功率質(zhì)量控制的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明名稱為功率質(zhì)量控制。一種集成功率質(zhì)量控制系統(tǒng)（60）包括變壓器（62），變壓器（62）具有繞在磁芯（158）上的初級繞組（64）、次級繞組（66、74）和補(bǔ)償繞組（68、75）。該系統(tǒng)中的功率電子變流器（78）向補(bǔ)償繞組提供參考電壓以用于在變壓器的次級繞組中注入串聯(lián)電壓。利用控制器（80）以基于功率質(zhì)量控制需求為功率電子變流器生成參考電壓。
【專利說明】功率質(zhì)量控制
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 系統(tǒng)的實(shí)施例一般涉及電力網(wǎng)，更確切地來說涉及配電網(wǎng)絡(luò)中的功率質(zhì)量。
【背景技術(shù)】
[0002]電功率系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)包括如發(fā)電機(jī)、變壓器和實(shí)時監(jiān)視設(shè)備的多種硬件元件，以及如功率流分析軟件、故障檢測軟件、和用于發(fā)電、輸電和配電的恢復(fù)軟件的軟件。
[0003]隨著分布式發(fā)電的增長，將分布式發(fā)電機(jī)集成到現(xiàn)有功率系統(tǒng)帶來了如電壓調(diào)整、穩(wěn)定性和功率質(zhì)量問題的技術(shù)挑戰(zhàn)。功率質(zhì)量是以消費(fèi)者為重心的基本度量，并且很大程度地受到配電和傳輸網(wǎng)絡(luò)操作的影響。
[0004]一般來說，功率系統(tǒng)運(yùn)營商通過將負(fù)載總線電壓保持在其允許極限內(nèi)來確保供給到消費(fèi)者的功率的質(zhì)量。對系統(tǒng)配置的任何改變或功率需求中的任何改變可能導(dǎo)致系統(tǒng)中更高或更低的電壓。在一些情況中，可以通過再分配系統(tǒng)中產(chǎn)生的無功功率，如通過調(diào)整變壓器抽頭和切換伏安無功(VAR)源(如電容器組)來改善電壓電平的可變性。另一個選擇是使用串聯(lián)變壓器來調(diào)整饋路電壓。但是，變壓器抽頭對每年開關(guān)次數(shù)有限制，并且對于頻繁電壓變化不是令人滿意的解決方案。再者，電容器組和串聯(lián)變壓器往往需要單獨(dú)安裝，并且對于較低電抗電阻(X/R)比可能不夠有效。再者，串聯(lián)變壓器需要斷開饋線來進(jìn)行安裝。
[0005]出于這些和其他原因，需要改進(jìn)的功率質(zhì)量控制系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種集成功率質(zhì)量控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括變壓器，該變壓器包括繞在磁芯上的初級繞組、至少一個次級繞組和至少一個補(bǔ)償繞組。該系統(tǒng)還包括功率電子轉(zhuǎn)換器和控制器，該功率電子變流器向補(bǔ)償繞組提供參考電壓以在次級繞組中注入串聯(lián)電壓，該控制器基于功率質(zhì)量控制需求為功率電子變流器生成參考電壓。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例，提供一種控制至負(fù)載的功率的方法。該方法包括提供變壓器，該變壓器包括繞在磁芯上的初級繞組、至少一個次級繞組和至少一個補(bǔ)償繞組，并且基于功率質(zhì)量控制需求為功率電子變流器生成參考電壓。該方法還包括利用功率電子變流器在補(bǔ)償繞組兩端提供參考電壓以便在次級繞組中注入串聯(lián)電壓。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]當(dāng)參考附圖閱讀下文詳細(xì)描述時，將更好地理解本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)點(diǎn)，在這些附圖中相似的符號表示相似的部件，其中:
