CN107980194A - 冗余住宅电源 - Google Patents

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Abstract

一种冗余电力***(100)包括具有第一栅极(206)、第一源极(210)和第一漏极(208)的第一MOSFET(202)。具有第二栅极(212)、第二源极(214)和第二漏极(216)的第二MOSFET(204)。第一源极连接到第二源极，并且第二漏极耦合到地(218)。控制电路(102)连接到第一栅极和第二栅极，并且向第一栅极和第二栅极提供控制信号，所述控制信号使第一和第二MOSFET在第一操作状态期间在饱和区域中操作以使第一电源(106)放电，并且使第一MOSFET在第二操作状态期间在线性区域中操作以限制对第一电源充电的充电电流。

Description

冗余住宅电源
技术领域
本说明书涉及用于冗余电力***的双向开关和断路器。
背景技术
许多冗余的商业和住宅电力***包括电源(例如，AC电网、太阳能发电、风力发电等)和备用电源(例如，电池、电池组、发电机等)。电源可以是为负载供电的AC或DC电源。备用电源可以包括将DC电力转换成AC电力以向负载提供AC电力的逆变器。电力***为关键和非关键负载提供电力，并且***确保在电源失去功能的情况下，备用电源提供电力来继续负载的操作和功能。
发明内容
通常，本说明书中描述的主题的一个创新方面可以在包括具有第一栅极、第一源极和第一漏极的第一MOSFET的***和方法中实施。第二MOSFET具有第二栅极、第二源极和第二漏极。第一源极连接到第二源极，并且第二漏极耦合到地。第一电源具有第一电力端子和第二电力端子，其中第一电力端子连接到第一漏极并且第二电力端子连接到DC母线。第二电源具有第三电力端子和第四电力端子，其中第三电力端子连接到地，并且第四电力端子连接到DC母线。控制电路连接到第一栅极和第二栅极，并且向第一栅极和第二栅极提供控制信号，其使第一和第二MOSFET在第一操作状态期间在饱和区域中操作，以使第一电源放电并且使第一MOSFET在第二操作状态期间在线性区域中操作以限制对第一电源充电的充电电流。该方面的其他实施例包括被配置为执行方法的动作的相应的***、装置和计算机程序。
在一个方面中，提供了方法、***和装置，其包括在计算机存储介质上编码的用于控制电源(例如，电池电源)的计算机程序。可以实现本说明书中描述的主题的特定实施例，以实现以下一个或多个优点。这里公开的***和方法促进了使用不昂贵的MOSFET开关而不是有源电池转换器将电力从主电源提供给副电源的转换。根据具体实施例，MOSFET开关是包括串联连接的两个MOSFET晶体管的双向开关。通过利用双向开关，***和方法可以对副电源进行放电(例如，提供电力)并且可以对副电源充电。在这样做时，通过电压和电流控制器自动实现充电到放电和放电到充电的转换。此外，在电力母线上发生故障的情况下，双向开关可以使次级负载与电力母线断开连接。使用在充电期间均独立调节电流和电压的电压和电流控制器实现从充电到放电到断开的转换。
本说明书中描述的主题的一个或多个实施例的细节在附图和下面的描述中阐述。根据描述、附图和权利要求，主题的其它特征、方面和优点将变得显而易见。
附图说明
图1是示例冗余电力***的框图。
图2是包括开关和控制器的示例冗余电力***的框图。
图3是示例控制器的电路图。
图4是示出代表冗余电力***的各种操作的示例电流和电压波形的图。
图5是冗余电力***操作的流程图。
各个附图中的相同附图标记和标号指示相同的元件。
具体实施方式
概述
如果主电源不能独立地向负载提供电力，则冗余电力***使负载能够接收不间断的电力。通常，冗余电力***包括电源和/或备用电源，以通过将电源从主电源转换到电源和/或备用电源来为负载供电。由控制器启动的双向开关在主电源和/或电源的功能丧失期间可以实现备用电源。此外，双向开关还能够使电流反向流动来对备用电源进行充电或重新充电。
双向开关还可以作为将备用电源与负载隔离的隔离开关操作。例如，在***内发生故障的情况下，控制器操作双向开关以将备用电源与负载断开，减轻可能损坏备用电源的过电流情况。
