專利名稱：具有變速發電機組的混合電力系統的制作方法
技術領域：
本申請涉及一種混合電力(能量，power)系統，更特別地涉及一種具有變速發電 機組的混合電力系統。
背景技術：
對于離網(off-grid)應用場合，例如遠程通信場合或偏遠村莊，需要可靠的電力 供應。包含燃燒發動機驅動的發電機設備(發電機組)和電池組的混合系統通常用于提供 持續的電力供應。但是，在這些混合系統中，燃料補給和維護成本隨時間變高。為了降低這 些成本，可使用可再生能量如光電能或風能作為主能量源，同時可使用柴油發電機組作為 副能量源。由主或副能量源產生的過剩的能量/電力(即，未被負載消耗的能量)可用于 對構造成儲存電能以供備用的電池組充電。通常，能量的大部分由可再生能量源來產生是 優選的。在傳統的使用同步速度發電機組的混合發電機組系統中，為了維持發電機組的高 效率、限制機器磨損以及避免在部分加載期間的積碳，一種用于發電機組系統的常用策略 被稱作全功率最短運行時間(FPMRT)策略。該策略要求發電機組以全功率工作規定的最短 運行時間，此后如果負載能完全由可再生能量源或電池供電，則發電機組可關斷。通常，發 電機組的尺寸加大(例如，2. 5倍的加大)以便滿足所預測的峰值負載，即使這種高負載在 其工作時間中只會持續較短時間。為了有效地儲存由這種尺寸加大的發電機組產生的過剩 能量，可能需要尺寸加大的電池，這會大大增加電力系統的成本。此外，由于FPMRT策略必 須將大量的過剩能量充電給電池，所以相應的混合電力系統可能由于對電池充電的低效而 具有大的能量損失。因此，開發這樣一種混合電力系統是有益的，其使發電機組工作以滿足 負載的電力需求，使得頻繁的電池充電可得以避免。最后，還有利的是，對應于期望的低燃 料消耗，發電機組的轉子速度是可調節的。在授予Erdman的美國專利No. 5，225，712 ( “’ 712專利”)中記載了一種具有變速 風輪機的風能系統。’ 712專利描述了一種變速風輪機，其具有減小或消除輸出線路上的大 的能量波動的能力。該變速風輪機包括將風能轉換為電能的變速發電機、功率變換器和連 接到電能儲存裝置的DC電壓母線(voltage link)。根據’ 712專利的公開內容，向公共電 網的電力供應由功率變換器處的有源開關來控制。特別地，發電機的轉子速度隨著變化的 風速而改變，以改善一定范圍風速上的能量回收。盡管在’ 712專利中記載的風能系統可有效地用于從風能量源發電，但它也會存 在問題。例如，在’ 712專利中記載的系統可能不可靠。由于’ 712專利的電力系統只由風 能量源來工作，當該能量源不可用時，它將無法工作。結果，在風能喪失的情況下，依賴于持 續的電力供應的負載將不能工作。此外，由’ 712專利提供的方案可能不那么有效率和節省成本。例如，發電機根據 風速以可變的速度旋轉。結果，變速發電機僅由可用的風力源來驅動，并且以由能量源的特 性(如風速)而非由負載的特性確定的速度來運轉。因此，它不能基于負載的電力需求來有效地提供電力供應。于是，儲存裝置如電池必須加大尺寸以確保能儲存所有過剩的電力。 否則，如果儲存裝置不按比例擴大，則可能浪費大部分所產生的電力。此外，’ 712專利中記載的系統不包括電壓變換裝置，因此不能提供某些離網應用 場合所要求的電壓水平。例如，’712專利中公開的電力系統的DC母線電壓可能是一高電 壓(例如，750伏)，這可能不適合低電壓應用，例如通常要求48伏供電的遠程通信系統。所公開的混合電力系統旨在克服上述一個或多個問題。
發明內容
