[发明专利]连接子电网与交流电压网的设备及调节电功率的方法

说明书

一种用于调节电功率的方法，该电功率经由连接点(11、21、31)流入或流出电气子电网(12、22、32)，其中子电网(12、22、32)具有至少一个电负载(13)，并且电负载(13)经由通信连接与控制设备(16)连接，在该方法中，测量流经连接点(11、21、31)的电功率，并根据流经连接点(11、21、31)的电功率由控制设备(16)预先规定电负载(13)的最大功率消耗。一种用于连接多相子电网(22、32)与上级多相交流电压网(10)的设备，该多相子电网具有能量产生系统(23)和能量储存器(15)，该设备被配置用于在交流电压网(10)与子电网(22、32)之间传输电功率，并且包括AC‑AC转换器(21、31)，该AC‑AC转换器具有电网接口、其间连接有中间电路的两个逆变器桥电路以及子电网接口。该设备还包括控制设备(16)，该控制设备被配置用于根据能量产生系统(23)和/或能量储存器(15)的功率值借助于适当地操控AC‑AC转换器(21、31)的逆变器桥电路来调整流经子电网接口(21、31)的各个相位的电功率。

发明的技术领域

本发明涉及用于连接子电网(Teilnetz)与交流电压网的设备、用于调节经由连接点流入或流出子电网的电功率的方法以及用于操作子电网的方法。

现有技术

用于输送和分配电功率的交流电压网可以被划分成不同的电网区段。此外，可以划分成电网层级，其中不同的电网层级通常具有不同的电网电压，并且经由变压器相互连接。通过经由连接点将子电网(例如，家庭、工业企业或居民区)连接到交流电压网，在这样的电网层级内形成电网区段，其中这些连接点两侧的电网电压是基本相等的，也就是说，这些连接点不包括连接点的位置处的交流电压网与经由连接点连接到交流电压网的子电网之间的任何电压变换。

在作为子电网连接到上级交流电压网的电网区段内，可以布置产生和/或消耗电能的各种单元，特别是发电机、储存器和用电器。特别地，子电网可以包括光伏系统，该光伏系统经由单相逆变器或多相逆变器将电功率馈入到子电网中并且给用电器供电，这些用电器经由单相接口或多相接口从子电网汲取电功率。此外，电储存器，特别是电池，可以经由单相电池转换器或多相电池转换器选择性地从子电网汲取电功率，或者将电功率馈入到子电网中。

传统的连接点被设计用于将有限的电功率从交流电压网传输到子电网中。一方面由于有越来越多分散的能量产生(这特别地在可再生的能量发生器的情况下导致子电网中或子电网附近的电功率高且在时间上易变)，并且另一方面由于功率需求高且同样在时间上易变的用电器日益增加(特别是在电动交通工具领域)，连接点以及交流电压网整体的负荷可能达到临界数量级。例如，可能在晚上或夜间出现这样的状况，其中在一个子电网内以高功率为一个电动车辆或更多个电动车辆充电，而同时被布置在子电网中或子电网附近的光伏系统不产生任何电功率，因此必须由上级交流电压网提供非常高的功率并经由连接点将功率馈送到子电网中。因此，连接点和交流电压网的负荷很重，并且存在使连接点或甚至交流电压网整体过载的风险。此外，子电网内的切换过程可能导致危及连接点或交流电压网的稳定性的负荷峰值。

为此，迄今为止的解决方法例如包括在时间上交错的操作，或者在特定的时间和/或根据相应的本地产能来限制用于电动车辆的充电功率，以及使用来自必要时被布置在子电网中的能量储存器的缓存的能量。然而，由于延长了电动车辆的充电时间，对充电功率的总体限制导致失去便利性。能量储存器的使用提高了成本，并且由于固有的有限反应速度仅有限地适用于避免负荷峰值。