具有優(yōu)先電力供應的受控轉(zhuǎn)換器架構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種以最大功率轉(zhuǎn)換效率將來自本地直流電電力源以及交流電(AC)市電兩者的受控直流電壓供應給電負載的功率轉(zhuǎn)換器架構(gòu)及其操作原理。對于所述本地電力源不能夠?qū)⒆銐虻碾娏μ峁┙o本地負載的情況，它附加地供應有來自所述AC市電的電力。在其它情況下，當本地源能夠提供比供應本地負載所需的更多電力時，電力還被饋送到所述AC電網(wǎng)中。
【專利說明】具有優(yōu)先電力供應的受控轉(zhuǎn)換器架構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于控制轉(zhuǎn)換器的操作以便實現(xiàn)優(yōu)先電力供應的設(shè)備和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著對“綠色”能量的不斷增長的需求，太陽能動力近年來已經(jīng)因其快速增長而吸引了很多的關(guān)注。為了將來自太陽能模塊的波動直流電(DC)輸出電壓轉(zhuǎn)換成很有規(guī)律的正弦交流電(AC)電壓，典型的太陽能動力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的架構(gòu)是兩級或單級的，其具有或不具有DC/DC轉(zhuǎn)換器。DC/DC級的存在能夠?qū)⒆儞Q器的輸入電壓維持在恒定和受控水平，并且能夠解耦電壓和功率流的控制。變換器將來自光伏陣列(PV)的DC電源變換為電網(wǎng)特性(grid-quality)的AC電源。取決于系統(tǒng)架構(gòu)，變換器還可以對能量存儲裝置進行充電和放電，并且可以控制特別是在住宅系統(tǒng)中的智能負載，例如智能家電。變換器/控制器如果包含自適應邏輯，則還可以確定多余能量何時被調(diào)度到電網(wǎng)或者被存儲。
[0003]針對變換器拓撲的一些設(shè)計目標是太陽能面板的最大功率點(MPP)追蹤以用于檢測具有最大輸入功率的輸入電壓以及變換器的最大能量效率。為了在MPP處運行變換器，電路必須能夠根據(jù)當前光條件調(diào)整輸入電壓。MPP通常是在開路電壓的約70%處，但這還依賴于所選擇的面板技術(shù)。為了實現(xiàn)這個，輸入電壓例如能夠用升壓電路動態(tài)地被調(diào)整。在第二級中，DC電壓能夠被轉(zhuǎn)化成正弦電網(wǎng)相容的電壓。升壓器將輸入電壓調(diào)整到MPP。輸出變換器將正弦輸出電流注入到電網(wǎng)中。
[0004]Florent Boico等人的:“Solar battery chargers for NiMH batteries”，IEEEtransactions on power electronics, Vol.22, N0.5, Sept.2007 公開了新的基于電壓和溫度的充電控制技術(shù)。為了提高充電速度，MPP追蹤器(MPPT)被實施在使用Sepic轉(zhuǎn)換器和旁路開關(guān)的微控制器內(nèi)。Sepic拓撲被使用，因為它在輸入端與輸出端之間提供公共地并且在輸入端處提供連續(xù)電流。旁路開關(guān)由微控制器進行控制。MPP通過調(diào)整DC/DC轉(zhuǎn)換器控制回路而被實現(xiàn)，當算法已穩(wěn)定在MPP附近時，微控制器評估MPPT是否增加輸送的功率。這個通過切換到直接連接并且比較輸送到電池的充電電流而被實行。最好的解決方案將被保留。在預定的時間周期之后，假如太陽能面板的MPP由于光強度或溫度而改變了，則兩種可能性(直接連接或MPPT)被再次嘗試。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目標是提供一種能夠以最大功率轉(zhuǎn)換效率將來自本地DC源以及AC市電兩者的受控DC電壓供應給電氣負載的改進的功率轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)。
[0006]這個目標通過如權(quán)利要求1中所要求保護的設(shè)備、通過如權(quán)利要求9中所要求保護的轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)、通過如權(quán)利要求10或11中所要求保護的芯片器件、通過如權(quán)利要求12中所要求保護的方法、以及通過如權(quán)利要求13中所要求保護的計算機程序產(chǎn)品而被實現(xiàn)。
[0007]因此，所提出的功率轉(zhuǎn)換解決方案包括由AC市電供應的雙向AC/DC轉(zhuǎn)換/轉(zhuǎn)換器以及由本地(非線性)DC源供應的DC/DC上轉(zhuǎn)換/轉(zhuǎn)換器，所述AC市電和所述本地(非線性)DC源共同供應連接到負載的DC/DC下轉(zhuǎn)換/轉(zhuǎn)換器。這三個功率轉(zhuǎn)換/轉(zhuǎn)換器的操作根據(jù)預定的測量的電氣參數(shù)而被控制。優(yōu)先級將是從在其最大功率點上操作的本地(非線性)DC源供應負載，其中所述兩個DC/DC轉(zhuǎn)換/轉(zhuǎn)換器中的一個將被控制以便在沒有能量轉(zhuǎn)換的情況下將其輸入直接地提供給其輸出以便使所提出的功率轉(zhuǎn)換的能量效率最大化。此外，所述雙向AC/DC轉(zhuǎn)換/轉(zhuǎn)換器因此可以被控制以便使在市電處的諧波失真保持為低值。
[0008]根據(jù)第一方面，所述控制器可以適應于控制第一和第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器以及AC/DC轉(zhuǎn)換器以便提供以下控制功能中的至少一個:
-所述DC電力源在其最大功率點上的操作；
-穩(wěn)定電壓的控制以便給電負載供應直流電；以及 -到AC電源的輸入電流的正弦時間函數(shù)的產(chǎn)生。
[0009]從而，所提出的轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)和方法能夠被用來提供為附加的負載供應穩(wěn)定的DC電壓并且取決于非線性DC電力源的可用功率來作為整流器或者作為變換器操作AC/DC轉(zhuǎn)換器的組合的功能性。
[0010]根據(jù)能夠與上述第一方面進行組合的第二方面，所述控制器可以適應于如果它基于所測量的電氣參數(shù)檢測到在第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出端處的功率水平高于在第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入端處的功率水平并且第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓基本上等于在電負載處的輸出電壓則將功率轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)設(shè)置成第一操作模式，并且其中在第一操作模式期間所述控制器適應于控制第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器以便加載DC電力源來產(chǎn)生最大輸出功率,適應于控制第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器以便在沒有能量轉(zhuǎn)換的情況下將其輸入直接地傳導到其輸出，以及適應于控制AC/DC轉(zhuǎn)換器以便作為變換器操作。因此，兩個電力負載能夠供應有來自一個電力源的能量。
[0011]根據(jù)能夠與上述第一和第二方面中的至少一個進行組合的第三方面，所述控制器可以適應于如果它基于所測量的電氣參數(shù)檢測到在第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出端處的功率水平高于在第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入端處的功率水平并且第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓高于在電負載處的輸出電壓則將功率轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)設(shè)置成第二操作模式，并且其中在第二操作模式期間所述控制器適應于控制第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器以便在沒有能量轉(zhuǎn)換的情況下將其輸入直接地傳導到其輸出，適應于控制第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器以便將DC電力源的輸出電壓下轉(zhuǎn)換成在電負載處的輸出電壓，以及適應于控制AC/DC轉(zhuǎn)換器以便作為變換器操作。因此，再次，兩個電力負載能夠供應有來自一個電力源的能量。
[0012]根據(jù)能夠與上述第一至第三方面中的至少一個進行組合的第四方面，所述控制器可以適應于如果它基于所測量的電氣參數(shù)檢測到在第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出端處的功率水平低于在第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入端處的功率水平并且第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓基本上等于在電負載處的輸出電壓則將功率轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)設(shè)置成第三操作模式，并且其中在第三操作模式期間所述控制器適應于控制第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器以便加載DC電力源來產(chǎn)生最大輸出功率，適應于控制第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器以便在沒有能量轉(zhuǎn)換的情況下將其輸入直接地傳導到其輸出，以及適應于控制AC/DC轉(zhuǎn)換器以便作為整流器操作。因此，在這里，一個電力負載能夠供應有來自兩個電力源的能量。
[0013]根據(jù)能夠與上述第一至第四方面中的至少一個進行組合的第五方面，所述控制器可以適應于如果它基于所測量的電氣參數(shù)檢測到由DC電力源所供應的功率水平低于在電負載處要求的功率水平并且第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓高于在電負載處的輸出電壓則將功率轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)設(shè)置成第四操作模式，并且其中在第四操作模式期間所述控制器適應于控制第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器以便在沒有能量轉(zhuǎn)換的情況下將其輸入直接地傳導到其輸出，適應于控制第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器以便在電負載處產(chǎn)生穩(wěn)定的輸出電壓，以及適應于控制AC/DC轉(zhuǎn)換器以便作為整流器操作。因此，再次，一個電力負載能夠供應有來自兩個電力源的能量。
