容性交流電壓調(diào)節(jié)裝置、供電設(shè)備及交流電壓調(diào)節(jié)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種交流電壓調(diào)節(jié)裝置，具體地，涉及一種容性交流電壓調(diào)節(jié)裝置和 交流電壓調(diào)節(jié)方法，以及應(yīng)用該容性交流電壓調(diào)節(jié)裝置的供電設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 在交流電網(wǎng)輸變、配、供、用電領(lǐng)域中，電壓是電能質(zhì)量參數(shù)中最重要的指標(biāo)，而對 于電壓的升降調(diào)節(jié)是這些領(lǐng)域中常見的技術(shù)需求。例如，將IOkv的高壓輸電轉(zhuǎn)換為380V的 民用三相交流電或者轉(zhuǎn)換為入戶的單相220V電壓，都需要通過變壓或調(diào)壓設(shè)備來進(jìn)行。
[0003] 現(xiàn)有的變壓調(diào)壓應(yīng)用均采用了成熟的變壓器技術(shù)。變壓器的工作原理是，利用電 磁感應(yīng)原理，通過原線圈和副線圈之間的磁耦合，用變壓器原副線圈的匝數(shù)比來控制原副 線圈的電壓有效值之比，實(shí)現(xiàn)變壓。由于實(shí)際變壓器在變壓過程中會產(chǎn)生一定的損耗，例 如，線圈發(fā)熱造成的損耗(銅損），鐵芯發(fā)熱造成的損耗(鐵損)和漏磁等，因而通常在采用變 壓器的變壓電路中增加無功補(bǔ)償電路，用來降低損耗、擴(kuò)大容量和一定程度地提升輸出電 壓。但是無論是變壓器還是無功補(bǔ)償電路，均不能在變壓的同時(shí)起到穩(wěn)壓的作用，因此，轉(zhuǎn) 換后的變壓器輸出電壓(例如380V三相交流電或220V單相交流電）不穩(wěn)定，電能質(zhì)量較差。
[0004] 此外，考慮到目前家用用電設(shè)備大多可以在低于220V的電壓下正常工作，以"一刀 切"的入戶電壓供電方式也會造成電能的浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了基于容性調(diào)壓電路的交流電壓調(diào)節(jié)方法，其特征在 于，容性調(diào)壓電路包括:第一電容器組件，以及第二電容器組件，第一電容器組件的一端與 交流電源的第一輸出端電連接，其另一端與第二電容器組件電連接;第二電容器組件的一 端與第一電容器組件電連接，其另一端與交流電源的第二輸出端連接;在第一電容器組件 與第二電容器組件的電連接端和交流電源的第二輸出端之間電連接負(fù)載，使得該負(fù)載與第 二電容器組件并聯(lián)，其中，第一電容器組件包括多個(gè)子電容器以及分別對應(yīng)于該多個(gè)子電 容器的多個(gè)開關(guān)，通過開關(guān)來控制子電容器的投入和切斷，從而改變第一電容器組件的電 容量，交流電壓調(diào)節(jié)方法，包括:預(yù)先設(shè)定負(fù)載輸出電壓或負(fù)載輸出電壓范圍；閉合旁路開 關(guān)并檢測當(dāng)前負(fù)載輸出電壓是否滿足預(yù)先設(shè)定的輸出電壓要求，并同時(shí)檢測交流電源的輸 出電壓;通過閉合第一電容器組件的多個(gè)開關(guān)以投入第一電容器組件的所有子電容器;若 檢測到的交流電源的輸出電壓低于預(yù)先設(shè)定的輸出電壓要求，則斷開第二電容器組件，若 檢測到的交流電源的輸出電壓高于預(yù)先設(shè)定的輸出電壓要求，則接入第二電容器組件;斷 開旁路開關(guān);通過斷開第一電容器組件的開關(guān)來調(diào)整該第一電容器組件的接入電容值。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種容性交流電壓調(diào)節(jié)裝置，其包括:第一電容器 組件，以及第二電容器組件，第一電容器組件的一端與交流電源的第一輸出端電連接，其另 一端與第二電容器組件電連接;第二電容器組件的一端與第一電容器組件電連接，其另一 端與交流電源的第二輸出端連接;在第一電容器組件與第二電容器組件的電連接端和交流 電源的第二輸出端之間電連接負(fù)載，使得該負(fù)載與第二電容器組件并聯(lián)，其中，第一電容器 組件包括多個(gè)子電容器以及分別對應(yīng)于該多個(gè)子電容器的多個(gè)開關(guān)，通過開關(guān)來控制子電 容器的投入和切斷，從而改變第一電容器組件的電容量。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的容性交流電壓調(diào)節(jié)裝置，可選地，第二電容器組件包括多個(gè) 子電容器以及分別對應(yīng)于該多個(gè)子電容器的多個(gè)開關(guān)，通過開關(guān)來控制子電容器的投入和 切斷，從而改變第二電容器組件的電容量。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的容性交流電壓調(diào)節(jié)裝置，可選地，該容性交流電壓調(diào)節(jié)裝置 在第一電容器組件與第二電容器組件的電連接端和交流電源的第二輸出端之間設(shè)置有與 第二電容器組件串聯(lián)的開關(guān)。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的容性交流電壓調(diào)節(jié)裝置，可選地，第一電容器組件的多個(gè)子 電容器采用相同的電容器器件。