CN106030438B - 电网稳定的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
根据各个方面和实施例，提供了电力设备。电力设备包括被配置为接收输入电力的输入端，以及耦合到输入端的控制器。控制器被配置为采样输入电力的电压波形，将经采样的电压波形和正弦参考波形进行比较以确定多个偏移值，以及基于多个偏移值，将电力设备的输入电流波形整形成基本类似于电压波形。
Description
技术领域
本公开的实施例通常涉及电力管理，并且更具体地，涉及耦合到电网的电力设备的输入电流的动态调整。
背景技术
全球对电力的需求已增加，并且因此，电力网逐渐地包括分布式发电。例如，可再生能源(例如，光伏)和其他微型电网逆变器增加了联合电网基础设施中的复杂性。此外，增加的需求已导致连接到电力网的大量负载，由于负载的谐波分量的引入，这对电网输送的电力的质量产生不利影响。电压波形的这种失真导致线路损耗、装备损伤、电力成本增加以及能源浪费。
发明内容
根据一些实施例，提供了电力设备。电力设备包括被配置为接收输入电力的输入端，以及耦合到输入端的控制器。控制器被配置为采样输入电力的电压波形，比较经采样的电压波形和正弦参考波形以确定多个偏移值，以及基于多个偏移值，将电力设备的输入电流波形整形成基本类似于电压波形。
在电力设备中，多个偏移值中每一个偏移值可包括经采样的电压波形的样本和正弦参考波形的对应样本之间的差值，并且控制器还可被配置为将多个偏移值中的每一个偏移值与参考表中的对应的条目进行比较，并且基于偏移值更新参考表中的至少一个条目。在一个实施例中，偏移值的至少一部分基于可配置的自适应速度参数被添加到至少一个条目。
在电力设备中，控制器还可被配置为，基于将参考表中的每一个条目和正弦参考波形的对应的样本求和，确定多个目标电流值。在一个实施例中，多个目标电流值中的每一个目标电流值基于可配置的加权参数被调整。
在电力设备中，控制器可包括感应滤波器，并且其中，控制器还被配置为使用感应滤波器调整多个目标电流值中的每一个目标电流值。
在一个实施例中，电力设备被配置为在输入电力的第一周期期间汲取多个目标电流值中的每一个目标电流。在这个实施例中，多个目标电流值中的至少一个目标电流值可基于输入电力的第一周期和第二周期之间的可配置的自适应速度参数被调整。
在一个实施例，电力设备包括不间断电源(UPS)。
根据另一个实施例，提供用于对电力设备的输入电流波形整形的方法。该方法包括采样输入电力的电压波形、比较经采样的电压波形和正弦参考波形以确定多个偏移值以及基于多个偏移值将输入电流波形整形成基本类似于电压波形的动作。
该方法还包括将多个偏移值中的每一个偏移值与参考表中对应的条目比较以及基于偏移值更新参考表中的至少一个条目的动作。在一个实施例中，基于偏移值更新参考表中的至少一个条目的动作包括基于可配置的自适应速度参数将偏移值的至少一部分添加到至少一个条目。
方法还包括基于将参考表中的每一个条目与正弦参考波形的对应的样本求和来确定多个目标电流值的动作。在一个实施例中，基于将参考表中的每一个条目与正弦参考波形的对应的样本求和来确定多个目标电流值的动作还包括基于可配置的加权参数调整多个目标电流值的每一个目标电流值。在另一个实施例中，基于将参考表中的每一个条目与正弦参考波形的对应的样本求和来确定多个目标电流值的动作还包括使用感应滤波器过滤多个目标电流值中的每一个目标电流值。
在该方法中，基于多个偏移值将输入电流波形整形成基本类似于电压波形的动作还可包括在输入电力的周期期间汲取多个目标电流值中的每一个目标电流。
根据另一个实施例，提供了电力设备。电力设备包括：输入端，其被配置为接收输入电力；控制器，其被耦合到输入端；以及装置，其用于在输入电力的至少两个周期期间将电力设备的输入电流波形渐进地整形成基本类似于输入电力的电压波形。
在一个实施例中，装置被配置为基于可配置的自适应速度参数整形输入电流。在另一个实施例中，装置被配置为基于可配置的加权参数整形输入电流。
在一个实施例中，用于对电力设备的输入电流波形整形的装置包括感应滤波器。
还有其它方面、实施例及这些示例性的方面和实施例的优点在下面详细讨论。而且，应该理解的是，前述信息和以下的详细描述都仅仅是各个方面和实施例的说明性的示例，且旨在提供对所要保护的主题的性质和特征的理解的概况和框架。对示例和实施例的具体的引用，诸如“实施例”、“另一个实施例”、“一些实施例”、“其他实施例”、“可选的实施例”、“各个实施例”、“一个实施例”、“至少一个实施例”、“这个和其他的实施例”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、结构、或特性与实施例或示例有关，且这些特征、结构、或特性可以被包括在该实施例或示例和其他的实施例或示例中。本文中这些术语的出现不一定都指的是相同的实施方式或例子。
而且，当出现本文和通过引用合并到本文的文档之间的术语的使用不一致时，合并的引文中的术语的使用是对本文术语使用的补充；对于不可调和的不一致，以本文的术语使用为准。另外，所包括的附图是为了提供对各个方面和实施例的说明和进一步的理解，且并入本说明书并构成本说明书的一部分。附图连同说明书的剩余部分一起用来解释所描述的和所要求保护的各方面和实施例的原理和操作。
