電網(wǎng)穩(wěn)定的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】根據(jù)各個(gè)方面和實(shí)施例，提供了電力設(shè)備。電力設(shè)備包括被配置為接收輸入電力的輸入端，以及耦合到輸入端的控制器。控制器被配置為采樣輸入電力的電壓波形，將經(jīng)采樣的電壓波形和正弦參考波形進(jìn)行比較以確定多個(gè)偏移值，以及基于多個(gè)偏移值，將電力設(shè)備的輸入電流波形整形成基本類似于電壓波形。
【專利說明】
電網(wǎng)穩(wěn)定的系統(tǒng)和方法[0001 ] 背景
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本公開的實(shí)施例通常涉及電力管理，并且更具體地，涉及耦合到電網(wǎng)的電力設(shè)備的輸入電流的動(dòng)態(tài)調(diào)整。
[0003]背景討論[〇〇〇4]全球?qū)﹄娏Φ男枨笠言黾?，并且因此，電力網(wǎng)逐漸地包括分布式發(fā)電。例如，可再生能源(例如，光伏)和其他微型電網(wǎng)逆變器增加了聯(lián)合電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施中的復(fù)雜性。此外，增加的需求已導(dǎo)致連接到電力網(wǎng)的大量負(fù)載，由于負(fù)載的諧波分量的引入，這對電網(wǎng)輸送的電力的質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。電壓波形的這種失真導(dǎo)致線路損耗、裝備損傷、電力成本增加以及能源浪費(fèi)。
[0005]概述
[0006]根據(jù)一些實(shí)施例，提供了電力設(shè)備。電力設(shè)備包括被配置為接收輸入電力的輸入端，以及耦合到輸入端的控制器?？刂破鞅慌渲脼椴蓸虞斎腚娏Φ碾妷翰ㄐ危容^經(jīng)采樣的電壓波形和正弦參考波形以確定多個(gè)偏移值，以及基于多個(gè)偏移值，將電力設(shè)備的輸入電流波形整形成基本類似于電壓波形。
[0007]在電力設(shè)備中，多個(gè)偏移值中每一個(gè)偏移值可包括經(jīng)米樣的電壓波形的樣本和正弦參考波形的對應(yīng)樣本之間的差值，并且控制器還可被配置為將多個(gè)偏移值中的每一個(gè)偏移值與參考表中的對應(yīng)的條目進(jìn)行比較，并且基于偏移值更新參考表中的至少一個(gè)條目。 在一個(gè)實(shí)施例中，偏移值的至少一部分基于可配置的自適應(yīng)速度參數(shù)被添加到至少一個(gè)條目。
[0008]在電力設(shè)備中，控制器還可被配置為，基于將參考表中的每一個(gè)條目和正弦參考波形的對應(yīng)的樣本求和，確定多個(gè)目標(biāo)電流值。在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)目標(biāo)電流值中的每一個(gè)目標(biāo)電流值基于可配置的加權(quán)參數(shù)被調(diào)整。[〇〇〇9]在電力設(shè)備中，控制器可包括感應(yīng)濾波器，并且其中，控制器還被配置為使用感應(yīng)濾波器調(diào)整多個(gè)目標(biāo)電流值中的每一個(gè)目標(biāo)電流值。
[0010]在一個(gè)實(shí)施例中，電力設(shè)備被配置為在輸入電力的第一周期期間汲取多個(gè)目標(biāo)電流值中的每一個(gè)目標(biāo)電流。在這個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)目標(biāo)電流值中的至少一個(gè)目標(biāo)電流值可基于輸入電力的第一周期和第二周期之間的可配置的自適應(yīng)速度參數(shù)被調(diào)整。[〇〇11 ]在一個(gè)實(shí)施例，電力設(shè)備包括不間斷電源(ups)。
[0012]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，提供用于對電力設(shè)備的輸入電流波形整形的方法。該方法包括采樣輸入電力的電壓波形、比較經(jīng)采樣的電壓波形和正弦參考波形以確定多個(gè)偏移值以及基于多個(gè)偏移值將輸入電流波形整形成基本類似于電壓波形的動(dòng)作。
[0013]該方法還包括將多個(gè)偏移值中的每一個(gè)偏移值與參考表中對應(yīng)的條目比較以及基于偏移值更新參考表中的至少一個(gè)條目的動(dòng)作。在一個(gè)實(shí)施例中，基于偏移值更新參考表中的至少一個(gè)條目的動(dòng)作包括基于可配置的自適應(yīng)速度參數(shù)將偏移值的至少一部分添加到至少一個(gè)條目。
[0014]方法還包括基于將參考表中的每一個(gè)條目與正弦參考波形的對應(yīng)的樣本求和來確定多個(gè)目標(biāo)電流值的動(dòng)作。在一個(gè)實(shí)施例中，基于將參考表中的每一個(gè)條目與正弦參考波形的對應(yīng)的樣本求和來確定多個(gè)目標(biāo)電流值的動(dòng)作還包括基于可配置的加權(quán)參數(shù)調(diào)整多個(gè)目標(biāo)電流值的每一個(gè)目標(biāo)電流值。在另一個(gè)實(shí)施例中，基于將參考表中的每一個(gè)條目與正弦參考波形的對應(yīng)的樣本求和來確定多個(gè)目標(biāo)電流值的動(dòng)作還包括使用感應(yīng)濾波器過濾多個(gè)目標(biāo)電流值中的每一個(gè)目標(biāo)電流值。