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種容性調(diào)壓供電設(shè)備，其包括:前述的容性交流 電壓調(diào)節(jié)裝置，以及交流電源。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供了一種容性交流電壓調(diào)節(jié)裝置，其包括:電容調(diào)節(jié)單 元，控制單元，其中，電容調(diào)節(jié)單元包括:第一電容器組件，以及第二電容器組件，第一電容 器組件的一端與交流電源的第一輸出端電連接，其另一端與第二電容器組件電連接;第二 電容器組件的一端與第一電容器組件電連接，其另一端與交流電源的第二輸出端連接;在 第一電容器組件與第二電容器組件的電連接端和交流電源的第二輸出端之間電連接負(fù)載， 使得該負(fù)載與第二電容器組件并聯(lián)，其中，第一電容器組件包括多個(gè)子電容器以及分別對 應(yīng)于該多個(gè)子電容器的多個(gè)開關(guān)，通過開關(guān)來控制子電容器的投入和切斷，從而改變第一 電容器組件的電容量，控制單元檢測交流電壓的電壓、輸出到負(fù)載的電壓和/或電流，并控 制第一電容器組件的多個(gè)開關(guān)。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的容性交流電壓調(diào)節(jié)裝置，可選地，容性交流電壓調(diào)節(jié)裝置還 包括旁路開關(guān)，該旁路開關(guān)的一端電連接到第一電容器組件與第二電容器組件的電連接 端，該旁路開關(guān)的另一端電連接到交流電源的第一輸出端。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的容性交流電壓調(diào)節(jié)裝置，可選地，在第一電容器組件與第二 電容器組件的電連接端和交流電源的第二輸出端之間設(shè)置有與第二電容器組件串聯(lián)的開 關(guān)。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的容性交流電壓調(diào)節(jié)裝置，可選地，控制單元，在檢測到交流電 源的輸出電壓低于預(yù)先設(shè)定的負(fù)載輸出電壓要求，則通過與第二電容器組件串聯(lián)的開關(guān)斷 開第二電容器組件;在檢測到交流電源的輸出電壓高于預(yù)先設(shè)定的負(fù)載輸出電壓要求，則 通過與第二電容器組件串聯(lián)的開關(guān)接入第二電容器組件。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的容性交流電壓調(diào)節(jié)裝置，可選地，在供電過程中，控制單元基 于輸出到負(fù)載的電壓和/或電流的變化來開關(guān)控制第一電容器組件的多個(gè)開關(guān)，從而調(diào)整 第一電容器組件的接入電容值。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的容性交流電壓調(diào)節(jié)裝置和調(diào)節(jié)方法，能夠通過容性電路變 壓，同時(shí)減少了系統(tǒng)的無功需求，形成以電壓變換（即控制）為主，兼具補(bǔ)償功能的新思路。 該交流電壓調(diào)節(jié)裝置性能可靠、低成本、低功耗、易控制、可根據(jù)需要設(shè)置升降，并兼顧系統(tǒng) 無功平衡。此技術(shù)可有效改善供電質(zhì)量并為節(jié)約電能帶來巨大空間。
【附圖說明】
[0017] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例的附圖作簡單地介 紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅涉及本發(fā)明的一些實(shí)施例，而非對本發(fā)明的限制。
[0018] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的容性交流電壓調(diào)節(jié)裝置和調(diào)節(jié)方法的原理圖；
[0019] 圖2A是圖1所示原理電路用于升壓的向量圖，圖2B是圖1所示原理電路用于降壓的 向量圖；
[0020] 圖3示出了圖1所示原理電路的一種變型；
[0021] 圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種容性交流電壓調(diào)節(jié)裝置的電路圖；
[0022] 圖5示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一種容性交流電壓調(diào)節(jié)裝置的電路 圖；
[0023] 圖6示意性地示出了應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的容性交流電壓調(diào)節(jié)裝置的供電系統(tǒng) 的原理框圖；
[0024] 圖7示意性地示出了將圖5所示的容性交流電壓調(diào)節(jié)裝置應(yīng)用到三相交流電壓調(diào) 節(jié)中的應(yīng)用電路。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā) 明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?