用于校正电力谐波的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于校正电力谐波的方法和装置。谐波校正电路被实现为独立设备(诸如SiP或ASIC)，并且包括(1)第一节点，(2)第二节点，(3)从第一节点延伸到第二节点的第一电流路径，(4)从第一节点延伸到地的第二电流，(5)从第一节点延伸到第二节点的第三电流路径，(6)电连接到第二节点并且接地的感测电阻器，(7)具有第一输入端、第二输入端和输出端的差分电路(例如，差分放大器或其它类型的运算放大器(“op‑amp”))，(8)包括电连接到差分电路的输出端的栅极、电连接到第三电流路径的漏极以及沿着第三电流路径电连接的源极的晶体管。

Methods and devices used to correct electric power harmonics

The invention relates to a method and device for correcting power harmonics. The harmonic correction circuit is implemented as an independent device (such as SiP or ASIC), and includes (1) the first node, (2) second node, (3) the first current path extending from the first node to the second node, (4) the second current extending from the first node to the ground, and (5) the third current path extending from the first node to the second node, and (6) electrical connection. A sensor resistor to the second node and grounding, (7) a differential circuit with a first input, a second input and an output end (for example, a differential amplifier or other type of operational amplifier (\op amp\)), (8) including an electric connection to the gate of the output end of the differential circuit, the drain connected to the third current path, and the drain, and A transistor that is electrically connected to the third current path.

【技术实现步骤摘要】
用于校正电力谐波的方法和装置
本公开一般而言涉及针对诸如谐波和功率因数的特性的电信号的校正。
技术介绍
在许多情况下，电力谐波可对电气系统具有显著影响。一个这种场景是在飞行器电气系统上。在飞行器中，尤其是在客机中，一个系统中不希望的谐波可对其它系统具有负面影响，并且还可产生不利的电磁场效应。
技术实现思路
根据各种实施例，一种发光二极管(“LED”)照明单元包括：具有输出电压和输入端的运算放大器；电连接到该运算放大器的输入端的感测电阻器；包括电连接到该运算放大器的输出端使得第一场效应晶体管(“FET”)的栅极处的输入电压随着输出电压而升高和下降的栅极、源极以及漏极的第一FET；包括电连接到该运算放大器的输出端使得第二FET的栅极处的输入电压随着输出电压而升高和下降的栅极、源极以及漏极的第二FET，其中第一FET的栅极处的输入电压高于第二FET的栅极处的输入电压；包括沿着穿过第一FET的源极和漏极并且到第一节点的电路路径电连接到第一FET的第一组LED灯、沿着穿过第二FET的源极和漏极并且到第一节点的电路路径电连接到第二FET的第二组LED灯的LED灯串，其中第一组LED灯还连接到在第二FET和第二组LED灯之间的第二节点；其中感测电阻器电连接到第一节点，并且其中当该LED灯串两端的电压下降到低于不足以使串的LED灯工作的电平时，感测电阻器两端的电压下降，从而导致运算放大器增加其输出，直到第二FET的栅极处的输入电压充分增加允许电流流过第二FET，从而允许第二组的LED灯工作。