功率转换系统将输出波形向表示期望的输出波形的理想版本的基准波形收敛。该系统接收关于目标周期性波形的形态和相位的特征信息，生成输出波形，并将该输出波形与基准波形进行比较。该比较可以产生用于改变输出硬件的校正信号，以将输出波形改变成更紧密地与基准波形相匹配。该系统可以针对理想电压或电流波形来收敛输出波形，并可以引入相移。功率系统可以在不执行特定谐波失真分析的情况下输出功率信号，在输出波形中该功率信号具有减少的谐波失真。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施方式涉及电波形的生成和控制，更具体地涉及使用关联到硬件波形生成器和控制器的软件处理来自适应地生成和控制任意电波形，以及更具体地涉及其在电并网功率转换中的使用。版权通知/许可 本专利文件公开的部分可以包括受版权保护的材料。版权所有者不能反对任何人复制公开在专利商标局的专利文件或记录中的专利文献或专利公开，但是可以保留所有的版权。版权通知适用于以下所述的所有数据，以及适用于附图和以下所述的任意软件版权 2009aslent能量技术，保留所有版权。
技术介绍
波形的谐波失真的特点是在波形中会出现为基频的整数倍的不需要的频率(称为基频的“谐波”)。通过使用傅里叶分析，所有的交流波形的特点都是基本正弦频率及其谐波的和。用于传递能量的理想波形是纯正弦的波形。因此，期望的理想功率信号波形是具有50/60赫兹的基频(取决于国家)且没有谐波失真的纯正弦波形。在电力网中，不期望的谐波失真会导致感应电机、变压器、电容器发热，且会使中性电力线路过载。需要精确电压波形的设备(例如可控硅整流器(SCR))也会受到谐波失真的影响(例如，过热)。在多相系统中，由于单个相位失真负载引起的谐波会扩展到其它(例如三个)的相位上，使得中性电流(neutral current)(即中性线路(neutral line)上的电流)的值高于活动线路电流的值。当谐波不存在时，中性线路典型地只携带小的电流。当单相负载引入谐波时，会增加使中性线路过载的风险。中性线路过载增加了过热以及着火的风险，且可能造成接地问题。电力网系统中的谐波影响变电站变压器和功率因子校正电容器。变压器受失真的电流波形的影响，其中变压器产生过多的热，从而缩短其寿命预期。电容器受电压波形的影响，从而产生过多的热，并伴随爆炸的风险。在电源和负载中的谐波失真会存在问题，并需要谨慎处理。电力系统(例如在美国连接到电网的光电逆变器)必须符合UL 1741互连标准。该标准要求谐波电压的总的均方根不可以超过额定电压的基频均方根输出的百分之三十4. 1节)。任意一个谐波不可以超过基频均方根输出的百分之十五。这些测量必须使用将其百分之百的额定输出递送到阻性负载的逆变器来做出。DC-AC功率逆变器(其常出现在光电或风力发电系统中)使用脉宽调制器(PWM)来生成正弦波。虽然这产生了相对纯的正弦波，但是谐波含量仍然存在，且会实际上由逆变器中的其它硬件引入。逆变器的功率输出不能实现减少谐波的最大性能。此外，需要控制和 /或减少谐波以符合连接到电力网的设备的互连标准。在逆变器电源中常使用滤波器，该滤波器使用PWM来消除谐波失真。这些增加了大量的成本以及功率传输的低效。这种滤波器的替换是通过生成逆向谐波信号并将其施加给PWM来补偿检测到的谐波，以消除失真。这种方式需要大量的软件处理或其他昂贵的硬件。在这些传统系统中，设备的成本随着需要控制的谐波数量的增加而上升。为了降低成本和复杂性，常常忽略某些谐波，这使计数器运行到期望的效果。电网电压和电流之间的相移在“无功功率”的传输中对电网起着重要作用。当该相移发生时，传输线用作感应负载，其降低了沿该线路上的电压。对传输线的这种影响导致电压起伏(brownout)和停电。在应用中最感兴趣的是在电网上的每个地方将这种相移减少到某种程度。通常的实践是将相移保持在大约.90或.95功率因子，以防止发生谐振现象。相移由感应负载引入，但是通常通过数英里以外的大功率发电机提供。通过静态容性补偿器可以进一步本地补偿该相移，但是这是很昂贵的。附图说明 以下描述包括对附图的描述，其具有通过本专利技术的实施方式的实现方式的示例的方式给出图示。附图应当被理解为示例的方式而不是限制的方式。这里所用的对一个或多个“实施方式”的引用应当被理解为描述包括在本专利技术的至少一个实现方式中的特定特征、 结构或特性。因此，例如这里出现的短语“在一个实施方式中”或“在可替换实施方式中”描述本专利技术的多种实施方式和实现方式，不必都指代同一个实施方式。但是，它们也不必是相互排斥的。图1是控制谐波失真的系统的实施方式的框图，该系统具有耦合到硬件波形控制器的软件反馈控制子系统； 图2是控制谐波失真的系统的实施方式的框图； 图3是嵌套(nested)反馈控制系统的内控制环路(inner control loop)的实施方式的框图； 图4是用于基于理想基准信号生成输出信号的过程的实施方式的流程图。这里示出了对以下某些细节和实现方式的描述，包括对附图的描述(这些附图可以描绘以下所述的实施方式的一些或全部)以及论述本文呈现的创造性概念的其它可能的实施方式或实现方式。以下提供了对本专利技术的实施方式的概述，之后是参考附图的更具体的描述。具体实施例方式如这里所述，基于理想输出生成输出，其提供针对给定输入信号的对输出信号的谐波失真控制。在一个实施方式中，与硬件波形生成和控制结合的软件处理确保输出波形的形态(shape)、比例以及时序(timing)。输出波形基于输入同步信息(包括但不限于时序、定相和/或频率信息)、实际输出波形的瞬时形式、以及表格数据表示的基准“理想”波形。通过测量实际输出，并提供对控制/生成机制的校正，系统在给定关于时序、定相以及其它频率特性的特定输入信息、实际输出波形以及表示理想目标波形的特定表的任意输出波形上收敛(converge)。这种系统可以用于产生任何的任意输出电波形，该任意输出电波形具有低的不期望谐波失真以及与表示理想波形的基准表格数据相关的任意相位。这样， 就能够控制输出信号的谐波失真和相位。如这里所述，不是处理与负载相距数英里的“无功功率”的问题，无功功率可以本地生成，从而产生更为成本有效的方法来处理目前存在于并网系统中的“无功功率”问题。 在一个实施方式中，并网功率转换系统动态地在需要时提供有功功率和无功功率的混合， 这节省了成本，并提供更为稳定的电力网。在一个实施方式中，功率转换系统动态地改变其输出电流(本地)与电网电压之间的相移，以在需要时提供有功功率和无功功率的混合。对本地生成无功功率和相对于目标周期性波形来改变输出波形的相位的参考可以被理解为实现类似的目的。在一个实施方式中，在面对电网时，通过控制输出波形的相移来在负载处本地地控制功率因子。这样，从负载的角度，通过将输出波形的相移与负载的相移相匹配，能够将功率因子维持在“ 1 ”或非常接近于“ 1 ”。因此，相对于电网，输出波形和负载可以异相，从而在负载处本地地有效“生成无功功率”。可以通过将输出波形与理想的期望输出波形相匹配来控制相位，而不是尝试对输出进行滤波或将输出匹配到电网和/或负载。控制过程(例如，经由微处理器或其它形式的控制器的软件处理来实现)接收用于目标或同步信号的关于特定期望周期性时序、定相或其它频率信息的信息。该控制过程还对生成的输出波形的瞬时幅度进行采样。频率信息和瞬时幅度可以依赖于负载特性。该控制过程逐点地将接收到的数据与基准数字化理想波形(例如，以表格形式存储的基准波形)的设定点(setpoint)进行比较，并逐点地计算误差数据。在一个实施方式中，并行执行所述比较和计算。理想波形可以精确同步到目标或同步信号，或其可以具有固定的相位偏移(phase offset) 0当应用相位偏移时，能本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种方法，该方法包括：接收关于目标周期性波形的特征形态和相位信息；使用输出硬件生成输出波形；对所述输出波形进行采样；将所述输出波形与对应的基准输出波形进行比较，该基准输出波形表示基于接收到的特征形态和相位信息的所述目标周期性波形的理想版本；基于将所述输出波形与所述基准输出波形进行比较来生成反馈信号；以及基于所述反馈信号在运行时间时调整所述输出硬件的操作，其中调整所述输出硬件的操作将所述输出波形向所述基准输出波形和相位收敛。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：F·P·马罗内，
申请(专利权)人：艾克斯兰能源技术公司，
类型：发明
国别省市：US
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