[0014]根據(jù)能夠與上述第一至第五方面中的至少一個進行組合的第六方面，所測量的電氣參數(shù)可以包括第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓和輸出電流、第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入電流和輸出電壓、以及AC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入電流。從而，上述控制功能能夠通過所述轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的連接內(nèi)的簡單測量來實現(xiàn)。
[0015]根據(jù)能夠與上述第一至第六方面中的至少一個進行組合的第七方面，所述電負載可以包括發(fā)光二極管、有機發(fā)光二極管以及建筑物內(nèi)的電器中的至少一個。因此，具有優(yōu)先電力供應的改進的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)能夠被提供。
[0016]在本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于控制功率轉(zhuǎn)換的計算機程序，其中，所述計算機程序包括用于當計算機程序在控制負載監(jiān)控設(shè)備的計算機上運行時使功率轉(zhuǎn)換設(shè)備執(zhí)行上述方法的步驟的代碼裝置。
[0017]上述設(shè)備和轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)可以被實施為能夠被安裝到電路板的硬件電路、單個芯片或芯片組。所述芯片或芯片組可以包括被程序或軟件例程控制的處理器。
[0018]應當理解，本發(fā)明的實施例還可以是從屬權(quán)利要求與相應的獨立權(quán)利要求的任意組合。
[0019]本發(fā)明的這些和其它方面從在下文中所描述的實施例將是明顯的，并且將參考在下文中所描述的實施例而被闡明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]在以下圖中:
圖1示出了常規(guī)太陽能轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的示意框圖；
圖2示出了作為輸出電壓的函數(shù)的、光伏模塊的輸出功率的非線性特性；
圖3示出了指示常規(guī)太陽能轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的狀態(tài)平面中的兩個操作模式的圖；
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的轉(zhuǎn)換器設(shè)備的示意框圖；以及 圖5示出了指示狀態(tài)平面中的、根據(jù)實施例的轉(zhuǎn)換器設(shè)備的四個操作模式的圖。
【具體實施方式】
[0021]以下實施例涉及用于控制轉(zhuǎn)換器的操作以便以最大效率實現(xiàn)優(yōu)先電力供應的改進的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
[0022]描述從如圖1中所描繪的并網(wǎng)太陽能系統(tǒng)的常規(guī)轉(zhuǎn)換器架構(gòu)開始，所述常規(guī)轉(zhuǎn)換器架構(gòu)通過如稍后描述的所提出的架構(gòu)而被改進。一串光伏模塊形成非線性電力源并且產(chǎn)生被連接到DC/DC轉(zhuǎn)換器10的輸入端的DC電壓％。DC/DC轉(zhuǎn)換器10被控制使得非線性電力源在其最大功率點(MPP)上操作并且因此產(chǎn)生最大輸出功率P1 = V1 X I10 DC/DC轉(zhuǎn)換器10產(chǎn)生DC輸出電壓V2，所述DC輸出電壓V2是DC/AC轉(zhuǎn)換器(或DC/AC變換器)12的輸入電壓，所述DC/AC轉(zhuǎn)換器12將電力饋送到具有AC電壓V3的AC市電或電網(wǎng)中。DC/DC轉(zhuǎn)換器10的拓撲可以為升壓轉(zhuǎn)換器。DC/AC變換器12可以為與單相市電電壓連接的全橋式變換器或與三相市電電壓連接的B6橋式變換器。
[0023]圖2示出了作為輸出電壓V1的函數(shù)的、PV電池或模塊的輸出功率的非線性特性。例如，其它非線性電力源是風能系統(tǒng)和燃料電池。PV模塊可以在一系列電壓和電流上被操作。通過將負載電阻從零(即短路)改變?yōu)闊o限大(即開路)，最高效率能夠被確定為在其處模塊輸送最大功率的點。這個MPP發(fā)生在電流乘電壓的乘積是在其最大值處的地方。在無電壓的短路電流下或者在無電流的開路電壓處無功率產(chǎn)生。因此，所產(chǎn)生的最大功率被預計在這兩個點之間的某處，其在功率曲線上的僅一個地方，在1-V曲線(未示出)的“拐點”附近。這個點表示PV模塊在將太陽光轉(zhuǎn)換成電力下的最大效率。
[0024]圖3在常規(guī)太陽能轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的狀態(tài)平面中示出了指示圖1的常規(guī)轉(zhuǎn)換器的兩個操作模式的圖。該操作可以被分成第一操作模式(OMl)和第二操作模式(0M2)以便使功率轉(zhuǎn)換效率最大化。如果V1低于DC/AC轉(zhuǎn)換器12的所要求的標稱輸入電壓V2.標稱則DC/DC (升壓)轉(zhuǎn)換器10將能量從其 輸入電壓V1升壓到較高的輸出電壓V2，這對應于圖3中的第一操作模式。