附图说明
下文参考附图讨论了至少一个实施例的各个方面，附图不旨在按比例绘制。附图被包含以提供对各个方面和实施例的说明以及进一步的理解，并且被并入说明书且构成该说明书的一部分，但是不旨在作为对任何特定的实施例的定义的限制。
附图连同说明书的剩余部分一起用来解释所描述的和所要求保护的各方面和实施例的原理和操作。在附图中，在各个图中示出的每一个相同的或者几乎相同的组件用相似的数字来标示。出于清楚的目的，并非每一个组件都可在每一个图中被标记出。在附图中：
图1是不间断电源(UPS)的框图；
图2是包括图1的至少一个UPS的智能电网的框图；
图3是示出有关正弦参考电流波形的电网电压波形的一个示例的图表；
图4是示出图1的UPS的输入电流波形的一个示例的图表；
图5是示出用于感应滤波器的波特图的一个示例的图表；
图6是用于对输入电流波形整形的方法的一个示例的流程图；以及
图7是根据一些实施例的可用在电力设备中或耦合到电力设备的计算机系统的一个示例的框图。
具体实施方式
本文所讨论的方法和系统的示例并不将其应用限于下面描述中阐述的或者在附图中示出的组件的结构以及布置的细节。所述方法和系统能以其他的实施例实现并且能以各种方式来实践或者执行。本文提供的具体实施的示例仅用于说明性目的并不旨在限制。特别地，结合任何一个或者多个示例论述的动作、组件、元素以及特征不旨在排除任何其他的示例中的类似作用。
另外，本文所用的措辞和术语也是出于说明的目的，不应视为具有限制性。对本文以单数形式提到的系统和方法的示例、实施例、组件、元素或者动作的任何引用，也可以包括包含复数的实施例，以及本文以复数形式对任何实施例、组件、元素或者动作的任何引用也可以包括只包含单数的实施例。以单数形式或者复数形式的引用不旨在限制目前公开的系统或者方法、它们的组件、动作或者元素。本文中使用“包括(including)”、“包括(comprising)”、“具有”、“包含”、“涉及”、以及其变型意指涵盖此后列出的项目和其等效物以及另外的项目。“或”的引用可解释为包括一切的，使得使用“或”所描述的任何项可以指示所描述的项的单个、多于一个以及全部中的任何一种。此外，在本文档和通过引用合并到本文中的文档之间的术语的不一致使用的情况下，在被合并的参考资料中的术语用法补充本文档的术语用法；对于不可调和的不一致性，以本文档中的术语用法为准。
如在上面所讨论的，来自电网的电能的质量可受到生成电力的方式和电网上的负载的不利影响。特别是，具有不统一的功率因数的电网上的负载可导致电网上谐波分量的产生。根据一些实施例，电网电能质量可通过在电网被期望加载最多的周期期间减少对电网的需求或相反在电网被期望加载最少的周期期间增加对电网的需求来提高。通过使电力网上的设备的正弦输入电流波形适合匹配电网电压形状的形状，可抑制电压失真并且可稳定电网电压波形。包括根据本文的方面和实施例配置的UPS的电力设备可被配置以智能地提高或降低从电网汲取的电流以有效地将它们的正弦输入电流整形，以及改善电网的联合功率因数(PF)，导致电网上有害的谐波分量的减少。
尽管传统的不间断电源(UPS)主要被设计为当公共电源贫乏或不可用时(例如，从电池)提供备用电源，根据一个实施例，UPS可被配置为主动适应它的负载并基于电网的电压波形的质量调整它的正弦输入电流波形的形状。通过以这种方式操作UPS，UPS不但可作为高质量备用电力的源使用，而且可作为降低电网中的电压失真的主动参与者。此外，通过以这种方式操作多个并联的UPS设备，电网的电能质量可以分散的方式被有效地控制。
图1示出被构造成从外部电源接收电力并将输出电力提供给负载的UPS100的示例。UPS100包括输入端102、输出端104、旁路开关110、AC/DC整流器106、DC总线120、DC/AC逆变器108、电池充电器112、电池114、DC/DC转换器116以及控制器118。
输入端102被构造成连接到电网以从外部AC电源(如公共电源)接收电力。输入端102耦合到AC/DC整流器106，AC/DC整流器106将输入AC电力转换成DC电力，并且基于从控制器118接收的控制信号控制UPS的功率因数。输入端102还经由旁路开关110选择性地耦合到输出端104。输出端104被构造成将AC电力输出到负载。UPS可被构造成经由输入端102接收和经由输出端104输出单相AC电力或三相AC电力。
AC/DC整流器106还经由DC总线120耦合到DC/AC逆变器108。电池114经由电池充电器112耦合到DC总线120并且还经由DC/DC转换器116耦合到DC总线120。控制器118被耦合到AC/DC整流器106、DC/AC逆变器108、旁路开关110、电池充电器112和DC/DC转换器116。在其它实施例中，电池114和充电器112可以耦合到AC/DC整流器106。
在一个实施例中，UPS100被配置为基于从公共电源接收的AC电力的质量来在操作的一个或多个模式中操作。在这个实施例中，控制器118监测在输入端102处从公共电源接收的AC电力，并且基于监测到的AC电力，将控制信号发送到旁路开关110、电池充电器112、AC/DC整流器106、DC/AC逆变器108以及DC/DC转换器116以控制UPS100的操作。UPS的操作模式可包括例如旁路模式、在线模式和电池模式。在在线模式中，旁路开关110是断开的，并且在到达输出端104之前，在输入端102处接收的输入电力在AC/DC整流器106中被整流以及在DC/AC逆变器108中被逆变。在输入端口接收的电力的一部分可被用于经由充电器112给电池114充电。在旁路模式中，UPS100经由旁路开关110将输入端102直接耦合到输出端104。在电池模式中，UPS100经由DC/DC转换器116从电池114汲取电力以补充和/或代替在输入端102处接收的电力。
