專利名稱：無(wú)功功率管理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及配電網(wǎng)絡(luò)中無(wú)功功率流的管理。具體但不排他地，其涉及用于控制耗電和/或供電裝置上的無(wú)功功率流的裝置及方法。
背景技術(shù)：
通常經(jīng)由配電網(wǎng)絡(luò)從供應(yīng)商(諸如電站)向消費(fèi)者(諸如家庭住戶和企業(yè))進(jìn)行電力供應(yīng)。圖1示出了包括輸電網(wǎng)100和配電網(wǎng)102的示例性配電網(wǎng)絡(luò)I。輸電網(wǎng)與發(fā)電廠104連接，該發(fā)電廠可以是核電廠或燃?xì)獍l(fā)電廠，例如，輸電網(wǎng)利用輸電線(諸如架空輸電線)從發(fā)電廠向配電網(wǎng)102輸送大量極高電壓(例如，在英國(guó)通常是204kV量級(jí)；然而這因國(guó)家而異)下的電能。輸電網(wǎng)100經(jīng)由包括變壓器106的變壓器節(jié)點(diǎn)106與配電網(wǎng)102連接，該變壓器106將供電轉(zhuǎn)換為較低電壓(例如，在英國(guó)通常是50kV量級(jí)；然而這因國(guó)家而異)以在配電網(wǎng)102中分配。配電網(wǎng)又經(jīng)由包括用于轉(zhuǎn)換為更低電壓的其他變壓器的變電站108與本地網(wǎng)絡(luò)(諸如提供給家庭用戶114的城市網(wǎng)絡(luò)112)連接，以及與工業(yè)用戶(諸如工廠110)連接。小型電力供應(yīng)商(諸如風(fēng)力發(fā)電廠116)也可與配電網(wǎng)102連接并向其供電。電力通常通過(guò)配電網(wǎng)絡(luò)的所有部分以正弦交流(AC)波形式傳輸。例如，在家庭用戶114地點(diǎn)連入網(wǎng)絡(luò)的耗電裝置充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上的負(fù)載，從其中獲取電力。由每個(gè)這種裝置提供的負(fù)載通常不是純電阻性的，而是包括由于裝置中的電容和/或電感元件而形成的無(wú)功元件。負(fù)載的無(wú)功分量在具有高電感的裝置(諸如電機(jī)和變壓器)和具有高電容的裝置中可能特別大。這種裝置會(huì)產(chǎn)生以與電壓成±90°流通的無(wú)功電流分量；這使得在網(wǎng)絡(luò)中流通的電流相對(duì)于電壓產(chǎn)生相移。本文中使用術(shù)語(yǔ)“無(wú)功功率”來(lái)指在網(wǎng)絡(luò)給定位置處流通的無(wú)功電流分量與電壓的乘積。該無(wú)功功率產(chǎn)生了向裝置的非凈能量(no net energy)傳輸,但其對(duì)網(wǎng)絡(luò)和電力供應(yīng)商均產(chǎn)生影響，如下文所述。本文中使用術(shù)語(yǔ)“有效功率”來(lái)指耗電裝置的電能消耗速率。本文中使用術(shù)語(yǔ)“功率因數(shù)”來(lái)指有效功率與有效功率和無(wú)功功率的矢量和的比。盡管單個(gè)裝置的無(wú)功負(fù)載對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的電流-電壓相位差的影響可能很小，但由多個(gè)裝置的累積影響可能很明顯。電流-電壓相位差變得越大，必須提供給裝置的電流大小就越大，以便能提供給定的有效電流(即，與網(wǎng)絡(luò)電壓同相位流通的電流分量)以及由此的給定量的有效功率。此外，網(wǎng)絡(luò)中由于例如輸電線發(fā)熱而產(chǎn)生的能量損失取決于總電流，而無(wú)論該電流是有效的還是無(wú)功的。因此，這種相位差有效增加了必須由電力供應(yīng)商產(chǎn)生并提供的總電流的大小以滿足其消費(fèi)者的需求；這對(duì)電力供應(yīng)商造成了經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，增加了發(fā)電成本。類似地，增加了為給消費(fèi)者提供給定量電力而由電力供應(yīng)商消耗的資源量，這可能造成不良環(huán)境影響。此外，網(wǎng)絡(luò)元件(諸如變壓器和輸電線)的尺寸是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中流通的電流(無(wú)論是有效的還是無(wú)功的)的總大小來(lái)設(shè)計(jì)的；因此，其操作會(huì)受到任何無(wú)功電流的不利影響(由于熱損失等原因)。傳統(tǒng)上，對(duì)降低在該網(wǎng)絡(luò)中流通的電力的電流-電壓相位差的努力集中于在大型電力供應(yīng)商處最小化無(wú)功功率貢獻(xiàn)和/或建立適當(dāng)?shù)臒o(wú)功功率補(bǔ)償量，以及在配電網(wǎng)絡(luò)中的變電站處建立對(duì)無(wú)功功率的補(bǔ)償。例如，電站可獨(dú)立使用或根據(jù)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的指示使用電容器和/或電感器組來(lái)調(diào)整電站的無(wú)功功率貢獻(xiàn)。然而，無(wú)功功率補(bǔ)償僅在近距離處有效(由于例如熱損失)，且此外，電流-電壓相位差可能根據(jù)在配電網(wǎng)絡(luò)中的位置不同而顯著改變；這意味著少數(shù)大型電力供應(yīng)商處的無(wú)功功率補(bǔ)償不能對(duì)局部電流-電壓相位差有效提供補(bǔ)償。無(wú)功功率的一些大型用戶也可采用某些通過(guò)使用輔助裝置(諸如開(kāi)關(guān)電容器或空載同步電機(jī))補(bǔ)償其生成的無(wú)功功率來(lái)最小化其自身對(duì)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)功功率貢獻(xiàn)的方法；實(shí)際上，某些電力供應(yīng)商通過(guò)對(duì)除實(shí)際功耗之外的無(wú)功功率貢獻(xiàn)收費(fèi)來(lái)鼓勵(lì)工業(yè)用戶(諸如工廠)減少無(wú)功功率貢獻(xiàn)。這些方法全部集中在最小化單個(gè)裝置對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的電流-電壓相位差的貢獻(xiàn)。美國(guó)專利申請(qǐng)第US2009/0200994A1號(hào)描述了一種可再生能源的分布式系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)均包括用于根據(jù)需求生成無(wú)功功率的電路。每個(gè)可再生能源系統(tǒng)均與中心控制的“網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)中心”通信，該網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)中心遠(yuǎn)程控制可再生能源的無(wú)功功率生成。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)中心從公用事業(yè)公司(即，電力供應(yīng)商)接收對(duì)所需無(wú)功功率量的請(qǐng)求；作為響應(yīng)，該網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)中心計(jì)算所需的來(lái)自在其控制下的每個(gè)可再生能源系統(tǒng)的最優(yōu)無(wú)功功率貢獻(xiàn)以產(chǎn)生必要補(bǔ)償，并相應(yīng)地向可再生能源發(fā)送命令。這提供了一種有效補(bǔ)償可能存在于網(wǎng)絡(luò)中的電流-電壓相位差的方法。然而，US2009/0200994A1的系統(tǒng)需要中心控制，且不能對(duì)本地網(wǎng)絡(luò)中電壓-電流相位差的多種局部變化作出反應(yīng)。本發(fā)明的目的在于至少解決現(xiàn)有技術(shù)的一些問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種與電力裝置一起使用的無(wú)功功率控制裝置，該電力裝置在與其連接時(shí)用于消耗來(lái)自配電網(wǎng)絡(luò)的電力或向配電網(wǎng)絡(luò)供電，該無(wú)功功率控制裝置包括檢測(cè)裝置，其用于在電力裝置處檢測(cè)在配電網(wǎng)絡(luò)中流通的電力的無(wú)功功率特性，該無(wú)功功率特性與在配電網(wǎng)絡(luò)中流通的電力的無(wú)功功率分量相關(guān)；以及控制裝置，其被配置為基于檢測(cè)到的無(wú)功功率特性來(lái)控制由電力裝置對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)的無(wú)功功率貢獻(xiàn)，以調(diào)整檢測(cè)到的無(wú)功功率特性的值。通過(guò)基于在電力裝置處進(jìn)行的無(wú)功功率特性測(cè)量來(lái)控制電力裝置處的無(wú)功功率供應(yīng)，可為無(wú)功功率的局部變化提供實(shí)時(shí)補(bǔ)償。無(wú)功功率控制裝置能基于局部測(cè)量通過(guò)無(wú)功功率貢獻(xiàn)的自主變化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)這些局部變化的補(bǔ)償，且不需要中心控制。在優(yōu)選實(shí)施方式中，無(wú)功功率控制裝置被配置為確定檢測(cè)到的無(wú)功功率特性的值，并將確定值與預(yù)定義值相比較，以及控制裝置被配置為控制無(wú)功功率貢獻(xiàn)，以降低檢測(cè)值與預(yù)定值之間的差。因此，無(wú)功功率控制裝置可被配置為控制電力裝置以產(chǎn)生無(wú)功功率貢獻(xiàn)，該無(wú)功功率貢獻(xiàn)驅(qū)使配電網(wǎng)絡(luò)中電力的無(wú)功功率達(dá)到預(yù)定最優(yōu)值。無(wú)功功率特性可與在配電網(wǎng)絡(luò)中流通的電力的電壓與電流之間的相位差相關(guān)；預(yù)定義值可包括預(yù)定義相位差值。
