具体实施方式

根据图1所示的实施例，根据本发明的供电设备包括多个电能发生器(101₁、101₂、101₃)，多个发生器中的每个发生器与其他发生器并联电连接，以便提供由电气装置的至少一个电能消耗部件或电能恢复部件或电能消耗和恢复部件(102₁)所需的电能；至少一个消耗部件被配置为专门消耗由设备提供的电能；至少一个恢复部件被配置为专门向设备提供电能；至少一个消耗和恢复部件被配置为交替地消耗由设备传送的电能，或者向设备提供电能；根据一个实施例，电气装置是机动车辆，例如有轨电车、或火车、或公共汽车、或船或飞机；并且电气消耗部件例如包括可逆电动机，其被配置为交替地在电能消耗模式和电能恢复模式下操作并且被配置为致动所述车辆的推进或牵引装置。例如，车辆是有轨电车，包括一辆或多辆火车或货车，每辆火车或货车配备有由一个或多个电动机驱动的一个或多个驱动轮；此外，有轨电车的一个或多个火车或货车中的每一个可以配备有根据本发明的一个或多个电发生器(101₁、101₂、101₃)。配备电动机驱动轮的火车可以与配备一个或多个电发生器的火车不同，安装在不同火车上的电发生器彼此电连接并且例如，沿着部署在所有火车上的至少一根电缆，电连接到不同的电动机，以确保并行提供这些电动机所需的电功率。电动机可以具有不同的功率。

根据一个实施例，电发生器可以全部或部分地组合在一个或多个组中，该组包括多个并联耦接的发生器，然后这些组继而彼此连接以确保并行提供这些电动机所需的电功率。

根据刚刚描述的有轨电车或火车类型的实施例，发生器和/或将多个发生器组合在一起的组被物理地分布在火车的不同位置，以便它们中的一些可以靠近驱动火车的驱动轮的电动机102₁，而其他的可以远离。它们中的一些可以连接到附加电负载附近，诸如空调系统。功能的这种不均匀物理分布导致在互连电缆中的电压下降。

在没有补偿或调节系统的情况下，由每个发生器和/或组传送的能量可能会不稳定，导致发生器和/或组之间的电流消耗相当大。

如图2所示，根据一个实施例，设备的每个发生器包括双向功率转换器CP_k和电能存储元件ES_k。例如，功率转换器是133kW的转换器。功率转换器允许将在发生器的互连网络上存在的电压和/或电流类型的物理量调节成与电能存储元件的需要相对应的电压和/或电流类型的量V_k。

为了以相同方式操作分布在电动机的供电网络上的发生器的所有能量存储元件，实施了一种用于计算针对每个发生器的每个存储元件调节的充电和/或放电功率的方法，使得有利于充电最多的存储元件的放电，和/或有利于充电最少的存储元件的充电。根据这些布置，不同存储元件的电荷一致地达到平衡，并且避免了存储元件之间的不期望的电流的流动。

根据与驱动轮的驱动电动机的需求相关的设定点功率P来计算针对每个发生器的每个存储元件调节的充电或放电功率。

调节方法由每个发生器以分布式方式实施。为此，如图2所示，每个发生器101₁、101₂、101₃包括计算单元UC_k，一方面，一个发生器的计算单元被配置为根据确定的周期，将发生器的存储元件的设定特征量V_k的值传送到其他发生器的所有计算单元，并且另一方面，接收在电机的供电网络上互连的其他发生器的存储元件的设定特征量V_k的值。

该调节方法还考虑了由于可能的故障而导致的一个或多个发生器的可能损失。为此，每个发生器101_k具有关于其操作状态的指示器N_k，其由每个发生器的计算单元传播给其他发生器的所有计算单元。这些布置允许即使在一个发生器101_k发生故障也会确保设备的操作。

根据本发明的一个方面，本发明涉及一种方法。

根据该方法的一种实施方式，如图4所示，以下步骤被实时实施，并且然后由每个发生器根据重复时间频率进行重复，其中：

-由所述发生器的计算单元UC_k读取101所述发生器的功率转换器的设定量V_k的值和其他发生器的功率转换器的设定量V_k的值的步骤；

-由计算单元UC_k读取102所述发生器的操作状态N_k的值以及多个发生器的其他发生器101₁、101₂、101₃中的每个发生器的操作状态N_k的值的步骤；

-由计算单元UC_k向其他发生器传送103所述发生器的功率转换器的设定量V_k的值和所述发生器的操作状态N_k的值的步骤；

-由计算单元UC_k从所述发生器的操作状态N_k的值以及从多个发生器的其他发生器101₁、101₂、101₃中的每个发生器的操作状态N_k的值来计算104处于确定操作状态的发生器101₁、101₂、101₃的数量的步骤；

