自適應(yīng)ac和/或dc電源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及供具有或不具有可再生能源的電力系統(tǒng)使用的發(fā)電電路，其有時(shí)可以在可用性方面變化。
【背景技術(shù)】
[0002]在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中，發(fā)電公司可以產(chǎn)生電能來以集中且單向的方式對負(fù)載中心供電。一般而言，基本的“負(fù)載遵循(load following)”控制方法包括發(fā)電遵循能量需求所按照的布置。因此，可以采用發(fā)電和電力需求(例如“負(fù)載”)間的平衡來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的發(fā)電系統(tǒng)。然而，鑒于分布式可再生能源(諸如風(fēng)能和太陽能)的日益增加的使用，可以出現(xiàn)較不集中且動(dòng)態(tài)的發(fā)電系統(tǒng)。例如，可再生能源可以按分布式的方式來安裝，其中太陽能和/或風(fēng)力發(fā)電容量的實(shí)際位置對電力公司是未知的。因此，特別是考慮到地理上變化的風(fēng)速、云量等等，電力公司可能并不能夠精確確定總發(fā)電量。雖然發(fā)電和負(fù)載可以通過臨時(shí)的能量儲存設(shè)施(諸如用于儲存勢能的蓄水池)和/或化學(xué)能量儲存設(shè)施(諸如蓄電池)來緩和，但這些解決方案可能是有問題的。例如，化學(xué)儲存可能花費(fèi)過高。在另一個(gè)示例中，用于勢能儲存的蓄水池可能易受地理限制的影響。
【附圖說明】
[0003]在說明書的結(jié)束部分特別地指出并且清楚地要求保護(hù)了所要求保護(hù)的主題。連同其目的、特征和/或優(yōu)點(diǎn)一起，所要求保護(hù)的主題可以在與附圖一起閱讀的情況下通過參考下面的詳細(xì)描述而被更好地理解，在附圖中:
圖la示出了根據(jù)實(shí)施例的用于傳輸中的輸出電壓支持的串聯(lián)無功功率補(bǔ)償器的簡化的控制原理圖。
[0004]圖lb示出了根據(jù)實(shí)施例的基于功率逆變器電路的作為中央調(diào)光系統(tǒng)的串聯(lián)無功功率補(bǔ)償器的簡化的控制原理圖。
[0005]圖lc示出了根據(jù)實(shí)施例的作為電彈簧(electricspring)的串聯(lián)無功功率補(bǔ)償器的簡化的控制原理圖。
[0006]圖2示出了根據(jù)實(shí)施例的基于半橋功率逆變器和低通電感器-電容濾波器以及Unde land緩沖電路的電彈簧的單相版本。
[0007]圖3a示出了根據(jù)實(shí)施例的單相電力系統(tǒng)的原理圖。
[0008]圖3b示出了根據(jù)實(shí)施例的包括電彈簧電路的使用的單相電力系統(tǒng)的原理圖。
[0009]圖4示出了根據(jù)實(shí)施例的用于三相系統(tǒng)的單相電彈簧。
[0010]圖5示出了根據(jù)實(shí)施例的三相電彈簧。
[0011]圖6示出了根據(jù)實(shí)施例的用于單相系統(tǒng)的自適應(yīng)電源。
[0012]圖7示出了根據(jù)實(shí)施例的用于三相系統(tǒng)的自適應(yīng)電源。
[0013]圖8示出了根據(jù)實(shí)施例的安裝在降壓(step-down)變壓器的高電壓側(cè)上的電彈簧。
[0014]圖9示出了根據(jù)實(shí)施例的另一個(gè)自適應(yīng)電源。
[0015]圖10示出了根據(jù)實(shí)施例的自適應(yīng)DC電源。
[0016]圖11示出了根據(jù)實(shí)施例的設(shè)立有標(biāo)準(zhǔn)電力出口的自適應(yīng)DC電源。
[0017]圖12示出了根據(jù)實(shí)施例的形成電源基礎(chǔ)設(shè)施的部分的自適應(yīng)AC和/或DC電源。
[0018]圖13示出了根據(jù)實(shí)施例的DC總線電源。
[0019]圖14示出了根據(jù)實(shí)施例的未來電源的設(shè)置。
[0020]圖15示出了根據(jù)實(shí)施例的用于通過外部主體(諸如電力公司和當(dāng)局)來改變輸入電壓參考的可訪問機(jī)制。
