具有定位在客戶現(xiàn)場處的無功伏安控制器的計(jì)量器/電壓調(diào)節(jié)器制造技術(shù)

提供了用于對電網(wǎng)供應(yīng)和吸收無功功率的方法和系統(tǒng)。控制系統(tǒng)包括電耦接至源自公用電網(wǎng)的功率源的終端。終端接收具有有功功率分量和無功功率分量的電網(wǎng)交流電流。功率轉(zhuǎn)換器電耦接至終端，功率轉(zhuǎn)換器包括將基本上所有的電網(wǎng)交流電流轉(zhuǎn)換成直流電流的有源整流器和存儲由直流電流供應(yīng)的電能的電能存儲裝置。有源整流器將無功功率分量和存儲的電能通過終端供應(yīng)至公用電網(wǎng)。功率轉(zhuǎn)換器還包括將直流電流轉(zhuǎn)換成負(fù)載交流電流的逆變器，負(fù)載交流電流具有負(fù)載有功功率分量和負(fù)載無功功率分量中的至少一個(gè)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】相關(guān)申請的交叉引用本申請要求于2014年2月14日提交的美國臨時(shí)申請61/940,205的優(yōu)先權(quán)，其全部公開內(nèi)容通過引用合并到本文中。
本公開內(nèi)容總體上涉及電功率，更具體地，涉及對公用電網(wǎng)供應(yīng)和吸收無功功率。更具體地，本公開內(nèi)容涉及相對于電網(wǎng)從客戶現(xiàn)場供應(yīng)(sourcing)和吸收(sinking)無功功率。
技術(shù)介紹
電力公司傳送并且分配供終端用戶或客戶使用的電功率。電功率包括有功功率和無功功率。有功功率供應(yīng)負(fù)載執(zhí)行實(shí)際工作(例如使電動機(jī)運(yùn)行)所需要的電能。無功功率向配電系統(tǒng)提供電壓調(diào)整。當(dāng)電流和電壓不同相時(shí)，在交流電力系統(tǒng)中存在無功功率。無功功率用無功伏安(“VAR”)單位表示。在電力分配期間，輸電線路和其他裝置將阻抗例如電容和電感引入到配電系統(tǒng)中。這些無功阻抗部件使電流相對于對應(yīng)電壓改變相位。例如，電容使電流在相位上超前電壓，而電感使電流在相位上滯后電壓。無功功率被引入到配電系統(tǒng)中以維持期望的電壓電平。例如，可以將無功功率引入到具有低滯后的功率因數(shù)的配電系統(tǒng)中以減小“電壓凹陷”。如果配電系統(tǒng)中的無功功率較高，則流過配電系統(tǒng)的輸電線路和負(fù)載的電流增大，這導(dǎo)致熱損耗增加和系統(tǒng)效率降低。附圖說明現(xiàn)在將參照附圖僅通過示例的方式描述本技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式，其中：圖1例示了根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)示例的公用電網(wǎng)環(huán)境；圖2例示了根據(jù)本公開內(nèi)容的另一示例的公用電網(wǎng)環(huán)境；圖3例示了根據(jù)本公開內(nèi)容的又一示例的公用電網(wǎng)環(huán)境；圖4例示了在根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)示例的操作環(huán)境內(nèi)的單相控制裝置；圖5例示了在根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)示例的操作環(huán)境內(nèi)的分相控制裝置；圖6例示了在根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)示例的操作環(huán)境內(nèi)的三相控制裝置；圖7A例示了根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)示例的當(dāng)從控制裝置的公用電網(wǎng)側(cè)考慮時(shí)的功率因數(shù)；圖7B例示了根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)示例的當(dāng)從控制裝置的負(fù)載側(cè)考慮時(shí)的功率因數(shù)；圖8例示了對應(yīng)于圖7A的波形圖；圖9例示了對應(yīng)于圖7B的波形圖；圖10A例示了根據(jù)本公開內(nèi)容的另一示例的當(dāng)從控制裝置的公用電網(wǎng)側(cè)考慮時(shí)的功率因數(shù)；圖10B例示了根據(jù)本公開內(nèi)容的另一示例的當(dāng)從控制裝置的負(fù)載側(cè)考慮時(shí)的功率因數(shù)；圖11例示了對應(yīng)于圖10A的波形圖；圖12例示了對應(yīng)于圖10B的波形圖；圖13A例示了根據(jù)本公開內(nèi)容的又一示例的當(dāng)從控制裝置的公用電網(wǎng)側(cè)考慮時(shí)的功率因數(shù)；圖13B例示了根據(jù)本公開內(nèi)容的又一示例的當(dāng)從控制裝置的負(fù)載側(cè)考慮時(shí)的功率因數(shù)；圖14例示了對應(yīng)于圖13A的波形圖；圖15例示了對應(yīng)于圖13B的波形圖；圖16A例示了根據(jù)本公開內(nèi)容的另一示例的當(dāng)從控制裝置的公用電網(wǎng)側(cè)考慮時(shí)的功率因數(shù)；圖16B例示了根據(jù)本公開內(nèi)容的另一示例的當(dāng)從控制裝置的負(fù)載側(cè)考慮時(shí)的功率因數(shù)；圖17例示了對應(yīng)于圖16A的波形圖；圖18例示了對應(yīng)于圖16B的波形圖；圖19A例示了根據(jù)本公開內(nèi)容的另一示例的當(dāng)從控制裝置的公用電網(wǎng)側(cè)