一种能接收来自配电线路的功率的电池充电器。该充电器可以配置为接收对无功功率的请求并且作为响应，在配电线路上产生请求的无功功率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。
技术介绍
实际功率是电路在一特定时间内执行工作的能力。表观功率是电路的电流和电压 的乘积。由于存储在负载并返回电源的能量，或者由于使流出电源的电流的波形变形的非 线性负载，表观功率可能大于实际功率。 交流电力系统的功率因数可以定义为流向负载的实际功率与表观功率的比值 (一个在0到1之间的数)。在电力系统中，对于传输相同的有效功率，具有低功率因数的负载比具有高功率 因数的负载消耗更多电流。较大的电流可能增加配电系统的能量损失，并且可能需要较粗 的线和其它设备。由于较大设备的开销和浪费的能量，低功率因数的电气设备可能使用户 开销较大。在纯电阻交流电路中，电压和电流波形是同相的，在每个周期的相同时刻改变极 性。在存在无功负载的地方，例如使用电容或电感，负载中的储能引起电流和电压波形之间 的时间差(相位)。该储能返回电源并在负载不可用于做功。因此，与具有高功率因数的电 路相比，具有低功率因数的电路将使用较大的电流来传输给定的实际功率。交流功率流具有三个构成要素以瓦特(W)为单位的实际功率(P)；以伏特-安培 (VA)为单位的表观功率(S)；以无功伏特-安培(VAr)为单位的无功功率(Q)。功率因数 可以因此定义为P/S(1)在完全正弦波的情况下，P，Q和S可以表示为形成矢量三角形的向量使得S2 = P2+Q2(2)如果θ是电流和电压之间的相位角，那么功率因数等于Icos θ |，并且P = S* I COS θ I(3)当功率因数等于0，能量流完全无功，并且负载中的储能每个周期都返回电源。当 功率因数等于1，所有由电源提供的能量被负载消耗。功率因数可以表述为“超前”或“滞 后”来表示相位角的符号。如果纯电阻性负载与供电电源连接，那么电流和电压将同相改变极性，功率因数 将为1，并且电能在每个周期将以一个方向流经整个网络。诸如变压器和电动机的感性负载 消耗电流波形滞后电压的功率。诸如电容器组或地埋电缆的容性负载引起电流波形超前电 压的无功功率流。这两种类型的负载都将在部分交流周期期间吸收存储在设备的磁场或电 场中的能量，仅在周期的其余部分将该能量返回电源。例如，为了获得IkW的实际功率，如 果功率因数为1，需要传输IkVA的表观功率(IkW+1 = IkVA)。然而，低功率因数时，需要 传输更多的表观功率来获得相同的实际功率。为了在功率因数为0. 2时获得IkW的实际功 率，需要传输5kVA的表观功率(lkW+0. 2 = 5kVA)。
技术实现思路
电池充电器可以有能力接收来自配电线路的功率。充电器可以配置为接收对无功 功率的请求，并且作为响应，在配电线路上产生请求的无功功率。汽车可以包括牵引用蓄电池和能接收来自远离车辆的配电线路功率的电池充电 器。充电器可以配置为(i)为电池充电，(ii)接收对无功功率的请求，以及(iii)在配电 线路上产生请求的无功功率。操作电池充电器的方法可以包括接收对无功功率的请求并且作为响应，在与电池 充电器电连接的配电线路上产生请求的无功功率。虽然说明和公开了根据本专利技术的示例性实施例，但这种公开不应被理解为对本发 明的限制。可以预料的是，在不背离本专利技术范围的情况下，可以做出各种修改和替代设计。 附图说明图1所示为配电线路的实施例的原理图。图2所示为图1的电池充电器的实施例的框图。图3所示为配电系统的实施例的框图。 图4所示为电池充电器的另一个实施例的框图。具体实施例方式现参考图1，配电线路10可以包括输电线(相线)12、12’，回路线(中性线)14、 14’和接地线(地线)16，在一些实施例中，可以类似于住宅或商业楼宇中的配电线路。保 险丝盒18，电池充电器20和其它负载22与配电线路10电连接。(举例来说，电池充电器 20可以是独立单元或集成在车辆中。)