
图4A和4B示出了结合这些特征的实施例的连接框图。图4C是在其输入端子Lin和Nin处未连接到另一个PPS单元的实施例的图。图4A、4B和4C包括非隔离双向逆变器426。如图4A和4B所示，PPS单元1的逆变器输出端Lout1和Nout1连接到PPS单元2的AC输入端Lin2和Nin2。在PPS单元2中，注意交流输入端子Lin2、Nin2和端子Lout2和Nout2之间通过EMI滤波器(C1、L1、C2)连接到双向逆变器426的输出端子Vout2。在某些情况下，EMI滤波器可以不用。如图4B中所示，每个PPS单元使用诸如电池412、422的能量存储装置，其存储DC电力。电池可以安装在PPS的内部，也可以安装在PPS的外部，或者内部电池和外部电池同时存在。外部电池可以有利地允许使用大电池或电池阵列，并允许用充满电的电池很快的更换放完电的电池。因此，如图4B和4C所示，实施例可以包括用连接点(例如，在PPS单元的前面板或后面板上)连接到外部电池。例如，外部电池可以通过如图5B所示的DC输入端口连接到接到PPS单元中。
如本发明实施例所用，术语“逆变器”可以指非隔离式双向逆变器，或DC-DC转换器，或AC-DC整流器，因为功率可以双向流动。非隔离式双向逆变器可以用例如全桥逆变器、半桥逆变器或其他拓扑来实现。具体使用的逆变器拓扑结构的选择将取决于PPS单元的设计，这对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。
两个并联连接的PPS单元的负载连接到PPS单元2的逆变器输出端Lout2和Nout2，如图4A和图4B的实施例所示。通过这种连接，PPS单元1的输出电流和PPS单元2的输出电流相加，都将流入负载电阻Rload。因此，负载电阻Rload消耗PPS单元1和PPS单元2的总的输出功率。如果PPS单元1和PPS单元2的输出功率均为600W，则负载功率为1200W。如果单元1的输出功率为600W，单元2的输出功率为1200W，那么负载功率为1800W(600+1200)。
需要注意的是，在上述讨论中，假设使用了双向逆变器，并且提供了交流输入端子。在正常工作期间(即单个PPS单元的工作)，PPS单元的AC输入端子接受交流电压，转换成直流对电池充电。
在一些实施例中，使用单向DC-AC逆变器。对于单向DC-AC逆变器，功率只能沿一个方向流动，即从直流到交流。在这种情况下，需要另一个充电器通过直流充电口给电池充电，如图5A的实施例所示。在本实施例中，为了实现并联运行，可以增加一个并联工作的交流输入端口(并安装在PPS单元的面板上)，从而可以将另一个PPS单元的逆变器输出连接到该交流输入端口以实现并联工作。
在一些实施例中，提供给第二、第三、第四等PPS单元中的每一个的AC输入电流的信息可以经由连接在PPS单元之间的额外的电流信息电缆来提供。例如，图5B的实施例包括电流信息输入和输出端口以允许电流信息电缆连接在PPS单元之间。图5C示出了根据图5B的两个PPS单元的连接，其中PPS单元1的输出电流信息通过电流信息电缆532连接到PPS单元2的电流信息输入端口。电流信息电缆532是一根电缆，另一根电缆是电源线531，它将PPS单元1的交流输出电流连接到PPS单元2的交流输入端口。
然而，根据其他实施例，PPS单元检测输入到其AC输入端口的AC电流，因此不需要额外的电流信息电缆。图6示出了根据一个实施例连接两个PPS单元并联工作的接线图。PPS单元1的逆变器输出通过交流电缆1连接到PPS单元2的交流输入端口。PPS单元2检测PPS单元1流入PPS单元2的交流电流，用这个电流作为PPS单元2逆变器输出的电流参考信号，由此可见，只要将PPS单元1的AC输出线(即图6中的电缆1)连接到PPS单元2的AC输入端口，就可以并联连接和均流的功能。这个连接方法适用于任意数量的PPS单元并联连接，例如，图7，图8，和图9所示的3个，4个和N个PPS单元并联连接。
参考图6，作为示例，PPS单元2的输出端口的总输出功率将基本上是PPS单元1和PPS单元2的输出功率之和。例如，如果PPS单元1可以产生600W的功率，并且单元2可以产生600W的功率，那么，通过图6所示的连接，这两个PPS单元将能够产生1200W的功率，通过电缆2输送到连接的负载。
需要注意的是，在图6中，如果PPS单元采用双向逆变器，交流充电输入端口可以作为并联交流输入端口。如果PPS单元采用单向逆变器一般需要加一个专用的并联交流输入端口，如图5所示。
还应注意，如果PPS单元采用双向逆变器实施，也可以加一个并联交流输入端口专门用于并联工作。但一般不这么做。
在本发明实施例描述的实施例中，用“AC输入端口”，或“交流输入端口”来说明多个PPS单元的并联工作的连接和控制，以产生更高的输出功率。
在本发明实施例所述的实施例中，术语“连接在一起”，“并联”，和“并联连接”可互换使用，都表示两个或更多个PPS单元并联连接在一起以提供比每个PPS单元单独工作更高的输出功率。
图7显示了三个PPS单元的并联连接接线图。假定每个PPS单元的最大输出功率是600W。PPS单元1的逆变器交流输出连接到PPS单元2的交流输入端口，PPS单元2的交流输出端口的最大交流输出功率为1200W。PPS单元2的逆变器交流输出连接到PPS单元3的交流输入端口，那么PPS单元3的交流输出端口的最大交流输出功率为1800W。
图8显示了四个PPS单元的并联连接接线示意图。假定每个PPS单元的最大输出功率为600W。PPS单元1的逆变器输出连接到PPS单元2的交流输入端口，PPS单元2的交流输出端口的最大交流输出功率为1,200W。PPS单元2的逆变器交流输出连接到PPS单元3的交流输入端口，那么，PPS单元3的交流输出端口将能够输出1800W。PPS单元3的逆变器输出连接到PPS单元4的交流输入端口，那么PPS单元4的逆变器交流输出端口将能够输出2400W的功率。
该技术允许将上述连接扩展到其他数量的PPS单元并联连接，如图9所示的N个PPS单元并联连接。因此，在需要时可以直接将多个PPS单元连接在一起以实现大功率输出，这是该技术的一个显著优势。
多台PPS单元并联工作的电路与控制：
图10是显示了两个PPS单元的并联连接的电路框图，PPS单元的电池未显示。PPS单元2的逆变器2(1026)可以是非隔离式双向DC-DC转换器，或非隔离式双向DC-AC逆变器。PPS单元1的逆变器输出端子(Lout1，Nout1)连接到PPS单元2的交流输入端口(Lin2，Nin2)。注：如使用双向逆变器，Lin2和Nin2是指该双向逆变器的交流充电输入端子，如使用单向逆变器时，Lin2和Nin2是指该单向逆变器的交流输入端口。EMI滤波器是可选的，它不会影响并联运行。
PPS单元2的逆变器输出端子显示为Lout2和Nout2。这两台PPS单元的总输出(PPS单元1和PPS单元2)的负载(Rload)连接到PPS单元2的逆变器输出端子(Lout2、Nout2)。可选的EMI滤波器连接在PPS单元2的交流输入端子(Lin2、Nin2)和逆变器输出端子(Lout2、Nout2)之间。
假设PPS单元1的输出电流为I1，PPS单元2的输出电流为I2。那么，负载电流IRL为：
IRL＝I1+I2(1)
请注意，I1和I2是交流电流，它们是逆变器的输出。如果不使用特殊控制，I1和I2的幅度、相位和频率是不同的。
除了上述连接外，另一个特点是PPS单元1的输出电流I1在PPS单元2内部检测，并用作PPS单元2逆变器输出电流的参考信号。例如，如图10所示，检测电路包括电流检测电阻Rs1和运算放大器(Opamp)，该检测电路检测输出电流I1并产生参考电流信号Iout1。参考电流Iout1被用作逆变器2(1026)的逆变器2的输出电路参考信号，来控制逆变器2(1026)的输出电流。因此，逆变器2的输出电流I2将与PPS单元1的逆变器输出电流I1基本相同，并且将具有与I1基本相同的幅度，频率和相位：