[0021]在以下詳細(xì)描述中對形成了其一部分的附圖做出了參考，在附圖中同樣的數(shù)字可以自始至終指定同樣的部分，以指示對應(yīng)的或類似的要素。為了說明的簡單和/或清楚起見，在附圖中所圖示的要素并不一定是按比例繪制的。例如，為了清楚起見，一些要素的尺寸可以相對于其他要素而被夸大。進(jìn)一步地，應(yīng)該理解的是，在不脫離要求保護(hù)主題的范圍的情況下，可以利用其他實(shí)施例以及可以做出結(jié)構(gòu)的和/或邏輯的改變。同樣應(yīng)該注意的是，方向和參考(諸如例如上、下、頂部、底部、之上、上面等等)可以用來便于附圖的討論以及并未意圖限制所要求保護(hù)主題的應(yīng)用。因此，下面的詳細(xì)描述并未以限制性意義來進(jìn)行以及所要求保護(hù)主題的范圍意圖由所附權(quán)利要求及其等價(jià)方式來限定。
【具體實(shí)施方式】
[0022]在下面的詳細(xì)描述中，陳述了許多具體細(xì)節(jié)來提供對所要求保護(hù)主題的透徹理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，所要求保護(hù)的主題可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下被實(shí)踐。在其他實(shí)例中，尚未詳細(xì)描述本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所已知的方法、裝置或系統(tǒng)以免使所要求保護(hù)的主題晦澀難懂。
[0023]遍及本說明書對一個(gè)實(shí)施方式、實(shí)施方式、一個(gè)實(shí)施例、實(shí)施例等等的參考可以意指結(jié)合特定實(shí)施方式或?qū)嵤├枋龅奶囟ǖ奶卣?、結(jié)構(gòu)或特性可以被包括在所要求保護(hù)主題的至少一個(gè)實(shí)施方式或?qū)嵤├小Ｒ虼?，這樣的詞組遍及本說明書在各個(gè)地方的出現(xiàn)并不一定意圖指的是相同的實(shí)施方式或所描述的任意一個(gè)特定實(shí)施方式。此外，要理解的是，所描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性可以在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中以各種方式被組合。一般而言，當(dāng)然這些和其他問題可以隨著特定的情境而變化。因此，對這些術(shù)語的描述或使用的特定情境可以提供關(guān)于將針對該特定情境而提出的推論的有幫助的指導(dǎo)。
[0024]類似地，如本文中所使用的術(shù)語“和”、“和/或”和“或”可以包括各種含義，其將再次至少部分地取決于這些術(shù)語所使用的情境。典型地，如果被用于關(guān)聯(lián)列表(諸如A、B或C)，“和/或”以及“或”意圖意指A、B或C(這里以排他性意義來使用)以及A、B和C。此外，如本文使用的術(shù)語“一個(gè)或多個(gè)”可以用來描述按照單數(shù)的任意特征、結(jié)構(gòu)或特性或者可以用來描述特征、結(jié)構(gòu)或特性的一些組合。
[0025]實(shí)施例可以包括各種需求側(cè)的電力管理方法。針對2005至2012年時(shí)期的文獻(xiàn)綜述示出了需求側(cè)(例如負(fù)載)的管理(或有時(shí)被稱為需求響應(yīng))[1 ]、[ 2]可以被寬泛地概述為:
?延時(shí)容許電力需求任務(wù)的安排[3-5]
?減輕尖峰需求的能量存儲的使用[6]
?實(shí)時(shí)定價(jià)[7-9]
?智能負(fù)載的直接負(fù)載控制或開-關(guān)控制[10-12 ] 雖然上文標(biāo)識的方法可以具有特定優(yōu)點(diǎn)，但至少一些方法可能受到某些限制的影響。例如，盡管預(yù)先按照天或甚至小時(shí)來安排電力需求可能是實(shí)際的，但對實(shí)時(shí)功率波動(dòng)的響應(yīng)可能是更加有問題的。此外，盡管能量儲存可以表現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)相對有利的解決方案，但蓄電池的使用可能是相對昂貴的。此外，諸如蓄水池的使用(在蓄水池中水被向上推動(dòng)以供以后從勢能轉(zhuǎn)換成電能)，這樣的解決方案在山區(qū)可能是更實(shí)際的而在低洼區(qū)域是不太實(shí)際的。在其他實(shí)例中，例如，實(shí)時(shí)定價(jià)對于抑制價(jià)格敏感的大量消費(fèi)者的電力需求可能是相對有效的，但可能不適應(yīng)于普通的家庭消費(fèi)者。
