功率补偿器的制造方法
【专利摘要】一种用于补偿沿功率传输线的位置处的电压的功率补偿器，所述补偿器具有用于控制在所述补偿器两端生成的电压的控制器，其中所述电压被控制以把功率传输线的电压维持在依赖于所述功率传输线的位置的值。
【专利说明】功率补偿器
【技术领域】
[0001] 本发明设计功率补偿器。
【背景技术】
[0002] 在传统电力系统中，功率流由发电设备控制，并且发电的速率遵循城市的负载需 求。在未来的电网中，越来越多的可再生能源将以分布式方式被安装在全城(并且因此全电 网）。因为难以确定可再生功率源(诸如风能和太阳能系统)的整体发电速率，所以希望越来 越多地使用间歇性可再生能源以把动态稳定性引入到ac电力供应或通常所谓的ac干线。 在未来的电网中，必须改变控制样式，以使得：代替如在传统电力系统情况中那样使发电遵 循负载需求，负载需求应当遵循发电。
[0003] 对于电压补偿，已提出了无功功率控制器用于支持沿传输线的电压。图Ia图示了 使用无功功率控制器（1〇〇)作为串联无功功率补偿器(控制器）的基本原理。当功率从功率 源（102)沿着传输线（104)被传输时，由于绕组阻抗（106)和电阻（108)两端的电压降，输 出电压V 2小于输入电压V1。串联无功功率控制器可以被插入传输线的输出中。通过生成 补偿电压V ramp，可以增加新的输出电压V2'以补偿沿传输线的功率传输的电压降。为了不 消耗功率，由无功功率控制器生成的补偿电压的电压矢量垂直于功率流的电流，如在图Ib 的矢量图中指示的那样，其中V_p的矢量垂直于电阻性电压降IR (其与电流矢量I具有相 同的方向）。使用无功功率控制器或补偿器来升高输出电压是现有技术。然而，应当注意的 是，在这样的现有技术中，无功功率控制器的输出电压（即输出电压V2'）被调节。
[0004] 无功功率控制器对于有技能的读者将是已知的，并且是包含电子开关和能量存储 元件(诸如电感器和/或电容器）的电力电子电路。它们可以被用于利用存储能量来控制 电力系统中的电流和电压。参见图2,无功功率控制器200的使用示例包括串联无功功率 补偿器202,分流(并联)无功功率补偿器204和统一功率流控制器(其使用串联和分流无功 功率控制器的组合)。对于高功率高电压应用(例如大于llkV)，隔离变压器通常被用于提供 高电压传输线和无功功率控制器的电子电路之间的电气隔离，如图2中所示。然而，对于处 于IlOV或230V的干线电压的应用，隔离变压器不是强制的。例如，如图3中所示的，专利 [GB2405540. B和US专利US2007057640]中提出的串联无功功率控制器300已被用作针对 照明系统306的中央调光系统，照明系统306由干线电压馈电而不使用隔离变压器。无功 功率控制器302的这种使用再次使用标准"输出电压反馈控制"来调节串联无功控制器的 输出电压。
[0005] 在针对电压调节的串联复制无功功率控制器的传统使用中，通常调节功率控制器 的输出电压。这样的"输出电压控制"是公知的并且其控制方案在图3中图示，其中在传统 "输出反馈控制"的帮助下，输出电压V。被调节到参考电压V。'
[0006] 然而，在进一步的发展中，最近在由HUI，LEE和WU提出的专利申请[US专利申请 61/389489,"Power Control Circuit and Method for Stabilizing a Power Supply"以 及要求其优先权的PCT申请](这两个申请通过引用以其整体为被合并的水平）中已经指 出：如果"V。的输出电压控制"被改变为图4中所示的"Vs的输入电压控制"，则控制环路中 的细微改变可以提供无功功率控制器400的新颖特征，其包括（i )调节输入电压Vs，（ ii )允 许输出电压V。波动以使得输出负载（R1)中的负载功率可以遵循来自提供干线电压的ac功 率源的可用的功率分布图。
[0007] 具体来说，如图4中可以看见的，功率线的电压Vs包括给控制器402的控制变量， 控制器402连同同步网络输入408向脉宽调制（PWM)生成器406提供输入，到达脉宽调制 器逆变器410,以使得电压VO波动，允许非临界负载412中的功率变化，从而使得电压V s可 以维持恒定。因为具有输入电压控制的无功功率控制器可以为ac干线提供电压支持，所以 它被称为"电压弹簧（voltage spring)"或"电弹簧（electric spring)"。针对传输线中 的电压支持（图5a)的传统输出控制和针对中央调光系统（图5b)的传统输出控制的差别在 电路图中被图示，并且与图5c中的针对控制器的输入电压控制相比较。例如，在图5a中， 针对输出电压支持的串联无功功率补偿被示出为由输出电压VO调节，而在图5b中，针对与 有功功率流相关的调光照明负载的串联无功功率补偿被示出为由VO调节。在两种情况中， 适当的脉宽调制功率变换器502被示出为由具有并联负载506的VO调节控制器控制。然 而，参考图5c，其中无功功率补偿被用作由Vs调节的"电弹簧"，有功功率流510被示出为 在非临界负载512两端耗散，无功控制器514由控制器516控制从而调节Vs和维持临界负 载518两端的期望电压。
[0008] 为了图示这种电弹簧的这些特征，参照图6a，
【权利要求】
1. 一种用于补偿沿功率传输线的位置处的电压的功率补偿器，所述补偿器具有用于控 制在所述补偿器两端生成的电压的控制器，其中所述电压被控制以把功率传输线的电压维 持在依赖于所述功率传输线的位置的值。
2. 如权利要求1中所述的补偿器，包括无功功率补偿器。
3. 如权利要求1或2中所述的补偿器，其中所述控制器被布置为根据增益值提供控制。
4. 如权利要求3中所述的补偿器，其中所述增益值在本地被设置。
5. 如权利要求3中所述的补偿器，其中所述增益值被远程设置。
6. -种功率补偿系统，包括如前述权利要求中任一项所述的功率补偿器和至少一个负 载。
7. 如权利要求6中所述的系统，其中所述负载包括设施。
8. 如权利要求6或7中所述的系统，其中所述负载包括过载负载。
9. 如权利要求3-5中任一项所述的系统，还包括与所述补偿器并联的临界负载，其中 所述补偿器进行补偿以把所述临界负载两端的电压提供为依赖于所述功率传输线的位置 的值。
10. -种功率传输系统，包括：功率传输线和在功率传输线的相应位置处的多个权利 要求1-9中任一项所述的补偿器或系统，功率传输线在每个位置处具有相应的电压值。
11. 如权利要求10中所述的系统，其中所述功率传输线包括分布线。
12. -种在沿功率传输线的位置处提供功率补偿的方法，包括：控制在所述位置处的 功率补偿器两端生成的电压，以便把功率传输线的电压维持的在依赖于所述位置的值。
【文档编号】H02J3/24GK104350660SQ201380019271
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年4月9日 优先权日:2012年4月10日
【发明者】许树源, B.朝德胡里, 李志群, N.R.朝德胡里 申请人:港大科桥有限公司, 帝国创新有限公司