用于提供电源接口的设备和方法
【专利说明】用于提供电源接口的设备和方法
[0001 ] 背景发明领域
[0002]本发明的至少一个实施方式总体上涉及电源接口装置的控制。
[0003]相关技术论述
[0004]微电网可以是小型本地电网，其可以包括一个或多个不同的电源。例如，微电网可以包括风力发电机，太阳能发电机，柴油发电机和其它电力发电机。微电网还可以包括负载。例如，微电网可以包括建筑物、数据中心、港口、工业场地、校园或甚至小镇。微电网还可以被连接到较大电网(例如，电力公共设施)。电力公共设施可以将电力提供到微电网(例如，以将附加的电力提供到负载和/或以提尚可靠性)。
[0005]本公开概述
[0006]本文描述的方面和实施方式针对电源接口装置，其包括被配置为耦合到电力公共设施的第一电源接口和被配置为耦合到包括一个或多个电源以及一个或多个负载的微电网的第二电源接口，一个或多个电源包括发电机。电源接口装置还包括耦合到第一电源接口和第二电源接口的电源转换电路和耦合到电源转换电路的控制器。控制器被配置为通过至少检测发电机的操作频率和基于发电机的操作频率来控制在电力公共设施和微电网之间的功率流来允许在以第一频率和电压操作的电力公共设施和以第二频率和电压操作的微电网之间的衔接。
[0007]在一些实施方式中，控制器被配置为从电力公共设施向微电网提供电力。在一些实施方式中，控制器被配置为响应于一个或多个负载需要的功率的量超过一个或多个电源产生的功率的量从电力公共设施向微电网提供电力。
[0008]在一些实施方式中，控制器被配置为从微电网向电力公共设施提供电力。在一些实施方式中，控制器被配置为响应于由一个或多个电源产生以及一个或多个负载未使用的功率的量从微电网向电力公共设施提供电力。
[0009]在一些实施方式中，控制器还被配置为确定无功电流基准以补偿由一个或多个负载产生的无功功率。
[0010]在一些实施方式中，控制器被配置为独立于来自其他控制器的指令来控制在电力公共设施和微电网之间的功率流。
[0011 ]在一些实施方式中，电源接口装置为不间断电源。在一些实施方式中，电源接口装置还包括电池，并且控制器还被配置为控制在电池和微电网之间的第二功率流。
[0012]方面还针对一种使用电源接口装置来配电的方法，电源接口装置包括被配置为耦合到电力公共设施的第一电源接口、被配置为耦合到微电网的第二电源接口和电源转换电路，方法包括检测发电机的操作频率和基于发电机的操作频率来控制在电力公共设施和微电网之间的功率流。
[0013]方面还针对电源接口装置，其包括被配置为耦合到电力公共设施的第一电源接口、被配置为耦合到包括包含发电机的一个或多个电源以及一个或多个负载的微电网的第二电源接口、耦合到第一电源接口和第二电源接口的电源转换电路以及用于检测发电机的操作频率并且基于发电机的操作频率控制在电力公共设施和微电网之间的功率流的装置。
[0014]下面详细讨论了这些和其他的方面以及实施方式。上述信息和下面的详细描述包括各个方面和实施方式的说明性例子，并且提供用于理解所要求保护的方面和实施方式的性质和特点的概述或框架。附图提供说明和各个方面以及实施方式的进一步的理解，并且被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图连同本说明书的剩余部分一起用于描述和解释所要求保护的方面和实施方式。
[0015]附图简述
[0016]附图不旨在按照比例绘制。在附图中，在各个附图中说明的每个相同的或几乎相同的组件由相似的数字来表示。为了清楚起见，不是每个组件可以被标记在每个附图中。在附图中:
[0017]图1是描绘根据现有技术的示例微电网的原理框图；
[0018]图2是描绘根据现有技术的示例微电网的原理框图；
[0019]图3是描绘根据实施例的示例微电网和示例电源接口装置的原理框图；
[0020]图4是描绘根据实施方式的示例电源接口装置的原理框图；
[0021]图5是描绘根据实施方式的示例微电网和示例电源接口装置的简化框图；
[0022]图6是描绘根据实施方式的微电网的一部分的频率下垂的曲线图；
[0023]图7是描绘根据实施方式的示例控制算法的框图；
[0024]图8是描绘根据实施方式的微电网的一部分的发电机功率的曲线图；
[0025]图9是描绘根据实施方式的微电网的一部分的电压下垂的曲线图；以及
[0026]图10是描绘根据实施方式的示例控制算法的框图。
[0027]详细描述
[0028]微电网可以包括功率源(例如可再生能源)和其他电源。可再生能源可以包括功率源(例如太阳能发电机、风力涡轮机和其他可再生能源)。微电网还可以包括发电机(例如柴油发电机)。微电网可以耦合到较大电网(例如电力公共设施)。电源接口装置可以在微电网与较大电网之间提供接口。电源接口装置可以允许微电网以独立于电力公共设施的频率和电压操作。电源接口装置还可以调节电压和频率以提供来自电力公共设施的更高品质的功率。电源接口装置还可以补偿微电网的无功功率。在一些实施方式中，电源接口装置可以是被配置为在微电网和较大电网之间提供电源接口的不间断电源(UPS)。
[0029]本文描述的系统和方法不将其应用限于在描述中阐述或在附图中示出的组件的构造和布置的细节。本发明能够以其他的实施方式并且被以各种方式来实践或实施。此外，本文使用的措辞和术语是为了描述的目的并且不应当被视为是限制性的。“包括(including)，，、“包含(comprising)”、“具有(having)，，“含有(containing)，，、“涉及(involving)”和本文其变型的使用旨在包括其后列出的项、其等价物和附加的项以及由在其后专门列出的项组成的可选的实施例。
[0030]各个方面和实施方式针对不间断电源。在一个例子中，不间断电源(UPS)可以包括逆变器、控制器和旁路开关。控制器在在线操作期间操作逆变器以调节逆变器输出电压和在UPS输出端提供来自逆变器的输出电压。控制器还可以在旁路和其他操作模式期间操作逆变器以除了别的之外提供功率因数校正、谐波电流畸变控制以及有功功率以对备用电源进行充电。控制器可以测定逆变器中的开关的操作的时间以提供输出电压。
[0031]图1示出示例现有技术微电网100。微电网100包括多个电源。电源可以包括可再生能源，例如太阳能发电机102和风力涡轮机108。太阳能发电机102可以包括耦合到太阳能逆变器106的太阳能电池板104。电源还可以包括燃气发电机110。微电网100还可以包括一个或多个负载112。附加地或者可选地，微电网100可以包括电源并且一个或多个负载可以耦合到微电网100以从微电网100接收功率。微电网100被连接于较大电网(包括电力公共设施140)。微电网100可以经由互连150连接到设施140。互连150可以使是断路器或其他开关。
[0032]微电网100可以接收来自设施140的功率(例如当来自一个或多个负载112的功率要求超过电源102、108、110提供的功率时)。例如，由可再生能源(例如太阳能发电机102和风力涡轮机108)提供的功率可能根据因素(例如环境)而波动。太阳能发电机102可以能够在晴天(相对于阴天或在夜间)提供更多的能量。风力涡轮机108可以依靠风的强度以提供电力。在这样的例子中，如当可再生能源提供较少功率时，功率可以被从设施140获取以满足负载