一方面，本發明涉及一種混合電力系統。該混合電力系統可包括構造成提供主能 量/電力的主能量源，和聯接到所述主能量源的能量儲存裝置，所述能量儲存裝置構造成 儲存由所述主能量源提供的過剩的主能量。所述混合電力系統還可包括變速發電機組，該 變速發電機組包括副能量源，該副能量源構造成響應于負載的電力需求而以可變的轉子速 度工作以提供副能量。所述混合電力系統還可包括通信地聯接到所述主能量源、所述能量 儲存裝置和所述變速發電機組的中央控制器，該中央控制器構造成基于所述負載的電力需 求來控制所述主能量源、所述能量儲存裝置和所述變速發電機組。另一方面，本發明涉及一種混合電力系統控制方法。該混合電力系統控制方法可 包括監測與主能量源相關的能量水平。所述混合電力系統控制方法還可包括使能量儲存裝 置在與所述主能量源相關的能量水平超過負載的電力需求時儲存過剩的主能量，以及在與 所述主能量源相關的能量水平低于所述負載的電力需求時釋放所儲存的能量。所述混合電 力系統控制方法還可包括監測所述能量儲存裝置中儲存的能量水平，以及在與所述主能量 源相關的能量水平低于所述負載的電力需求且所述能量儲存裝置中儲存的能量水平低于 閾值水平時使變速發電機組工作，所述變速發電機組構造成產生副能量。
圖1示出根據本發明示例性實施例的具有變速發電機組的混合電力系統；圖2提供根據本發明示例性實施例的、圖1中公開的變速發電機組的反饋控制方
案/策略；圖3提供根據本發明示例性實施例的、圖1中公開的變速發電機的燃料圖譜；圖4示出根據本發明示例性實施例的、包括將AC電壓降低為期望水平的電力變壓 器的變速發電機組的電力電子系統；圖5示出根據本發明示例性實施例的、包括將DC電壓降低為期望水平的DC-DC變 換器的變速發電機組的電力電子系統；以及圖6提供根據本發明示例性實施例的、示出混合電力系統調度控制程序的流程 圖。
具體實施例方式圖1示出根據本發明示例性實施例的具有變速發電機組140的混合電力系統10。 混合電力系統10可包括可再生能量源110、能量儲存裝置如電池組120、DC-AC逆變器系統 130、變速發電機組140和中央控制器150。混合電力系統10——如其名稱所暗示——結合
5了至少兩種能量源來為連接到該系統的負載供電。根據所公開的一個實施例，混合電力系統10可將可再生能量源與傳統的基于燃料的能量源、如柴油能量相結合。混合電力系統10可工作以基于數種能量源的可用性交替使用這數種能量源。例 如，混合電力系統10可使用可再生能量作為主能量源，并且僅在主能量源不可用時切換到 柴油能量。或者，混合電力系統10可工作以同時結合使用數種能量源來滿足負載需求。如 圖1所示，混合電力系統10可用于給至少一個DC負載160和/或至少一個AC負載170供 H1^ ο可再生能量源110可包括任何類型的可再生能量源，例如太陽能、風能、地熱、水 電、生物質能和生物燃料、或它們的組合。與傳統的、基于燃料的、不可再生的能量相比，這 些可再生能量源是可持續的，并且在某些偏遠場所是成本效益高的。可再生能量源110可 經由斷路開關111和充電系統121連接到能量儲存裝置，例如電池組120。斷路開關111可 構造成隔離和保護可再生能量源110以免在系統出故障的情況下由于電力波動而受到損 害。能量儲存裝置如電池組120可構造成儲存過剩的能量，并在需要時和/或按照混 合電力系統10的一個或多個裝置或系統的要求釋放所儲存的能量以供使用。按照與所公 開的一個實施例，由可再生能量源110提供的過剩能量可由充電系統轉換為電力并用于給 電池組120充電。盡管在所示實施例中示出的是電池組120，但本領域技術人員顯然應當明 白，能量儲存裝置也可包括其它類型的裝置，例如燃料電池系統中的重整器、慣性輪或超級 電容器。當可再生能量源110不可用或不足以滿足負載的電力需求時，電池組120可釋放 儲存在其中的能量來供電。電池組120可電聯接到DC負載160并構造成向DC負載160提 供DC電力。