在至少一个实施例中，控制器118可监控在输入端102处接收的来自电网的电力以确定电网电压波形。在这个实施例中，控制器118监控输入电压波形，并且基于输入电压波形的形状将控制信号发送到AC/DC整流器106和电池充电器112以改变以不同的时间间隔汲取的电流量。在一个实施例中，当期望补偿电网失真时，一般将到电池的电流的部分可被增加或减少。
在一些实施例中，可在硬件或硬件和软件的组合中实现控制器118。控制器118可采取各种形式，取决于用于执行输入电流波形的整形及控制UPS100的其他操作的具体的应用和过程。在下面将参考图6描述一个示例输入电流波形整形过程。在一个实施例中，输入电流波形整形过程由控制器118或通信地连接到UPS100的任何计算机系统(如参考图7在下面描述的计算机系统700)执行。
尽管本文讨论的各种实施例和示例涉及使用UPS稳定电网，实施例不限于在UPS中使用，以及通常可与其他电力系统和设备一起使用。此外，尽管各种实施例包括对单相电源的引用，应当理解，两相和三相电源与本公开的各个方面和实施例相兼容。此外，虽然图1的UPS是在线UPS，其他实施例可针对离线UPS、在线互动UPS或任何其他类型的UPS。
图2是根据本文公开的一些方面和实施例的智能电网200的框图。智能电网200从电源(例如，从AC电源或现场的发电机)接收AC公共电源202。多个设备210被耦合到智能电网200，并被配置为接收输入电力。此外，多个设备210中的每一个设备被耦合到负载并被配置为将电流提供给负载210。同样地，多个功耗设备208(即，负载)被耦合到智能电网200，并被配置为接收输入电力。在所示出的实施例中，多个设备210是被配置为和图1的UPS100相同的UPS设备。
如在上面所讨论的，由于连接到智能电网的总负载可显著地变化，相比于在电网电压中引起失真的其他周期，可能有在公共电源202的正弦周期的部分被加载相当多的时期。电压波形的失真可增加UPS或其他功耗设备脱扣(例如，转换到电池电源或使断路器跳闸)的风险，以及(例如，通过热应力)潜在地缩短电力设备的寿命预期。
根据本公开的一个方面，多个设备(如，多个设备210)可以使它们的输入电流波形整形成电网电压波形的方式汲取电流以减少电网上的失真。在一个实施例中，多个设备210中的每一个设备可以是智能电网200上的小电力消费者。然而，通过集中地抑制电压失真，整形它们的输入电流波形以匹配电网电压的多个这些设备可有助于由智能电网200提供的电力的整体质量。在一个实施例中，调整输入电流波形的形状的决定可由每一个电力设备独立地做出。如在下面所讨论的，设备210中的每一个电力设备可用可配置的参数来配置，可配置的参数确定对输入电流波形做出的调整的自适应速度和加权。
在一个实施例中，电力设备可被配置为比较电网电压波形与产生的正弦参考波形。电网电压波形和正弦参考波形之间的偏移量可被确定、储存、更新以及利用以整形电力设备的输入电流。图3是有关正弦参考波形304的电网电压波形302的一个示例。在一个实施例中，电力设备(如图1的UPS100)可确定在一个周期期间的电网电压波形302和正弦参考波形304之间的差值。在这个实施例中，电力设备可以在一个完整的周期期间以足够捕获样本的完整集合的速率采样电网电压波形302。例如，可利用导致60Hz的电网在每一个正弦周期被采样166次(10kHz/60Hz＝166)的10kHz的采样速率。电网电压波形302可接着与正弦参考波形304进行比较以确定谐波含量(例如，作为非线性加载的结果)的存在。
在所示出的实施例中，电网电压波形302周期性地在间隔306处低于正弦参考电流波形304，并在间隔308处高于参考电流波形304。电网电压波形302从正弦参考电流波形偏移的这些间隔可指示非平衡的或非线性的加载。例如，在间隔306处，电网可输送大量电流。在一个实施例中，在每一个间隔处，电网电压波形302被采样并且与参考电流波形304的对应的样本比较以确定偏移量。如在下面所讨论的，这些偏移量可由电力设备存储在电力设备的存储器中的参考表中，并且用于给电力设备的输入电流波形整形。
图4是示出在几个周期上被重新整形以匹配电网电压波形的输入电流波形404的一个示例的图。在所示出的实施例中，电网电压波形402和正弦参考波形(未显示)之间的差值(例如，偏移量)在第一周期408、第二周期410和后来的周期414期间被确定。在所示出的实施例中，偏移量被示出为参考值406。在第一周期408期间，参考值406可是零和/或未定义直到一个或多个周期已经消逝，允许电网电压波形402和正弦参考波形作比较。在后来的周期(例如，第二周期410和后来的周期414)期间，参考值406可基于电网电压波形402和正弦参考波形之间的差值被调整。作为结果，参考值406可包括电网电压波形的谐波含量。过程(如图6的过程600)可使用参考值406以通过对电力设备的输入电流波形的重新整形来减轻或有效抑制电网上的谐波。参考值406被更新以包括偏移量或电网误差的完整范围处的速度确定输入电流波形404将被重新整形的速度。如在下面所讨论的，可期望在几个周期(即，更慢地)上逐渐地更新参考值406以避免当重新整形输入电流波形404时潜在的超调。
