双向电力系统、操作方法和操作控制器的制造方法
双向电力系统、操作方法和操作控制器的制造方法
【技术领域】
[0001]一般来说，本公开涉及电力系统，其包括有选择地电耦合到配电网的电力生成和/或储存装置。更具体来说，本公开涉及具有能量储存装置的双向电力系统的操作，其中包括响应孤岛状况或事件。
【背景技术】
[0002]在一些已知电力系统、特别是采用可再生资源的电力生成系统中，电力生成单元和/或能量储存装置能够提供电能，并且将能量传送给电力网、负载和/或另一个目的地。例如，太阳能电力系统可包括多个光伏电池板(又称作太阳能电池板)，其在逻辑或物理上编组为将太阳能转换为电能的太阳能电池板的一个或多个阵列。另外，这种电力系统可采用一个或多个风力涡轮机、水力发电布置和/或其他电力生成装置、能量储存装置和/或布置。在包括能量储存装置的系统的情况下，要采用的一种常见类型的能量储存装置是电池组，其能够在电力系统中储存和供应能量。
[0003]这类电力生成和/或储存系统通常产生和/或提供直流(DC)电力，但是典型目的地要求交流(AC)。因此，电源转换器通常插入电力生成装置与电能的目的地之间，以将所产生的DC电能转换成适合于供(一个或多个)目的地接收的AC电能。但是，如果电力系统与其附连的配电网在其上携带的电力的电压和/或频率方面遭遇不合需要的波动，则损坏会对电力系统的一个或多个组件和/或与电力系统连接的负载发生。另外，如果配电网停止向电力系统输送电力，则到负载的电力可被切断，这是不合需要的。这些和附加状况的任一个能够是孤岛状况，对其进行响应，电力系统能够从配电网断开。
【发明内容】
[0004]本文所公开的本发明的实施例可采取双向电力系统的形式，其中包括配置成提供第一 DC电压的直流(DC)电力的至少一个电源，并且包括至少一个能量储存装置。(一个或多个)能量储存装置还能够配置成有选择地提供和接收第一 DC电压的DC电力。转换器能够耦合到(一个或多个)电源，以在第一 DC电压的(一个或多个)电源与第二 DC电压(其大于第一 DC电压)的母线之间转换和传递电力。逆变器能够耦合到母线，并且配置成在第二 DC电压的母线与第一交流(AC)电压的配电网或负载中的至少一个之间转换和传递电力。耦合到(一个或多个)电源、转换器和逆变器的控制系统能够配置成向负载提供电力，并且沿从(一个或多个)电源到配电网的第一方向有选择地传递电力。另外，控制系统能够配置成沿从配电网到至少一个能量储存装置的第二方向有选择地传递电力，以在至少一个能量储存装置中保持所确定量的所储存电力。
[0005]本发明的实施例可采取方法的形式，该方法包括响应从电源可用的电力量超过对电力系统的需求而沿从电源到配电网的第一方向提供电力。另外，能够沿从配电网到电源的至少一个能量储存装置的第二方向提供电力，以在一个或多个能量储存装置中保持所确定量的所储存电力。此外，能够对配电网络和/或电力系统监测其中的孤岛状况。
[0006]另一个实施例能够包括控制器，其配置用于响应从(一个或多个)电源可用的电力量至少等于对电力系统的需求而沿从(一个或多个)电源到配电网络的第一方向提供电力。还能够沿第二方向从配电网向(一个或多个)电源有选择地提供电力，以在(一个或多个)电源的至少一个能量储存装置中保持至少所确定量的所储存电力。另外，控制系统能够采用孤岛检测器来监测电力系统或者配电网中的至少一个，以检测电力系统或者配电网的至少一个中的孤岛状况。
[0007]本发明的其他方面提供使用和生成它们每个的方法，其包括和/或实现本文所述动作的部分或全部。本发明的说明性方面设计成解决本文所述问题的一个或多个和/或未论述的一个或多个其他问题。
【附图说明】
[0008]通过以下结合附图对本发明的各个方面的详细描述，将会更易于理解本公开的这些及其他特征，附图示出本发明的各个方面。
[0009]图1示出可包括本文所公开的本发明的实施例的双向电力系统的示例的示意图。
[0010]图2示出按照本文所公开的本发明的实施例的双向电力系统的另一个示例的示意图。
[0011]图3示出按照本文所公开的本发明的实施例的双向电力系统操作方法的示例的示意流程图。
[0012]图4示出按照本文所公开的本发明的实施例、用于实现双向电力系统操作方法和/或计算机程序产品的计算环境的示意框图。
[0013]注意，附图可能不按规定比例。附图预计用于仅示出本发明的典型方面，并且因此不应当被认为是限制本发明的范围。附图中，相似标号在附图之间表示相似元件。
[0014]详细描述参照附图、作为举例来说明本发明的实施例以及优点和特征。
【具体实施方式】
[0015]如本文所使用的“启动”表示启用、使用、接通和/或开始向装置和/或其组件供应电力。“启动序列”是被进行以启动装置或者其组件的一系列步骤或动作。启动序列能够响应启动事件和/或启动条件而执行。“启动事件”能够是命令、信号、指令、环境变量的变化和/或指示应当执行启动序列的任何其他发生事件。类似地，“启动条件”能够是应当执行启动序列的环境状态。
[0016]另外，如本文所使用的“关机”表示停用、解除、关断和/或停止向装置和/或其组件供应电力。“关机序列”是被进行以关闭装置或者其组件的一系列步骤或动作。关机序列能够响应关机事件或关机条件而执行。“关机事件”能够是命令、信号、指令、环境变量的变化和/或可指示应当关闭装置和/或其组件的任何其他发生事件，其也可指示应当执行关机序列。类似地，“关机条件”能够是一种环境状态，其中应当关闭装置和/或其组件，和/或应当执行关机序列。
[0017]此外，如本文所使用的“孤岛”表示一种状况或状态，其中电力系统、例如所谓的“微电网”与配电网(电力系统通常与其连接，并且电力系统通常采用其来吸取和/或提供电力)实际分离。微电网能够是一种装备，其包括至少一个电源以及能够由负载来供电的至少一个负载。虽然一些微电网能够是独立装备，但是许多微电网能够连接到较大的配电网。孤岛能够是无意的，其中某种中断、故障或者配电网与规范的偏差切断来自微电网的电力或者需要从网络断开以避免对微电网和/或关联人员和/或财产的损坏。孤岛也能够是有意的，例如当来自网络的电力的成本超过来自微电网的(一个或多个)电源(其中包括能量储存装置、例如电池等，如下面将进行描述)的生产和/或消耗的成本时。当预测技术表明不合需要的状况将在网络上出现(其接近无意的孤岛的概念)时，也能够指示有意的孤岛。“孤岛状况”是电力系统和/或配电网的一种状态，其表明孤岛已经和/或应当和/或将要发生，并且能够产生于与无意的孤岛相关的情况和/或产生于表明有意的孤岛可能合乎需要的情况。
[0018]如本文所述，电力系统、例如双向电力系统能够有选择地连接到配电网，以便从网络吸取电力和/或向网络提供或供应电力。电力系统能够包括电源，其包括至少一个电池或者(一种或多种)其他类型的能量储存装置。电源能够提供第一 DC电压的直流(DC)电力，并且任何所包含能量储存装置能够接收第一 DC电压的电力以及供应第一 DC电压的电力。具有升压转换器和逆变器的电源转换器将第一 DC电压的DC电力转换为第一 AC电压的交流(AC)电力或者反之。升压转换器能够耦合到电源，并且逆变器能够例如通过DC母线耦合到升压转换器，使得升压转换器能够在第一 DC电压与第二 DC电压之间转换DC电力，并且使得逆变器能够在第二 DC电压与第一交流(AC)电压之间转换电力。逆变器还能够耦合到负载和/或配电网。
[0019]控制系统能够控制电源转换器的操作，并且能够包括孤岛检测器或者与其进行通信，其中孤岛检测器使用现在已知和/或以后发现和/或开发的任何适当孤岛检测技术来监测电力系统和/或配电网的孤岛状况。在没有孤岛状况的情况下，控制系统能够从配电网和/或电源向负载提供电力，从电源向配电网发送过剩和/或所请求电力，采用来自配电网和/或电源的另一个部分的电力来保持电源的(一个或多个)储存装置的电荷，监测电力系统上的任何AC或DC负载，并且能够优化电力系统的操作。当检测到孤岛状况时，控制系统能够通过从电源(包括(一个或多个)能量储存装置)吸取电力向电力系统上的任何负载提供电力，并且能够将电力系统与配电网分离，以保护电力系统的组件。
[0020]图1是示范双向电力系统100的示意图，其能够有选择地电耦合到配电网106，并且能够包括至少一个电源102、例如电力生成单元，并且包括至少一个能量储存装置。能够在实施例中使用的电力生成单元的示例包括太阳能电池板和/或阵列(未示出)、风力涡轮机、燃料电池、地热发电机、水力发电机和/或按照任何适当方式从可再生和/或非再生能量源来生成和/或产生电力的任何其他装置。另外，能够在实施例中使用的能量储存装置的示例按照任何适当数量包括电池、电容器、电感器、燃料电池、机械电位能量储存装置、例如与相应水力装备关联的蓄水池和/或弹簧电动机和/或动力装置、例如与相应发电机关联的飞轮和/或现在已知和/或将来发现和/或开发的任何其他适当类型的能量储存单元或装置。许多类型的电池在实施例中能够用作能量储存装置，包括但不限于卤化钠镍、锂空气、锂离子、锂硫、薄膜锂、锂离子聚合物、镍金属氢化物、钛酸锂、碱、磷酸铁锂、镍镉、铅酸、镲铁、镲氢、镲锌、钠离子、溴化锌、|凡液流(vanadium redox)、钠硫、氧化银、恪盐和/或现在已知或者如可能开发的任何其他适当和/或预期类型的电池和/或它们的任何组合。同样，能够使用任何适当燃料电池，包括但不限于直接甲醇、聚合物电解质膜、碱、磷酸、熔融碳酸盐、固体氧化物和/或现在已知和/或如可能开发的任何其他适当和/或预期类型的燃料电池和/或它们的任何组合。
[0021]在图1示意示出的示范实施例中，双向电力系统100能够包括任何数量的电源102，以促进以预期功率输出来操作双向电力系统100。在一个实施例中，(一个或多个)电源102包括多个能量储存装置、例如电池，其按照串联-并联配置耦合在一起，以便于从电力系统100提供预期电流和/或电压输出，和/或便于存储来自(一个或多个)电源102、例如电力生成装置和/或配电网106的电力。另外，至少一个电源102能够耦合到电源转换器或电源转换器系统104，其能够在电源转换器104的电源侧上的DC电力与电源转换器104的AC负载和/或配电网侧上的AC电力之间转换电力。
[0022]在由(一个或多个)电源102供应电力时，电源转换器104能够将所提供DC电力转换成AC电力，其然后能够传送给配电网或电网106和/或第一 AC负载198。在实施例中，电源转换器104能够将待传送给配电网106的AC电力的电压和/或电流的幅度调整成适合于配电网106的相应幅度。另外，电源转换器104能够以基本上等于配电网106上现存的频率和/或相位的频率和/或相位来提供AC电力。在具体实施例中，电源转换器104能够向配电网或电网106提供三相AC电力。
[0023]在由配电网106向(一个或多个)电源102的(一个或多个)能量储存装置供应电力时，电 源转换器104能够将所提供AC电力转换成DC电力，其然后能够传送给(一个或多个)能量储存装置和/或第一 DC负载197。在实施例中，电源转换器104能够将待传送给(一个或多个)能量储存装置和/或第一 DC负载197的DC电力的电压和/或电流的幅度转换成相应的适当幅度。
[0024]在实施例中，电源转换器1004的升压转换器128能够有选择地电耦合到(一个或多个)电源102，如能够连接到DC负载197那样。电源转换器104还能够包括逆变器130，其有选择地电耦合到升压转换器128和/或耦合到配电网106和/或第一 AC负载198。升压转换器128能够配置成在第一 DC电压的(一个或多个)电源102与第二 DC电压(其高于或大于第一 DC电压)的逆变器130之间传递和转换电力。逆变器130能够配置成在第二 DC电压的升压转换器128与第一 AC电压的配电网106和/或第一 AC负载198之间传递和转换电力。例如，在美国和具有相似电力标准的其他国家，第一 DC电压能够是大约12V，以及第一 AC电压能够是大约120 V或者大约220 V其中之一。另外，第一 AC电压的电力能够具有大约60 Hz的频率以及120 V的单相或者220 V的三相其中之一。如应当很清楚，这些电压是示例，以及实际中占用某个范围。例如，第一 AC电压能够从大约110 VAC到大约130 VAC或者从大约200 VAC到大约240 VAC。另外，其他值能够用于这些电压以及对于AC电力的如可预期和/或适当和/或适合的关联频率和/或相位。在采用230 VAC/50Hz电力的国家中，例如，第一 AC电压能够是50Hz的从大约100 VAC到大约250 VAC，并且具体能够是大约220 VACo此外，能够使用任何适当的第二 DC电压、例如400 VDC，这取决于第一 DC电压、第一 AC电压以及如本领域的技术人员已知的其他因素。
[0025]图1所示的转换器104的控制系统164能够例如通过监测第一点121和/或第二点123的DC电压，通过监测第三点125的AC电压，和/或通过监测可耦合到电力系统100的任何DC负载197和/或AC负载198，来监测电力系统100。控制系统164还能够例如通过测量第三点125的AC电压、频率和/或相位，来监测配电网106。另外，控制系统164能够包括孤岛检测器199 (其能够在检测到孤岛状况时向控制系统164发送信号)或者与其通信。如上所示，能够采用任何适当的孤岛检测技术，例如在如图1所看到的第三点和/或通过如使用如图2所看到的电流和/或其他传感器194、195、196来监测配电网106的参数。在实施例中，控制系统164能够使用孤岛检测器199来监测配电网106。
