CN106575868A

CN106575868A - 用于dc微电网的dc功率服务器

Info

Publication number: CN106575868A
Application number: CN201580023260.3A
Authority: CN
Inventors: D.布尔利克; J.绍塞勒; D.弗雷戈西
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-03-06
Filing date: 2015-03-06
Publication date: 2017-04-19
Also published as: US20150256025A1; KR20160130283A; CA2941670A1; JP6338703B2; JP2017516451A; EP3114743A1; US9899867B2; EP3114743A4; WO2015134851A1; KR101984484B1

Abstract

直流功率服务器配置成服务建筑物的直流微电网。直流功率服务器包括直流总线，其具有从直流功率服务器延伸以向建筑物的直流负载提供直流功率的分支电路。直流功率服务器将本地能量源和本地能量储存器直接集成到直流微电网中而没有到交流电气栅格的附接。

Description

用于DC微电网的DC功率服务器

优先权的要求

本申请要求标题为“DC Power Server”并且于2014年3月6日提交的美国临时申请号61/948,927的优先权，其全部内容由此通过引用被并入在本文中。

背景技术

该文献中公开的设备涉及直流微电网（microgrid），并且更特别地，涉及用于直流微电网的直流功率服务器。

商业建筑物中的功率分配系统负责向遍及建筑物的负载安全地分配电功率。典型的功率分配系统包括诸如计量设备、保护设备（过电流、过电压、过功率等）、开关设备、变压器、控制器和导体的组件。在典型的商业建筑物之内，通过配电板或配电盘向负载分配交流（AC）功率。配电盘是用于针对总线和分支电路的过电流保护设备的外壳，所述总线和分支电路向建筑物负载或其相关联的电路分配功率，如在国家电气规程中所定义的。到商业建筑物中的照明的功率通常通过专用配电盘进行分配并且到照明的功率流由对应分支电路上的过电流保护设备来控制。照明配电盘通常是壁式安装的并且其物理尺寸和额定容量在行业之内被标准化。

随着可再生能量技术前进，许多商业建筑物所有者或承租人正在考虑可再生能量资产的部署。然而，分布式可再生能量的大规模部署将仅在可再生能量资产向其所有者提供有吸引力的回报同时还允许公共设施和电网运营商安全且可靠地缓解间歇性对功率分配基础设施的影响时实现。用于翻新商业建筑物的功率分配系统以可再生地利用能量资产的当前系统具有若干缺点。

图1示出用于将现场光伏（PV）系统集成到建筑物的功率分配系统中的典型系统100。PV阵列104被现场提供以生成用于建筑物的功率。PV阵列104可以例如安置在建筑物的屋顶上。PV阵列104取决于时刻和天气而生成变化量的直流（DC）功率。PV阵列104连接到逆变器108，其将DC功率变换成AC功率。逆变器108经由建筑物的配电板或配电盘连接到AC电气栅格（electrical grid）112。建筑物的功率分配系统直接从电气栅格112汲取AC功率。为了使建筑物的功率分配系统向DC负载116提供功率，从电气栅格112汲取的AC功率必须被变换成DC功率。整流器120必须连接在DC负载116与建筑物的功率分配系统之间以便向DC负载116提供DC功率。

系统100具有低效率，其使系统100不太节省成本并且因而对建筑物所有者不太有吸引力。逆变器108典型地具有大约3%-8%的变换损耗。这些变换损耗取决于逆变器108的设计和操作条件诸如天气可能甚至更高。逆变器108在诸如在较少日光照射在PV阵列104上期间的时刻处操作部分容量时还具有增加的损耗。此外，随着DC负载116在商业建筑物中变得更加普遍，与整流器120相关联的变换损耗变得日益相关。商业建筑物中的常见DC负载包括固态LED照明、荧光照明、IT装备、电动车辆充电器、DC马达和具有可变频率驱动（VFD）的马达。针对这些负载的典型整流损耗在4%-25%之间变换。用于为DC负载供电的从DC到AC和从AC回到DC的变换造成实际上由建筑物利用的PV能量的总量中的相当大的降低。此外，系统的可靠性通过为DC到AC和AC到DC能量变换所要求的额外电子器件而被降低。

