设备以及相关联的方法涉及一种可控电源，该可控电源被适配为控制开关调相以及脉宽，以便在正弦电源电压波形的邻接象限中基本平衡功率，从而调节从该电源抽取的无功功率。在展示性实例中，电源在一些实施方案中可以在响应于命令输入信号的电平输送功率到负载。在一些实例中，供应到负载的功率可以根据命令输入信号被调整到操作范围内的选择值。在一些实例中，操作范围可以包括额定负载的0到100％的一部分或全部。各种实施方案可以被适配为供应单极或双极负载激励。在一些实施方案中，高功率因数可以在命令功率的充足范围上被维持到负载。某些实施方案可以通过将电感负载能量捕捉并再循环来增强供电效率。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
各种实施方案涉及从AC电源供电的负载的操作可变控制。
技术介绍
许多电气操作系统以及设备具有电感。一些电感设备，例如DC(直流)电动机、自 动点火系统以及一些电磁体，可以在用单向电流供电时操作。一些电感设备，例如变压器、AC(交流)电动机以及荧光灯在用双向电流供电时操作。通常，电感元件可以在磁场中存储能量。典型地，磁场由流过电感元件的电流支持。电感可以是磁通路径的特征的函数。例如,在一些元件中电感可以取决于磁通路径中磁芯(例如，空气、钢以及铁氧体)的材料性质，和/或磁通密度饱和水平。存储在电感元件的磁场中的能量可以是电感以及电流的函数。通常，存储在磁场中的能量随着电流增加而增加，并随着电流减小而减小。因此，在通过电感元件的电流为零时，所存储的电感能量也是零。理想电感器的一个特征是电感器两端的电压与其电感以及电流的时间变化率成正比。该概念可以由公式表示为V = L di/dt。在某些状况下，存储在电感器中的能量可以生成潜在不受控制的巨大电压。该效应可以由术语称为反电动势(REMF)、回扫电压或“感应冲击”。作为一个展示性实例，如果通过开关向电感器供应电流，而且开关迅速打开，那么电感器可以在相对短的时期(小的dt)中具有相对大的电流变化(大的di)。因此，电感器可以生成相对应的大电压(大的V)。在一些应用中，存储在电感器中的能量可以能够生成足够的大电压以损伤或毁坏例如不受保护的开关。在一些系统中，所存储的电感能量可以作为热耗散。
技术实现思路
设备以及相关联的方法涉及一种可控电源，该可控电源被适配为控制开关调相以及脉宽，以便在正弦电源电压波形的邻接象限中基本平衡功率，从而调节从该电源抽取的无功功率。在展示性实例中，电源在一些实施方案中可以响应于命令输入信号输送功率到负载。在一些实例中，供应到负载的功率可以根据命令输入信号被调整到操作范围内的选择值。在一些实例中，操作范围可以包括额定负载的O到100%的一部分或全部。各种实施方案可以被适配为供应单极或双极负载激励。在一些实施方案中，高功率因数可以在命令功率的充足范围上被维持到负载。某些实施方案可以通过将电感负载能量捕捉并再循环来增强电源效率。在一个不例方面中，一种管理无功功率的方法，该方法包括将来自电源的基本正弦电源电压波形整流到整流电压节点，提供被安排为选择性地连接整流电压节点到负载的开关，以及为接通开关确定脉宽值以便输送所希望的平均功率到负载。该方法进一步包括接收关于在电源电压波形的邻 接象限期间从电源抽取的相对功率的信息，确定开关接通延迟时间以便基本平衡具有相同极性的邻接象限之间的功率，以及根据所确定的开关接通延迟时间在电源电压波形的至少两个连续半循环期间控制开关。在各种实例中，该方法可以进一步包括控制与开关的迅速关断相关联的反电动势，并在开关将负载从整流电压节点断开时捕捉存储在负载中的电感能量。它可以进一步包括在电源电压波形的随后半循环将所捕捉的能量返回负载。在一些实例中，该方法可以包括在整流电压节点提供电容器，以便向从电源抽取的电流提供超前相移。确定开关接通延迟时间以便基本平衡具有相同极性的邻接象限之间的功率可以包括关于电源电压波形上的周期性参考点确定延迟时间。周期性参考点可以是零交叉点，并可以是电源电压波形在其提高或降低的点。一些实现方式进一步包括接收功率命令输入信号。为接通开关确定脉宽值以便输送所希望的平均功率到负载的步骤可以进一步包括根据所接收的功率命令输入信号确定脉宽值。