相线12和中性线14是电连接在保险丝盒18和负 载22之间的电路10的部分。相线12’和中性线14’是电连接在充电器20和负载22之间 的电路10的部分。保险丝盒18包括与相线12电连接的保险丝23。能量存储单元24，例如车辆牵引用蓄电池，可以与电池充电器20电连接(并由其 充电)。正如普通技术人员所知，来自例如电网等电源25的功率经过保险丝盒18传送至 配电线路10 (以及电池充电器20和负载22)。在图1的实施例中，负载22(例如电冰箱压缩机等等)具有实际功率分量和无功 功率分量(导致交流电流滞后于交流电压)。滞后的电流使无功功率在负载22和电源25 之间流动。(对于给定的实际功率，该无功功率流将导致经过保险丝23的电流大于不存在 该无功功率时经过保险丝23的电流。)因此，对于给定的表观功率，负载22降低了与配线 线路10有关的功率因数以及减少了可用的实际功率。如下所述，电池充电器20可以确定配电线路10的功率因数并运行以减少和/或 消除由负载22造成的线12、14上的无功功率流。(对于普通技术人员显而易见的，这种减 少/消除将伴随着线12’、14’上的无功功率流的增加。)现在参考图1和2，电池充电器20的实施例可以包括桥式整流器26，功率因数(PF)控制的升压稳压器28，降压稳压器30和微处理器32。当然，电池充电器20可以具有 任何合适的配置。桥式整流器26可以与配电线路10的相线12’，中性线14’和地线16电 连接。PF控制的升压稳压器28与桥式整流器26和降压稳压器30电连接。降压稳压器30 可以与能量存储单元24电连接。PF控制的升压稳压器28和降压稳压器30受微处理器32 的命令/控制。电池充电器20也可以包括电压传感器34、36以及电流传感器38。电压传感器34 测量相线12’和中性线14’之间的电压。传感器36测量中性线14’与地线16之间的电压 (对于普通技术人员显而易见的，该电压取决于经过中性线14、14’的电流)。传感器38测 量经过中性线14，的电流。传感器34、36、38与微处理器32通信。如果充电器20没有运行，缘于负载22的所有负载电流流过中性线14。具有内阻 R14的中性线14经历负载22和保险丝盒18之间与经过负载22的电流成比例且同相的压 降。该压降可以在充电器20由传感器36测量。如果负载22包含无功元件，由传感器36 测量的电压将与由传感器34测量的电压不同相。根据(下面讨论的)(5)，功率因数可因此 计算。 如果不存在负载22，充电器20可以通过以引起经过中性线14、14’的电流的速率 充电来生成相同的压降，该电流等于((R14+R14’)*I 充电器)/R14(4)其中，R14是中性线14’的内阻，I是经过充电器20的电流(经过传感器38的 电流)。如果充电器20正在运行并且存在负载22，缘于这些组合负载的功率的无功分量 将具有相关的电流，该电流可以基于测量的电压36确定。由于电流的这个分量，传感器36 上测量的电压波形(VNe)与传感器34上测量的电压波形(Vu)将不同相。如果命令充电器 20像具有无功功率的负载一样运行以使传感器36上测量的电压波形实质上与传感器34上 测量的电压波形一致，那么保险丝盒18的功率将几乎不具有或不具有无功分量。根据(4)，如果R14,小于R14，矫正并且使得VNe与Vu相位一致所需的充电器电流将 近似等于上述示例的电流值本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种能接收来自配电线路的功率的电池充电器，该充电器配置为接收对无功功率的请求并且作为响应，在配电线路上产生请求的无功功率。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：艾伦罗伊葛尔，迈克尔W德格尼尔，迈克尔艾伦塔莫，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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