自适应ac和/或dc电源的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及供具有或不具有可再生能源的电力系统使用的发电电路，其有时可以在可用性方面变化。
【背景技术】
[0002]在传统电力系统中，发电公司可以产生电能来以集中且单向的方式对负载中心供电。一般而言，基本的“负载遵循(load following)”控制方法包括发电遵循能量需求所按照的布置。因此，可以采用发电和电力需求(例如“负载”)间的平衡来实现稳定的发电系统。然而，鉴于分布式可再生能源(诸如风能和太阳能)的日益增加的使用，可以出现较不集中且动态的发电系统。例如，可再生能源可以按分布式的方式来安装，其中太阳能和/或风力发电容量的实际位置对电力公司是未知的。因此，特别是考虑到地理上变化的风速、云量等等，电力公司可能并不能够精确确定总发电量。虽然发电和负载可以通过临时的能量储存设施(诸如用于储存势能的蓄水池)和/或化学能量储存设施(诸如蓄电池)来缓和，但这些解决方案可能是有问题的。例如，化学储存可能花费过高。在另一个示例中，用于势能储存的蓄水池可能易受地理限制的影响。
【附图说明】
[0003]在说明书的结束部分特别地指出并且清楚地要求保护了所要求保护的主题。连同其目的、特征和/或优点一起，所要求保护的主题可以在与附图一起阅读的情况下通过参考下面的详细描述而被更好地理解，在附图中:
图la示出了根据实施例的用于传输中的输出电压支持的串联无功功率补偿器的简化的控制原理图。
[0004]图lb示出了根据实施例的基于功率逆变器电路的作为中央调光系统的串联无功功率补偿器的简化的控制原理图。
[0005]图lc示出了根据实施例的作为电弹簧(electricspring)的串联无功功率补偿器的简化的控制原理图。
[0006]图2示出了根据实施例的基于半桥功率逆变器和低通电感器-电容滤波器以及Unde land缓冲电路的电弹簧的单相版本。
[0007]图3a示出了根据实施例的单相电力系统的原理图。
[0008]图3b示出了根据实施例的包括电弹簧电路的使用的单相电力系统的原理图。
[0009]图4示出了根据实施例的用于三相系统的单相电弹簧。
[0010]图5示出了根据实施例的三相电弹簧。
[0011]图6示出了根据实施例的用于单相系统的自适应电源。
[0012]图7示出了根据实施例的用于三相系统的自适应电源。
[0013]图8示出了根据实施例的安装在降压(step-down)变压器的高电压侧上的电弹簧。
[0014]图9示出了根据实施例的另一个自适应电源。
[0015]图10示出了根据实施例的自适应DC电源。
[0016]图11示出了根据实施例的设立有标准电力出口的自适应DC电源。
[0017]图12示出了根据实施例的形成电源基础设施的部分的自适应AC和/或DC电源。
[0018]图13示出了根据实施例的DC总线电源。
[0019]图14示出了根据实施例的未来电源的设置。
[0020]图15示出了根据实施例的用于通过外部主体(诸如电力公司和当局)来改变输入电压参考的可访问机制。
[0021]在以下详细描述中对形成了其一部分的附图做出了参考，在附图中同样的数字可以自始至终指定同样的部分，以指示对应的或类似的要素。为了说明的简单和/或清楚起见，在附图中所图示的要素并不一定是按比例绘制的。例如，为了清楚起见，一些要素的尺寸可以相对于其他要素而被夸大。进一步地，应该理解的是，在不脱离要求保护主题的范围的情况下，可以利用其他实施例以及可以做出结构的和/或逻辑的改变。同样应该注意的是，方向和参考(诸如例如上、下、顶部、底部、之上、上面等等)可以用来便于附图的讨论以及并未意图限制所要求保护主题的应用。因此，下面的详细描述并未以限制性意义来进行以及所要求保护主题的范围意图由所附权利要求及其等价方式来限定。
【具体实施方式】
[0022]在下面的详细描述中，陈述了许多具体细节来提供对所要求保护主题的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解的是，所要求保护的主题可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在其他实例中，尚未详细描述本领域普通技术人员所已知的方法、装置或系统以免使所要求保护的主题晦涩难懂。
