專利名稱：在電池和電網(wǎng)之間交換電能的電力交換系統(tǒng)和方法及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在電池和電網(wǎng)之間交換電能的電力交換系統(tǒng)、用于在電池和電網(wǎng)之間交換電能的方法，以及該電力交換系統(tǒng)的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
例如，用于在電池和電網(wǎng)之間交換電能的電力交換系統(tǒng)是用于電動(dòng)汽車的電池充電器。用于電動(dòng)汽車的汽車電池充電器通常包括單相或三相電網(wǎng)變壓器、用于將交流轉(zhuǎn)換成用于給電池充電的直流的整流器單元以及用于控制用于給電池充電的該直流的電子控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于在電池和電網(wǎng)之間交換電能的高效和可靠的電力交換系統(tǒng)。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于在電池和電網(wǎng)之間交換電能的高效和高可靠的方法。這些目的通過權(quán)利要求中所指定的發(fā)明來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明背后的構(gòu)思是根據(jù)提供充電電流的電網(wǎng)的電氣狀態(tài)來控制電池的充電電流。本發(fā)明提供一種用于在電池和電網(wǎng)之間交換電能的電力交換系統(tǒng)。該交換系統(tǒng)包括用于將電網(wǎng)的交流轉(zhuǎn)換成用于給電池充電的直流的整流器單元；用于測(cè)量電網(wǎng)的電參數(shù)的電網(wǎng)測(cè)量裝置；以及用于根據(jù)電網(wǎng)的電參數(shù)來調(diào)整用于給電池充電的該直流的控制器單元。另外，本發(fā)明提供一種通過操作該電力交換系統(tǒng)而在電池和電網(wǎng)之間交換電能的方法。該方法包括a)提供電力交換系統(tǒng)、電池和電網(wǎng)，其中該電池和電網(wǎng)互連，使得電能可以在電池和電網(wǎng)之間進(jìn)行交換；b)通過該電力交換系統(tǒng)的電網(wǎng)測(cè)量裝置來測(cè)量電網(wǎng)的電參數(shù)；c)通過該電力交換系統(tǒng)的控制器單元根據(jù)電網(wǎng)參數(shù)來調(diào)整用于給電池充電的直流；d)將電網(wǎng)的交流轉(zhuǎn)換成用于給電池充電的直流；以及d)通過該直流給電池充電。另外，公開了一種用于給電池充電的電力交換系統(tǒng)的應(yīng)用。所有種類的可再充電電池是可能的。優(yōu)選地，電池選自由交通工具電池、液流電池和電化學(xué)電池組成的組。借助于該電力交換系統(tǒng)，這些種類的電池可以被充電。電網(wǎng)的電參數(shù)的測(cè)量可以在電池充電之前執(zhí)行。但是優(yōu)選同時(shí)測(cè)量和充電。同時(shí)測(cè)量和充電意味著在充電的同時(shí)發(fā)生測(cè)量。這具有可以針對(duì)電網(wǎng)狀態(tài)的改變來立即調(diào)整充電電流的優(yōu)點(diǎn)。這也與調(diào)整和轉(zhuǎn)換有關(guān)。因此，在優(yōu)選實(shí)施例中，測(cè)量、調(diào)整、轉(zhuǎn)換和/或充電是同時(shí)執(zhí)行的。確定電網(wǎng)的至少一種電參數(shù)。也可以檢測(cè)電網(wǎng)的兩個(gè)或更多電參數(shù)。電池的充電是基于一個(gè)或多個(gè)電參數(shù)而執(zhí)行的。電網(wǎng)的電參數(shù)選自由電網(wǎng)的電流、電壓和頻率組成的