電池組120也可經DC-AC逆變器系統130電聯接到AC負載170。DC-AC逆變 器系統130可包括構造成將由電池組120提供的DC電力轉換成AC電力以驅動AC負載170 的多個電力電子開關裝置。儲存在電池組120中的過剩能量是有限的并且可能僅足以為負載短時間供電。因 此，可包含副能量源作為混合電力系統10的一部分，以便在可再生能量源110不可用且電 池組120中的能量低于一閾值水平時提供備用電力供應。所述閾值水平可存儲在中央控制 器150中。其可由用戶設定并例如被選擇為這樣的水平，該水平能延長電池壽命或者提供 允許副能量源起動和/或達到穩態速度的充足的貯留水平。按照圖1中公開的實施例，可包括有變速發電機組140。變速發電機組140可設置 在可再生能量源110和負載附近。作為替換地或附加地，變速發電機組140可構造成經電 力輸送線路向偏遠位置供應電力。變速發電機組140可包括至少一個變速發電機141、電力 電子系統142和遠程起動控制器143。變速發電機組140可聯接到原動機(未示出)，例如 柴油或汽油內燃機。變速發電機組140可構造成經與變速發電機組140的轉子聯接的軸接 收機械動力，由此產生電力輸出。變速發電機組140可構造成根據負載的電力需求產生電 力。此外，變速發電機組140還可構造成提供電力以給電池組120充電。變速發電機141可聯接到副能量源(未示出)，例如柴油發動機，并且工作以將由 副能量源提供的能量轉換成電力。變速發電機141可構造成以可變的轉子速度工作并產生 具有可變頻率的電力。所產生的電力的量可被調節成使得其滿足負載的電力需求。變速發電機141的非限制性示例包括繞線轉子感應發電機、自勵感應發電機、定子變換器控制的 感應發電機、開關磁阻發電機、永磁同步發電機、或任何其它適當的變速發電機。變速發電 機141可經由電力電子系統142聯接到DC負載160和/或AC負載170。在本公開后面的 根據圖4和圖5的部分中包括了關于電力電子系統142的更詳細的說明。在所產生電力的 頻率與負載的頻率匹配的情況下，變速發電機組140也可直接聯接到AC負載170。變速發電機141可由遠程起動控制器143來操控。遠程起動控制器143可與中央 控制器150通信，并且可構造成基于從中央控制器150接收到的控制信號來工作。例如，遠 程起動控制器143可從中央控制器150接收負載信息，并工作以響應于所接收到的負載信 息設定變速發電機141的轉子速度。中央控制器150可包括運行應用程序所需的一個或多個部件，例如，存儲器、輔助 存儲裝置和處理器如中央處理單元。中央控制器150可聯接到DC負載160和AC負載170， 并且可構造成監測負載的電力需求。中央控制器150可聯接到電池組120和充電系統121 以控制電池的充電和放電。中央控制器150還可聯接到電力電子系統142和DC-AC逆變器 系統130，并且可控制多個電力電子裝置的開關以實現期望的功率轉換。圖2提供了根據本發明示例性實施例的、圖1中公開的變速發電機組140的反饋 控制方案。該反饋控制方案可改善發電機組效率，同時免除對調速器的需要。如圖2所示， 負載160的期望電力(功率)的變化可最先在電力電子系統142中檢測出來。例如，當產 生這種變化時電池組120可能會被耗電(drawn)。對期望負載的這種先導認知可用于使發 電機組針對負載160的給定電力需求以最小的燃料消耗工作。按照所公開的一個實施例，中央控制器150可包括存儲單元151。存儲單元151可 構造成存儲變速發電機141的燃料圖譜。圖3提供了根據本發明示例性實施例的、圖1中 公開的變速發電機141的燃料圖譜。該燃料圖譜可包括多條燃料消耗曲線，其中每條曲線 都對應于變速發電機組140的唯一的燃料消耗水平。