圖1a是配電系統(tǒng)的單線圖；
圖1b圖示基于與配電站的距離的電壓降的影響；
圖2是柱式配電變壓器的示意圖表示；
圖3是根據(jù)本系統(tǒng)實(shí)施例的集成功率質(zhì)量控制系統(tǒng)的示意圖表示；
圖4a和圖4b是根據(jù)本系統(tǒng)實(shí)施例的、圖3的功率電子變流器中采用的兩個示范單相變流器的不意圖表不;
圖5是根據(jù)本系統(tǒng)實(shí)施例的用于功率電子變流器的控制器的框圖表示；
圖6是根據(jù)本系統(tǒng)實(shí)施例的集成功率質(zhì)量控制系統(tǒng)的一個實(shí)施例的示意圖表示；
圖7是根據(jù)本系統(tǒng)實(shí)施例的集成功率質(zhì)量控制系統(tǒng)的另一個實(shí)施例的示意圖；
圖8是根據(jù)本系統(tǒng)實(shí)施例的集成功率質(zhì)量控制系統(tǒng)的又一個實(shí)施例的示意圖表示；以
及
圖9是根據(jù)本系統(tǒng)實(shí)施例的三相集成功率質(zhì)量控制系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖表示?！揪唧w實(shí)施方式】
[0009]本文描述的實(shí)施例涉及一種集成功率質(zhì)量控制系統(tǒng)，其采用其中具有有源補(bǔ)償繞組以補(bǔ)償電壓波動的配電變壓器。雖然該集成功率質(zhì)量控制系統(tǒng)的實(shí)施例將在配電變壓器的上下文中以及針對電壓波動來描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，該集成功率質(zhì)量控制系統(tǒng)可以與如傳輸變壓器的其他變壓器和針對如諧波補(bǔ)償?shù)钠渌鼞?yīng)用結(jié)合來使用。
[0010]功率系統(tǒng)典型地由三個階段組成，即i)發(fā)電，ii)輸電和iii)配電。發(fā)電功率典型地在I kV至30 kV的范圍中，然后以如230 kV - 765 kV的更高電壓輸送到配電站。在配電站處，根據(jù)消費(fèi)者類型，再次將電壓降低到120伏特至35 kV范圍中的多種電平。采用多個變壓器將來自發(fā)電站的電壓電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換/更改，然后才送達(dá)消費(fèi)者。
[0011]圖1a圖示配電系統(tǒng)10的單線圖，并且圖1b示出表示配電系統(tǒng)10中多種負(fù)載點(diǎn)處電壓的對應(yīng)曲線圖30的仿真結(jié)果。配電系統(tǒng)10包括配電站12，配電站12使得配電變壓器14和負(fù)載16連接到饋線18。配電站12可以從一個或多個輸電站(未示出)接收功率。配電變壓器14可以是三相變壓器或單相變壓器，具體取決于負(fù)載16的類型，即工業(yè)用電或居民用電。配電系統(tǒng)10還可以包括連接到饋線18以向負(fù)載16供給功率的柱式配電變壓器(未不出)。
[0012]曲線圖30是仿真的結(jié)果，并且示出分別對應(yīng)于高負(fù)載期間和低負(fù)載期間的兩個曲線36、38。曲線圖30中的水平軸32表示負(fù)載16與配電站12的距離以及垂直軸34表示饋線18上的負(fù)載點(diǎn)處的電壓。饋線18每單位長度具有某個量阻抗(Z)，該阻抗導(dǎo)致每單位長度電壓降IZ，其中I是饋線中流過的電流。由此，沿著饋線18的長度連接的負(fù)載16將具有不同的電壓電平，并且饋線18的遠(yuǎn)端處的負(fù)載具有最小電壓。正如從曲線圖38可見到的，饋線的配電站端12處的電壓是1.02 pu。但是，對應(yīng)負(fù)載3的饋線遠(yuǎn)端處的電壓是約0.97 pu (例如，居民消費(fèi)者將觀察到約116伏特而非120)。如果負(fù)載將增加，則遠(yuǎn)端電壓將下降到甚至更低值(即，從1.02 pu至0.96 pu)，正如從曲線36可觀察到的。