在一个实施例中，参考值406基于可配置的参数被更新和应用。例如，当更新参考值406时可利用自适应速度参数。在这个示例中，自适应速度参数确定输入电流波形404的形状被调整的速度。如在上面所讨论的，参考值406越接近电网电压波形的实际的偏移量或误差，整形越快。在所示出的实施例中，自适应的速度参数被配置在最高速度(例如，乘数为1.0)，这引起输入电流波形404被重新整形成与第二周期410的电网电压波形402相同。在其他实施例中，自适应速度参数可被配置为在几个周期上更慢地重新整形输入电流波形404以减轻潜在的超调，并且潜在地避免电网电压波形402的进一步的失真。在其他实施例中，当调整输入电流波形404时，可利用加权参数。如下面参考图6所讨论的，加权(增益)参数可允许对输入电流波形404的形状进行更精细的调整。
在一些实施例中，大的电力设备(例如，UPS)更可能表现出电感性而不是电阻性。在这些实施例中，基于参考值406将输入电流波形直接整形可能不是最佳的。作为替代，可利用一阶滤波器以补偿电感行为。图5是示出一个这种滤波器的波特图500的一个示例的图。在所示出的实施例中，波特图500示出使用电网频率(例如，50Hz)和2*7’谐波作为零点和极点的位置的感应滤波器。如下面参考图6所讨论的，在整形输入电流波形之前，考虑到大电力设备的电感行为，电力设备可以通过感应滤波器传递参考值406。
如上面参考图1所描述的，一些实施例控制输入电流波形以减少电网中的电力设备的电压失真。图6示出由电力设备(如图1的USP100)执行的输入电流波形整形过程。过程600例如可被电力设备内的控制器118上的中断伺服。过程600开始于动作602。
在动作604中，电力设备采样电网电压波形，并确定电网电压波形和正弦参考波形之间的偏移量。在一个实施例中，基于电网电压波形的样本和正弦参考波形的样本之间的误差百分比，可确定每一个偏移量。本文中的差值可被称为电网误差(或电网失真)。
在动作606中，每一个偏移量与参考表中的参考值比较。在一个实施例中，每一个偏移量被转换成电流值。在这个实施例中，偏移量(例如，误差百分比)是采样的电网电压波形和理想的电流波形(即，正弦参考波形)之间的差值。偏移量可乘以来自正弦参考波形的对应的样本的电流值以确定电流偏移量。得到的电流偏移量可接着被比较以及被使用以更新参考表中的条目。
在动作608中，基于在动作606中确定的一个或多个电流偏移量，参考表的一个或多个条目可被更新。在一个实施例中，可配置的自适应速度参数可被利用以调整一个或多个条目。例如，如果自适应速度参数被配置在100％的速度(例如，1.0的乘数)处，那么可用等于在动作606中确定的一个或多个电流偏置量的值更新一个或多个条目。在其他示例中，少于100％的速度可导致一个或多个条目中的增量改变。在这些示例中，电流偏移量和参考表中的条目之间的差值的仅一部分可从条目中增加或减去。例如，如果+1amp是电流偏移量和参考表中的条目之间的差值，那么25％的速度(例如，0.25)将导致0.25amps被增加到参考表中的条目。同样的，电流偏移量和参考表中的条目之间的-1amp的差值在25％的速度处将导致0.25amps从参考表中的条目被减去。如上面参考图4所讨论的，可以有利的是，使用少于100％的速度以允许参考表的条目逐渐改变，并因此允许较慢地重新整形输入电流波形。
在动作610中，目标电流值通过将参考表的每一个条目和正弦参考波形的对应的电流值求和来确定。在一个实施例中，电力设备可接着以导致输入电流波形基本相同(或类似)于式电网电压波形的方式汲取输入电流。在一个实施例中，电流波形可在几个周期期间渐进地重新整形(例如，如由自适应速度参数控制的)。在其他实施例中，加权参数(增益)可被应用到目标电流值以增加输入电流调整(向上或向下)。在这些实施例中，为了更有效地抑制谐波及用更精细的粒度抑制谐波，加权参数提供额外的功能。
在动作612中，电力设备按照在动作610中确定的目标电流值汲取电流。在一个实施例中，电力设备在输入电流波形的每一个间隔处汲取不同的目标电流值。例如，如果电力设备被配置为每循环采样电网电压波形64次(如在动作604中)，则电力设备将使用相同数量的间隔重新整形它的输入电流波形。仍然在其他实施例中，目标电流值可通过感应滤波器(如图5的感应滤波器500)传递以补偿具有感应行为的大型电力设备。
如上面所讨论的，一个或多个电力设备(如图2的多个设备210)可被配置为通过重新整形输入电流波形以基本匹配电网电压波形来确定及抑制电网的电压失真。本文中讨论的一些方面和实施例包括小的电力消费者(如图1的UPS100)，其以分散的方式积极推动电网波形的稳定。因此，整体的电网基础设施可得以改进以及实现效益。例如，改进可包括电压失真抑制、降低UPS以电池模式操作的可能以及增加联合电网的功率因数。
图7示出形成可被配置为实现本文公开的一个或多个方面的系统700的计算组件的框图的示例。例如，计算机系统700可通信地耦合到UPS或包括在UPS内以及被配置为执行在上面参考图6描述的输入电流波形整形过程。