優(yōu)選地，無(wú)功功率補(bǔ)償裝置被配置為基于檢測(cè)到的無(wú)功功率特性來(lái)確定無(wú)功功率分量是否比預(yù)定義值更具電感性或者是否比預(yù)定義值更具電容性，且控制裝置被配置為響應(yīng)對(duì)檢測(cè)到的無(wú)功功率分量比預(yù)定義值更具電感性的確定，控制電力裝置將電容無(wú)功功率貢獻(xiàn)給配電網(wǎng)絡(luò)；以及響應(yīng)對(duì)檢測(cè)到的無(wú)功功率分量比預(yù)定義值更具電容性的確定，控制電力裝置將電感無(wú)功功率貢獻(xiàn)給配電網(wǎng)絡(luò)。因此，無(wú)功功率補(bǔ)償裝置可控制電力裝置補(bǔ)償配電網(wǎng)絡(luò)中的電感或電容功率流。在一些實(shí)施方式中，檢測(cè)裝置被配置為檢測(cè)無(wú)功功率特性的變化；以及控制裝置被配置為響應(yīng)檢測(cè)裝置檢測(cè)無(wú)功功率特性的值越過(guò)閾值的過(guò)渡，改變對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)的無(wú)功功率貢獻(xiàn)。優(yōu)選地，控制裝置被配置為響應(yīng)檢測(cè)到的無(wú)功功率分量的值從小于第一閾值的值變?yōu)榇笥诘谝婚撝档闹担瑢⒂呻娏ρb置貢獻(xiàn)給配電網(wǎng)絡(luò)的無(wú)功功率的值從第一預(yù)定值變?yōu)榈诙A(yù)定值；以及響應(yīng)無(wú)功功率分量的值從大于第二閾值的值變?yōu)樾∮诘诙撝档闹?，將由電力裝置貢獻(xiàn)給配電網(wǎng)絡(luò)的無(wú)功功率從第二預(yù)定值變?yōu)榈谝活A(yù)定值，第二閾值具有小于第一閾值的大小。這在向配電網(wǎng)絡(luò)提供無(wú)功功率時(shí)提供了一種滯后作用，從而在裝置工作時(shí)防止振蕩發(fā)生，以及防止干擾配電網(wǎng)絡(luò)中的電流。優(yōu)選地，控制裝置被配置為在檢測(cè)裝置檢測(cè)到無(wú)功功率特性的變化之后，響應(yīng)經(jīng)過(guò)預(yù)定時(shí)間段來(lái)改變無(wú)功功率。這也防止將振蕩引入該系統(tǒng)中的電流。在一些實(shí)施方式中，在配電網(wǎng)絡(luò)中流通的電力包括具有預(yù)定周期的交流電流，且控制裝置被配置為控制開(kāi)關(guān)裝置在預(yù)定周期的一個(gè)或多個(gè)部分期間選擇性中斷向電力裝置的供電。在一些實(shí)施方式中，控制裝置包括電流調(diào)制裝置，諸如脈沖寬度調(diào)制裝置，且功率特性包括耗電裝置的電力占空比特性。在一些實(shí)施方式中，電力裝置包括用于向配電網(wǎng)絡(luò)供電的供電裝置，該供電裝置被配置為提供直流電，以及控制裝置被配置為控制直流交流轉(zhuǎn)換裝置。無(wú)功功率控制裝置可包括用于檢測(cè)在配電網(wǎng)絡(luò)中流通的電力的一個(gè)或多個(gè)電力質(zhì)量特性的裝置，且控制裝置被配置為控制由電力裝置提供和/或消耗的電力的特性，以改變所述檢測(cè)到的電力質(zhì)量特性，其中，檢測(cè)到的一個(gè)或多個(gè)電力質(zhì)量特性包括以下至少一項(xiàng)電流諧波；電壓隨機(jī)或重復(fù)變化；網(wǎng)絡(luò)失衡；功率流振蕩；功率流瞬變。因此，本發(fā)明的實(shí)施方式可用于校正配電網(wǎng)絡(luò)中除無(wú)功功率特性之外的異?，F(xiàn)象。供電裝置用于向配電網(wǎng)絡(luò)提供電力，該供電裝置可包括以下至少一項(xiàng)光伏發(fā)電裝置、個(gè)人電動(dòng)車、個(gè)人電動(dòng)自行車以及家用可再生能源(諸如CHP發(fā)電裝置)。電力裝置可包括供電裝置，其被配置為向典型地高達(dá)約IOkW的配電網(wǎng)絡(luò)供電，如本技術(shù)水平所允許。在一些實(shí)施方式中，配電網(wǎng)絡(luò)包括輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)，輸電網(wǎng)經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)變壓器與配電網(wǎng)連接并向其供電，以及配電網(wǎng)向多個(gè)家庭和/或工業(yè)用戶供電，其中，電力裝置用于消耗來(lái)自所述配電網(wǎng)的電力或向所述配電網(wǎng)供電。因此，本發(fā)明的實(shí)施方式可用于輸電網(wǎng)，例如，用于本地或城市網(wǎng)絡(luò)。這能實(shí)現(xiàn)對(duì)該網(wǎng)絡(luò)中的局部無(wú)功功率流進(jìn)行校正貢獻(xiàn)。在一些實(shí)施方式中，無(wú)功功率控制裝置包括用于從控制中心接收激活信號(hào)的通信接口，且控制裝置被配置為響應(yīng)在通信接口處對(duì)激活信號(hào)的接收，執(zhí)行對(duì)無(wú)功功率貢獻(xiàn)的控制。這能使中心實(shí)體激活和/或停用一個(gè)或多個(gè)無(wú)功功率控制裝置；這在本發(fā)明的應(yīng)用中是很有用的，其中，無(wú)功功率裝置組被用于基于需求來(lái)提供無(wú)功功率補(bǔ)償，例如作為將無(wú)功功率出售給電力供應(yīng)商的方案的一部分。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于控制配電網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)功功率流的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括如上所述的分配的多個(gè)無(wú)功功率控制裝置，每個(gè)無(wú)功功率控制裝置控制與配電網(wǎng)絡(luò)連接的相應(yīng)電力裝置。本發(fā)明的實(shí)施方式可由所分配的供電裝置組來(lái)實(shí)現(xiàn)，該供電裝置組被配置為共同向配電網(wǎng)絡(luò)提供補(bǔ)償性無(wú)功功率補(bǔ)償。該系統(tǒng)還可包括控制中心，其用于將激活信號(hào)發(fā)送給分配的多個(gè)無(wú)功功率控制裝置中的每一個(gè)。在優(yōu)選實(shí)施方式中，多個(gè)無(wú)功功率控制裝置中的不同無(wú)功功率控制裝置被配置為在接收到激活信號(hào)之后以不同時(shí)間間隔發(fā)起對(duì)控制的執(zhí)行。這能防止所有多個(gè)裝置同時(shí)激活，從而使配電網(wǎng)絡(luò)中的電功率流突然改變。在一些實(shí)施方式中，無(wú)功功率控制裝置包括用于監(jiān)測(cè)相應(yīng)電力裝置的一個(gè)或多個(gè)性能特性的裝置，且每個(gè)裝置被配置為將表示一個(gè)或多個(gè)性能特性的數(shù)據(jù)傳送至控制中心，該一個(gè)或多個(gè)性能特性包括以下至少一項(xiàng)檢測(cè)到的在配電網(wǎng)絡(luò)中流通的無(wú)功功率分量的值、由相應(yīng)電力裝置貢獻(xiàn)給配電網(wǎng)絡(luò)的無(wú)功功率的量、以及對(duì)無(wú)功功率貢獻(xiàn)執(zhí)行控制的時(shí)間。另外或可替代地，無(wú)功功率控制裝置可包括用于測(cè)量在配電網(wǎng)絡(luò)中流通的電力的電力質(zhì)量特性的裝置，且每個(gè)無(wú)功功率控制裝置被配置為傳送表示一個(gè)或多個(gè)電力質(zhì)量特性的數(shù)據(jù)，該一個(gè)或多個(gè)電力質(zhì)量特性包括以下至少一項(xiàng)無(wú)功功率特性；電流諧波；電壓隨機(jī)或重復(fù)變化；網(wǎng)絡(luò)失衡；功率流振蕩；以及功率流瞬變。這能使控制中心獲得與測(cè)量相關(guān)的數(shù)據(jù)，該測(cè)量在整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)的各分配點(diǎn)處進(jìn)行；例如，該數(shù)據(jù)對(duì)電力供應(yīng)商監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)狀況是有價(jià)值的。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種用于控制與一個(gè)或多個(gè)電力裝置連接的配電網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)功功率流的方法，該一個(gè)或多個(gè)電力裝置被配置為消耗來(lái)自配電網(wǎng)絡(luò)的電力和/或向配電網(wǎng)絡(luò)供電，該方法包括在電力裝置處檢測(cè)在配電網(wǎng)絡(luò)中流通的電力的無(wú)功功率特性，無(wú)功功率特性與在配電網(wǎng)絡(luò)中流通的電力的無(wú)功功率分量相關(guān)；以及基于檢測(cè)到的無(wú)功功率特性，由電力裝置控制對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)的無(wú)功功率貢獻(xiàn)，以調(diào)整檢測(cè)到的無(wú)功功率特性的值。根據(jù)以下參照附圖進(jìn)行的僅以實(shí)例方式給出的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的描述，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)勢(shì)將變得顯而易見(jiàn)。


圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的配電網(wǎng)絡(luò)；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的無(wú)功功率控制裝置、耗電和/或供電裝置、配電網(wǎng)絡(luò)以及它們之間的連接；圖3a示出了耗電裝置的耗電周期；