I2＝I1(2)
因此，负载电流变为：
IRL＝I1+I2＝2×I1(3)
当PPS单元1产生满功率输出时，I1max，PPS单元2也将输出满功率，I2max。因此，满功率负载电流将为：
IRLmax＝I1max+I2max＝2×I1max(4)
因此，当两个PPS单元具有相同的额定功率时，由于两个逆变器的电压Vout相同，负载Rload可以得到两倍的最大功率。在一般的情况下，传输给负载的总输出功率基本上是两个PPS单元的输出功率之和。
在图10中，用电阻表示负载。在实际应用中，上述连接和控制技术也可以适用于感性负载和/或容性负载。
在图10的实施例中，与在此描述的其他实施例中一样，当两个或更多个PPS单元并联连接在一起时，它们被称为使其交流输出相对于负载并联连接。如图10所示，在第一个PPS单元的交流输出和第二(或更多)PPS单元的交流输出之间可能存在EMI滤波器和/或检测电阻。由于EMI滤波器和/或检测电阻对并联连接的PPS单元的总交流输出功率的影响可以忽略不计，因此这些PPS单元实际上是并联连接的，因此在本发明实施例中将它们称为并联连接的PPS单元。
值得注意的是，PPS单元2的逆变器输出电流I2可以被控制在I1的一半，或与I1的某种其他关系。例如，如果控制器设置I2＝2×I1，则PPS单元2将产生两倍于PPS单元1的输出电流，即，两倍于PPS单元1的输出功率。类似地，如果控制器设置I2＝0.5×I1，则PPS单元2的输出电流是PPS单元1输出电流的一半，即，PPS单元2的输出功率是PPS单元1的输出功率的一半。出于本发明实施例的目的，除非另有说明，否则将假定I2被控制为与I1相同。
在一些实施例中，检测电阻，Rs1，可以连接在Nin2和Nout2之间，以便感测单元1的输出电流。在其他实施例中，可以使用诸如霍尔效应电流传感器，或其他电流传感器来实现电流感测。
PPS单元1中的逆变器工作于电压源模式，它将产生一个交流电压Vout1，该电压施加到PPS单元2的交流输入端口Lin2和Nin2。由于EMI滤波电感器L1上的电压降通常非常小，因此可以认为Vout与Vout1相同。通过上述连接，Vout为PPS单元2的逆变器输出，Vout2＝Vout1。所以，
Vout2＝Vout1(5)
由于PPS单元1产生交流电压，因此它以电压源模式运行。由于PPS单元2产生的交流电流I2被控制为与PPS单元1的输出电流I1基本相同，因此它以交流电流源模式工作。PPS单元1和PPS单元2的等效电路如图11所示。
PPS单元1的输出是交流电压源。PPS单元2的输出是一个交流电流源，其电流I2被控制为与PPS单元1的输出电流I1相同。如图11所示，由于交流电压源(PPS单元1)与交流电流源(PPS单元2)并联连接，该系统在本质上是稳定的，不会产生环流。
如果两个交流电压源并联，如图12所示，那么，这两路交流电压源的幅值(V)、相位和频率(F)都必须相同，需要用一个额外的控制回路来使这两个电压源的输出电流相同，如下所示：
V1＝V2，相位1＝相位2，F1＝F2，并且I1＝I2(6)
上述控制非常复杂，如果有两个以上的交流电压源并联，控制将会变得更加复杂，以至于在实际应用中是不可能实现。
图13是三个PPS单元并联连接的电气等效电路。在这个实施例中，PPS单元1产生一个交流电压源Vout1。PPS单元1的交流输出电压Vout＝Vout1连接到PPS单元2的交流输入端口。PPS单元2检测PPS单元1的输出电流I1，并产生一个交流电流源I2。I2被控制为与I1相同，I2＝I1。PPS单元1和PPS单元2的输出提供电流I12＝I1+I2。PPS单元2的输出端连接到PPS单元3的交流输入端口。PPS单元3检测PPS单元1和PPS单元2的总输出电流I12，并产生一个交流电流源I3，其交流电流幅度为I12的一半，相位相同，即：
I3＝0.5×I12＝0.5×(I1+I2)＝I1(7)
那么，负载电流就是三个逆变器的输出电流之和：
IRL＝I1+I2+I3＝3×I1(8)
因此，当三台PPS单元的额定功率相同，并按上述方法控制PPS电压2和PPS单元3的输出电流时，在负载处可以获得总输出功率为单个PPS单元三倍的输出功率。在更一般的情况下，加到负载的总输出功率基本上是三个PPS单元的输出功率之和。
在上面的讨论中，PPS单元1作为交流电压源运行，PPS单元2和PPS单元3作为交流电流源运行。PPS单元1的输出电压Vout1加到负载(忽略EMI滤波器两端的电压降)。因此，系统的控制大大简化。在一个实施方式中，三个PPS单元中的任何一个PPS单元可以设定为产生交流电压源，而另外两个PPS单元将设定为产生交流电流源。在并联连接系统中，只能有一个PPS单元设定为产生一个交流电压源。
如果将四个具有相同额定输出功率的PPS单元并联连接以产生四倍于每个PPS单元的输出功率，则第一个PPS单元(PPS单元1)将产生一个交流电压源，而其他三个PPS单元将各产生一个交流电流源。
图14显示了四个PPS单元并联连接的电气等效电路。在这个实施例中，PPS单元1产生一个交流电压源Vout1。PPS单元1的交流输出电压Vout＝Vout1连接到PPS单元2的交流输入端口。PPS单元2检测PPS单元1的输出电流I1，并输出一个交流电流源I2。I2被控制为与I1相同，I2＝I1。PPS单元1和PPS单元2的输出提供电流I12＝I1+I2。
PPS单元2的输出端连接到PPS单元3的交流输入端口。PPS单元3检测PPS单元1和PPS单元2的总输出电流，I12＝I1+I2，并输出一个交流电流源I3，I3＝0.5×I12＝0.5×(I1+I2)＝I1＝I2。
PPS单元3的输出端连接到PPS单元4的交流输入端口。PPS单元4检测PPS单元1、PPS单元2和PPS单元3的总输出电流，
I123＝I1+I2+I3＝3×I1(8.1)
并输出一个交流电流源I4，它是I123的三分之一：
I4＝I123/3＝(I1+I2+I3)/3＝I1(8.2)
负载连接到PPS单元4的逆变器输出端。因此，负载电流为：
IRL＝I1+I2+I3+I4＝4×I1(8.3)
因此，当四个具有相同的额定输出功率的PPS单元并联连接时，在负载处可以获得总输出功率为单个PPS单元四倍的输出功率。在更一般的情况下，加到负载的总输出功率基本上是四个PPS单元的输出功率之和。
类似地，图15是N个PPS单元并联工作的等效电路，其中PPS单元1作为电压源运行，PPS单元2、3、...、N-1、N作为交流电流源运行。
图16显示了两个具有不同额定输出功率的PPS单元并联的等效电路。在图16中，假设PPS单元1的最大额定输出功率为600W(Pout1＝600W)，PPS单元2的最大额定输出功率为1200W(Pout2＝1200W)。PPS单元1输出一个交流电压源。PPS单元2在该单元内检测PPS单元1的输出电流I1，并输出一个两倍于PPS单元1的电流：
I2＝2×I1(9)
因此，当Pout1＝600W时，Pout2＝1200W。
Pout＝Pout1+Pout2＝600+1200＝1800W(10)