例如，在圖3中的每條曲線上都標注 了燃料消耗水平。對于某單條曲線而言，曲線上的每個點都對應于變速發電機組140的輸 出轉矩(以Nm計)和轉子速度(以rev/min計)。基于負載的電力需求，中央控制器150可確定與原動機相關的目標轉矩以滿足電 力需求。中央控制器150可構造成基于所述目標轉矩針對變速發電機組140的原動機確定 和選擇轉子速度，以限制發電機的燃料消耗。中央控制器150還可確定與所需的轉子速度 對應的最小穩態燃料噴射量。同時，變速發電機141的電力輸出可被監測和與負載160的電力需求進行比較。 這兩者之間的差可在反饋控制節點152獲取，并且該差可作為反饋信號被送到比例-積 分-微分(PID) /比例-積分(PI) /比例-微分(PD)控制器153中。PID/PI/PD控制器153 可提供一輸出以調節噴射控制信號。PID/PI/PD控制器153的輸出與噴射控制信號之間的 差可在前饋控制節點154獲取，并且該結果可作為噴射控制信號被送到變速發電機141。這 種調節可提供這樣一種前饋控制，該前饋控制使得對于改變負載160的電力需求的瞬態響 應最優化，并且將穩態誤差減到最小。因此，可響應于負載160的電力需求來調節變速發電機組140的運轉，同時限制原 動機的燃料消耗。如圖2所示的公開實施例中的前饋和反饋控制方案的結合可使發電機組 電力輸出與負載需求有效地匹配，同時允許發動機速度按需要改變。
由變速發電機141產生的AC電力可能不具有與負載直接匹配的電壓和/或頻率。 例如，所產生的AC電壓可能超過500伏，但是遠程通信應用場合需要48v/24v的低壓供電。 作為另一個例子，所產生的AC電壓可具有與轉子速度成比例的可變頻率，但是連接到混合 電力系統19的AC馬達可能需要具有60Hz的恒定頻率的電壓供應。因此，變速發電機組 140可包括根據負載的需求具有調節電壓的電壓調整器和改變所產生電力的頻率的變頻器 的電力電子系統142。如圖4和圖5所示，電力電子系統142可尤其包括構造成調整電壓的電力變壓器 310或DC-DC變換器410、構造成將AC電力轉換成DC電力的AC-DC變換器320、構造成將 DC電力轉換成AC電力的DC-AC變換器330以及濾波和電壓升高單元(VSU) 340。圖4示出 根據本發明示例性實施例的變速發電機組140的電力電子系統142，其包括將AC電壓調節 到期望水平的電力變壓器310。按照所公開的實施例，電壓調整器可具體表現為電聯接到變速發電機141的電力 變壓器310。電力變壓器310可包括感應聯接線絲的初級繞組和次級繞組，并且可構造成將 次級感應AC電壓從初級AC電壓調整一系數，該系數等于它們各自繞組中的線絲匝數的比 率。例如，電力變壓器310可具有10 1的調整系數，從而500伏的電壓可降低為50伏。 經調整的AC電壓可由AC-DC變換器320轉換成DC母線電壓。或者，電壓在AC-DC轉換后能以DC形式被調整。圖5示出變速發電機組140的電 力電子系統142的替換實施例。在該實施例中，電壓調整器可具體表現為根據本發明另一 示例性實施例的、構造成將DC電壓調節到期望水平的DC-DC變換器410。DC-DC變換器410 可包括構造成經由開關模式轉換將一個DC電壓水平轉換為另一個DC電壓水平的電力電子 電路。按照所公開的一個實施例，DC-DC變換器410可以是具有高調整比率(例如，10 1) 的高頻全橋DC-DC變換器。按照所公開的另一個實施例，DC-DC變換器410也可以是具有 較低調整比率(例如，4 1)的降壓型DC-DC變換器。如圖4和圖5兩圖所示，變頻器可使用雙轉換過程來實現頻率變化。該過程可包 括AC-DC轉換，后接DC-AC轉換。AC-DC變換器320可包括構造成將AC電力轉換成DC電力 的多個電力電子裝置。按照所公開的一個實施例，AC-DC變換器320可包括構造成抵消電負 載的不期望作用(產生小于1的功率因數)的功率因數修正電路。AC-DC變換器320還可 包括構造成在多種負載條件下將電壓調節在恒定值附近的電壓調節電路。來自AC-DC變換 器320的DC電力輸出可用于驅動DC負載，例如遠程通信系統，和/或給電池組120充電。DC-AC逆變器330可包括多個電力電子裝置并構造成與AC-DC變換器320相反地 將DC電力轉換為AC電力。例如，所述多個電力電子裝置可接通和切斷以進行DC電壓的脈 沖寬度調制(PWM)。脈沖寬度調制利用方波，該方波的占空比根據AC負載170的期望頻率 被調制，從而引起波形平均值的變動。PWM調制信號可由濾波和VSU 340進行濾波以除去高 頻成分，從而產生期望頻率的AC電壓。AC電壓還可基于AC負載170的需要由濾波和VSU 340升高。DC-DC變換器410、AC-DC變換器320和DC-AC逆變器330的操作可全都由中央控 制器150控制。中央控制器150可收集負載信息，至少包括期望的電壓水平和期望的頻率。 因此，中央控制器150可確定各單個功率變換器的開關方案并向它們的電力電子裝置發送 驅動電流。
工業應用性盡管所公開的實施例是結合給離網應用場合(更特別地，遠程通信系統)供電來 描述的，但是所公開的混合電力系統可用在需要可靠和經濟的電力供應的任何環境中。具 體地，混合電力系統10可提供可再生能量作為主能量源，將過剩的主能量儲存在能量儲存 裝置120中，并在主能量源不可用且能量儲存裝置低于閾值水平時起動變速發電機組140 以基本按照負載提供副能量。此外，所公開的混合電力系統可構造成使變速發電機組140 以與最佳燃料效率對應的速度運行。圖6提供了根據本發明示例性實施例的、示出混合電力系統調度控制程序500的 流程圖。如圖6所示，程序500可判定主能量源即可再生能量源110是否可用(步驟501)。 如果主能量源可用(步驟501 是)，則程序500可控制主能量源110繼續給負載供電(步 驟502)并控制電池組120儲存過剩的主能量(步驟503)。步驟501可持續不斷地重復進 行以監測可再生能量源110和判定主能量源110是否可用。根據圖6所示的示例性程序，如果主能量源不可用(步驟501 否)(例如，光電電 池的陽光不足，風電裝置的風速不夠，等等)，則程序500可判定電池組120中儲存的能量 是否足以滿足負載的電力需求(步驟504)。如果電池組120中儲存的能量足以滿足負載 (步驟504 否)，則程序500可控制電池組120釋放其中儲存的能量，從而給負載供電(步 驟505)。例如，控制器150可控制電池組120直接給DC負載如遠程通信系統供電。作為另 一個例子，控制器150可控制電池組120經DC-AC變換器130給AC負載供電。同樣，步驟 501可持續不斷地重復進行以監測可再生能量源110和判定主能量源是否可用。如圖6所示，如果電池組的能量過低而無法滿足負載(步驟504 是)，則程序500 可命令遠程起動控制器143并起動變速發電機組140 (步驟506)。程序500還可調節變速 發電機組140的轉子速度(步驟507)。轉子速度可基于負載的電力需求從燃料圖譜中選 擇。例如，中央控制器150可確定為滿足負載的電力需求變速發電機組140所需的電力量。 然后中央控制器150可確定變速發電機組140的原動機所需的目標轉矩輸出以提供滿足電 力需求所需的電力量。基于所述目標轉矩輸出，中央控制器150可沿限制原動機所消耗的 燃料量的燃料等值曲線來確定和選擇轉子速度。