用于多层建筑物的混合交流（AC）/直流（DC）配电制造技术

一种用于多层建筑物的混合交流(AC)/直流(DC)配电系统包括用于将供电侧AC转换为DC的每层整流器。每个整流器被配置为向与多层建筑物的一层相关联的多个DC负载供电。系统进一步包括每层DC总线，DC总线的每个被配置为将DC分配到其相应的层上的DC负载。系统进一步包括用于将AC电力供应到建筑物中的AC负载的至少一个AC总线。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】优先权要求本申请要求于2013年11月20日提交的美国专利申请第14/085,764号的权益，该申请所公开的内容通过整体引用的方式而被并入于此。
本文中描述的主题涉及一种用于多层建筑物的电力分配系统。更加具体地，本文中描述的主体涉及一种用于多层建筑物的混合AC/DC配电系统。
技术介绍
当前，大多数国家的配电网络是单相或三相AC网络。然而，随着由DC供电的基于电力电子器件的负载的增长，期望高效且可靠地将DC电力分配到这种负载。特别地，在商业建筑中，期望高效且可靠地以每层为基础将DC分配到负载。现有的配电系统利用中央整流器在建筑物入口点将AC整流为DC和/或在每个电力出口使用整流器。在没有一定保护措施的情况下，服务于整个建筑物的集中式整流器是可能导致至整个建筑物的DC电力损失的单一故障结点。另一方法在每个电力出口处提供整流器。这种方法过度昂贵，因为对于一个建筑来说它可能需要成百上千个整流器。鉴于这些困难，需要用于多层建筑物的混合AC/DC配电系统。
技术实现思路
用于多层建筑物的混合交流(AC)/直流(DC)配电系统包括用于将供电侧AC转换为DC的每层整流器。每个整流器被配置为向与多层建筑物的一层相关联的多个DC负载供电。系统进一步包括每层DC总线，DC总线的每一个被配置为将DC分配到其相应层上的DC负载。系统进一步包括用于将电力供应到建筑物中的AC负载的至少一个AC总线。本文中描述的主题可以在与硬件和/或固件相结合的软件中实施。例如，本文中描述的主题可以在由处理器执行的软件中实施。在一个示例性实施方式中，本文中描述的主题可以使用在其上存储有计算机可执行指令的计算机可读介质实施，计算机可执行指令在由计算机的处理器执行时控制计算机执行步骤。适于实施本文中描述的主题的示例性计算机可读介质包括非暂态计算机可读介质，诸如磁盘存储装置、芯片存储装置、可编程逻辑器件和专用集成电路。另外，实施本文中描述的主题的计算机可读介质可以被设置在单个装置或计算平台上或者可以跨多个装置或计算平台而分布。附图说明现在将参照附图说明本文中描述的主题，其中；图1是根据本文中描述的主题的实施例用于多层建筑物的混合AC/DC配电系统的示意图；图2是根据本文中描述的主题的另一实施例的用于多层建筑物的混合AC/DC配电系统的示意图；图3是图示出根据本文中描述的主题的实施例的用于多层建筑物的混合AC/DC配电系统的DC不间断电源的示意图；图4是图示出根据本文中描述的主题的实施例的用于多层建筑物的混合AC/DC配电方法的示例性步骤的流程图。具体实施方式本文中描述的主题包括用于多层建筑物的混合AC/DC配电系统。图1是图示出用于将DC供应到建筑物中的多层的集中式方式的示意图。在图1中，公共设施将三相AC电供应到建筑物。