用于功率因子校正和减少电力传输网络中的失真和噪声的方法和设备技术

用于功率因子校正的方法和设备包括有选择地将比特无功负载与具有动态无功属性的负载耦合以动态校正功率因子。用于减少电力传输系统中的失真的方法和设备包括用于确定电力线中的失真的装置，根据失真形成校正信号，以及根据校正信号有选择地向电力线拉和灌电流。而且，太阳能系统的功率经由相同设备被注入负载。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电カ电子领域。更具体地，本专利技术涉及減少向负载传递或由负载产生的失真和噪声以及提高功率因子。
技术介绍
功率因子校正是提高现代电力传输系统效率的重要成分。由于负载中消耗电カ的无功组件比如包括电动机的装置，在功率信号的电流和电压组件之间形成相移。AC电カ系统的功率因子被定义为流向负载的实际功率对视在功率的比率并且为在0和I之间的数(一般表示为百分比，例如0. 5pf = 50% pf)。实际功率(P)是电路在特定时间执行工作的能力。视在功率⑶是电路的电流和电压的乘积。无功功率(Q)被定义为S的平方和P的平方之差的平方根。当有无功负载时，比如带有电容器或电感器，负载中的能量存储导致电流和电压波形之间的时间差。在AC电压的每一周期期间，额外能量，除了负载中消耗的任何能量之外，暂时存储在负载中在电场或磁场中，并且然后在周期的后一秒的片段返回电网。这个非生产性功率的“涨落”増加了线路中的电流。因此，具有低功率因子的电路将比具有高功率因子的电路使用更高电流传送给定量的实际功率。线性负载不改变电流波形的形状，但是可以改变电流和电压之间的相对定时(相位)。一般，校正功率因子的方法和设备涉及将具有已知无功值的固定校正负载耦合到电力线。固定的电容性无功负载抵消电感性负载的无功效应，反之亦然，提高了线路的功率因子。但是，固定无功负载仅能将电力线的功率因子校正固定的量到某个程度，因为功率因子可以是动态的，由于耦合和解耦合到电力线的负载的变化特征。因此，为了校正功率因子，后面的进展包括有选择地耦合到电力线的几个固定的无功负载。但是，这种系统需要操作员来监视，他必须持续地监视功率因子以耦合和解耦合固定的无功负载以便抵消电力线的不断变化的功率因子。变化的电子器件的状况已在电力传输中引入了其他低效率。个人电子装置的使用增加使得安装在壁上的AC-DC转换器的使用增加以向设备供电以及为日常物品的电池充电，比如笔记本电脑、蜂窝电话、照相机等等。这些物品的普遍存在使得用户有几个这种称为“壁式电源”的转换器耦合到电力系统中。最普通的2个AC-DC转换器已知为线性转换器和切换模式转换器。线性转换器利用降压变压器将美国住宅可用的标准的120V电力降低为所需的AC电压。桥整流器调整该电压。桥整流器一般耦合到电容器。一般，这个电容器是高值的。电容器形成反电动势。当被充电和放电时，电容器形成近DC电压。但是，当它被充电时，电容器通过非线性桥整流器仅在周期的一部分拉电流。于是，电流波形与电压不匹配并且包含重谐波失真分量。总谐波失真(THD)是所有谐波分量的功率对基本频率的功率的和。这个谐波失真可以被反射回电力网络。切换电源按照不同的原理工作而且将谐波注入电力传输网络。总之，通过调整美国住宅可用的120V电压，切换模式电源运行。针对反电动势的调整，比如大储存电容器，再加上谐波和失真。而且，各种类型的线性或切换模式集成电路的广泛适配使系统产生电噪声。而且，交流网络中的无功分量降低了功率因子，并且集成电路使谐波和噪声反映到电力线中。这些谐波表现为功率信号的电流分量中的谐波失真。因为电力网络具有非零阻抗，伴随着电流分量的失真也可以转化为幅度失真。幅度失真是当在指定条件下输出幅度不是输入幅度的线性函数时发生在系统、子系统或设备中的失真。还形成其他不良的效果，比如功率因子失真和能量传送的总体减少。这些效果降低了效率且降低了电力传输的质量。为此，需要不仅能校正电力传输网络中的功率因子而且能减少或消除电力线中的失真的方法和设备，因此使得电力传输的效率和质量最大化。因此，可以减少总体能耗。