例如，連接到混合電力系統10的負載之一、如遠程通信系統中的一附屬部件可被 關斷，從而導致遠程通信系統的電力需求減小。該負載變化可被傳達給中央控制器150。然 后中央控制器150可對照所存儲的燃料圖譜(例如圖3所示的燃料圖譜)查找電力需求， 以確定與最低的燃料消耗對應的轉子速度。例如，在所述附屬部件被關斷之前，所需的總電 力可能對應于200Nm的需求轉矩輸出，且由此變速發電機組140能以1300reV/min的轉子 速度運轉以實現220的最佳燃料消耗。在所述附屬部件被關斷后，負載所需的電力可能減 小到180Nm的對應需求轉矩輸出。保持以1300reV/min的轉子速度運轉會產生222的燃 料消耗。中央控制器150可構造成針對新的電力需求找出新的最佳速度。根據圖3所示的 燃料圖譜，與180Nm的輸出能量對應的最佳燃料消耗為218，且因此，最佳的轉子速度將在 1000rev/min左右。因此，中央控制器150可命令遠程起動控制器143調節變速發電機141 的轉子速度。程序500還可利用變速發電機組140給電池組120充電(步驟508)。或者，程序 500可跳過步驟508并不對電池充電，直到主能量源再次可用。程序500可持續不斷地監測可再生能量源110并判定主能量源是否重新可用(步驟509)。一旦可再生能量源110再次 可用(步驟509:是)，程序500可停止變速發電機組140(步驟510)并使用步驟502以主 能量源給負載供電。如果可再生能量源110仍不可用(步驟509:否)，則程序500可重復 步驟507-509以用變速發電機組140給負載供電。按照本發明所公開的實施例，變速發電機組140可改善燃料效率及由此混合電力 系統10的成本效益。例如，變速發電機組140可根據負載的電力需求以可變的速度旋轉。 與不考慮負載的需求而以單一的電力水平和頻率工作的傳統FPMRT系統相比，當前公開的 混合電力系統10可按負載的電力需求被驅動，由此限制電池充電和放電期間的能量損失 (約20% )。此外，由于沒有由發電機組產生的過剩電力需要儲存，所以電池組120可不必 加大尺寸。結果，與需要尺寸加大的電池單元的傳統系統相比，電池組120的購買、維護和 維修成本可大大降低。另外，由于中央控制器150采用燃料圖譜、基于負載的電力需求來確定變速發電 機組140的最佳運轉速度，所以可消耗更少的燃料。由于燃料成本占混合電力系統10的總 成本的大部分，所以結合燃料圖譜及其相應的控制策略可提高系統的效率和成本效益。此外，通過提供調節變速發電機組140的電力輸出頻率和電壓水平的電力電子系 統142，混合電力系統10可構造成為用戶定制電壓供應以滿足特定的離網應用場合的需 求。例如，聯接到混合電力系統10的遠程通信系統可能需要48v或24v的電壓供應。如圖 4和圖5中的示例性實施例所公開的那樣，可包含電力變壓器310或DC-DC變換器以將電壓 調整到期望水平。作為另一個例子，聯接到混合電力系統10的附配裝置可能包括需要60Hz 的電壓供應的AC馬達。如圖4和圖5中的示例性實施例所公開的那樣，電力電子系統142 可包括AC-DC變換器和DC-AC變換器以通過AC-DC-AC雙轉換改變供電的頻率。本領域技術人員顯然清楚，可對所公開的混合電力系統作出各種改進和修改而不 會脫離本發明的范圍。鑒于本說明書和對本發明的實踐，本發明的其它實施例對于本領域 技術人員而言也是顯而易見的。本說明書和示例應被看作僅僅是示例性的，本發明的真正 范圍由所附權利要求及其等同物指明。
10
權利要求