[0015]在該方法中，基于多個(gè)偏移值將輸入電流波形整形成基本類似于電壓波形的動(dòng)作還可包括在輸入電力的周期期間汲取多個(gè)目標(biāo)電流值中的每一個(gè)目標(biāo)電流。
[0016]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，提供了電力設(shè)備。電力設(shè)備包括:輸入端，其被配置為接收輸入電力；控制器，其被耦合到輸入端；以及裝置，其用于在輸入電力的至少兩個(gè)周期期間將電力設(shè)備的輸入電流波形漸進(jìn)地整形成基本類似于輸入電力的電壓波形。
[0017]在一個(gè)實(shí)施例中，裝置被配置為基于可配置的自適應(yīng)速度參數(shù)整形輸入電流。在另一個(gè)實(shí)施例中，裝置被配置為基于可配置的加權(quán)參數(shù)整形輸入電流。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，用于對電力設(shè)備的輸入電流波形整形的裝置包括感應(yīng)濾波器。
[0019]還有其它方面、實(shí)施例及這些示例性的方面和實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在下面詳細(xì)討論。而且，應(yīng)該理解的是，前述信息和以下的詳細(xì)描述都僅僅是各個(gè)方面和實(shí)施例的說明性的示例，且旨在提供對所要保護(hù)的主題的性質(zhì)和特征的理解的概況和框架。對示例和實(shí)施例的具體的引用，諸如“實(shí)施例”、“另一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“其他實(shí)施例”、“可選的實(shí)施例”、“各個(gè)實(shí)施例”、“一個(gè)實(shí)施例”、“至少一個(gè)實(shí)施例”、“這個(gè)和其他的實(shí)施例”等等，不一定是相互排斥的，而是旨在表明所描述的特定的特征、結(jié)構(gòu)、或特性與實(shí)施例或示例有關(guān)，且這些特征、結(jié)構(gòu)、或特性可以被包括在該實(shí)施例或示例和其他的實(shí)施例或示例中。本文中這些術(shù)語的出現(xiàn)不一定都指的是相同的實(shí)施方式或例子。
[0020]而且，當(dāng)出現(xiàn)本文和通過引用合并到本文的文檔之間的術(shù)語的使用不一致時(shí)，合并的引文中的術(shù)語的使用是對本文術(shù)語使用的補(bǔ)充;對于不可調(diào)和的不一致，以本文的術(shù)語使用為準(zhǔn)。另外，所包括的附圖是為了提供對各個(gè)方面和實(shí)施例的說明和進(jìn)一步的理解，且并入本說明書并構(gòu)成本說明書的一部分。附圖連同說明書的剩余部分一起用來解釋所描述的和所要求保護(hù)的各方面和實(shí)施例的原理和操作。
[0021]附圖簡述
[0022]下文參考附圖討論了至少一個(gè)實(shí)施例的各個(gè)方面，附圖不旨在按比例繪制。附圖被包含以提供對各個(gè)方面和實(shí)施例的說明以及進(jìn)一步的理解，并且被并入說明書且構(gòu)成該說明書的一部分，但是不旨在作為對任何特定的實(shí)施例的定義的限制。
[0023]附圖連同說明書的剩余部分一起用來解釋所描述的和所要求保護(hù)的各方面和實(shí)施例的原理和操作。在附圖中，在各個(gè)圖中示出的每一個(gè)相同的或者幾乎相同的組件用相似的數(shù)字來標(biāo)示。出于清楚的目的，并非每一個(gè)組件都可在每一個(gè)圖中被標(biāo)記出。在附圖中:
[0024]圖1是不間斷電源(UPS)的框圖；
[0025]圖2是包括圖1的至少一個(gè)UPS的智能電網(wǎng)的框圖；
[0026]圖3是示出有關(guān)正弦參考電流波形的電網(wǎng)電壓波形的一個(gè)示例的圖表；[OO27 ]圖4是不出圖1的UPS的輸入電流波形的一個(gè)不例的圖表；
[0028]圖5是示出用于感應(yīng)濾波器的波特圖的一個(gè)示例的圖表；
[0029]圖6是用于對輸入電流波形整形的方法的一個(gè)示例的流程圖；以及
[0030]圖7是根據(jù)一些實(shí)施例的可用在電力設(shè)備中或耦合到電力設(shè)備的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)示例的框圖。
[0031 ] 詳細(xì)描述
[0032]本文所討論的方法和系統(tǒng)的示例并不將其應(yīng)用限于下面描述中闡述的或者在附圖中示出的組件的結(jié)構(gòu)以及布置的細(xì)節(jié)。所述方法和系統(tǒng)能以其他的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)并且能以各種方式來實(shí)踐或者執(zhí)行。本文提供的具體實(shí)施的示例僅用于說明性目的并不旨在限制。特別地，結(jié)合任何一個(gè)或者多個(gè)示例論述的動(dòng)作、組件、元素以及特征不旨在排除任何其他的示例中的類似作用。
[0033]另外，本文所用的措辭和術(shù)語也是出于說明的目的，不應(yīng)視為具有限制性。對本文以單數(shù)形式提到的系統(tǒng)和方法的示例、實(shí)施例、組件、元素或者動(dòng)作的任何引用，也可以包括包含復(fù)數(shù)的實(shí)施例，以及本文以復(fù)數(shù)形式對任何實(shí)施例、組件、元素或者動(dòng)作的任何引用也可以包括只包含單數(shù)的實(shí)施例。以單數(shù)形式或者復(fù)數(shù)形式的引用不旨在限制目前公開的系統(tǒng)或者方法、它們的組件、動(dòng)作或者元素。本文中使用“包括(including)”、“包括(comprising)”、“具有”、“包含”、“涉及”、以及其變型意指涵蓋此后列出的項(xiàng)目和其等效物以及另外的項(xiàng)目?！盎颉钡囊每山忉尀榘ㄒ磺械?，使得使用“或”所描述的任何項(xiàng)可以指示所描述的項(xiàng)的單個(gè)、多于一個(gè)以及全部中的任何一種。此外，在本文檔和通過引用合并到本文中的文檔之間的術(shù)語的不一致使用的情況下，在被合并的參考資料中的術(shù)語用法補(bǔ)充本文檔的術(shù)語用法;對于不可調(diào)和的不一致性，以本文檔中的術(shù)語用法為準(zhǔn)。
[0034]如在上面所討論的，來自電網(wǎng)的電能的質(zhì)量可受到生成電力的方式和電網(wǎng)上的負(fù)載的不利影響。特別是，具有不統(tǒng)一的功率因數(shù)的電網(wǎng)上的負(fù)載可導(dǎo)致電網(wǎng)上諧波分量的產(chǎn)生。根據(jù)一些實(shí)施例，電網(wǎng)電能質(zhì)量可通過在電網(wǎng)被期望加載最多的周期期間減少對電網(wǎng)的需求或相反在電網(wǎng)被期望加載最少的周期期間增加對電網(wǎng)的需求來提高。通過使電力網(wǎng)上的設(shè)備的正弦輸入電流波形適合匹配電網(wǎng)電壓形狀的形狀，可抑制電壓失真并且可穩(wěn)定電網(wǎng)電壓波形。包括根據(jù)本文的方面和實(shí)施例配置的UPS的電力設(shè)備可被配置以智能地提高或降低從電網(wǎng)汲取的電流以有效地將它們的正弦輸入電流整形，以及改善電網(wǎng)的聯(lián)合功率因數(shù)(PF)，導(dǎo)致電網(wǎng)上有害的諧波分量的減少。
[0035]盡管傳統(tǒng)的不間斷電源(UPS)主要被設(shè)計(jì)為當(dāng)公共電源貧乏或不可用時(shí)(例如，從電池)提供備用電源，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，UPS可被配置為主動(dòng)適應(yīng)它的負(fù)載并基于電網(wǎng)的電壓波形的質(zhì)量調(diào)整它的正弦輸入電流波形的形狀。通過以這種方式操作UPS，UPS不但可作為高質(zhì)量備用電力的源使用，而且可作為降低電網(wǎng)中的電壓失真的主動(dòng)參與者。此外，通過以這種方式操作多個(gè)并聯(lián)的UPS設(shè)備，電網(wǎng)的電能質(zhì)量可以分散的方式被有效地控制。
[0036]圖1示出被構(gòu)造成從外部電源接收電力并將輸出電力提供給負(fù)載的UPS100的示例。UPS100包括輸入端102、輸出端104、旁路開關(guān)110、AC/DC整流器106、DC總線120、DC/AC逆變器108、電池充電器112、電池114、DC/DC轉(zhuǎn)換器116以及控制器118。
[0037 ]輸入端102被構(gòu)造成連接到電網(wǎng)以從外部AC電源(如公共電源)接收電力。輸入端102耦合到AC/DC整流器106，AC/DC整流器106將輸入AC電力轉(zhuǎn)換成DC電力，并且基于從控制器118接收的控制信號(hào)控制UPS的功率因數(shù)。輸入端102還經(jīng)由旁路開關(guān)110選擇性地耦合到輸出端104。輸出端104被構(gòu)造成將AC電力輸出到負(fù)載。UPS可被構(gòu)造成經(jīng)由輸入端102接收和經(jīng)由輸出端104輸出單相AC電力或三相AC電力。
[0038]AC/DC整流器106還經(jīng)由DC總線120耦合到DC/AC逆變器108。電池114經(jīng)由電池充電器112耦合到DC總線120并且還經(jīng)由DC/DC轉(zhuǎn)換器116耦合到DC總線120。控制器118被耦合到AC/DC整流器106、DC/AC逆變器108、旁路開關(guān)110、電池充電器112和DC/DC轉(zhuǎn)換器116。在其它實(shí)施例中，電池114和充電器112可以耦合到AC/DC整流器106。
[0039]在一個(gè)實(shí)施例中，UPS100被配置為基于從公共電源接收的AC電力的質(zhì)量來在操作的一個(gè)或多個(gè)模式中操作。在這個(gè)實(shí)施例中，控制器118監(jiān)測在輸入端102處從公共電源接收的AC電力，并且基于監(jiān)測到的AC電力，將控制信號(hào)發(fā)送到旁路開關(guān)110、電池充電器112、AC/DC整流器106、DC/AC逆變器108以及DC/DC轉(zhuǎn)換器116以控制UPS100的操作。UPS的操作模式可包括例如旁路模式、在線模式和電池模式。在在線模式中，旁路開關(guān)110是斷開的，并且在到達(dá)輸出端104之前，在輸入端102處接收的輸入電力在AC/DC整流器106中被整流以及在DC/AC逆變器108中被逆變。在輸入端口接收的電力的一部分可被用于經(jīng)由充電器112給電池114充電。在旁路模式中，UPS100經(jīng)由旁路開關(guān)110將輸入端102直接耦合到輸出端104。在電池模式中，UPS100經(jīng)由DC/DC轉(zhuǎn)換器116從電池114汲取電力以補(bǔ)充和/或代替在輸入端102處接收的電力。
[0040]在至少一個(gè)實(shí)施例中，控制器118可監(jiān)控在輸入端102處接收的來自電網(wǎng)的電力以確定電網(wǎng)電壓波形。在這個(gè)實(shí)施例中，控制器118監(jiān)控輸入電壓波形，并且基于輸入電壓波形的形狀將控制信號(hào)發(fā)送到AC/DC整流器106和電池充電器112以改變以不同的時(shí)間間隔汲取的電流量。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)期望補(bǔ)償電網(wǎng)失真時(shí)，一般將到電池的電流的部分可被增加或減少。
[0041]在一些實(shí)施例中，可在硬件或硬件和軟件的組合中實(shí)現(xiàn)控制器118。控制器118可采取各種形式，取決于用于執(zhí)行輸入電流波形的整形及控制UPS100的其他操作的具體的應(yīng)用和過程。在下面將參考圖6描述一個(gè)示例輸入電流波形整形過程。在一個(gè)實(shí)施例中，輸入電流波形整形過程由控制器118或通信地連接到UPS100的任何計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(如參考圖7在下面描述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)700)執(zhí)行。
[0042]盡管本文討論的各種實(shí)施例和示例涉及使用UPS穩(wěn)定電網(wǎng)，實(shí)施例不限于在UPS中使用，以及通?？膳c其他電力系統(tǒng)和設(shè)備一起使用。此外，盡管各種實(shí)施例包括對單相電源的引用，應(yīng)當(dāng)理解，兩相和三相電源與本公開的各個(gè)方面和實(shí)施例相兼容。此外，雖然圖1的UPS是在線UPS，其他實(shí)施例可針對離線UPS、在線互動(dòng)UPS或任何其他類型的UPS。
[0043]圖2是根據(jù)本文公開的一些方面和實(shí)施例的智能電網(wǎng)200的框圖。智能電網(wǎng)200從電源(例如，從AC電源或現(xiàn)場的發(fā)電機(jī))接收AC公共電源202。多個(gè)設(shè)備210被耦合到智能電網(wǎng)200，并被配置為接收輸入電力。此外，多個(gè)設(shè)備210中的每一個(gè)設(shè)備被耦合到負(fù)載并被配置為將電流提供給負(fù)載210。同樣地，多個(gè)功耗設(shè)備208(即，負(fù)載)被耦合到智能電網(wǎng)200，并被配置為接收輸入電力。在所示出的實(shí)施例中，多個(gè)設(shè)備210是被配置為和圖1的UPS100相同的UPS設(shè)備。
[0044]如在上面所討論的，由于連接到智能電網(wǎng)的總負(fù)載可顯著地變化，相比于在電網(wǎng)電壓中引起失真的其他周期，可能有在公共電源202的正弦周期的部分被加載相當(dāng)多的時(shí)期。電壓波形的失真可增加UPS或其他功耗設(shè)備脫扣(例如，轉(zhuǎn)換到電池電源或使斷路器跳閘)的風(fēng)險(xiǎn)，以及(例如，通過熱應(yīng)力)潛在地縮短電力設(shè)備的壽命預(yù)期。
[0045]根據(jù)本公開的一個(gè)方面，多個(gè)設(shè)備(如，多個(gè)設(shè)備210)可以使它們的輸入電流波形整形成電網(wǎng)電壓波形的方式汲取電流以減少電網(wǎng)上的失真。在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)設(shè)備210中的每一個(gè)設(shè)備可以是智能電網(wǎng)200上的小電力消費(fèi)者。然而，通過集中地抑制電壓失真，整形它們的輸入電流波形以匹配電網(wǎng)電壓的多個(gè)這些設(shè)備可有助于由智能電網(wǎng)200提供的電力的整體質(zhì)量。在一個(gè)實(shí)施例中，調(diào)整輸入電流波形的形狀的決定可由每一個(gè)電力設(shè)備獨(dú)立地做出。如在下面所討論的，設(shè)備210中的每一個(gè)電力設(shè)備可用可配置的參數(shù)來配置，可配置的參數(shù)確定對輸入電流波形做出的調(diào)整的自適應(yīng)速度和加權(quán)。
[0046]在一個(gè)實(shí)施例中，電力設(shè)備可被配置為比較電網(wǎng)電壓波形與產(chǎn)生的正弦參考波形。電網(wǎng)電壓波形和正弦參考波形之間的偏移量可被確定、儲(chǔ)存、更新以及利用以整形電力設(shè)備的輸入電流。圖3是有關(guān)正弦參考波形304的電網(wǎng)電壓波形302的一個(gè)示例。在一個(gè)實(shí)施例中，電力設(shè)備(如圖1的UPS100)可確定在一個(gè)周期期間的電網(wǎng)電壓波形302和正弦參考波形304之間的差值。在這個(gè)實(shí)施例中，電力設(shè)備可以在一個(gè)完整的周期期間以足夠捕獲樣本的完整集合的速率采樣電網(wǎng)電壓波形302。例如，可利用導(dǎo)致60Hz的電網(wǎng)在每一個(gè)正弦周期被采樣166次(10kHz/60Hz = 166)的1kHz的采樣速率。電網(wǎng)電壓波形302可接著與正弦參考波形304進(jìn)行比較以確定諧波含量(例如，作為非線性加載的結(jié)果)的存在。
[0047]在所示出的實(shí)施例中，電網(wǎng)電壓波形302周期性地在間隔306處低于正弦參考電流波形304，并在間隔308處高于參考電流波形304。電網(wǎng)電壓波形302從正弦參考電流波形偏移的這些間隔可指示非平衡的或非線性的加載。例如，在間隔306處，電網(wǎng)可輸送大量電流。在一個(gè)實(shí)施例中，在每一個(gè)間隔處，電網(wǎng)電壓波形302被采樣并且與參考電流波形304的對應(yīng)的樣本比較以確定偏移量。如在下面所討論的，這些偏移量可由電力設(shè)備存儲(chǔ)在電力設(shè)備的存儲(chǔ)器中的參考表中，并且用于給電力設(shè)備的輸入電流波形整形。
[0048]圖4是示出在幾個(gè)周期上被重新整形以匹配電網(wǎng)電壓波形的輸入電流波形404的一個(gè)示例的圖。在所示出的實(shí)施例中，電網(wǎng)電壓波形402和正弦參考波形(未顯示)之間的差值(例如，偏移量)在第一周期408、第二周期410和后來的周期414期間被確定。在所示出的實(shí)施例中，偏移量被示出為參考值406。在第一周期408期間，參考值406可是零和/或未定義直到一個(gè)或多個(gè)周期已經(jīng)消逝，允許電網(wǎng)電壓波形402和正弦參考波形作比較。在后來的周期(例如，第二周期410和后來的周期414)期間，參考值406可基于電網(wǎng)電壓波形402和正弦參考波形之間的差值被調(diào)整。作為結(jié)果，參考值406可包括電網(wǎng)電壓波形的諧波含量。過程(如圖6的過程600)可使用參考值406以通過對電力設(shè)備的輸入電流波形的重新整形來減輕或有效抑制電網(wǎng)上的諧波。參考值406被更新以包括偏移量或電網(wǎng)誤差的完整范圍處的速度確定輸入電流波形404將被重新整形的速度。如在下面所討論的，可期望在幾個(gè)周期(SP，更慢地)上逐漸地更新參考值406以避免當(dāng)重新整形輸入電流波形404時(shí)潛在的超調(diào)。
[0049]在一個(gè)實(shí)施例中，參考值406基于可配置的參數(shù)被更新和應(yīng)用。例如，當(dāng)更新參考值406時(shí)可利用自適應(yīng)速度參數(shù)。在這個(gè)示例中，自適應(yīng)速度參數(shù)確定輸入電流波形404的形狀被調(diào)整的速度。如在上面所討論的，參考值406越接近電網(wǎng)電壓波形的實(shí)際的偏移量或誤差，整形越快。在所示出的實(shí)施例中，自適應(yīng)的速度參數(shù)被配置在最高速度(例如，乘數(shù)為
1.0)，這引起輸入電流波形404被重新整形成與第二周期410的電網(wǎng)電壓波形402相同。在其他實(shí)施例中，自適應(yīng)速度參數(shù)可被配置為在幾個(gè)周期上更慢地重新整形輸入電流波形404以減輕潛在的超調(diào)，并且潛在地避免電網(wǎng)電壓波形402的進(jìn)一步的失真。在其他實(shí)施例中，當(dāng)調(diào)整輸入電流波形404時(shí)，可利用加權(quán)參數(shù)。如下面參考圖6所討論的，加權(quán)(增益)參數(shù)可允許對輸入電流波形404的形狀進(jìn)行更精細(xì)的調(diào)整。
[0050]在一些實(shí)施例中，大的電力設(shè)備(例如，UPS)更可能表現(xiàn)出電感性而不是電阻性。在這些實(shí)施例中，基于參考值406將輸入電流波形直接整形可能不是最佳的。作為替代，可利用一階濾波器以補(bǔ)償電感行為。圖5是示出一個(gè)這種濾波器的波特圖500的一個(gè)示例的圖。在所示出的實(shí)施例中，波特圖500示出使用電網(wǎng)頻率(例如，50Hz)和2*7 ’諧波作為零點(diǎn)和極點(diǎn)的位置的感應(yīng)濾波器。如下面參考圖6所討論的，在整形輸入電流波形之前，考慮到大電力設(shè)備的電感行為，電力設(shè)備可以通過感應(yīng)濾波器傳遞參考值406。
[0051]如上面參考圖1所描述的，一些實(shí)施例控制輸入電流波形以減少電網(wǎng)中的電力設(shè)備的電壓失真。圖6示出由電力設(shè)備(如圖1的USP100)執(zhí)行的輸入電流波形整形過程。過程600例如可被電力設(shè)備內(nèi)的控制器118上的中斷伺服。過程600開始于動(dòng)作602。
[0052]在動(dòng)作604中，電力設(shè)備采樣電網(wǎng)電壓波形，并確定電網(wǎng)電壓波形和正弦參考波形之間的偏移量。在一個(gè)實(shí)施例中，基于電網(wǎng)電壓波形的樣本和正弦參考波形的樣本之間的誤差百分比，可確定每一個(gè)偏移量。本文中的差值可被稱為電網(wǎng)誤差(或電網(wǎng)失真)。
[0053]在動(dòng)作606中，每一個(gè)偏移量與參考表中的參考值比較。在一個(gè)實(shí)施例中，每一個(gè)偏移量被轉(zhuǎn)換成電流值。在這個(gè)實(shí)施例中，偏移量(例如，誤差百分比)是采樣的電網(wǎng)電壓波形和理想的電流波形(即，正弦參考波形)之間的差值。偏移量可乘以來自正弦參考波形的對應(yīng)的樣本的電流值以確定電流偏移量。得到的電流偏移量可接著被比較以及被使用以更新參考表中的條目。
[0054]在動(dòng)作608中，基于在動(dòng)作606中確定的一個(gè)或多個(gè)電流偏移量，參考表的一個(gè)或多個(gè)條目可被更新。在一個(gè)實(shí)施例中，可配置的自適應(yīng)速度參數(shù)可被利用以調(diào)整一個(gè)或多個(gè)條目。例如，如果自適應(yīng)速度參數(shù)被配置在100%的速度(例如，1.0的乘數(shù))處，那么可用等于在動(dòng)作606中確定的一個(gè)或多個(gè)電流偏置量的值更新一個(gè)或多個(gè)條目。在其他示例中，少于100%的速度可導(dǎo)致一個(gè)或多個(gè)條目中的增量改變。在這些示例中，電流偏移量和參考表中的條目之間的差值的僅一部分可從條目中增加或減去。例如，如果+lamp是電流偏移量和參考表中的條目之間的差值，那么25 %的速度(例如，0.25)將導(dǎo)致0.25amps被增加到參考表中的條目。同樣的，電流偏移量和參考表中的條目之間的-lamp的差值在25%的速度處將導(dǎo)致0.25amps從參考表中的條目被減去。如上面參考圖4所討論的，可以有利的是，使用少于100%的速度以允許參考表的條目逐漸改變，并因此允許較慢地重新整形輸入電流波形。
[0055]在動(dòng)作610中，目標(biāo)電流值通過將參考表的每一個(gè)條目和正弦參考波形的對應(yīng)的電流值求和來確定。在一個(gè)實(shí)施例中，電力設(shè)備可接著以導(dǎo)致輸入電流波形基本相同(或類似)于式電網(wǎng)電壓波形的方式汲取輸入電流。在一個(gè)實(shí)施例中，電流波形可在幾個(gè)周期期間漸進(jìn)地重新整形(例如，如由自適應(yīng)速度參數(shù)控制的)。在其他實(shí)施例中，加權(quán)參數(shù)(增益)可被應(yīng)用到目標(biāo)電流值以增加輸入電流調(diào)整(向上或向下)。在這些實(shí)施例中，為了更有效地抑制諧波及用更精細(xì)的粒度抑制諧波，加權(quán)參數(shù)提供額外的功能。
[0056]在動(dòng)作612中，電力設(shè)備按照在動(dòng)作610中確定的目標(biāo)電流值汲取電流。在一個(gè)實(shí)施例中，電力設(shè)備在輸入電流波形的每一個(gè)間隔處汲取不同的目標(biāo)電流值。例如，如果電力設(shè)備被配置為每循環(huán)采樣電網(wǎng)電壓波形64次(如在動(dòng)作604中)，則電力設(shè)備將使用相同數(shù)量的間隔重新整形它的輸入電流波形。仍然在其他實(shí)施例中，目標(biāo)電流值可通過感應(yīng)濾波器(如圖5的感應(yīng)濾波器500)傳遞以補(bǔ)償具有感應(yīng)行為的大型電力設(shè)備。
[0057]如上面所討論的，一個(gè)或多個(gè)電力設(shè)備(如圖2的多個(gè)設(shè)備210)可被配置為通過重新整形輸入電流波形以基本匹配電網(wǎng)電壓波形來確定及抑制電網(wǎng)的電壓失真。本文中討論的一些方面和實(shí)施例包括小的電力消費(fèi)者(如圖1的UPS100 )，其以分散的方式積極推動(dòng)電網(wǎng)波形的穩(wěn)定。因此，整體的電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施可得以改進(jìn)以及實(shí)現(xiàn)效益。例如，改進(jìn)可包括電壓失真抑制、降低UPS以電池模式操作的可能以及增加聯(lián)合電網(wǎng)的功率因數(shù)。
[0058]圖7示出形成可被配置為實(shí)現(xiàn)本文公開的一個(gè)或多個(gè)方面的系統(tǒng)700的計(jì)算組件的框圖的示例。例如，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)700可通信地耦合到UPS或包括在UPS內(nèi)以及被配置為執(zhí)行在上面參考圖6描述的輸入電流波形整形過程。
[0059]系統(tǒng)700可包括例如通用計(jì)算平臺(tái)，如基于英特爾奔騰類型的處理器、摩托羅拉的PowerPC、Sun公司的UltraSPARC、德州儀器的DSP、惠普公司的PA-RISC處理器或任何其它類型的處理器的那些計(jì)算機(jī)。系統(tǒng)700可包括例如專用集成電路(ASIC)的專門編程的專用硬件。本公開內(nèi)容的不同方面可被實(shí)施為在如圖7所示的系統(tǒng)700上執(zhí)行的專門軟件。
[0060]系統(tǒng)700可以包括連接至如磁盤驅(qū)動(dòng)器、存儲(chǔ)器、閃存存儲(chǔ)器或用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的其它設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器裝置710的處理器/ASIC706。存儲(chǔ)器710可以在系統(tǒng)700的工作期間用于存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)700的組件可以由互連機(jī)構(gòu)708耦合，該互連機(jī)構(gòu)708可包括一個(gè)或多個(gè)總線(例如，集成于同一機(jī)器內(nèi)的組件之間)和/或網(wǎng)絡(luò)(例如，存在于分立機(jī)器上的組件之間)?；ミB機(jī)構(gòu)708能夠使通信信息(例如，數(shù)據(jù)、指令)在系統(tǒng)700的組件之間進(jìn)行交換。進(jìn)一步，在一些實(shí)施例中，互連機(jī)構(gòu)708在rou的維修期間可被斷開。
[0061 ]系統(tǒng)700也包括一個(gè)或多個(gè)輸入設(shè)備704，輸入設(shè)備704可包括例如鍵盤或觸摸屏。輸入設(shè)備可被使用例如來配置測量系統(tǒng)或提供輸入?yún)?shù)。系統(tǒng)700包括一個(gè)或多個(gè)輸出設(shè)備702，輸出設(shè)備702可包括例如顯示器。此外，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)700可包括一個(gè)或多個(gè)接口(未示出)，其將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)700連接至通信網(wǎng)絡(luò)、附加到互連機(jī)構(gòu)708或作為互連機(jī)構(gòu)708的替代。