圖3b示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的耗電裝置的功率的第一類型控制功耗；圖3c示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的耗電裝置的功率的第二類型控制功耗；圖3d示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的耗電裝置的功率的第三類型控制功耗；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的無(wú)功功率控制裝置、供電裝置、配電網(wǎng)絡(luò)以及它們之間的連接；圖5a是示出DC供電裝置輸出端處的電壓對(duì)時(shí)間的曲線圖；圖5b是示出由根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的在第一模式下工作的無(wú)功功率控制裝置控制的H橋終端處電壓隨時(shí)間的變化的曲線圖；圖5c是示出由根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的在第二模式下工作的無(wú)功功率控制裝置控制的H橋終端處電壓隨時(shí)間的變化的曲線圖；圖5d是示出由根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的在第三模式下工作的無(wú)功功率控制裝置控制的H橋終端處電壓隨時(shí)間的變化的曲線圖；圖5e是示出通過(guò)由根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的在第一模式下工作的無(wú)功功率控制裝置控制的供電裝置提供給配電網(wǎng)絡(luò)的電流的電流隨時(shí)間的變化的曲線圖；圖5f是示出通過(guò)由根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的在第二模式下工作的無(wú)功功率控制裝置控制的供電裝置提供給配電網(wǎng)絡(luò)的電流的電流隨時(shí)間的變化的曲線圖；圖5g是示出通過(guò)由根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的在第二模式下工作的無(wú)功功率控制裝置控制的供電裝置提供給配電網(wǎng)絡(luò)的電流的電流隨時(shí)間的變化的曲線圖；圖6是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的當(dāng)控制耗電和/或供電裝置時(shí)由無(wú)功功率控制裝置執(zhí)行的步驟的流程圖；圖7是示出在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的耗電和/或供電裝置處所測(cè)網(wǎng)絡(luò)無(wú)功功率對(duì)所生成無(wú)功功率的曲線圖。
具體實(shí)施例方式圖2示出了在電力裝置202位置處用于控制在配電網(wǎng)絡(luò)I中流通的電力的電流與電壓之間的相位差的無(wú)功功率控制裝置200。電力裝置202可以是一種耗電裝置，例如，具有小于500W額定功率的低耗電裝置(諸如節(jié)能燈、手機(jī)充電器、計(jì)算裝置電源)，具有500W與IOkW之間的額定功率的中型電力裝置(諸如個(gè)人電動(dòng)車(PEV))，或具有大于IOkW額定功率的大型電力裝置(諸如位于工廠的工業(yè)機(jī)械)。應(yīng)當(dāng)注意，該裝置可以是單相或多相的；在后者情況下，上述額定功率適用于每相。當(dāng)電力裝置202包括耗電裝置時(shí)，通常以交流形式(諸如正弦交流)由配電網(wǎng)絡(luò)I向電力裝置202供電。另外或可替代地，電力裝置202可包括向配電網(wǎng)絡(luò)I供電的供電裝置。供電裝置可包括利用例如光伏電池發(fā)電的發(fā)電裝置，或者可包括簡(jiǎn)單存儲(chǔ)能量并在需要時(shí)釋放能量的裝置。一些裝置既可用作耗電裝置也可用作供電裝置；例如，個(gè)人電動(dòng)車(PEV)通常具有存儲(chǔ)大量電力的能力。這意味著除作為電力消耗者之外，它們還可在高需求時(shí)用作網(wǎng)絡(luò)的電源，在這些時(shí)候?qū)⒋鎯?chǔ)在PEV電池中的電力反饋給網(wǎng)絡(luò)。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，電力裝置200通常與以上參照?qǐng)D1所述的配電網(wǎng)絡(luò)I的配電網(wǎng)102部分連接，例如，與本地網(wǎng)絡(luò)(諸如城市網(wǎng)絡(luò))連接。
無(wú)功功率控制裝置200可被實(shí)施為電力裝置202的主要部分或其外圍設(shè)備；例如，其可被實(shí)施為用于手機(jī)充電器或PEV的AC/DC轉(zhuǎn)換器的一部分。在其他配置中，無(wú)功功率控制裝置可被實(shí)施為獨(dú)立裝置，該獨(dú)立裝置可與配電網(wǎng)絡(luò)202連接，且電力裝置202可與該獨(dú)立裝置可互換式連接，使得電力裝置經(jīng)由無(wú)功功率控制裝置200從配電網(wǎng)絡(luò)202接收電力和/或向配電網(wǎng)絡(luò)202供電。圖2所示的示例性無(wú)功功率控制裝置200包括無(wú)功功率表203、控制單元204和電流控制裝置212。無(wú)功功率表203在電力裝置202位置處檢測(cè)并測(cè)量與配電網(wǎng)絡(luò)I中流通的電力的無(wú)功功率分量相關(guān)的無(wú)功功率特性(RPC)。無(wú)功功率表203可包括在鎖相環(huán)(PLL)電路中常見(jiàn)的相位檢測(cè)器，在電力裝置202位置處測(cè)量配電網(wǎng)絡(luò)I中電力的電壓和電流及其時(shí)間特性的伏特表與安培表的組合以及時(shí)鐘，或者能夠測(cè)量配電網(wǎng)絡(luò)中流通的電力的無(wú)功功率特性的任何其他裝置。無(wú)功功率表203將測(cè)量信號(hào)發(fā)送至控制單元204以表示它檢測(cè)到的RPC。該測(cè)量信號(hào)可包括表示無(wú)功功率分量的大小和/或符號(hào)(即，電流是滯后還是領(lǐng)先于電壓)的數(shù)據(jù)。參照檢測(cè)到的相位差來(lái)描述以下多個(gè)實(shí)例；然而，在一些實(shí)施方式中，可檢測(cè)到不同RPC，且可用其來(lái)確定無(wú)功功率控制裝置200的模式，例如，無(wú)功功率分量的大小或電流的功率因數(shù)。此外，當(dāng)本文描述無(wú)功功率表203 “測(cè)量”或“檢測(cè)” RPC時(shí)，這應(yīng)被理解為包括無(wú)功功率表203向控制單元204提供數(shù)據(jù)從而控制單元204可從該數(shù)據(jù)獲得RPC的情況；例如，無(wú)功功率表203可向控制單元提供表示在配電網(wǎng)絡(luò)I中流通的交變電力的峰值電壓和峰值電流的時(shí)序的數(shù)據(jù)，控制單元204可從該數(shù)據(jù)獲得相位差。控制單元204包括處理器206、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器210和通信接口 208。處理器206例如可被實(shí)施為可編程器件或使用簡(jiǎn)單邏輯電路，其接收由無(wú)功功率表203發(fā)送的測(cè)量信號(hào)，并基于這些信號(hào)來(lái)確定在該網(wǎng)絡(luò)中流通的電力的電流-電壓相移，以及將控制信號(hào)發(fā)送至電流控制裝置212。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器210可用于記錄數(shù)據(jù)，諸如表示由無(wú)功功率表203進(jìn)行的測(cè)量的數(shù)據(jù)、由處理器206發(fā)送給電流控制裝置212的控制信號(hào)等。I/O接口 208可用于與控制中心通信以向其提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中記錄的數(shù)據(jù)和/或從控制中心接收激活和/或停用信號(hào)；下文將更詳細(xì)地描述控制中心及其與無(wú)功功率控制裝置的交互。電流控制裝置212從處理器206接收控制信號(hào)，并基于這些信號(hào)來(lái)控制去往和/或來(lái)自電力裝置202的電流，從而使電力裝置202向配電網(wǎng)絡(luò)I貢獻(xiàn)無(wú)功功率流，來(lái)自電力裝置202的無(wú)功功率流貢獻(xiàn)被選為電容或電感功率流，以驅(qū)使電流-電壓相位差達(dá)到設(shè)定的最佳值，如下文所討論?，F(xiàn)參照?qǐng)D3a至圖3d來(lái)描述電流控制裝置212的示例性操作，圖3a至圖3d示出了電力裝置202處電壓隨時(shí)間的變化。為清楚起見(jiàn)，在這些實(shí)例中，假設(shè)電力裝置202是耗電裝置且被稱為耗電裝置；然而，需要理解，所提供的實(shí)例加以必要修改，同樣適用于供電
>J-U裝直。圖3a至圖3d的陰影區(qū)表示電流控制裝置212控制耗電裝置202從配電網(wǎng)絡(luò)I獲取電流的時(shí)間段；非陰影區(qū)表示電流控制裝置212控制耗電裝置202不從配電網(wǎng)絡(luò)I獲取電流的時(shí)間段?？赏ㄟ^(guò)操作開(kāi)關(guān)裝置(通常為半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)裝置)來(lái)執(zhí)行該控制，以選擇性地將耗電裝置202連接至配電網(wǎng)絡(luò)I以及將耗電裝置202與配電網(wǎng)絡(luò)I斷開(kāi)。以此方式，無(wú)功功率控制裝置200可改變耗電裝置202的占空比，使得耗電裝置202在給定周期內(nèi)不對(duì)稱地消耗電力，從而調(diào)整其提供給配電網(wǎng)絡(luò)I的無(wú)功功率量，如現(xiàn)在更詳細(xì)描述。通過(guò)調(diào)制提供給耗電裝置的電流，耗電裝置202的無(wú)功功率貢獻(xiàn)可在不使用產(chǎn)生無(wú)功功率的任何附加裝置(諸如開(kāi)關(guān)電容器)的情況下被改變。此外，電流調(diào)制方法能實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)條件改變的比利用這些附加裝置可能的更迅速的響應(yīng)。在圖3a)所示的無(wú)功功率控制裝置200的第一工作模式下，耗電裝置202在整個(gè)電壓周期內(nèi)從配電網(wǎng)絡(luò)I獲取電流。在該模式下，電流控制裝置212不對(duì)耗電裝置202施加任何影響，即，上述開(kāi)關(guān)在整個(gè)電壓周期內(nèi)處于“接通”位置。在該工作模式下，電流控制裝置212對(duì)網(wǎng)絡(luò)中電流-電壓相位差無(wú)影響。該工作模式在本文中被稱為“中性模式”。在圖3b)所示的第二工作模式下，無(wú)功功率控制裝置200控制耗電裝置202僅在每次裝置202處的電壓過(guò)零之后的時(shí)間段Tl內(nèi)獲取電流。這會(huì)產(chǎn)生根據(jù)與電壓相同的頻率但卻領(lǐng)先于它來(lái)變化的電流分量，即無(wú)功功率控制裝置212控制耗電裝置202將電容無(wú)功功率提供給配電網(wǎng)絡(luò)；傳統(tǒng)地，指定相位差為電流領(lǐng)先于電壓的正值。