冗余电力***可以包括基于与电池***耦合在一起的一个或多个能量源的住宅的电力转换架构。例如，负载可以是AC负载或DC负载，主电源可以是AC电网，并且电源可以是光伏***、风力涡轮机、发电机等。电源包括与转换器耦合的AC电源或包括能量转换机制(例如升降压型变压器)的DC电源。备用电源可以包括为冗余电力***补充电力的电池或一些其它直流供电能源(例如，光伏***、风力涡轮机等)。
下面将更详细地描述这些特征和其它特征。
图1是示例冗余电力***100的框图。电力***100向负载114提供不间断电力。在下面的示例中，将在住宅电力***的应用中描述***100。然而，该***可以在其他设置中，例如在商业应用和工业应用中应用。
用于住宅的电力转换架构基于与电池***耦合的至少一个能源。例如，冗余电力***100可以包括控制器102、开关104、电池106、DC母线108、副电源110、逆变器/整流器112和主电源116。通常，主电源116是电力的主要来源(例如，AC电网)。
副电源110可以包括能够将AC电力转换为DC电力或者可以将DC电压转换成不同的DC电压的能量转换器。副电源可以是太阳能发电***、风力涡轮机***、发电机或其他任何类似的配电***。副电源110向DC母线108提供DC电力。
逆变器/整流器112从DC母线108接收电力，将DC电力转换为AC电力以供应给负载114。这里，负载114表示在家庭、商业建筑物或公共基础设施内使用的普通家用电子设备。逆变器/整流器112可以是整流器、太阳能逆变器/整流器或将AC电力转换为DC电力的任何其它机制。
在一些实现方式中，逆变器/整流器112可以是将从电网接收的AC电力转换为DC电力的整流器。例如，逆变器/整流器112可以从AC电网接收电力，将电力转换为DC以向DC母线118提供DC电力。电力***通常可以具有次级谐波(例如，120Hz)的纹波电压，其可以存在于DC母线上，与逆变器/整流器输出电力的电流成比例。次级谐波纹波电压也与DC母线电容成反比。通过增加DC母线电容或降低逆变器/整流器输出电流，可以最小化纹波电压。
电池106是备用电源，其在主电源和副电源110不能独立地向负载114提供电力的情况下向DC母线108提供直流。电池106可以是单个电池或耦合在一起的一组电池，其中任何配置足以提供足够的电流来为负载114供电。通常，电池106是可充电电池，其当提供DC电力时可以放电存储的能量，并且可以通过接受直流进行充电以补充电池内存储的能量。例如，电池106可以接收由AC电网提供并由逆变器/整流器112整流的DC电力。
电池106还可以响应于额外的电力需求而操作。在一些情况下，负载可能需要比由主电源和/或副电源提供的电力更多的电力。在这种情况下，电池106可以向负载114提供补充电力。另外，电池106可以操作用于充电和放电，以便有效的能量流动，其保持提供给负载114的恒定电压和/或电流。
电池106在电池106的充电和放电期间结合开关104工作。开关104支持到DC母线108和来自DC母线108的电流的双向流动。例如，当电池正在放电时，电流正在流出电池。相反，当电池正在充电时，电流流入电池。此外，如果发生可能不利地影响电池的事件，例如在母线上检测到的故障，则开关还可以将电池106与母线断开。
为了操纵开关104的各种功能，开关104由控制器102控制。控制器102操作开关以使电流能够在由冗余电力***100确定的方向上流动。例如，控制器102可以向开关提供指示开关的操作状态的控制信号(例如，正向电流流动、反向电流流动、无电流流动等)。在一些实现方式中，控制器102可以是模拟控制器或数字的(例如，处理器、电子控制***等)。关于开关104、控制器102以及开关106和控制器102的不同实现方式的进一步细节将结合图2、图3和图4进行描述。
图2是包括开关104和控制器102的示例冗余电力***100的框图。在一个实现方式中，开关104是包括串联连接的两个晶体管的双向开关电路104。例如，两个晶体管可以是MOSFET202、204。通过在它们的各种操作状态(例如，线性区域、饱和区域、截止区域等)中操作MOSFET 202、204，，MOSFET用于引导如由冗余电力***控制器102确定的电流的流动。
