電力(等于自產(chǎn)功率P2乘以時間t的乘積)減去被供應到電網(wǎng)21的電力(等于流到所述雙向計量設備15的功率P4+乘以時間t的乘積)。
[0047]因此，一般地說，目的是最大化下面的比:
[0048][(P2)*t_(P4+)*t]/P2*t
[0049]為了這么做，所述控制模塊17可操作以便根據(jù)下面的模式驅動所述切換模塊16:
[0050]a)所述逆變器模塊10的調(diào)節(jié)和所述切換模塊16的接通以及因而屬于它的一個或多個開關18的閉合取決于達到被供應到電網(wǎng)21并由所述雙向計量設備15檢測到的自產(chǎn)功率P4+的閾值(P4+)th。實際上，當被供應到電網(wǎng)的自產(chǎn)功率P4+的量變得太大并可能變成對供應商或用戶來說不希望有的過量部分時，所述至少一個房屋負載14中的一個或多個被啟動以便將該過量部分用到連接到所述逆變器模塊10的房屋家電。在這種情況下，通過保持比率[(P2)*t-(P4+)*t]/P2*t高，來最大化自消耗，且超過由供應商對供應到電網(wǎng)的自產(chǎn)電力的量強加的限制也被防止。如果所述至少一個房屋負載14中的一個或多個的啟動不足以落在期望限制內(nèi)，則在這個操作模式中可能進一步限制由所述第二級12的所述逆變器產(chǎn)生的功率。
[0051]b)所述逆變器模塊10的調(diào)節(jié)和所述切換模塊16的啟動以及因而屬于它的一個或多個開關18的閉合取決于達到被供應到電網(wǎng)21的自產(chǎn)功率P4+的水平的閾值。實際上，當被供應到電網(wǎng)的自產(chǎn)功率P4+的量變得太大并超過某個啟動閾值時，所使用的功率P5-的量增加以給所述電池組13充電和/或一個或多個所述至少一個房屋負載14被啟動。
[0052]在這種情況下的目標是防止超過由供應商對供應到電網(wǎng)的自產(chǎn)功率的量設置的限制，和通過相對于電池充電將優(yōu)先級分配到房屋負載14來最大化自消耗，同時總是通過例如使用適當?shù)乃惴∕PPT來最大化可用可再生功率P1。因為負載14被指定優(yōu)先級，為了滿足負載的要求，電池充電可被中斷，且它也可被設置為放電。如果所述至少一個房屋負載14中的一個或多個的啟動不足以落在期望限制內(nèi)且仍然超過由電網(wǎng)供應商強加的被供應到電網(wǎng)的自產(chǎn)功率P4+的限制，則在這個操作模式中，可能限制由所述第二級12的所述逆變器產(chǎn)生的功率P2。
[0053]c)所述切換模塊16的啟動以及因而屬于它的一個或多個開關18的閉合取決于達到由所述第二級12供應的功率P2的水平的閾值。實際上，當由所述第二級12的逆變器供應的功率的量變得太大并超過啟動閾值時，所述至少一個房屋負載14中的一個或多個被啟動。在這種情況下，不一定使用所述雙向計量設備15，因為功率P2直接由所述第二級12的逆變器讀取，且如在前一情況b)中的必須減小功率P2也被防止。
[0054]d)所述逆變器模塊10的調(diào)節(jié)和所述切換模塊16的啟動以及因而屬于它的一個或多個開關的閉合以如下方式發(fā)生，以便在第一時間窗中將更高的優(yōu)先級給予所述電池模塊13的放電(例如使用包含在其中的功率用于給所述至少一個房屋負載14供電和/或將該功率轉換成AC發(fā)送到電網(wǎng)21)，并接著在第二時間窗中將更高的優(yōu)先級給予所述電池模塊13的充電。以這種方式，確保所述電池模塊13在所述第一時間窗結束時包含盡可能少的量的功率，使本身可用于在相繼的時間窗中累積在給所述逆變器模塊10的輸入中提供的功率的可能過量部分。