組。 在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，控制器單元被配置為使得根據(jù)電參數(shù)提供用于給電池充電或放電的預(yù)定義(預(yù)定)直流。例如，該電參數(shù)是電網(wǎng)的電壓。該控制器單元被配置為在電網(wǎng)的電壓降的情況下提供預(yù)定義的響應(yīng)(預(yù)定地調(diào)整用于給電池充電的直流)。優(yōu)選地，控制器單元被配置為使得可以檢測(cè)到電網(wǎng)內(nèi)的本地電網(wǎng)擾動(dòng)和/或可以提供電網(wǎng)支持。所述擾動(dòng)可以被修復(fù)?？商娲?，實(shí)現(xiàn)電池充電的調(diào)整。電力交換系統(tǒng)包括主電流電路，其選自由單相電路、兩相電路和三相電路組成的組。該主電路是電力交換系統(tǒng)的主要部分。在另外的優(yōu)選實(shí)施例中，電力交換系統(tǒng)包括用于將電池的直流轉(zhuǎn)換成交流以給電網(wǎng)供應(yīng)該交流的逆變器單元。源自電池的直流可以被逆變(invert)并傳輸?shù)诫娋W(wǎng)。發(fā)生電池的放電。電池具有用于電網(wǎng)的電源的功能。測(cè)量和/或調(diào)整可以通過導(dǎo)線束(wire-bound)通信來執(zhí)行。優(yōu)選地，在電網(wǎng)操作員和控制器單元之間執(zhí)行無(wú)線通信。因此，在更優(yōu)選的實(shí)施例中，電力交換系統(tǒng)可以從遠(yuǎn)程位置(例如電網(wǎng)操作員控制中心)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和/或控制?？梢灾挥幸粋€(gè)交換系統(tǒng)。至于交換的電力量，并行操作的多個(gè)所描述的電力交換系統(tǒng)是有利的。因此，關(guān)于本發(fā)明的另外方面，提供電力交換系統(tǒng)中的至少兩個(gè)的設(shè)備 (arrangement)，其中所述電力交換系統(tǒng)可以并行操作。組合的汽車電池充電器和電網(wǎng)逆變器通常包括單相或三相電網(wǎng)變壓器、具有四象限操作能力的電力電氣裝置，該操作能力包括汽車電池與電網(wǎng)之間的有功功率輸入/輸出和無(wú)功功率輸入/輸出。組合的汽車電池充電器和電網(wǎng)逆變器也包括汽車電池的充電和放電的電子控制。在未來，電網(wǎng)的整體結(jié)構(gòu)和控制很可能會(huì)發(fā)生改變?；诰哂写笮屯桨l(fā)電機(jī)的中心發(fā)電站的大量的發(fā)電容量很可能被分布式發(fā)電單元所代替，該發(fā)電單元如風(fēng)力、波浪力、太陽(yáng)能和基于生物量的小型發(fā)電單元。對(duì)電網(wǎng)的頻率平衡和電壓控制傳統(tǒng)上已由大型中心發(fā)電單元來執(zhí)行，所述大型中心發(fā)電單元配備有控制系統(tǒng)以確保穩(wěn)定的電力頻率和電壓。傳統(tǒng)上，中心發(fā)電站是基于化石燃料(如媒、天然氣或石油)的。由于化石燃料的可用資源是有限的，并且來自基于化石燃料的電力生產(chǎn)的CO2排放對(duì)全球氣候的影響引起嚴(yán)重關(guān)注，在未來，更多的可持續(xù)發(fā)電系統(tǒng)將會(huì)連接到公用電網(wǎng)系統(tǒng)。發(fā)電系統(tǒng)的這種變化將需要對(duì)使整個(gè)電網(wǎng)保持平衡的方式進(jìn)行重新思考。當(dāng)許多分布式可再生能量發(fā)電單元代替大型中心單元時(shí)，所謂的“智能電網(wǎng)”方案正在被發(fā)展作為一種保證公用電網(wǎng)上的有功和無(wú)功功率平衡的方式。在智能電網(wǎng)中，不僅發(fā)電單元而且一些電力消耗者也應(yīng)該行動(dòng)起來以維持電網(wǎng)上的平衡。此外，電能儲(chǔ)存容量是非常重要的以便當(dāng)發(fā)電超過電力消耗時(shí)儲(chǔ)存能量以及以便當(dāng)電力消耗超過發(fā)電時(shí)釋放能量。在智能電網(wǎng)中，發(fā)電單元和電力消耗單元的至少一部分都應(yīng)參與保持電網(wǎng)穩(wěn)定和平衡。對(duì)于發(fā)電單元來說，最重要的特征是頻率控制、電壓或無(wú)功功率控制以及甚至在短時(shí)電壓驟降期間保持與電網(wǎng)連接的能力(渡過故障能力)。
在先進(jìn)的智能電網(wǎng)方案中，除了智能發(fā)電單元和電力消耗單元之外，一個(gè)非常重要的元件是能量?jī)?chǔ)存單元。在此，具有諸如20-50kWh下的其大電池的電動(dòng)汽車是非常有吸引力的。由于其優(yōu)越的效率、零排放以及可再生能源的可能使用，電動(dòng)汽車很可能受到越來越多的歡迎。大多數(shù)汽車一天只使用幾個(gè)小時(shí)，在不用的時(shí)候，電動(dòng)汽車可以經(jīng)常通過電池充電器連接到電網(wǎng)。如果例如在白天期間在所有者的工作地點(diǎn)不存在對(duì)充電設(shè)施的訪問，那么汽車至少可以在晚上期間進(jìn)行連接。但是非常重要的是，大量汽車電池的充電是關(guān)于電網(wǎng)上的發(fā)電/負(fù)荷情況而協(xié)調(diào)的。特別地，在一天結(jié)束時(shí)，電池可以連接到電池充電器，以及唯一的要求經(jīng)常是電池在第二天早晨的某一時(shí)刻被完全或部分(到預(yù)定義的水平)充電通過不同的方法，可以保證至少在電網(wǎng)上的整體負(fù)荷低的時(shí)候進(jìn)行充電。然而，作為先進(jìn)的智能電網(wǎng)方案，很可能要求更多的先進(jìn)控制方法來控制電網(wǎng)與電動(dòng)汽車電池之間的相互作用。通過電網(wǎng)操作員的數(shù)據(jù)通信和對(duì)電池充電器的控制是一種選擇，這將允許電網(wǎng)操作員控制電池充電時(shí)間，只要在汽車所有者選定的時(shí)間對(duì)電池充電。當(dāng)大量具有該裝置的電動(dòng)汽車被連接到電網(wǎng)時(shí)，與電網(wǎng)操作員的數(shù)據(jù)通信和控制鏈路相組合地使用包括汽車電池的充電和放電的電子控制的組合的汽車電池充電器與電網(wǎng)逆變器可以提供許多新的機(jī)會(huì)來維持智能電網(wǎng)上的電網(wǎng)平衡。汽車電池充電器可以成為以智能的和經(jīng)濟(jì)的方式平衡電網(wǎng)方面的關(guān)鍵元件。相對(duì)大量的這種先進(jìn)的電池充電器和電動(dòng)交通工具將會(huì)給電網(wǎng)增加非常有吸引力的能量?jī)?chǔ)存設(shè)施。使用電池充電器和電動(dòng)汽車電池作為關(guān)于電網(wǎng)的可逆能量?jī)?chǔ)存設(shè)施已經(jīng)在各種論文中被描述。然而，本發(fā)明涉及對(duì)汽車電池充電系統(tǒng)的總體電網(wǎng)性能可能具有重要性的更具體特征，因?yàn)樗鼈兊倪B接容量與整個(gè)電網(wǎng)容量相比潛在地可以是顯著的。


本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)根據(jù)參考附圖的示例性實(shí)施例的描述而得出。圖1示出了電力交換系統(tǒng)的例子。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的示例性實(shí)施例包括單相或三相電網(wǎng)變壓器、用于將AC電網(wǎng)電流轉(zhuǎn)換成 DC電流的電力電子裝置。電流流動(dòng)是可逆的，意味著當(dāng)從電網(wǎng)消耗有功功率來對(duì)電池進(jìn)行充電時(shí)，該電力電子裝置可以用作整流器?？商娲?，當(dāng)有功功率通過使電池放電而釋放、 逆變成AC電流而饋入電網(wǎng)時(shí)，該電力電子裝置可以作為逆變器。本發(fā)明的示例性實(shí)施例還包括用于控制汽車電池的充電和放電的電子控制裝置以及用于對(duì)電力電子裝置的電網(wǎng)側(cè)的電流和電壓進(jìn)行相位角控制的電子控制裝置。相位角控制可以在電力流動(dòng)的雙向上均起作用以允許系統(tǒng)的所謂四象限操作。電網(wǎng)測(cè)量裝置測(cè)量電力電子裝置和電網(wǎng)之間的電流、電壓、頻率和相位角。