按照該慣例，在該工作模式下，無(wú)功功率控制裝置200控制耗電裝置202對(duì)在配電網(wǎng)絡(luò)I中流通的電力的電流-電壓相位差產(chǎn)生正貢獻(xiàn)。耗電裝置202對(duì)電流-電壓相位差提供正貢獻(xiàn)的工作模式在本文中統(tǒng)稱為“電容模式”。在圖3c)所示的第三工作模式下，電流控制裝置212控制耗電裝置202僅在每次電壓過(guò)零之前的時(shí)間段T2內(nèi)獲取電流；時(shí)間段T2的長(zhǎng)度可以與時(shí)間段Tl的長(zhǎng)度相同或不同。這會(huì)產(chǎn)生根據(jù)與電壓相同的頻率但卻滯后于它變化的電流分量，即電流控制裝置212控制耗電裝置202將電感貢獻(xiàn)提供給網(wǎng)絡(luò)中的功率流。按照上述慣例，在該工作模式下，無(wú)功功率控制裝置200控制耗電裝置202的功耗以對(duì)在配電網(wǎng)絡(luò)I中流通的電力的電流-電壓相位差產(chǎn)生負(fù)貢獻(xiàn)。耗電裝置202對(duì)電流-電壓相位差提供負(fù)貢獻(xiàn)的工作模式在本文中統(tǒng)稱為“電感模式”。盡管圖3a)至圖3c)示出了電流控制裝置212的三種工作模式，但在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，無(wú)功功率控制裝置200具有不同模式數(shù)量。例如，其可具有Tl和/或T2的值發(fā)生改變以由耗電裝置202產(chǎn)生更大或更小的無(wú)功貢獻(xiàn)的不同模式。另外或可替代地，其可具有將電壓周期劃分為多個(gè)時(shí)隙的一種或多種工作模式，且從所選多個(gè)時(shí)隙獲取電流以調(diào)整耗電裝置202的無(wú)功貢獻(xiàn)。該工作模式的一個(gè)實(shí)例如圖3d)所示，其中，將每個(gè)半周期C劃分為16個(gè)時(shí)隙，且從所選多個(gè)時(shí)隙獲取電力；盡管為便于理解而僅示出了 16個(gè)時(shí)隙，但通常將每個(gè)半周期C劃分為成百上千個(gè)時(shí)隙，這能實(shí)現(xiàn)功耗在電壓周期內(nèi)的更平整分布。在圖3d)所示實(shí)例中，在每個(gè)半周期C初期部分中每隔一個(gè)時(shí)隙期間向耗電裝置供電，且在每個(gè)半周期C后期部分期間僅每三個(gè)時(shí)隙供電，從而產(chǎn)生對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)的電容無(wú)功功率貢獻(xiàn)。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，電流控制裝置212包括脈沖寬度調(diào)制(PWM)單元，并根據(jù)PWM方法來(lái)工作，如現(xiàn)在所述。在PWM方法中，再將來(lái)自配電網(wǎng)絡(luò)I的供電的每個(gè)周期劃分為時(shí)隙，例如幾十個(gè)時(shí)隙，且在向耗電裝置212供電的每個(gè)時(shí)隙期間的時(shí)間比例根據(jù)周期內(nèi)的時(shí)隙位置來(lái)改變；例如，耗電裝置202可在每個(gè)周期的第一和第三四分之一周期期間以45%的能力運(yùn)行，以及在第二和第四四分之一周期期間以55%的能力運(yùn)行以產(chǎn)生“滯后”電感功率貢獻(xiàn)。例如，這可通過(guò)將每個(gè)時(shí)隙劃分為子時(shí)隙并僅在部分給定時(shí)隙的子時(shí)隙期間向耗電裝置供電來(lái)實(shí)現(xiàn)。
如上所述，盡管上述與圖2和圖3相關(guān)的實(shí)例稱電力裝置202為耗電裝置，但在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，電力裝置202是向配電網(wǎng)絡(luò)I供電的供電裝置，且無(wú)功功率控制裝置200控制供電而不是耗電。在后者情況下，根據(jù)上述原理來(lái)修改由電力裝置202提供的交流。當(dāng)由電力裝置202提供的電流是AC形式時(shí)，或者在進(jìn)行如上所述處理之前被轉(zhuǎn)換為AC形式時(shí)，該方法尤為適用。然而，在電力裝置202提供DC電流的情況下，例如，若電力裝置是太陽(yáng)能板或蓄電裝置(諸如PEV或個(gè)人電動(dòng)自行車電池)，則其可便于將電流調(diào)制為DC到AC轉(zhuǎn)換過(guò)程的一部分。此外，在由電力裝置202提供的AC電可變或質(zhì)量差的情況下(例如，在家用生物燃料發(fā)電機(jī)中)，在根據(jù)現(xiàn)在描述的方法重新將其轉(zhuǎn)換為AC電之前，可便于將AC電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的DC電。AC/DC轉(zhuǎn)換可利用臨時(shí)或間歇式能量存儲(chǔ)器(諸如電池)來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖4示出了可被用作(DC/AC)轉(zhuǎn)換裝置(通常被稱為“逆變器”)的一部分的無(wú)功功率控制裝置200的細(xì)節(jié)，如下文所述。在該實(shí)例中，無(wú)功功率控制裝置200與DC供電裝置202a —起使用，且電流控制裝置212包括H橋412、電感器404和變壓器406，這些器件的功能如下所述。來(lái)自DC供電裝置202a的DC供電與H橋412連接，該H橋包括四個(gè)開(kāi)關(guān)400a至400d，它們通常被實(shí)施為晶體管或其他半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)。H橋412由無(wú)功功率控制單元204控制，以控制DC供電裝置202a的無(wú)功功率貢獻(xiàn)。H橋經(jīng)由端子402a和402b與電感器404及后續(xù)組件連接，如下文所述。通過(guò)改變H橋412的開(kāi)關(guān)400的配置，可以改變H橋412的端子402a和402b的極性。在對(duì)角線相對(duì)的開(kāi)關(guān)400a和400d開(kāi)啟且開(kāi)關(guān)400b和400c關(guān)閉的配置中，H橋端子402a為負(fù)電性(S卩，電流通過(guò)端子402a流向供電裝置202b的負(fù)端401a)，而H橋端子402b為正電性(S卩，電流通過(guò)H橋412的端子402b從供電裝置410b的正端401a流出)。相反，在開(kāi)關(guān)400a和400d開(kāi)啟且開(kāi)關(guān)400b和400c關(guān)閉的配置中，H橋端子402a為正電性且H橋端子402b為負(fù)電性?？刂茊卧?04的處理器206控制H橋的開(kāi)關(guān)配置，以由端子402a和402b產(chǎn)生AC信號(hào)。將來(lái)自H橋412的信號(hào)饋送給平滑AC信號(hào)的電感器404，并由其饋送給變壓器406，該變壓器調(diào)整信號(hào)以使其具有適于在配電網(wǎng)絡(luò)I中傳輸?shù)碾妷海瑏?lái)自變壓器406的信號(hào)被饋送給該配電網(wǎng)絡(luò)I。圖5a是供電裝置202b的輸出端401a和401b之間的電位差(V)對(duì)時(shí)間⑴的曲線圖。該電位差被示出為不變；實(shí)際上，若供電裝置202a是太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)，則例如根據(jù)天氣情況可能會(huì)有隨時(shí)間的一些變化。圖5b至圖5d是示出當(dāng)H橋412正在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的不同模式下被控制時(shí)H橋端子402a和402b之間的電位差對(duì)時(shí)間的曲線圖。圖5e至圖5g示出了在變壓器406的輸出端408a和408b處電流⑴(即提供給配電網(wǎng)絡(luò)I的電流)隨時(shí)間的相應(yīng)變化。在參照?qǐng)D5b至圖5d所述的每個(gè)實(shí)例中，控制單元204控制H橋412，使得開(kāi)關(guān)400a至400d以周期性重復(fù)開(kāi)-關(guān)順序來(lái)工作，以在變壓器的輸出端480a和408b處產(chǎn)生交流。所產(chǎn)生的交流被配置為與在配電網(wǎng)絡(luò)I中流通的電力 的電流同相，并具有對(duì)應(yīng)于該電力的電流的半周期C’長(zhǎng)度。圖5b示出了當(dāng)控制單元204正根據(jù)中性工作模式來(lái)控制H橋412時(shí)，在H橋端子402a和402b處電壓對(duì)時(shí)間的變化。在該工作模式下，控制單元204以重復(fù)開(kāi)-關(guān)順序來(lái)控制H橋412的開(kāi)關(guān)400，該順序關(guān)于每個(gè)半周期C’的中心點(diǎn)對(duì)稱，使得提供給配電網(wǎng)絡(luò)I的電流為對(duì)稱正弦交流，如圖5e所示。由于這種開(kāi)-關(guān)模式以及提供給配電網(wǎng)絡(luò)的電流關(guān)于每個(gè)半周期C’的中心點(diǎn)對(duì)稱，所以不對(duì)在配電網(wǎng)絡(luò)中流通的電力進(jìn)行無(wú)功功率貢獻(xiàn)。圖5c示出了當(dāng)控制單元204正根據(jù)電容工作模式來(lái)控制H橋時(shí)，在H橋端子402a和402b處電壓對(duì)時(shí)間的變化。在該工作模式下，控制單元204以關(guān)于每個(gè)半周期的中心點(diǎn)不對(duì)稱的重復(fù)開(kāi)-關(guān)順序來(lái)控制H橋412的開(kāi)關(guān)400，使得提供給配電網(wǎng)絡(luò)I的電流為非對(duì)稱交流，如圖5f所示。電流流過(guò)H橋412期間的時(shí)間比例大于每個(gè)半周期C’的第一半期間的時(shí)間比例，使得提供給配電網(wǎng)絡(luò)的電流領(lǐng)先于在其中流通的電力的電壓；因此，在該模式下，對(duì)在配電網(wǎng)絡(luò)I中流通的電力進(jìn)行電容貢獻(xiàn)。圖5d示出了當(dāng)控制單元204正根據(jù)電感工作模式來(lái)控制H橋時(shí)，在H橋端子402a和402b處電壓對(duì)時(shí)間的變化。