[0025]在第二操作模式下，DC/DC轉(zhuǎn)換器10將其輸入電壓直接地傳導到其輸出，即V1 =V2，而不用任何能量轉(zhuǎn)換來使功率轉(zhuǎn)換效率最大化。如果在最大功率點(MPP)上的V1大于DC/AC變換器12的最小要求的DC輸入電壓，即V1≥V2._，則第二操作模式被使用。
[0026]轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)具有兩個控制功能。首先，MPP控制在第二操作模式中被用DC/AC轉(zhuǎn)換器12實現(xiàn)?；蛘進PP控制在第一操作模式中被用DC/DC轉(zhuǎn)換器10實現(xiàn)。其次，DC/AC轉(zhuǎn)換器12將其DC輸入電流I2轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的AC輸出電流13。
[0027]在下文中，根據(jù)本實施例的所提出的轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)或架構(gòu)被描述。
[0028]圖4示出了根據(jù)本實施例的轉(zhuǎn)換器設(shè)備的示意框圖。轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)可以被實施為電路板上的單個芯片或者芯片組或分立硬件電路。轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)具有專用控制器模塊或控制器24，其測量在第一DC/DC轉(zhuǎn)換器(DC/DC I) 20_1的輸出端處的DC電壓V2，所述第一DC/DC轉(zhuǎn)換器(DC/DC I) 20-1被連接到具有DC輸出電SV1的非線性電力源的輸出端。第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器20-1從非線性電力源汲取輸出電流I”此外，控制器24測量第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器20-1的DC輸出電流I2.1并且得到作為結(jié)果的第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器20-1的輸出功率P1 = 12」X V2。附加地，控制器24測量被連接到負載的第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器(DC/DC 2) 20_2的DC輸入電流12.4，并且得到作為結(jié)果的第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器20-2的輸入功率P4 = I2.4 X V2。此外，控制器24測量第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器20-2跨越負載R 的輸出電壓V4。而且，控制器24測量被連接到具有電壓V3的AC市電的雙向AC/DC轉(zhuǎn)換器22的DC輸入電流12.3并且得到作為結(jié)果的AC/DC轉(zhuǎn)換器22的輸入功率P3 = I2.3 X V2。第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器20_1的輸出端子被并行連接到AC/DC轉(zhuǎn)換器22和第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器20_2的輸入端子。測量通過使用適當?shù)臏y量元件或電路得到要被控制器24處理的模擬或數(shù)字測量值而被執(zhí)行。
[0029]基于所測量的值，控制器24產(chǎn)生三個控制信號C1-C3來使用上述輸入變量以及控制功能操作轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)以便基于第一控制信號C1控制第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器20-1的操作，以便基于第二控制信號C2控制第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器20-2的操作，以及以便基于第三控制信號C3控制雙向AC/DC轉(zhuǎn)換器22的操作。[0030]與上述常規(guī)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)相反，根據(jù)本實施例的所提出的轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)向附加的負載 供應穩(wěn)定的DC電壓V4,如果P4 > P1則作為整流器操作AC/DC轉(zhuǎn)換器22，或者如果P4 <
P1則作為變換器操作AC/DC轉(zhuǎn)換器22。
[0031]為了實現(xiàn)本實施例中的這個功能性，專用控制器24適應于提供三個控制功能:在其最大功率點上操作電壓V1的非線性電力源、控制穩(wěn)定的電壓V4以便向本地負載供應直流電、以及以低諧波失真產(chǎn)生I3的正弦時間函數(shù)。這些控制功能被用圖4的轉(zhuǎn)換器架構(gòu)的不同功率轉(zhuǎn)換器20-1、20-2以及22實現(xiàn)以便根據(jù)在下面被描述并且在表I中被概述的四個操作模式來使功率轉(zhuǎn)換效率最大化。