[0023]遍及本说明书对一个实施方式、实施方式、一个实施例、实施例等等的参考可以意指结合特定实施方式或实施例所描述的特定的特征、结构或特性可以被包括在所要求保护主题的至少一个实施方式或实施例中。因此，这样的词组遍及本说明书在各个地方的出现并不一定意图指的是相同的实施方式或所描述的任意一个特定实施方式。此外，要理解的是，所描述的特定特征、结构或特性可以在一个或多个实施方式中以各种方式被组合。一般而言，当然这些和其他问题可以随着特定的情境而变化。因此，对这些术语的描述或使用的特定情境可以提供关于将针对该特定情境而提出的推论的有帮助的指导。
[0024]类似地，如本文中所使用的术语“和”、“和/或”和“或”可以包括各种含义，其将再次至少部分地取决于这些术语所使用的情境。典型地，如果被用于关联列表(诸如A、B或C)，“和/或”以及“或”意图意指A、B或C(这里以排他性意义来使用)以及A、B和C。此外，如本文使用的术语“一个或多个”可以用来描述按照单数的任意特征、结构或特性或者可以用来描述特征、结构或特性的一些组合。
[0025]实施例可以包括各种需求侧的电力管理方法。针对2005至2012年时期的文献综述示出了需求侧(例如负载)的管理(或有时被称为需求响应)[1 ]、[ 2]可以被宽泛地概述为:
?延时容许电力需求任务的安排[3-5]
?减轻尖峰需求的能量存储的使用[6]
?实时定价[7-9]
?智能负载的直接负载控制或开-关控制[10-12 ] 虽然上文标识的方法可以具有特定优点，但至少一些方法可能受到某些限制的影响。例如，尽管预先按照天或甚至小时来安排电力需求可能是实际的，但对实时功率波动的响应可能是更加有问题的。此外，尽管能量储存可以表现一个或多个相对有利的解决方案，但蓄电池的使用可能是相对昂贵的。此外，诸如蓄水池的使用(在蓄水池中水被向上推动以供以后从势能转换成电能)，这样的解决方案在山区可能是更实际的而在低洼区域是不太实际的。在其他实例中，例如，实时定价对于抑制价格敏感的大量消费者的电力需求可能是相对有效的，但可能不适应于普通的家庭消费者。
[0026]在某些环境下，电力公司可以采用直接负载控制来摆脱(shed)电力负载以避免电力系统崩溃。然而，这样的集中控制策略对于供未来电网使用可能并不是有效的，该未来电网可以包括在配电网络的输入侧处提供电能的相对分散且间歇可用的可再生能源。尽管已经提出了电负载(诸如热水器和空调)的开-关控制，但这样的方法可能是过度侵入性的以及对消费者导致相当的不便。基于对节点电压水平实时追踪的广域测量结果的最近的工作(例如供数据中心用于对分布式区域的中心和区域控制)已经被检查。节点电压水平的这样的实时追踪通常是基于信息和通信技术(ITC)，诸如无线通信、卫星同步和互联网/内联网控制。在一些实例中，这个方法在正常操作条件下可能是有效的，但在天气紧急情况下或在不适宜的大气条件(诸如强太阳风暴)期间在无线通信系统失效的情况下可能更难以实施。在其他实例中，例如由于在报告节点电压水平方面所涉及到的对服务器的黑客行为，互联网基础设施的使用也可能是不合意的。
[0027]负载响应中最近的创新可以与“电弹簧”的发展有关[13]、[14]。电弹簧可以包括用于基于功率电子的功率控制器的电路，该功率控制器采用“输入电压控制”以用于调节电力系统的供给电压。在这个特定的情境中，应该理解的是，术语需求意图指的是电子负载以及自始至终术语需求的使用应该以与这样的理解相一致的方式来解释。类似地，术语控制意图指的是至少部分地控制和/或至少能够部分地调节。再者，自始至终术语控制的使用应该以与这样的理解相一致的方式来解释。同样地，术语“基于”(诸如X是“基于”Y或X可以“基于” Y的描述)意图表明X是至少部分地基于Y或可以至少部分地基于Y;然而，也可以存在可能不一定已经明确表达出的其他因素或考虑。再者，自始至终术语“基于”的使用应该以与这样的理解相一致的方式来解释。
[0028]由于功率逆变器电路常用于电力系统应用中，确定输入和输出控制方法之间的区别可以是有用的。例如，图la示出了用于传输中的输出电压支持的(Vo调节的)串联无功功率补偿器的简化的控制原理图，以及图lb示出了基于功率逆变电路的作为中央调光系统的(Vo调节的)串联无功功率补偿器的简化的控制原理图。在图1和2中，突出显示了有功功率(例如电流)流的方向。在图1和2中，输出端(Vo)指的是功率流的输出方向。
[0029]图lc示出了作为电弹簧的(Vs调节的)串联无功功率补偿器的简化的控制原理图。不同于在图la和图lb中所图示的示例，电弹簧采用输入电压控制，其中输入端(Vs)指的是有功功率流的输入端。例如，输入功率端可以指的是输电干线(例如母线)。
[0030]在特定实施例中，电弹簧包括切换模式功率逆变器、低通滤波器和用于调节输入AC电压(通常是本地AC干