系统700可包括例如通用计算平台，如基于英特尔奔腾类型的处理器、摩托罗拉的PowerPC、Sun公司的UltraSPARC、德州仪器的DSP、惠普公司的PA-RISC处理器或任何其它类型的处理器的那些计算机。系统700可包括例如专用集成电路(ASIC)的专门编程的专用硬件。本公开内容的不同方面可被实施为在如图7所示的系统700上执行的专门软件。
系统700可以包括连接至如磁盘驱动器、存储器、闪存存储器或用于存储数据的其它设备的一个或多个存储器装置710的处理器/ASIC706。存储器710可以在系统700的工作期间用于存储程序和数据。计算机系统700的组件可以由互连机构708耦合，该互连机构708可包括一个或多个总线(例如，集成于同一机器内的组件之间)和/或网络(例如，存在于分立机器上的组件之间)。互连机构708能够使通信信息(例如，数据、指令)在系统700的组件之间进行交换。进一步，在一些实施例中，互连机构708在PDU的维修期间可被断开。
系统700也包括一个或多个输入设备704，输入设备704可包括例如键盘或触摸屏。输入设备可被使用例如来配置测量系统或提供输入参数。系统700包括一个或多个输出设备702，输出设备702可包括例如显示器。此外，计算机系统700可包括一个或多个接口(未示出)，其将计算机系统700连接至通信网络、附加到互连机构708或作为互连机构708的替代。
系统700可包括储存器系统712，储存器系统712可包括计算机可读和/或可写的非易失性介质，在该介质中信号可被存储以提供由处理器执行的程序或提供在介质上或在介质中存储的由程序处理的信息。介质可例如是磁盘或闪存存储器，并且在一些实施例中可包括RAM或其他非易失性存储器如EEPROM。在一些实施方式中，处理器可引起数据从非易失性介质读取到另一个存储器710，通过处理器/ASIC其允许比介质更快地访问信息。这个存储器710可以是易失性随机存取存储器，例如动态随机存取存储器(DRAM)或静态存储器(SRAM)。它可位于储存器系统712中或存储器系统710中。处理器706可操纵集成电路存储器710内的数据并且接着在处理结束之后将数据复制到储存器712。已知用于管理储存器712和集成电路存储器元件710之间的数据运动的各种机构，并且本公开内容不限于此。本公开内容不限于特定的存储器系统710或储存器系统712。
系统700可以包括使用高级计算机编程语言可编程的通用计算机平台。系统700也可使用专门编程、专用硬件(例如，ASIC)来实现。系统700可包括处理器706，处理器706可以是市场上可买到的处理器，例如从英特尔公司可得到的公知的奔腾类处理器。很多其它的处理器是可用的。处理器706可执行操作系统，操作系统可以是例如从微软公司购买的Windows操作系统、可从苹果电脑公司购买的MAC OS系统X、可从太阳微系统购买的Solaris操作系统或者可从各种来源获得的UNIX和/或LINUX。可以使用很多其它的操作系统。
处理器和操作系统共同形成计算机平台，可以用高级程序语言编写应用程序用于该计算机平台。应当理解，本公开不被限于特定的计算机系统平台、处理器、操作系统或网络。此外，对本领域的技术人员应当明显的是，本公开不被限于特定的程序设计语言或计算机系统。此外，应该理解的是，其他合适的编程语言和其他合适的计算机系统也可被使用。尽管至少一个实施例的几个方面具有如此描述，但是应该理解的是，本领域技术人员将容易想到各种改变、修改和改进。例如，本文公开的示例还可以在其他背景中使用。旨在将这些变形、修改和改进作为本公开的一部分，并旨在落在本文介绍的例子的范围内。因此，前文的描述和附图仅仅是示例性的。
Claims (16)
1.一种电力设备，包括：
输入端，所述输入端被配置为接收输入电力；
控制器，所述控制器耦合到所述输入端，并且被配置为：
采样所述输入电力的电压波形；
将经采样的电压波形和正弦参考波形进行比较以确定多个偏移值；
将所述多个偏移值中的每一个偏移值与参考表中的对应的条目进行比较；以及
基于所述多个偏移值与所述参考表的比较，将所述电力设备的输入电流波形整形成基本类似于所述电压波形。
2.根据权利要求1所述的电力设备，其中，所述多个偏移值中的每一个偏移值包括所述经采样的电压波形的样本和所述正弦参考波形的对应的样本之间的差值，以及，其中，所述控制器还被配置为：
基于偏移值，更新所述参考表中的至少一个条目。
3.根据权利要求2所述的电力设备，其中，基于可配置的自适应速度参数，所述偏移值的至少一部分被添加到所述至少一个条目。
4.根据权利要求3所述的电力设备，其中，所述控制器还被配置成：
基于将所述参考表中的每一个条目与所述正弦参考波形的对应的样本求和来确定多个目标电流值。
5.根据权利要求4所述的电力设备，其中，所述多个目标电流值中的每一个目标电流值基于可配置的加权参数被调整。
6.根据权利要求4所述的电力设备，其中，所述控制器包括感应滤波器，并且其中，所述控制器还被配置为使用所述感应滤波器调整所述多个目标电流值中的每一个目标电流值。
7.根据权利要求4所述的电力设备，其中，所述电力设备被配置为在所述输入电力的第一周期期间汲取所述多个目标电流值中的每一个目标电流。