在实施例中，该LED照明单元还包括布置在运算放大器的输出端和第二FET的栅极之间的电阻元件，其中在运算放大器的输出端和第一FET之间不存在电阻元件。在实施例中，LED串还包括第三组LED灯并且该LED照明单元还包括：包括电连接到运算放大器的输出端使得第三FET的栅极处的输入电压随着输出电压而升高和下降的栅极、源极以及漏极的第三FET；其中第三组沿着穿过第三FET的源极和漏极并且到第一节点的电路路径电连接，其中第二组还电连接到在第三FET和第三组之间的第三节点，其中在第三晶体管的栅极处的输入电压低于第二晶体管的栅极处的输入电压，并且其中当LED灯串两端的电压下降到低于不足以使第一组的LED灯和第二组的LED灯工作的电平时，感测电阻器两端的电压下降，从而导致运算放大器增加其输出，直到第三FET的栅极处的输入电压充分增加允许电流流过第三FET，从而允许第三组的LED灯工作。在实施例中，该LED照明单元还包括布置在第三FET的输出端和栅极之间的第二电阻元件，其中第二电阻元件具有比第一电阻元件更高的电阻额定值。附图说明虽然所附权利要求具体阐述了本技术的特征，但是这些技术及其目的和优点一起可以从以下结合其附图的具体实施方式中最好地理解：图1是可以使用本公开的各种实施例的飞行器照明系统的框图。图2是图示一个可能的实施例的电路图。图3绘出了说明性的波形。图4A是绘出包括诸如图2中绘出的电路的分立硬件设备(例如，系统级封装(“SiP”))的框图。图4B是绘出包括诸如图2中绘出的电路的另一种类型的分立硬件设备(专用集成电路(“ASIC”))的框图。图5是根据实施例配置的系统的框图。图6是根据实施例配置的图5的“输入/调节”块的电路图。图7是根据实施例配置的图5的“控制输入”块的电路图。图8是根据实施例配置的图5的“LED串控制”块的电路图。图9A和图9B是根据不同实施例配置的图5的“LED串”块的电路图。图10是根据实施例配置的图5的“(一个或多个)镇流电阻器”块的电路图。图11是根据实施例配置的图5的“谐波控制/亮度控制”块的电路图。图12A绘出了根据实施例的线路可更换单元(“LRU”)的输入电压的波形。图12B绘出了根据实施例的LRU的输入电流的波形。图12C绘出了根据实施例的LRU的输入功率的波形。图12D绘出了根据实施例的发光二极管(“LED”)串两端的正向电压的波形。图12E绘出了根据实施例的通过LED灯串的电流的波形。图12F绘出了根据实施例的LED灯串中消耗的功率的波形。图12G绘出了根据实施例的LED驱动晶体管两端的电压的波形。图12H绘出了根据实施例的通过LED驱动晶体管的电流的波形。图12I绘出了根据实施例的LED驱动晶体管中消耗的功率的波形。图13A绘出了根据实施例的导致低总谐波失真(“THD”)的电流电平的波形。图13B绘出了根据实施例的在LED灯串的LED灯关闭时的时间段期间的输入电压的波形。图13C绘出了根据实施例的由谐波镇流消耗的功率的波形。图13D绘出了根据实施例的(一个或多个)镇流电阻器两端的电压的波形。图13E绘出了根据实施例的由(一个或多个)镇流电阻器消耗的功率的波形。图13F绘出了根据实施例的控制由(一个或多个)镇流电阻器(“镇流晶体管”)汲取的电流量的晶体管两端的电压的波形。图13G绘出了根据实施例的由镇流晶体管消耗的功率的波形。图14绘出了示出本文描述的技术如何导致显著减少的谐波的仿真。图15绘出了其中将LED灯配置成组并且采用级联照明控制的实施例。具体实施方式本公开一般针对用于校正电力谐波的方法和装置。在实施例中，方法和装置被实现为可以自身被并入到其它设备(诸如LED照明单元)中的分立硬件设备(例如，可更换模块、SiP或ASIC)。根据实施例，为了校正谐波失真和功率因数，谐波和功率因数校正电路(“校正电路”)检测输入波形的形状、检测一组LED灯(例如，LED串)的输出端处的波形的形状以及绘制变化的电流量(取决于所需要的，更多电流或更少电流)以根据形状和相位使两个波形对准。为了在实施例中检测两个波形的形状，校正电路包括接收该两个波形作为输入的差分电路(诸如差分放大器)。输入波形源自也正在向LED串提供电流的电源。在实施例中，LED串的输出端处的波形被反映为感测电阻器处的电压，感测电阻器电耦合到如在LED的群组的输出端处测得的电流所通过的节点。