具有可控多個(gè)輸入整流的供電設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于從第一 AC電源和第二 AC電源中的至少一個(gè)提供電力的供電設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]在當(dāng)需要非?？煽康碾娏┙o時(shí)以及/或者當(dāng)可用電源不可靠時(shí)的情況下，可能需要能夠在不同AC電源之間進(jìn)行切換，以防止或至少減小對(duì)電力用戶的電力供給的損失。
[0003]為了提供不同AC電源之間的這樣的切換，已知的是使用了通過物理地閉合或斷開電路來連接或切斷AC電源的機(jī)電轉(zhuǎn)換開關(guān)。
[0004]這樣的常規(guī)機(jī)電轉(zhuǎn)換開關(guān)具有各種缺點(diǎn)。例如，如果第一 AC電源出現(xiàn)故障，則可能會(huì)存在一段時(shí)間的電力供給中斷，直到第二 AC電源被連接為止。此外，機(jī)電開關(guān)可能會(huì)導(dǎo)致閉鎖和高電流瞬變。
[0005]US 5 138 184公開了一種用于在AC電源之間進(jìn)行切換的所謂的靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)備。這種類型的設(shè)備與上述常規(guī)機(jī)電轉(zhuǎn)換開關(guān)相比可以更快速地進(jìn)行切換。
[0006]根據(jù)US 5 138 184的靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)備可以非常適合于饋送AC負(fù)載。當(dāng)期望饋送DC負(fù)載例如電池等時(shí)，來自靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)備的輸出需要使用附加電路例如全波整流器橋來進(jìn)行整流。這導(dǎo)致了電力損失和熱應(yīng)力，其在以下應(yīng)用中可能會(huì)特別不利:具有高效能要求的可再生能源應(yīng)用或者非常關(guān)注較高環(huán)境操作溫度和有限冷卻可能性的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]考慮到現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)和其它缺點(diǎn)，因此本發(fā)明的總體目的是提供一種更節(jié)能的方式，使得能夠在第一 AC電源與第二 AC電源之間進(jìn)行切換，特別是用于饋送DC負(fù)載。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，因此提供一種供電設(shè)備，用于從第一AC電源和第二AC電源中的至少一個(gè)向電力消耗裝置或者電力轉(zhuǎn)換裝置提供電力，該供電設(shè)備包括:第一輸入端子和第二輸入端子，用于將第一 AC電源連接在第一輸入端子與第二輸入端子之間；第三輸入端子和第四輸入端子，用于將第二 AC電源連接在第三輸入端子與第四輸入端子之間；第一輸出端子和第二輸出端子，用于將電力消耗裝置或電力轉(zhuǎn)換裝置連接在第一輸出端子與第二輸出端子之間；多個(gè)整流器裝置，包括:至少一個(gè)整流器裝置，其以防止電流從第一輸出端子流向輸入端子中的每個(gè)的方式將輸入端子中的每個(gè)與第一輸出端子電連接；以及至少一個(gè)整流器裝置，其以防止電流從輸入端子流向第二輸出端子的方式將輸入端子中的每個(gè)與第二輸出端子電連接，其中，多個(gè)整流器裝置中的第一整流器裝置、多個(gè)整流器裝置中的第二整流器裝置、多個(gè)整流器裝置中的第三整流器裝置和多個(gè)整流器裝置中的第四整流器裝置中的每個(gè)整流器裝置是可控整流器裝置，其可被控制成允許或者阻止電流流過該可控整流器裝置，其中，該第一整流器裝置將第一輸入端子與第一輸出端子電連接，該第二整流器裝置將第一輸入端子與第二輸出端子電連接，該第三整流器裝置將第四輸入端子與第一輸出端子電連接，該第四整流器裝置將第四輸入端子與第二輸出端子電連接。
[0009]“AC電源”應(yīng)當(dāng)被理解為交流(AC)電力的任何源。特別地，第一 AC電源和第二 AC電源二者中的任一個(gè)可以是例如單相AC電源或者是來自三相AC電源的一相。AC電源的示例例如包括電力網(wǎng)、內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)、風(fēng)力渦輪機(jī)等。
[0010]“電力消耗裝置”或簡(jiǎn)稱“負(fù)載”，可以是消耗作為交流電流(AC)或直流電流(DC)的電力的任何負(fù)載。
[0011]整流器裝置是一種至少在其正常操作狀況下僅在一個(gè)方向上傳導(dǎo)電流的裝置。各種二極管是整流器裝置的示例。
[0012]有利地，將第二輸入端子和第三輸入端子分別與第一輸出端子和第二輸出端子電連接的整流器裝置可以是不可控整流器裝置，例如二極管。在優(yōu)選實(shí)施方式中，有利地，第二輸入端子和第三輸入端子可以是公共輸入端子。
[0013]本發(fā)明基于可控整流器裝置在被適當(dāng)?shù)夭贾玫那闆r下可以用于執(zhí)行以下雙重功能的實(shí)現(xiàn)^AC電源的輸出進(jìn)行整流，以及在第一 AC電源與第二 AC電源之間進(jìn)行切換。這提供了特別是用于饋送DC負(fù)載的更節(jié)能的供電設(shè)備。