[0013]負(fù)載電壓波動的另一個原因是分布式發(fā)電(如太陽能和風(fēng)力發(fā)電)提供的有功功率和無功功率中的變化。例如，在一個實(shí)施例中，太陽能發(fā)電可能位于饋線18的遠(yuǎn)端。在這種情況中，負(fù)載變化可能發(fā)生在饋線的中心。由此，系統(tǒng)應(yīng)該按負(fù)載和分布式發(fā)電中的變化的任一方向調(diào)整沿著饋線18的電壓。
[0014]圖2示出向居民住宅供給功率的柱式配電變壓器40的示意圖。柱式配電是包括柱式配電變壓器、地下配電變壓器以及用于向至少一個負(fù)載源(如居民住宅、公司、政府辦公地、學(xué)校及其任何組合)供給功率的任何相當(dāng)配電系統(tǒng)的術(shù)語。柱式配電變壓器40包括初級繞組42，初級繞組42典型地以中壓Vm從配電站12 (圖1)接收功率。柱式配電變壓器40的次級繞組44是分相繞組。在本示例中，次級繞組44被次級繞組44的中心抽頭46分成兩個部分。次級繞組端Pl和P2兩端的額定電壓一般是低壓VI，其小于中壓Vm。在一個實(shí)施例中，中壓Vm可以是7200伏特，以及低壓可以是240伏特。中心抽頭46在次級端上提供三個導(dǎo)線。次級端上的三個導(dǎo)線是中心抽頭N，次級繞組端Pl相對于中心抽頭N為Vsl伏特，以及另一個次級繞組端P2相對于中心抽頭N為Vs2伏特。一般來說，Vl等于Vsl與Vs2之和。
[0015]可以將負(fù)載連接在端Pl與N之間獲得電壓輸出VsI，將負(fù)載連接到在端P2與N之間獲得Vs2電壓輸出，以及通過將負(fù)載連接在端Pl和P2兩端獲得Vl伏特連接。應(yīng)該理解由于跨過這些端的任何一些的電壓變化，連接到這些端的負(fù)載受到影響。例如，燈可能更亮或更暗地發(fā)光，并且甚至可能導(dǎo)致白熾燈燈泡過早地熄滅。劣質(zhì)的功率供給還可能導(dǎo)致電子設(shè)備故障(尤其是計算機(jī))并且可能導(dǎo)致無線電或電視接收的干擾。根據(jù)本系統(tǒng)的實(shí)施例，在變壓器40中包含補(bǔ)償繞組以調(diào)整變壓器的輸出電壓，以使消費(fèi)者能夠接收到高質(zhì)量功率供給。
[0016]圖3示出根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的集成功率質(zhì)量控制系統(tǒng)60。集成功率質(zhì)量控制系統(tǒng)60包括配電變壓器62，配電變壓器62具有初級繞組64、第一次級繞組66、第二次級繞組74和第一補(bǔ)償繞組68及第二補(bǔ)償繞組75。在所示的實(shí)施例中，有兩個補(bǔ)償繞組68、75與次級繞組66、74的兩個輸出端70和72串聯(lián)連接，但是在另一個實(shí)施例中，還可以采用單個補(bǔ)償繞組。在又一個實(shí)施例中，可以將至少一個補(bǔ)償繞組與初級繞組64串聯(lián)連接。
[0017]在一個實(shí)施例中，補(bǔ)償繞組68、75與配電變壓器62共用磁芯，S卩，補(bǔ)償繞組68、75繞在與初級繞組64和次級繞組66和74相同的芯上。采用共同磁芯的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省空間和節(jié)省成本以用于補(bǔ)償繞組68、75的冷卻和封裝。功率電子變流器78基于參考電壓信號82控制補(bǔ)償繞組68、75兩端的電壓，促成磁芯中磁通量的控制，并由此控制次級繞組66、74兩端的電壓。參考電壓信號82由控制器80生成，并且基于來自配電變壓器62的輸出端的反饋信號83。在一個實(shí)施例中，反饋信號83可以是電壓傳感器和/或電流傳感器(未示出)獲得的電壓信號或電流信號或其組合的組合。