在該工作模式下，控制單元204以關(guān)于每個(gè)半周期的中心點(diǎn)不對(duì)稱的重復(fù)開(kāi)-關(guān)順序來(lái)控制H橋412的開(kāi)關(guān)400，使得提供給配電網(wǎng)絡(luò)I的電流為非對(duì)稱交流，如圖5g所示。電流流過(guò)H橋412期間的時(shí)間比例大于每個(gè)半周期C’的第二半期間的時(shí)間比例，使得提供給配電網(wǎng)絡(luò)的電流滯后于在其中流通的電力的電壓；因此在該模式下,對(duì)在配電網(wǎng)絡(luò)I中流通的電力進(jìn)行電感貢獻(xiàn)。參照?qǐng)D4和圖5a至圖5g所述的實(shí)施方式提供了調(diào)制來(lái)自供電裝置202的電流的另一方法，以改變不使用產(chǎn)生無(wú)功功率的任何附加裝置(諸如開(kāi)關(guān)電容器)即可改變的供電裝置202的無(wú)功功率貢獻(xiàn)。在所述實(shí)施方式中，通過(guò)產(chǎn)生關(guān)于每個(gè)半周期C’的中心點(diǎn)不對(duì)稱但以與在配電網(wǎng)絡(luò)I中流通的電壓信號(hào)相同的頻率且在同一時(shí)刻過(guò)零點(diǎn)的AC信號(hào)來(lái)控制無(wú)功功率貢獻(xiàn)。另外或可替代地，通過(guò)改變?cè)撔盘?hào)過(guò)零點(diǎn)的時(shí)間可產(chǎn)生無(wú)功功率貢獻(xiàn)，以與在配電網(wǎng)絡(luò)I中流通的電壓信號(hào)不同相。在上述實(shí)例中，無(wú)功功率控制裝置在有限數(shù)量的離散模式下工作，其中，212在每種模式下提供預(yù)定義大小的無(wú)功功率。在一些情況下，存在有關(guān)最大可允許功率因數(shù)的規(guī)定，該最大可允許功率因數(shù)可由耗電裝置202提供。例如，歐盟條例規(guī)定具有高達(dá)25W額定功率的裝置必須具有0. 5以上的功率因數(shù)，且規(guī)定具有75W以上額定功率的裝置必須具有0.9以上的功率因數(shù)(參見(jiàn)IEC/EN 61000-3-2)。因此，可有利地將電流控制裝置212配置為在測(cè)量電流控制裝置212激活的所有情況下提供最大可允許輸出。然而，在一些實(shí)施方式中，電流控制裝置212可被配置為根據(jù)電流-電壓相位差的測(cè)量值不斷改變所提供的無(wú)功功率的大小。工作模式的數(shù)量和類型可根據(jù)電力裝置202的特性(諸如額定功率)和/或有關(guān)最大可允許無(wú)功功率貢獻(xiàn)的規(guī)定來(lái)選擇。此外，電流控制裝置212不限于所述實(shí)例；例如，可使用可包括可變電阻的裝置，該裝置結(jié)合或替代上述開(kāi)關(guān)裝置在電流周期內(nèi)的任何給定點(diǎn)處提供全部可用電流的一些部分。通過(guò)根據(jù)上述無(wú)功功率控制裝置200的工作模式來(lái)控制耗電裝置202的功耗，可提供對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)I中的功率流的電容無(wú)功功率貢獻(xiàn)和/或電感無(wú)功功率貢獻(xiàn)，其與電力裝置202的組件自身可具有的任何感抗和/或容抗無(wú)關(guān)。因此，盡管電力單元202例如可對(duì)功率流產(chǎn)生電感貢獻(xiàn)，但由于其中的電感組件(諸如電磁線圈等)，因無(wú)功功率控制裝置200的操作而產(chǎn)生的功率流貢獻(xiàn)例如可以是電容性的。
圖6是示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方式的在控制電力裝置202時(shí)由無(wú)功功率控制裝置204執(zhí)行的示例性步驟的流程圖。在步驟S600中，無(wú)功功率表203在電力裝置202位置處測(cè)量配電網(wǎng)絡(luò)中流通的電力的電流-電壓相位差。在步驟S602中，控制單元202中處理器206基于步驟S600中進(jìn)行的測(cè)量來(lái)確定相位差是否在預(yù)定范圍內(nèi)，該預(yù)定范圍可以是相位差的預(yù)定范圍，相位差在該預(yù)定范圍內(nèi)不需要調(diào)整。若處理器206確定相位差在預(yù)定范圍內(nèi)，則不需要對(duì)電力裝置202的無(wú)功貢獻(xiàn)進(jìn)行調(diào)整，因此該過(guò)程進(jìn)入步驟S604，其中，處理器206選擇無(wú)功功率控制裝置200的中性模式，并向電流控制裝置212發(fā)送命令信號(hào)以在所選中性模式下工作。另一方面，若處理器在步驟S602中確定相位差不在預(yù)定范圍內(nèi)，則該過(guò)程進(jìn)入步驟S606，其中，處理器206通過(guò)確定在步驟S600中測(cè)得的相位差是否在預(yù)定范圍外來(lái)確定電感側(cè)是否需要電感補(bǔ)償。若確定需要電感貢獻(xiàn)，則該過(guò)程進(jìn)入步驟S608，其中，處理器選擇電容模式，使得電流控制裝置212控制電力裝置202向配電網(wǎng)絡(luò)I中的功率流提供電感貢獻(xiàn)，并向電流控制裝置212發(fā)送命令信號(hào)以在電容模式下工作。若在步驟S606中確定不需要對(duì)相位差進(jìn)行電感補(bǔ)償，則判定需要電容貢獻(xiàn)，且該過(guò)程進(jìn)入步驟S610，其中，處理器206選擇電感模式，使得電流控制裝置212控制電力裝置202向配電網(wǎng)絡(luò)中的功率流提供電感貢獻(xiàn)，并向電流控制裝置發(fā)送命令信號(hào)以在電感模式下工作。以此方式，無(wú)功功率控制裝置200響應(yīng)局部檢測(cè)到的在配電網(wǎng)絡(luò)I中流通的電力的電流-電壓相位差來(lái)控制電流以及由此的電力流入和/或流出電力裝置202。這種電流的控制產(chǎn)生對(duì)調(diào)整配電網(wǎng)絡(luò)中流通的電力的相位差的無(wú)功功率貢獻(xiàn)。在電力裝置202的耗電和/或供電很大的情況下，來(lái)自單個(gè)裝置的校正無(wú)功功率貢獻(xiàn)可向在配電網(wǎng)絡(luò)中流通的電力的相位差提供重大調(diào)整。此外，即便單個(gè)電力裝置202的耗電和/或供電很小，例如，若該裝置是如上所述的低電力裝置，則來(lái)自所分配的這種裝置組的組合貢獻(xiàn)可具有對(duì)在配電網(wǎng)絡(luò)中流通的電力的電流-電壓相位差的顯著影響，如下文更詳細(xì)描述。通常，網(wǎng)絡(luò)條件將隨時(shí)間改變；因此，在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，不斷重復(fù)或間隔重復(fù)以上參照?qǐng)D6所述的過(guò)程，且由無(wú)功功率表檢測(cè)到的相位差的變化產(chǎn)生不同模式，并從而選擇不同的無(wú)功功率貢獻(xiàn)。在上述實(shí)例中，描述了無(wú)功功率補(bǔ)償裝置200確定相位差是否在預(yù)定范圍內(nèi)并根據(jù)該確定來(lái)選擇工作模式；然而，在一些實(shí)施方式中，不存在預(yù)定范圍。在這些實(shí)施方式中，無(wú)功功率補(bǔ)償裝置200省略步驟S602，并直接進(jìn)入步驟S606。換句話說(shuō)，在這些實(shí)施方式中，無(wú)功功率補(bǔ)償裝置不存在“中性工作模式”，且該無(wú)功功率補(bǔ)償裝置200根據(jù)無(wú)功功率流是否被確定為比預(yù)定義值的更高電感性或更高電容性而在電容模式與電感模式之間切換。在一些情況下，期望提供一種具有與檢測(cè)到的無(wú)功功率分量的符號(hào)總是相反的符號(hào)的無(wú)功功率分量(即，若檢測(cè)到的無(wú)功功率分量是電感性的，則提供電容分量，且反之亦然)，使得上述預(yù)定義值為零；在其他情況下，最優(yōu)電流-電壓相位差可以是非零值。這是因?yàn)楫?dāng)其通過(guò)配電網(wǎng)絡(luò)I時(shí)，電流-電壓相位差可由于來(lái)自變壓器的無(wú)功貢獻(xiàn)以及配電網(wǎng)絡(luò)I中的其他分量而改變。因此，從功率傳輸效率的角度來(lái)看，最佳情況不一定是電力裝置202位置處相位差為零；相反，其可以是例如相位差在電力裝置202處稍微是電容性的(例如，在2至5度范圍內(nèi))，使得若相位差在電站稍微是電感性的，則在網(wǎng)絡(luò)中間某點(diǎn)處將為零。因此，無(wú)功功率補(bǔ)償裝置200可被配置為確定相位差的值，將該值與預(yù)定義最佳值比較，并提供旨在降低檢測(cè)到的相位差與預(yù)定義值之間的差的無(wú)功功率貢獻(xiàn)。由于上述預(yù)定范圍通常集中于(或至少包括)最佳值，所以在一些情況下，尤其是將最佳值設(shè)定在零處或零附近處和/或上述預(yù)定范圍相對(duì)很大的情況下，該范圍的端點(diǎn)可以異號(hào)，即一端可對(duì)應(yīng)于電容值，且另一端對(duì)應(yīng)于電感值。在這些情況下，確定是否需要上述電感補(bǔ)償(步驟S606)的步驟可包括簡(jiǎn)單確定在步驟S600中測(cè)得的電流-電壓相位差是否是電感性的或者是否是電抗性的。在其他情況下，當(dāng)最佳值被設(shè)定為非零值時(shí)，且尤其是當(dāng)預(yù)定范圍相對(duì)很窄時(shí)，該預(yù)定范圍將僅包括電容值或僅包括電感值。在這些情況下，步驟S606可包括將利用步驟S600測(cè)得的相位差與預(yù)定范圍的端點(diǎn)相比較，以確定所測(cè)得的相位差位于該范圍的電感側(cè)還是電容側(cè)。在一些情況下，配電網(wǎng)絡(luò)I中的電力的相移可能存在很小波動(dòng)；若這些波動(dòng)出現(xiàn)在限定上述可接受范圍的端點(diǎn)的閾值處或其附近，則其可使無(wú)功功率控制裝置200在模式之間振蕩；這可能會(huì)加劇振蕩，并造成在配電網(wǎng)絡(luò)I中流通的電流的不穩(wěn)定。為減小或消除這些振蕩，可使用與閾值相關(guān)的滯后作用，在該閾值處無(wú)功功率控制裝置200在模式之間切換，如現(xiàn)在參照?qǐng)D5所述。圖7是示出電力裝置202的所測(cè)得的網(wǎng)絡(luò)相位差對(duì)所產(chǎn)生的無(wú)功功率的曲線圖。在所示實(shí)例中，當(dāng)在模式2下工作時(shí)，電力裝置202產(chǎn)生+P的無(wú)功功率，當(dāng)在模式I下工作時(shí)，產(chǎn)生零無(wú)功功率，以及當(dāng)在模式3下工作時(shí)，產(chǎn)生-P的無(wú)功功率。