系统100还不能在电气栅格112上的功率断电（power outage）期间从PV阵列104向建筑物提供任何功率。由于PV阵列104不直接连接到建筑物的功率分配系统，因此电气栅格112实际上在PV阵列104与建筑物负载之间的路径中。为了实现在电网断电期间向关键负载递送现场可再生能量，必须在基于AC的系统100中提供具有高级的电网形成逆变器和输送开关的稳定能量储存器设备，以操作建筑物的功率分配系统并且以孤岛模式（islandedmode）利用PV阵列104。

由于系统100的PV阵列104直接连接到电气栅格112，因此系统100可能服从某些规章要求，并且建筑物所有者必须在操作系统100之前从运营电气栅格112的公共事业公司获取许可。一般地，建筑物所有者必须获得与公共事业公司的互连协议，其可能使建筑物所有者经受某些费用和其它开支。

所需要的是如下的功率服务器：其将可再生能量资产集成到建筑物的功率分配系统中，从而在没有到电气栅格的直接连接的情况下允许能量从源到负载的最高效的输送，使得可再生能量资产能够向与电气栅格隔离的建筑物提供功率。

发明内容

已开发一种将可再生能量资产集成到建筑物的DC微电网中的DC功率服务器。DC功率服务器包括：外壳；部署在外壳之内的直流总线，直流总线具有从外壳延伸并且与建筑物的直流负载连接以向直流负载提供直流功率的至少一个分支电路；配置成连接到电气栅格并且从电气栅格接收交流功率的电气栅格连接；部署在外壳之内并且连接在电气栅格连接与直流总线之间的整流器电路，整流器电路配置成通过将来自电气栅格连接的交流功率变换成直流功率而向直流总线提供直流功率；配置成连接到能量源并且从能量源接收直流功率的能量源连接，能量源连接被连接到直流总线以将直流功率从能量源提供到直流总线；以及配置成控制从电气栅格和能量源到直流总线的功率流的系统控制器。

已开发一种将可再生能量资产集成到建筑物的DC微电网中的功率分配系统。功率分配系统包括：第一能量源；建筑物的第一组直流负载；以及连接在第一能量源与第一组直流负载之间的第一直流功率服务器。第一直流功率服务器包括：外壳；部署在外壳之内的直流总线，直流总线具有从外壳延伸并且与第一组直流负载连接以向第一组直流负载提供直流功率的至少一个分支电路；配置成连接到电气栅格并且从电气栅格接收交流功率的电气栅格连接；部署在外壳之内并且连接在电气栅格连接与直流总线之间的整流器电路，整流器电路配置成通过将来自电气栅格连接的交流功率变换成直流功率而向直流总线提供直流功率；配置成连接到第一能量源并且从第一能量源接收直流功率的能量源连接，能量源连接被连接到直流总线以将直流功率从第一能量源提供到直流总线；以及配置成控制从电气栅格和第一能量源到直流总线的功率流的系统控制器。

附图说明

在以下描述中结合附图来解释DC功率服务器的前述方面和其它特征。

图1图示用于将现场PV系统集成到建筑物的功率分配系统中的典型系统。

图2图示具有DC功率服务器的功率分配系统。

图3图示DC功率服务器的实施例。

图4图示用于服务具有应急负载的DC微电网的DC功率服务器的不同实施例。

图5图示具有多个DC微电网的功率分配系统。

图6图示用于具有多个DC微电网的功率分配系统的冗余配置。

具体实施方式

出于促进理解本公开的原理的目的，现在将参照在绘图中图示并且在以下书面说明书中描述的实施例。理解的是，并不由此意图对本公开的范围的限制。还理解的是，本公开包括对所说明的实施例的任何更改和修改并且包括本公开的原理的另外的应用，如本公开所属于的领域中的技术人员将正常想到的。