[0026]在实施例中，控制系统164能够响应监测电力系统100和/或配电网106而使用升压转换器控制器166和/或逆变器控制器168分别控制升压转换器128和/或逆变器130。例如，控制系统164能够在(一个或多个)电源102与配电网106之间有选择地提供双向电力流，使得电力系统100中产生的过剩电力能够供应或提供给配电网106，和/或使得能够通过从配电网106和/或另一个电源102吸取电力，来保持(一个或多个)电源102的任何(一个或多个)储存装置的所储存电力量。另外，在任何DC负载197和/或任何AC负载198的连接状态发生变化的情况下，控制系统164能够调整电力系统100的操作。但是，响应孤岛检测器199对孤岛状况的检测，控制系统164能够控制电源转换器104和/或(一个或多个)电源102来提供任何DC负载197和/或任何AC负载198所需求的电力。在实施例中，只要可开始关闭电力系统100，则在孤岛期间提供电力，而在其他实施例中，只要需求存在，则能够提供电力，并且(一个或多个)电源102能够提供电力以满足需求。为了保护电力系统100免受孤岛期间和/或之后的不合需要的浪涌和/或波动，控制系统164能够将电力系统100与配电网分离，如下面将进行描述。
[0027]按照实施例的电力系统100的更详细示例在图2中示意示出，其中DC电力能够在(一个或多个)电源102与电力转换器104之间经过转换器导体108 (其与电源转换器104和(一个或多个)电源102进行电通信)来传递。应当理解，由于电力系统100在实施例中是双向的，所以称作“输入”组件的组件和/或所谓的“接收”电力也能够是“输出”组件和/或“提供”和/或“供应”和/或“发送”电力，这取决于电力沿哪一个方向流经电力系统100。同样，称作“输出”组件的组件和/或“提供”和/或“供应”和/或“发送”电力也能够是“输入”组件和/或“接收”电力，这取决于电力沿哪一个方向流经电力系统100。
[0028]再次来看图2，例如如果差错或故障在电力系统100中发生，则保护装置110能够将(一个或多个)电源102与电源转换器104电断开。如本文所使用的术语“断开”和“分离”可互换地使用，以及术语“连接”和“耦合”可互换地使用。在实施例中，保护装置110能够是电流保护装置，例如断路器、熔丝、接触器和/或使(一个或多个)电源102能够与电源转换器104可控断开的任何其他装置。DC滤波器112能够耦合到转换器导体，供对于从/向(一个或多个)电源102所接收/发送的输入电压和/或电流进行滤波方面使用。
[0029]在示范实施例中，转换器导体108能够耦合到第一输入导体114、第二输入导体116和/或第三导体118，使得输入电流能够在第一、第二和/或第三输入导体114、116、118之间划分。备选地，输入电流能够传导到单个导体、例如转换器导体108，和/或传导到任何其他数量的导体，其能够使电力系统100能够按照本文所述和/或根据预期来起作用。至少一个升压电感器120能够親合到第一输入导体114、第二输入导体116和/或第三输入导体118的每个。各升压电感器120能够便于对于从(一个或多个)电源102所接收的输入电压和/或电流进行滤波。另外，从(一个或多个)电源102所接收的能量的至少一部分能够暂时储存在各升压电感器120中。第一输入电流传感器122能够耦合到第一输入导体114，第二输入电流传感器124能够耦合到第二输入导体116，和/或第三输入电流传感器126能够耦合到第三输入导体118，以便测量流经相应输入导体114、116、118的电流。
[0030]在示范实施例中，电源转换器104能够包括DC-DC或升压转换器128和逆变器130，其通过DC母线132耦合在一起。升压转换器128能够经过第一、第二和/或第三输入导体114、116、118耦合到(一个或多个)电源102并且从其中接收DC电力。另外，升压转换器128能够调整从(一个或多个)电源102所接收的DC电力的电压和/或电流幅度。在示范实施例中，逆变器130能够是DC-AC逆变器，其将从升压转换器128所接收的DC电力转换成适合于传送给配电网106的AC电力。此外，在示范实施例中，DC母线132能够包括至少一个能量储存装置134、例如至少一个电容器和/或任何其他电能储存装置的至少一个，其能够使电源转换104按照本文所述和/或如可预期地起作用。当电流经过电源转换器104传送时，能够跨DC母线132生成电压，并且能够在能量储存装置134中储存能量。
[0031]在示范实施例中，升压转换器128能够包括两个转换器开关136，其对电源转换器104能够产生的电力的每相按照串联布置耦合在一起。在实施例中，转换器开关136能够是绝缘栅双极晶体管(IGBT)，但是能够使用任何其他适当晶体管和/或开关装置。另外，相应的每相的每对转换器开关136对相应的任何其他相能够与任何其他对转换器开关136并联耦合。例如，在电源转换器104产生三相的情况下，升压转换器128能够包括与第二转换器开关140串联耦合的第一转换器开关138、与第四转换器开关144串联耦合的第三转换器开关142以及与第六转换器开关148串联耦合的第五转换器开关146。对于这种三相电源转换器104，第一和第二转换器开关138、140与第三和第四转换器开关142、144以及与第五和第六转换器开关146、148并联耦合。备选地，升压转换器128能够包括按照任何适当配置所设置的任何适当数量的转换器开关136。
[0032]在示范实施例中，逆变器130能够包括两个逆变器开关150，其对于由电源转换器104能够产生的电力的每相按照串联布置耦合在一起。在实施例中，各逆变器开关150能够是IGBT和/或任何其他适当晶体管和/或任何其他适当开关装置。按照与升压转换器138相似的方式，相应的每相的每对逆变器开关对相应的任何其他相能够与任何其他对逆变器开关150并联耦合。例如，在逆变器130产生三相的情况下，逆变器130能够包括与第二逆变器开关154串联耦合的第一逆变器开关152、与第四逆变器开关158串联耦合的第三逆变器开关156以及与第六逆变器开关162串联耦合的第五逆变器开关160。对于这种三相电源转换器104，第一和第二逆变器开关152、154能够与第三和第四逆变器开关156、158以及与第五和第六逆变器开关160、162并联耦合。备选地，转换器130能够包括按照任何适当配置所设置的任何适当数量的逆变器开关150。
[0033]继续参照图2，电源转换器104能够包括控制系统164，其能够包括转换器控制器166和/或逆变器控制器168。转换器控制器166能够耦合到升压转换器128并且控制其操作。在实施例中，转换器控制器166能够操作升压转换器128，以便使从(一个或多个)电源102所接收的电力为最大。同样，逆变器控制器168能够耦合到并且控制逆变器130。在实施例中，逆变器控制器168能够操作逆变器130，以便调节跨DC母线132的电压，和/或调整来自逆变器130的电力输出的电压、电流、相位、频率和/或任何其他特性，以便基本上匹配配电网106中现存的对应特性。
[0034]在实施例中，控制系统164、转换器控制器166和/或逆变器控制器168能够包括至少一个计算装置和/或至少一个处理器和/或能够由其实现。如本文所使用的各计算装置和/或处理器能够包括任何适当的可编程电路，例如一个或多个系统和微控制器、微处理器、简化指令集电路(RISC)、复杂指令集电路(CISC)、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑电路(PLC)、现场可编程门阵列(FPGA)和/或能够运行本文所述和/或根据预期的功能的任何其他电路。上述示例不是要以任何方式来限制术语“处理器”和/或“计算装置”的定义和/或含意。另外，控制系统164、转换器控制器166和/或逆变器控制器168能够包括至少一个存储器装置(未示出)，其能够存储计算机可执行指令和/或数据，例如操作数据、参数、设置点、阈值和/或能够使控制系统164能够按照本文所述和/或根据预期来起作用的任何其他数据。
[0035]在实施例中，转换器控制器166能够从第一输入电流传感器122、第二输入电流传感器124和/或第三输入电流传感器126接收(一个或多个)电流测量。另外，转换器控制器166能够从一个或多个相应电压传感器(未不出) 接收第一输入导体114、第二输入导体116和/或第三输入导体118的电压的(一个或多个)测量。同样，在实施例中，逆变器控制器168能够从第一输出电流传感器170、第二输出电流传感器172和/或第三输出电流传感器174接收(一个或多个)电流测量。此外，逆变器控制器168能够从至少一个输出电压传感器(未不出)接收来自逆变器130的电压输出的(一个或多个)测量。在实施例中，转换器控制器166和/或逆变器控制器168还能够从至少一个DC母线电压传感器(未示出)接收跨DC母线132的电压的(一个或多个)电压测量。
[0036]在图2所示的示范实施例中，逆变器130能够通过第一输出导体176、第二输出导体178和/或第三输出导体180耦合到配电网或电网106。因此，逆变器130能够经过第一输出导体176向配电网或电网106提供第一相AC电力、经过第二输出导体178向配电网或电网106提供第二相AC电力和/或经过第三输出导体180向配电网或电网106提供第三相AC电力。第一输出电流传感器170能够耦合到第一输出导体176，以便测量流经其中的电流。类似地，第二输出电流传感器172能够耦合到第二输出导体178，以便测量流经其中的电流，和/或第三输出电流传感器174能够耦合到第三输出导体180，以便测量流经其中的电流。至少一个电感器182能够耦合到第一输出导体176、第二输出导体178和/或第三输出导体180的每个。各导体182能够便于对于从130所接收的输出电压和/或电流进行滤波。另外，AC滤波器184能够耦合到第一输出导体176、第二输出导体178和/或第三输出导体180，以便实现对于从第一、第二和第三输出导体176、178、180所接收的输出电压和/或电流进行滤波。
[0037]在示范实施例中，至少一个导体186和/或至少一个断路开关188耦合到第一输出导体176、第二输出导体178和/或第三输出导体180。例如，如果差错或故障在电力系统100中发生，则接触器186和断路开关188将逆变器130与配电网106电断开。此外，在示范实施例中，保护装置110、接触器186和断路开关188由控制系统164来控制。备选地，保护装置110、接触器186和/或断路开关188由任何其他系统(其使电源转换器104能够按照本文所述来起作用)来控制。
[0038]电源转换器104还能够包括母线充电器190，其耦合到第一输出导体176、第二输出导体178、第三输出导体180以及耦合到DC母线132。在示范实施例中，至少一个充电器接触器192耦合到母线充电器190，供将母线充电器190与第一输出导体176、第二输出导体178和/或第三输出导体180电断开方面使用。此外，在示范实施例中，母线充电器190和/或充电器接触器192由控制系统164来控制，供在将DC母线132充电到所确定电压方面使用。
[0039]在实施例中，控制系统164能够从电力系统100中的电流和其他传感器来接收测量，并且还能够经过电流传感器194、495、196(如所示)和/或如可以是适当和/或预期的其他适当传感器来接收配电网106中的电流和/或其他性质的(一个或多个)测量。在实施例中，孤岛检测器199能够从传感器接收配电网的性质的(一个或多个)测量、例如来自传感器194、195、196的电流，并且能够将这类测量传递到控制系统164。备选地，孤岛检测器199能够响应孤岛检测器199所接收的(一个或多个)测量而简单地提供指示孤岛状况的信号。
[0040]在沿第一电力流方向的操作期间，在示范实施例中，(一个或多个)电源102能够生成DC电力，并且将DC电力传送给升压转换器128。转换器控制器166能够控制转换器开关136的开/关，以调整升压转换器128的输出。更具体来说，在示范实施例中，转换器控制器166能够控制转换器开关136的开/关，以调整从(一个或多个)电源102所接收的电压和/或电流，使得从(一个或多个)电源102所接收的电力增加和/或为最大。升压转换器128的电源侧上的电力能够具有如上所述的第一 DC电压，该升压转换器128能够调整到第二 DC电压。转换器控制器166能够在(一个或多个)转换器开关136的控制中使用任何适当控制算法，例如脉宽调制(PWM)和/或任何其他控制算法。
[0041]在示范实施例中，逆变器控制器168能够控制逆变器开关150的开/关，以调整逆变器130的输出。更具体来说，在示范实施例中，逆变器控制器168能够使用适当控制算法、例如PWM和/或任何其他控制算法，把从第二 DC电压的升压转换器128所接收的DC电力变换为第一 AC电压的电力，并且能够包括三相AC电力信号。备选地，逆变器控制器168能够使逆变器130将DC电力变换为第一 AC电压的单相AC电力信号或者使电源转换器104能够按照本文所述来起作用的任何其他信号和/或AC电压。因此，由逆变器130所转换的电力则能够供应给配电网106和/或任何AC负载198，其可连接到双向电力系统100。
[0042]在一示范实施例中，每相AC电力能够在传送给配电网106和/或负载198之前由AC滤波器184来滤波。在逆变器130提供三相AC电力的情况下，经滤波的三相AC电力则能够传送给配电网106。在示范实施例中，三相AC电力也能够由母线充电器190从配电网106传送给DC母线132。在一个实施例中，例如在电源转换器104的启动和/或关机序列期间，母线充电器190能够使用AC电力将DC母线132充电到适当电压幅度。
