功率補償器的制造方法
【專利摘要】一種用于補償沿功率傳輸線的位置處的電壓的功率補償器，所述補償器具有用于控制在所述補償器兩端生成的電壓的控制器，其中所述電壓被控制以把功率傳輸線的電壓維持在依賴于所述功率傳輸線的位置的值。
【專利說明】功率補償器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)計功率補償器。

【背景技術(shù)】
[0002] 在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中，功率流由發(fā)電設(shè)備控制，并且發(fā)電的速率遵循城市的負載需 求。在未來的電網(wǎng)中，越來越多的可再生能源將以分布式方式被安裝在全城(并且因此全電 網(wǎng)）。因為難以確定可再生功率源(諸如風能和太陽能系統(tǒng))的整體發(fā)電速率，所以希望越來 越多地使用間歇性可再生能源以把動態(tài)穩(wěn)定性引入到ac電力供應(yīng)或通常所謂的ac干線。 在未來的電網(wǎng)中，必須改變控制樣式，以使得：代替如在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)情況中那樣使發(fā)電遵 循負載需求，負載需求應(yīng)當遵循發(fā)電。
[0003] 對于電壓補償，已提出了無功功率控制器用于支持沿傳輸線的電壓。圖Ia圖示了 使用無功功率控制器（1〇〇)作為串聯(lián)無功功率補償器(控制器）的基本原理。當功率從功率 源（102)沿著傳輸線（104)被傳輸時，由于繞組阻抗（106)和電阻（108)兩端的電壓降，輸 出電壓V 2小于輸入電壓V1。串聯(lián)無功功率控制器可以被插入傳輸線的輸出中。通過生成 補償電壓V ramp，可以增加新的輸出電壓V2'以補償沿傳輸線的功率傳輸?shù)碾妷航?。為了?消耗功率，由無功功率控制器生成的補償電壓的電壓矢量垂直于功率流的電流，如在圖Ib 的矢量圖中指示的那樣，其中V_p的矢量垂直于電阻性電壓降IR (其與電流矢量I具有相 同的方向）。使用無功功率控制器或補償器來升高輸出電壓是現(xiàn)有技術(shù)。然而，應(yīng)當注意的 是，在這樣的現(xiàn)有技術(shù)中，無功功率控制器的輸出電壓（即輸出電壓V2'）被調(diào)節(jié)。
[0004] 無功功率控制器對于有技能的讀者將是已知的，并且是包含電子開關(guān)和能量存儲 元件(諸如電感器和/或電容器）的電力電子電路。它們可以被用于利用存儲能量來控制 電力系統(tǒng)中的電流和電壓。參見圖2,無功功率控制器200的使用示例包括串聯(lián)無功功率 補償器202,分流(并聯(lián))無功功率補償器204和統(tǒng)一功率流控制器(其使用串聯(lián)和分流無功 功率控制器的組合)。對于高功率高電壓應(yīng)用(例如大于llkV)，隔離變壓器通常被用于提供 高電壓傳輸線和無功功率控制器的電子電路之間的電氣隔離，如圖2中所示。然而，對于處 于IlOV或230V的干線電壓的應(yīng)用，隔離變壓器不是強制的。例如，如圖3中所示的，專利 [GB2405540. B和US專利US2007057640]中提出的串聯(lián)無功功率控制器300已被用作針對 照明系統(tǒng)306的中央調(diào)光系統(tǒng)，照明系統(tǒng)306由干線電壓饋電而不使用隔離變壓器。無功 功率控制器302的這種使用再次使用標準"輸出電壓反饋控制"來調(diào)節(jié)串聯(lián)無功控制器的 輸出電壓。
[0005] 在針對電壓調(diào)節(jié)的串聯(lián)復(fù)制無功功率控制器的傳統(tǒng)使用中，通常調(diào)節(jié)功率控制器 的輸出電壓。這樣的"輸出電壓控制"是公知的并且其控制方案在圖3中圖示，其中在傳統(tǒng) "輸出反饋控制"的幫助下，輸出電壓V。被調(diào)節(jié)到參考電壓V。'