如图2所示，双向开关电路104包括具有第一栅极206、第一漏极208和第一源极210的第一MOSFET 202。双向开关电路104还包括具有第二栅极212、第二源极214和第二漏极216的第二MOSFET 204。在一个实现方式中，第一MOSFET 202的第一源极210连接到第二MOSFET 204的第二源极214，并且第二MOSFET 204的第二漏极216被耦合到地218。在其他实现方式中，第一MOSFET 202的第一漏极208可以连接到第二MOSFET 206的第二漏极216。
冗余电力***100包括具有第一电力端子220和第二电力端子222的第一电源(例如，电池106)。在一个示例中，第一电力端子220连接到第一漏极208并且第二电力端子222连接到DC母线108。如前所述，当第一电源正在放电时，第一电源向DC母线106提供电力。通常，当第二电源(例如，主电源和/或副电源)110不能独立地为负载114供电时，电池106放电。
冗余电力***还包括具有第三电力端子224和第四电力端子226的第二电源(例如，副电源)110。在一个实现方式中，第三电力端子224连接到地218并且第四电力端子226连接到DC母线108。通常，第二电源110是可以为冗余电力***100的负载114提供电力的副电源。
MOSFET202、204的操作状态通常由连接到第一栅极206和第二栅极212的控制电路(例如，控制器102)控制。控制器102向第一栅极206和第二栅极212提供控制信号。在所示的示例中，栅极206和212耦合到相同的控制信号；然而，取决于控制器设计，可以单独操作栅极，并且只要实现下述的充电和放电特性，MOSFET 202和204就可以在不同的状态中操作。
在一些实现方式中，控制信号使第一和第二MOSFET 202、204在第一操作状态期间在饱和区域中操作，以使电流从第一电源(例如，电池106)流动(例如，)。控制器还可以向第一和第二MOSFET 202、204提供控制信号，以使第一MOSFET 202在第二操作状态(即，线性区域)期间在线性区域中操作。在线性区域中的操作限制了在充电过程期间提供给第一电源的充电电流的量。限制由第一电源接收的充电电流使得能够控制第一电源的充电，并确保电流消耗不超过主电源的电流容量。
开关电路104的操作状态部分地取决于DC母线电压。当第二电源110独立地向负载提供电力出现故障时，DC母线108上的电压减小。控制电路(例如，控制器102)确定当DC母线108的电压低于在第一电力端子220和第二电力端子222之间测量的第一电源(例如，电池106)的电压时，第一操作状态发生。控制电路向MOSFET发送控制信号，其使MOSFET在第一操作状态(例如，饱和区域)中操作。在饱和区域中的操作使得第一电源能够开始为负载供电并消耗存储在第一电源内的能量。
控制电路(例如，控制器102)还确定当DC母线108的电压高于在第一电力端子220和第二电力端子222之间测量的第一电源的电压时，第二操作状态发生。DC母线108的电压高于第一电源的电压通常表示第二电源(例如，副电源110)和/或主电源116返回操作。在电池放电并且第二电源110返回操作之后，第二操作状态(例如，线性模式)使得电流能够被传送到第一电源以对第一电源充电。在线性模式中操作MOSFET提供了限制传送到第一电源的电流的量的电流控制机制。
控制电路(例如，控制器102)还可以检测DC母线108上的故障状况。为了保护第一电源免受潜在的过电流状况导致的损害，控制电路发送控制信号以在截止模式中操作第一MOSFET和第二MOSFET。截止模式断开连接到第一电源的电路的部分，其禁用电流到第一电源的流动。