考慮時(shí)的功率因數(shù)；圖19B例示了根據(jù)本公開內(nèi)容的另一示例的當(dāng)從控制裝置的負(fù)載側(cè)考慮時(shí)的功率因數(shù)；圖20例示了對應(yīng)于圖19A的波形圖；圖21例示了對應(yīng)于圖19B的波形圖；圖22A例示了根據(jù)本公開內(nèi)容的另一示例的當(dāng)從控制裝置的公用電網(wǎng)側(cè)考慮時(shí)的功率因數(shù)；圖22B例示了根據(jù)本公開內(nèi)容的另一示例的當(dāng)從控制裝置的負(fù)載側(cè)考慮時(shí)的功率因數(shù)；圖23例示了對應(yīng)于圖22A的波形圖；圖24例示了對應(yīng)于圖22B的波形圖；圖25例示了根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)示例的示例性方法的流程圖。具體實(shí)施方式將要理解的是，為了說明的簡單和清楚，在適當(dāng)情況下，在不同附圖之間重復(fù)的附圖標(biāo)記指示對應(yīng)的或相似的元素。此外，為了提供對本文所描述的實(shí)施例的透徹的理解，對許多具體細(xì)節(jié)進(jìn)行了闡述。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將要理解的是，本文所描述的實(shí)施例可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施。在其他實(shí)例中，為了不模糊正被描述的有關(guān)的相應(yīng)特征，沒有詳細(xì)描述方法、過程和部件。此外，具體實(shí)施方式不被認(rèn)為限制了本文所描述的實(shí)施例的范圍。附圖不一定是按比例繪制的，并且為了更好地說明本公開內(nèi)容的細(xì)節(jié)和特征已經(jīng)夸大了某些部分的比例。可以訪問本文所提供的教義的本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到本專利技術(shù)范圍內(nèi)的另外的修改、應(yīng)用和實(shí)施例以及本專利技術(shù)將在其中具有顯著效用的另外的領(lǐng)域。除非另有規(guī)定，本文所使用的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本公開內(nèi)容所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的含義相同的含義。如本文所使用的術(shù)語“第一”、“第二”等不表示任何順序、數(shù)量或重要性，而是用于將一個(gè)元素與另一個(gè)元素區(qū)分開。此外，術(shù)語“一(a)”和“一(an)”不表示對數(shù)量的限制，而表示存在至少一個(gè)所引用的項(xiàng)目。術(shù)語“或”的意思是包括性的并且表示所列舉項(xiàng)目的任一項(xiàng)目、任何項(xiàng)目、若干項(xiàng)目或所有項(xiàng)目。術(shù)語“連接”和“耦接”不限制于物理的或機(jī)械的連接或耦接，并且可以包括電連接或耦接，而不管是直接還是間接連接或耦接。連接可以是物體被永久地連接或可釋放地連接。術(shù)語“以可通信的方式耦接”被定義為通過中間部件直接或間接地連接，并且連接不一定限于物理連接，而是包含在所描述的部件之間的數(shù)據(jù)、流體或其他物質(zhì)的傳遞的連接。術(shù)語“基本上”被定義為本質(zhì)上符合“基本上”改變的事物，以便該事物不需要是精確的。例如，基本上實(shí)時(shí)意味著事件可以在沒有明顯延遲的情況下發(fā)生，但是可以包括微小的延遲。術(shù)語“電路(circuit)”、“電路(circuitry)”和“控制器”可以包括單個(gè)部件或多個(gè)部件，部件是有源部件和/或無源部件并且可以任意地連接或者另外地耦接在一起以提供所描述的功能。在各種實(shí)施例的任何實(shí)施例中描述的“處理器”包括能夠基于輸入作出決定的電子電路，并且“處理器”可以與術(shù)語“控制器”互換。處理器可以包括通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)、ASIC或其他可編程數(shù)據(jù)處理裝置的微處理器、微控制器和中心處理單元等。雖然可以使用單一處理器，但是本公開內(nèi)容可以通過多個(gè)處理器來實(shí)現(xiàn)。在各種實(shí)施例的任何實(shí)施例中描述的“服務(wù)器”包括提供處理、數(shù)據(jù)庫和通信設(shè)備的硬件和/或軟件。作為示例而非限制，“服務(wù)器”可以指具有相關(guān)聯(lián)的通信和數(shù)據(jù)存儲器和數(shù)據(jù)庫設(shè)備的單個(gè)物理處理器，或者“服務(wù)器”可以指聯(lián)網(wǎng)的或集群的處理器聯(lián)合體以及相關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)和存儲裝置，以及支持由服務(wù)器提供的服務(wù)的操作軟件、一個(gè)或更多個(gè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和應(yīng)用軟件。短語“電力公司”被定義為提供或管理向一個(gè)或更多個(gè)電能客戶的電功率或電能的供應(yīng)的實(shí)體。本公開內(nèi)容中使用的該短語包括但不限于區(qū)域公共事業(yè)公司、區(qū)域傳輸機(jī)構(gòu)和任何其他負(fù)荷服務(wù)實(shí)體或管理地理區(qū)域內(nèi)的電網(wǎng)的實(shí)體。電力公司采用恒頻發(fā)電機(jī)在如60Hz、50Hz、400Hz等的恒定的固定頻率處生成功率。電能客戶可以是出于任何目的使用電功率的任何實(shí)體。例如，電能客戶可以包括但不限于個(gè)體業(yè)主、商業(yè)辦公樓租戶、生產(chǎn)操作人員等。雖然本文所描述的特定示例涉及具有交流電流的公用電力環(huán)境例如電網(wǎng)，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將容易理解，本文所描述的技術(shù)適用于具有交流電流的任何配電系統(tǒng)，例如與飛機(jī)、輪船、潛水艇等聯(lián)合使用的配電系統(tǒng)。此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將容易理解，本文所描述的技術(shù)應(yīng)用于具有交流電流并且在例如60Hz、50Hz、400Hz等的任何固定頻率處操作的配電系統(tǒng)。需要用于相對于配電系統(tǒng)的電網(wǎng)添加或移除無功功率的系統(tǒng)和方法。此外，為了在配電系統(tǒng)中獲得期望的本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種設(shè)置在客戶現(xiàn)場處的用于對公用電網(wǎng)供應(yīng)和吸收無功功率的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括：終端，電耦接至源自所述公用電網(wǎng)的功率源，所述終端接收具有有功功率分量和無功功率分量的電網(wǎng)交流電流；以及功率轉(zhuǎn)換器，電耦接至所述終端，所述功率轉(zhuǎn)換器包括：有源整流器，將基本上所有的所述電網(wǎng)交流電流轉(zhuǎn)換成直流電流；以及電能存儲裝置，存儲由所述直流電流供應(yīng)的電能，所述有源整流器將所述無功功率分量和所述存儲的電能通過所述終端供應(yīng)至所述公用電網(wǎng)。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2014.02.14 US 61/940,2051.一種設(shè)置在客戶現(xiàn)場處的用于對公用電網(wǎng)供應(yīng)和吸收無功功率的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括：終端，電耦接至源自所述公用電網(wǎng)的功率源，所述終端接收具有有功功率分量和無功功率分量的電網(wǎng)交流電流；以及功率轉(zhuǎn)換器，電耦接至所述終端，所述功率轉(zhuǎn)換器包括：有源整流器，將基本上所有的所述電網(wǎng)交流電流轉(zhuǎn)換成直流電流；以及電能存儲裝置，存儲由所述直流電流供應(yīng)的電能，所述有源整流器將所述無功功率分量和所述存儲的電能通過所述終端供應(yīng)至所述公用電網(wǎng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，所述有源整流器被配置成將確定量的無功功率分量和用于傳輸?shù)乃鎯Φ碾娔芡ㄟ^所述終端供應(yīng)至所述公用電網(wǎng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，所述有源整流器將所述無功功率分量和用于傳輸?shù)乃鎯Φ碾娔芪罩霖?fù)載。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，所述功率轉(zhuǎn)換器還包括將所述直流電流轉(zhuǎn)換成負(fù)載交流電流的逆變器，所述負(fù)載交流電流包括負(fù)載有功功率分量和負(fù)載無功功率分量中的至少一個(gè)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制系統(tǒng)，其中，所述逆變器在固定頻率處生成所述負(fù)載交流電流。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，所述電能存儲裝置包括電池或電容器中的至少一個(gè)。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制系統(tǒng)，還包括：從遠(yuǎn)程裝置接收信號的通信終端，所述遠(yuǎn)程裝置識別經(jīng)由所述終端至所述公用電網(wǎng)的所述確定量的無功功率分量和用于傳輸?shù)乃鎯Φ碾娔堋?.一種從客戶現(xiàn)場向公用電網(wǎng)供應(yīng)和吸收無功功率的方法，所述方法包括：接收具有有功功率分量和無功功率分量的電網(wǎng)交流電流，所述電網(wǎng)交流電流源自所述公用電網(wǎng)；將基本上所有的所述電網(wǎng)交流電流轉(zhuǎn)換成直流電流；存儲由所述直流電流供應(yīng)的電能；以及將所述無功功率分量和所存儲的電能供應(yīng)至所述公用電網(wǎng)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，供應(yīng)所述無功功率分量和所存儲的電能包括將確定量的所述無功功率分量和用于傳輸?shù)乃鎯Φ碾娔芄?yīng)至所述公用電網(wǎng)。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括：將所述無功功率分量和用于傳輸?shù)乃鎯?..

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：克里斯托弗·約翰·雷西奧，克里斯托弗·林恩·卡斯韋爾，邁克爾·格拉爾德·托賓，佐蘭·米萊蒂奇，塞爾吉奧·彼伊加，
申請(專利權(quán))人：智能動力股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：美國;US