盡管在該實(shí)例中產(chǎn)生的無(wú)功功率的大小在模式2和模式3下相同，但在一些實(shí)施方式中，該大小可在每種模式下均不同。圖7示出了四個(gè)閾值R1至R4,該無(wú)功功率控制裝置200按照這四個(gè)閾值在模式之間切換，且R1和R2表示負(fù)(電感)相位差(IR11 > IR21)，以及R3和R4表示正(電容)相位差(Ir4I > Ir3I)。當(dāng)電感網(wǎng)絡(luò)相位差大小增加時(shí)，一旦相位差值過(guò)R1，則無(wú)功功率控制裝置從中性模式切換至電容模式。然而，在相反方向上，當(dāng)電感網(wǎng)絡(luò)相位差大小減小時(shí)，無(wú)功功率控制裝置200在R1處不從電容模式切換至中性模式；相反，在R2處進(jìn)行切換。類似地，對(duì)增加的電容網(wǎng)絡(luò)相位差而言，無(wú)功功率控制裝置200從中性模式切換至電感模式，但對(duì)減小的電容網(wǎng)絡(luò)相位差而言，其在R4處切換。因此，即使相位差在閾值R1至R4中的一個(gè)周圍確有波動(dòng)，在無(wú)功功率控制裝置200的工作模式下也不存在振蕩，因?yàn)楹笳咴赗2和R3周圍的中性模式下很穩(wěn)定，在R1周圍的電容模式下很穩(wěn)定，以及在R4周圍的電感模式下很穩(wěn)定。上述與圖7相關(guān)的實(shí)例將R1和R2稱為表示電感值，以及將R3和R4稱為表示電容值；然而，需要理解，當(dāng)上述最佳值非零時(shí)，所有R1至R4均可以是電容性的或者均可以是電感性的。在該情況下，即便檢測(cè)到的相位差保持電容性，無(wú)功功率控制裝置200也可切換至電容模式，以在檢測(cè)到的相位差過(guò)&時(shí)提供電容貢獻(xiàn)；類似地，即便檢測(cè)到的相位差保持電感性，無(wú)功功率控制裝置200也可切換至電感模式，以在檢測(cè)到的相位差過(guò)R4時(shí)提供電感
-Tj. 士 [>貝獻(xiàn)。另外或可替代地，對(duì)于上述滯后特性，當(dāng)在某個(gè)預(yù)定時(shí)間段T3內(nèi)過(guò)閾值時(shí)，無(wú)功功率控制裝置可被配置為延遲模式之間的切換。這也防止了將高頻振蕩引入該系統(tǒng)。
此外，如上所述，在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，多個(gè)無(wú)功功率控制裝置200可被分配在配電網(wǎng)絡(luò)中的不同位置，每個(gè)無(wú)功功率控制裝置200控制相應(yīng)電力裝置202，從而形成可用于控制配電網(wǎng)絡(luò)I中的無(wú)功功率流的系統(tǒng)。當(dāng)與小型或中型電力裝置202—起使用時(shí)，這可能尤其有利，能實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)功功率流的比利用單個(gè)裝置能實(shí)現(xiàn)的更大的調(diào)整。例如，估計(jì)所有功耗中的約5%是由商業(yè)和住宅樓宇的照明裝置所致。若所有這種照明裝置均使用根據(jù)本發(fā)明的無(wú)功功率控制裝置200，且假設(shè)本文所述方法允許耗電裝置的總用電量的5%被貢獻(xiàn)為無(wú)功功率(利用本文所述方法可輕易實(shí)現(xiàn)的數(shù)字)，則O. 25%的總網(wǎng)絡(luò)功率容量可用于提供更有效的無(wú)功功率特性。在使用所分配的無(wú)功功率控制裝置組202的實(shí)施方式中(盡管不限于這些實(shí)施方式)，閾值R1至R4中的一個(gè)或多個(gè)值(無(wú)功功率控制裝置200按照其在模式之間切換)和/或切換延遲長(zhǎng)度T3可在不同裝置之間改變。在制造無(wú)功功率控制裝置200期間，可隨機(jī)指定這些值(例如，在所限定的最佳值周圍的限定范圍內(nèi))，并將這些值存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器210中。在一些情況下，無(wú)功功率控制裝置200的處理器206可改變值R1至R4以及T3中的一個(gè)或多個(gè)；例如，這可根據(jù)預(yù)定義時(shí)限處實(shí)施的隨機(jī)過(guò)程來(lái)進(jìn)行，或者基于由來(lái)自控制中心的激活信號(hào)激活該裝置來(lái)進(jìn)行(參見(jiàn)下文)。以此方式隨機(jī)化這些值防止了所分配的裝置組一致用于在系統(tǒng)中產(chǎn)生不想要的振蕩。如上所述，無(wú)功功率控制裝置200可被配置為經(jīng)由通信接口與控制中心通信。該控制中心可以是配電網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，或者可以是被配置為通信和/或控制如本文所述分配的無(wú)功功率控制裝置組的任何其他裝置?？衫脽o(wú)線或固定線路通信來(lái)執(zhí)行控制中心與無(wú)功功率控制裝置200之間的通信，例如，經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)和/或GSM網(wǎng)絡(luò)通信。在一些情況下，可通過(guò)沿輸電線414傳輸數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行無(wú)功功率控制裝置200與控制中心之間的通信。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，無(wú)功功率控制裝置200可被配置為從控制中心接收激活信號(hào)，并響應(yīng)激活信號(hào)的接收來(lái)控制提供給配電網(wǎng)絡(luò)I的無(wú)功功率，即該激活信號(hào)開(kāi)啟無(wú)功功率控制裝置200，且后者是非激活的，即在接收到激活信號(hào)之前關(guān)閉。當(dāng)無(wú)功功率控制裝置為非激活時(shí)，即使不與無(wú)功功率控制裝置200連接，該電力裝置202也可根據(jù)其正常操作來(lái)消耗和/或提供由配電網(wǎng)絡(luò)提供的電力?？刂浦行倪€可提供停用信號(hào)來(lái)關(guān)閉該無(wú)功功率控制裝置，即使其進(jìn)入非激活狀態(tài)。在從控制中心接收到激活信號(hào)后，分配的無(wú)功功率控制裝置組200中的每一個(gè)開(kāi)啟，并例如根據(jù)上述與圖6相關(guān)的過(guò)程開(kāi)始工作。上述與參數(shù)R1至R4和/或T3相關(guān)的隨機(jī)值的生成可響應(yīng)該激活信號(hào)的接收來(lái)執(zhí)行。也可有利地將該系統(tǒng)配置為使得響應(yīng)激活信號(hào)而激活的無(wú)功功率控制裝置200不在同一時(shí)間全部激活，以防止在配電網(wǎng)絡(luò)中流通的無(wú)功功率突然改變。在接收到激活信號(hào)之后，這可通過(guò)將每個(gè)裝置配置為在經(jīng)過(guò)了隨機(jī)產(chǎn)生的時(shí)間間隔之后激活來(lái)完成；該隨機(jī)產(chǎn)生的時(shí)間間隔可由裝置自身產(chǎn)生，或者可在激活信號(hào)自身中規(guī)定。在一些實(shí)施方式中，參數(shù)R1至R4和/或T3可由控制中心規(guī)定，作為激活信號(hào)的一部分或一些其他信號(hào)。這能使無(wú)功功率控制裝置202的特性根據(jù)配電網(wǎng)絡(luò)I的具體條件來(lái)定制。在一些實(shí)施方式中，一些無(wú)功功率控制裝置200自主運(yùn)轉(zhuǎn)，無(wú)需控制中心的控制，且一些其他無(wú)功功率控制裝置200在控制中心的控制下起作用。在該情況下，可有利地使上述預(yù)定范圍對(duì)自主無(wú)功功率控制裝置202相對(duì)很大，以及對(duì)遠(yuǎn)程控制裝置202相對(duì)很?。灰源朔绞?，所有無(wú)功功率控制裝置202對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)功功率的大擺動(dòng)作出反應(yīng)，而僅可通過(guò)遠(yuǎn)程調(diào)整其特性來(lái)更精細(xì)調(diào)整的遠(yuǎn)程控制裝置用于調(diào)整較小變化。如上所述，使用控制中心來(lái)激活和/或停用無(wú)功功率控制裝置200能使后者用于將所需無(wú)功功率傳遞給配電網(wǎng)絡(luò)I。因此，例如，無(wú)功功率控制裝置200的用戶組和/或控制中心的操作員可向電力供應(yīng)商出售無(wú)功功率。無(wú)功功率控制裝置200還可與控制中心通信，以提供有關(guān)無(wú)功功率控制裝置的性能的數(shù)據(jù)及其他信息。例如，處理器206可被配置為將數(shù)據(jù)(諸如無(wú)功功率控制裝置200的激活時(shí)間、提供給配電網(wǎng)絡(luò)I的無(wú)功功率的量、無(wú)功功率表203的RPC測(cè)量結(jié)果等)記錄在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器210中，并經(jīng)由通信接口 208向控制中心提供該信息。若電力裝置202是移動(dòng)裝置(諸如PEV)，則其還可被配置為利用例如GPS跟蹤裝置來(lái)記錄其位置，并將該位置傳遞給控制中心。此外，無(wú)功功率控制裝置200可測(cè)量在配電網(wǎng)絡(luò)I中流通的電力的一個(gè)或多個(gè)特性，以將表示這些電力特性的數(shù)據(jù)傳送給控制中心?？衫脽o(wú)功功率表203或一個(gè)或多個(gè)其他表來(lái)執(zhí)行該測(cè)量。所測(cè)得并報(bào)告的一個(gè)或多個(gè)電力質(zhì)量特性可包括以下一項(xiàng)或多項(xiàng)無(wú)功功率特性；電壓變化(諸如傾斜、下垂、隆起和掉電)，其中，線路電壓在短時(shí)間段內(nèi)高于或低于標(biāo)稱電壓；這可能是由例如網(wǎng)絡(luò)故障、電容負(fù)載切換以及過(guò)度加載引起的；諧波；線路電壓以供電頻率的倍數(shù)變化；這可能是由例如功率電子負(fù)載(諸如變速驅(qū)動(dòng)器和UPS系統(tǒng))引起的；閃變；電壓隨機(jī)或重復(fù)變化；這可能是由例如磨粉機(jī)、EAF操作(電弧爐)、焊接設(shè)備以及粉碎機(jī)引起的；網(wǎng)絡(luò)失衡，即不同線路電壓；這可能是由單相負(fù)載、相間負(fù)載以及失衡三相負(fù)載(如焊接設(shè)備)引起的；振蕩(諧振)例如，電感器的磁場(chǎng)與電容器的電場(chǎng)之間的電能流會(huì)定期改變方向；瞬變(快速擾動(dòng))電壓和電流波形中發(fā)生的正弦波快速改變；這可能是由切換裝置、啟動(dòng)和停止大功率設(shè)備引起的。