在一些实现方式(未示出)中，冗余电力***可以被缩放以包括多组MOSFET。例如，冗余电力***100可以包括在电池106和地218之间并联连接的两组或更多组MOSFET。在一些实现方式中，每对MOSFET可以具有专用控制器来指定每对MOSFET的操作状态。在其他实现方式中，每个单独的MOSFET可以具有其自己的专用控制器来指定单独的MOSFET的操作状态。控制器可以通信地链接并且共同确定每个MOSFET的操作状态，或者每个控制器可以独立地确定其MOSFET的操作状态。
在一些实现方式中，控制器102可以包括模拟电路或数字电路。例如，控制电路(例如，控制器102)可以包括耦合到第一和第二栅极206、212，并且向第一和第二MOSFET202、204提供控制信号，以在不同的操作状态中操作MOSFET的处理设备。
在图3(其是示例控制器102的电路图)中示出了使用模拟部件的一个示例实现方式。控制器102的控制电路包括充电电压控制电路302和充电电流控制电路306。充电电压控制电路302包括第一放大器304，并且第一放大器的输出通过二极管D1耦合到第一栅极206和第二栅极212。充电电压控制电路302可以感测电池106的电压，并将其与参考电压(例如低于DC母线的电压的电压)进行比较。当电池电压远低于参考电压时，输出Vu2将为高。当电池电压远高于参考电压时，输出Vu2将为低；否则将调整Vu2以调节电池电压。将结合图4描述关于参考电压的更多细节。
充电电流控制电路306包括第二放大器308，其具有耦合到第一栅极206和第二栅极212的输出。充电电流控制电路306通过电流感测电阻器R1感测电池电流。与电池电压相似，当电池电流远低于参考电流时，Vu1的输出将为高。当电池电流远高于参考电流时，VU1的输出将为低；否则将调整VU1以限制或调节电池电流。
输出Vu1和Vu2一起协作控制电池的充电和放电。更具体地，u1的输出通过调整MOSFET 206和212的栅极-至-源极电压来调节或限制充电电流以便在充电期间在线性操作区域中操作。u2的输出由二极管(D1)耦合，使得电池电压被调节到一定水平。
在一些实现方式中，控制器102的操作可以进一步受电池管理***310的限制，电池管理***310根据一个或多个优化约束来管理何时电池可以放电或充电。电池管理***310可以超驰控制控制器102以根据优化约束来启用或禁用电池的充电和放电。例如，在峰值电力时间期间，当消耗电力可能更昂贵时，电池管理***310可以暂停或限制电池充电操作。
电池管理***310可以管理冗余电力***100的其他方面。在一些实现方式中，电池管理***310可以超驰控制***的操作以指定电压电平、电流消耗、开关(例如，MOSFET20、204)的操作状态以及其他操作等。例如，由于负载约束或某些其他***属性，电池管理***310可以通过向逆变器112发送操作指令来确定以调整(例如，降低或升高)DC母线108的电压。
参考图4描述图3的电路的操作，图4是示出代表冗余电力***的各种操作的一个示例的示例电流和电压波形的图。电流和电压波形详细说明了为负载114提供不间断电力的冗余电力***操作的一个示例。
参考图4，在时间t0处，冗余电力***使用副电源110操作，独立地向逆变器/整流器112提供电力。在充电模式期间或者当副电源110独立地向逆变器/整流器112提供电力时，DC母线电压保持在比电池电压Vbat高的电压。电池完全充电，因此电流Ibat几乎为零(或一些标称泄漏或无效值)，因为电池未向逆变器/整流器112提供电力。充电电流控制器306的输出电压VU1为高(例如，显著高于“零”输出，例如在正轨迹处或靠近正轨迹)。
充电电压控制器302的输出Vu2为低。由于电池电压等于或高于参考电压值，所以充电电压控制器正在调节电池电压。在一些实现方式中，由于DC母线具有120Hz(次级谐波)纹波电压418，所以参考电压值是低于指定的DC母线电压的参考值。如下所述，参考值低于指定的DC母线值使得能够在称为第三操作状态的电池充电阶段的最后部分期间调节电池电压。