[0043]当电力沿第二方向流动时，在示范实施例中，逆变器控制器168能够控制逆变器开关150的开/关来接收和调整来自配电网106的电力，和/或调整逆变器130到母线132的输出。更具体来说，在示范实施例中，逆变器控制器168能够使用适当控制算法、例如PWM和/或任何其他控制算法，将在第一 AC电压的一相或三相AC电力信号所接收的电力变换为DC电力，以便以第二 DC电压发送给升压转换器128。
[0044]另外，当电力沿第二方向流动时，转换器控制器166能够控制升压转换器128的转换器开关136的开/关，以便调整从逆变器130所接收的电力供(一个或多个)电源102的(一个或多个)能量储存装置和/或任何DC负载197 (其可连接到双向电力系统106)接收。更具体来说，在示范实施例中，转换器控制器166能够控制转换器开关136的开/关来调整从第二 DC电压的逆变器130和/或母线132所接收的电压和/或电流，使得升压转换器130的逆变器侧上的第二 DC电压的电力能够降低到升压转换器128的电源侧上的第一 DC电压。
[0045]图3是操作电力系统100(图1所示)的示范方法200的示意图。在示范实施例中，方法200由控制系统164 (其包括转换器控制器166和/或逆变器控制器168和/或孤岛检测器199(全部在图1中示出))来实现。备选地，方法200可由任何其他系统(其使电力系统100能够按照本文所述和/或如可预期和/或适当地起作用)来实现。
[0046]在示范实施例中，在运行方法200之前，转换器开关136和逆变器开关150的占空比能够等于大约零，以及保护装置110能够开放，使得(一个或多个)电源102与升压转换器128电分离。因此，电力系统100的状态能够是关机状态，其中没有电流和/或电力从(一个或多个)电源102输送给配电网106或者反之。
[0047]广义来说，当运行方法200时，能够执行启动例程(框210)，其中转换器104处于关机状态。通过转换器104运行，能够操作电力系统100 (框218)，并且能够例如通过使用孤岛检测器199来执行孤岛状况的检查和/或检测(框220)。如果在框220没有检测到孤岛状况，则操作能够继续进行(返回到框218)。但是，如果在框220检测到孤岛状况，则能够例如由控制系统164执行对孤岛状况的响应(框222)，如下面将更详细描述。
[0048]启动(框210)能够包括例如闭合保护装置110，以便将(一个或多个)电源102电耦合到升压转换器128和/或DC负载197 (框212)，以及例如通过采用转换器控制器166调整转换器开关136的占空比，将升压转换器128耦合到逆变器130 (框214)。另外，例如通过采用逆变器控制器168调整逆变器开关150的占空比，和/或采用控制系统164闭合开关188的一个或多个，逆变器130能够电耦合到配电网106和/或第一 AC负载198 (框216)。
[0049]控制系统164能够操作电力系统100 (框218)，以便例如沿第一方向从(一个或多个)电源102 (框232)和/或沿第二方向从配电网106 (框234)向电力系统100上的(一个或多个)任何负荷197、198提供电力(框224)。操作还能够包括例如通过使用来自(一个或多个)电源102的一个或多个其他电源的电力(框236)和/或通过使用来自配电网106的电力(框238)，在(一个或多个)电源102的(一个或多个)储存电力装置中保持所储存电力量(框226)。例如，如果(一个或多个)电源包括电池组和风力涡轮机，则来自风力涡轮机的电力可用来对电池组增加电力，和/或可使用来自配电网106的电力。另外，控制系统164能够从(一个或多个)电源102向配电网106发送电力(框228)，和/或监测电力系统100和/或配电网106 (框230)。例如，如上所述并且如可预期和/或适当的电流和/或电压传感器和/或其他传感器能够用来测量电力系统100和/或配电网106中的各个点的性质，以及控制系统164能够使用这类测量来监测电力系统100。例如通过使用孤岛检测器199，孤岛状况的检查和/或确定和/或检测(框220)能够使用监测结果来执行(框230)，但是在实施例中，检查能够被理解为监测的一部分(框230)。如果没有检测到孤岛状况，则操作能够继续进行(返回到框218)。
[0050]例如通过例如采用转换器控制器166和/或逆变器控制器168调整转换器开关136和逆变器开关150的占空比，控制系统164能够按照第一方式实现功率沿从(一个或多个)电源102到(一个或多个)负载197、198和/或配电网106的第一方向的流动。类似地，例如通过例如采用转换器控制器166和/或逆变器控制器168调整转换器开关136和逆变器开关150的占空比，控制系统164能够按照第二方式实现功率沿从配电网106到(一个或多个)电源102的第二方向的流动。
[0051]如上所示，控制系统164能够从(一个或多个)电源102 (框232)和/或从配电网106(框234)向电力系统100上的(一个或多个)任何负载提供电力。执行这个操作的特定方式能够取决于配电网106是否为主电源或者(一个或多个)电源102是否为主电源。在配电网106为主电源的情况下，例如，控制系统164能够采用(一个或多个)电源102(框236)和/或配电网106(框238)来保持所储存电力(框226)，但是无需从(一个或多个)电源102到(一个或多个)负载的直接电力(框232)，除非某种故障在配电网106中发生， 其可能产生孤岛状况。在这种实施例中，当(一个或多个)能量储存装置具有充分量的所储存电力时，控制系统164也可向配电网106发送电力。按照这种方式向配电网106发送电力允许电力系统100的运营商和/或拥有者向配电网106的运营商和/或拥有者销售电力，但是电力可销售给也连接到配电网106的另一个实体、例如电力输送公司和/或消费者。在故障或者与配电网106断开(例如可能产生孤岛状况)的情况下，控制系统164也能够是从(一个或多个)电源102到(一个或多个)负载197、198的直接电力。
[0052]如果(一个或多个)电源102是主电源，则(一个或多个)负载197、198能够从(一个或多个)电源102来供应(框232)，除非从(一个或多个)电源102可用的电力不足以满足对电力系统100的需求、包括(一个或多个)负载197、198的需求。电力能够从配电网106来提供(框234)，以补充来自(一个或多个)电源102的供应，以满足这种需求。另外，如果来自配电网106的电力以比来自(一个或多个)电源102的电力的成本要低的成本是可用的，则可期望完全采用来自配电网106的电力向电力系统100上的(一个或多个)任何负载供电。但是，当(一个或多个)电源102产生或者具有比对电力系统100的需求所需的要多的可用电力，则过剩电力能够发送给配电网106(框228)。例如，如果(一个或多个)电源102包括风力涡轮机并且风力较强和/或需求较低，则可产生过剩电力。类似地，如果(一个或多个)电源102包括太阳能阵列并且天空在日间是晴朗的和/或需求较低，和/或如果(一个或多个)电源102包括水力发电机、水流较强和/或需求较低，则可产生过剩电力。所述的电源也能够是基于燃烧的发电机，例如可依靠化石燃料和/或生物燃料和/或任何其他类型的发电机。如上所述，按照这种方式发送过剩电力允许电力系统100的运营商和/或拥有者向配电网106的运营商和/或拥有者销售过剩电力，但是电力可销售给也连接到配电网106的另一个实体、例如电力输送公司和/或消费者。又如上所述，从(一个或多个)电源102流动到(一个或多个)任何负载和/或配电网106的电力能够被认为沿第一方向流动，而从配电网106流入电力系统100和/或流动到(一个或多个)电源102的电力能够被认为沿第二方向流动。
[0053]对电力系统100和/或配电网106中现有的和/或被检测(框220中的“是”)的孤岛状况的响应(框222)能够包括例如通过响应对电力系统100的需求而从(一个或多个)电源吸取电力，向(一个或多个)任何负载197、198供电。在实施例中，电力能够提供给(一个或多个)负载197、198，只要电力是从(一个或多个)电源102可用的，其在实施例中能够确定为来自(一个或多个)电源的供应超过可用的阈值最小电力(框246)。另夕卜，在实施例中，控制系统164能够保持到(一个或多个)负载197、198的电力，直到(一个或多个)负载和/或电力系统100和/或转换器104能够关闭(框248)。关机(框242)能够包括例如将逆变器130与配电网106和/或AC负载198分离(框250)，分离升压转换器128能够与逆变器130分离(框252)和/或将升压转换器128与(一个或多个)电源102 (框250)和/或逆变器130 (框254)分离。另外，电力系统100能够与配电网106分离和/或断开(框244)，例如响应孤岛状况而保护电力系统100的组件免受损坏。在实施例中，控制系统164能够检查孤岛状况是否仍然存在(框220)，并且能够在一旦消除了孤岛状况时则发起启动(框210)和/或正常操作(框218)。
[0054]如上所述，孤岛检测器199和/或控制系统164能够采用任何适当技术来检测和/或确定孤岛状况存在。孤岛能够产生于配电网106所供应的电力的中断或破坏，或者能够产生于由控制系统164关于电力系统100由于其他原因而应当与配电网106断开的确定。配电网电力供应的中断能够被动和/或主动地检测，以及在一些情况下，能够在来自网络的电力降级超出阈值水平之前预测孤岛。
[0055]被动孤岛检测技术通常测量电力系统100和配电网106的特性，并且当配电网的特性达到阈值水平时确定孤岛状况发生。例如，能够监测来自配电网106的电压和/或频率和/或电压相角，以检测欠/过电压、欠/过频率和/或电压相位跳变。另一种被动检测方法监测电力系统100的总谐波失真(THD)或者其子集。如果配电网106遭受故障，则电力系统100的THD将趋向于与逆变器130匹配，并且变成是可测量的。
[0056]主动孤岛检测技术能够通过将小信号引入网络并且确定信号在引入之后是否发生变化，来检测和/或预测配电网106的故障。例如，电力系统100的总阻抗能够通过提升电流幅度(这引起电压的显著变化，其能够指示孤岛状况存在)来测量。这种技术的变化、在特定频率的阻抗测量在特定频率引入谐波，对其的响应不是可测量的，除非网络出了故障。另一种主动技术是滑模频移，其中引起逆变器使其输出的频率与网络不重合。通常，网络会覆盖这种不重合，但是在网络故障的情况下，逆变器输出频率偏移越来越远离设计频率，这能够用来指示孤岛状况是现存的。又一种主动技术称作频率偏置，并且还引入略微偏移频率信号(slightly off frequency signal)，但是校正在各周期结束时的频率，从而产生与滑模频移相似的信号，其在网络故障的情况下易于检测。应当注意，上述示例基于感测和/或由电力系统100的控制系统164进行的动作。但是，孤岛也能够由网络的操作员来检测。例如，传递跳闸方法能够使用网络故障检测硬件和/或方法来确定孤岛状况已经发生。另一种网络运营商技术是阻抗插入，其中网络运营商迫使网络的一段迫使与网络断开。
[0057]如上所述，电力系统100或者其组件的关机在某些情况下可以是合乎需要的。为了确定是否发起关机，可考虑诸如负载优先级、可用电力、需求、成本和/或如可期望和/或适当的其他因素之类的因素。例如，如果电力系统100表示医院并且(一个或多个)电源包括至少一个基于燃烧的发电机和/或能量储存装置，则可能的是，在医院中的负载将具有极高优先级，因为患者的生命和/或良好状态可取决于不中断的电力供应。对于这类高优先级负载，只要可能，例如当可用电力下降到低于阈值水平、例如(一个或多个)的燃料水平和/或(一个或多个)能量储存装置中剩余的能量时，关机被延迟。在相反的极端，至少对许多人，如果电力系统100表示具有作为电源的发电机和作为唯一负载的博弈系统的家庭，更可能指示关机，因为博弈可能具有低优先级。能够对博弈系统保持电力，直到关机，这在博弈系统要求时间保存数据和/或自行关机时能够被延迟。如应当清楚地知道，优先级的指配能够是主观努力，但是可能的是，大多数会将较高优先级指配给与维生系统和/或“本质”舒适相关的负载，例如制冷、加热/冷却、通信和/或维持生命装置。如也应当清楚地知道，在确定电力系统100和/或其组件是否应当关闭和/或关闭的时间中考虑许多其他标准。
[0058]本文所述系统和方法的技术效果包括在双向电力系统中有选择地提供电源的能量储存装置与配电网之间的电力流，以保持能量储存装置的电荷，和/或向电力竹编上的负载供电和/或将电力输送给配电网。附加技术效果是管理电源转换器，以便在电源的第一 DC电压与配电网的第一 AC电压之间转换电力，以便促进双向电力流的选择性提供，这包括采用升压转换器在第一 DC电压与第二 DC电压之间转换电力，以及采用逆变器在第二 DC电压与第一 AC电压之间转换电力。另一技术效果是监测孤岛状况，以及响应孤岛状况，使用来自电源的电力来保持到电力系统上的负载的电力，和/或将电力系统与配电网断开或分离，和/或关闭电力系统的一个或多个组件。
[0059]来看图4，示意示出按照本发明的一实施例的电力系统操作计算机程序产品的说明性环境400。为此，环境400包括计算机系统410 (例如控制系统164、转换器控制器166和/或逆变器控制器168)和/或其他计算装置，其能够是电力系统的部分，其能够执行本文所述的过程，以便运行按照实施例的电力系统操作方法。具体来说，计算机系统410示为包括电力系统操作程序420，其使计算机系统410可操作以通过执行本文所述的过程、例如上述电力系统操作方法200的一实施例来管理电力系统操作控制系统或控制器中的数据。
[0060]计算机系统410示为包括处理组件或单元(PU) 412 (例如一个或多个处理器)、输入/输出(I/o)组件414 (例如一个或多个I/O接口和/或装置)、存储组件416 (例如存储分级结构)以及通信通路417。一般来说，处理组件412运行程序代码、例如电力系统操作程序420，其至少部分固定在存储组件416 (其能够包括一个或多个非暂时计算机可读存储介质或装置)中。在运行程序代码时，处理组件412能够处理数据，这能够引起从/对存储组件416和/或I/O组件414读取和/或写入经变换的数据，供进一步处理。通路417提供计算机系统410中的每个组件之间的通信链路。I/O组件414能够包括一个或多个人-1/O装置，其使人类用户能够与计算机系统410和/或一个或多个通信装置进行交互，以便使系统用户能够使用任何类型的通信链路与计算机系统410进行通信。另外，I/O组件414能够包括一个或多个传感器，例如以上所述的电压、频率和/或电流传感器。在实施例中，通信布置430、例如连网硬件/软件使计算装置410能够与电力系统之和/或电力系统组件(它安装在其中)中和外部的其他装置进行通信。为此，电力系统操作程序420能够管理一组接口(例如(一个或多个)图形用户接口、应用程序接口等)，其使人和/或系统用户能够与电力系统操作程序420进行交互。此外，电力系统操作程序420能够使用任何解决方案来管理(例如存储、检索、创建、操纵、组织、呈现等)数据，例如电力系统操作数据418。在实施例中，能够从一个或多个传感器(例如以上所述的电压、频率和/或电流传感器)来接收数据。
[0061]计算机系统410能够包括能够运行其上安装的程序代码、例如电力系统操作程序420的一个或多个通用计算制造产品(例如计算装置)。要理解，如本文所使用的“程序代码”表示按照任何语言、代码或符号的指令的任何集合，其使具有信息处理能力的计算装置直接地或者在下列的任何组合之后执行特定动作:(a)转换到另一种语言、代码或符号；(b)以不同的实质形式进行再现；和/或(c)解压缩。另外，计算机代码能够包括对象代码、源代码和/或可执行代码，并且能够在处于至少一个计算机可读介质上时形成计算机程序产品的一部分。要理解，术语“计算机可读介质”能够包括现在已知或者以后开发的表达的任何类型的有形非暂时介质的一种或多种，从其中能够由计算装置感知、再现和/或传递程序代码的副本。例如，计算机可读介质能够包括:一个或多个便携存储制造产品，包括存储装置；计算装置的一个或多个存储器/存储组件；纸张；等等。存储器/存储组件和/或存储装置的示例包括现在已知和/或以后开发和/或发现的磁介质(软盘、硬盘驱动器、磁带等)、光介质(致密光盘、数字多功能/视频光盘、磁 光盘等)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪速ROM、可擦可编程只读存储器(EPROM)或者任何其他有形非暂时计算机可读存储介质，其上存储了计算机程序代码并且能够用以将计算机程序代码加载到计算机中并且由计算机运行。当计算机运行计算机程序代码时，它成为用于实施本发明的设备，以及在通用微处理器上，特定逻辑电路通过采用计算机代码段配置微处理器来创建。
[0062]计算机程序代码能够按照计算机指令来编写，例如采取按照任何编程语言所编码的软件的形式。适当计算机指令和/或程序语言的示例包括但不限于汇编语言、Verilog,Verilog HDL(Verilog硬件描述语言)、超高速IC硬件描述语言(VHSIC HDL或VHDL)、FORTRAN(公式翻译)、C、C++、C#、Java、ALGOL (算法语言)、BASIC (初学者通用符号指令代码)、APL(A 编程语言)、ActiveX、Python、Perl、php、Tcl (工具命令语言)、HTML(超文本标记语言)、XML (扩展标记语言)以及这些和/或其他现在已知和/或以后开发和/或发现的一个或多个的任何组合或派生。为此，电力系统操作程序420能够体现为系统软件和/或应用软件的任何组合。
[0063]此外，电力系统操作程序420能够使用一组模块422来实现。在这种情况下，模块422能够使计算机系统410能够执行由电力系统操作程序420所使用的一组任务，并且能够与电力系统操作程序420的其他部分分开地开发和/或实现。如本文所使用的术语“组件”表示带有或没有软件的硬件的任何配置，其使用任何解决方案来实现与其结合描述的功能性，而术语“模块”表示使计算机系统410能够使用任何解决方案来实现与其结合描述的动作的程序代码。当固定在包含处理组件412的计算机系统410的存储组件416中时，模块是实现动作的组件的实质部分。然而，要理解，两个或更多组件、模块和/或系统能够共享其相应硬件和/或软件的部分/全部。此外，要理解，可以不实现本文所述功能性的一部分，或者可作为计算机系统410的一部分而包括附加功能性。
[0064]当计算机系统410包括多个计算装置时，各计算装置能够仅具有其上固定的电力系统操作程序420的一部分(例如一个或多个模块422)。但是，要理解，计算机系统410和电力系统操作程序420仅表示能够执行本文所述过程的各种可能的等效计算机系统。为此，在其他实施例中，由计算机系统410和电力系统操作程序420所提供的功能性能够至少部分由包括带有或没有程序代码的通用和/或专用硬件的任何组合的一个或多个计算装置来实现。在各实施例中，硬件和程序代码在被包含时能够分别使用标准工程和编程技术来创建。
[0065]然而，当计算机系统410包括多个计算装置时，计算装置可通过任何类型的通信链路进行通信。此外，当执行本文所述的过程时，计算机系统410可使用任何类型的通信链路与一个或多个其他计算机系统进行通信。在任一种情况下，通信链路能够包括各种类型的有线和/或无线链路的任何组合；包括一种或多种类型的网络的任何组合；和/或利用现在已知和/或以后开发和/或发现的各种类型的传输技术和协议的任何组合。
[0066]如本文所述，电力系统操作程序420使计算机系统410能够实现例如图2示意所示的电力系统操作产品和/或方法。计算机系统410能够使用任何解决方案来得到电力系统操作数据418。例如，计算机系统410能够生成和/或用来生成电力系统操作数据418，从一个或多个数据存储(data store)中检索电力系统操作数据418，和/或从电力系统等之中或外部的另一个系统或装置、例如一个或多个传感器来接收电力系统操作数据418。
[0067]在另一个实施例中，本发明提供一种提供程序代码、例如电力系统操作程序420 (图4)的副本的方法，其实现例如参照图2示意所示和所述的、本文所述的过程的部分或全部。在这种情况下，计算机系统可处理实现本文所述过程的部分或全部的程序代码的副本，以便生成和传送设置了其特性的一个或多个的一组数据信号供在第二不同位置接收，其方式是以便对该组数据信号中的程序代码的副本进行编码。类似地，本发明的一实施例提供一种获取实现本文所述过程的部分或全部的程序代码的副本的方法，其包括:计算机系统接收本文所述的数据信号集合；以及将数据信号集合转化为固定在至少一个有形非暂时计算机可读介质中的计算机程序的副本。在任一种情况下，数据信号集合能够使用任何类型的通信链路来传送/接收。
[0068]在又一实施例中，本发明提供一种生成用于实现电力系统操作产品和/或方法的系统的方法。在这种情况下，能够得到(例如创建、维护、使成为可用等)计算机系统、例如计算机系统410 (图4)，并且能够得到(例如创建、购买、使用、修改等)用于执行本文所述过程的一个或多个组件并且部署到计算机系统。为此，该部署能够包括下列一个或多个:
(I)将程序代码安装到计算装置上；(2)将一个或多个计算和/或I/O装置添加到计算机系统；以及(3)结合和/或修改计算机系统，以便使其能够执行本文所述的过程；等等。
[0069]本书面描述使用包括最佳模式的示例来公开本发明，并且还使本领域的技术人员能够实施本发明，包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何结合方法。本发明的专利范围由权利要求书来定义，并且可包括本领域的技术人员想到的其他示例。如果这类其他示例具有与权利要求的文字语言完全相同的结构单元，或者如果它们包括具有与权利要求的文字语言的非实质差异的等效结构单元，则预计它们落入权利要求的范围之内。
【主权项】
1.一种双向电力系统，包括: 至少一个电源，配置成提供第一 DC电压的直流(DC)电力，并且包括配置成提供和接收所述第一 DC电压的所述DC电力的至少一个能量储存装置； 转换器，配置成耦合到所述至少一个电源，以在所述第一 DC电压的所述至少一个电源与大于所述第一 DC电压的第二 DC电压的母线之间转换和传递电力； 逆变器，配置成耦合到所述母线，并且配置成在所述第二 DC电压的所述母线与第一交流(AC)电压的配电网或负载中的至少一个之间转换和传递电力；以及 控制系统，耦合到所述至少一个电源、所述转换器和所述逆变器，所述控制系统配置成向所述负载提供电力，沿从所述至少一个电源到所述负载或所述配电网中的至少一个的第一方向传递电力，并且沿从所述配电网到所述至少一个能量储存装置的第二方向传递电力，以在所述至少一个能量储存装置中保持所定义量的所储存电力。2.如权利要求1所述的电力系统，还包括孤岛检测器，其与所述控制系统以及所述电力系统或所述配电网中的至少一个进行通信，并且配置成在所述电力系统或所述配电网中的至少一个中检测到孤岛状况时向所述控制系统发送孤岛信号。3.如权利要求2所述的电力系统，其中，所述孤岛检测器监测所述配电网的电压，以及所述孤岛事件包括与目标工作电压偏差所确定量的所述电压。4.如权利要求2所述的电力系统，其中，所述孤岛检测器监测所述配电网的频率，以及所述孤岛事件包括与目标工作频率偏差所确定量的所述频率。5.如权利要求2所述的电力系统，其中，响应所述孤岛信号和负载连接到所述系统，所述控制系统从所述至少一个电源向所述负载提供电力。6.如权利要求2所述的电力系统，其中，响应所述孤岛信号，所述控制系统将所述电力系统与所述配电网断开。7.如权利要求1所述的电力系统，其中，响应所述至少一个电源所供应的电力量超过对所述电力系统的需求，所述控制系统从所述至少一个电源向所述配电网提供电力。8.如权利要求1所述的电力系统，其中，所述控制系统监测所述第一DC电压、所述第二 DC电压或者所述第一 AC电压中的至少一个。9.如权利要求1所述的电力系统，其中，所述控制系统配置成监测所述至少一个能量储存装置的状态，所述状态包括所述至少一个能量储存装置中储存的电力量的指示，以及当所述所储存的电力量小于所定义量的所储存电力时从所述配电网吸取电力，以在所述至少一个能量储存装置中保持所确定量的所储存电力。10.如权利要求1所述的电力系统，其中，所述至少一个能量储存装置包括电池。11.如权利要求1所述的电力系统，其中，所述至少一个能量储存装置包括机械能量储存装置。12.—种方法，包括: 响应从电源可用的电力量超过对电力系统的需求，而沿从包括至少一个能量储存装置的所述电源到配电网的第一方向提供电力； 沿第二方向从所述配电网吸取电力，以向第一 AC负载供电； 沿所述第二方向从所述配电网吸取电力，以在所述至少一个能量储存装置中保持至少所确定量的电力；以及 监测所述电力系统或所述配电网中的至少一个中的孤岛状况。13.如权利要求12所述的方法，还包括通过保持到所述第一AC负载来响应孤岛状况，包括响应对所述电力系统的需求而沿所述第一方向从所述电源吸取电力。14.如权利要求13所述的方法，其中，所述保持到所述第一AC负载的电力包括沿所述第一方向从所述电源吸取电力，直到从所述电源的电力供应达到所定义阈值水平。15.如权利要求12所述的方法，还包括响应孤岛状况而关闭所述电力系统的转换器或所述电力系统的逆变器中的至少一个。16.如权利要求12所述的方法，还包括响应孤岛状况而将所述电力系统与所述配电网分离。17.一种控制器，配置用于: 响应从电源可用的电力量至少等于对电力系统的需求，而沿从所述电源到配电网的第一方向提供电力； 沿从所述配电网到所述电源的至少一个能量储存装置的第二方向提供电力，以在所述至少一个能量储存装置的一个或多个中保持至少所确定量的所储存电力；以及 监测所述电力系统或所述配电网中的至少一个中的孤岛状况。18.如权利要求17所述的控制器，还包括通过沿从所述电源到与所述电力系统耦合的第一 AC负载的所述第一方向提供电力，来响应所述电力系统或所述配电网中的至少一个中的孤岛状况。19.如权利要求17所述的控制器，还包括响应所确定状况而发起孤岛状况。20.如权利要求17所述的控制器，还包括通过将所述电力系统与所述配电网断开，来响应所述电力系统或所述配电网中的至少一个中的孤岛状况。
【专利摘要】双向电力系统(100)的电源(102)包括能量储存装置(134)。能够在DC电压的电源与AC电压的配电网(106)和/或负载(198)之间传递电力。控制系统(164)监测孤岛状况，以及在正常操作期间，保持能量储存装置中储存的电力量，并且向负载和/或网络提供电力。响应孤岛状况，到负载的电力能够使用能量储存装置来保持，以及借助于由控制系统响应孤岛检测器(199)而控制的开关(188)，电力系统能够关闭和/或与配电网分离。
【IPC分类】H02J3/38, H02M7/68, H02M3/00
【公开号】CN104904086
【申请号】CN201380065630
【发明人】R.G.瓦戈纳
【申请人】通用电气公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年10月2日
【公告号】EP2907213A1, US20140103724, WO2014062383A1...
【技术领域】
[0001]一般来说，本公开涉及电力系统，其包括有选择地电耦合到配电网的电力生成和/或储存装置。更具体来说，本公开涉及具有能量储存装置的双向电力系统的操作，其中包括响应孤岛状况或事件。
【背景技术】
[0002]在一些已知电力系统、特别是采用可再生资源的电力生成系统中，电力生成单元和/或能量储存装置能够提供电能，并且将能量传送给电力网、负载和/或另一个目的地。例如，太阳能电力系统可包括多个光伏电池板(又称作太阳能电池板)，其在逻辑或物理上编组为将太阳能转换为电能的太阳能电池板的一个或多个阵列。另外，这种电力系统可采用一个或多个风力涡轮机、水力发电布置和/或其他电力生成装置、能量储存装置和/或布置。在包括能量储存装置的系统的情况下，要采用的一种常见类型的能量储存装置是电池组，其能够在电力系统中储存和供应能量。
[0003]这类电力生成和/或储存系统通常产生和/或提供直流(DC)电力，但是典型目的地要求交流(AC)。因此，电源转换器通常插入电力生成装置与电能的目的地之间，以将所产生的DC电能转换成适合于供(一个或多个)目的地接收的AC电能。但是，如果电力系统与其附连的配电网在其上携带的电力的电压和/或频率方面遭遇不合需要的波动，则损坏会对电力系统的一个或多个组件和/或与电力系统连接的负载发生。另外，如果配电网停止向电力系统输送电力，则到负载的电力可被切断，这是不合需要的。这些和附加状况的任一个能够是孤岛状况，对其进行响应，电力系统能够从配电网断开。
【发明内容】
[0004]本文所公开的本发明的实施例可采取双向电力系统的形式，其中包括配置成提供第一 DC电压的直流(DC)电力的至少一个电源，并且包括至少一个能量储存装置。(一个或多个)能量储存装置还能够配置成有选择地提供和接收第一 DC电压的DC电力。转换器能够耦合到(一个或多个)电源，以在第一 DC电压的(一个或多个)电源与第二 DC电压(其大于第一 DC电压)的母线之间转换和传递电力。逆变器能够耦合到母线，并且配置成在第二 DC电压的母线与第一交流(AC)电压的配电网或负载中的至少一个之间转换和传递电力。耦合到(一个或多个)电源、转换器和逆变器的控制系统能够配置成向负载提供电力，并且沿从(一个或多个)电源到配电网的第一方向有选择地传递电力。另外，控制系统能够配置成沿从配电网到至少一个能量储存装置的第二方向有选择地传递电力，以在至少一个能量储存装置中保持所确定量的所储存电力。
[0005]本发明的实施例可采取方法的形式，该方法包括响应从电源可用的电力量超过对电力系统的需求而沿从电源到配电网的第一方向提供电力。另外，能够沿从配电网到电源的至少一个能量储存装置的第二方向提供电力，以在一个或多个能量储存装置中保持所确定量的所储存电力。此外，能够对配电网络和/或电力系统监测其中的孤岛状况。
[0006]另一个实施例能够包括控制器，其配置用于响应从(一个或多个)电源可用的电力量至少等于对电力系统的需求而沿从(一个或多个)电源到配电网络的第一方向提供电力。还能够沿第二方向从配电网向(一个或多个)电源有选择地提供电力，以在(一个或多个)电源的至少一个能量储存装置中保持至少所确定量的所储存电力。另外，控制系统能够采用孤岛检测器来监测电力系统或者配电网中的至少一个，以检测电力系统或者配电网的至少一个中的孤岛状况。
[0007]本发明的其他方面提供使用和生成它们每个的方法，其包括和/或实现本文所述动作的部分或全部。本发明的说明性方面设计成解决本文所述问题的一个或多个和/或未论述的一个或多个其他问题。
【附图说明】
[0008]通过以下结合附图对本发明的各个方面的详细描述，将会更易于理解本公开的这些及其他特征，附图示出本发明的各个方面。
[0009]图1示出可包括本文所公开的本发明的实施例的双向电力系统的示例的示意图。
[0010]图2示出按照本文所公开的本发明的实施例的双向电力系统的另一个示例的示意图。
[0011]图3示出按照本文所公开的本发明的实施例的双向电力系统操作方法的示例的示意流程图。
[0012]图4示出按照本文所公开的本发明的实施例、用于实现双向电力系统操作方法和/或计算机程序产品的计算环境的示意框图。
[0013]注意，附图可能不按规定比例。附图预计用于仅示出本发明的典型方面，并且因此不应当被认为是限制本发明的范围。附图中，相似标号在附图之间表示相似元件。
[0014]详细描述参照附图、作为举例来说明本发明的实施例以及优点和特征。
【具体实施方式】
[0015]如本文所使用的“启动”表示启用、使用、接通和/或开始向装置和/或其组件供应电力。“启动序列”是被进行以启动装置或者其组件的一系列步骤或动作。启动序列能够响应启动事件和/或启动条件而执行。“启动事件”能够是命令、信号、指令、环境变量的变化和/或指示应当执行启动序列的任何其他发生事件。类似地，“启动条件”能够是应当执行启动序列的环境状态。
[0016]另外，如本文所使用的“关机”表示停用、解除、关断和/或停止向装置和/或其组件供应电力。“关机序列”是被进行以关闭装置或者其组件的一系列步骤或动作。关机序列能够响应关机事件或关机条件而执行。“关机事件”能够是命令、信号、指令、环境变量的变化和/或可指示应当关闭装置和/或其组件的任何其他发生事件，其也可指示应当执行关机序列。类似地，“关机条件”能够是一种环境状态，其中应当关闭装置和/或其组件，和/或应当执行关机序列。
[0017]此外，如本文所使用的“孤岛”表示一种状况或状态，其中电力系统、例如所谓的“微电网”与配电网(电力系统通常与其连接，并且电力系统通常采用其来吸取和/或提供电力)实际分离。微电网能够是一种装备，其包括至少一个电源以及能够由负载来供电的至少一个负载。虽然一些微电网能够是独立装备，但是许多微电网能够连接到较大的配电网。孤岛能够是无意的，其中某种中断、故障或者配电网与规范的偏差切断来自微电网的电力或者需要从网络断开以避免对微电网和/或关联人员和/或财产的损坏。孤岛也能够是有意的，例如当来自网络的电力的成本超过来自微电网的(一个或多个)电源(其中包括能量储存装置、例如电池等，如下面将进行描述)的生产和/或消耗的成本时。当预测技术表明不合需要的状况将在网络上出现(其接近无意的孤岛的概念)时，也能够指示有意的孤岛。“孤岛状况”是电力系统和/或配电网的一种状态，其表明孤岛已经和/或应当和/或将要发生，并且能够产生于与无意的孤岛相关的情况和/或产生于表明有意的孤岛可能合乎需要的情况。
[0018]如本文所述，电力系统、例如双向电力系统能够有选择地连接到配电网，以便从网络吸取电力和/或向网络提供或供应电力。电力系统能够包括电源，其包括至少一个电池或者(一种或多种)其他类型的能量储存装置。电源能够提供第一 DC电压的直流(DC)电力，并且任何所包含能量储存装置能够接收第一 DC电压的电力以及供应第一 DC电压的电力。具有升压转换器和逆变器的电源转换器将第一 DC电压的DC电力转换为第一 AC电压的交流(AC)电力或者反之。升压转换器能够耦合到电源，并且逆变器能够例如通过DC母线耦合到升压转换器，使得升压转换器能够在第一 DC电压与第二 DC电压之间转换DC电力，并且使得逆变器能够在第二 DC电压与第一交流(AC)电压之间转换电力。逆变器还能够耦合到负载和/或配电网。
[0019]控制系统能够控制电源转换器的操作，并且能够包括孤岛检测器或者与其进行通信，其中孤岛检测器使用现在已知和/或以后发现和/或开发的任何适当孤岛检测技术来监测电力系统和/或配电网的孤岛状况。在没有孤岛状况的情况下，控制系统能够从配电网和/或电源向负载提供电力，从电源向配电网发送过剩和/或所请求电力，采用来自配电网和/或电源的另一个部分的电力来保持电源的(一个或多个)储存装置的电荷，监测电力系统上的任何AC或DC负载，并且能够优化电力系统的操作。当检测到孤岛状况时，控制系统能够通过从电源(包括(一个或多个)能量储存装置)吸取电力向电力系统上的任何负载提供电力，并且能够将电力系统与配电网分离，以保护电力系统的组件。
[0020]图1是示范双向电力系统100的示意图，其能够有选择地电耦合到配电网106，并且能够包括至少一个电源102、例如电力生成单元，并且包括至少一个能量储存装置。能够在实施例中使用的电力生成单元的示例包括太阳能电池板和/或阵列(未示出)、风力涡轮机、燃料电池、地热发电机、水力发电机和/或按照任何适当方式从可再生和/或非再生能量源来生成和/或产生电力的任何其他装置。另外，能够在实施例中使用的能量储存装置的示例按照任何适当数量包括电池、电容器、电感器、燃料电池、机械电位能量储存装置、例如与相应水力装备关联的蓄水池和/或弹簧电动机和/或动力装置、例如与相应发电机关联的飞轮和/或现在已知和/或将来发现和/或开发的任何其他适当类型的能量储存单元或装置。许多类型的电池在实施例中能够用作能量储存装置，包括但不限于卤化钠镍、锂空气、锂离子、锂硫、薄膜锂、锂离子聚合物、镍金属氢化物、钛酸锂、碱、磷酸铁锂、镍镉、铅酸、镲铁、镲氢、镲锌、钠离子、溴化锌、|凡液流(vanadium redox)、钠硫、氧化银、恪盐和/或现在已知或者如可能开发的任何其他适当和/或预期类型的电池和/或它们的任何组合。同样，能够使用任何适当燃料电池，包括但不限于直接甲醇、聚合物电解质膜、碱、磷酸、熔融碳酸盐、固体氧化物和/或现在已知和/或如可能开发的任何其他适当和/或预期类型的燃料电池和/或它们的任何组合。
[0021]在图1示意示出的示范实施例中，双向电力系统100能够包括任何数量的电源102，以促进以预期功率输出来操作双向电力系统100。在一个实施例中，(一个或多个)电源102包括多个能量储存装置、例如电池，其按照串联-并联配置耦合在一起，以便于从电力系统100提供预期电流和/或电压输出，和/或便于存储来自(一个或多个)电源102、例如电力生成装置和/或配电网106的电力。另外，至少一个电源102能够耦合到电源转换器或电源转换器系统104，其能够在电源转换器104的电源侧上的DC电力与电源转换器104的AC负载和/或配电网侧上的AC电力之间转换电力。
[0022]在由(一个或多个)电源102供应电力时，电源转换器104能够将所提供DC电力转换成AC电力，其然后能够传送给配电网或电网106和/或第一 AC负载198。在实施例中，电源转换器104能够将待传送给配电网106的AC电力的电压和/或电流的幅度调整成适合于配电网106的相应幅度。另外，电源转换器104能够以基本上等于配电网106上现存的频率和/或相位的频率和/或相位来提供AC电力。在具体实施例中，电源转换器104能够向配电网或电网106提供三相AC电力。
[0023]在由配电网106向(一个或多个)电源102的(一个或多个)能量储存装置供应电力时，电 源转换器104能够将所提供AC电力转换成DC电力，其然后能够传送给(一个或多个)能量储存装置和/或第一 DC负载197。在实施例中，电源转换器104能够将待传送给(一个或多个)能量储存装置和/或第一 DC负载197的DC电力的电压和/或电流的幅度转换成相应的适当幅度。
[0024]在实施例中，电源转换器1004的升压转换器128能够有选择地电耦合到(一个或多个)电源102，如能够连接到DC负载197那样。电源转换器104还能够包括逆变器130，其有选择地电耦合到升压转换器128和/或耦合到配电网106和/或第一 AC负载198。升压转换器128能够配置成在第一 DC电压的(一个或多个)电源102与第二 DC电压(其高于或大于第一 DC电压)的逆变器130之间传递和转换电力。逆变器130能够配置成在第二 DC电压的升压转换器128与第一 AC电压的配电网106和/或第一 AC负载198之间传递和转换电力。例如，在美国和具有相似电力标准的其他国家，第一 DC电压能够是大约12V，以及第一 AC电压能够是大约120 V或者大约220 V其中之一。另外，第一 AC电压的电力能够具有大约60 Hz的频率以及120 V的单相或者220 V的三相其中之一。如应当很清楚，这些电压是示例，以及实际中占用某个范围。例如，第一 AC电压能够从大约110 VAC到大约130 VAC或者从大约200 VAC到大约240 VAC。另外，其他值能够用于这些电压以及对于AC电力的如可预期和/或适当和/或适合的关联频率和/或相位。在采用230 VAC/50Hz电力的国家中，例如，第一 AC电压能够是50Hz的从大约100 VAC到大约250 VAC，并且具体能够是大约220 VACo此外，能够使用任何适当的第二 DC电压、例如400 VDC，这取决于第一 DC电压、第一 AC电压以及如本领域的技术人员已知的其他因素。
[0025]图1所示的转换器104的控制系统164能够例如通过监测第一点121和/或第二点123的DC电压，通过监测第三点125的AC电压，和/或通过监测可耦合到电力系统100的任何DC负载197和/或AC负载198，来监测电力系统100。控制系统164还能够例如通过测量第三点125的AC电压、频率和/或相位，来监测配电网106。另外，控制系统164能够包括孤岛检测器199 (其能够在检测到孤岛状况时向控制系统164发送信号)或者与其通信。如上所示，能够采用任何适当的孤岛检测技术，例如在如图1所看到的第三点和/或通过如使用如图2所看到的电流和/或其他传感器194、195、196来监测配电网106的参数。在实施例中，控制系统164能够使用孤岛检测器199来监测配电网106。