8.根据权利要求7所述的电力设备，其中，所述多个目标电流值中的至少一个目标电流值在所述输入电力的所述第一周期和第二周期之间基于所述可配置的自适应速度参数被调整。
9.根据权利要求1所述的电力设备，其中，所述电力设备包括不间断电源(UPS)。
10.一种用于整形电力设备的输入电流波形的方法，所述方法包括：
采样输入电力的电压波形；
将经采样的电压波形和正弦参考波形进行比较以确定多个偏移值；
将所述多个偏移值中的每一个偏移值与参考表中对应的条目进行比较；以及
基于所述多个偏移值与所述参考表的比较，将所述输入电流波形整形成基本类似于所述电压波形。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括：
基于偏移值更新所述参考表中的至少一个条目。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，基于所述偏移值更新所述参考表中的至少一个条目包括基于可配置的自适应速度参数将所述偏移值的至少一部分添加到所述至少一个条目。
13.根据权利要求11所述的方法，还包括基于将所述参考表中的每一个条目与所述正弦参考波形的对应的样本求和来确定多个目标电流值。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，基于将所述参考表中的每一个条目与所述正弦参考波形的对应的样本求和来确定所述多个目标电流值还包括基于可配置的加权参数调整所述多个目标电流值中的每一个目标电流值。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，基于将所述参考表中的每一个条目与所述正弦参考波形的对应的样本求和来确定所述多个目标电流值还包括使用感应滤波器过滤所述多个目标电流值中的每一个目标电流值。
16.根据权利要求13所述的方法，其中，基于所述多个偏移值将所述输入电流波形整形成基本类似于所述电压波形还包括在所述输入电力的周期期间汲取所述多个目标电流值中的每一个目标电流。
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|---|---|---|---|---|
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| US10097034B2 (en) * | 2014-12-16 | 2018-10-09 | Cyberpower Systems, Inc. | UPS system with network monitoring and attached battery pack information sensing functions |
| US10063077B2 (en) * | 2016-03-28 | 2018-08-28 | The Boeing Company | System architecture for battery charger |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5579197A (en) * | 1995-01-24 | 1996-11-26 | Best Power Technology, Incorporated | Backup power system and method |
| CN1281290A (zh) * | 2000-06-09 | 2001-01-24 | 深圳市华为电气技术有限公司 | 基于调制比的瞬时值比例积分微分控制方法及不间断电源 |
| CN102835003A (zh) * | 2010-03-30 | 2012-12-19 | 松下电器产业株式会社 | 非接触供电系统 |
Family Cites Families (32)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5229651A (en) | 1989-09-08 | 1993-07-20 | Best Power Technology, Inc. | Method and apparatus for line power monitoring for uninterruptible power supplies |
| US5562529A (en) * | 1992-10-08 | 1996-10-08 | Fujitsu Limited | Apparatus and method for uniformly polishing a wafer |
| US5329222A (en) | 1992-11-30 | 1994-07-12 | Westinghouse Electric Corporation | Apparatus and method for dynamic voltage restoration of utility distribution networks |
| US5642300A (en) * | 1996-01-26 | 1997-06-24 | Rotek Instrument Corp. | Precision voltage/current/power source |