图2示出具有DC功率服务器204的功率分配系统200。DC功率服务器204配置成建立用于向建筑物的DC负载分配DC功率的DC微电网208。在一些实施例中，DC负载包括DC照明212、DC通风扇216和其它DC负载220。DC照明212包括固态LED照明或利用DC功率操作的任何其它照明技术。在一个实施例中，DC通风扇216包括利用DC功率操作的大的工业吊扇。在一些实施例中，其它DC负载220包括电动车辆充电器，诸如铲车充电器，DC马达和具有可变频率驱动（VFD）的马达。

DC微电网208的DC总线224向建筑物的DC负载分配DC功率，所述DC负载包括DC照明212、DC通风扇216和其它DC负载220。在一些实施例中，DC总线224具有380伏特的标称电压。在一个实施例中，DC总线224配置有高阻中点接地（HRMG）。在接地故障的事件中，中点接地电阻器将可以通过有故障的（faulting）设备流到地的电流量限制到安全水平。

在一些实施例中，应急DC负载直接连接到DC总线224。在一个实施例中，DC照明212是应急DC负载。其它非应急DC负载经由补充DC总线连接。补充DC总线经由诸如接触件的连接构件选择性地与DC总线224连接和从其断开。以下关于图4进一步详细地描述该实施例。

DC功率服务器204配置成组合多个能量源以向DC微电网208提供功率。本地可再生能量源228连接到DC功率服务器204以向DC微电网208提供DC功率。在一些实施例中，本地可再生能量源228是现场PV阵列，其配置成生成用于建筑物的DC功率。在其它实施例中，本地可再生能量源228包括配置成生成DC功率的现场风力或水力系统。另外的实施例包括非可再生能量源，诸如配置成生成DC功率的气体或燃料电池系统。本地能量储存器232同样连接到DC功率服务器204以向DC微电网208提供功率并且储存来自DC微电网208的能量。在一个实施例中，本地能量储存器232是现场电池组系统。在另一实施例中，本地能量储存器232是包括在DC功率服务器204的外壳内部的小电池组。DC功率服务器204还连接到DC功率服务器204从其汲取AC功率的电气栅格236。DC功率服务器204配置成将从电气栅格汲取的AC功率变换成用于DC微电网208的DC功率。在一些实施例中，DC功率服务器204还配置成通过将任何DC功率源变换成AC功率来向电气栅格236输出功率。

系统200还包括能量管理网关240。能量管理网关240负责管理本地可再生能量源228的功率产生、到DC微电网208上的DC负载的功率分配、本地能量储存器232的充电和放电，以及来自电气栅格236的功率的利用。在一个实施例中，能量管理网关240配置成利用本地可再生能量源228和本地能量储存器232以实现峰值负载降低、需求费用降低、负载转移和需求响应参与。在一个实施例中，能量管理网关240与DC功率服务器204通信以设置DC总线224的最优电压。

不像典型系统100那样，系统200配置成利用由本地可再生能量源228生成的功率，甚至在电气栅格236上的断电的事件中。由于本地可再生能量源228不直接连接到电气栅格236，因此本地可再生能量源228在电气栅格236上的断电期间保持可操作。在这样的断电事件中，DC功率服务器配置成将系统200与电气栅格236隔离。系统200利用本地可再生能量源228和本地能量储存器232来以孤岛模式操作并且继续向DC微电网208上的DC负载中的一些或全部提供功率。此外，通过将系统200与电气栅格隔离，在公共事业工作者对电气栅格236进行必要修复以解决断电时，系统200不冒伤害他们的风险。

为了进一步增强系统200的能量安全，当操作在电气栅格236上的断电期间时，功率服务器204或能量管理网关240可以规定DC负载或DC微电网208的操作状态以使系统200在没有从电气栅格236汲取AC功率的情况下可以操作的时间量最大化。在一个实施例中，当在电气栅格236上的断电期间以孤岛模式操作时，功率服务器204配置成以降低的操作电平操作DC微电网208上的DC负载中的一个或多个。如果功率从本地可再生能量源228可得到，则DC功率服务器204配置成使来自本地可再生能量源228的功率的使用优先于来自本地能量储存器232的功率的使用。在另一实施例中，该策略可以用于提供用于建筑物的所要求的应急照明。

