输入AC电压控制双向功率转换器.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN104471816A(43)申请公布日2015.03.25(21)申请号201380028775.3(51)Int.Cl.(2006.01)(22)申请日2013.05.28H02J3/12(30)优先权数据61/6546282012.06.01US(85)PCT国际申请进入国家阶段日2014.12.01(86)PCT国际申请的申请数据PCT/CN2013/0763302013.05.28(87)PCT国际申请的公布数据WO2013/178054EN2013.12.05(71)申请人香港大学地址中国香港薄扶林道(72)发明人李志群许树源(74)专利代理机构中国专利代理(香港)有限公司72001代理人谢攀陈岚权利要求书1页说明书7页附图13页(54)发明名称输入AC电压控制双向功率转换器(57)摘要功率转换器家族具有输入ac电压调节而不是输出dc电压调节。双向转换器控制功率流并且将输入ac电压维持在某一参考值处或其附近。这些双向功率转换器处理有功和无功功率这二者，同时将输入ac电压维持在小容差内。对于未来的电网维护而言，这些转换器的使用是优选的，原因在于它们（i）确保负载需求遵循功率生成以及（ii）为电网提供分布式稳定性支持。转换器可以被用于有助于稳定电网的未来的智能负载中。CN104471816ACN104471816A权利要求书1/1页1.一种由输入ac功率源馈给的且向电负载（其可具有至少一个能量存储元件）提供输出的双向功率转换器，所述转换器能够以双向方式处理有功功率、无功功率或者这二者，其包括：输入电压控制与调节器；并且其中所述功率转换器的电压和电流矢量不限于90度。2.根据权利要求1所述的功率转换器，其中输入ac功率源是由具有大量间歇式可再生能源的ac功率源所生成的不稳定ac干线电压。3.根据权利要求1所述的功率转换器，其中所述输入电压控制与调节器关于输入ac电压而控制输入电流量值及其相位角，以便将输入ac电压调节为标称值或者标称值的范围内。4.根据权利要求1所述的功率转换器，其中所述输入电压控制与调节器在采用电压模式控制时生成用于控制功率转换器的电压量值和相位角信号，并且在采用电流模式控制时生成用于控制功率转换器的电流量值和相位角信号。5.根据权利要求4所述的功率转换器，其中相位角信号借助于同步电路来生成。6.根据权利要求1所述的功率转换器，其中所述输入电压控制与调节器通过各种控制方法之一来实现，包括比例积分微分（PID）方法、超前滞后补偿方法、以及状态空间控制、滑动模式控制、非线性边界控制方法。7.根据权利要求1所述的功率转换器，还包括输出电压反馈回路。8.根据权利要求1所述的功率转换器，其中其处理输入ac功率源和输出负载之间的有功功率或无功功率或者这二者；并且其中由功率转换器所生成的电压矢量和电流矢量能偏离90度，以便处理有功功率。9.根据权利要求1所述的功率转换器，其中电负载包含至少一个能量存储元件或功率源，并且所述功率转换器将有功和无功功率从负载传递回到输入ac功率源，以便调节输入功率源的输入ac电压。10.根据权利要求1所述的功率转换器，其中转换器是AC-DC功率转换器或者AC-DC-AC功率转换器或者AC-AC功率转换器。11.根据权利要求1所述的功率转换器，其中输入电压控制与调节器将下垂控制技术用于针对输入电压控制的控制回路中。12.根据权利要求1所述的功率转换器，其中输入电压控制与调节器包括相移控制和脉冲宽度调制切换方法。2CN104471816A说明书1/7页输入AC电压控制双向功率转换器[0001]相关申请的交叉引用本申请要求2012年6月1日提交的US专利申请序列号61/654,628的权益，本文通过引用将其全部内容包含在内。技术领域[0002]本文所公开的主题事项涉及双向AC-DC功率转换器和双向AC-AC转换器的输入ac电压调节和功率流控制。背景技术[0003]气候变化的提高意识已经促使全世界许多政府强加呼吁引入可再生能源的政策。当前的功率生成是“集中式的”和“单向的”。通过监视电网的电压和频率，公共事业公司可以确定负载中心（诸如城市）所需要的电量并且可以从发电厂生成所需的电功率量。功率生成与负载的平衡是针对功率系统的稳定性的必要条件。尽管功率生成与负载需求之间的差异可以被能量存储吸收，但是能量存储要么是昂贵的（诸如电池）要么依赖于位置（诸如水库）。对于现有的功率系统而言，控制范式是要使“功率生成遵循负载需求”以便维持功率系统稳定性。[0004]在未来的电网中，诸如太阳能面板和风力发电厂之类的可再生能源将以“分布式”方式安装并且功率流可以是“双向的”，即功率可以从这些发电厂供应到电网或者由这些发电厂从电网取得。对于公