-由计算单元UC_k根据以下来计算105所述发生器的存储元件ES_k的充电或放电电功率Pcal_k的步骤：

-所述发生器和其他发生器101₁、101₂、101₃的每个存储和恢复元件的充电或放电电功率Pcal_k的设定量V_k的值的函数，和

-确定的设定点功率P和处于确定操作状态的发生器101₁、101₂、101₃的数量，

多个发生器中的每个发生器的每个存储元件的充电或放电电功率Pcal_k的总和等于确定的设定点电功率P；

-基于由所述发生器101₁、101₂、101₃的计算单元计算的充电或放电电功率Pcal_k，监视106所述发生器101₁、101₂、101₃的存储和恢复元件的设定量V_k的值。

根据一个实施例，设定量V_k对应于在每个存储元件ES_k中流动的电荷的累积计数。

根据一种实施方式，设定点功率由在电气装置的设定点电压TC与在每个发生器的端子处的测量电压TM₁、TM₂、TM₃之间的差确定。

根据这些布置，设定量V_k的值朝向相同的值收敛，而不管初始条件或每个发生器101₁、101₂、101₃之间的装置的阻抗1、2、3如何，同时保持电气装置的电压在电气装置的设定点电压TC周围调节。

该方法的步骤的重复时间频率至少部分地根据每个发生器的功率转换器的截止频率或操作频率来确定；因此，步骤的重复时间频率必须高于或等于功率转换器的截止频率或操作频率。

根据一种实施方式，当发生器被一起分组在同一组内时，设定量V_k优选为电压，并且步骤的重复时间频率优选较高；因此，对应于大约5毫秒周期的时间频率是有利的。

根据另一实施方式，当发生器物理地分散在分布式供电网络上时，发生器的物理分散是在网络的不同部分上的不同阻抗1、2、3的起源，在网络的不同部分上连接发生器的端子，如图1所示；在发生器端子处的这些不同阻抗的消耗优选地使用电流强度来执行，以调节发生器的存储元件的充电和放电，并且通过根据比当发生器被一起分组到组内时更低的时间频率来重复调节方法的步骤；因此，例如对应于大约80ms周期的时间频率是有利的。

根据一个实施例，当发生器不工作时，每个发生器被配置为确定处于正常操作状态的发生器的数量：处于正常操作状态的每个发生器的状态N_k的值例如等于1，并且处于非操作状态的每个发生器的状态N_k的值等于0，以便当在计算步骤104处，将接收到的用于每个发生器的状态N_k的值相加时，每个发生器的计算单元UC_k能够以独立的方式确定能够贡献于为装置的耗电部件提供电能的发生器的数量。因此，在根据确定的功能考虑了对存储元件的充电和放电设定量V_k$的值的调节之后，每个发生器都能够向设定点功率P应用一个合适的比率，以便由所有发生器传送的总功率保持等于设定点功率P。

根据一种实施方式，存储元件的充电和放电的设定量V_k的值的函数是李雅普诺夫函数。根据这些布置，对于给定的设定点功率，充电或放电电功率以不均匀的方式分布在不同的电存储和恢复元件上，以便使电功率的设定量在所有发生器上保持平衡，而与初始条件无关。

图5以更全面的方式示出了根据本发明的方法的在具有由N个电能发生器101_k(其中k＝1到k＝N)构成的设备110₁的每个存储元件ES_k中的电荷量的分布的实施例，该设备被包括在连接到配电线路的系统120₁中并且包括用于确定设定点功率P的装置。

由系统120₁请求的功率设定点P根据为设备110₁供电的配电线路的电压TM₁与设定点TC之间的差来确定。

在初始条件从一个存储元件ES_k到另一个不同的情况下，由计算单元UC_k确定的每个存储元件ES_k的充电或放电功率Pcal_k将在发生器101_k之间不同。计算单元UC_k为每个电能发生器101_k定义功率设定点Pcal_k以便平衡每个存储元件ES_k。平衡是根据P的符号进行的，该符号指示设备是在充电模式或是放电模式下操作。