根据所确定的开关接通延迟时间在电源电压波形的至少两个连续半循环期间控制开关可以进一步包括根据所确定的脉宽值控制开关。某些实施方案可以提供一个或多个优点。例如,一些实施方案可以在替代负载以及市电馈线之间的现有接口时提供效率增益。例如，各种实现方式可以通过以下的任何或全部补偿多于添加的开关损耗(i)存储在负载中的电感能量的重捕捉以及再循环(例如，回扫电压捕捉过程)；(ii)通过消除高频滤波分量以便衰减高频切换系统所引起的降低滤波插入损耗；(iii)来自无功功率消耗管理的降低利用率；或，(iv)按节能需要在宽控制范围(例如，照明的可调光性，或机器的可调速度)内将负载功率的控制平滑。一些实现方式可以为各种负载实现高效、高功率因数(例如，高于O. 9)，以及宽控制范围内的功率调节。可以由各种实施方案供电的示例性负载包括但不限于例如单相感应电机(在其他机器类型中)、具有功率调节镇流器的HID灯，以及用于电信应用的电池充电器。一些示例可以提供高度可控、高功率因数、低损耗、电磁安静、鲁棒以及通用的电源模块，该电源模块能够向宽范围的AC以及DC负载类型供应调节功率。各种实施方案的详情在下面附图以及描述中阐述。其他特征以及优点将从描述以及附图并从权利要求明显。附图说明图I示出了示例性能量处理模块的示意表示，该模块带有功率级以便从DC输入端供应能量到DC电感负载。图2示出了从DC输入端供应能量到DC电感负载的示例性功率级的示意表示。图3示出了图1-2的功率级的展示操作的示例性电压以及电流波形的图表。图4示出了从DC输入端供应能量到DC电感负载的示例性功率级的示意表示。图5示出了从DC输入端供应能量到AC电感负载的一对示例性功率级的示意表/Jn ο图6示出了示例性能量处理系统的框图表示，该系统使用图5的功率级以便从AC输入端供应能量到AC电感负载。图7示出了用于控制图6的能量处理系统以便在调节功率的范围上从AC电源抽取低无功功率到负载的示例性过程的流程图。图8示出了被配置成管理从AC市电电源抽取的无功功率的示例性可控通用电源。图9示出了用于被配置成从图8的电源接收功率的(a)高强度放电(HID)照明应用，以及(b)感应电机应用的示例性负载。图10示出了示例性整流器负载，该负载被配置成连接为从图8的电源接收功率并向工业电池充电器供电。 图11示出了一组示例性电气波形，该电气波形展示了当由图8的电源在功率水平的范围上供电并使用图7的过程时，参考图9(a)讨论的实验HID灯负载的性能。相似参考符号在各附图中指示相似元素。具体实施例方式图I展示了示例性系统100，其中可以在可控速率下以高效和低电磁噪声供应能量到电感和/或电阻负载。该实例的系统100包括能量处理模块105，该模块在输入端接收能量，处理能量，并输送单向电流以便向在输出端连接的负载供应能量。模块105包括功率级110，该功率级响应于来自控制器115的控制信号操作。在操作中，控制器115根据操作状态序列控制功率级110中开关的操作状态，该序列可以例如以循环形式重复。在操作的示例性循环中，控制器115生成操作状态序列，该序列导致功率级110存储来自电源120的能量进入电感负载125，控制可以在电感负载125从电源120断开时发展的反电动势(REMF)，将电感能量从负载放电进入电容，以及然后在随后的循环将电容放电以便存储能量回到负载125。在各种实施方案中，功率级110可以输送基本单向的电流到负载125。一些实施方案可以在每个循环期间从负载125将存储的电感能量完全放电。功率级110的操作的一个示例性循环包括通过箭头A、B、C、D指示的操作状态序列。例如，处理模块105可以在循环的状态B期间从电源120抽取电流，而功率级110可以在循环的本文档来自技高网...
【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：保罗·M·巴布科克，戴维·J·巴布科克，菲利普·N·史密斯，
申请(专利权)人：菲莱贝克能源公司，
类型：
国别省市：
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