作為對(duì)電網(wǎng)頻率自標(biāo)稱頻率的變化的響應(yīng)，該單元可以調(diào)節(jié)實(shí)際有功功率流動(dòng)以便有助于抵消頻率偏差(與常規(guī)發(fā)電廠上的頻率調(diào)速器(governor)類似)。作為對(duì)與預(yù)定目標(biāo)電壓的偏差的響應(yīng)，該單元可以調(diào)節(jié)實(shí)際無(wú)功功率以便有助于電壓控制來維持本地電壓?？商娲?，該單元可以被設(shè)置成在特定功率因數(shù)下操作或以特定無(wú)功電力交換進(jìn)行操作。當(dāng)該單元操作于逆變器模式時(shí)，控制裝置可被設(shè)置成在電網(wǎng)電壓的短時(shí)驟降期間維持操作，例如達(dá)到3秒。這個(gè)所謂的渡過故障能力經(jīng)常是更大的發(fā)電系統(tǒng)所需的以便在電網(wǎng)的故障排除后維持系統(tǒng)平衡?？梢园ㄓ糜谠搯卧倪h(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)交換的數(shù)據(jù)通信鏈路。大致參考圖1，本發(fā)明的示例性實(shí)施例包括電池充電系統(tǒng)形式的電力交換系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一個(gè)電力電子單元或電力轉(zhuǎn)換器(converter)單元5，其可用于將電力從公用電網(wǎng)1供應(yīng)到電可再充電DC電池7。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，電力電子單元或電力轉(zhuǎn)換器單元5也可用于以反向電力流動(dòng)將電力從電池7供應(yīng)給公用電網(wǎng)1。電力轉(zhuǎn)換器單元 5可以使用用于AC-AC電壓變換的電力變壓器3而對(duì)接于電網(wǎng)1。電網(wǎng)測(cè)量裝置11連接在可逆電力轉(zhuǎn)換器5和電網(wǎng)1之間以便測(cè)量該電力轉(zhuǎn)換器和電網(wǎng)之間交換的電流及電力。電網(wǎng)測(cè)量裝置11也可以測(cè)量電壓、頻率以及電流與電壓之間的相位角。電網(wǎng)測(cè)量裝置20的輸出連接到電網(wǎng)響應(yīng)控制器21，其被布置用于調(diào)整電力轉(zhuǎn)換器5和電網(wǎng)1之間的有功和無(wú)功功率流動(dòng)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，電網(wǎng)響應(yīng)控制器21是用于可逆電池充電器的內(nèi)部控制器以及諸如內(nèi)部單元控制器等的組成部分。在另一個(gè)實(shí)施例中，該控制器是在電網(wǎng)響應(yīng)控制器和電池充電器單元之間使用通信方式的外部電網(wǎng)響應(yīng)控制器。該電池充電器單元被配置成根據(jù)電網(wǎng)測(cè)量裝置20的輸出向電網(wǎng)1提供有功和無(wú)功電流及功率，并以這種方式在不平衡情況下有助于電網(wǎng)頻率和電壓的穩(wěn)定性。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，電池測(cè)量裝置14連接在可逆電力轉(zhuǎn)換器5和電池7之間以便測(cè)量電池7電壓以及在電力轉(zhuǎn)換器5和電池7之間的電流。電池測(cè)量裝置25的輸出連接到電池充電/放電控制器沈，其被布置用于控制電池7的充電和放電電流。電池充電/放電控制器沈?qū)⒋_保根據(jù)電池7電壓限制電池7充電和放電以便保護(hù)電池7免于過電壓和欠電壓。電力轉(zhuǎn)換器控制器23通過有功和無(wú)功電流或發(fā)送到電力電子單元5的功率參考設(shè)定點(diǎn)12來控制電力電子單元5的有功和無(wú)功功率流動(dòng)及方向。在本發(fā)明的實(shí)施例中，電池充電/放電控制器沈的輸出M連接到電力轉(zhuǎn)換器控制器23。