[0055]e)如在附圖4中所示的，所述切換模塊16與多個時間窗相關，在所述時間窗內(nèi)，不同的啟動閾值關于不同的控制參數(shù)被評估。以這種方式，所述啟動閾值可與被供應到電網(wǎng)21的自產(chǎn)功率P4+、被供應到電網(wǎng)的自產(chǎn)功率和電池充電功率的和(P4+) + ( IP5-1)或所產(chǎn)生的光伏功率Pl有關。
[0056]其它操作模式可由用戶通過經(jīng)由優(yōu)選地包括至少顯示器和鍵盤的相應用戶接口對所述控制模塊17起作用來被編程和選擇。
[0057]也清楚的是，基于功率值的讀取、計算和設置而描述的操作模式當然可簡單地通過引入適當?shù)膮⒖紩r間間隔來擴展到不基于功率值但基于電能的類似操作模式，因為如已知的能量等于功率乘以時間。
【主權項】
1.一種用于轉換和管理功率的裝置，包括: 輸入端子(20)，其耦合到輸入DC電壓； 逆變器模塊(10)，其包括:在輸入端連接到所述輸入端子(20)的第一DC-DC轉換級(11)、具有耦合到所述第一 DC-DC轉換級(11)的輸出端的輸入端和連接到電網(wǎng)(21)的輸出端的第二DC-AC轉換級(12)、在輸入端關聯(lián)到所述第一DC-DC轉換級(11)的輸出端和所述第二 DC-AC轉換級(12)的輸入端的電池充電器模塊(19)以及適合于調(diào)節(jié)所述逆變器模塊(10)的操作的控制模塊(17); 電池模塊(13)，其耦合到所述電池充電器模塊(19)的輸出端，所述電池模塊(13)適合于在再充電期間存儲來自所述第一 DC-DC轉換級(11)的功率并在放電期間將功率供應到所述第二 DC-AC轉換級(12); 至少一個房屋負載(14)，其關聯(lián)到所述第二級(12)的輸出端和所述電網(wǎng)(21); 功率計量設備，其適合于測量輸入到所述逆變器模塊(10)/從所述逆變器模塊(10)輸出的功率和由所述電網(wǎng)(21)吸收或供應到所述電網(wǎng)(21)的功率； 切換模塊(16)，其關聯(lián)到所述至少一個房屋負載(14)并適合于控制所述至少一個房屋負載(14)的接通或斷開； 特征在于， 所述控制模塊(17)還關聯(lián)到所述功率計量設備和所述切換模塊(16)，并適合于調(diào)節(jié)所述逆變器模塊(10)和所述切換模塊(16)的操作，使得乘以合適倍增系數(shù)的、到所述逆變器模塊(10)的輸入功率(PI，P5+)的值/來自所述逆變器模塊(10)的輸出功率(P2，P5_)的值與由所述電網(wǎng)(21)吸收的功率(P4-)的值或供應到所述電網(wǎng)(21)的功率(P4+)的值的組合實質(zhì)上等于所需的值。2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述控制模塊(17)適合于:根據(jù)適合于最大化由所述至少一個房屋負載(14)吸收的自產(chǎn)功率部分(Pl)和總自產(chǎn)功率(Pl)之間的比的操作模式，來調(diào)節(jié)所述逆變器模塊(10)和所述切換模塊(16)的操作。3.如前述權利要求中的一項或多項所述的裝置，其特征在于，所述控制模塊(17)適合于:根據(jù)適合于最大化由所述至少一個房屋負載(14)吸收的自產(chǎn)功率部分(Pl)和由所述至少一個房屋負載(14)吸收的總功率(P3)之間的比的操作模式，來調(diào)節(jié)所述逆變器模塊(10)的操作和所述切換模塊(16)的操作。4.如前述權利要求中的一項或多項所述的裝置，其特征在于，所述控制模塊(17)適合于:根據(jù)適合于通過增加由所述至少一個房屋負載(14)吸收的功率(P3)來限制被供應到所述電網(wǎng)(21)的來自所述第二級(12)的輸出中的功率(P4+)的操作模式，來調(diào)節(jié)所述逆變器模塊(1)的操作和所述切換模塊(16)的操作。