由于DC功率服务器204将DC微电网208与电气栅格236隔离，因此对于DC微电网208上的设备而言可能的是通过DC总线224可靠地通信。在一些实施例中，DC功率服务器204配置成使用电力线通信技术来与DC总线224上的DC负载、本地可再生能量源228、本地能量储存器232或其它DC功率服务器通信。在一个实施例中，DC功率服务器204配置成控制DC总线224上的DC负载的操作状态。在另外的实施例中，DC功率服务器204配置成通过与连接到DC负载的传感器或与以其它方式附接到DC总线224的传感器通信来监视DC总线224上的DC负载。在一个实施例中，DC功率服务器204配置成通过控制DC负载的操作状态，诸如通过控制DC照明212以便一个或多个灯闪烁或变暗，来向建筑物的占有者在视觉上传送系统故障或其它操作条件。此外，在一些实施例中，DC总线224上的一些DC负载配置成与彼此通信。通过使用在DC总线224上的电力线通信技术来通信，消除对于额外的联网装备、控制线、无线接口的需要。在一个实施例中，其它DC负载220包括连接到因特网以使DC总线224上的DC负载能够通过因特网通信的联网设备。特别地，DC总线224上的DC负载使用电力线通信技术与联网设备通信，并且联网设备将通信路由至因特网。

系统200容易被翻新成建筑物的现有功率分配系统。现有建筑物典型地由三相AC功率供应。然而，许多商业灯以单相AC功率操作。在一些现有建筑物中，存在分离的电路分支以服务建筑物的不同区域中的AC照明。跨三个AC相分配和平衡单相AC照明是常见的。在该情况下，典型地在三相电路之间共享单个中性导体线，因为极少或没有电流在平衡的电路中流动，并且当其它两个相关断时在中性导体中流动的最大电流仅为一相电路的电流。对于现有和新建筑物而言同样常见的是针对较旧、效率低照明的最大电流汲取来设计布线尺寸，或者以其它方式设计布线尺寸为关于较新、能量高效照明过大。

在一个实施例中，用于AC照明的现有电路分支的共享中性导体被用作用于DC总线224的导体。特别地，共享中性导体用于对应于DC照明212的DC总线224的分支。该实施例具有以下优点：允许具有AC照明的现有建筑物被容易地翻新以利用DC照明，以及允许在被设计成从开始就具有DC照明的新建筑物中使用常规且节省成本的AC布线技术。

图3示出DC功率服务器204的更加详细的图示。DC功率服务器204配置成从本地可再生能量源228、本地能量源232和电气栅格236接受连接。在一些实施例中，DC功率服务器204配置成从另外的能量源接受连接。DC功率服务器204在DC总线224处组合能量源。在一些实施例中，DC功率服务器204包括分别用于过电流和过电压保护的沿DC总线224的主断路器304和浪涌保护（surge protection）308。DC总线224具有离开DC功率服务器204并且向DC微电网208的DC负载（包括DC照明212、DC通风扇216和其它DC负载220）分配功率的多个分支电路312。负载接触件316沿分支电路312配置成从DC总线224选择性地断开分支电路312。在一些实施例中，分支电路312中的每一个具有配置成为分支电路312中的每一个提供附加过电流保护的补充断路器320。在一些实施例中，每一个分支电路312具有电弧故障检测单元318，其被配置成如果检测到电弧故障则中断分支电路312。

电气栅格236经由整流器324被集成到DC总线224中。在一些实施例中，整流器324是并行操作以实现所要求的额定功率的多个整流器电路。在其它实施例中，整流器324是单个整流器电路。在另外的实施例中，整流器324包括用于如果整流器电路中的一个出故障则使用的冗余整流器电路。在一个实施例中，在一个整流器电路故障的事件中，整流器324配置成以部分容量操作并且DC负载配置成以部分容量操作，如果必要的话。在另外的实施例中，为了实现整流器324的峰值效率，整流器324配置成取决于从电气栅格236要求的能量的量而通过禁用整流器324的一个或多个整流器级来以部分容量操作。在一些实施例中，还提供主AC断路器328以用于对来自它们电气栅格236的输入的过电流保护。在一些实施例中，DC功率服务器204包括用于操作整流器324的整流器控制器332。整流器324的DC输出连接到DC总线224。在一个实施例中，整流器324的DC输出经由阻塞二极管336连接到DC总线224。阻塞二极管336配置成防止电流从DC总线224向后流到整流器324。在其它实施例中，使用其它类型的反向电流保护。