[0062]系統(tǒng)700可包括儲(chǔ)存器系統(tǒng)712，儲(chǔ)存器系統(tǒng)712可包括計(jì)算機(jī)可讀和/或可寫的非易失性介質(zhì)，在該介質(zhì)中信號(hào)可被存儲(chǔ)以提供由處理器執(zhí)行的程序或提供在介質(zhì)上或在介質(zhì)中存儲(chǔ)的由程序處理的信息。介質(zhì)可例如是磁盤或閃存存儲(chǔ)器，并且在一些實(shí)施例中可包括RAM或其他非易失性存儲(chǔ)器如EEPR0M。在一些實(shí)施方式中，處理器可引起數(shù)據(jù)從非易失性介質(zhì)讀取到另一個(gè)存儲(chǔ)器710，通過處理器/ASIC其允許比介質(zhì)更快地訪問信息。這個(gè)存儲(chǔ)器710可以是易失性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，例如動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)或靜態(tài)存儲(chǔ)器(SRAM)。它可位于儲(chǔ)存器系統(tǒng)712中或存儲(chǔ)器系統(tǒng)710中。處理器706可操縱集成電路存儲(chǔ)器710內(nèi)的數(shù)據(jù)并且接著在處理結(jié)束之后將數(shù)據(jù)復(fù)制到儲(chǔ)存器712。已知用于管理儲(chǔ)存器712和集成電路存儲(chǔ)器元件710之間的數(shù)據(jù)運(yùn)動(dòng)的各種機(jī)構(gòu)，并且本公開內(nèi)容不限于此。本公開內(nèi)容不限于特定的存儲(chǔ)器系統(tǒng)710或儲(chǔ)存器系統(tǒng)712。
[0063]系統(tǒng)700可以包括使用高級(jí)計(jì)算機(jī)編程語言可編程的通用計(jì)算機(jī)平臺(tái)。系統(tǒng)700也可使用專門編程、專用硬件(例如，ASIC)來實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)700可包括處理器706，處理器706可以是市場上可買到的處理器，例如從英特爾公司可得到的公知的奔騰類處理器。很多其它的處理器是可用的。處理器706可執(zhí)行操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)可以是例如從微軟公司購買的Windows操作系統(tǒng)、可從蘋果電腦公司購買的MAC OS系統(tǒng)X、可從太陽微系統(tǒng)購買的Solaris操作系統(tǒng)或者可從各種來源獲得的UNIX和/或LINUX?？梢允褂煤芏嗥渌牟僮飨到y(tǒng)。
[0064]處理器和操作系統(tǒng)共同形成計(jì)算機(jī)平臺(tái)，可以用高級(jí)程序語言編寫應(yīng)用程序用于該計(jì)算機(jī)平臺(tái)。應(yīng)當(dāng)理解，本公開不被限于特定的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)平臺(tái)、處理器、操作系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)。此外，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明顯的是，本公開不被限于特定的程序設(shè)計(jì)語言或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。此外，應(yīng)該理解的是，其他合適的編程語言和其他合適的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)也可被使用。盡管至少一個(gè)實(shí)施例的幾個(gè)方面具有如此描述，但是應(yīng)該理解的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易想到各種改變、修改和改進(jìn)。例如，本文公開的示例還可以在其他背景中使用。旨在將這些變形、修改和改進(jìn)作為本公開的一部分，并旨在落在本文介紹的例子的范圍內(nèi)。因此，前文的描述和附圖僅僅是示例性的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1 ? 一種電力設(shè)備，包括:輸入端，所述輸入端被配置為接收輸入電力；控制器，所述控制器耦合到所述輸入端，并且被配置為:采樣所述輸入電力的電壓波形；將經(jīng)采樣的電壓波形和正弦參考波形進(jìn)行比較以確定多個(gè)偏移值；以及 基于所述多個(gè)偏移值，將所述電力設(shè)備的輸入電流波形整形成基本類似于所述電壓波 形。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力設(shè)備，其中，所述多個(gè)偏移值中的每一個(gè)偏移值包括所述 經(jīng)采樣的電壓波形的樣本和所述正弦參考波形的對應(yīng)的樣本之間的差值，以及，其中，所述 控制器還被配置為:將所述多個(gè)偏移值中的每一個(gè)偏移值與參考表中的對應(yīng)的條目進(jìn)行比較；以及 基于偏移值，更新所述參考表中的至少一個(gè)條目。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力設(shè)備，其中，基于可配置的自適應(yīng)速度參數(shù)，所述偏移值 的至少一部分被添加到所述至少一個(gè)條目。