具有可控多個輸入整流的供電設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于從第一 AC電源和第二 AC電源中的至少一個提供電力的供電設備。
【背景技術】
[0002]在當需要非常可靠的電力供給時以及/或者當可用電源不可靠時的情況下，可能需要能夠在不同AC電源之間進行切換，以防止或至少減小對電力用戶的電力供給的損失。
[0003]為了提供不同AC電源之間的這樣的切換，已知的是使用了通過物理地閉合或斷開電路來連接或切斷AC電源的機電轉換開關。
[0004]這樣的常規機電轉換開關具有各種缺點。例如，如果第一 AC電源出現故障，則可能會存在一段時間的電力供給中斷，直到第二 AC電源被連接為止。此外，機電開關可能會導致閉鎖和高電流瞬變。
[0005]US 5 138 184公開了一種用于在AC電源之間進行切換的所謂的靜態轉換開關設備。這種類型的設備與上述常規機電轉換開關相比可以更快速地進行切換。
[0006]根據US 5 138 184的靜態轉換開關設備可以非常適合于饋送AC負載。當期望饋送DC負載例如電池等時，來自靜態轉換開關設備的輸出需要使用附加電路例如全波整流器橋來進行整流。這導致了電力損失和熱應力，其在以下應用中可能會特別不利:具有高效能要求的可再生能源應用或者非常關注較高環境操作溫度和有限冷卻可能性的應用。
【發明內容】
[0007]考慮到現有技術的上述缺點和其它缺點，因此本發明的總體目的是提供一種更節能的方式，使得能夠在第一 AC電源與第二 AC電源之間進行切換，特別是用于饋送DC負載。
[0008]根據本發明，因此提供一種供電設備，用于從第一AC電源和第二AC電源中的至少一個向電力消耗裝置或者電力轉換裝置提供電力，該供電設備包括:第一輸入端子和第二輸入端子，用于將第一 AC電源連接在第一輸入端子與第二輸入端子之間；第三輸入端子和第四輸入端子，用于將第二 AC電源連接在第三輸入端子與第四輸入端子之間；第一輸出端子和第二輸出端子，用于將電力消耗裝置或電力轉換裝置連接在第一輸出端子與第二輸出端子之間；多個整流器裝置，包括:至少一個整流器裝置，其以防止電流從第一輸出端子流向輸入端子中的每個的方式將輸入端子中的每個與第一輸出端子電連接；以及至少一個整流器裝置，其以防止電流從輸入端子流向第二輸出端子的方式將輸入端子中的每個與第二輸出端子電連接，其中，多個整流器裝置中的第一整流器裝置、多個整流器裝置中的第二整流器裝置、多個整流器裝置中的第三整流器裝置和多個整流器裝置中的第四整流器裝置中的每個整流器裝置是可控整流器裝置，其可被控制成允許或者阻止電流流過該可控整流器裝置，其中，該第一整流器裝置將第一輸入端子與第一輸出端子電連接，該第二整流器裝置將第一輸入端子與第二輸出端子電連接，該第三整流器裝置將第四輸入端子與第一輸出端子電連接，該第四整流器裝置將第四輸入端子與第二輸出端子電連接。
[0009]“AC電源”應當被理解為交流(AC)電力的任何源。特別地，第一 AC電源和第二 AC電源二者中的任一個可以是例如單相AC電源或者是來自三相AC電源的一相。AC電源的示例例如包括電力網、內燃機驅動的發電機、風力渦輪機等。
[0010]“電力消耗裝置”或簡稱“負載”，可以是消耗作為交流電流(AC)或直流電流(DC)的電力的任何負載。
[0011]整流器裝置是一種至少在其正常操作狀況下僅在一個方向上傳導電流的裝置。各種二極管是整流器裝置的示例。
[0012]有利地，將第二輸入端子和第三輸入端子分別與第一輸出端子和第二輸出端子電連接的整流器裝置可以是不可控整流器裝置，例如二極管。在優選實施方式中，有利地，第二輸入端子和第三輸入端子可以是公共輸入端子。
[0013]本發明基于可控整流器裝置在被適當地布置的情況下可以用于執行以下雙重功能的實現^AC電源的輸出進行整流，以及在第一 AC電源與第二 AC電源之間進行切換。這提供了特別是用于饋送DC負載的更節能的供電設備。
[0014]此外，與現有技術相比，AC電源之間的改進的切換可以提供更簡單、成本更低的解決方案。可以僅使用單向開關元件并且在不移動部件的情況下來執行切換。
[0015]此外，可以完全地或部分地進行第一 AC電源與第二 AC電源之間的切換。部分切換(總電力的一部分來自第一 AC電源，而總電力的另一部分來自第二 AC電源)允許盡可能優選使用第一 AC電源，而使用第二 AC電源進行“補充”。例如，第一 AC電源可以是可再生能源的源，例如風力渦輪機。
[0016]此外，根據本發明的供電設備的各種實施方式提供了 AC電源之間的逐漸(“軟”)切換，其可以大幅減小AC電源的電路下游的壓力和/或負載的壓力。
[0017]根據本發明各種的實施方式，供電設備還可以包括控制器，其連接到可控整流器裝置中的每一個，以用于控制電流流過可控整流器裝置。通過該控制器，供電設備可以基于第一 AC電源和/或第二 AC電源的存儲狀況和/或感測的特性來分別獨立地控制來自第一AC電源和第二 AC電源的電流的流動。
[0018]可以以硬件、軟件或其組合的形式來提供控制器，并且控制器的配置可以通過該控制器中的硬件來實現，通過適于在包括在控制器中的微處理器上運行的計算機程序來實現，或者作為它們的組合來實現。
[0019]根據一個實施方式，控制器可以被配置成:控制第一整流器裝置和第二整流器裝置，以允許電流僅在第一 AC電源的每半周期的一部分期間流過第一整流器裝置和第二整流器裝置中的至少一個；以及/或者控制第三整流器裝置和第四整流器裝置，以允許電流僅在第二 AC電源的每半周期的一部分期間流過第三整流器裝置和第四整流器裝置中的至少一個。
[0020]第一 AC電源和/或第二 AC電源的每半周期的一部分可以是范圍為半周期的0%至100%的可變部分。這種類型的控制通常被稱為導通角控制，并且是逐漸增加/減少從第一AC電源和/或第二 AC電源汲取的電流的簡便方法。
[0021]這在開始或結束從第一 AC電源和/或第二 AC電源供給電流以實現“斜坡上升”或“斜坡下降”期間特別有用。在特定AC電源的“斜坡上升”之后，與該AC電源相關聯的可控整流器裝置可以被控制成總是“接通”(允許電流的流動)。
[0022]在各種實施方式中，每半周期的一部分可以在每半周期的末端，使得特定部分總是在相同相位位置處結束。對該部分進行控制則涉及控制與特定的半周期的結束有關的“開始時間”。
[0023]該控制方案對于下述可控整流器裝置特別地有用:該可控整流器裝置可以被控制成從非導通狀態到導通狀態但不返回至非導通狀態。這樣的可控整流器裝置的示例是晶閘管。
[0024]此外，包括在供電設備中的控制器可以被配置成:控制第一整流器裝置，以允許電流僅在第一 AC電源的每個正半周期的一部分期間流過第一整流器裝置；以及控制第二整流器裝置，以允許電流僅在第一 AC電源的每個負半周期的一部分期間流過第二整流器裝置；以及/或者控制第三整流器裝置，以允許電流僅在第二 AC電源的每個正半周期的一部分期間流過第三整流器裝置；以及控制第四整流器裝置，以允許電流僅在第二 AC電源的每個負半周期的一部分期間流過第四整流器裝置。
[0025]因為可以在正半周期和負半周期二者期間控制電流的流動，所以根據這些實施方式的供電設備中的可控整流器裝置的交流控制允許有平滑的斜坡上升或斜坡下降。
[0026]應當注意的是，上述各種實施方式不依賴于對從(一個或多個)第一 AC電源和/或(一個或多個)第二 AC電源所汲取的輸入電流的主動測量值，并且因此可以采用非常少的物理部件來實現，因此成本極低。
[0027]根據實施方式，控制器還可以包括:第一感測電路，其被布置成對由第一 AC電源所提供的第一電壓、第一頻率和第一電流中的至少一個進行感測；以及第二感測電路，其被布置成對由第二 AC電源所提供的第二電壓、第二頻率和第二電流中的至少一個進行感測。
[0028]在這樣的實施方式中，控制器可以有利地被配置成:基于第一電壓來控制第一整流器裝置和第二整流器裝置；以及基于第二電壓來控制第三整流器裝置和第四整流器裝置。
[0029]例如，上述對允許電流何時流過不同整流器裝置的時間的控制