集中式整流器100将AC转换为DC并且经由DC总线102将DC供应到建筑物中的每层。DC不间断电源(UPS)104耦合到DC总线以保持DC总线上的预定电压电平。DC负载108耦合到建筑物中的每一层的DC总线。每一层可以使用单个总线向多个DC负载供电，其比在每一层上的每个出口处将AC转换为DC相对简单。尽管图示出的示例的DCUPS104是集中式的，但是在可选实施中，DCUPS可以设置在每一层上以在电力中断的情况下保持每层上的DC总线电压。因此，具有每层DCUPS的集中式AC/DC整流旨在本文中描述的主题的范围内。每层还可以包括用于将DC总线上的直流转换为用于每层上向AC负载112供电的交流的逆变器110。AC总线113可以源自每一逆变器112以将AC分配到每一层上的AC负载。在可选的实施例中，逆变器110可以是集中式的，并且分开的AC和DC总线可以,行进到每层。在图1中图示出的实施例中，遍及建筑物的DC分配网络比传统的AC网络具有更小的损失，因为DC分配网络可以使用比当前110V或220VAC系统更高的DC电压电平。例如，图1中图示出的系统可以被用于分配1千伏特的低电压DC。然而，本文中描述的主题不限于将1kV的DC电压供应到每层。将任一DC电压供应到多层建筑物中的每层旨在本文中描述的主题的范围内。DC配电系统中的损耗也比AC配电系统中的损耗小，因为相比于AC配电系统中出现的电感损耗，DC配电系统中仅存在电阻损耗。此外，中央整流器具有更高的所需的功率额定值并且可以实现比110V或220VAC系统更高的能量效率。中央整流器具有更高的效率，因为其功率高于基于电力电子器件的负载中的整流器的功率。图1中图示出的配电网络适用于具有基于电力电子器件负载的新建筑物。然而，基于中央整流器的配电系统的可靠性取决于将DC供应到整个建筑物的中央整流器的可靠性。UPS增加了图1中图示出的系统的可靠性。图2图示出了在每层处具有将AC整流为DC的每层整流器100的本文中描述的主题的可选实施例。每层具有自身的DC总线102，其在每层上向多个DC负载108供电。每层还包括自身的UPS104，其在AC电力中断的情况下保持每层上的DC电压。每层还包括将DC总线上的DC转换为向每层上的AC负载供电的AC的每层逆变器110。在图2中示出的实施例中，整流器可以指分布式整流器。分布式整流器在楼层处将AC转换为DC。在楼层处从主面板到每个分配面板的电力分配是AC。系统的可靠性比图1的具有中央整流器的DC配电系统高，因为每层通过分开的整流器供电。每层上的逆变器允许已有的AC负载被供电。当一个楼层的DC总线发生故障时，从其他楼层流动的能量由那个楼层的整流器控制并且不能馈送回故障楼层，使整个系统更容易受到保护。诸如AC断路器的保护装置可以设置在每层上。该保护装置比具有必须承受更高DC总线电压并切断更高的峰值故障电流的DC保护装置便宜。图2图示出的系统的一个缺点是主服务面板和每层的分配面板之间的线缆损耗比单纯的DC配电系统的更高，因为在线缆上发生电感损失。应注意在图1和图2中，表示到每层的DC分配的单个线路可以包括形成微型DC网络的若干馈送器。因此，每层可以包括DC总线，DC总线在不脱离本文中描述的主题的范围的前提下包括多个导体。还应该注意的是图2中，逆变器110被用于将DC转换为向建筑物内的AC负载供电的AC。在可选实施中，逆变器110可以被省略，...

