[发明专利]电功率倍增

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是2005年2月18日提交的名称为“ELECTRICAL POWERMULTIPLICATION”的美国专利申请号11/062,035的部分继续申请。本申请还涉及同此在相同的日期提交并被分配专利号11/062,179的名称为“Use of Electrical Power Multiplication for Power Smoothing in PowerDistribution”的共同待审的美国专利申请。

背景技术

对很多需要充分的功率资源的应用来说，可能希望有功率倍增(powermultiplication)，在功率技术的当前状况的条件下，功率资源不能被经济地或物理地提供。例如，为了能量储存和功率倍增，一些技术试图使用传统的机械飞轮和电容储存装置。然而，当所储存的能量被取出或释放时，由于功率输出的幅度和/或频率的衰减，这样的方法通常是不适当的。

使用电磁路径配置以积聚电能并逐步增加或放大实际存在的AC功率也可在电力上实现功率倍增。这样的技术被Tischer，F.J.在“ResonanceProperties of Ring Circuits”，IEEE Transactions on Microwave Theory andTechniques，Vol.MTT-5，1957，PP.51-56中讲授。Tischer提出的功率倍增器(multiplier)使得到10到500倍于给定发生器的输出功率电平的实际功率倍增成为可能。在幅度或频率中没有可测量的衰减的情况下得到功率倍增。

然而，Tischer提出的功率倍增器在相对短的波长操作，其中假定Tischer建议的电磁路径的电长度等于在其中倍增的行波(traveling wave)的波长的整数倍，则设备的物理周长大约为整数数量的自由空间波长。在这样的短波长，电磁路径的物理尺寸使得它可被实际地构造。然而，使用由Tischer建议的方法的功率倍增在较低的功率频率如具有相对长的波长的60赫兹处是不实际的，因为电磁路径的尺寸大约为几百英里。

在目前的配电系统如北美电网中，情况通常是，公用电站(utility)经历峰值和平均负载需求之间的严重失配。这可能导致系统中的电压降低(brownout)和中断(blackout)。此外，北美电网被最大限度地拉伸。结果，情况可能是，电压降低和中断可能在电网中开始导致可靠功率损失的连锁反应。

此外，能量市场面临的另一问题是，介入的负载点如城市通常使远程电力负载与发电站分开。在重负载期间，要求的吞吐量不能从发电站输送到中间城市周围的远程负载。

附图说明

参考下列附图可理解本发明。附图中的组成部分不一定按比例绘制。此外，在附图中，相同的参考数字在几个视图中始终指定相应的部分。

图1是根据现有技术的功率倍增器的图；

图2是图1的功率倍增器的定向耦合器的图。

图3是相对于地理图的不可行的功率倍增器的图，其示出在相对小的波长的功率频率处使用图1所示功率倍增器来实施功率倍增的问题。

图4A是从发电机到电力负载的功率传输线的结构图。

图4B是图4A的传输线的每单位长度的等效阻抗的示意图。

图5是可替换的传输线的图，其可用作图4A的功率传输线并具有可由图4B的示意图模拟的等效阻抗。

图6A是根据本发明实施例在功率倍增器中使用的T形网络的示意图。

图6B是根据本发明实施例在功率倍增器中使用的π形网络的示意图。

图7A是图6A的T形网络的实施例的示意图。

图7B是图6B的π形网络的实施例的示意图。

图8是根据本发明实施例的功率倍增网络的示意图。

图9是根据本发明实施例在图8的功率倍增器中使用的移相器(phaseshifter)的示意图。

图10是根据本发明实施例在图8的功率倍增器中使用的定向耦合器的示意图。

图11是根据本发明实施例的第二功率倍增器的示意图。

图12是根据本发明实施例的耦合到配电网的功率倍增器的示意图。

图13是根据本发明实施例的耦合到配电网的多个功率倍增器的示意图。

具体实施方式