时间t1示出了副电源110未能独立地向逆变器/整流器112供电。在此时间期间，电池正在放电。在一些实现方式中，电池可以向逆变器/整流器112传送电力，而没有主电源和/或副电源的故障。控制器102通过监视电池106电压来间接监视DC母线108的电压。电池电压降到参考电压以下表示DC母线处于或低于电池电压。DC母线的电压通常由副电源110提供，但是如在t1所示，DC母线电压已经达到电池电压。此后，由于电池电压降到参考电压以下，控制器确定DC母线108的电压低于电池电压(402)。响应于确定电池电压低于参考电压并且电池充电电流小于参考电流，控制器102提供控制信号以在饱和区域中操作第一和第二MOSFETS 202、204以使电池在DC母线108上放电。
如在图3的电路中的时间t1所示，充电电流控制器的输出Vu1保持高，并且充电电压控制器将其输出Vu2切换到高。这导致了在Vgate处的高栅极电压(404)。高Vgate电压将MOSFET 202、204驱动到饱和区域，允许电流从电池106流向DC母线108。在时间t1和t2之间，电池106通过降低电池电压Vbat如所示放电(406)。因此，电池电流Ibat为负(408)，指示由电池106向逆变器/整流器112供电。Ibat的负值也将输出VU1保持为高，因为负值导致低于参考电流电压信号的电流感测信号。因此，从t1到t2的时间是第一操作状态，其中第一和第二MOSFET在饱和区域中操作，并且当DC母线的电压低于在电池的第一电力端子和第二电力端子之间测量的电池的电压时第一操作状态发生。
在此时间期间，在放电期间由MOSFET 204的导通电阻RM2确定的MOSFET 204的电力损耗为：
时间t2表示第二操作状态，在该第二操作状态期间，第一MOSFET在线性区域中操作以限制对电池充电的充电电流。该状态是由高于电池的电压的DC母线的电压和低于参考电压输入放大器304的电池的电压的组合引起的，这导致电池电流被调节为参考电流。特别地，在图3的示例电路中，DC母线电压高于电池电压的条件导致电池充电。
参考图4，时间t2示出了当DC母线电压Vbus高于电池电压Vbat时副电源110返回操作(410)。响应于DC母线电压高于电池电压但是低于参考电压，控制器102协作地操作第一和第二MOSFET202、204，以使电池通过受控电流和独立于电池电压的控制从DC母线充电。例如，控制器102通过改变充电电流控制器306的输出电压VU1来向MOSFET202、204提供控制信号。电压Vgate由跨电阻R1的电压降决定，使第一和第二MOSFET 202、204处于线性模式，从而限制提供给电池的电流的量。
在线性模式中至少操作第一MOSFET 202可以利用有限的电流对电池106充电。如图4所示，Ibat为正(412)，指示电池106在充电过程期间正在接收电流。
时间t3示出了当电池电压已经达到参考电压并且电池106开始利用受控电压充电的时间。这被称为第三操作状态。在该状态中，DC母线的标称电压(414)高于电池电压(416)，并且电池电压至少等于或接近参考电压。因为参考电压低于指定的DC母线电压，因此控制电池电压以将电池电压维持在DC母线电压以下，以防止由于在DC母线108上的次级谐波(例如120Hz)纹波电压418引起的电池的损坏和循环效应。
在操作中，控制器102感测到DC母线108的电压满足参考电压。作为响应，控制器102协作地操作第一和第二MOSFET 202、204，以使得电池通过受控电压并且独立于电流的控制从DC母线108充电。例如，充电电压控制器302改变其输出电压VU2。导致的Ibat的下降导致输出VU1变高。由阻塞二极管D1确定的导致的栅极电压Vgate在线性区域中操作MOSFET202，但是电池电压由电池电压和参考电压之间的正的差来调节。
在第二和第三操作状态期间(在充电期间)，MOSFET 202在线性操作区域中操作。在充电期间MOSFET的功率损耗主要由Vbus确定，如下
PLoss＝(Vbus-Vbat)×Ibat,chg
在一些实现方式中，为了在充电期间降低Ploss，DC母线电压Vbus保持接近电池电压Vbat。因此，Vbus通过能量转换器和/或逆变器/整流器以略高于电池电压Vbat的电压进行调整/调节。