【技术保护点】
一种用于多层建筑物的混合交流(AC)/直流(DC)配电系统，所述系统包括：多个每层整流器，用于将供电侧AC转换为DC，每个整流器被配置为向与多层建筑物的一层相关联的多个DC负载供电；多个每层DC总线，所述DC总线中的每一个被配置为在其相应层上将所述DC分配到DC负载；以及至少一个AC总线，被配置为将AC供应到所述建筑物上的AC负载。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.20 US 14/085,7641.一种用于多层建筑物的混合交流(AC)/直流(DC)配电系
统，所述系统包括：
多个每层整流器，用于将供电侧AC转换为DC，每个整流器被
配置为向与多层建筑物的一层相关联的多个DC负载供电；
多个每层DC总线，所述DC总线中的每一个被配置为在其相应
层上将所述DC分配到DC负载；以及
至少一个AC总线，被配置为将AC供应到所述建筑物上的AC
负载。
2.根据权利要求1所述的混合AC/DC配电系统，包括至少一
个DCUPS，所述DCUPS被耦合到所述每层DC总线，用于在AC
电力中断的情况下保持所述每层DC总线中的每一个上的预定DC电
压。
3.根据权利要求1所述的混合AC/DC配电系统，包括集中式
逆变器，所述集中式逆变器被配置为将DC转换为用于所述建筑物
的AC并且经由所述至少一个AC总线向所述建筑物内的AC负载供
电。
4.根据权利要求1所述的混合AC/DC配电系统，包括多个每
层逆变器，每个每层逆变器被配置为在其相应层上将所述DC转换
为AC并且经由所述至少一个AC总线在其相应层上向多个AC负载
供电。
5.根据权利要求1所述的混合AC/DC配电系统，其中，所述
至少一个AC总线被配置为连接到外部AC电源。
6.根据权利要求2所述的混合AC/DC配电系统，其中所述至
少一个DCUPS包括用于在AC电力中断的情况下保持所述建筑物中
的多层上的预定DC电压。
7.根据权利要求2所述的混合AC/DC配电系统，其中所述至
少一个DCUPS包括多个每层DCUPS，每个每层DCUPS被配置为

\t在AC电力中断的情况下保持其相应层上的预定DC电压。
8.根据权利要求7所述的混合AC/DC配电系统，其中每个每
层DCUPS包括具有至DC总线的受控连接的电池，以向在其相应层
上的DC负载供电。
9.根据权利要求8所述的混合AC/DC配电系统，其中，所述
受控连接包括彼此并联连接的一对硅可控整流器(SCR)装置、在
所述电池和所述DC总线之间与所述SCR装置串联连接的开关、以
及用于控制所述SCR装置和所述开关的操作以控制所述电池至所述
DC总线的连接并且控制所述电池的充电的控制器。
10.根据权利要求8所述的混合AC/DC配电系统，其中，所述
控制器控制所述SCR装置和所述开关在将所述UPS连接到所述DC
总线之前对所述电池预充电到DC负载可接受的最小电池电压电平
并限制最大充电电流。
11.根据权利要求8所述的混合AC/DC配电系统，其中，所述
控制器控制所述SCR装置和所述开关以允许当DC负载的指示低于
阈值时从所述每层整流器对所述电池充电。
12.根据权利要求8所述的混合AC/DC配电系统，其中，所述
控制器被配置为控制所述SCR装置和所述开关以将所述电池连接到
所述DC总线以在AC电力中断的情况下从所述电池将DC供应到所
述DC总线。
13.根据权利要求8所述的混合AC/DC配电系统，其中，所述
控制器被配置为控制所述SCR装置和所述开关在AC电力从中断恢
复之后以恢复模式操作，来控制所述每层整流器向所述DC负载供
电并将所述电池充电到最小DC电压。
14.根据权利要求8所述的混合AC/DC配电系统，其中所述控
制器被配置为控制所述SCR装置和所述开关在所述SCR装置非导电
并且所述电池由此与所述DC总线隔离的正常负载状态期间以电池
空闲模式操作。
15.根据权利要求8所述的混合AC/DC配电系统，其中所述控
制器被配置为控制所述SRC装置和所述开关以在重负载状态期间将
所述电池连接到所述DC总线来降低所述DC总线上的DC电压纹波。
16.一种用于多层建筑物的混合交流(AC)/直流(DC)配电
方法，所述方法包括：
使用多个每层整流器将供电侧AC整流为DC，所述每层整流器
被配置为在多层建筑物的其相应层上将所述供电侧AC转换为DC，
并在其相应层上向多个DC负载供电；
使用多个每层DC总线将所述DC分配到DC负载；以及
将AC电力供应到所述建筑物中的AC负载。
17.根据权利要求16所述的混合AC/DC配电方法，包括在AC
电力中断的情况下保持所述每层DC总线上的预定DC电压电平。
18.根据权利要求16所述的混合AC/DC配电方法，其中，将
AC电力供应到AC负载包括使用将DC转换为AC的集中式逆变器
将所述DC转换为AC并且其中所述AC总线将AC供应到所述建筑
物中的多层。
19.根据权利要求16所述的混合AC/D...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐璟，王振远，W·阿尔沙德，J·A·卡尔，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH