功率输送系统提供生成的功率的功率因数调节。接收来自本地电源的功率，并将其转换为可用AC功率，并调节功率因数至期望值。该期望值可以是等于一或接近一的功率因数，或期望的功率因数可以响应于电网的情况、建立的价目表和/或对本地电源做出的远程确定。许多电源和功率输送系统可以被放在一起且被控制作为电源场所以输送功率至具有特定功率因数特性的电网。所述场所可以为多个用户建筑的群组。为了更有效的DC功率转换，AC功率还可以在由AC-DC电源使用之前被调节。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施方式涉及功率转换，并且本专利技术的实施方式更具体地涉及从本地电源(local power source)到连接到公共电网(utility power grid)的负载的功率输送管理。
技术介绍
随着时间的推移，已经做了许多努力来使用本地电源补充来自公共电网的能量需求。常见的例子包括具有光伏(PV)逆变器的太阳能电池。其它例子可以使用风能，或其它自然产生的能源，诸如地热能。这样的能源与从传统电网中抽取的功率联合使用，以希望降低从电网抽取的功率(和随之产生的成本)。这样的系统被设计为从电源传输功率至包括本地负载和电网两者的负载。因此，从本地电源的角度来看，传统设计把本地负载和电网同等对待为来自该系统的功率传输的目标。因此，在实践中，这样的系统总是提供有功功率和无功功率两者给本地负载。从本地电源至本地负载的功率输送通常是低效率的，导致用户浪费本地产生的能量，而被浪费的能力然后从电网中抽取。因此，即使本地电源可以产生大量的表面上看来将满足本地负载需求的功率，本地负载通常仍然必须以对于用户消费者而言可衡量的成本来从电网中抽取有功功率和无功功率。管理公共电网用户用电成本的价格表依赖于许多因素，这些因素包括用户的基本负载的大小、每日所需电的时间以及所需功率的类型(是有功功率还是无功功率)。价格表结构需要用户支付更多，例如，如果是在高峰需求时间内用电，当公共设施具有少量用于紧急情况的储存量时，或例如，如果功率类型为有功功率而非无功功率。通常，在当前的价格表情况下，居民用户不用为无功功率支付，而工业用户需要支付。出于若干原因，对于公用事业而言相比于其曾经的生产，无功功率变得更昂贵。第一，对无功功率的需求相比于对有功功率的需求而言增长的更快，因为许多新的电子电气产品相比于从前需要更多的无功功率。这些产品包括等离子和LCD TV、计算机电源以及并网电力交通工具。第二，相比于有功功率，无功功率沿着长距离传输线的输送更昂贵，因为无功功率导致的电压下降比有功功率导致的电压下降大大约10倍。第三，尽管无功功率可以在本地配电线路上被补偿，从而消除了建造更大的数千米之远的发电站的需求，但是购买和维护补偿器是昂贵的。附图说明下面的描述包括具有通过本专利技术实施方式的实现的示例的方式给出的图示的附图的讨论。附图应该被理解为是示例的方式而非限制的方式。如本文使用的，对一个或多个“实施方式”的引用应当被理解为描述包括在本专利技术至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。因此，出现在本文中的诸如“在一个实施方式中”或“在可选实施方式中”之类的短语描述了本专利技术的各种实施方式和实现方式，且并非必须全部涉及相同的实施方式。然而，也不需要相互排斥。图1至图2各自示出了采用功率因数调节从本地电源向并网负载输送功率的系统的实施方式的框图；图3为用于采用功率因数调节来从本地电源向并网负载传输功率的过程的实施方式的流程图；图4为具有多个电源、功率提取器和多个AC负载的系统的实施方式的框图；图5为采用耦合到硬件波形控制器的软件反馈控制子系统来控制谐波失真的系统的实施方式的框图；图6为控制谐波失真的系统的实施方式的框图；图7为具有多个电源、功率提取器和多个负载的系统的实施方式的框图；图8为功率提取器的实施方式的框图；图9至图13各自示出了功率输送电路的示例的实施方式的框图；图14为从本地电源和公共电网向邻近本地电源的电网负载同时发电的实施方式的框图；图15为功率因数增强型电源的实施方式的框图；图16A至图16B示出了由功率因数调节控制的相位、有功功率和无功功率的实施方式；图17为控制本地负载处的功率因数的系统的实施方式的框图；图18为通过控制本地负载处的功率因数来控制面向电网的连接上的功率因数的系统的实施方式的框图；图19为通过控制电源场所(farm)处的功率因数来控制电网连接处的功率因数的系统的实施方式的框图；图20为功率因数反馈机制的实施方式的框图；图21为用来远程控制功率因数的通信系统的实施方式的框图；图22为采用主/从配置来控制功率因数的系统实施方式的框图；以及图23为用于功率因数控制的控制过程的实施方式的框图。下面对一些细节和实现方式的描述包括图(其可以描绘下面描述的一些或全部实施方式)的描述，以及论述本文呈现的创造性概念的其它可能的实施方式或实现方式。 下面提供本专利技术实施方式的概述，之后是参照附图的更详细的描述。具体实施例方式功率因数的实时调节使得能够实现从本地电源到并网本地负载的更有效的功率输送。另外，通过根据总谐波失真控制来降低谐波失真以及采用来自具有动态阻抗匹配的不稳定和可变能源的最大功率提取，能够进一步改善从电源至负载的功率输送。使用来自本地电源的功率的当前系统并不调节来自可变或不稳定电源的生成功率的功率因数。如本文中使用的，“亚稳态的”指的是在其产生功率时可以为不稳定或可变的电源。这样的电源的示例为太阳能电池阵列、风车或其它“绿色”电源。如本文中使用的，“本地”负载和“本地”电源相对于彼此而言是本地的。本地指的是相对于彼此而言位于相同的电气系统上， 更具体地，位于电网连接点(例如，来自典型经过功率测量计和断路器箱的电网的“线路输入”)的同侧上。除了针对本领域技术人员显而易见的系统设计的实践限制之外，本地不必暗示任何特定的地理需求。在将作为电源的亚稳态电源附设至并网(本地)负载(即，房屋、公寓、小木屋或其他住所)的现有系统中，没有针对电网功率来考虑功率因数调节。没有考虑功率因数对公共电源用户的重要意义，相反地，却认为对具有大导电性机器的动力公共事业和工业用户具有重要意义。没有针对公共事业用户特别是针对由亚稳态电源产生的功率来考虑功率因数校正的原因是a)阻抗负载典型地已经被当作是功率因数的控制器，而不是向负载供电的逆变器；以及b)在考虑功率流的工程模型中，本地负载通常不与公共电网侧的常规负载(从本地电源看过去)区分。因此，在与将亚稳态电源附设到电网相关的工程模型中没有考虑到本地负载的最大功率输送。然而，考虑与公共电网侧上的常规负载分离的本地负载并控制到本地负载的功率输送，包括调节生成的功率的功率因数以及最大化至负载的功率输送能够极大地改善功率输送效率。此外，如在下面更详细描述的那样，功率因数调节的使用可以使得由亚稳态电源仅提供有效功率(real power)，而全部的无功功率需求则由电网提供。在某些情况下，电网可以仅提供无功功率，并且无有效功率提供至负载。图1为采用功率因数调节从本地电源向并网负载输送功率的系统的实施方式的框图。系统100表示包括亚稳态电源110、逆变器120、负载Z102和公共电网130的电源系统。负载Z102表示连接至电网130的用户场所(例如住宅)。亚稳态电源110(例如，太阳能电池/阵列、风能发电机或其它时变或绿色电源)和逆变器120对于负载Z102而言是本地的，且提供功率至该负载。更特别地，亚稳态电源110产生可变/不稳定的DC功率源 (示为Pto或电源)。由于环境条件，该电源可以为时变的和/或可用功率可以变化。逆变器120表示动态功率提取器和逆变器装置。在常规操作下，DC功率被从电源110抽取，并由逆变器120提取、逆变和动态处理， 以动态地产生相对来说无谐波失真和可变性且与来自电网130的AC电压本文档来自技高网...
【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：S·马坦，W·B·小韦斯特布罗克，F·C·霍顿，J·M·克列姆，F·P·马罗内，A·F·麦金利，K·W·怀斯曼，
申请(专利权)人：艾克斯兰能源技术公司，
类型：发明
国别省市：
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