图5是冗余电力***操作的流程图。流程图描述了通过主电源和/或副电源110、电池106、控制器102和双向开关转换器104向负载114提供备用电力的一个实现方式。在一些实现方式中，冗余电力***100可以被用作不间断电源。在其他实现方式中，冗余电力***100可以被用作备用电源以向逆变器/整流器112提供补充电力、附加电力等。该过程包括处理设备(例如，模拟控制器、数字控制器等)，其被配置为监视DC母线108的电压(502)。如前所述，当主电源和/或副电源110独立地为负载113供电时，DC母线108的电压由主电源和/或副电源提供。
该过程确定电池电压和电流低于参考电压和参考电流，并且作为响应在饱和区域中操作第一和第二MOSFET 202、204(504)。在饱和区域中操作第一和第二MOSFET 202、204闭合连接到电池106的电路的部分，使电池能够将电流放电到DC母线上，从而为负载114提供备用电力。
当主电源和/或次电源110返回操作时，该过程确定DC母线108的电压高于电池电压并且电池电压低于参考电压，并且作为响应协作地操作第一和第二MOSFET 202、204，以使电池通过有限的充电电流充电(506)。电池通过受控电流并且独立于电池电压的控制从DC母线108接收电流。第一和第二MOSFET 202、204在线性模式中操作，以提供控制由电池接收的电流的量的限流机制。在一些实现方式中，在充电过程的这部分期间，充电电压控制器不控制电池的电压(例如，Vbat)。例如，电池106的电压能够根据传送到电池的电流的量以不受控制的速率恢复，并且仅由充电电流进行限制。
电池电压恢复直到确定电池的电压满足参考电压，电池电流低于参考电流，并且作为响应过程500协作地操作第一和第二MOSFET202、204以使电池通过受控的电压并且独立于电流的控制从DC母线108充电(508)。如上所述，充电电压控制器302通过调整第一MOSFET202的栅极电压来调整电池106的电压。Vbat保持在低于Vbus的电压，以确保存在于DC母线上的次级谐波纹波电压对电池106没有不良影响。
在模拟电路的上下文中描述了上述示例实现方式，所述模拟电路基于电池电压和充电器电流协作控制MOSFET的栅极电压。可以使用其他适当的模拟或数字控制电路来实现上述功能操作状态。例如，在其他实现方式中，控制电路可以分开地驱动MOSFETS 202和204。另外，控制器102可以被实现为处理设备(未示出)，以控制提供给双向开关电路104的指令。
本说明书中描述的主题和操作的实施例可以在数字电子电路中或在计算机软件、固件或硬件中实现，包括在本说明书中公开的结构及其结构等同物，或它们中的一个或多个的组合。
在本说明书中描述的操作也可以被实现为由数据处理装置对存储在一个或多个计算机可读存储设备上或从其他源接收的数据执行的操作。
术语“数据处理装置”涵盖用于处理数据的所有种类的装置、设备和机器，包括例如可编程处理器、计算机、片上***或上述的多个或组合。该装置可以包括专用逻辑电路，例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。除了硬件之外，该装置还可以包括为所述计算机程序创建执行环境的代码，例如构成处理器固件的代码、协议栈、数据库管理***、操作***、跨平台运行时环境、虚拟机或它们中的一个或多个的组合。装置和执行环境可以实现各种不同的计算模型基础设施，例如Web服务、分布式计算和网格计算基础设施。
本说明书中描述的过程和逻辑流程可以由执行一个或多个计算机程序的一个或多个可编程处理器执行，以通过对输入数据进行操作并产生输出来执行动作。处理和逻辑流程也可以由专用逻辑电路来执行，并且装置也可以被实现为专用逻辑电路，专用逻辑电路为例如，FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。
虽然本说明书包含许多具体的实现方式细节，但是这些不应被解释为对任何特征或可以要求保护的内容的范围的限制，而是对特定实施例特有的特征的描述。在单独实施例的上下文中在本说明书中描述的某些特征也可以在单个实施例中组合地实现。相反，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合在多个实施例中实现。此外，虽然以上可以将特征描述为以某些组合的方式起作用，并且甚至最初要求保护，但要求保护的组合的一个或多个特征在某些情况下可以从组合中被移除，并且所要求保护的组合可以是针对子组合或子组合的变形。
类似地，虽然在附图中以特定顺序描绘了操作，但是这不应被理解为要求以所示的特定顺序或次序执行这样的操作，或者执行所有所示的操作以实现期望的结果。在某些情况下，多任务和并行处理可能是有利的。此外，上述实施例中的各种***部件的分离不应被理解为在所有实施例中要求这样的分离，并且应当理解，所描述的程序部件和***通常可以集成在单个软件产品中或打包成多个软件产品。
因此，已经描述了主题的特定实施例。其他实施例在所附权利要求的范围内。在一些情况下，权利要求中所述的动作可以以不同的顺序执行并且仍然实现期望的结果。此外，创新的方法和***可以实施在所有可能的和技术上有意义的权利要求的组合中，即使这些组合没有被从属权利要求中的反向引用明确地反映出来。此外，附图中所描绘的过程不一定需要所示的特定顺序或次序来获得期望的结果。在某些实现方式中，多任务和并行处理可能是有利的。
根据示例性实施例，提供了一种包括具有第一栅极、第一源极和第一漏极的第一MOSFET的***。第二MOSFET具有第二栅极、第二源极和第二漏极。第一源极连接到第二源极，并且第二漏极耦合到地。控制电路连接到第一栅极和第二栅极，并且向第一栅极和第二栅极提供控制信号，其使第一和第二MOSFET在第一操作状态期间在饱和区域中操作，以使第一电源放电并且使第一MOSFET在第二操作状态期间在线性区域中操作以限制对第一电源充电的充电电流。

Claims (19)

1.一种***，包括：
第一MOSFET，所述第一MOSFET具有第一栅极、第一源极和第一漏极；
第二MOSFET，所述第二MOSFET具有第二栅极、第二源极和第二漏极，其中所述第一源极连接到所述第二源极，并且所述第二漏极耦合到地；
第一电源，所述第一电源具有第一电力端子和第二电力端子，其中所述第一电力端子连接到所述第一漏极，并且所述第二电力端子连接到DC母线；
第二电源，所述第二电源具有第三电力端子和第四电力端子，其中所述第三电力端子连接到所述地，并且所述第四电力端子连接到所述DC母线；以及
控制电路，所述控制电路连接到所述第一栅极和所述第二栅极并且向所述第一栅极和所述第二栅极提供控制信号，所述控制信号使得：
所述第一MOSFET和所述第二MOSFET在第一操作状态期间在饱和区域中操作以使所述第一电源放电；并且
所述第一MOSFET在第二操作状态期间在线性区域中操作，以限制对所述第一电源充电的充电电流。
2.根据权利要求1所述的***，其中：
当参考电压高于在所述第一电力端子和所述第二电力端子之间测量的所述第一电源的电压时，所述第一操作状态发生；以及
当所述DC母线的电压高于在所述第一电力端子与所述第二电力端子之间测量的所述第一电源的电压；以及所述第一电源的电压低于参考电压时，所述第二操作状态发生。
3.根据权利要求1所述的***，其中，所述控制电路向所述第一栅极和所述第二栅极提供另外的控制信号，使得所述第一MOSFET在第三操作状态期间在所述线性区域中操作以调节所述第一电源的电压。
4.根据权利要求1所述的***，其中，当所述DC母线的电压高于在所述第一电力端子与所述第二电力端子之间测量的所述第一电源的电压；以及所述第一电源的电压低于所述参考电压时，所述控制电路的第三操作状态发生。
5.根据权利要求1所述的***，其中，所述控制电路包括：
充电电压控制电路，所述充电电压控制电路包括第一放大器，其中所述第一放大器的输出耦合到所述第一栅极和所述第二栅极；以及
充电电流控制电路，所述充电电流控制电路包括第二放大器，其中所述第二放大器的输出耦合到所述第一栅极和所述第二栅极。
6.根据权利要求1所述的***，其中，所述控制电路包括：
充电电压控制电路，所述充电电压控制电路具有耦合到所述第一栅极的所述充电电压控制电路的输出；以及
充电电流控制电路，所述充电电流控制电路具有耦合到所述第二栅极的所述充电电流控制电路的输出。
7.根据权利要求1所述的***，其中，所述控制电路包括处理设备，所述处理设备耦合到所述第一栅极和所述第二栅极，并且向所述第一MOSFET和所述第二MOSFET提供控制信号以在不同的操作区域中操作所述MOSFET。
8.根据权利要求1所述的***，其中，所述第一MOSFET是多个第一MOSFET中的一个，并且所述第一MOSFET包括专用控制***。
9.根据权利要求1所述的***，其中，所述第二MOSFET是多个第二MOSFET中的一个，并且所述第二MOSFET包括专用控制***。
10.根据权利要求1所述的***，还包括耦合到所述控制电路的电力管理***，所述电力管理***向所述控制电路提供操作信号，所述操作信号包括基于优化约束的所述第一MOSFET和所述第二MOSFET的操作指令。
11.一种方法，包括：
监视DC母线的电压，所述DC母线的电压由主电源提供；
确定所述DC母线的电压低于电池电压，并且作为响应在饱和区域中操作第一MOSFET和第二MOSFET，以使所述电池在所述DC母线上放电；
确定所述DC母线的电压高于所述电池电压并且所述电池电压低于参考电压，并且作为响应协作地操作所述第一MOSFET和所述第二MOSFET以使所述电池通过受控电流并且独立于所述电池电压的控制从所述DC母线充电；以及
确定所述DC母线的电压高于所述电池电压并且所述电池的电压满足所述参考电压，并且作为响应协作地操作所述第一MOSFET和所述第二MOSFET以使所述电池通过受控电压并且独立于所述电流的控制从所述DC母线充电。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括：
检测所述DC母线上的故障状况：
在截止模式中操作所述第一MOSFET和所述第二MOSFET，其中所述截止模式断开连接到所述电池的电路的部分，禁用所述电路的所述部分内的电流的流动。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述DC母线电压由能量转换器调节。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，协作地操作所述第一MOSFET和所述第二MOSFET以使所述电池从所述DC母线充电还包括：
在限制提供给所述电池的电流的量的线性模式中操作所述第一MOSFET和所述第二MOSFET；
确定所述DC母线的电压满足参考电压；以及
使用充电电压控制电路调节所述电池电压，其中调节所述电池电压包括调制在所述第一MOSFET的所述第一栅极和所述第一源极之间的电压。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一MOSFET是多个第一MOSFET中的一个，并且所述第一MOSFET包括专用控制***。
16.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第二MOSFET是多个第二MOSFET中的一个，并且所述第二MOSFET包括专用控制***。
17.根据权利要求11所述的方法，还包括耦合到所述控制电路的电力管理***，所述电力管理***向所述控制电路提供操作信号，所述操作信号包括操作。
18.一种***，包括：
处理设备，所述处理设备被配置为：
监视DC母线的电压，所述DC母线的电压由主电源提供；
确定电池电压低于参考电压，并且作为响应在饱和区域中操作第一MOSFET和第二MOSFET，以使所述电池在所述DC母线上放电；
确定所述DC母线的电压高于所述电池电压并且所述电池电压低于比指定DC母线电压低的参考电压，并且作为响应协作地操作所述第一MOSFET和所述第二MOSFET以使所述电池通过受控电流并且独立于所述电池电压的控制从所述DC母线充电；以及
确定所述DC母线的电压满足所述参考电压，并且作为响应协作地操作所述第一MOSFET和所述第二MOSFET，以使所述电池通过受控电压并且独立于所述电流的控制从所述DC母线充电。
19.一种计算机程序，包括当在处理器上执行时执行如权利要求11所述的方法的指令。
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