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力設(shè)備，其中，所述控制器還被配置成:基于將所述參考表中的每一個(gè)條目與所述正弦參考波形的對應(yīng)的樣本求和來確定多 個(gè)目標(biāo)電流值。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力設(shè)備，其中，所述多個(gè)目標(biāo)電流值中的每一個(gè)目標(biāo)電流值 基于可配置的加權(quán)參數(shù)被調(diào)整。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力設(shè)備，其中，所述控制器包括感應(yīng)濾波器，并且其中，所述 控制器還被配置為使用所述感應(yīng)濾波器調(diào)整所述多個(gè)目標(biāo)電流值中的每一個(gè)目標(biāo)電流值。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力設(shè)備，其中，所述電力設(shè)備被配置為在所述輸入電力的第 一周期期間汲取所述多個(gè)目標(biāo)電流值中的每一個(gè)目標(biāo)電流。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電力設(shè)備，其中，所述多個(gè)目標(biāo)電流值中的至少一個(gè)目標(biāo)電流 值在所述輸入電力的所述第一周期和第二周期之間基于所述可配置的自適應(yīng)速度參數(shù)被 調(diào)整。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力設(shè)備，其中，所述電力設(shè)備包括不間斷電源(UPS)。10.—種用于整形電力設(shè)備的輸入電流波形的方法，所述方法包括:米樣輸入電力的電壓波形；將經(jīng)采樣的電壓波形和正弦參考波形進(jìn)行比較以確定多個(gè)偏移值；以及 基于所述多個(gè)偏移值，將所述輸入電流波形整形成基本類似于所述電壓波形。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括:將所述多個(gè)偏移值中的每一個(gè)偏移值與參考表中對應(yīng)的條目進(jìn)行比較；以及 基于偏移值更新所述參考表中的至少一個(gè)條目。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，基于所述偏移值更新所述參考表中的至少一個(gè) 條目包括基于可配置的自適應(yīng)速度參數(shù)將所述偏移值的至少一部分添加到所述至少一個(gè) 條目。13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括基于將所述參考表中的每一個(gè)條目與所述正 弦參考波形的對應(yīng)的樣本求和來確定多個(gè)目標(biāo)電流值。14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電力設(shè)備，其中，基于將所述參考表中的每一個(gè)條目與所述 正弦參考波形的對應(yīng)的樣本求和來確定所述多個(gè)目標(biāo)電流值還包括基于可配置的加權(quán)參 數(shù)調(diào)整所述多個(gè)目標(biāo)電流值中的每一個(gè)目標(biāo)電流值。15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，基于將所述參考表中的每一個(gè)條目與所述正弦 參考波形的對應(yīng)的樣本求和來確定所述多個(gè)目標(biāo)電流值還包括使用感應(yīng)濾波器過濾所述 多個(gè)目標(biāo)電流值中的每一個(gè)目標(biāo)電流值。16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，基于所述多個(gè)偏移值將所述輸入電流波形整形 成基本類似于所述電壓波形還包括在所述輸入電力的周期期間汲取所述多個(gè)目標(biāo)電流值 中的每一個(gè)目標(biāo)電流。17.—種電力設(shè)備，包括:輸入端，所述輸入端被配置為接收輸入電力；控制器，所述控制器耦合到所述輸入端；以及裝置，所述裝置用于在所述輸入電力的至少兩個(gè)周期期間將所述電力設(shè)備的輸入電流 波形逐漸地整形成基本類似于所述輸入電力的電壓波形。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電力設(shè)備，其中，所述裝置被配置為基于可配置的自適應(yīng)速 度參數(shù)對所述輸入電流整形。19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電力設(shè)備，其中，所述裝置被配置為基于可配置的加權(quán)參數(shù) 對所述輸入電流整形。20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電力設(shè)備，其中，用于對所述電力設(shè)備的輸入電流波形整形 的所述裝置包括感應(yīng)濾波器。
【文檔編號(hào)】G05F5/00GK106030438SQ201380082075
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2013年12月31日
【發(fā)明人】克里斯蒂安·布德
【申請人】施耐德電氣It公司