[0026]在实施例中，控制系统164能够响应监测电力系统100和/或配电网106而使用升压转换器控制器166和/或逆变器控制器168分别控制升压转换器128和/或逆变器130。例如，控制系统164能够在(一个或多个)电源102与配电网106之间有选择地提供双向电力流，使得电力系统100中产生的过剩电力能够供应或提供给配电网106，和/或使得能够通过从配电网106和/或另一个电源102吸取电力，来保持(一个或多个)电源102的任何(一个或多个)储存装置的所储存电力量。另外，在任何DC负载197和/或任何AC负载198的连接状态发生变化的情况下，控制系统164能够调整电力系统100的操作。但是，响应孤岛检测器199对孤岛状况的检测，控制系统164能够控制电源转换器104和/或(一个或多个)电源102来提供任何DC负载197和/或任何AC负载198所需求的电力。在实施例中，只要可开始关闭电力系统100，则在孤岛期间提供电力，而在其他实施例中，只要需求存在，则能够提供电力，并且(一个或多个)电源102能够提供电力以满足需求。为了保护电力系统100免受孤岛期间和/或之后的不合需要的浪涌和/或波动，控制系统164能够将电力系统100与配电网分离，如下面将进行描述。
[0027]按照实施例的电力系统100的更详细示例在图2中示意示出，其中DC电力能够在(一个或多个)电源102与电力转换器104之间经过转换器导体108 (其与电源转换器104和(一个或多个)电源102进行电通信)来传递。应当理解，由于电力系统100在实施例中是双向的，所以称作“输入”组件的组件和/或所谓的“接收”电力也能够是“输出”组件和/或“提供”和/或“供应”和/或“发送”电力，这取决于电力沿哪一个方向流经电力系统100。同样，称作“输出”组件的组件和/或“提供”和/或“供应”和/或“发送”电力也能够是“输入”组件和/或“接收”电力，这取决于电力沿哪一个方向流经电力系统100。
[0028]再次来看图2，例如如果差错或故障在电力系统100中发生，则保护装置110能够将(一个或多个)电源102与电源转换器104电断开。如本文所使用的术语“断开”和“分离”可互换地使用，以及术语“连接”和“耦合”可互换地使用。在实施例中，保护装置110能够是电流保护装置，例如断路器、熔丝、接触器和/或使(一个或多个)电源102能够与电源转换器104可控断开的任何其他装置。DC滤波器112能够耦合到转换器导体，供对于从/向(一个或多个)电源102所接收/发送的输入电压和/或电流进行滤波方面使用。
[0029]在示范实施例中，转换器导体108能够耦合到第一输入导体114、第二输入导体116和/或第三导体118，使得输入电流能够在第一、第二和/或第三输入导体114、116、118之间划分。备选地，输入电流能够传导到单个导体、例如转换器导体108，和/或传导到任何其他数量的导体，其能够使电力系统100能够按照本文所述和/或根据预期来起作用。至少一个升压电感器120能够親合到第一输入导体114、第二输入导体116和/或第三输入导体118的每个。各升压电感器120能够便于对于从(一个或多个)电源102所接收的输入电压和/或电流进行滤波。另外，从(一个或多个)电源102所接收的能量的至少一部分能够暂时储存在各升压电感器120中。第一输入电流传感器122能够耦合到第一输入导体114，第二输入电流传感器124能够耦合到第二输入导体116，和/或第三输入电流传感器126能够耦合到第三输入导体118，以便测量流经相应输入导体114、116、118的电流。
[0030]在示范实施例中，电源转换器104能够包括DC-DC或升压转换器128和逆变器130，其通过DC母线132耦合在一起。升压转换器128能够经过第一、第二和/或第三输入导体114、116、118耦合到(一个或多个)电源102并且从其中接收DC电力。另外，升压转换器128能够调整从(一个或多个)电源102所接收的DC电力的电压和/或电流幅度。在示范实施例中，逆变器130能够是DC-AC逆变器，其将从升压转换器128所接收的DC电力转换成适合于传送给配电网106的AC电力。此外，在示范实施例中，DC母线132能够包括至少一个能量储存装置134、例如至少一个电容器和/或任何其他电能储存装置的至少一个，其能够使电源转换104按照本文所述和/或如可预期地起作用。当电流经过电源转换器104传送时，能够跨DC母线132生成电压，并且能够在能量储存装置134中储存能量。
[0031]在示范实施例中，升压转换器128能够包括两个转换器开关136，其对电源转换器104能够产生的电力的每相按照串联布置耦合在一起。在实施例中，转换器开关136能够是绝缘栅双极晶体管(IGBT)，但是能够使用任何其他适当晶体管和/或开关装置。另外，相应的每相的每对转换器开关136对相应的任何其他相能够与任何其他对转换器开关136并联耦合。例如，在电源转换器104产生三相的情况下，升压转换器128能够包括与第二转换器开关140串联耦合的第一转换器开关138、与第四转换器开关144串联耦合的第三转换器开关142以及与第六转换器开关148串联耦合的第五转换器开关146。对于这种三相电源转换器104，第一和第二转换器开关138、140与第三和第四转换器开关142、144以及与第五和第六转换器开关146、148并联耦合。备选地，升压转换器128能够包括按照任何适当配置所设置的任何适当数量的转换器开关136。
[0032]在示范实施例中，逆变器130能够包括两个逆变器开关150，其对于由电源转换器104能够产生的电力的每相按照串联布置耦合在一起。在实施例中，各逆变器开关150能够是IGBT和/或任何其他适当晶体管和/或任何其他适当开关装置。按照与升压转换器138相似的方式，相应的每相的每对逆变器开关对相应的任何其他相能够与任何其他对逆变器开关150并联耦合。例如，在逆变器130产生三相的情况下，逆变器130能够包括与第二逆变器开关154串联耦合的第一逆变器开关152、与第四逆变器开关158串联耦合的第三逆变器开关156以及与第六逆变器开关162串联耦合的第五逆变器开关160。对于这种三相电源转换器104，第一和第二逆变器开关152、154能够与第三和第四逆变器开关156、158以及与第五和第六逆变器开关160、162并联耦合。备选地，转换器130能够包括按照任何适当配置所设置的任何适当数量的逆变器开关150。
[0033]继续参照图2，电源转换器104能够包括控制系统164，其能够包括转换器控制器166和/或逆变器控制器168。转换器控制器166能够耦合到升压转换器128并且控制其操作。在实施例中，转换器控制器166能够操作升压转换器128，以便使从(一个或多个)电源102所接收的电力为最大。同样，逆变器控制器168能够耦合到并且控制逆变器130。在实施例中，逆变器控制器168能够操作逆变器130，以便调节跨DC母线132的电压，和/或调整来自逆变器130的电力输出的电压、电流、相位、频率和/或任何其他特性，以便基本上匹配配电网106中现存的对应特性。
[0034]在实施例中，控制系统164、转换器控制器166和/或逆变器控制器168能够包括至少一个计算装置和/或至少一个处理器和/或能够由其实现。如本文所使用的各计算装置和/或处理器能够包括任何适当的可编程电路，例如一个或多个系统和微控制器、微处理器、简化指令集电路(RISC)、复杂指令集电路(CISC)、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑电路(PLC)、现场可编程门阵列(FPGA)和/或能够运行本文所述和/或根据预期的功能的任何其他电路。上述示例不是要以任何方式来限制术语“处理器”和/或“计算装置”的定义和/或含意。另外，控制系统164、转换器控制器166和/或逆变器控制器168能够包括至少一个存储器装置(未示出)，其能够存储计算机可执行指令和/或数据，例如操作数据、参数、设置点、阈值和/或能够使控制系统164能够按照本文所述和/或根据预期来起作用的任何其他数据。
[0035]在实施例中，转换器控制器166能够从第一输入电流传感器122、第二输入电流传感器124和/或第三输入电流传感器126接收(一个或多个)电流测量。另外，转换器控制器166能够从一个或多个相应电压传感器(未不出) 接收第一输入导体114、第二输入导体116和/或第三输入导体118的电压的(一个或多个)测量。同样，在实施例中，逆变器控制器168能够从第一输出电流传感器170、第二输出电流传感器172和/或第三输出电流传感器174接收(一个或多个)电流测量。此外，逆变器控制器168能够从至少一个输出电压传感器(未不出)接收来自逆变器130的电压输出的(一个或多个)测量。在实施例中，转换器控制器166和/或逆变器控制器168还能够从至少一个DC母线电压传感器(未示出)接收跨DC母线132的电压的(一个或多个)电压测量。
[0036]在图2所示的示范实施例中，逆变器130能够通过第一输出导体176、第二输出导体178和/或第三输出导体180耦合到配电网或电网106。因此，逆变器130能够经过第一输出导体176向配电网或电网106提供第一相AC电力、经过第二输出导体178向配电网或电网106提供第二相AC电力和/或经过第三输出导体180向配电网或电网106提供第三相AC电力。第一输出电流传感器170能够耦合到第一输出导体176，以便测量流经其中的电流。类似地，第二输出电流传感器172能够耦合到第二输出导体178，以便测量流经其中的电流，和/或第三输出电流传感器174能够耦合到第三输出导体180，以便测量流经其中的电流。至少一个电感器182能够耦合到第一输出导体176、第二输出导体178和/或第三输出导体180的每个。各导体182能够便于对于从130所接收的输出电压和/或电流进行滤波。另外，AC滤波器184能够耦合到第一输出导体176、第二输出导体178和/或第三输出导体180，以便实现对于从第一、第二和第三输出导体176、178、180所接收的输出电压和/或电流进行滤波。
[0037]在示范实施例中，至少一个导体186和/或至少一个断路开关188耦合到第一输出导体176、第二输出导体178和/或第三输出导体180。例如，如果差错或故障在电力系统100中发生，则接触器186和断路开关188将逆变器130与配电网106电断开。此外，在示范实施例中，保护装置110、接触器186和断路开关188由控制系统164来控制。备选地，保护装置110、接触器186和/或断路开关188由任何其他系统(其使电源转换器104能够按照本文所述来起作用)来控制。
[0038]电源转换器104还能够包括母线充电器190，其耦合到第一输出导体176、第二输出导体178、第三输出导体180以及耦合到DC母线132。在示范实施例中，至少一个充电器接触器192耦合到母线充电器190，供将母线充电器190与第一输出导体176、第二输出导体178和/或第三输出导体180电断开方面使用。此外，在示范实施例中，母线充电器190和/或充电器接触器192由控制系统164来控制，供在将DC母线132充电到所确定电压方面使用。
[0039]在实施例中，控制系统164能够从电力系统100中的电流和其他传感器来接收测量，并且还能够经过电流传感器194、495、196(如所示)和/或如可以是适当和/或预期的其他适当传感器来接收配电网106中的电流和/或其他性质的(一个或多个)测量。在实施例中，孤岛检测器199能够从传感器接收配电网的性质的(一个或多个)测量、例如来自传感器194、195、196的电流，并且能够将这类测量传递到控制系统164。备选地，孤岛检测器199能够响应孤岛检测器199所接收的(一个或多个)测量而简单地提供指示孤岛状况的信号。
[0040]在沿第一电力流方向的操作期间，在示范实施例中，(一个或多个)电源102能够生成DC电力，并且将DC电力传送给升压转换器128。转换器控制器166能够控制转换器开关136的开/关，以调整升压转换器128的输出。更具体来说，在示范实施例中，转换器控制器166能够控制转换器开关136的开/关，以调整从(一个或多个)电源102所接收的电压和/或电流，使得从(一个或多个)电源102所接收的电力增加和/或为最大。升压转换器128的电源侧上的电力能够具有如上所述的第一 DC电压，该升压转换器128能够调整到第二 DC电压。转换器控制器166能够在(一个或多个)转换器开关136的控制中使用任何适当控制算法，例如脉宽调制(PWM)和/或任何其他控制算法。
[0041]在示范实施例中，逆变器控制器168能够控制逆变器开关150的开/关，以调整逆变器130的输出。更具体来说，在示范实施例中，逆变器控制器168能够使用适当控制算法、例如PWM和/或任何其他控制算法，把从第二 DC电压的升压转换器128所接收的DC电力变换为第一 AC电压的电力，并且能够包括三相AC电力信号。备选地，逆变器控制器168能够使逆变器130将DC电力变换为第一 AC电压的单相AC电力信号或者使电源转换器104能够按照本文所述来起作用的任何其他信号和/或AC电压。因此，由逆变器130所转换的电力则能够供应给配电网106和/或任何AC负载198，其可连接到双向电力系统100。
[0042]在一示范实施例中，每相AC电力能够在传送给配电网106和/或负载198之前由AC滤波器184来滤波。在逆变器130提供三相AC电力的情况下，经滤波的三相AC电力则能够传送给配电网106。在示范实施例中，三相AC电力也能够由母线充电器190从配电网106传送给DC母线132。在一个实施例中，例如在电源转换器104的启动和/或关机序列期间，母线充电器190能够使用AC电力将DC母线132充电到适当电压幅度。