因此，如果P为正，则设备在充电中操作，那么具有最少电荷的存储元件ES_k将主要由设定点Pcal_k进行操作，该设定点Pcal_k将高于对应于充电最多的元件ES_k的功率Pcal_k。

在该阶段，计算单元UC_k根据每个元件的充电状态对功率Pcal_k进行加权，以保证每个电能发生器101_k的功率Pcal_k之和等于设定点P，以确保系统的功率和能量的稳定性。实际上，每个电能发生器101_k不应该实时接收或产生多于设备希望的功率。

相反地，如果P为负，则设备在放电中操作，然后具有最高电荷的存储元件ES_k将主要由设定点Pcal_k进行操作，该设定点Pcal_k将高于对应于充电最少的元件ES_k的功率Pcal_k。

此外，在该阶段，监视单元UC_k根据每个元件的充电状态对功率Pcal_k进行加权，以便保证每个电能发生器101_k的功率Pcal_k之和等于设定点P，以确保系统的功率和能量的稳定性。实际上，每个电能发生器101_k不应该实时接收或产生多于设备希望的功率。

根据这些布置，由监视单元UC_k估计的量允许根据P的符号对每个能量存储元件ES_k的Pcal_k实时和同时加权，同时遵守在每个能量存储元件中ES_k和每个功率转换器CP_k可接受的瞬时功率Pcal_k。

因此，在不超过元件ES_k和CP_k的物理限制的情况下进行平衡。

因此，根据本发明的平衡策略导致与总请求的充电或放电功率P成比例地对存储和恢复元件进行充电或放电；如根据现有技术的平衡策略的情况，该平衡策略特别排除了存储和恢复元件ES_k正在另一个存储和恢复元件ES_j中充电或放电的情况。因此，现有技术的策略一方面在能量存储元件ES_k中并且另一方面在电能发生器101_k的功率转换器CP_k中引起过电流。根据本发明的平衡策略允许避免这些过电流。

尽管功率Pcal_k不同，但设备持续保持运行，可能是为了避免能量存储元件ES_k之间的不平衡，同时确保对提供给设备110₁的功率P的管理。

此外，可以执行由监视单元UC_k对设定点值Pcal_k的加权，以补偿一些能量存储元件ES_k的过早老化，同时保持Pcal_k的总和等于设定点P。

因为，多个发生器的每个发生器101_k的每个存储元件ES_k的充电和放电电功率Pcal_k的总和等于确定的电功率P。

由于根据在端子120₁处测得的线电压TM₁与电压设定点TC的差来调节功率P，因此线电压TM₁自然得到调节：

·如果由于线路上没有负载102₁、102₂、102_i而这最后两个电压完全相同，那么功率P将为零，因为测得的电压TM₁将等于设定点电压TC。

·如果TM₁>TC，则功率P将与电压差成正比地确定，并且它将根据UC_k的计算对元件ES_k进行充电。

·如果TM₁<TC，则功率P将与电压差成正比地确定，并且它将根据UC_k的计算对元件ES_k进行放电。

图6使用相同的原理，用几个系统120₁、120₂、…、120_k来平衡：

·在每个系统120_k中的设定点功率P_k。

·或在每个系统120_k中的设定点电流I_k(图6中未表示该替代方案，但该方法与上文描述的用于确定设定点功率P_k的方法完全相同)。

因此，在图6中，设定点功率Pcal_k然后变成每个设备110_k的功率设定点并且后者由UC_k进行计算，以便在每个系统120_k中具有完全相同的功率P_k，而不管线路阻抗z1、z2到zk如何。

所描述的方法例如在法国尼斯的40米有轨电车车辆中实施，其中正在开发的车辆配置包括在系统120_i中的三个设备101_k(k＝1到3)，3个系统120_i(i＝1到3)以多样化的方式布置在车辆中。

它还在中国台湾高雄的30米有轨电车车辆上实施，其中正在开发的车辆配置包括系统120_i中的3个设备101_k(k＝1到3)，2个系统120_i(i＝1到2)以多样化的方式布置在车辆中。