每个PPS单元可以包括逆变器控制器，在本发明实施例中通常称为控制器，被配置为实施用于其工作的控制策略。控制器可以包括电子处理器和存储器。处理器可以包括处理能力以及输入/输出(I/O)接口，处理器可以通过该接口接收多个输入信号(例如，电流检测信号、工作模式(电压或电流源)信号)并生成多个输出信号(例如，用于DC-AC逆变器或双向逆变器的开关的门极驱动信号等)。提供存储器用于存储可由处理器执行的数据和指令或代码(即算法、软件)。存储器可以包括各种形式的非易失性(即非瞬态)存储器，包括闪存或只读存储器(ROM)，包括各种形式的可编程只读存储器(例如，PROM、EPROM、EEPROM)和/或易失性存储器包括随机存取存储器(RAM)，包括静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)和同步动态随机存取存储器(SDRAM)。每个PPS单元还可以包括驱动器电路或设备以在控制器的输出和半导体开关的门极端子之间进行接口。
存储器可以存储包括控制逻辑的可执行代码，该控制逻辑被配置为根据期望的控制策略来控制PPS单元的整体工作。例如，控制逻辑在由处理器执行时被配置为响应于一个或多个输入信号生成用于逆变器的开关的各种门极驱动信号。输入信号的示例包括但不限于电流参考信号，例如图10中的Iout1和图17中的Iout1和Iout2。控制逻辑可以包括编程逻辑块以实现一个或多个特定功能，例如，包括，但不限于：过零检测，误差放大器，脉宽调制器(PWM)、功率因数校正(PFC)、零电压开关(ZVS)、rms电流计算器、工作模式控制(电流源、电压源)逻辑以及启动和/或关闭策略。存储器还可以存储例如可以由控制逻辑访问的正弦查找表。可以在根据本发明实施例描述的实施例的控制器中实施的控制策略或其部分的非限制性示例在图19A，图19B，和图21中所示。
控制器可以与被配置在诸如智能手机、平板电脑、手提电脑或其他计算机的处理设备上远程运行的软件应用程序(即，APP)接口。控制器可以与被配置在远程设备进行无线通信，硬件包括用于通信平台的发射器/接收器，例如WiFi、蓝牙、3G/4G/5G长期演进(LTE)等。APP可以允许用户控制PPS单元的电源开/关以及其工作的某些特征，例如，将某个PPS单元设置为单元1，单元2等，设置为电压源工作或电流源工作，并且APP可以在设备的显示屏上提供一个界面，指示PPS单元的状态，例如，哪一个PPS单元作为电压源运行以及哪一个(多个)PPS单元作为电流源运行。下面参考图26更详细地描述APP的示例。
注意，包括两个或更多个PPS单元的PPS系统可以以不同方式配置。例如，在一个实施例中，一种配置可以包括所有PPS单元，这些PPS单元是基于这里描述的实施例的PPS单元。在另一个实施例中，配置可以包括第二个和后续PPS单元是基于本发明实施例描述的实施例的PPS单元，但是第一个PPS单元不同于其他PPS单元。
图17是显示根据一个实施例的PPS单元的特征图，包括配置为PWM逆变器控制器的控制器1724和全桥非隔离逆变器。全桥非隔离逆变器可根据控制工作为单向逆变器或双向逆变器运行。图17显示了第二个PPS单元(“PPS单元2”)的特征，其中第一个PPS单元(“PPS单元1”)的交流输出端口Lout1和Nout1连接到PPS单元2的交流输入端口Lin2和Nin2。Vbus为逆变器的母线电压。Q1、Q2、Q3和Q4是逆变器开关，它们可以是MOSFET，或IGBT等半导体开关器件。PWM逆变控制器用于产生正弦输出Vout2。电感器L和电容器C形成一个高频滤波器以去除开关频率纹波，从而可以在电容C上产生一个干净的60Hz(或50Hz)交流电压，Vout2。Rs2是PPS单元2的电感电流检测电阻。PPS单元2的输出电流也可以通过Rs3来检测。Rs3是可选的，因为电容C的值非常小，并且其低频电流(50Hz或60Hz)在Rs2和Rs3上几乎相同。
PPS单元1的交流电压源(Lout1和Nout1)连接到PPS单元2的交流输入端口(Lin2和Nin2)。电流检测电阻Rs1连接在Nin2和Nout2之间。Rs1用于检测PPS单元1的输出电流。Lout2和Nout2是PPS单元2的输出端，它们连接到负载Rload。
PPS单元1的输出电流I1在PPS单元2内部流动，由电流检测电阻Rs1和Op amp1检测。Opamp1的输出，Iout1＝k×I1，于I1成正比，Iout1用作PPS单元2的逆变器的参考电流。参数k是I1和Iout1之间的增益。
Rs2和Opamp2检测PPS单元2中逆变器的实际输出电流，Iout2＝k×I2。通过PWM逆变器控制器，Iout2将跟随Iout1：
Iout2＝Iout1，则I2＝I1(11)
PWM逆变器控制器1724产生四个门极驱动信号GQ1、GQ2、GQ3和GQ4，以驱动Q1、Q2、Q3和Q4的门极，使得逆变器2的输出电流I2跟随逆变器1的输出电流I1，I2＝I1。
需要注意的是，逆变器2只有交流电流环路在运行。PWM逆变器控制器将控制Q1,Q2,Q3,和Q4的占空比，以使I2的工频分量和I1的工频分量相同。
从图11和图17可以看出，由于逆变器2是作为电流源工作，因此，即使I2不能准确地跟随I1，电路系统中也不会产生环流，系统将运行在接近理想状态。
瞬时电流控制：
以上描述适用于任何形状的任何交流电压和交流电流波形。由于逆变器会输出一个基本为正弦的输出电流，在本发明实施例的描述中，假设所有的电压和电流都是正弦的。
各种控制策略可以在控制算法中实施并用于逆变器2，即作为电流源运行(或电流源工作)的并联逆变器。一个实施例是瞬时电流控制。另一个实施例是延迟电流控制。这些可以在逆变器控制器(例如，PWM逆变器控制器)中或在单独的控制器中实现。本节介绍瞬时电流控制的工作。
图18显示了瞬时电流控制的典型波形。上面的波形是PPS单元1中逆变器1的输出电流I1(t)。底部波形是PPS单元2中的逆变器2的输出电流，I2(t)。图中T为正弦电流的周期，在欧洲和亚洲，T为20ms(50Hz)；在北美，T为16.67ms(60Hz)。
本发明实施例所采用的一个控制策略将使I2(t)基本上瞬时跟随I1(t)，如下公式所示：
Iref2(t)＝I1(t)，即I2(t)＝Iref2(t)＝I1(t)(12)
考虑I1(t)＝Ipk1×sin(2×π×F×t)，则：
I2(t)＝I1(t)＝Ipk1×sin(2×π×F×t)(13)
其中F为正弦频率，如50Hz或60Hz，π＝3.14159，为常数。
例如，在t＝t1时，I1(t)的瞬时电流值为I11，那么逆变器2的PWM逆变器控制器将把逆变器2的瞬时输出电流在t＝t1时控制为I21＝I11。在t＝t2时，I1(t)的瞬时电流值为I12，那么逆变器2的PWM逆变器控制器将把逆变器2的瞬时输出电流在t＝t2时控制为I22＝I12。
瞬时电流控制比较容易实现。然而，它的动态响应并不理想。例如，如果I1(t)小幅增加，I2(t)将立即跟着增加，这将使负载两端的电压Rload小幅增加。这会引起逆变器1的电压环路的扰动。此外，如果I1(t)包含一些较小的谐波分量，如3次或5次谐波电流，则I2(t)也会包含相同数量的谐波分量，这会增加负载中的谐波含量。值得注意的是，通过适当的环路设计，可以解决上述可能出现的问题。
图19A是显示根据一个实施例的瞬时电流控制策略的控制框图。乘法器1910接收输入电流参考信号Iout1＝k×I1，Iout1与逆变器1的输出电流I1(即PPS单元1的输出电流)成比例。Iout1用作逆变器2的输出参考电流，Iref2＝Iout1，因此Iout2＝k*I2将跟随Iout1，Iout2＝Iout1。误差放大器1920接收参考电流信号Iref2和Iout2。Iout2是运算放大器2输出，Iout2和电感电流，即I2成比例，Iout2＝k*I2。因此，Iout2＝Iout1,从而I2＝I1。AC电压Vout的过零检测电路1930是可选的。如果使用过零检测电路，可以逆变器2的输出电流和逆变器1的输出电压同相位，因为它们的过零点相同。在以下描述中，假定不包括交流电压的过零检测。PWM调制器使用误差放大器1920的输出来确定加在PPS单元2的逆变器的开关的门极驱动信号GQ1-GQ4。