5.如前述權利要求中的一項或多項所述的裝置，其特征在于，所述控制模塊(17)適合于:根據(jù)適合于通過增加來自所述電池充電器模塊(19)的輸出中的功率(P5-)來限制被饋送到所述電網(wǎng)(21)的功率(P4+)的操作模式，來調(diào)節(jié)所述逆變器模塊(10)的操作和所述切換模塊(16)的操作。6.如前述權利要求中的一項或多項所述的裝置，其特征在于，所述控制模塊(17)適合于:根據(jù)適合于在第一時間窗中給所述電池模塊(13)的放電以優(yōu)先級而在第二時間窗中給所述電池模塊(13)的充電以優(yōu)先級的操作模式，來調(diào)節(jié)所述逆變器模塊(10)的操作和所述切換模塊(16)的操作。7.如前述權利要求中的一項或多項所述的裝置，其特征在于，所述控制模塊(17)適合于定義在同一天內(nèi)的多個時間窗，不同的操作模式應用于所述時間窗。8.如前述權利要求中的一項或多項所述的裝置，其特征在于，所述控制模塊(17)包括用戶接口，所述用戶接口至少包括顯示器和鍵盤。9.如前述權利要求中的一項或多項所述的裝置，其特征在于，所述切換模塊(16)至少包括受控開關(18)，所述受控開關(18)適合于中斷或啟用給所述至少一個房屋負載(14)的功率供應。10.如前述權利要求中的一項或多項所述的裝置，其特征在于，所述切換模塊(16)包括適合于驅動所述至少一個房屋負載(14)的接通或斷開的有線或無線的通信接口，所述至少一個房屋負載(14)設置有與所述通信接口兼容的通信設備。11.如前述權利要求中的一項或多項所述的裝置，其特征在于，耦合到所述輸入端子(20)的所述DC輸入電壓由基于光伏能源的可再生電力的發(fā)電機產(chǎn)生。12.如權利要求11所述的裝置，其特征在于，所述第一DC-DC轉換級(I I)適合于通過應用MPPT算法來調(diào)節(jié)所述基于光伏能源的可再生電力的發(fā)電機的負載。13.一種光伏裝置，其用于產(chǎn)生單相或三相交流功率并將所述單相或三相交流功率供應到公用電網(wǎng)(21)或房屋負載(14)，所述光伏裝置包括:至少一個光伏電池板，其包括電輸出端，適合于暴露于太陽輻射用于接收太陽能，并適合于從所述太陽能產(chǎn)生直流電壓和功率；用于轉換和管理功率的裝置，其包括電輸出端和連接到所述光伏電池板的電輸出端的輸入端子(20)，所述用于轉換和管理功率的裝置適合于將所述直流電壓和功率轉換成單相或三相交流電壓和功率并通過所述電輸出端供應該單相或三相交流電壓和功率，以由連接到所述電輸出端的公用電網(wǎng)(21)或房屋負載(14)使用，其中所述用于轉換和管理功率的裝置為根據(jù)權利要求1到12中的一項或多項所述的類型。
【專利摘要】本發(fā)明提供了用于來自可再生能源的功率的轉換和優(yōu)化消耗管理的裝置。公開了不僅用于在家庭環(huán)境中轉換和優(yōu)化管理從可再生能源且特別是從太陽能源產(chǎn)生的功率且適合于控制功率的使用以便最大化管理成本效益同時確保優(yōu)化光伏發(fā)電機的能量收集的裝置。
【IPC分類】H02J7/34, H02J3/38, H02S10/00
【公開號】CN105680471
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】安德烈亞·貝卡蒂尼, 圭多·費索里, 紹羅·馬切里尼
【申請人】Abb技術股份公司
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2015年12月3日