電池充電/放電控制器沈通過電池測(cè)量裝置14來監(jiān)測(cè)在充電模式下和/或在放電模式下的電池7狀況。電池7充電/放電控制器沈的目的是提供充電和/或放電限制， 即根據(jù)電池7的狀況的、轉(zhuǎn)換器控制器23的參考設(shè)定點(diǎn)減少。這個(gè)控制特征將保護(hù)電池7 免于過度充電和/或放電至低于特定水平。在本發(fā)明的實(shí)施例中，連接到電網(wǎng)測(cè)量裝置20的電網(wǎng)響應(yīng)控制器21被設(shè)置成通過電網(wǎng)測(cè)量裝置11來監(jiān)測(cè)電網(wǎng)參數(shù)，并且特別地對(duì)在電網(wǎng)1上的電壓和頻率與預(yù)設(shè)值或標(biāo)稱值的偏差做出反應(yīng)。作為對(duì)電網(wǎng)1頻率自標(biāo)稱頻率或預(yù)設(shè)頻率的變化的響應(yīng)，電網(wǎng)響應(yīng)控制器21可以調(diào)節(jié)實(shí)際有功功率流動(dòng)，例如通過經(jīng)由輸出22將增量(delta)功率參考發(fā)送到電力轉(zhuǎn)換器控制器23以便有助于抵消頻率偏差(與常規(guī)發(fā)電廠上的頻率調(diào)速器類似)。作為對(duì)電網(wǎng)1電壓與預(yù)定義目標(biāo)電壓的偏差的響應(yīng)，電網(wǎng)響應(yīng)控制器21可以調(diào)節(jié)實(shí)際無(wú)功功率，例如通過經(jīng)由輸出22將增量電壓或無(wú)功電流或功率參考發(fā)送到電力轉(zhuǎn)換器控制器23以便有助于電壓控制從而維持電網(wǎng)1電壓?？商娲?，電網(wǎng)響應(yīng)控制器21可以被設(shè)置成控制特定功率因數(shù)或特定無(wú)功功率交換，例如通過經(jīng)由輸出22將增量電壓或無(wú)功電流或功率參考發(fā)送到電力轉(zhuǎn)換器控制器 23。當(dāng)電池充電單元操作在逆變器模式下時(shí)，其在電網(wǎng)上充當(dāng)發(fā)電單元。在逆變器模式下，電網(wǎng)響應(yīng)控制器21可以被設(shè)置成在電網(wǎng)1電壓的短暫驟降期間維持操作，例如達(dá)到3 秒。在這個(gè)模式下，電網(wǎng)響應(yīng)控制器21可以通過輸出22將有功和/或無(wú)功電流或功率參考設(shè)定點(diǎn)發(fā)送到電力轉(zhuǎn)換器控制器23。電網(wǎng)響應(yīng)控制器21在電壓驟降期間根據(jù)電網(wǎng)測(cè)量裝置11連續(xù)測(cè)量到的電網(wǎng)1電壓計(jì)算有功和/或無(wú)功電流或功率參考設(shè)定點(diǎn)，例如通過預(yù)定義查找表，對(duì)于電網(wǎng)1電壓低于特定閾值水平的驟降而言，該預(yù)定義查找表針對(duì)在電網(wǎng)1 電壓和有功和/或無(wú)功電流或功率流動(dòng)(在電力電子單元5與電網(wǎng)1之間)之間的關(guān)系。 這個(gè)所謂的渡過故障能力經(jīng)常是更大的發(fā)電系統(tǒng)所需的以便在電網(wǎng)的故障排除后維持系統(tǒng)平衡。在本發(fā)明的實(shí)施例中，用于電池7充電單元的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制的數(shù)據(jù)通信鏈路30 連接到電力轉(zhuǎn)換器控制器23。數(shù)據(jù)通信鏈路可以采用電話、因特網(wǎng)或其他類型的通信系統(tǒng)以用于在電池充電單元和諸如電網(wǎng)操作員的遠(yuǎn)程控制中心31之間的通信。數(shù)據(jù)通信鏈路 30可以使遠(yuǎn)程控制中心31可得到關(guān)于電池7充電單元的特定信息。從電池7充電單元到遠(yuǎn)程控制中心31的數(shù)據(jù)信息的例子是-最大充電功率[kW];-最大放電功率[kW];-最大充電容量[kWh]；-實(shí)際充電水平W-100%]；-充電完成的時(shí)間和日期[時(shí)間和日期]；-充電應(yīng)完成至什么充電水平？