| JPH11289668A (ja) | 1998-04-03 | 1999-10-19 | Tokyo Gas Co Ltd | 無効電力制御装置および無効電力制御方法 |
| US6549440B2 (en) | 2001-07-19 | 2003-04-15 | Powerware Corporation | AC power supply apparatus and methods providing output control based on estimated instantaneous reactive power |
| EP1410490B1 (en) | 2001-07-23 | 2013-09-04 | Northern Power Systems Utility Scale, Inc. | Control system for a power converter and method of controlling operation of a power converter |
| US6906933B2 (en) | 2002-11-01 | 2005-06-14 | Powerware Corporation | Power supply apparatus and methods with power-factor correcting bypass mode |
| AU2003293372B2 (en) | 2002-12-06 | 2008-08-07 | Electric Power Research Institute, Inc. | Electrical power supply |
| US20050027597A1 (en) * | 2003-06-26 | 2005-02-03 | Peterson Michael W. | Method for establishing cooperative marketing groups |
| US6944034B1 (en) | 2003-06-30 | 2005-09-13 | Iwatt Inc. | System and method for input current shaping in a power converter |
| JP3992679B2 (ja) | 2003-12-25 | 2007-10-17 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
| US7239043B2 (en) * | 2004-05-26 | 2007-07-03 | Eaton Power Quality Corporation | Power conversion apparatus and methods using an adaptive waveform reference |
| US7317625B2 (en) * | 2004-06-04 | 2008-01-08 | Iwatt Inc. | Parallel current mode control using a direct duty cycle algorithm with low computational requirements to perform power factor correction |
| JP4124209B2 (ja) | 2005-03-23 | 2008-07-23 | 株式会社デンソー | 発電制御装置 |
| US7566988B2 (en) | 2005-06-14 | 2009-07-28 | Liebert Corporation | Method and apparatus for monitoring UPS power sources |
| US7550873B2 (en) | 2007-01-28 | 2009-06-23 | Ming Jiang | Uninterruptible power supply for home/office networking and communication system |
| FR2916100B1 (fr) * | 2007-05-11 | 2009-08-14 | Mge Ups Systems Soc Par Action | Alimentation sans interruption et procede de mise en oeuvre de ladite alimentation |
| TW200919902A (en) | 2007-10-23 | 2009-05-01 | Tpk Touch Solutions Inc | Dual-power loop auto-switch circuit system |
| US7881079B2 (en) * | 2008-03-24 | 2011-02-01 | American Power Conversion Corporation | UPS frequency converter and line conditioner |