将本地可再生能量源228直接集成到DC总线224中。在一个实施例中，经由阻塞二极管336将本地可再生能量源228集成到DC总线224中。阻塞二极管336防止电流从DC总线224向后流到本地可再生能量源228。

将本地能量储存器232直接集成到DC总线224中。在一些实施例中，经由功率电子器件340将本地能量储存器232集成到DC总线224中。功率电子器件340配置成将本地能量储存器232的电压变换成DC总线224的标称电压。在一个实施例中，功率电子器件340包括用于使电压逐步下降的降压变换器（buck converter），和用于使电压逐步上升的升压变换器（boost converter）。在一个实施例中，功率电子器件还配置成控制本地能量储存器232的充电和放电。

DC功率服务器204包括系统控制器344。系统控制器244配置成操作DC功率服务器204的各种组件并且与其交互。系统控制器配置成操作功率电子器件340、整流器控制器332和负载接触件316。在一个实施例中，系统控制器344配置成自主地操作功率电子器件340、整流器控制器332和负载接触件316。在一个实施例中，系统控制器344控制整流器324的一个或多个整流器之间的主机和从机关系并且可以实时改变该关系。特别地，系统控制器344控制哪些整流器是活跃的并且哪些整流器是冗余的。在一些实施例中，主机处于电压控制模式并且从机处于电流控制模式。在另外的实施例中，系统控制器344配置成中继来自其它DC功率服务器的系统控制器或来自能量管理网关240的命令。特别地，在一个实施例中，系统控制器344配置成将来自能量管理网关240的控制命令中继到整流器324。系统控制器344包括用于与其它DC功率服务器和能量管理网关240通信的网络接口。在一个实施例中，网络接口经由以太网与能量管理网关240通信。在一个实施例中，网络接口是无线通信设备。

在一个实施例中，系统控制器344配置成当DC负载不存在或处于关断状态（其中它们不从DC总线224汲取功率）时，自动从DC总线224断开本地可再生能量源228。这防止DC总线224的总线电压达到可再生能量源228的开路电压，其可以损坏DC总线224上的其它设备。在一些实施例中，整流器324此外包括使整流器324能够起双向AC到DC和DC到AC变换器的作用的逆变器电路。整流器控制器332配置成将整流器324操作为用于从DC总线224向电气栅格236输出功率的逆变器。在一个实施例中，系统控制器344配置成当DC负载不存在或者处于关断状态（其中它们不从DC总线224汲取功率）时，控制整流器控制器332以从可再生能量源228向电气栅格236输出功率。在另外的实施例中，系统控制器344配置成：当相比于正在由DC总线224上的DC负载汲取的功率，可再生能量源228正在生成更多的功率时，控制整流器控制器332从可再生能量源228向电气栅格236输出功率。

DC功率服务器204包括计量单元348。计量单元348沿分支电路312并且沿到DC总线224的能量源输入配置以监视分支电路312上的电压和电流。计量单元348可操作地连接系统控制器344。系统控制器344配置成从计量单元348收集监视数据。在一个实施例中，系统控制器344配置成向能量管理网关240或向其它DC功率服务器的系统控制器传输监视数据。在另外的实施例中，系统控制器344连接到通用输入/输出模块（GPIO）352。系统控制器344配置成经由GPIO 352向诸如膝上型或平板计算机的外部设备传输监视数据和其它数据。在其它实施例中，系统控制器344和GPIO 352的功能通过单个控制器或控制器的某个其它配置来实现。