無(wú)功功率控制裝置202還可包括用于控制電力裝置202的耗電和/或供電的裝置，以例如利用上述與圖2至圖7相關(guān)的方法的適應(yīng)性對(duì)這些檢測(cè)到的質(zhì)量特性提供調(diào)整。控制中心例如可使用該信息來(lái)確定需要無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)呐潆娋W(wǎng)絡(luò)I的區(qū)域。控制中心隨后可確定要求由分配的無(wú)功功率控制裝置組200產(chǎn)生的所需無(wú)功功率量，并指定相關(guān)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域中的裝置組且將激活信號(hào)發(fā)送給指定裝置中的每一個(gè)。為此，可便于無(wú)功功率控制裝置200分別被單獨(dú)尋址；例如，每個(gè)無(wú)功功率控制裝置200可具有IP地址和/或每個(gè)無(wú)功功率控制裝置可配備有用戶識(shí)別模塊SM卡，在該情況下，地址數(shù)據(jù)包括SM卡的識(shí)別編碼，諸如MSISDN號(hào)。本文所述技術(shù)和方法可通過(guò)各種方式實(shí)現(xiàn)。例如，這些技術(shù)可在硬件(一個(gè)或多個(gè)裝置)、固件(一個(gè)或多個(gè)器件)、軟件(一個(gè)或多個(gè)模塊)或其組合中實(shí)現(xiàn)。對(duì)于硬件實(shí)現(xiàn)，圖2和圖4的裝置可在一個(gè)或多個(gè)專用集成電路(ASIC)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、數(shù)字信號(hào)處理器件(DSro)、可編程邏輯器件(PLD)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)、處理器、控制器、微控制器、微處理器、設(shè)計(jì)以執(zhí)行本文所述功能的其他電子單元或其組合內(nèi)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于固件或軟件，該實(shí)現(xiàn)可通過(guò)執(zhí)行本文所述功能的至少一個(gè)芯片集的模塊(例如，程序、功能等)來(lái)執(zhí)行。軟件代碼可被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中并由處理器執(zhí)行。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元210可在處理器內(nèi)或處理器外實(shí)現(xiàn)。在后者情況下，其可經(jīng)由各種裝置與處理器通信耦接，如本領(lǐng)域已知。另外，本文所述系統(tǒng)的組件可由其他組件重新配置和/或補(bǔ)充，以便于實(shí)現(xiàn)針對(duì)其描述的各個(gè)方面等，且它們不限于在給定圖中所述的精確配置，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解。上述實(shí)施方式需被理解為本發(fā)明的說(shuō)明性實(shí)例。還能設(shè)想本發(fā)明的其他實(shí)施方式。例如，在上述討論的實(shí)施方式中，配電網(wǎng)絡(luò)I使用單相分布。然而，對(duì)于技術(shù)人員而言，顯然同樣的原理也適用于多相系統(tǒng)，諸如三相系統(tǒng)。此外，在上述實(shí)例中，電流控制裝置212利用一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。該實(shí)施方式可能尤其適用于與獲取高達(dá)約25到35安培的電流的家用耗電裝置一起使用，如本技術(shù)所允許。然而，當(dāng)與產(chǎn)生可能損壞半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的電流水平的高耗電或供電裝置一起使用時(shí)，可優(yōu)選使用其他開(kāi)關(guān)裝置，諸如真空管。需要理解，所述與任何一種實(shí)施方式相關(guān)的任何特征均可單獨(dú)使用，或結(jié)合所述其他特征一起使用，且還可結(jié)合任何其他實(shí)施方式的一個(gè)或多個(gè)特征，或任何其他實(shí)施方式的任何組合一起使用。此外，在不背離所附權(quán)利要求中限定的本發(fā)明的范圍的前提下，還可采用上文未描述的等同物以及修改。
權(quán)利要求
1.一種與電力裝置一起使用的無(wú)功功率控制裝置，所述電力裝置在與其連接時(shí)用于消耗來(lái)自配電網(wǎng)絡(luò)的電力或向配電網(wǎng)絡(luò)供電，所述無(wú)功功率控制裝置包括 檢測(cè)裝置，其用于在所述電力裝置處檢測(cè)在所述配電網(wǎng)絡(luò)中流通的電力的無(wú)功功率特性，所述無(wú)功功率特性與在所述配電網(wǎng)絡(luò)中流通的電力的無(wú)功功率分量相關(guān)；以及 控制裝置，其被配置為基于所述檢測(cè)到的無(wú)功功率特性來(lái)控制由所述電力裝置對(duì)所述配電網(wǎng)絡(luò)的無(wú)功功率貢獻(xiàn)，以調(diào)整所述檢測(cè)到的無(wú)功功率特性的值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)功功率控制裝置，其中，所述無(wú)功功率控制裝置被配置為 確定所述檢測(cè)到的無(wú)功功率特性的值；以及 將確定值與預(yù)定義值相比較， 以及所述控制裝置被配置為控制所述無(wú)功功率貢獻(xiàn)，以降低檢測(cè)值與預(yù)定值之間的差。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)功功率控制裝置，其中，所述無(wú)功功率特性與在所述配電網(wǎng)絡(luò)中流通的電力的電壓與電流之間的相位差相關(guān)，以及所述預(yù)定義值包括預(yù)定義相位差值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無(wú)功功率控制裝置，其中，所述無(wú)功功率補(bǔ)償裝置被配置為基于所述檢測(cè)到的功率特性來(lái)確定所述無(wú)功功率分量是否比所述預(yù)定義值更具電感性或者是否比所述預(yù)定義值更具電容性，且其中，所述控制裝置被配置為 響應(yīng)對(duì)檢測(cè)到的無(wú)功功率分量比所述預(yù)定義值更具電感性的確定，控制所述電力裝置將電容無(wú)功功率貢獻(xiàn)給所述配電網(wǎng)絡(luò)；以及 響應(yīng)對(duì)所述檢測(cè)到的無(wú)功功率分量比所述預(yù)定義值更具電容性的確定，控制所述電力裝置將電感無(wú)功功率貢獻(xiàn)給所述配電網(wǎng)絡(luò)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的無(wú)功功率控制裝置，其中 所述檢測(cè)裝置被配置為檢測(cè)所述無(wú)功功率特性的變化；以及 所述控制裝置被配置為響應(yīng)所述檢測(cè)裝置檢測(cè)所述無(wú)功功率特性的值越過(guò)閾值的過(guò)渡，改變對(duì)所述配電網(wǎng)絡(luò)的所述無(wú)功功率貢獻(xiàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無(wú)功功率控制裝置，其中，所述控制裝置被配置為 響應(yīng)所述檢測(cè)到的無(wú)功功率分量的值從小于第一閾值的值變?yōu)榇笥谒龅谝婚撝档闹担瑢⒂伤鲭娏ρb置貢獻(xiàn)給所述配電網(wǎng)絡(luò)的無(wú)功功率的值從第一預(yù)定值變?yōu)榈诙A(yù)定值；以及 響應(yīng)所述無(wú)功功率分量的值從大于第二閾值的值變?yōu)樾∮谒龅诙撝档闹担瑢⒂伤鲭娏ρb置貢獻(xiàn)給所述配電網(wǎng)絡(luò)的所述無(wú)功功率從所述第二預(yù)定值變?yōu)樗龅谝活A(yù)定值，所述第二閾值具有小于所述第一閾值的大小。
7.根據(jù)權(quán)利要求5和權(quán)利要求6中任一項(xiàng)所述的無(wú)功功率控制裝置，其中，所述控制裝置被配置為在所述檢測(cè)裝置檢測(cè)到所述無(wú)功功率特性的所述變化之后，響應(yīng)經(jīng)過(guò)預(yù)定時(shí)間段來(lái)改變所述無(wú)功功率。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的無(wú)功功率控制裝置，其中，在所述配電網(wǎng)絡(luò)中流通的電力包括具有預(yù)定周期的交流電流，且所述控制裝置被配置為控制開(kāi)關(guān)裝置在所述預(yù)定周期的一個(gè)或多個(gè)部分期間選擇性中斷向所述電力裝置的供電和/或由所述電力裝置的供電。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的無(wú)功功率控制裝置，其中，所述控制裝置包括電流調(diào)制裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的無(wú)功功率控制裝置，其中，所述控制裝置包括脈沖寬度調(diào)制裝置，所述電力裝置包括用于消耗來(lái)自所述配電網(wǎng)絡(luò)的電力的耗電裝置，以及所述控制裝置被配置為控制所述耗電裝置的功耗的占空比特性。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的無(wú)功功率控制裝置，其中，所述電力裝置包括用于向所述配電網(wǎng)絡(luò)供電的供電裝置，所述供電裝置被配置為提供直流電，以及所述控制裝置被配置為控制直流交流轉(zhuǎn)換裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的無(wú)功功率控制裝置，其中，所述電力裝置包括用于提供所述直流電的交流直流轉(zhuǎn)換裝置。