[0006] 然而，在進一步的發(fā)展中，最近在由HUI，LEE和WU提出的專利申請[US專利申請 61/389489,"Power Control Circuit and Method for Stabilizing a Power Supply"以 及要求其優(yōu)先權(quán)的PCT申請](這兩個申請通過引用以其整體為被合并的水平）中已經(jīng)指 出：如果"V。的輸出電壓控制"被改變?yōu)閳D4中所示的"Vs的輸入電壓控制"，則控制環(huán)路中 的細微改變可以提供無功功率控制器400的新穎特征，其包括（i )調(diào)節(jié)輸入電壓Vs，（ ii )允 許輸出電壓V。波動以使得輸出負載（R1)中的負載功率可以遵循來自提供干線電壓的ac功 率源的可用的功率分布圖。
[0007] 具體來說，如圖4中可以看見的，功率線的電壓Vs包括給控制器402的控制變量， 控制器402連同同步網(wǎng)絡(luò)輸入408向脈寬調(diào)制（PWM)生成器406提供輸入，到達脈寬調(diào)制 器逆變器410,以使得電壓VO波動，允許非臨界負載412中的功率變化，從而使得電壓V s可 以維持恒定。因為具有輸入電壓控制的無功功率控制器可以為ac干線提供電壓支持，所以 它被稱為"電壓彈簧（voltage spring)"或"電彈簧（electric spring)"。針對傳輸線中 的電壓支持（圖5a)的傳統(tǒng)輸出控制和針對中央調(diào)光系統(tǒng)（圖5b)的傳統(tǒng)輸出控制的差別在 電路圖中被圖示，并且與圖5c中的針對控制器的輸入電壓控制相比較。例如，在圖5a中， 針對輸出電壓支持的串聯(lián)無功功率補償被示出為由輸出電壓VO調(diào)節(jié)，而在圖5b中，針對與 有功功率流相關(guān)的調(diào)光照明負載的串聯(lián)無功功率補償被示出為由VO調(diào)節(jié)。在兩種情況中， 適當?shù)拿}寬調(diào)制功率變換器502被示出為由具有并聯(lián)負載506的VO調(diào)節(jié)控制器控制。然 而，參考圖5c，其中無功功率補償被用作由Vs調(diào)節(jié)的"電彈簧"，有功功率流510被示出為 在非臨界負載512兩端耗散，無功控制器514由控制器516控制從而調(diào)節(jié)Vs和維持臨界負 載518兩端的期望電壓。
[0008] 為了圖示這種電彈簧的這些特征，參照圖6a，

【權(quán)利要求】
1. 一種用于補償沿功率傳輸線的位置處的電壓的功率補償器，所述補償器具有用于控 制在所述補償器兩端生成的電壓的控制器，其中所述電壓被控制以把功率傳輸線的電壓維 持在依賴于所述功率傳輸線的位置的值。
2. 如權(quán)利要求1中所述的補償器，包括無功功率補償器。
3. 如權(quán)利要求1或2中所述的補償器，其中所述控制器被布置為根據(jù)增益值提供控制。
4. 如權(quán)利要求3中所述的補償器，其中所述增益值在本地被設(shè)置。
5. 如權(quán)利要求3中所述的補償器，其中所述增益值被遠程設(shè)置。
6. -種功率補償系統(tǒng)，包括如前述權(quán)利要求中任一項所述的功率補償器和至少一個負 載。
7. 如權(quán)利要求6中所述的系統(tǒng)，其中所述負載包括設(shè)施。
8. 如權(quán)利要求6或7中所述的系統(tǒng)，其中所述負載包括過載負載。
9. 如權(quán)利要求3-5中任一項所述的系統(tǒng)，還包括與所述補償器并聯(lián)的臨界負載，其中 所述補償器進行補償以把所述臨界負載兩端的電壓提供為依賴于所述功率傳輸線的位置 的值。
10. -種功率傳輸系統(tǒng)，包括：功率傳輸線和在功率傳輸線的相應(yīng)位置處的多個權(quán)利 要求1-9中任一項所述的補償器或系統(tǒng)，功率傳輸線在每個位置處具有相應(yīng)的電壓值。
11. 如權(quán)利要求10中所述的系統(tǒng)，其中所述功率傳輸線包括分布線。
12. -種在沿功率傳輸線的位置處提供功率補償?shù)姆椒?，包括：控制在所述位置處?功率補償器兩端生成的電壓，以便把功率傳輸線的電壓維持的在依賴于所述位置的值。
【文檔編號】H02J3/24GK104350660SQ201380019271
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月10日
【發(fā)明者】許樹源, B.朝德胡里, 李志群, N.R.朝德胡里 申請人:港大科橋有限公司, 帝國創(chuàng)新有限公司