在一些实施例中，DC功率服务器204包括不间断电源（UPS）356以用于提供辅助电压V_AUX以便为DC功率服务器204之内的电子器件供电，所述电子器件包括系统控制器344、整流器控制器332和GPIO 352。UPS 356直接连接到DC总线224并且包括用于将DC总线224的标称电压变换成辅助电压V_AUX的DC/DC变换器。UPS 356还包括能量储存器，其用于在导致DC总线224未被供应有功率的故障事件中向DC功率服务器204的电子器件提供连续功率。在一些实施例中，DC功率服务器204包括用于向外部设备提供辅助电压V_AUX的辅助功率输出360。

图4示出类似于DC功率服务器204的DC功率服务器404。DC功率服务器404包括经由接触件412或其它合适设备附接DC总线224的补充DC总线408。应急DC负载416直接连接到DC总线224并且非关键DC负载420连接到补充DC总线408。在一个实施例中，应急DC负载416包括应急DC照明，但是可以包括被认为是应急负载的任何其它DC负载。应急DC照明是用于正常操作的相同DC照明系统或专用应急照明系统。从补充DC总线408延伸的分支电路312通过补充断路器320、计量单元348和负载接触件316路由，类似于直接从DC总线224延伸的分支电路312。在一个实施例中，在电气栅格236上的断电的事件中，系统控制器344配置成通过命令接触件412打开来断开补充DC总线408。当补充DC总线408从DC总线224断开时，仅应急DC负载416提供有功率。在其它实施例中，在电气栅格236上的断电期间，系统控制器344配置成：只有当不存在从本地可再生能量源228和本地能量储存器232所提供的足够功率来提供应急负载416和非关键DC负载420二者的功率时，才断开补充DC总线408。

在一些实施例中，DC功率服务器204或404被配置为可壁式安装或可天花板安装的外壳。外壳提供到主断路器304和补充断路器320的容易接入。外壳具有多个输入和输出并且充当用于本地DC功率源、DC负载、AC源、系统控制器、计量设备、保护设备和开关设备的单个连接点。在一些实施例中，冷却设备包括在外壳之内以用于冷却整流器324和功率电子器件340。在其它实施例中，整流器324和功率电子器件340安装到DC功率服务器204或404的表面，使得外壳充当热沉（heat sink）。

在一些实施例中，DC功率服务器204或404配置成连接到另一DC功率服务器204'。图5示出具有分别服务DC微电网208和208'的两个DC功率服务器204和204'的功率分配系统500。系统500具有与系统200的组件相似的组件，并且那些相似组件用类似的参考标记来标记。在系统500中，能量管理网关240配置成监视DC功率服务器204和204'的状态并且操作互连管理设备504以选择性地将DC总线224连接到DC总线224'。

在一个实施例中，在DC功率服务器204和204'中的一个完全或部分故障的事件中，能量管理网关240配置成操作互连管理设备504以将DC总线224与DC总线224'连接。有效地，DC功率服务器204或204'可以起作用以向有故障的DC功率服务器的DC总线供应冗余功率。通过在DC功率服务器的故障的事件中提供冗余，对应于有故障的DC功率服务器的DC微电网的DC负载可以继续以至少低功率状态操作。在一个实施例中，在DC功率服务器中的一个的故障的事件中，系统500配置成以低功率状态操作对应于有故障的DC功率服务器的DC照明，以提供变暗的光。

在另外的实施例中，能量管理网关240配置成操作互连管理设备504以选择性地连接DC总线224与DC总线224'，以用于跨DC总线的负载和源平衡的目的。例如，在一个实施例中，来自本地可再生能量源228或本地能量储存器232的过量功率被路由至DC总线224'，以便DC总线224'上的DC负载可以在特定时间利用过量功率，或者反之亦然。

在一个实施例中，互连管理设备504包括配置成选择性地互连DC总线224与DC总线224'的接触件。在其它实施例中，互连管理设备504包括诸如以下的组件的其它配置：中继器、接触件、DC/DC变换器、二极管、固态开关、电阻器和布置成选择性地互连DC总线224与DC总线224'的类似的设备。在图5中所示出的实施例中，互连管理设备504与DC功率服务器204和204'分离存在。然而，在一些实施例中，将类似的互连管理设备并入到外壳DC功率服务器204和204'中。在另外的实施例中，类似的互连管理设备配置在DC功率服务器的能量源输入之间。在一个实施例中，来自本地可再生能量源228或本地能量储存器232的过量功率被直接路由至DC功率服务器204'，或者反之亦然。在一些实施例中，建筑物中的冗余现有AC布线可以用于翻新建筑物以包括互连管理设备。