[0018]在一個實(shí)施例中，功率電子變流器78包括單相變流器88和84，單相變流器88和84分別耦合到補(bǔ)償繞組68、74以控制補(bǔ)償繞組68、74兩端的電壓。再者，功率電子變流器78可以包括另一個單相變流器86，以便對所有單向變流器88、84和86的公共直流(DC)鏈路(未示出)充電。單相變流器86通過從變壓器62提取有功功率來對公共DC鏈路充電。在一個實(shí)施例中，為了從變壓器62提取有功功率，單相變流器86在輸出端70、72處注入適合的電流。在一個實(shí)施例中，單相變流器88、84和86可以是雙向變流器，即，將功率從交流(AC)變換成直流(DC)和/或從DC變換成AC的變流器。
[0019]一般來說，所有變流器88、84和86都是雙向的，具有公共DC鏈路并與配電變壓器62交換有效功率或有功功率。更常見的，單相變流器88和84向配電變壓器62供給有功功率，配電變壓器62促成公共DC鏈路的放電，然后單相變流器86從配電變壓器62接收有功功率以將DC鏈路充電到其最初階段。
[0020]圖4a和圖4b示出如圖3的功率電子變流器78的功率電子變流器中采用的兩個示范單相變流器90、100。單相變流器90是由兩個并聯(lián)分支97、98組成的全橋網(wǎng)絡(luò)，這兩個并聯(lián)分支97、98各具有分別串聯(lián)連接的半導(dǎo)體器件91、92和93、94。DC鏈路95與兩個分支97、98并聯(lián)連接。在兩個分支97、98的中點(diǎn)處取單相變流器90的輸出連接96。半導(dǎo)體器件可以包括絕緣柵雙極晶體管(IGBT)或金屬氧化物場效應(yīng)晶體管(MOSFET)。
[0021]參考圖4b，單相變流器100是由與功率變流器分支106并聯(lián)連接的分割DC鏈路107組成的半橋網(wǎng)絡(luò)。功率變流器分支106包括串聯(lián)連接的兩個半導(dǎo)體器件101和102，以及分割DC鏈路107包括串聯(lián)連接的兩個DC鏈路電容器103、104。在功率變流器分支106與分割DC鏈路107的中點(diǎn)處取單相變流器100的輸出連接105。正如本文論述的，可以將這些單相變流器90、100的任何一個連接到在補(bǔ)償繞組兩端以控制其電壓或跨過變壓器的兩個功率端連接以對DC鏈路充電。而且，本領(lǐng)域技術(shù)人員設(shè)想到的單相變流器的其他實(shí)施例也在本系統(tǒng)的范圍內(nèi)。
[0022]圖5示出根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的圖4的功率電子變流器的控制器110。在所示的實(shí)施例中，控制器110包括用于控制補(bǔ)償繞組兩端的電壓的單相變流器(圖3的82或84)的補(bǔ)償繞組子控制器112和用于控制DC鏈路的單相變流器86 (圖3)的DC鏈路子控制器114。在其中配電變壓器中采用兩個補(bǔ)償繞組的一個實(shí)施例中，可以使用兩個補(bǔ)償繞組子控制器112?？刂破?10接收反饋信號116，如配電變壓器62的每個端處的輸出電壓和輸出電流以及來自功率電子變流器78的DC鏈路電壓量值。
[0023]在本示例中，補(bǔ)償繞組子控制器112包括電壓量值和相位計算模塊118，其確定配電變壓器62的輸出電壓的量值和相位。錯誤檢測模塊122將配電變壓器62的輸出電壓量值和相位與參考電壓量值和相位120比較以確定錯誤信號124。然后將錯誤信號饋送到比例積分(PI)控制器126，比例積分(PI)控制器126基于錯誤信號確定加到輸出電壓以達(dá)到參考電壓并將錯誤信號減少到大約O的串聯(lián)電壓的量值和相位。等效電壓生成和脈寬調(diào)制(PWM)模塊128然后為單相變流器88或84生成PWM脈沖。在一個實(shí)施例中，補(bǔ)償繞組與次級繞組之間的匝數(shù)比也被納入生成PWM脈沖的考慮中，正如本文論述的。