[0043]当电力沿第二方向流动时，在示范实施例中，逆变器控制器168能够控制逆变器开关150的开/关来接收和调整来自配电网106的电力，和/或调整逆变器130到母线132的输出。更具体来说，在示范实施例中，逆变器控制器168能够使用适当控制算法、例如PWM和/或任何其他控制算法，将在第一 AC电压的一相或三相AC电力信号所接收的电力变换为DC电力，以便以第二 DC电压发送给升压转换器128。
[0044]另外，当电力沿第二方向流动时，转换器控制器166能够控制升压转换器128的转换器开关136的开/关，以便调整从逆变器130所接收的电力供(一个或多个)电源102的(一个或多个)能量储存装置和/或任何DC负载197 (其可连接到双向电力系统106)接收。更具体来说，在示范实施例中，转换器控制器166能够控制转换器开关136的开/关来调整从第二 DC电压的逆变器130和/或母线132所接收的电压和/或电流，使得升压转换器130的逆变器侧上的第二 DC电压的电力能够降低到升压转换器128的电源侧上的第一 DC电压。
[0045]图3是操作电力系统100(图1所示)的示范方法200的示意图。在示范实施例中，方法200由控制系统164 (其包括转换器控制器166和/或逆变器控制器168和/或孤岛检测器199(全部在图1中示出))来实现。备选地，方法200可由任何其他系统(其使电力系统100能够按照本文所述和/或如可预期和/或适当地起作用)来实现。
[0046]在示范实施例中，在运行方法200之前，转换器开关136和逆变器开关150的占空比能够等于大约零，以及保护装置110能够开放，使得(一个或多个)电源102与升压转换器128电分离。因此，电力系统100的状态能够是关机状态，其中没有电流和/或电力从(一个或多个)电源102输送给配电网106或者反之。
[0047]广义来说，当运行方法200时，能够执行启动例程(框210)，其中转换器104处于关机状态。通过转换器104运行，能够操作电力系统100 (框218)，并且能够例如通过使用孤岛检测器199来执行孤岛状况的检查和/或检测(框220)。如果在框220没有检测到孤岛状况，则操作能够继续进行(返回到框218)。但是，如果在框220检测到孤岛状况，则能够例如由控制系统164执行对孤岛状况的响应(框222)，如下面将更详细描述。
[0048]启动(框210)能够包括例如闭合保护装置110，以便将(一个或多个)电源102电耦合到升压转换器128和/或DC负载197 (框212)，以及例如通过采用转换器控制器166调整转换器开关136的占空比，将升压转换器128耦合到逆变器130 (框214)。另外，例如通过采用逆变器控制器168调整逆变器开关150的占空比，和/或采用控制系统164闭合开关188的一个或多个，逆变器130能够电耦合到配电网106和/或第一 AC负载198 (框216)。
[0049]控制系统164能够操作电力系统100 (框218)，以便例如沿第一方向从(一个或多个)电源102 (框232)和/或沿第二方向从配电网106 (框234)向电力系统100上的(一个或多个)任何负荷197、198提供电力(框224)。操作还能够包括例如通过使用来自(一个或多个)电源102的一个或多个其他电源的电力(框236)和/或通过使用来自配电网106的电力(框238)，在(一个或多个)电源102的(一个或多个)储存电力装置中保持所储存电力量(框226)。例如，如果(一个或多个)电源包括电池组和风力涡轮机，则来自风力涡轮机的电力可用来对电池组增加电力，和/或可使用来自配电网106的电力。另外，控制系统164能够从(一个或多个)电源102向配电网106发送电力(框228)，和/或监测电力系统100和/或配电网106 (框230)。例如，如上所述并且如可预期和/或适当的电流和/或电压传感器和/或其他传感器能够用来测量电力系统100和/或配电网106中的各个点的性质，以及控制系统164能够使用这类测量来监测电力系统100。例如通过使用孤岛检测器199，孤岛状况的检查和/或确定和/或检测(框220)能够使用监测结果来执行(框230)，但是在实施例中，检查能够被理解为监测的一部分(框230)。如果没有检测到孤岛状况，则操作能够继续进行(返回到框218)。
[0050]例如通过例如采用转换器控制器166和/或逆变器控制器168调整转换器开关136和逆变器开关150的占空比，控制系统164能够按照第一方式实现功率沿从(一个或多个)电源102到(一个或多个)负载197、198和/或配电网106的第一方向的流动。类似地，例如通过例如采用转换器控制器166和/或逆变器控制器168调整转换器开关136和逆变器开关150的占空比，控制系统164能够按照第二方式实现功率沿从配电网106到(一个或多个)电源102的第二方向的流动。
[0051]如上所示，控制系统164能够从(一个或多个)电源102 (框232)和/或从配电网106(框234)向电力系统100上的(一个或多个)任何负载提供电力。执行这个操作的特定方式能够取决于配电网106是否为主电源或者(一个或多个)电源102是否为主电源。在配电网106为主电源的情况下，例如，控制系统164能够采用(一个或多个)电源102(框236)和/或配电网106(框238)来保持所储存电力(框226)，但是无需从(一个或多个)电源102到(一个或多个)负载的直接电力(框232)，除非某种故障在配电网106中发生， 其可能产生孤岛状况。在这种实施例中，当(一个或多个)能量储存装置具有充分量的所储存电力时，控制系统164也可向配电网106发送电力。按照这种方式向配电网106发送电力允许电力系统100的运营商和/或拥有者向配电网106的运营商和/或拥有者销售电力，但是电力可销售给也连接到配电网106的另一个实体、例如电力输送公司和/或消费者。在故障或者与配电网106断开(例如可能产生孤岛状况)的情况下，控制系统164也能够是从(一个或多个)电源102到(一个或多个)负载197、198的直接电力。
[0052]如果(一个或多个)电源102是主电源，则(一个或多个)负载197、198能够从(一个或多个)电源102来供应(框232)，除非从(一个或多个)电源102可用的电力不足以满足对电力系统100的需求、包括(一个或多个)负载197、198的需求。电力能够从配电网106来提供(框234)，以补充来自(一个或多个)电源102的供应，以满足这种需求。另外，如果来自配电网106的电力以比来自(一个或多个)电源102的电力的成本要低的成本是可用的，则可期望完全采用来自配电网106的电力向电力系统100上的(一个或多个)任何负载供电。但是，当(一个或多个)电源102产生或者具有比对电力系统100的需求所需的要多的可用电力，则过剩电力能够发送给配电网106(框228)。例如，如果(一个或多个)电源102包括风力涡轮机并且风力较强和/或需求较低，则可产生过剩电力。类似地，如果(一个或多个)电源102包括太阳能阵列并且天空在日间是晴朗的和/或需求较低，和/或如果(一个或多个)电源102包括水力发电机、水流较强和/或需求较低，则可产生过剩电力。所述的电源也能够是基于燃烧的发电机，例如可依靠化石燃料和/或生物燃料和/或任何其他类型的发电机。如上所述，按照这种方式发送过剩电力允许电力系统100的运营商和/或拥有者向配电网106的运营商和/或拥有者销售过剩电力，但是电力可销售给也连接到配电网106的另一个实体、例如电力输送公司和/或消费者。又如上所述，从(一个或多个)电源102流动到(一个或多个)任何负载和/或配电网106的电力能够被认为沿第一方向流动，而从配电网106流入电力系统100和/或流动到(一个或多个)电源102的电力能够被认为沿第二方向流动。
[0053]对电力系统100和/或配电网106中现有的和/或被检测(框220中的“是”)的孤岛状况的响应(框222)能够包括例如通过响应对电力系统100的需求而从(一个或多个)电源吸取电力，向(一个或多个)任何负载197、198供电。在实施例中，电力能够提供给(一个或多个)负载197、198，只要电力是从(一个或多个)电源102可用的，其在实施例中能够确定为来自(一个或多个)电源的供应超过可用的阈值最小电力(框246)。另夕卜，在实施例中，控制系统164能够保持到(一个或多个)负载197、198的电力，直到(一个或多个)负载和/或电力系统100和/或转换器104能够关闭(框248)。关机(框242)能够包括例如将逆变器130与配电网106和/或AC负载198分离(框250)，分离升压转换器128能够与逆变器130分离(框252)和/或将升压转换器128与(一个或多个)电源102 (框250)和/或逆变器130 (框254)分离。另外，电力系统100能够与配电网106分离和/或断开(框244)，例如响应孤岛状况而保护电力系统100的组件免受损坏。在实施例中，控制系统164能够检查孤岛状况是否仍然存在(框220)，并且能够在一旦消除了孤岛状况时则发起启动(框210)和/或正常操作(框218)。
[0054]如上所述，孤岛检测器199和/或控制系统164能够采用任何适当技术来检测和/或确定孤岛状况存在。孤岛能够产生于配电网106所供应的电力的中断或破坏，或者能够产生于由控制系统164关于电力系统100由于其他原因而应当与配电网106断开的确定。配电网电力供应的中断能够被动和/或主动地检测，以及在一些情况下，能够在来自网络的电力降级超出阈值水平之前预测孤岛。
[0055]被动孤岛检测技术通常测量电力系统100和配电网106的特性，并且当配电网的特性达到阈值水平时确定孤岛状况发生。例如，能够监测来自配电网106的电压和/或频率和/或电压相角，以检测欠/过电压、欠/过频率和/或电压相位跳变。另一种被动检测方法监测电力系统100的总谐波失真(THD)或者其子集。如果配电网106遭受故障，则电力系统100的THD将趋向于与逆变器130匹配，并且变成是可测量的。
[0056]主动孤岛检测技术能够通过将小信号引入网络并且确定信号在引入之后是否发生变化，来检测和/或预测配电网106的故障。例如，电力系统100的总阻抗能够通过提升电流幅度(这引起电压的显著变化，其能够指示孤岛状况存在)来测量。这种技术的变化、在特定频率的阻抗测量在特定频率引入谐波，对其的响应不是可测量的，除非网络出了故障。另一种主动技术是滑模频移，其中引起逆变器使其输出的频率与网络不重合。通常，网络会覆盖这种不重合，但是在网络故障的情况下，逆变器输出频率偏移越来越远离设计频率，这能够用来指示孤岛状况是现存的。又一种主动技术称作频率偏置，并且还引入略微偏移频率信号(slightly off frequency signal)，但是校正在各周期结束时的频率，从而产生与滑模频移相似的信号，其在网络故障的情况下易于检测。应当注意，上述示例基于感测和/或由电力系统100的控制系统164进行的动作。但是，孤岛也能够由网络的操作员来检测。例如，传递跳闸方法能够使用网络故障检测硬件和/或方法来确定孤岛状况已经发生。另一种网络运营商技术是阻抗插入，其中网络运营商迫使网络的一段迫使与网络断开。
[0057]如上所述，电力系统100或者其组件的关机在某些情况下可以是合乎需要的。为了确定是否发起关机，可考虑诸如负载优先级、可用电力、需求、成本和/或如可期望和/或适当的其他因素之类的因素。例如，如果电力系统100表示医院并且(一个或多个)电源包括至少一个基于燃烧的发电机和/或能量储存装置，则可能的是，在医院中的负载将具有极高优先级，因为患者的生命和/或良好状态可取决于不中断的电力供应。对于这类高优先级负载，只要可能，例如当可用电力下降到低于阈值水平、例如(一个或多个)的燃料水平和/或(一个或多个)能量储存装置中剩余的能量时，关机被延迟。在相反的极端，至少对许多人，如果电力系统100表示具有作为电源的发电机和作为唯一负载的博弈系统的家庭，更可能指示关机，因为博弈可能具有低优先级。能够对博弈系统保持电力，直到关机，这在博弈系统要求时间保存数据和/或自行关机时能够被延迟。如应当清楚地知道，优先级的指配能够是主观努力，但是可能的是，大多数会将较高优先级指配给与维生系统和/或“本质”舒适相关的负载，例如制冷、加热/冷却、通信和/或维持生命装置。如也应当清楚地知道，在确定电力系统100和/或其组件是否应当关闭和/或关闭的时间中考虑许多其他标准。
[0058]本文所述系统和方法的技术效果包括在双向电力系统中有选择地提供电源的能量储存装置与配电网之间的电力流，以保持能量储存装置的电荷，和/或向电力竹编上的负载供电和/或将电力输送给配电网。附加技术效果是管理电源转换器，以便在电源的第一 DC电压与配电网的第一 AC电压之间转换电力，以便促进双向电力流的选择性提供，这包括采用升压转换器在第一 DC电压与第二 DC电压之间转换电力，以及采用逆变器在第二 DC电压与第一 AC电压之间转换电力。另一技术效果是监测孤岛状况，以及响应孤岛状况，使用来自电源的电力来保持到电力系统上的负载的电力，和/或将电力系统与配电网断开或分离，和/或关闭电力系统的一个或多个组件。
[0059]来看图4，示意示出按照本发明的一实施例的电力系统操作计算机程序产品的说明性环境400。为此，环境400包括计算机系统410 (例如控制系统164、转换器控制器166和/或逆变器控制器168)和/或其他计算装置，其能够是电力系统的部分，其能够执行本文所述的过程，以便运行按照实施例的电力系统操作方法。具体来说，计算机系统410示为包括电力系统操作程序420，其使计算机系统410可操作以通过执行本文所述的过程、例如上述电力系统操作方法200的一实施例来管理电力系统操作控制系统或控制器中的数据。
