[发明专利]用于直流能量存储器的电路

说明书

技术领域

本发明涉及用于直流能量存储器的电路，更具体地，涉及允许直流能量存储器向直流能量存储器的辅助系统——例如，像风扇或泵——供应功率的电路。 

背景技术

直流能量存储器能够通过许多不同技术实现，所述技术诸如电池(例如，锂和钠硫类型)、包括超级电容器(supercapacitor)和超电容器(ultracapacitor)的电容器以及液流电池(例如钒氧化还原液流电池)。能量能够被存储在直流能量存储器中并在需要时被释放。这种存储和释放能量的能力在许多不同应用中是有用的，所述应用包括存储过量的风能并且在以后当较少的风能可用时将该能量释放给交流电源网络或电力网。一种不同的应用是存储能量以防发电机停止运行。存储在直流能量存储器中的能量可随后用于保持必需的系统和服务运行，直到一个应急或备用发电机启动并投入运行。在一些情况下，对于需要高功率脉冲的能量的应用——诸如用于启动过山车的线性电动机，还可有帮助的是缓慢地存储能量，并允许存储在直流能量存储器中的能量被非常快速地释放。 

直流能量存储器通常会具有辅助系统，诸如泵、风扇、控制单元以及连接至交流电源网络的其它装置。如果交流电源网络中断或经历电压或频率瞬变，则辅助系统将不接收功率，这可导致直流能量存储器的实际运行产生问题。例如，如果用于冷却直流能量存储器的风扇停止工作，则这会导致不可接受的温度升高。某些类型的直流能量存储器还需要泵来以其最佳效率持续运行。 

发明内容

本发明提供一种直流能量存储器电路，该直流能量存储器电路包括：一个直流能量存储器，其具有辅助系统(例如，泵、风扇、控制 单元以及与所述直流能量存储器相关联的其他设备，与仅仅是连接至交流电源网络或电力网的普通消费负载相反，所述辅助系统对于所述直流能量存储器的正常或标准运行而言通常是必需的)；一个AC/DC功率转换器，其包括多个半导体功率开关器件，所述AC/DC功率转换器具有直流端子和交流端子，所述交流端子可选地通过一个滤波器和/或一个变压器电连接至一个交流电源网络或电力网；一个DC/DC功率转换器，其包括多个半导体功率开关器件，所述DC/DC功率转换器具有第一直流端子和第二直流端子，所述第一直流端子通过一个直流环节(dc link)电连接至所述AC/DC功率转换器的直流端子，所述第二直流端子可选地通过直流电感器和滤波电容器，电连接至所述直流能量存储器的直流端子；用于所述AC/DC功率转换器的第一控制器；以及，用于所述DC/DC功率转换器的第二控制器。 

所述直流能量存储器电路可运行在三个模式中的一个或多个模式下，可选地，当情况需要时在运行模式之间切换。在“自支持模式(self-supporting mode)”下，直流能量存储器电路被用于当从交流电源网络不可获得功率时将从直流能量存储器供应功率至直流能量存储器的辅助系统。在该模式下，直流能量存储器电路通常将与交流电源网络隔离，以确保交流电源网络中的故障不会妨碍自支持模式下的运行。直流能量存储器电路可通过任意合适的装置例如开关被隔离。在“岛式模式(island mode)”下，当直流能量存储器是主功率源时，所述直流能量存储器电路被用于从直流能量存储器供应功率至辅助系统和连接至交流电源网络的其他电负载。在“正常模式”下，交流电源网络正常运行并且连接至其他发电机。所述直流能量存储器电路被用于分别从交流电源网络供应功率至直流能量存储器，以及从直流能量存储器供应功率至交流电源网络，即，为直流能量存储器充电和使其放电。 

当直流能量存储器电路运行在其中功率被从所述直流能量存储器供应至所述直流能量存储器的辅助系统的自支持模式下时： 

所述第一控制器使用一个指示所述AC/DC功率转换器的交流端子处的期望交流电压的电压需求信号来控制所述AC/DC功率转换器的半导体功率开关器件，以实现对应于所述电压需求信号的期望水平 的交流电压，所述电压需求信号根据一个电压反馈信号和一个第二电压需求信号的比较得出，该第二电压需求信号被预设，以为所述直流能量存储器的辅助系统提供期望交流电压；以及 

所述第二控制器使用一个指示期望直流环节电流的电流需求信号来控制所述DC/DC功率转换器的半导体功率开关器件，以实现对应于所述电流需求信号的期望水平的直流环节电流，所述电流需求信号根据指示期望直流环节电压的一个直流环节电压需求信号与一个直流环节电压反馈信号的比较得出。