技术实现思路
这里提供的专利技术使得通过电力网络向负载传输电力的效率和质量提高。受益于本公开的普通技术人员将理解这里讨论的方法和设备可应用于具有无功和非线性分量的多种负载，导致小于理想功率因子且导致失真和噪声等等被注回到电力网络中。在一些应用中，负载是家庭住宅。负载是住宅中抽拉功率的所有装置的并联组合。对于电网，通过功率表，当住宅中的用户激活或关闭装置时，住宅象一个具有变化的无功和非线性属性的动态负载。有利地，这里提供的专利技术克服了现有技术解决方案的固有缺点比如过高的成本、在多个位置的复杂的安装、可能过度或不够补偿且减少PF的固定PF补偿，以及性能差。这里提供的专利技术能通过动态测量负载的无功功率分量以及耦合至少一个校正无功负载对负载校正功率因子。由于无功功率改变，比如当洗衣机被启动时，本专利技术能识别负载的特征已经改变，且能将其他校正无功负载耦合或解耦合到导致功率因子差的负载。而且，这里提供的专利技术能校正由网络向负载传输的电力中的失真、噪声等，因此提高了电カ的质量。提供本专利技术用于将具有失真、噪声的电信号等和參考信号相比较。电信号可以是通过网络向负载传输的功率的电流分量。參考信号可以从向负载传输的功率的电压分量获得，或者被单独合成但是与电压波形同步。校正信号通过比较參考信号或具有失真的信号或者从具有失真的信号减去參考信号而获得。校正信号包括失真。根据校正信号，电流被从具有失真的信号拉或灌(sinking or sourcing),导致失真減少。有利地,本专利技术能校正住宅中在一个点由所有非线性负载引起的失真。本专利技术能耦合在电表和住宅之间。因此，本专利技术不可知住宅中装置的数目、它们的位置或任何其他參数。而且，本专利技术能效高，因为它按需要改善了失真和PF而不增加PF或失真且不在财产网络中增加任何其他电负载。在本专利技术的ー个方面，一种减少具有失真的电信号中的失真的方法，包括感测具有失真的电信号中的失真以及组合失真的因子与具有失真的电信号。在一些实施方式中，所述感测步骤包括将具有失真的电信号与參考信号相比较以获得差信号并缩放该差信号以形成失真因子。所述组合步骤包括如果失真因子为正，从具有失真的电信号减去失真因子，以及如果失真因子为负，将失真因子与具有失真的电信号相加。在一些实施方式中，所 述减步骤包括将失真因子应用于耦合到具有失真的电信号的第一被控电流源以及所述加步骤包括将失真因子应用于耦合到具有失真的电信号的第二被控电流源。将失真因子应用于第一被控电流源还包括将功率因子校正的正功率信号应用于第一被控电流源，以及将失真因子应用于第二被控电流源还包括将功率因子校正的负功率信号应用于第二被控电流源。在一些实施方式中，所述组合步骤包括调制失真因子。如果失真因子为负，失真因子则被加上具有失真的电信号，如果失真因子为正，从具有失真的电信号减去失真因子。通过将失真因子应用于耦合到具有失真的电信号的第一开关以及将失真因子应用于耦合到具有失真的电信号的第二开关，能实现所述加和减步骤。调制失真因子可包括脉冲宽度调制、delta-sigma调制、脉冲编码调制、脉冲密度调制或脉冲位置调制。将失真因子应用于第一开关包括将功率因子校正的正功率信号应用于第一开关，以及将失真因子应用于第二开关包括将功率因子校正的负功率信号应用于第二开关。有利地，使用调制技术能高效地控制开关。在一些实施方式中，可以包括模拟或数字滤波器用于滤波调制信号。在一些应用中，电カ网络的阻抗可以远低于电カ网络向其传输电力的负载的阻杭。在这种情况下，受益于本公开的人将理解灌或拉电流的方向可能需要反向。通过举例，负失真通常通过向电カ线注入或灌电流来校正。但是，如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·A·拉达，J·H·玛格纳斯科，
申请(专利权)人：吉尼瓦洁净技术公司，
类型：
国别省市：