在实施例中，谐波校正电路被实现为独立的设备(诸如SiP或ASIC)，并且包括(1)第一节点，(2)第二节点，(3)从第一节点延伸到第二节点的第一电流路径，(4)从第一节点延伸到地的第二电流，(5)从第一节点延伸到第二节点的第三电流路径，(6)电连接到第二节点并且接地(使得感测电阻器两端的电压具有其形状和相位表示第一电流路径上的电流的波形的形状和相位的波形)的感测电阻器，(7)具有第一输入端、第二输入端和输出端的差分电路(例如，差分放大器或其它类型的运算放大器(“op-amp”))，(8)晶体管，其包括电连接到差分电路的输出端的栅极、电连接到第三电流路径的漏极以及沿着第三电流路径电连接的源极。根据实施例，差分电路的第一输入端(例如，正输入端)电连接到第二电流路径，并且差分电路的第二输入端(例如，负输入端)电连接到感测电阻器。因此，第二输入端接收来自第二节点的反馈，使得当感测电阻器的电流波形变化改变时，该改变被反映为差分电路的第二输入端处的电压改变。差分电路驱动晶体管以便均衡在第一输入端和第二输入端处的电压，从而产生其相位和形状与电压波形的相位和形状相匹配的电流波形。在实施例中，功率谐波校正电路在包括LED灯串的较大电路中被采用，其中较大电路包括电连接到差分电路的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力谐波校正硬件单元，包括：第一节点；第二节点；从所述第一节点延伸到所述第二节点的第一电流路径，其中所述第一电流路径电连接到所述电力谐波校正硬件单元外部的负载；从所述第一节点延伸到地的第二电流；从所述第一节点延伸到所述第二节点的第三电流路径；电连接到所述第二节点并接地的感测电阻器，其中所述感测电阻器两端的电压具有其形状和相位表示所述第一电流路径上的电流的波形的形状和相位的波形；包括第一输入端、第二输入端和输出端的差分电路，其中所述第一输入端电连接到第二电流路径，并且所述第二输入端电连接到所述感测电阻器；以及晶体管，包括电连接到所述差分电路的所述输出端的栅极、电连接到所述第三电流路径的漏极以及沿着所述第三电流路径电连接使得晶体管向所述差分电路的所述第二输入端提供反馈的源极；其中，在所述电力谐波校正硬件单元的操作期间，当电流波形变化时，所述变化被反映为所述差分电路的所述第一输入端处的电压变化；所述差分电路驱动所述晶体管，以便均衡所述第一输入端和所述第二输入端处的电压，从而产生其相位和形状与电压波形的相位和形状相匹配的电流波形。

【技术特征摘要】
2017.01.12 US 15/404,6151.一种电力谐波校正硬件单元，包括：第一节点；第二节点；从所述第一节点延伸到所述第二节点的第一电流路径，其中所述第一电流路径电连接到所述电力谐波校正硬件单元外部的负载；从所述第一节点延伸到地的第二电流；从所述第一节点延伸到所述第二节点的第三电流路径；电连接到所述第二节点并接地的感测电阻器，其中所述感测电阻器两端的电压具有其形状和相位表示所述第一电流路径上的电流的波形的形状和相位的波形；包括第一输入端、第二输入端和输出端的差分电路，其中所述第一输入端电连接到第二电流路径，并且所述第二输入端电连接到所述感测电阻器；以及晶体管，包括电连接到所述差分电路的所述输出端的栅极、电连接到所述第三电流路径的漏极以及沿着所述第三电流路径电连接使得晶体管向所述差分电路的所述第二输入端提供反馈的源极；其中，在所述电力谐波校正硬件单元的操作期间，当电流波形变化时，所述变化被反映为所述差分电路的所述第一输入端处的电压变化；所述差分电路驱动所述晶体管，以便均衡所述第一输入端和所述第二输入端处的电压，从而产生其相位和形状与电压波形的相位和形状相匹配的电流波形。2.如权利要求1所述的电力谐波校正硬件单元，还包括电连接到所述第一节点和所述晶体管的所述漏极的镇流电阻器，其中所述晶体管的所述源极电连接到所述第二节点。3.如权利要求1所述的电力谐波校正硬件单元，还包括沿着所述第二电流路径电连接的第一分压器电阻器和沿着所述第二电流路径电连接的第二分压器电阻器，第三节点被限定在第一电阻器和第二电阻器之间，其中所述差分电路的所述第一输入端电连接到所述第三节点。4.如权利要求1所述的电力谐波校正硬件单元，还包括控制驱动器以生成信号的逻辑电路系统。5.如权利要求1所述的电力谐波校正硬件单元，其中所述第一电流路径上的波形是方波形，并且所述感测电阻器的波形是其形状和相位与所限定的正弦波形的形状和相位相匹配的正弦波形，使得所述方波形在所述电流波形内拟合并延伸到所述电流波形的横向边...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·萨姆，E·约翰内森，B·乌波敦，
申请(专利权)人：BE航空公司，
类型：发明
国别省市：美国,US