[0024]為了說明的目的，變壓器的兩個繞組之間的電壓比可以給定為V1/V2=N1/N2，其中Vl和V2是分別具有等于NI和N2的匝數(shù)的變壓器繞組兩端的電壓。假定變壓器次級繞組電壓是V2 (無中心抽頭)以及初級繞組與次級繞組之間的匝數(shù)比N1/N2是30/1，以及補(bǔ)償繞組和次級繞組之間的匝數(shù)比N3/N2是3/1。在一個實(shí)施例中，V2設(shè)為等于120伏特(SP，Vl=3600伏特)，但是，當(dāng)測量時，V2實(shí)際為110伏特(B卩，Vl=3300伏特)。這暗示在V2中需要加上10伏特的串聯(lián)電壓Vser以使之等于為120伏特的參考值。在此情況中，可以通過將Vl增加300伏特或使V3等于30伏特來按10伏特調(diào)整電壓V2。由此，等效電壓生成和脈寬調(diào)制(PWM)模塊128首先根據(jù)PI控制器126確定的Vser來計算V3，然后為單相變流器88或84生成PWM脈沖。
[0025]參考電壓量值和相位120是基于功率質(zhì)量控制需求來確定的，并且由系統(tǒng)操作人員或另一個小控制器(未示出)確定。功率質(zhì)量控制需求包括電壓調(diào)整、功率系數(shù)校正、諧波失真補(bǔ)償和無功功率補(bǔ)償?shù)钠渲兄弧＠?，如果功率質(zhì)量控制需求是電壓調(diào)整，則可以由操作人員將參考輸出電壓饋送到系統(tǒng)中，以及可以通過參考輸出電壓和測量的配電變壓器輸出電壓的向量相減(即，Vser=Vref-V2)來確定需要注入的參考電壓。但是，如果功率質(zhì)量控制需求是無功功率補(bǔ)償，則第二控制器可以確定實(shí)際無功功率，并將其與參考無功功率比較以找出參考電壓量值和相位。相似地，在諧波補(bǔ)償需求的情況中，可以采用第二控制器來生成參考電壓量值和相位。[0026]DC鏈路子控制器114包括錯誤檢測模塊130，錯誤檢測模塊130確定實(shí)際DC電壓132與參考DC電壓134之間的差并將錯誤信號136提供到PI控制器138。PI控制器138然后為PWM模塊142確定量值或振幅調(diào)制比，PWM模塊142然后為單相變流器86生成PWM脈沖。
[0027]應(yīng)該注意，在圖5中，僅示出示范控制器。但是，控制補(bǔ)償繞組兩端的電壓或控制DC鏈路電壓的其他控制器以及對本文披露的控制器所進(jìn)行的修改也在本系統(tǒng)的范圍內(nèi)。例如，在一個實(shí)施例中(例如，故障的情況中)，可以按點(diǎn)劃線113所示來耦合補(bǔ)償繞組子控制器112和DC鏈路子控制器114，并且可以有一些組件的交叉耦合。
[0028]圖6示出集成功率質(zhì)量控制系統(tǒng)150的一個實(shí)施例的示意圖。集成功率質(zhì)量控制系統(tǒng)150包括變壓器152，變壓器152具有繞在磁芯158上的初級繞組154和次級繞組156。還將補(bǔ)償繞組160與初級繞組154相連續(xù)地繞在磁芯158上。功率電子變流器162并聯(lián)連接在初級繞組154的兩個輸入端164、166兩端，并且被控制成從輸入端164、166接收有功功率以對DC鏈路充電，正如本文論述的。功率電子變流器162的輸出端168、170還連接在補(bǔ)償繞組160兩端?？刂破?未示出)控制功率電子變流器162的輸出電壓，并相應(yīng)地改變補(bǔ)償繞組160兩端的電壓。隨著補(bǔ)償繞組160兩端的電壓改變，它改變了變壓器中的磁通量，并相應(yīng)地它改變了次級繞組156兩端的電壓。此技術(shù)可以稱為磁串聯(lián)補(bǔ)償，因為初級繞組導(dǎo)致的磁通量和補(bǔ)償繞組導(dǎo)致的磁通量得以相加，使得變壓器中的最終磁通量改變次級繞組156兩端的輸出電壓。由此，并非電壓相加，而是兩個磁通量得以相加，從而導(dǎo)致輸出電壓中的改變。