在具有若干DC微电网的功率分配系统中，对应DC功率服务器A-G可以以各种配置被互连，在图6中示出。在一些实施例中，DC功率服务器A-G以如下配置之一被互连：“圆形”配置604、“链式”配置608、“全部通道（all channel）”配置612、“集中式”配置616、“网状”配置620、“轮式”配置624、“Y”配置628和“分支”配置632。

在一些实施例中，互连的多电网功率分配系统中的DC功率服务器之一充当主机，并且其它DC功率服务器充当从机。在另一实施例中，所有DC功率服务器充当从机并且网络云或服务器充当主机并且命令从机DC功率服务器。

主机DC功率服务器或网络云配置成命令从机DC功率服务器的操作状态以优化整体系统操作并且确保能量安全。当充当从机时，DC功率服务器从其主机取得关于其应当采取什么操作模式的指示。然而，无论DC功率服务处于主机模式还是从机模式，每一个DC功率服务器将总是能够做出决定并且指导针对其本地连接的DC负载的操作状态。

在一些实施例中，每一个DC功率服务器配置成实时改变系统内的其关系，并且按需从主机切换到从机或者反之亦然。在一个实施例中，如果主机DC功率服务器由于有故障的组件操作或其它原因而出故障（go down），则从机DC功率服务器之一作为主机采取操作。

虽然已在绘图和前述描述中详细图示和描述了本公开，但是其应当在性质上被认为是说明性而非限制性的。理解的是，仅呈现了优选实施例并且期望保护包括在本公开的精神范围内的所有改变、修改和另外的应用。

Claims

1.一种用于建筑物的直流功率服务器，包括：

外壳；

部署在外壳之内的直流总线，直流总线具有从外壳延伸并且与建筑物的直流负载连接以向直流负载提供直流功率的至少一个分支电路；

配置成连接到电气栅格并且从电气栅格接收交流功率的电气栅格连接；

部署在外壳之内并且连接在电气栅格连接与直流总线之间的整流器电路，整流器电路配置成通过将来自电气栅格连接的交流功率变换成直流功率而向直流总线提供直流功率；

配置成连接到能量源并且从能量源接收直流功率的能量源连接，能量源连接被连接到直流总线以将直流功率从能量源提供到直流总线；以及

配置成控制从电气栅格和能量源到直流总线的功率流的系统控制器。

2.权利要求1的直流功率服务器，还包括：

能量储存器连接，其被配置成连接到能量储存器设备、从能量储存器设备接收直流功率、并且向能量储存器设备发送直流功率，能量储存器连接被连接到直流总线以从能量储存器设备向直流总线提供直流功率并且从直流总线向能量储存器设备提供直流功率，

其中系统控制器还配置成控制从能量储存器设备到直流总线的功率流。

3.权利要求2的直流功率服务器，还包括：

部署在外壳之内并且连接在能量储存器连接与直流总线之间的功率电子器件，功率电子器件配置成控制能量储存器设备的充电和放电并且由系统控制器操作。

4.权利要求1的直流功率服务器，其中直流总线具有从外壳延伸并且与建筑物的直流照明连接以向直流照明提供直流功率的至少一个分支电路。

5.权利要求4的直流功率服务器，其中系统控制器配置成，响应于直流功率服务器的操作条件，操作与直流照明连接的至少一个分支电路以进行如下中的至少一个：使直流照明变暗和闪烁。