当三个PPS单元并联连接时，如图7所示，PPS单元2的电流参考将与等式(12)和(13)中表示的相同，以实现I2(t)＝I1(t)。PPS单元3的参考电流可计算如下：
Iref3＝Iin3/2＝I12/2＝(I1+I2)/2＝(I1+I1)/2＝I1，并且I3＝Iref3＝I1(13.1)
在上述等式中，Iin3＝I12＝I1+I2。它是PPS单元3交流输入端口的输入电流，即是流过图7中电缆2的电流。如图8所示的四个PPS单元并联连接时，Iin3也是PPS单元3交流输入端口端子和逆变器交流输出端子之间的电流，即它也是电缆2中流过的电流。在图17中，它是流过Rs1的电流。采用式(13.1)所示的控制策略，逆变器3的输出电流将与逆变器1和逆变器2的输出电流相同。这样，三个逆变器的输出电流被控制为相同。
类似地，当四个PPS单元并联连接时，PPS单元2和PPS单元3的参考电流与上述相同。PPS单元4的参考电流为：
Iref4＝Iin4/3＝I123/3＝(I1+I2+I3)/3＝(I1+I1+I1)/3＝I1，I4＝Iref4＝I1(13.2)
在上述等式中，Iin4＝I123＝I1+I2+I3。即PPS单元4交流输入端的输入电流，如图8中通过电缆3的电流，它也是PPS单元4中交流输入端口端子与逆变器交流输出端子之间的电流，如图8所示。在图17中，Iin4是流过Rs1的电流。采用式(13.2)所示的控制策略，逆变器4的输出电流将与逆变器1、逆变器2和逆变器3的输出电流相同。这样，四个逆变器的输出电流被控制为相同。
一般情况下，当N个PPS单元并联连接时，PPS单元1将产生一个交流电压源。PPS单元1的逆变器输出电压连接到PPS单元2的交流输入端口。PPS单元j的逆变器输出连接到PPS单元(j+1)的交流输入端口。在这种情况下，j＝1,2,...,N-1.负载连接到PPS单元N的逆变器输出。
逆变器j,j＝2,3,…N-1,N，的参考电流Irefj，因如下决定：
Irefj＝Iinj/(j–1)(13.3)
在上式中，Iinj是PPS单元j的交流输入端口的输入电流。使用(13.3)中描述的控制策略，每个PPS单元的逆变器输出将相同：
I1＝I2＝I3＝…＝I(N-1)＝I(N)(13.4)
上式中，I(N-1)为逆变器N-1的输出电流。I(N)为逆变器N的输出电流。
图19B是给出瞬时电流控制下的PPS单元j的PWM逆变器控制器算法的特征，其中j＝2，3，4，...，N-1，N。根据该实施例，误差放大器1950接收参考电流信号Irefj(PPS单元j的输入电流)和Ioutj。Ioutj和逆变器j的输出电流(Ij)成比例，通过反馈控制，Ij将和Irefj相等。在1952，参考电流信号Irefj根据输入电流Iinj的选定函数来确定。如图15所示，PPS单元j的输入电流为PPS单元1，PPS单元2，……和PPS单元(j–1)的总输出电流。即Iinj＝I1+I2+…+I(j-2)+I(j-1)。PWM调制器1954使用误差放大器1950的输出来确定PPS单元j的逆变器的开关的适当门极驱动信号GQ1-GQ4。注意，PPS单元1输出交流电压源，PPS单元j，j＝2,3,4,...,N-1,N输出交流电流源。
综上所述，当N个PPS单元如图9所示并联连接且N个PPS单元的额定功率基本相同时，每个逆变器的输出都可以实现均流，总输出功率将为单个PPS单元N倍的输出功率。主要特点包括：
·PPS单元j的逆变器输出连接到PPS单元(j+1)的交流输入端口，其中j＝1,2,3,…N-2,N-1。PPS单元1(j＝1)输出交流电压源，PPS单元2,3,...,j–1,j,j+1,...N–1,N输出交流电流源。
·逆变器1输出一个交流电压源。
·逆变器j，j＝2,3,4,...,N-1,N，输出一个交流电流源。
·逆变器j的参考电流，j＝2到N，基于公式(13.3)
从而实现：
I1＝I2＝…＝Ij,…＝I(N-1)＝I(N) (13.5)
Pout＝N*Peach (13.6)
上式中，Ij为逆变器j的输出电流。Peach是每个PPS单元的输出功率，Pout是N个PPS单位系统的总输出功率。
上面的描述假设负载是一个电阻。上述控制策略同样适用于感性负载、容性负载和非线性负载。在这些情况下，要求逆变器能够有提供感性负载、容性负载或非线性负载的能力。
不同输出功率的PPS单元并联：
在某些情况下，希望将两个具有不同额定功率的PPS单元并联连接在一起以输出更多的功率。
例如，假设PPS单元1可以输出600W的输出功率，而PPS单元2可以输出1200W的输出功率。当这两个PPS单元并联连接时，可以向负载输送1800W的功率。
在这种情况下，希望PPS单元1(较低输出功率的PPS单元)输出交流电压源，而PPS单元2输出交流电流源。连接的等效电路图如图16所示。由于逆变器2的输出功率是逆变器1的输出功率的两倍，逆变器2的输出电流也是逆变器1的输出电流的两倍，因此逆变器2的参考电流可设置如下：
Iref2＝I2＝2*I1(13.7)
这样，与逆变器1相比，逆变器2的输出电流总是逆变器1的输出电流的两倍，逆变器2的输出功率也是逆变器的输出功率的两倍。
延迟电流控制：
根据一个实施例，PPS单元控制器可以包括延迟电流控制算法。可以实施延迟电流控制以使系统更稳定。通过延迟电流控制，逆变器2在一个交流工频周期的输出电流被控制为与前一个交流工频周期的逆变器1输出电流相同。一种实现如下：
I2_M(t)＝Iref2_M(t)＝I1_(M-1)(t)＝Ipk1*sin(2*pi*F*t–360度)(14)
上式中，M为工频交流周期M。M-1表示M的上一个工频交流周期。-360度表示上一周期的值。图20A示出了根据该实施例的延迟电流控制的波形。
图20B示出了根据另一实施例的另一形式的延迟电流控制的波形。先计算电流I1(t)在工频交流周期M内的均方根(rms)值，Irms1_M，然后用查表法生成下一个工频交流周期的I2(t)的电流参考，使I2(t)在下一个工频交流周期的的rms电流值Irms2_M+1等于Irms1_M。因此，下一个周期的逆变器2输出电流的rms值与上一个周期的逆变器1输出电流的rms值相同。请注意，负载电流的rms值为IRload＝Irms1+Irms2。
需要注意的是，为了减少计算时间，可以计算I1(t)的绝对值|I1(t)|从0到360度的平均值，它与I1(t)的rms值成正比。当使用平均值时，既不需要平方也不需要平方根计算。本发明实施例以rms值为例说明控制策略。
上述实施例显示了当负载电流不变时如何在稳态运行时控制逆变器2的输出电流。在实际情况下，考虑到负载电流可能发生不可预知的变化，逆变器2的参考电流也可以构造为：
I2(t)_n＝0.5*I1(t)_(n-1)+0.5*I2(t)_(n-1)(15)
上式中，n表示当前开关周期，n–1表示前一个开关周期。电流I1(t)_(n-1)是在前一个开关周期中检测的PPS单元2的交流输入端口的输入电流，I2(t)_(n-1)是逆变器2的在前一个开关周期的输出电流。根据上述等式，逆变器2在当前开关周期的参考电流是逆变器1和逆变器2在前一个开关周期的平均值。
在三个PPS单元并联连接的系统中，PPS单元2的参考电流为：
I2(t)_n＝0.5*I1(t)_(n-1)+0.5*I2(t)_(n-1)(15.1)
在上述等式中，电流I1(t)_(n-1)是在前一个开关周期中检测的PPS单元2的交流输入端口的输入电流，I2(t)_(n-1)是逆变器2在前一个开关周期的输出电流。
PPS单元3的参考电流构造为：
I3(t)_n＝0.25*I12(t)_(n-1)+0.5*I3(t)_(n-1)(15.2)
在上述等式中，I12(t)_(n-1)是检测的PPS单元3的交流输入端口的输入电流。电流I12(t)＝I1(t)+I2(t)。电流I3(t)是逆变器3的输出电流。(n-1)项是指前一个开关周期中的值。
考虑到输出电压和电流总是正弦波，下面的公式给出了另一种产生逆变器2参考电流的方法：
Irms2_M＝0.5*Irms1_(M-1)+0.5*Irms2_(M-1)(16)
上式表明，逆变器2在工频交流周期M的参考电流的rms值是逆变器1和逆变器2在上一个工频交流周期(M-1)中的实际rms值的平均值。
图21的实施例是PWM逆变器控制器算法的框图，以实现上述等式(16)所描述的控制策略。图中，Iout1为逆变器1的输出电流，为Opamp1的输出，如图17所示。Iout2是检测的逆变器2的输出电流，为Opamp2的输出，如图17所示。
参考图21，工频交流周期M-1的Iout1和Iout2被检测，并分别在2110和2120计算其rms值，Irms1_(M-1)和Irms2_(M-1)。在2130，根据公式(16)计算Irms2_M。在2140将Irms2_M乘以来自正弦查找表2150的值以生成具有Irms2_M的rms值的正弦波形。逆变器2的参考电流可以计算如下：
Iref2(t)＝1.414*Irms2_M*sin(2*pi*F*t)(17)
通过2160过零点检测电路，使逆变器2的输出电流过零点与逆变器1输出电压的过零点相同，也是与负载两端的输出电压相同。
误差放大器2170用于电流反馈回路，使得Iout2可以紧密地跟随参考电流Iref2。PWM调制器2180使用误差放大器2170的输出来确定PPS单元2的逆变器的开关的适当门极驱动信号GQ1-GQ4。这样，逆变器2的输出电流I2将与逆变器1的输出电流I1相同。
注意，在等式(17)和图21中，假设第二相参考电流与电压同相。
逆变器2的参考电流起点也可以滞后或超前输出电压过零点Vout的θ度，如下式所示：
Iref2(t)＝1.414*Irms2_M*sin(2*π*F*t–θ) (18)
根据等式(18)所描述的控制规律，逆变器2将为感性负载提供感性电流。在大多数应用中，PPS单元将提供电阻负载。
在等式(16)、(17)、(18)中，逆变器2在下一个工频交流周期中的参考电流取决于其交流输入端口的前一个工频交流周期中电流的rms值。在另一个实施例中，参考电流也可以仅取决于交流输入端口电流，如下所示：
Irms2_M＝Irms1_(M-1)，Iref2(t)＝1.414*Irms2_M*sin(2*3.14*F*t) (18.1)
感性负载：
对于感性负载，负载电流会滞后(延迟)输出电压α度。逆变器2的参考电流相位可按以下步骤确定：
第1步：将逆变器2的参考电流设置为与输出电压相同
第2步：检测逆变器1的输出电流I1(t)和逆变器2的输出电流I2(t)之间的相位差。假设测得的相位差为α1。
第3步：在下一个工频交流周期的相位延迟为0.5*α1。
第4步：不断重复第2步和第3步，直到这两个电流的相位差达到零，或者一个很小的值，比如小于5度，或者小于3度。
在稳态下，I1和I2之间的相位差为零。但是I1(和I2)与输出电压(Vout)之间的相位差将为α。
不同输出功率的PPS单元并联：
在某些情况下，希望将两个具有不同额定功率的PPS单元并联连接在一起以输出更大的功率。例如，假设PPS单元1可以输出600W的输出功率，而PPS单元2可以输出1200W的输出功率。当这两个PPS单元并联连接时，可以向负载输送1800W的功率。
在这种情况下，希望PPS单元1(具有较低输出功率的PPS单元，在这种情况下为600W)输出一个交流电压源，而PPS单元2输出一个交流电流源。并联连接的等效电路图如图16所示。逆变器2(1200W逆变器)的参考电流的rms电流值可计算如下：
Irms2_M＝Irms1_(M-1)+0.5*Irms2_(M-1) (19)
三台并联连接控制策略：
图13是三个PPS单元并联的等效电路图。此时流入PPS单元2交流输入端口的电流为I1。PPS单元2的参考电流的rms值可以如下确定：
Irms2_M＝0.5*Irms1_(M-1)+0.5*Irms2_(M-1) (20.1)
由公式(20.1)的控制规律，得到Irms1＝Irms2。
PPS单元2的输出将提供I1+I2的电流，这是PPS单元3的交流输入端口的输入电流。即，
Irms_ac2＝Irms1+Irms2 (20.2)
因此，PPS单元3的参考电流的rms值可以如下确定：
Irms3_N＝0.25*Irms_ac2_(M-1)+0.5*Irms3_(M-1) (20.3)
注意，Irms_ac2＝2*Irms1。因此，通过公式(20.2)和(20.3)的控制规律，可以得到Irms1＝Irms2＝Irms3。
逆变器输出电流也可以通过以下方式控制：
Irms2_M＝Irms1_(M-1) (21.1)
Irms3_M＝0.5*Irms12_(M-1) (21.2)
上式中，Irms12为PPS单元3的交流输入端口电流。
逆变器输出电流也可以通过以下方式控制：
I2(t)＝I1(t)，或I2(t)_n＝I1(t)_(n-1) (22.1)
I3(t)＝0.5*I12(t)，或I3(t)＝0.5*I12(t)_(n-1) (22.2)
在上述等式中，I12(t)是PPS单元3的交流输入端口电流。在一些实施例中，控制器通过采样和保持电路实现，前一个开关周期的值用作电流的参考开关周期。
类似地，当四个PPS单元并联连接时，每个PPS单元的参考电流的有效值可以如下确定：
PPS单元2：Irms2_M＝0.5*Irms1_(M-1)+0.5*Irms2_(M-1) (23.1)
PPS单元3：Irms3_M＝0.25*Irms_ac2_(M-1)+0.5*Irms3_(M-1) (23.2)
PPS单元4：Irms4_M＝0.1667*Irms_ac3_(M-1)+0.5*Irms4_(M-1) (23.3)
在上述等式中，
Irms_ac2＝Irms1+Irms2＝2*Irms1 (24.1)
Irms_ac3＝Irms_ac2+Irms3＝Irms1+Irms2+Irms3＝3*Irms1 (24.2)
PPS单元1将输出一个交流电压源。PPS单元2，PPS单元3和PPS单元4将分别输出一个交流电流源。
每个电流源PPS单元，经过衰减后，来自交流输入端口的电流应约为该PPS单元输出电流的一半。例如，对于PPS单元2，可以使用0.5(1/2)的衰减因子；对于PPS单元3，可以使用0.25(1/4)的衰减因子；对于PPS单元4，可以使用0.1667(1/6)的衰减因子。
基于上述实施例，为交流电流源PPS单元创建参考电流的方法可以包括以下之一：
(1)参考电流取决于前一个工频交流周期中交流输入端口电流和逆变器输出电流的均方根电流值，如公式(23.1)、(23.2)。
(2)参考电流仅取决于前一个工频交流周期中交流输入端口电流的rms值，如公式(18.1)。
(3)参考电流取决于前一个开关周期的交流输入端口电流和逆变器输出电流的电流值，如公式(15.1)、(15.2)。
(4)参考电流仅取决于前一个开关周期的交流输入端口电流的电流值，如公式(22.1)、(22.2)。
注意，与延迟电流控制相比，如公式(12)、(13)、(13.1)、(13.2)和(13.3)所描述的瞬时电流控制可以提供更好的性能。因此，在某些应用中，瞬时电流控制可能是首选。
注意，PPS单元1输出交流电压源，而所有其他PPS单元，PPS单元2，PPS单元3，PPS单元4等，输出交流电流源。此外，交流输入端口电流可以通过该PPS单元测量，如图17所示，通过检测Rs1两端的电压。
开机和关机策略
如果两个PPS单元按照本发明实施例的说明并联连接，每个PPS单元的最大输出功率为600W，那么它们可以向负载输送1200W的功率。在开机期间，这两个PPS单元通常不会同步启动。一个PPS单元将首先启动，另一个PPS单元将稍后启动。因此，如果没有使用合适的开机程序，首先开机的PPS单元将为1200W的负载提供能量，这将导致该机过流保护，将其关机。以下是可以在控制器中实现的开机过程的实施例。
假设两个600W的PPS并联连接，输出电压为220V。因此，这两个PPS单元的总负载电流为5.5A，总共提供了1200W的负载功率。还假设负载是一个值为R的电阻。对于其他类型的负载，例如电感或电容负载，分析是相同的。
根据本实施例，提供了一种软启动策略。下面结合图23所示的电压和电流波形以及图6所示的连接以及上述功率和电压假设，使用两个PPS单元并联连接来描述细节。
在开机过程中，逆变器1的输出电压将首先被调节为VAC1，并在VAC1保持几个工频交流周期(例如，2到5个工频交流周期)，如图23所示。VAC1远低于稳态输出电压。例如，对于220V输出，VAC1可能为50V。在图23中，逆变器1的输出电压被调节为VAC1，例如两个工频交流周期。逆变器2将在其交流输入端口施加交流电压后立即启动。它将产生与逆变器1输出电流相同的交流电流，如下图：
t＝0至T1：IAC21＝IAC11，IRL1＝IAC11+IAC21(24A)
在此时间间隔内(0到T1之间)，逆变器2的输出电流稳定下来，与逆变器1的输出电流均流。
在t＝T1时，逆变器1的输出电压升高到VAC2，则逆变器1和逆变器2的输出电流为：
t＝T1到T2：IAC22＝IAC12，IRL2＝IAC12+IAC22(24B)
在t＝T2时，逆变器1的输出电压升高到VAC3，则逆变器1和逆变器2的输出电流为：
t＝T2至T3：IAC23＝IAC13，IRL3＝IAC23+IAC13(24C)
在t＝T3时，逆变器1的输出电压升高到其稳态值，如VAC4＝220V，则逆变器1和逆变器2的输出电流为：
t>T3：IAC24＝IAC14，IRL4＝IAC24+IAC14(24D)
在上述描述中，VAC1<VAC2<VAC3<VAC4。该软启动策略的一些关键点描述如下：
1：交流电压变化将从正弦波形的过零点开始，以减少电流过冲。
2：在每一步中，逆变器1的输出电压的rms值在几个工频交流周期内保持恒定。在此期间，可以实现逆变器1和逆变器2之间的均流。在图23中，以两个工频交流周期的时间间隔为例。
采用上述软启动策略，每个逆变器的输出电流将小于其最大输出电流。
以上描述了使用两个PPS单元并联的示例的启动工作的实施例。在一般情况下，当N台PPS并联连接时，可以应用相同的开机策略，总结如下：
第1步：逆变器1的输出一个交流电压VAC1，它远低于稳态电压。
第2步：当该交流电压加到交流输入端口端子时，所有其他连接的逆变器将启动并根据公式(13.3)描述的控制策略实现负载电流均流。
第3步：逆变器1会保持VAC1一段时间，比如几个工频交流周期。在此期间，所有PPS单元将实现均流。
第4步：逆变器1将其输出电压提高到VAC2>VAC1，并保持在VAC2一段时间，此时所有PPS单元将实现均流。
第5步：在逆变器1的输出电压达到稳态值并完成开机过程前，重复第4步。
例如，如果稳态AC电压是220V，一个实施例可以在达到稳态电压之前将启动电压设置为四个或五个电压阶跃，例如50V、100V、150V、200V然后是220V。类似地，如果稳态AC电压是110V，一个实施例可以在达到稳态电压之前将启动电压设置为三个或四个电压级，例如50V、100V，然后是110V。
可以采用不同的关机方法来停止多个并联连接的PPS单元的关机过程。
方法1：用户关闭PPS单元1，其交流电压将降至零。当其他连接PPS单元的交流输入端口没有施加电压时，其他PPS单元(作为交流电流源运行)将关机。
方法2：用户使用运行在计算机、平板电脑或智能手机等设备上的软件应用程序(APP)关闭PPS单元的并联连接系统。APP将向所有PPS单元发送关机命令。PPS单元1将被关闭，所有其他PPS单元的交流输入端口都没有交流电压(作为交流电流源运行)而关机。
上述软启动也可用于延迟电流控制。下面将参考图22所示的电压和电流波形以及图6所示的连接以及上述功率和电压假设，使用两个PPS单元并联连接来描述细节。
如上所述，PPS单元1输出一个交流电压源，PPS单元2将输出一个交流电流源。在启动过程中，PPS单元1将输出一个有效值为VAC1的交流电压，如图22所示。然后，PPS单元1将提供所有的负载电流(IR)，有效值为I10。
I10＝IR1＝VAC1/R(25)
在时间T0，PPS单元2开始工作并输出一半的负载电流。因此，PPS单元1和PPS单元2将产生相同的电流。
I101＝I201＝0.5*I10(26)
在t＝T1时，PPS单元1将输出一个更高的电压VAC2，负载电流将更高：
IR2＝VAC2/R(27)
由于PPS单元2的输出电流还没有来得及变，仍提供I201，PPS单元1将输出增加的负载电流：
I111＝IR2–I201(28)
经过Td1的延迟时间后，定义为
Td1＝T12–T1(29)
例如，Td1是2个工频交流周期。这是为了说明。在实际实践中，考虑到瞬态过程，可能需要5到10个工频交流周期的延迟时间。
在t＝T12时，PPS单元2开始与PPS单元1均流，它们各输出一半的负载电流：
I212＝I112＝0.5*IR2(30)
在t＝T2时，PPS单元1的输出电压增加到VAC3。在T2之后，增加的负载电流由PPS单元1提供。在延迟时间Td2之后，在t＝T22＝T2+Td2时，PPS单元2开始与PPS单元1均流，并提供一半的负载电流：
I222＝I122＝0.5*IR3/2＝0.5*VAC3/R(31)
注意，在Td2期间(从T2到T22)，PPS单元2输出I212。
在时间t＝T3，假设PPS单元1的输出电压增加到其稳态值VAC4(例如，欧洲、中国为220V)。同样，在T3之后，增加的负载电流由PPS单元1提供。在延迟时间Td4之后，即在t＝T32＝T3+Td3时，PPS单元2开始与PPS单元1均流，并提供一半的负载电流：
I232＝I132＝0.5*IR4＝0.5*VAC4/R(32)
通过上述降压启动策略，每个PPS单元中的电流缓慢增加，可以避免过流工作。
更一般地说，软启动策略可以描述如下：
第1步：将PPS单元1的输出电压调节到低于其稳态输出电压的电压水平。
第2步：PPS单元2在短暂延迟后开机，然后与PPS单元1均流。
第3步：增加PPS单元1的输出电压，经过另一个短暂的延迟时间后，PPS单元2开始与PPS单元1均流。
第4步：PPS单元1的输出电压增加到其稳态值，PPS单元2与PPS单元1均流并提供一半的负载电流。
以下是软启动策略的特点：
(1)PPS单元1的输出电压从低电压值逐步上升到稳态值。
(2)PPS单元1的输出电压在几个工频交流周期内保持在同一水平，在此期间，这些PPS单元将实现均流。
需要说明的是，上述启动步骤可以分为两种主要的工作模式：均流模式和延迟模式。如图23所示，对于均流工作模式，PPS单元1和PPS单元2瞬间实现负载电流均流。在延迟模式期间，如图22所示，PPS单元1最初提供的电流比PPS单元2多，然后实现均流电流。两个PPS单元在均流工作模式和延迟工作模式之间运行，直到PPS单元1的输出电压达到稳态值。
以上描述是针对两个PPS单元的并联工作。当三个PPS单元并联连接工作时，PPS单元1将输出一个交流电压源，PPS单元2和PPS单元3都将输出一个交流电流源。在这种情况下，对PPS单元3实施另一种共享工作模式和另一种延迟工作模式。
当PPS单元1输出一个交流电压VAC1时，PPS单元2将在延迟一段时间以后，输出一个交流电流源。此后，PPS单元1和PPS单元2将均流，向负载提供电流，在此期间，PPS单元3的输出电流是零。在PPS单元1和PPS单元2实现均流一段时间延迟后，PPS单元3开始工作，并与PPS单元1和PPS单元2均流，共同分担负载电流。重复这个过程，直到PPS单元1的输出电压达到稳态值。
对于上述工作，在PPS单元1的输出电压增加后，PPS单元2和PPS单元3依次进入均流工作模式(PPS单元2先进入均流和PPS单元3后进入均流)。该工作模式在本发明实施例中被称为顺序均流模式。
根据另一实施例，开机策略是PPS单元2和PPS单元3同时进入均流工作模式。通过这种开机策略，在PPS单元1输出电压后，PPS单元2和PPS单元3同时进入均流工作模式。在几个工频交流周期后，三个PPS单元将平均分担负载电流。然后，输出电压增加，交流工作重新再次开始。当PPS单元1输出稳态输出电压时，该过程结束。该工作模式在申请书中被称为同时均流模式。
类似地，对于并联连接的四个或更多PPS单元，在启动时可以使用顺序均流模式或同时均流模式。
通过上述开机策略，多个PPS单元可以一起开机而不会出现过流情况。需要说明的是，在实际实现中，延迟时间可以选择为2～5个工频交流周期。均流时间可以选择为5到10个工频交流周期。50Hz电网系统的线路周期为20毫秒，60Hz电网系统的线路周期为16.67毫秒。
上述软启动策略是并联连接系统中避免开机过程中单个PPS单元过载情况的有效方法。当三个或更多个PPS单元并联连接时，应增加交流电压保持在Vac1、Vac2的时间间隔，以便在此时间段内实现三个或更多个PPS单元之间的电均流。然后将交流电压提高到下一个水平。
还应注意，PPS单元1输出交流电压源，而其他PPS单元输出交流电流源。
并联PPS系统的设置：
在具有多个(即两个或更多个)并联连接的PPS单元的系统中，这些PPS单元必须被指定或标识为PPS单元1，PPS单元2，PPS单元3等，因为根据本发明实施例所述的实施例，PPS单元2，PPS单元3，等，必须指定为作为电流源工作的PPS单元。在其他实施例中，必须将一个PPS单元指定为用作电压源的PPS单元(称为PPS单元1)，而将其他PPS单元指定为工作于电流源的PPS单元2、3等。每个PPS单元的识别可以通过多种方式完成。例如，一种方式是使用PPS面板中的指示开关(例如，S1和S2)来指示它是哪个PPS单元，例如PPS单元1，或PPS单元2，或PPS单元3等。在一个实施例中，指示开关S1和S2可以通过具有两个位置(向上和向下)的拨动开关来实现。例如，在图24所示的实施例中，对于PPS单元1，开关S1和S2的位置都是向下的，这种组合可以用于指示该PPS单元为PPS单元1。对于PPS单元2，S1的位置是向下的，S2的位置向下，此组合可用于指示PPS单元2。
图25显示，使用两个拨动开关(指示开关)S1和S2，可以通过这两个拨动开关的位置组合来识别四个PPS单元。当S1的位置在上而S2的位置在下时，组合指示PPS单元3。当S1和S2的位置都在上时，组合指示PPS单元4。在其他实施例中，其他类型的开关(例如，旋转、按钮)或其他选择器可以使用。开关位置被用作每个PPS单元的控制器的控制算法的输入，例如，作为控制器的处理器的输入，以确定每个PPS单元的工作模式，其中PPS单元1作为电压源工作，而其他PPS单元作为电流源运行。
识别PPS单元序列的另一种方法是使用运行在诸如手机、平板电脑或计算机(即“处理器”)等设备上的APP接口。本发明实施例提供的是APP，即包括存储在与手机、平板电脑或计算机兼容的非暂时性计算机可读介质上的计算机代码的软件应用程序。每个PPS单元的控制器与APP进行通信(例如无线方式，例如通过WiFi或蓝牙)，并且APP根据连接将每个PPS单元分配为PPS单元1，PPS单元2，PPS单元3等，如图26所示。图26中四个PPS单元(单元A、单元B、单元C和单元D)并联连接，但是，可能有其他数量的PPS单元并联连接。包含单元编号(单元1、单元2等)的框是APP对每个PPS单元呈现在设备屏幕上的图标。虚线可用于指示每个PPS单元的分配。在图26的例子中，PPS单元A被指定为单元1，PPS单元B被指定为单元2，PPS单元C被指定为单元3，PPS单元D被指定为单元4。单元A的控制器将控制PPS单元A的工作以输出交流电压源。单元B的控制器中的控制算法将控制单元B的工作，以根据公式(12)或(23.1)输出交流电流源，如上所示。单元C的控制器中的控制算法将控制单元C的工作，以根据公式(13.1)或(23.2)输出交流电流源，如上所示。单元D的控制器中的控制算法将控制单元D的工作，以根据公式(13.2)或(23.3)输出交流电流源，如上所示。
需要注意的是，由于PPS单元A、PPS单元B、PPS单元C和PPS单元D的硬件可以彼此相同，因此这些PPS单元中的任何一个都可以指定为PPS单元1，PPS单元2，PPS单元3，和PPS单元4。例如，PPS单元C可以被指定为PPS单元1，它将产生一个交流电压源。PPS单元A可分配为PPS单元2。PPS单元B可分配为PPS单元3。PPS单元D可分配为PPS单元4。分配可以通过开关完成，如图1所示。如图24和图25所示。也可以通过运行在智能手机、平板等的APP来完成，如图26所示。PPS单元分配后，这些PPS单元的连接可以基于图8，在四个PPS单元并联的情况下。
类似地，对于并联的其他数量的PPS单元，每个PPS单元的分配可以通过相同的方式完成，可以通过交换机或通过APP。当然，也可以使用其他的通信方式。
应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对这里描述的实施例进行修改。因此，本发明不应受到所阐述的具体实施例的限制，而应被给予与整个说明书的教导一致的最广泛的解释。
需要说明的是，在本发明实施例中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (23)

1.一种便携式储能电源单元，其特征在于，包括：
交流输入端口，用于接收输入交流电压；
连接点，用于将电能存储为直流电的能量存储装置的连接点；
交流输出端口，用于输出交流电压；
逆变器，用于将来自储能装置的直流电转换为交流电，由交流输出端口输出；
控制器，用于接收在交流输入端口接收的交流电压的交流电流信息并产生用于逆变器的控制信号；
其中，控制器基于控制信号控制便携式储能电源单元作为电压源或电流源工作。
2.如权利要求1所述的便携式储能电源单元，其特征在于，所述能量存储装置包括至少一个电池。
3.如权利要求1所述的便携式储能电源单元，其特征在于，所述能量存储装置包括至少一个容纳在所述便携式储能电源单元内的电池。
4.如权利要求1所述的便携式储能电源单元，其特征在于，所述逆变器包括双向逆变器；
其中，双向逆变器工作在将在交流输入端口接收的交流电转换为直流电以对储能装置充电的整流器模式下，以及在将来自储能装置的直流电转换为交流电的逆变器模式下工作，即交流电由交流输出端口输出。
5.如权利要求1所述的便携式储能电源单元，其特征在于，控制器接收在交流输入端口处接收的第一交流输入功率的交流电流信息，并根据交流电流信息产生控制信号，
其中，控制信号控制逆变器作为电流源工作并产生具有与第一交流输入功率基本相同频率和相位的电流的交流输出功率；