[0032]如果控制器24基于上述測量的值檢測到P1 >匕且％〈 V2 = V4，則控制器24將轉(zhuǎn)換器架構(gòu)設(shè)置成第一操作模式(OMl)。在這里，第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器20-1被第一控制信號C1控制以便加載非線性電力源使得它產(chǎn)生最大輸出功率P”這個受控MPP操作是第一控制功能。因此，第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器20-1將其輸入電壓V1升壓到穩(wěn)定的輸出電壓V2，所述穩(wěn)定的輸出電壓V2是DC/AC轉(zhuǎn)換器22以及DC電壓V4的所要求的輸入電壓。那實現(xiàn)第二控制功能。第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器20-2被第二控制信號C2控制以便在沒有任何能量轉(zhuǎn)換的情況下將其輸入電壓直接地傳導到其輸出來提高能量效率。非線性電力源V1產(chǎn)生高于功率水平P4的功率水平P1以便對在第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器20-2的輸出端處的DC負載Riis進行供應。因此，AC/DC轉(zhuǎn)換器22被第三控制信號C3控制以便作為具有受控輸入功率P3 = P1 - P4的變換器操作，其產(chǎn)生被供應給具有電壓V3的正弦電壓源(AC裝置)的穩(wěn)定的正弦電流I3 >
O。那是第二控制功能。
[0033]如果控制器24基于上述測量的值檢測到P1 >匕且％ = V2 > V4，則控制器24將轉(zhuǎn)換器架構(gòu)設(shè)置成第二操作模式(0M2)。在這里,第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器20-1被第一控制信號C1控制以便在沒有任何能量轉(zhuǎn)換的情況下將其輸入電壓V1直接傳導到其輸出V2來提高能量效率。第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器20-2被第二控制信號C2控制以便將輸入電壓V1下轉(zhuǎn)換成到較低的受控輸出電壓V4。那是第一控制功能。在電壓V1處的非線性電力源產(chǎn)生高于功率水平P4的功率水平P1以便供應在第二轉(zhuǎn)換器20-2的輸出端處的DC負載因此，AC/DC轉(zhuǎn)換器被第三控制信號C3控制以便作為變換器操作，所述變換器以將穩(wěn)定的正弦電流I3 >O產(chǎn)生到在電壓V3下的正弦電壓源(AC市電)中的受控輸入功率P3= P1 - P4進行操作。I3的正弦時間函數(shù)的控制是第二控制功能。饋送到具有電壓V3的AC電網(wǎng)中的功率水平P3=P1 - P4的控制是第三控制功能。這個第三控制功能還實現(xiàn)非線性電力源在電壓V1下的MPP操作。
[0034]如果控制器24基于上述測量的值檢測到P1 > P4且V1〈 V2 = V4,則控制器24將轉(zhuǎn)換器架構(gòu)設(shè)置成第三操作模式(0M3)。在這里，AC/DC轉(zhuǎn)換器22被第三控制信號C3控制以便作為整流器來操作，所述整流器以正弦電流I3 < O產(chǎn)生受控的DC電壓V2 = V4。那是第一控制功能和第二控制功能。第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器20-2被第二控制信號C2控制以便在沒有任何能量轉(zhuǎn)換的情況下將其輸入電壓傳導到其輸出V2 = V4來提高能量效率。第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器20-1被第一控制信號C1控制以便加載非線性電力源V1使得它產(chǎn)生最大輸出功率Plt=輸入電壓V1因此被升壓到較高的DC電壓V2。用來使功率水平P1最大化的這個穩(wěn)定MPP操作是第三控制功能。
[0035]如果控制器24基于上述測量的值檢測到P1〈匕且％ = V2 > V4，則控制器24將轉(zhuǎn)換器架構(gòu)設(shè)置成第四操作模式(0M4)。在這里，AC/DC轉(zhuǎn)換器22被第三控制信號C3控制以便作為以正弦電流I3 < O產(chǎn)生受控的DC電壓V2 = V1的整流器來操作。I3的正弦時間函數(shù)是第一控制功能。I3的幅度被調(diào)節(jié)使得整流器添加了不能夠由非線性電壓源在電壓V1下提供的功率水平P3 = P4 - P10這個控制功能是迫使非線性電力源在最大功率點處進行操作的第二控制功能。第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器20-1被第一控制信號C1控制以便在沒有任何能量轉(zhuǎn)換的情況下將其輸入電壓傳導到其輸出V1 = V2來提高能量效率。因此，電壓V1是受作為整流器操作的AC/DC控制器22的操作控制的非線性電力源的MPP的函數(shù)。第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器20-2被第二控制信號C2控制以便從較高的DC輸入電壓V1 = V2產(chǎn)生穩(wěn)定的DC電壓V4。那是第三控制功能。
[0036]上述第一至第四操作模式能夠被概述在下面的表1中:
【權(quán)利要求】