[0026]在某些環(huán)境下，電力公司可以采用直接負(fù)載控制來擺脫(shed)電力負(fù)載以避免電力系統(tǒng)崩潰。然而，這樣的集中控制策略對于供未來電網(wǎng)使用可能并不是有效的，該未來電網(wǎng)可以包括在配電網(wǎng)絡(luò)的輸入側(cè)處提供電能的相對分散且間歇可用的可再生能源。盡管已經(jīng)提出了電負(fù)載(諸如熱水器和空調(diào))的開-關(guān)控制，但這樣的方法可能是過度侵入性的以及對消費(fèi)者導(dǎo)致相當(dāng)?shù)牟槐??；趯?jié)點(diǎn)電壓水平實(shí)時(shí)追蹤的廣域測量結(jié)果的最近的工作(例如供數(shù)據(jù)中心用于對分布式區(qū)域的中心和區(qū)域控制)已經(jīng)被檢查。節(jié)點(diǎn)電壓水平的這樣的實(shí)時(shí)追蹤通常是基于信息和通信技術(shù)(ITC)，諸如無線通信、衛(wèi)星同步和互聯(lián)網(wǎng)/內(nèi)聯(lián)網(wǎng)控制。在一些實(shí)例中，這個(gè)方法在正常操作條件下可能是有效的，但在天氣緊急情況下或在不適宜的大氣條件(諸如強(qiáng)太陽風(fēng)暴)期間在無線通信系統(tǒng)失效的情況下可能更難以實(shí)施。在其他實(shí)例中，例如由于在報(bào)告節(jié)點(diǎn)電壓水平方面所涉及到的對服務(wù)器的黑客行為，互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的使用也可能是不合意的。
[0027]負(fù)載響應(yīng)中最近的創(chuàng)新可以與“電彈簧”的發(fā)展有關(guān)[13]、[14]。電彈簧可以包括用于基于功率電子的功率控制器的電路，該功率控制器采用“輸入電壓控制”以用于調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)的供給電壓。在這個(gè)特定的情境中，應(yīng)該理解的是，術(shù)語需求意圖指的是電子負(fù)載以及自始至終術(shù)語需求的使用應(yīng)該以與這樣的理解相一致的方式來解釋。類似地，術(shù)語控制意圖指的是至少部分地控制和/或至少能夠部分地調(diào)節(jié)。再者，自始至終術(shù)語控制的使用應(yīng)該以與這樣的理解相一致的方式來解釋。同樣地，術(shù)語“基于”(諸如X是“基于”Y或X可以“基于” Y的描述)意圖表明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經(jīng)明確表達(dá)出的其他因素或考慮。再者，自始至終術(shù)語“基于”的使用應(yīng)該以與這樣的理解相一致的方式來解釋。
[0028]由于功率逆變器電路常用于電力系統(tǒng)應(yīng)用中，確定輸入和輸出控制方法之間的區(qū)別可以是有用的。例如，圖la示出了用于傳輸中的輸出電壓支持的(Vo調(diào)節(jié)的)串聯(lián)無功功率補(bǔ)償器的簡化的控制原理圖，以及圖lb示出了基于功率逆變電路的作為中央調(diào)光系統(tǒng)的(Vo調(diào)節(jié)的)串聯(lián)無功功率補(bǔ)償器的簡化的控制原理圖。在圖1和2中，突出顯示了有功功率(例如電流)流的方向。在圖1和2中，輸出端(Vo)指的是功率流的輸出方向。
[0029]圖lc示出了作為電彈簧的(Vs調(diào)節(jié)的)串聯(lián)無功功率補(bǔ)償器的簡化的控制原理圖。不同于在圖la和圖lb中所圖示的示例，電彈簧采用輸入電壓控制，其中輸入端(Vs)指的是有功功率流的輸入端。例如，輸入功率端可以指的是輸電干線(例如母線)。
[0030]在特定實(shí)施例中，電彈簧包括切換模式功率逆變器、低通濾波器和用于調(diào)節(jié)輸入AC電壓(通常是本地AC干