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的無(wú)功功率控制裝置，包括用于檢測(cè)在所述配電網(wǎng)絡(luò)中流通的電力的一個(gè)或多個(gè)電力質(zhì)量特性的裝置，其中，所述控制裝置被配置為控制由所述電力裝置提供和/或消耗的電力的特性，以改變所述檢測(cè)到的電力質(zhì)量特性，檢測(cè)到的一個(gè)或多個(gè)電力質(zhì)量特性包括以下至少一項(xiàng)電流諧波；電壓隨機(jī)或重復(fù)變化；網(wǎng)絡(luò)失衡；功率流振蕩；功率流瞬變。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的無(wú)功功率控制裝置，其中，所述電力裝置包括用于向所述配電網(wǎng)絡(luò)供電的供電裝置，所述供電裝置包括以下至少一項(xiàng)光伏發(fā)電裝置、個(gè)人電動(dòng)車、個(gè)人電動(dòng)自行車以及家用可再生能源。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的無(wú)功功率控制裝置，其中，所述配電網(wǎng)絡(luò)包括輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)，所述輸電網(wǎng)經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)變壓器與所述配電網(wǎng)連接并向其供電，以及所述配電網(wǎng)向多個(gè)家庭和/或工業(yè)用戶供電，其中，所述電力裝置用于消耗來(lái)自所述配電網(wǎng)的電力或向所述配電網(wǎng)供電。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的無(wú)功功率控制裝置，包括用于從控制中心接收激活信號(hào)的通信接口，其中，所述控制裝置被配置為響應(yīng)在所述通信接口處對(duì)所述激活信號(hào)的接收，執(zhí)行對(duì)無(wú)功功率貢獻(xiàn)的所述控制。
17.一種用于控制配電網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)功功率流的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 根據(jù)權(quán)利要求15所述的分配的多個(gè)無(wú)功功率控制裝置，每個(gè)無(wú)功功率控制裝置控制與所述配電網(wǎng)絡(luò)連接的相應(yīng)電力裝置；以及控制中心，其用于將所述激活信號(hào)發(fā)送給所述分配的多個(gè)無(wú)功功率控制裝置中的每一個(gè)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)無(wú)功功率控制裝置中的不同無(wú)功功率控制裝置被配置為在接收到所述激活信號(hào)之后以不同時(shí)間間隔發(fā)起對(duì)所述控制的執(zhí)行。
19.根據(jù)權(quán)利要求16和權(quán)利要求17中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，每個(gè)所述無(wú)功功率控制裝置包括用于測(cè)量相應(yīng)電力裝置的一個(gè)或多個(gè)性能特性的裝置，且每個(gè)所述無(wú)功功率控制裝置被配置為將表示所述一個(gè)或多個(gè)性能特性的數(shù)據(jù)傳送至所述控制中心，所述一個(gè)或多個(gè)性能特性包括以下至少一項(xiàng)檢測(cè)到的在所述配電網(wǎng)絡(luò)中流通的無(wú)功功率分量的值；由相應(yīng)電力裝置貢獻(xiàn)給所述配電網(wǎng)絡(luò)的無(wú)功功率的量；以及對(duì)無(wú)功功率貢獻(xiàn)執(zhí)行所述控制的時(shí)間。
20.根據(jù)權(quán)利要求17至權(quán)利要求19中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，每個(gè)所述無(wú)功功率控制裝置包括用于測(cè)量在所述配電網(wǎng)絡(luò)中流通的電力的電力質(zhì)量特性的裝置，且每個(gè)所述無(wú)功功率控制裝置被配置為傳送表示所測(cè)得的一個(gè)或多個(gè)電力質(zhì)量特性的數(shù)據(jù)，所述一個(gè)或多個(gè)電力特性與以下至少一項(xiàng)相關(guān)無(wú)功功率特性；電流諧波；電壓隨機(jī)或重復(fù)變化；網(wǎng)絡(luò)失衡；功率流振蕩；功率流瞬變。
21.一種用于控制與一個(gè)或多個(gè)電力裝置連接的配電網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)功功率流的方法，所述一個(gè)或多個(gè)電力裝置被配置為消耗來(lái)自所述配電網(wǎng)絡(luò)的電力和/或向所述配電網(wǎng)絡(luò)供電，所述方法包括 在所述電力裝置處檢測(cè)在所述配電網(wǎng)絡(luò)中流通的電力的無(wú)功功率特性，所述無(wú)功功率特性與在所述配電網(wǎng)絡(luò)中流通的電力的無(wú)功功率分量相關(guān)；以及 基于所述檢測(cè)到的無(wú)功功率特性，控制由所述電力裝置對(duì)所述配電網(wǎng)絡(luò)的無(wú)功功率貢獻(xiàn)，以調(diào)整所述檢測(cè)到的無(wú)功功率特性的值。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，包括 確定所述檢測(cè)到的無(wú)功功率特性的值； 將確定值與預(yù)定義值相比較；以及 控制所述無(wú)功功率貢獻(xiàn)，以降低檢測(cè)值與預(yù)定值之間的差。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述無(wú)功功率特性與在所述配電網(wǎng)絡(luò)中流通的電力的電壓與電流之間的相位差相關(guān)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，包括 基于所述檢測(cè)到的無(wú)功功率特性來(lái)確定所述檢測(cè)到的無(wú)功功率分量是否比所述預(yù)定義值更具電感性或者是否比所述預(yù)定義值更具電容性；以及 在確定所述檢測(cè)到的無(wú)功功率分量比所述預(yù)定義值更具電感性的情況下，控制所述電力裝置將電容無(wú)功功率貢獻(xiàn)給所述配電網(wǎng)絡(luò)； 在確定所述檢測(cè)到的無(wú)功功率分量比所述預(yù)定義值更具電容性的情況下，控制所述電力裝置將電感無(wú)功功率貢獻(xiàn)給所述配電網(wǎng)絡(luò)。
25.根據(jù)權(quán)利要求21至權(quán)利要求24中任一項(xiàng)所述的方法，包括 檢測(cè)所述無(wú)功功率特性的變化；以及 響應(yīng)檢測(cè)到的所述無(wú)功功率分量的值越過(guò)閾值的過(guò)渡來(lái)改變所述電力裝置的所述無(wú)功功率貢獻(xiàn)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，包括根據(jù)隨機(jī)值生成處理來(lái)確定所述閾值。
27.根據(jù)權(quán)利要求25和權(quán)利要求26中任一項(xiàng)所述的方法，包括 響應(yīng)所述檢測(cè)到的無(wú)功功率特性的值從小于第一閾值的值變?yōu)榇笥谒龅谝婚撝档闹担瑢⒂伤鲭娏ρb置貢獻(xiàn)給所述配電網(wǎng)絡(luò)的所述無(wú)功功率從第一預(yù)定值變?yōu)榈诙A(yù)定值；以及 響應(yīng)所述無(wú)功功率特性的值從大于第二閾值的值變?yōu)樾∮谒龅诙撝档闹?，將由所述電力裝置貢獻(xiàn)給所述配電網(wǎng)絡(luò)的所述無(wú)功功率從所述第二預(yù)定值變?yōu)樗龅谝活A(yù)定值，所述第二閾值具有小于所述第一閾值的大小。
28.根據(jù)權(quán)利要求25至權(quán)利要求27中任一項(xiàng)所述的方法，包括在檢測(cè)到所述無(wú)功功率特性的所述變化之后，響應(yīng)經(jīng)過(guò)預(yù)定時(shí)間段來(lái)改變由所述電力裝置對(duì)所述配電網(wǎng)絡(luò)的無(wú)功功率貢獻(xiàn)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，包括根據(jù)隨機(jī)值生成處理來(lái)確定所述時(shí)間段的值。
全文摘要
本發(fā)明的實(shí)施方式涉及用于控制對(duì)在配電網(wǎng)絡(luò)中流通的無(wú)功功率的無(wú)功功率貢獻(xiàn)以優(yōu)化無(wú)功功率流的裝置和方法以及系統(tǒng)?？刂茻o(wú)功功率流的傳統(tǒng)方法集中在例如根據(jù)管理最大可允許功率因數(shù)的規(guī)定和/或在中心控制實(shí)體的控制下最小化與配電網(wǎng)絡(luò)連接的供電和耗電裝置的無(wú)功功率貢獻(xiàn)。然而，該方法對(duì)變化的網(wǎng)絡(luò)狀況反應(yīng)很慢，且未考慮無(wú)功功率的局部變化。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，提供了一種與耗電和/或供電裝置一起使用的無(wú)功功率控制裝置。該無(wú)功功率控制裝置包括檢測(cè)裝置，其用于在電力裝置處檢測(cè)在配電網(wǎng)絡(luò)中流通的電力的無(wú)功功率特性，該無(wú)功功率特性與在網(wǎng)絡(luò)中流通的電力的無(wú)功功率分量相關(guān)。無(wú)功功率控制裝置還包括控制裝置，其用于基于檢測(cè)到的無(wú)功功率特性來(lái)控制對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)的無(wú)功功率貢獻(xiàn)，以調(diào)整檢測(cè)到的無(wú)功功率特性的值。這能使各耗電和/或供電裝置自主對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)中的局部變化作出反應(yīng)，并提供無(wú)功功率貢獻(xiàn)來(lái)驅(qū)使檢測(cè)到的無(wú)功功率特性達(dá)到期望值。
文檔編號(hào)H02J3/18GK103038969SQ201180026097
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月25日
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