[0014]此外，與現(xiàn)有技術(shù)相比，AC電源之間的改進(jìn)的切換可以提供更簡(jiǎn)單、成本更低的解決方案。可以僅使用單向開關(guān)元件并且在不移動(dòng)部件的情況下來執(zhí)行切換。
[0015]此外，可以完全地或部分地進(jìn)行第一 AC電源與第二 AC電源之間的切換。部分切換(總電力的一部分來自第一 AC電源，而總電力的另一部分來自第二 AC電源)允許盡可能優(yōu)選使用第一 AC電源，而使用第二 AC電源進(jìn)行“補(bǔ)充”。例如，第一 AC電源可以是可再生能源的源，例如風(fēng)力渦輪機(jī)。
[0016]此外，根據(jù)本發(fā)明的供電設(shè)備的各種實(shí)施方式提供了 AC電源之間的逐漸(“軟”)切換，其可以大幅減小AC電源的電路下游的壓力和/或負(fù)載的壓力。
[0017]根據(jù)本發(fā)明各種的實(shí)施方式，供電設(shè)備還可以包括控制器，其連接到可控整流器裝置中的每一個(gè)，以用于控制電流流過可控整流器裝置。通過該控制器，供電設(shè)備可以基于第一 AC電源和/或第二 AC電源的存儲(chǔ)狀況和/或感測(cè)的特性來分別獨(dú)立地控制來自第一AC電源和第二 AC電源的電流的流動(dòng)。
[0018]可以以硬件、軟件或其組合的形式來提供控制器，并且控制器的配置可以通過該控制器中的硬件來實(shí)現(xiàn)，通過適于在包括在控制器中的微處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序來實(shí)現(xiàn)，或者作為它們的組合來實(shí)現(xiàn)。
[0019]根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，控制器可以被配置成:控制第一整流器裝置和第二整流器裝置，以允許電流僅在第一 AC電源的每半周期的一部分期間流過第一整流器裝置和第二整流器裝置中的至少一個(gè)；以及/或者控制第三整流器裝置和第四整流器裝置，以允許電流僅在第二 AC電源的每半周期的一部分期間流過第三整流器裝置和第四整流器裝置中的至少一個(gè)。
[0020]第一 AC電源和/或第二 AC電源的每半周期的一部分可以是范圍為半周期的0%至100%的可變部分。這種類型的控制通常被稱為導(dǎo)通角控制，并且是逐漸增加/減少從第一AC電源和/或第二 AC電源汲取的電流的簡(jiǎn)便方法。
[0021]這在開始或結(jié)束從第一 AC電源和/或第二 AC電源供給電流以實(shí)現(xiàn)“斜坡上升”或“斜坡下降”期間特別有用。在特定AC電源的“斜坡上升”之后，與該AC電源相關(guān)聯(lián)的可控整流器裝置可以被控制成總是“接通”(允許電流的流動(dòng))。
[0022]在各種實(shí)施方式中，每半周期的一部分可以在每半周期的末端，使得特定部分總是在相同相位位置處結(jié)束。對(duì)該部分進(jìn)行控制則涉及控制與特定的半周期的結(jié)束有關(guān)的“開始時(shí)間”。
[0023]該控制方案對(duì)于下述可控整流器裝置特別地有用:該可控整流器裝置可以被控制成從非導(dǎo)通狀態(tài)到導(dǎo)通狀態(tài)但不返回至非導(dǎo)通狀態(tài)。這樣的可控整流器裝置的示例是晶閘管。
[0024]此外，包括在供電設(shè)備中的控制器可以被配置成:控制第一整流器裝置，以允許電流僅在第一 AC電源的每個(gè)正半周期的一部分期間流過第一整流器裝置；以及控制第二整流器裝置，以允許電流僅在第一 AC電源的每個(gè)負(fù)半周期的一部分期間流過第二整流器裝置；以及/或者控制第三整流器裝置，以允許電流僅在第二 AC電源的每個(gè)正半周期的一部分期間流過第三整流器裝置；以及控制第四整流器裝置，以允許電流僅在第二 AC電源的每個(gè)負(fù)半周期的一部分期間流過第四整流器裝置。
[0025]因?yàn)榭梢栽谡胫芷诤拓?fù)半周期二者期間控制電流的流動(dòng)，所以根據(jù)這些實(shí)施方式的供電設(shè)備中的可控整流器裝置的交流控制允許有平滑的斜坡上升或斜坡下降。
[0026]應(yīng)當(dāng)注意的是，上述各種實(shí)施方式不依賴于對(duì)從(一個(gè)或多個(gè))第一 AC電源和/或(一個(gè)或多個(gè))第二 AC電源所汲取的輸入電流的主動(dòng)測(cè)量值，并且因此可以采用非常少的物理部件來實(shí)現(xiàn)，因此成本極低。
[0027]根據(jù)實(shí)施方式，控制器還可以包括:第一感測(cè)電路，其被布置成對(duì)由第一 AC電源所提供的第一電壓、第一頻率和第一電流中的至少一個(gè)進(jìn)行感測(cè)；以及第二感測(cè)電路，其被布置成對(duì)由第二 AC電源所提供的第二電壓、第二頻率和第二電流中的至少一個(gè)進(jìn)行感測(cè)。
[0028]在這樣的實(shí)施方式中，控制器可以有利地被配置成:基于第一電壓來控制第一整流器裝置和第二整流器裝置；以及基于第二電壓來控制第三整流器裝置和第四整流器裝置。
[0029]例如，上述對(duì)允許電流何時(shí)流過不同整流器裝置的時(shí)間的控制