[发明专利]多价供电系统

说明书

本发明涉及一种直流供电系统，它可以改变结构并适应负荷的型式及应用设计。它由一组并行布置的机箱组成，以充分利用该设备供给一个负荷或一组负荷或电池组。

本发明的系统特别适用于工作在高功率水平下的供电系统，这时必须将若干低功率水平的子系统组合起来，就需要避免当他们的输出并联在一起时的不一致性问题。

近年来供电系统的发展已趋向模块及可变结构系统，使他们的容量可以与其供给的负荷相一致。因此，不利于适应不同输出电流、电压等范围的大范围的供电系统。

由M.J.Model和H.E.Gronloh于1992年10月华盛顿召开的第ⅩⅣ次国际无线电通讯能量会议（INTELEC）论文集359页至364页上发表的“一种新型集中的或分散应用的电源设备”文章中，提出了多价的概念，并叙述了其可能的结构。

为此，它从一个基本结构模块开始，以下称之为机箱，就是应用这种电源。该机箱由一组换流器模块组成，它们将交流转换为直流。其输出提供直流电流，供给接到此机箱的电池或一组电池及负荷。电池组是当电力网故障时，向负荷供电用的。还必须有一个控制模块来调节电压和（或者）电流，以保持它们在予定的正常范围内。

为了改善设备以提高可靠性，降低费用，将上述的几个机箱组合在一起，因此得到一个模块式供电系统，可容易地使其容量适合于负荷的需要。

这些安排是由将这些机箱的输出并联来达到的。有两种结构型式：集中式并联，分散式并联。在第一种型式中，所有的电池一般布置在同一个房间中，因此，所有机箱都以同样的方式给负荷和电池供电。在第二种型式中，每个电池通常是在其所联结的机箱内，并且也具有供给其自身联结的负荷的功能。

但是，实际实现这种结构会带来由于在负荷之间和（或者）机箱之间的不平衡所提出的多种问题。这至少会缩短电池和设备的使用寿命。

根据现有技术，这个问题通常由使用平衡机箱提供的电流水平的均衡棒来克服，作为代价是引入功率损耗。或由增加电子回路的方法。

所克服的技术问题是达到对由机箱提供的电流的控制，使其为不同的系统参数和结构的函数。因而电池、负荷和电源供给设备的有效寿命，不会由于电流过负荷和温度等原因而减少。

为了克服上述问题，该系统应由一个交流分配器组成，它将由电力网来的电流供到若干机箱中，机箱内的一些换流器将交流转换为直流，并且机箱中的电池能在电力网事故的情况下，向负荷供电。该系统根据由每个机箱提供的并集中到一个机箱的电流控制。该机箱内有一个整套设备控制模块，它有提供整个系统控制的功能。它接收整套装置的所有状态变量的信息，从而建立每个机箱必须供给的电流，也包括它自身的电流，以便系统能按照所选择的方案正确地工作。

为此目的，该系统有第一多点通讯通道，它们配置到每个机箱的控制模块。这样，就使每个机箱可将其状态变量的值通知负责整个系统控制的机箱，供其运行和（或）计算某些测量量，该机箱还收到结构命令及应供出的电流值。

由此，在集中式并联结构型式下，其目的是在整个机箱组合中每个运行的换流器应提供相同的电流，该电流就是每个机箱被通知的每个换流器应供给的电流。

在分散式并联结构型式下，其目的是在正常运行条件下，棒中的电流为零。为此，每个机箱必须只向与其连结的电池和负荷提供电流，因此，从任何一个机箱中的若干换流器供出的电流必须总是相等的，但是并不一定等于另一个机箱的换流器供出的电流。

在上述任何一种情况下，该系统建立对任何输出参数：如输出电压，输出电流等的调节。它是由负责整个系统控制的机箱的控制模块控制的数字处理智能反馈回路完成的。由给定值的范围及所控制的状态变量的范围解决带有多个驱动源的回路固有的稳定问题。由此，将第一个窄范围值给定到第一状态变量或状态变量的组合。当所述状态变量位于该范围以外时，一个机箱按照快速调整过程动作;当所述状态变量位于该范围之内时，则该机箱按照慢速调整过程动作。按类似的方式，带有被加权到包括第一个范围的较宽的第二范围的第二状态变量或状态变量的组合，被给定到剩下的其余机箱。当第二个状态变量或状态变量的组合位于该范围之外，同时第一变量在第一范围之内时，按快速调整过程动作，在其它情况下，按慢速调整过程动作。

按照这种方法，由除了负责系统控制的机箱以外的其它机箱，以及由负责系统控制的机箱的调节可以达到一个近似平衡点。由这种方法，可以避免这类多回路所固有的不稳定性。