W-100%];-頻率響應(yīng)設(shè)置(不工作區(qū)(deadband)，垂度(droop)等)；-電壓/無(wú)功功率控制設(shè)置(目標(biāo)，不工作區(qū)，垂度等)。數(shù)據(jù)通信鏈路30也可以促進(jìn)遠(yuǎn)程控制中心31的遠(yuǎn)程控制。從遠(yuǎn)程控制中心31 到電池7充電單元的控制命令的例子是-遠(yuǎn)程控制啟用/禁用；-充電功率參考[kW];-放電功率參考[kW];-頻率響應(yīng)設(shè)置(不工作區(qū)，垂度等)；-電壓/無(wú)功功率控制設(shè)置(目標(biāo)，不工作區(qū)，垂度等)?；谥T如電網(wǎng)操作員的遠(yuǎn)程控制中心31通過數(shù)據(jù)通信鏈路30可得到的數(shù)據(jù)信息，遠(yuǎn)程控制中心31能夠利用電池7充電單元來參與電網(wǎng)1在特定限制內(nèi)的平衡，主要是完成充電的指定時(shí)間和日期。用于遠(yuǎn)程控制中心31的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制的數(shù)據(jù)通信鏈路30可以用于遠(yuǎn)程控制中心31的手動(dòng)或自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，遠(yuǎn)程控制中心31例如電網(wǎng)操作員可以監(jiān)測(cè)和改變電池7充電單元的頻率響應(yīng)設(shè)置和/或電壓/無(wú)功功率控制設(shè)置，以便確保足夠的電網(wǎng)1響應(yīng)設(shè)置是有效的。在本發(fā)明的實(shí)施例中，電力轉(zhuǎn)換器控制器23連接到電力電子單元5、電池7充電/ 放電控制器26、電網(wǎng)響應(yīng)控制器21和數(shù)據(jù)通信鏈路30。電力轉(zhuǎn)換器控制器23計(jì)算至電力電子單元5的 有功和無(wú)功電流或功率參考設(shè)定點(diǎn)。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，來自電池7 充電/放電控制器26、電網(wǎng)響應(yīng)控制器21和數(shù)據(jù)通信鏈路30的輸入可以被電力轉(zhuǎn)換器控制器23以優(yōu)先級(jí)順序進(jìn)行處理，以便提供由電網(wǎng)響應(yīng)控制器21請(qǐng)求的電網(wǎng)1擾動(dòng)響應(yīng)、提供由電池充電/放電控制器26請(qǐng)求的電池7的保護(hù)以及控制由遠(yuǎn)程控制中心31請(qǐng)求的電池7充電/放電?？梢砸圆煌姆绞絹碓O(shè)置優(yōu)先級(jí)順序，但典型的順序可以是1.提供電網(wǎng)1擾動(dòng)響應(yīng)；2.保護(hù)電池7;3.執(zhí)行由操作員請(qǐng)求的電池7充電/放電。
權(quán)利要求
1.一種用于在電池和電網(wǎng)之間交換電能的電力交換系統(tǒng)，該交換系統(tǒng)包括 -整流器單元，用于將電網(wǎng)的交流轉(zhuǎn)換成用于給電池充電的直流；-電網(wǎng)測(cè)量裝置，用于測(cè)量電網(wǎng)的電參數(shù)；以及 -控制器單元，用于根據(jù)電網(wǎng)的電參數(shù)來調(diào)整用于給電池充電的直流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電力交換系統(tǒng)，其中電網(wǎng)的參數(shù)選自由電網(wǎng)的電流、電壓和頻率組成的組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的電力交換系統(tǒng)，其中該控制器單元被配置成使得根據(jù)電參數(shù)來提供用于給電池充電或放電的預(yù)定義直流。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的電力交換單元，其中該控制器單元被配置成使得能夠檢測(cè)到電網(wǎng)內(nèi)的本地電網(wǎng)擾動(dòng)和/或能夠提供電網(wǎng)支持。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的電力交換系統(tǒng)，其中該電力交換系統(tǒng)包括主電流電路，所述主電流電路選自由單相電路、兩相電路和三相電路組成的組。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的電力交換系統(tǒng)，其中該電力交換系統(tǒng)包括用于將電池的直流轉(zhuǎn)換成交流以給電網(wǎng)供應(yīng)該交流的逆變器單元。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的電力交換系統(tǒng)，其中該電網(wǎng)測(cè)量裝置和/或控制器單元是與該電網(wǎng)和/或與該電池物理分離的。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的電力交換系統(tǒng)，其中該電力交換系統(tǒng)能夠從遠(yuǎn)程位置進(jìn)行監(jiān)測(cè)和/或控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8之一的電力交換系統(tǒng)中的至少兩個(gè)的設(shè)備，其中所述電力交換系統(tǒng)能夠并行操作。
10.一種用于通過操作根據(jù)權(quán)利要求1-8之一的電力交換系統(tǒng)以在電池和電網(wǎng)之間交換電能的方法，該方法包括a)提供電力交換系統(tǒng)、電池和電網(wǎng)，其中該電池和電網(wǎng)被互連以使得能夠在電池和電網(wǎng)之間交換電能；b)通過該電力交換系統(tǒng)的電網(wǎng)測(cè)量裝置來測(cè)量電網(wǎng)的電參數(shù)；c)通過該電力交換系統(tǒng)的控制器單元根據(jù)電網(wǎng)的參數(shù)來調(diào)整用于給電池充電的直流；d)將電網(wǎng)的交流轉(zhuǎn)換成用于給電池充電的直流；以及 d)通過該直流給電池充電。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中測(cè)量、調(diào)整、轉(zhuǎn)換和/或充電是同時(shí)執(zhí)行的。
12.一種用于給電池充電的電力交換系統(tǒng)的應(yīng)用。
13.一種根據(jù)權(quán)利要求12的電力交換系統(tǒng)的應(yīng)用，其中該電池選自由交通工具電池、 液流電池和電化學(xué)電池組成的組。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于在電池和電網(wǎng)之間交換電能的電力交換系統(tǒng)和方法及應(yīng)用。本發(fā)明提供一種用于在電池和電網(wǎng)之間交換電能的電力交換系統(tǒng)。該交換系統(tǒng)包括用于將電網(wǎng)的交流轉(zhuǎn)換成用于給電池充電的直流的整流器單元；用于測(cè)量電網(wǎng)的電參數(shù)的電網(wǎng)測(cè)量裝置；以及用于根據(jù)電網(wǎng)的電參數(shù)來調(diào)整用于給電池充電的直流的控制器單元。另外，提供一種用于在電池和電網(wǎng)之間交換電能的方法以及電力交換系統(tǒng)的一種應(yīng)用。
文檔編號(hào)H02J3/32GK102237689SQ20111014465
公開日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2011年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月3日
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