[0029]圖7示出集成功率質(zhì)量控制系統(tǒng)180的另一個實(shí)施例的示意圖。在這個實(shí)施例180中，與圖6的實(shí)施例150相比的主要差異在于，補(bǔ)償繞組160現(xiàn)在與次級繞組156串聯(lián)連接，而非與初級繞組154串聯(lián)連接。再者，功率電子變流器輸入連接并聯(lián)連接到次級繞組156的輸出端165、167，以及功率電子變流器輸出連接168、170連接在補(bǔ)償繞組160兩端。
[0030]圖8示出集成功率質(zhì)量控制系統(tǒng)200的又一個實(shí)施例。在實(shí)施例200中，補(bǔ)償繞組160既不與初級繞組154串聯(lián)連接，也不與次級繞組156串聯(lián)連接，而是單獨(dú)地繞在磁芯158上。實(shí)施例180和200中的功率電子變流器162的控制與本文論述的控制相似。
[0031]圖9示出根據(jù)本系統(tǒng)的實(shí)施例的三相集成功率質(zhì)量控制系統(tǒng)的示意圖表示。一般來說，在此實(shí)施例中，三相變壓器中也可以采用本文論述的補(bǔ)償繞組。由此，三相集成功率質(zhì)量控制系統(tǒng)250包括三相變壓器252，三相變壓器252具有初級繞組254和次級繞組256。端Al、BI和Cl形成變壓器252的輸入端，而端al、bl和cl形成變壓器252的輸出端。補(bǔ)償繞組258與初級繞組254串聯(lián)連接，但是在另一個實(shí)施例中，補(bǔ)償繞組258還可以與次級繞組256串聯(lián)連接。可以包括三相變流器的功率電子變流器260基于來自控制器262的輸入信號控制補(bǔ)償繞組258兩端的電壓。
[0032]本系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)包括無論是居民用電、商業(yè)用電還是政府用電，對負(fù)載供給的饋線功率均為穩(wěn)定，改進(jìn)了功率質(zhì)量，無需斷開饋線和優(yōu)化了系統(tǒng)的尺寸和成本。
[0033]雖然本文僅圖示和描述了本發(fā)明的某些特征，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將設(shè)想到許多修改和更改。因此，要理解，所附權(quán)利要求應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的真實(shí)精神內(nèi)的所有此類修改和更改。
[0034]元件列表10配電系統(tǒng)12配電站14配電變壓器16負(fù)載18饋線
30配電系統(tǒng)中多種負(fù)載點(diǎn)處的電壓的曲線圖32水平軸34垂直軸
36高負(fù)載期間的曲線圖38低負(fù)載期間的曲線圖40柱式配電變壓器42初級繞組44次級繞組46中心抽頭
60集成功率質(zhì)量控制系統(tǒng)
62配電變壓器
64初級繞組
66第一次級繞組
68第一補(bǔ)償繞組
70、72次級繞組的輸出端
74第二次級繞組
75第二補(bǔ)償繞組
78功率電子變流器
80控制器
82參考電壓信號
83反饋信號
84、88、86單相變流器
90、100單相變流器
91、92、93、94半導(dǎo)體器件95 DC鏈路
96單相變流器的輸出連接97、98功率變流器分支107分割DC鏈路106功率變流器分支101、102半導(dǎo)體器件103、104兩個DC鏈路電容器105單相變流器的輸出連接110控制器
112補(bǔ)償繞組子控制器114 DC鏈路子控制器113交叉耦合116反饋信號
118電壓量值和相位計算模塊122錯誤檢測模塊120參考電壓量值和相位124錯誤信號126 PI控制器
128等效電壓生成和脈寬調(diào)制(PWM)模塊
130錯誤檢測模塊
132實(shí)際DC電壓
134參考DC電壓
136錯誤信號
138 PI控制器
150集成功率質(zhì)量控制系統(tǒng)的一個實(shí)施例
152變壓器
154初級繞組
156次級繞組
158磁芯
160補(bǔ)償繞組
162功率電子變流器
164、166輸入端
168、170輸出端
180集成功率質(zhì)量控制系統(tǒng)的另一個實(shí)施例
200集成功率質(zhì)量控制系統(tǒng)的又一個實(shí)施例
250三相集成功率質(zhì)量控制系統(tǒng)
252三相變壓器
254初級繞組
256次級繞組
258補(bǔ)償繞組
260功率電子變流器
262控制器。
【權(quán)利要求】
1.一種集成功率質(zhì)量控制系統(tǒng)(60)，包括: 變壓器(62)，所述變壓器(62)包括繞在磁芯(158)上的初級繞組(64)、至少一個次級繞組(66、74)和至少一個補(bǔ)償繞組(68、75); 功率電子變流器(78)，所述功率電子變流器(78)向所述補(bǔ)償繞組提供參考電壓以用于在所述次級繞組中注入串聯(lián)電壓；以及 控制器(80)，所述控制器(80)基于功率質(zhì)量控制需求為所述功率電子變流器生成所述參考電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的集成功率質(zhì)量控制系統(tǒng)，其中所述補(bǔ)償繞組與所述初級繞組或所述次級繞組串聯(lián)連接，或單獨(dú)地繞在所述磁芯上。
3.如權(quán)利要求1所述的集成功率質(zhì)量控制系統(tǒng)，其中所述補(bǔ)償繞組配置成控制所述磁芯中的磁通量以用于在所述次級繞組中注入所述串聯(lián)電壓。
4.如權(quán)利要求1所述的集成功率質(zhì)量控制系統(tǒng)，其中所述功率電子變流器包括采用公共DC鏈路的多個雙向變流器或三相變流器。
5.如權(quán)利要求4所述的集成功率質(zhì)量控制系統(tǒng)，其中所述多個雙向變流器包括DC至AC變流器以控制所述補(bǔ)償繞組兩端的所述參考電壓，以及包括AC至DC變流器以用于通過與所述變壓器交換有功功率來對所述公共DC鏈路充電。
6.如權(quán)利要求5所述的集成功率質(zhì)量控制系統(tǒng)，其中所述控制器包括第一控制器以控制所述DC至AC變流器，以及包括第二控制器以控制所述AC至DC變流器。
7.如權(quán)利要求6所述的集成功率質(zhì)量控制系統(tǒng)，其中所述控制器配置成基于參考DC電壓與實(shí)際DC電壓之間的誤差來生成振幅調(diào)制比以用于為所述AC至DC變流器生成PWM脈沖。
8.如權(quán)利要求6所述的集成功率質(zhì)量控制系統(tǒng)，其中所述第一控制器配置成基于所述補(bǔ)償繞組與所述次級繞組的匝數(shù)比之間的關(guān)系以及基于所述功率質(zhì)量需求確定的參考次級繞組電壓生成所述參考電壓。
9.如權(quán)利要求1所述的集成功率質(zhì)量控制系統(tǒng)，其中所述功率質(zhì)量控制需求包括電壓調(diào)整、功率系數(shù)校正、諧波失真補(bǔ)償和無功功率補(bǔ)償?shù)钠渲兄弧?br> 10.一種控制到負(fù)載的功率的方法，包括: 提供變壓器(62)，所述變壓器(62)包括繞在磁芯(158)上的初級繞組(64)、至少一個次級繞組(66、74)和至少一個補(bǔ)償繞組(68、75)； 基于功率質(zhì)量控制需求為功率電子變流器(78)生成參考電壓；以及 采用所述功率電子變流器在所述補(bǔ)償繞組兩端提供所述參考電壓以便在所述次級繞組中注入串聯(lián)電壓。
【文檔編號】H02J3/12GK103825278SQ201310568399
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月15日
【發(fā)明者】P.T.B.維杰庫恩, A.帕諾斯延, M.R.沙 申請人:通用電氣公司