[0060]计算机系统410示为包括处理组件或单元(PU) 412 (例如一个或多个处理器)、输入/输出(I/o)组件414 (例如一个或多个I/O接口和/或装置)、存储组件416 (例如存储分级结构)以及通信通路417。一般来说，处理组件412运行程序代码、例如电力系统操作程序420，其至少部分固定在存储组件416 (其能够包括一个或多个非暂时计算机可读存储介质或装置)中。在运行程序代码时，处理组件412能够处理数据，这能够引起从/对存储组件416和/或I/O组件414读取和/或写入经变换的数据，供进一步处理。通路417提供计算机系统410中的每个组件之间的通信链路。I/O组件414能够包括一个或多个人-1/O装置，其使人类用户能够与计算机系统410和/或一个或多个通信装置进行交互，以便使系统用户能够使用任何类型的通信链路与计算机系统410进行通信。另外，I/O组件414能够包括一个或多个传感器，例如以上所述的电压、频率和/或电流传感器。在实施例中，通信布置430、例如连网硬件/软件使计算装置410能够与电力系统之和/或电力系统组件(它安装在其中)中和外部的其他装置进行通信。为此，电力系统操作程序420能够管理一组接口(例如(一个或多个)图形用户接口、应用程序接口等)，其使人和/或系统用户能够与电力系统操作程序420进行交互。此外，电力系统操作程序420能够使用任何解决方案来管理(例如存储、检索、创建、操纵、组织、呈现等)数据，例如电力系统操作数据418。在实施例中，能够从一个或多个传感器(例如以上所述的电压、频率和/或电流传感器)来接收数据。
[0061]计算机系统410能够包括能够运行其上安装的程序代码、例如电力系统操作程序420的一个或多个通用计算制造产品(例如计算装置)。要理解，如本文所使用的“程序代码”表示按照任何语言、代码或符号的指令的任何集合，其使具有信息处理能力的计算装置直接地或者在下列的任何组合之后执行特定动作:(a)转换到另一种语言、代码或符号；(b)以不同的实质形式进行再现；和/或(c)解压缩。另外，计算机代码能够包括对象代码、源代码和/或可执行代码，并且能够在处于至少一个计算机可读介质上时形成计算机程序产品的一部分。要理解，术语“计算机可读介质”能够包括现在已知或者以后开发的表达的任何类型的有形非暂时介质的一种或多种，从其中能够由计算装置感知、再现和/或传递程序代码的副本。例如，计算机可读介质能够包括:一个或多个便携存储制造产品，包括存储装置；计算装置的一个或多个存储器/存储组件；纸张；等等。存储器/存储组件和/或存储装置的示例包括现在已知和/或以后开发和/或发现的磁介质(软盘、硬盘驱动器、磁带等)、光介质(致密光盘、数字多功能/视频光盘、磁 光盘等)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪速ROM、可擦可编程只读存储器(EPROM)或者任何其他有形非暂时计算机可读存储介质，其上存储了计算机程序代码并且能够用以将计算机程序代码加载到计算机中并且由计算机运行。当计算机运行计算机程序代码时，它成为用于实施本发明的设备，以及在通用微处理器上，特定逻辑电路通过采用计算机代码段配置微处理器来创建。
[0062]计算机程序代码能够按照计算机指令来编写，例如采取按照任何编程语言所编码的软件的形式。适当计算机指令和/或程序语言的示例包括但不限于汇编语言、Verilog,Verilog HDL(Verilog硬件描述语言)、超高速IC硬件描述语言(VHSIC HDL或VHDL)、FORTRAN(公式翻译)、C、C++、C#、Java、ALGOL (算法语言)、BASIC (初学者通用符号指令代码)、APL(A 编程语言)、ActiveX、Python、Perl、php、Tcl (工具命令语言)、HTML(超文本标记语言)、XML (扩展标记语言)以及这些和/或其他现在已知和/或以后开发和/或发现的一个或多个的任何组合或派生。为此，电力系统操作程序420能够体现为系统软件和/或应用软件的任何组合。
[0063]此外，电力系统操作程序420能够使用一组模块422来实现。在这种情况下，模块422能够使计算机系统410能够执行由电力系统操作程序420所使用的一组任务，并且能够与电力系统操作程序420的其他部分分开地开发和/或实现。如本文所使用的术语“组件”表示带有或没有软件的硬件的任何配置，其使用任何解决方案来实现与其结合描述的功能性，而术语“模块”表示使计算机系统410能够使用任何解决方案来实现与其结合描述的动作的程序代码。当固定在包含处理组件412的计算机系统410的存储组件416中时，模块是实现动作的组件的实质部分。然而，要理解，两个或更多组件、模块和/或系统能够共享其相应硬件和/或软件的部分/全部。此外，要理解，可以不实现本文所述功能性的一部分，或者可作为计算机系统410的一部分而包括附加功能性。
[0064]当计算机系统410包括多个计算装置时，各计算装置能够仅具有其上固定的电力系统操作程序420的一部分(例如一个或多个模块422)。但是，要理解，计算机系统410和电力系统操作程序420仅表示能够执行本文所述过程的各种可能的等效计算机系统。为此，在其他实施例中，由计算机系统410和电力系统操作程序420所提供的功能性能够至少部分由包括带有或没有程序代码的通用和/或专用硬件的任何组合的一个或多个计算装置来实现。在各实施例中，硬件和程序代码在被包含时能够分别使用标准工程和编程技术来创建。
[0065]然而，当计算机系统410包括多个计算装置时，计算装置可通过任何类型的通信链路进行通信。此外，当执行本文所述的过程时，计算机系统410可使用任何类型的通信链路与一个或多个其他计算机系统进行通信。在任一种情况下，通信链路能够包括各种类型的有线和/或无线链路的任何组合；包括一种或多种类型的网络的任何组合；和/或利用现在已知和/或以后开发和/或发现的各种类型的传输技术和协议的任何组合。
[0066]如本文所述，电力系统操作程序420使计算机系统410能够实现例如图2示意所示的电力系统操作产品和/或方法。计算机系统410能够使用任何解决方案来得到电力系统操作数据418。例如，计算机系统410能够生成和/或用来生成电力系统操作数据418，从一个或多个数据存储(data store)中检索电力系统操作数据418，和/或从电力系统等之中或外部的另一个系统或装置、例如一个或多个传感器来接收电力系统操作数据418。
[0067]在另一个实施例中，本发明提供一种提供程序代码、例如电力系统操作程序420 (图4)的副本的方法，其实现例如参照图2示意所示和所述的、本文所述的过程的部分或全部。在这种情况下，计算机系统可处理实现本文所述过程的部分或全部的程序代码的副本，以便生成和传送设置了其特性的一个或多个的一组数据信号供在第二不同位置接收，其方式是以便对该组数据信号中的程序代码的副本进行编码。类似地，本发明的一实施例提供一种获取实现本文所述过程的部分或全部的程序代码的副本的方法，其包括:计算机系统接收本文所述的数据信号集合；以及将数据信号集合转化为固定在至少一个有形非暂时计算机可读介质中的计算机程序的副本。在任一种情况下，数据信号集合能够使用任何类型的通信链路来传送/接收。
[0068]在又一实施例中，本发明提供一种生成用于实现电力系统操作产品和/或方法的系统的方法。在这种情况下，能够得到(例如创建、维护、使成为可用等)计算机系统、例如计算机系统410 (图4)，并且能够得到(例如创建、购买、使用、修改等)用于执行本文所述过程的一个或多个组件并且部署到计算机系统。为此，该部署能够包括下列一个或多个:
(I)将程序代码安装到计算装置上；(2)将一个或多个计算和/或I/O装置添加到计算机系统；以及(3)结合和/或修改计算机系统，以便使其能够执行本文所述的过程；等等。
[0069]本书面描述使用包括最佳模式的示例来公开本发明，并且还使本领域的技术人员能够实施本发明，包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何结合方法。本发明的专利范围由权利要求书来定义，并且可包括本领域的技术人员想到的其他示例。如果这类其他示例具有与权利要求的文字语言完全相同的结构单元，或者如果它们包括具有与权利要求的文字语言的非实质差异的等效结构单元，则预计它们落入权利要求的范围之内。
【主权项】
1.一种双向电力系统，包括: 至少一个电源，配置成提供第一 DC电压的直流(DC)电力，并且包括配置成提供和接收所述第一 DC电压的所述DC电力的至少一个能量储存装置； 转换器，配置成耦合到所述至少一个电源，以在所述第一 DC电压的所述至少一个电源与大于所述第一 DC电压的第二 DC电压的母线之间转换和传递电力； 逆变器，配置成耦合到所述母线，并且配置成在所述第二 DC电压的所述母线与第一交流(AC)电压的配电网或负载中的至少一个之间转换和传递电力；以及 控制系统，耦合到所述至少一个电源、所述转换器和所述逆变器，所述控制系统配置成向所述负载提供电力，沿从所述至少一个电源到所述负载或所述配电网中的至少一个的第一方向传递电力，并且沿从所述配电网到所述至少一个能量储存装置的第二方向传递电力，以在所述至少一个能量储存装置中保持所定义量的所储存电力。2.如权利要求1所述的电力系统，还包括孤岛检测器，其与所述控制系统以及所述电力系统或所述配电网中的至少一个进行通信，并且配置成在所述电力系统或所述配电网中的至少一个中检测到孤岛状况时向所述控制系统发送孤岛信号。3.如权利要求2所述的电力系统，其中，所述孤岛检测器监测所述配电网的电压，以及所述孤岛事件包括与目标工作电压偏差所确定量的所述电压。4.如权利要求2所述的电力系统，其中，所述孤岛检测器监测所述配电网的频率，以及所述孤岛事件包括与目标工作频率偏差所确定量的所述频率。5.如权利要求2所述的电力系统，其中，响应所述孤岛信号和负载连接到所述系统，所述控制系统从所述至少一个电源向所述负载提供电力。6.如权利要求2所述的电力系统，其中，响应所述孤岛信号，所述控制系统将所述电力系统与所述配电网断开。7.如权利要求1所述的电力系统，其中，响应所述至少一个电源所供应的电力量超过对所述电力系统的需求，所述控制系统从所述至少一个电源向所述配电网提供电力。8.如权利要求1所述的电力系统，其中，所述控制系统监测所述第一DC电压、所述第二 DC电压或者所述第一 AC电压中的至少一个。9.如权利要求1所述的电力系统，其中，所述控制系统配置成监测所述至少一个能量储存装置的状态，所述状态包括所述至少一个能量储存装置中储存的电力量的指示，以及当所述所储存的电力量小于所定义量的所储存电力时从所述配电网吸取电力，以在所述至少一个能量储存装置中保持所确定量的所储存电力。10.如权利要求1所述的电力系统，其中，所述至少一个能量储存装置包括电池。11.如权利要求1所述的电力系统，其中，所述至少一个能量储存装置包括机械能量储存装置。12.—种方法，包括: 响应从电源可用的电力量超过对电力系统的需求，而沿从包括至少一个能量储存装置的所述电源到配电网的第一方向提供电力； 沿第二方向从所述配电网吸取电力，以向第一 AC负载供电； 沿所述第二方向从所述配电网吸取电力，以在所述至少一个能量储存装置中保持至少所确定量的电力；以及 监测所述电力系统或所述配电网中的至少一个中的孤岛状况。13.如权利要求12所述的方法，还包括通过保持到所述第一AC负载来响应孤岛状况，包括响应对所述电力系统的需求而沿所述第一方向从所述电源吸取电力。14.如权利要求13所述的方法，其中，所述保持到所述第一AC负载的电力包括沿所述第一方向从所述电源吸取电力，直到从所述电源的电力供应达到所定义阈值水平。15.如权利要求12所述的方法，还包括响应孤岛状况而关闭所述电力系统的转换器或所述电力系统的逆变器中的至少一个。16.如权利要求12所述的方法，还包括响应孤岛状况而将所述电力系统与所述配电网分离。17.一种控制器，配置用于: 响应从电源可用的电力量至少等于对电力系统的需求，而沿从所述电源到配电网的第一方向提供电力； 沿从所述配电网到所述电源的至少一个能量储存装置的第二方向提供电力，以在所述至少一个能量储存装置的一个或多个中保持至少所确定量的所储存电力；以及 监测所述电力系统或所述配电网中的至少一个中的孤岛状况。18.如权利要求17所述的控制器，还包括通过沿从所述电源到与所述电力系统耦合的第一 AC负载的所述第一方向提供电力，来响应所述电力系统或所述配电网中的至少一个中的孤岛状况。19.如权利要求17所述的控制器，还包括响应所确定状况而发起孤岛状况。20.如权利要求17所述的控制器，还包括通过将所述电力系统与所述配电网断开，来响应所述电力系统或所述配电网中的至少一个中的孤岛状况。
【专利摘要】双向电力系统(100)的电源(102)包括能量储存装置(134)。能够在DC电压的电源与AC电压的配电网(106)和/或负载(198)之间传递电力。控制系统(164)监测孤岛状况，以及在正常操作期间，保持能量储存装置中储存的电力量，并且向负载和/或网络提供电力。响应孤岛状况，到负载的电力能够使用能量储存装置来保持，以及借助于由控制系统响应孤岛检测器(199)而控制的开关(188)，电力系统能够关闭和/或与配电网分离。
【IPC分类】H02J3/38, H02M7/68, H02M3/00
【公开号】CN104904086
【申请号】CN201380065630
【发明人】R.G.瓦戈纳
【申请人】通用电气公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年10月2日
【公告号】EP2907213A1, US20140103724, WO2014062383A1...
最新回复(0)