其中，便携式储能电源单元的总交流输出功率为交流输入端口接收的交流输入功率与该便携式储能电源单元产生的交流输出功率之和。
6.如权利要求5所述的便携式储能电源单元，其特征在于，所述第一交流输入功率由作为电压源工作的第一便携式储能电源单元产生。
7.如权利要求1所述的便携式储能电源单元，其特征在于，所述控制器被配置用于与远程设备进行无线通信。
8.一种便携式储能电源装置，其特征在于，包括：
两个或多个便携式储能电源单元依次连接在一起，使得一个便携式储能电源单元的交流输出功率连接到下一个便携式储能电源单元的交流输入端口；
其中，第一便携式储能电源单元包括电压源；
其中，如权利要求1所述的第二或更多个便携式储能电源单元作为电流源工作；
其中，便携式储能电源装置的总交流输出功率实质上是两个或多个便携式储能电源单元所产生的交流输出功率的总和。
9.如权利要求8所述的便携式储能电源装置，其特征在于，所述第一便携式储能电源单元包括如权利要求1所述的作为电压源工作的便携式储能电源单元。
10.如权利要求8所述的便携式储能电源装置，其特征在于，对于每个便携式储能电源单元j，其中j＝2，3，4，...，N，交流输出电流的值与前一个便携式储能电源单元的交流输出电流*1/(j–1)的值相等。
11.如权利要求8所述的便携式储能电源装置，其特征在于，所述第二个或多个便携式储能电源单元的控制器实现延迟电流控制；
其中，第二或多个便携式储能电源单元在一个工频交流周期的输出电流被控制为与前一个便携式储能电源单元在前一个工频交流周期的输出电流相同；
或者，
所述第二个或多个便携式储能电源单元的控制器实现瞬时电流控制；
其中，第二或多个便携式储能电源单元的瞬时输出电流被控制为与前一个便携式储能电源单元的输出电流相同。
12.如权利要求8所述的便携式储能电源装置，其特征在于，所述第二个或多个便携式储能电源单元的控制器执行延迟电流控制；
其中，第二个或更多便携式储能电源单元在下一个工频交流周期的输出电流的均方根值被控制为与前一个便携式储能电源单元在前一个工频交流周期的输出电流的值相同。
13.如权利要求8所述的便携式储能电源装置，其特征在于，所述控制器实施便携式储能电源单元的开机策略和便携式储能电源单元的关机策略中的至少一种，
其中，所述开机策略包括：
第1步：第一便携式储能电源单元的逆变器输出一个交流电压VAC1，VAC1小于稳态电压VSSV，10％VSSV≤VAC1≤20％VSSV；
第2步：当第1步的交流电压加到交流输入端口端子时，所有其他连接的逆变器将启动并实现负载电流均流；
第3步：第一便携式储能电源单元的逆变器保持VAC1一段时间T，在T时间段内，所有便携式储能电源单元实现均流；
第4步：第一便携式储能电源单元的逆变器将其输出电压提高到VAC2，
VAC2>VAC1，并保持在VAC2一段时间，此时所有便携式储能电源单元实现均流；
第5步：在第一便携式储能电源单元的逆变器的输出电压达到稳态值并完成开机过程前，重复第4步；
所述关机策略包括：
关闭第一便携式储能电源单元，其交流电压将降至零，当其他连接便携式储能电源单元的交流输入端口没有施加电压时，其他便携式储能电源单元关机；
或者，使用运行在智能设备上的软件应用程序关闭便携式储能电源单元的并联连接系统，应用程序向所有便携式储能电源单元发送关机命令，第一便携式储能电源单元被关闭，所有其他便携式储能电源单元因交流输入端口都没有交流电压而关机。
14.如权利要求8所述的便携式储能电源装置，其特征在于，所述控制器实施便携式储能电源单元的软启动策略，所述软启动策略包括：
第一便携式储能电源单元的输出电压从低电压值逐步上升到稳态值；
第一便携式储能电源单元的输出电压在几个工频交流周期内保持在同一水平。
15.一种用于实现便携式储能电源单元的方法，其特征在于，包括：
提供用于接收交流电的交流输入端口，用于将电能存储为直流电的能量存储装置的连接点，用于输出交流电的交流输出端口，以及逆变器；逆变器将来自储能装置的直流电转换为交流电并由交流输出端口输出；
使用控制器接收在交流输入端口接收到的交流电的交流电流信息，并产生逆变器控制信号；
根据控制信号该控制器控制便携式储能电源单元作为电压源工作或电流源工作。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述控制器接收在所述交流输入端口处接收的第一交流输入功率的交流电流信息，并根据所述交流电流信息产生所述控制信号；
其中，控制信号控制逆变器作为电流源工作并产生具有与第一交流输入功率基本相同的频率和相位的电流的交流输出功率；
其中，便携式储能电源单元的总交流输出功率实质上为交流输入端口接收的交流输入功率与该便携式储能电源单元产生的交流输出功率之和。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述第一交流输入功率由作为电压源工作的第一便携式储能电源单元产生。
18.一种用于实现便携式储能电源装置的方法，其特征在于，包括：
将两个或多个便携式储能电源单元依次连接在一起，使得一个便携式储能电源单元的交流输出功率连接到下一个便携式储能电源单元的交流输入端口；
其中，第一便携式储能电源单元包括电压源；
其中，如权利要求1所述的第二或更多个便携式储能电源单元作为电流源工作；
其中，便携式储能电源装置的总交流输出功率实质上是两个或多个便携式储能电源单元所产生的交流输出功率的总和。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，对于每个便携式储能电源单元j，其中j＝2，3，4，...，N，交流输出电流的值与前一个便携式储能电源单元的交流输出电流*1/(j–1)的值相等。
20.如权利要求18所述的方法，其特征在于，包括使用延迟电流控制来控制所述第二或更多便携式储能电源单元；
其中，第二或多个便携式储能电源单元在一个工频交流的输出电流被控制为与前一个便携式储能电源单元在前一个工频交流周期的输出电流相同；
或者，
所述第二个或多个便携式储能电源单元的控制器实现瞬时电流控制；
其中，第二或多个便携式储能电源单元的瞬时输出电流被控制为与前一个便携式储能电源单元的输出电流相同。
21.如权利要求18所述的方法，其特征在于，包括使用延迟电流控制来控制所述第二或更多便携式储能电源单元；
其中，第二个或更多便携式储能电源单元在下一个工频交流周期的输出电流的均方根值被控制为与前一个便携式储能电源单元在前一个工频交流周期的输出电流的值相同。
22.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述两个或更多个PPS单元中的每一个与在远程设备上运行的APP通信；
其中，两个或多个便携式储能电源单元中的每一个的一个或多个参数由APP控制。
23.一种与处理器一起使用的非暂时性计算机可读介质，其特征在于，所述非暂时性计算机可读介质上存储有指令，所述指令引导所述处理器执行处理步骤，所述处理步骤包括实施控制两个或多个便携式储能电源单元并联连接系统中的每一个便携式储能电源单元的一个或多个参数的APP；
其中，两个或多个便携式储能电源单元依次连接在一起，使得一个便携式储能电源单元的交流输出功率连接到下一个便携式储能电源单元的交流输入端口；
其中，第一便携式储能电源单元作为电压源工作；
其中，第二个或多个便携式储能电源单元作为电流源工作；
其中，两个或多个便携式储能电源单元的总交流输出功率实质上是两个或多个便携式储能电源单元产生的交流输出功率的总和。
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