1.一種用于控制功率轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的設(shè)備，所述功率轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)具有連接到AC電源的雙向AC/DC轉(zhuǎn)換器(22)、連接到DC電力源并且具有電壓上轉(zhuǎn)換功能的第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器(20-1)、以及連接到電負載(Riis)并且具有電壓下轉(zhuǎn)換功能的第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器(20-2)，所述設(shè)備包括:控制器(24)，其適應于根據(jù)測量的電氣參數(shù)來控制所述AC/DC轉(zhuǎn)換器(22)以及所述第一和第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器(20-1，20-2)功率的操作以便以高優(yōu)先級經(jīng)由所述第一和第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器(20-1，20-2)給所述電負載(R負載)供應來自所述直流電電力源的受控DC電壓和功率，而以較低優(yōu)先級經(jīng)由所述AC/DC轉(zhuǎn)換器(22)和所述第二轉(zhuǎn)換器(20-2)供應來自所述AC電源的電力，其中所述兩個DC/DC轉(zhuǎn)換器(20_1，20-2)中的一個被控制以便在沒有能量轉(zhuǎn)換的情況下將其輸入直接地傳導到其輸出來使所述轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的能量效率最大化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述控制器(24)適應于控制所述第一和第二DC/DC轉(zhuǎn)換器(20-1，20-2)以及所述AC/DC轉(zhuǎn)換器(22)以便提供以下控制功能中的至少一個: -所述DC電力源在其最大功率點上的操作； -穩(wěn)定電壓的控制以便給所述電負載(Riis)供應直流電；以及 -到AC電源的輸入電流的正弦時間函數(shù)的產(chǎn)生。
3.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的設(shè)備，其中，所述控制器(24)適應于如果它基于所述測量的電氣參數(shù)檢測到在所述第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器(20-1)的輸出端處的功率水平(P1)高于在所述第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器(20-2)的輸入端處的功率水平(P4)并且所述第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器(20_1)的輸出電壓(V2)基本上等于在所述電負載(Riis)處的所述輸出電壓(V4)則將所述功率轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)設(shè)置成第一操作模式，并且其中在所述第一操作模式期間所述控制器(24)適應于控制所述第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器(20-1)以便加載所述DC電力源來產(chǎn)生最大輸出功率，適應于控制所述第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器(20-2)以便在沒有能量轉(zhuǎn)換的情況下將其輸入直接地傳導到其輸出，以及適應于控制所述AC/DC轉(zhuǎn)換器(22)以便作為變換器操作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述控制器適應于如果它基于所述測量的電氣參數(shù)檢測到在所述第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器(20-1)的輸出端處的功率水平(P1)高于在所述第二DC/DC轉(zhuǎn)換器(20-2)的輸入端處的功率水平(P4)并且所述第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器(20_1)的輸出電壓(V2)高于在所述電負載(Ri^)處的輸出電壓(V4)則將所述功率轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)設(shè)置成第二操作模式，并且其中在所述第二操作模式期間所述控制器(24)適應于控制所述第一DC/DC轉(zhuǎn)換器(20-1)以便在沒有能量轉(zhuǎn)換的情況下將其輸入直接地傳導到其輸出，適應于控制所述第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器(20-2)以便將所述DC電力源的輸出電壓(V1)下轉(zhuǎn)換成在所述電負載(Ri^)處的所述輸出電壓(V4),以及適應于控制所述AC/DC轉(zhuǎn)換器(22)以便作為變換器操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述控制器適應于如果它基于所述測量的電氣參數(shù)檢測到在所述第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器(20-1)的輸出端處的功率水平(P1)低于在所述第二DC/DC轉(zhuǎn)換器(20-2)的輸入端處的功率水平(P4)并且所述第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器(20_1)的輸出電壓(V2)基本上等于在所述電負載(Riis)處的輸出電壓(V4)則將所述功率轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)設(shè)置成第三操作模式，并且其中在所述第三操作模式期間所述控制器(24)適應于控制所述第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器(20-1)以便加載所述DC電力源來產(chǎn)生最大輸出功率，適應于控制所述第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器(20-2)以便在沒有能量轉(zhuǎn)換的情況下將其輸入直接地傳導到其輸出，以及適應于控制所述AC/DC轉(zhuǎn)換器(22)以便作為整流器操作。