6.权利要求1的直流功率服务器，其中系统控制器配置成，响应于电气栅格上的断电，操作直流功率服务器以从能量源连接向直流总线提供直流功率。

7.权利要求1的直流功率服务器，其中系统控制器配置成，响应于没有功率被直流负载从直流总线汲取，将能量源连接从直流总线断开。

8.权利要求1的直流功率服务器，还包括：

部署在外壳之内并且能操作连接到整流器电路的整流器控制器，整流器控制器配置成控制整流器电路的直流输出电压并且由系统控制器操作。

9.权利要求8的直流功率服务器，其中：

整流器电路包括多个整流器；并且

整流器控制器配置成，响应于多个整流器中的至少一个的故障，部分容量操作整流器电路。

10.权利要求1的直流功率服务器，其中：

整流器电路包括配置成将来自直流总线的直流功率变换成交流功率的逆变器电路，并且

系统控制器配置成，响应于没有功率被直流负载从直流总线汲取，用整流器控制器操作整流器电路以从直流总线向电气栅格输出功率。

11.权利要求1的直流功率服务器，其中：

系统控制器配置成，响应于能量源向直流总线提供比直流负载正从直流总线汲取的更多的功率，用整流器控制器操作整流器电路以从直流总线向电气栅格输出功率。

12.权利要求1的直流功率服务器，还包括：

连接到直流总线并且配置成向系统控制器提供功率的不间断电源，不间断电源具有配置成将直流总线的电压变换成系统控制器的电压的变换器，并且能量储存器配置向系统控制器提供连续功率同时直流总线不向不间断电源提供功率。

13.权利要求1的直流功率服务器，其中系统控制器配置成自主地控制从电气栅格和能量源到直流总线的功率流。

14.权利要求1的直流功率服务器，其中系统控制器配置成基于来自以下中的至少一个的命令控制从电气栅格和能量源到直流总线的功率流：（i）不同直流功率服务器的系统控制器；以及（ii）能量管理网关。

15.权利要求1的直流功率服务器，还包括：

部署在外壳之内的补充直流总线，补充直流总线经由开关连接到直流总线，并且具有从外壳延伸并且与建筑物的第一组直流负载连接以向第一组直流负载提供直流功率的至少一个分支电路，

其中直流总线具有从外壳延伸并且与建筑物的第二组直流负载连接以向第二组直流负载提供直流功率的至少一个分支电路，第二组直流负载不同于第一组直流负载。

16.权利要求15的直流功率服务器，其中系统控制器配置成，响应于电气栅格上的断电，操作开关以将补充直流总线从直流总线断开。

17.权利要求1的直流功率服务器，还包括：

配置成连接到第二直流功率服务器并且从第二直流功率服务器接收直流功率的功率服务器连接，功率服务器连接被连接到直流总线以从第二直流功率服务器向直流总线提供直流功率。

18.一种用于建筑物的功率分配系统，包括：

第一能量源；

建筑物的第一组直流负载；以及

连接在第一能量源与第一组直流负载之间的第一直流功率服务器，第一直流功率服务器包括：

外壳；

部署在外壳之内的直流总线，直流总线具有从外壳延伸并且与第一组直流负载连接以向第一组直流负载提供直流功率的至少一个分支电路；

配置成连接到第一能量源并且从第一能量源接收直流功率的能量源连接，能量源连接被连接到直流总线以将直流功率从第一能量源提供到直流总线；以及

配置成控制从电气栅格和第一能量源到直流总线的功率流的系统控制器。

19.权利要求18的功率分配系统，还包括：

第二能量源；

建筑物的第二组直流负载；

连接在第二能量源与第二组直流负载之间的第二直流功率服务器，第二直流功率服务器包括：

外壳；

部署在外壳之内的直流总线，直流总线具有从外壳延伸并且与第二组直流负载连接以向第二组直流负载提供直流功率的至少一个分支电路；

配置成连接到第二能量源并且从第二能量源接收直流功率的能量源连接，能量源连接被连接到直流总线以将直流功率从第二能量源提供到直流总线；以及

配置成控制从电气栅格和第二能量源到直流总线的功率流的系统控制器；以及

配置成选择性地将第一直流功率服务器的直流总线连接到第二直流功率服务器的直流总线的互连设备。

20.权利要求19的功率分配系统，其中互连设备配置成，响应于第一直流功率服务器和第二直流功率服务器中的一个的故障，将第一直流功率服务器的直流总线连接到第二直流功率服务器的直流总线。