一種混合電力系統(10)，包括構造成提供主能量的主能量源(110)；聯接到所述主能量源的能量儲存裝置(120)，所述能量儲存裝置構造成儲存由所述主能量源提供的過剩的主能量；變速發電機組(140)，該變速發電機組包括副能量源，該副能量源構造成響應于負載(160或170)的電力需求而以可變的轉子速度工作以提供副能量；和通信地聯接到所述主能量源、所述能量儲存裝置和所述變速發電機組的中央控制器(150)，該中央控制器構造成基于所述負載的電力需求來控制所述主能量源、所述能量儲存裝置和所述變速發電機組。
2.根據權利要求1所述的混合電力系統，其特征在于，所述變速發電機組包括 至少一個構造成提供可變頻率電力輸出的變速發電機(141)；電力電子系統(142)，該電力電子系統構造成將所述可變頻率電力輸出轉換成與所述 負載的電力需求相關的固定頻率；和遠程起動控制器(143)，該遠程起動控制器構造成遠程地操控所述至少一個變速發電 機和所述電力電子系統。
3.根據權利要求2所述的混合電力系統，其特征在于，所述電力電子系統包括 構造成改變電壓的頻率的變頻器；和構造成調整電壓水平的電壓調整器。
4.根據權利要求1所述的混合電力系統，其特征在于，所述主能量源是可再生能量源 (110)。
5.根據權利要求1所述的混合電力系統，其特征在于，所述能量儲存裝置還聯接到所 述變速發電機組并構造成儲存由所述變速發電機組提供的過剩的副能量。
6.根據權利要求1所述的混合電力系統，其特征在于，所述控制器構造成 持續不斷地檢測所述負載的電力需求；以及利用反饋控制方案調節所述變速發電機組的轉子速度。
7.根據權利要求6所述的混合電力系統，其特征在于，所述中央控制器存儲燃料圖譜， 基于該燃料圖譜，所述變速發電機組的轉子速度響應于所述負載的電力需求被選定。
8.一種混合電力系統控制方法，包括 監測與主能量源(110)相關的能量水平；使能量儲存裝置(120)在與所述主能量源相關的能量水平超過負載(160或170)的電 力需求時儲存過剩的主能量，以及在與所述主能量源相關的能量水平低于所述負載的電力 需求時釋放所儲存的能量；監測所述能量儲存裝置中儲存的能量水平；以及在與所述主能量源相關的能量水平低于所述負載的電力需求且所述能量儲存裝置中 儲存的能量水平低于閾值水平時使變速發電機組(140)工作，所述變速發電機組構造成產 生副能量。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，使所述變速發電機組工作包括 確定所述負載的電力需求；持續不斷地監測所述負載的電力需求；以及響應于所述負載的電力需求、基于燃料圖譜、利用反饋控制方案調節所述變速發電機 組的轉子速度。
10.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述變速發電機組包括電力電子系統 (142)，所述方法還包括基于所述負載的電力需求使所述電力電子系統調節所述副能量的頻率。
全文摘要
公開了一種混合電力系統(10)。該混合電力系統可包括構造成提供主能量的主能量源(110)，和聯接到所述主能量源的能量儲存裝置(120)，所述能量儲存裝置構造成儲存由所述主能量源提供的過剩的主能量。所述混合電力系統還可包括變速發電機組(140)，該變速發電機組包括副能量源，該副能量源構造成響應于負載(160或170)的電力需求而以可變的轉子速度工作以提供副能量。所述混合電力系統還可包括通信地聯接到所述主能量源、所述能量儲存裝置和所述變速發電機組的中央控制器(150)，該中央控制器構造成基于所述負載的電力需求來控制所述主能量源、所述能量儲存裝置和所述變速發電機組。
文檔編號H02J3/46GK101878575SQ200880118215
公開日2010年11月3日 申請日期2008年11月25日 優先權日2007年11月30日
發明者D·于, M·P·里施蒂, M·S·依林達拉, M·T·穆勒 申請人:卡特彼勒公司