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述控制器適應于如果它基于所述測量的電氣參數(shù)檢測到由所述DC電力源所供應的功率水平(P1)低于在所述電負載(Riis)處要求的功率水平(P4)并且所述第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器(20-1)的輸出電壓(V2)高于在所述電負載(R負載)處的所述輸出電壓(V4)則將所述功率轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)設(shè)置成第四操作模式，并且其中在所述第四操作模式期間所述控制器(24)適應于控制所述第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器(20-1)以便在沒有能量轉(zhuǎn)換的情況下將其輸入直接地傳導到其輸出，適應于控制所述第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器(20-2)以便在所述電負載(Riis)處產(chǎn)生穩(wěn)定輸出電壓(V4),以及適應于控制所述AC/DC轉(zhuǎn)換器(22)以便作為整流器操作。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述測量的電氣參數(shù)包括所述第一DC/DC轉(zhuǎn)換器(20-1)的輸出電壓(V2)和輸出電流(12」)、所述第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器(20-2)的輸入電流(I2.4)和輸出電壓(V4)、以及所述AC/DC轉(zhuǎn)換器(22)的輸入電流(12.3)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述電負載(Riis)包括發(fā)光二極管、有機發(fā)光二極管以及建筑物中的電器中的至少一個。
9.一種功率轉(zhuǎn)換器系統(tǒng),其包括: -連接到AC電源的雙向AC/DC轉(zhuǎn)換器(22)； -連接到DC電力源并且具有電壓上轉(zhuǎn)換功能的第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器(20-1)；-連接到電負載(--)并且具有電壓下轉(zhuǎn)換功能的第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器(20-2);以及 -根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備。
10.一種芯片器件，其包括根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備。
11.一種芯片器件，其包括根據(jù)權(quán)利要求9的功率轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)。
12.—種控制功率轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的方法，所述功率轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)具有連接到AC電源的雙向AC/DC轉(zhuǎn)換器(22)、連接到DC電力源并且具有電壓上轉(zhuǎn)換功能的第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器(20-1)、以及連接到電負載(Riis)并且具有電壓下轉(zhuǎn)換功能的第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器(20-2)，所述方法包括:根據(jù)測量的電氣參數(shù)控制所述AC/DC轉(zhuǎn)換器(22)以及所述第一和第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器(20-1，20-2)功率的操作以便以高優(yōu)先級經(jīng)由所述第一和第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器(20-1，20-2)給所述電負載(Ri^)供應來自所述直流電電力源的受控DC電壓和功率，而以較低優(yōu)先級經(jīng)由所述AC/DC轉(zhuǎn)換器(22)和所述第二轉(zhuǎn)換器(20-2)供應來自所述AC電源的電力，其中所述兩個DC/DC轉(zhuǎn)換器(20-1，20-2)中的一個被控制以便在沒有能量轉(zhuǎn)換的情況下將其輸入直接地傳導到其輸出來使所述轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的能量效率最大化。
13.一種計算機程序產(chǎn)品，其包括用于當在計算器件上運行時產(chǎn)生方法權(quán)利要求12的步驟的代碼裝置。
【文檔編號】H02J1/10GK103477525SQ201280019116
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月20日
【發(fā)明者】U.博伊科 申請人:皇家飛利浦有限公司