| US9162310B2 (en) * | 2008-07-08 | 2015-10-20 | Illinois Tool Works Inc. | Enhanced power factor correction for welding and cutting power supplies |
| MX2011003231A (es) | 2008-09-26 | 2011-07-28 | Xslent Energy Technologies Llc | Generación y control adaptable de formas de onda eléctricas arbitrarias en un sistema de conversión de energía conectado por rejilla. |
| US8305051B2 (en) | 2009-09-30 | 2012-11-06 | Astec International Limited | AC-DC switching power converters with frequency variation in response to load changes |
| JP5461702B2 (ja) | 2009-10-25 | 2014-04-02 | アーベーベー・リサーチ・リミテッド | 火力発電所の補助電源システムの動作を改善する方法および装置 |
| KR101501331B1 (ko) | 2010-02-01 | 2015-03-10 | 지멘스 악티엔게젤샤프트 | 복수의 전기 구동 샤프트를 가지는 선박 구동 시스템 |
| US8791597B2 (en) | 2010-03-12 | 2014-07-29 | Liebert Corporation | Uninterruptible power supply with a dual gain voltage regulator controlling an inverter output voltage based on active and reactive components of current |
| US8552589B2 (en) | 2010-05-14 | 2013-10-08 | Schneider Electric It Corporation | Digital control method for operating the UPS systems in parallel |
| US8946931B2 (en) | 2011-07-28 | 2015-02-03 | Schneider Electric It Corporation | Dual boost converter for UPS system |
| CN104040821B (zh) | 2011-11-11 | 2018-11-02 | 施耐德电气It公司 | 线路平衡ups |
| FR2983651B1 (fr) | 2011-12-06 | 2014-01-03 | Converteam Tech Ltd | Compensateur d'energie reactive et procede de reduction du phenomene de papillotement associe. |
| US20150333566A1 (en) | 2012-09-12 | 2015-11-19 | Schneider Electric It Corporation | A system and method for voltage regulation in a voltage supply |
| WO2014107169A1 (en) | 2013-01-07 | 2014-07-10 | Schneider Electric It Corporation | Power supply control |
-
2013
- 2013-12-31 CN CN201380082075.2A patent/CN106030438B/zh not_active Expired - Fee Related
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5579197A (en) * | 1995-01-24 | 1996-11-26 | Best Power Technology, Incorporated | Backup power system and method |
| CN1281290A (zh) * | 2000-06-09 | 2001-01-24 | 深圳市华为电气技术有限公司 | 基于调制比的瞬时值比例积分微分控制方法及不间断电源 |
| CN102835003A (zh) * | 2010-03-30 | 2012-12-19 | 松下电器产业株式会社 | 非接触供电系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| US10491034B2 (en) | 2019-11-26 |
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