[发明专利]用于具有差分补偿变化和减少的线瞬态噪声的无源功率因素补偿方法的算法

说明书

一种计算机可实现的控制算法，其测量：1)无功功率；2)功率因素；3)电压；以及4)线频率。该算法计算或为正(要增加的电容)或为负(要减去的电容)的所需的差分补偿电容。根据差分补偿电容与当前补偿电容之和或差计算得出新的补偿电容。该算法将用于当前补偿电容的电容器切换位模式与用于新的补偿电容的电容器切换位模式进行比较，并相应地选择电容器切换位映射。用于新的补偿电容的电容器切换组合根据该电容器切换位映射递增地切换。为了达到所选择的电容器切换组合，每次仅切换一个开关以使得线瞬态噪声最小化。该算法的此部分一直持续至PF被修正为止，其中使得电容器切换以每次延迟毫秒间隔的方式被接通/切断以使得线瞬态噪声最小化。

版权声明

本专利文献的公开内容的一部分包含有受版权保护的材料。由于本专利文献或本专利公开出现在专利商标局的专利文献中或有所记录，因此著作权人对于任何人对本专利文献或本专利公开进行的传真印刷没有异议，但却对任何人都保留其版权所有权。

要求的优先权

本申请要求2013年3月30日提交的美国临时专利申请No.61/806,868的优先权，其内容在此通过参照全部合并到本文中。

技术领域

本发明整体上涉及电力的生成与分配。特别地，本发明涉及电力质量补偿方法和系统。

背景技术

在加入有许多不同的现代电器和电子设备的电源配电系统中，电力质量的问题日益突出。在交流(AC)电源电器系统中，因为国家的不同，存在着50或60Hz的频率的交替的正的和负的正弦波电压。在AC系统中，电流也具有正弦波形，不过具有和电压波形有关的特别的相位角。众所周知，因为电感负荷连接至电气系统，因此，电源由于电感负荷的电抗而开始滞后于电压波形。电压与电流之间的相位差被表述为功率因素(PF)。当电压和电流同相位时，PF等于1(PF＝1)。由于电感负荷的增加，随着电流开始滞后于电压波形，PF降低。这在供电成本方面造成了严重的后果，并且引起了低的PF会征收的税，这增加了发电和输电的成本。例如，在PF<0.7的情况下，繁重的征税和额外的付费会转而变成开给最终用户的账单。

存在无源电力质量补偿设备，这些设备依赖于在穿过电力系统相位的各种线电容器中进行切换而对电感负荷进行补偿，并且将PF校正回更接近于1的较高的水平，从而恢复电力质量。通过这些无源电力质量补偿设备，首先，测量了PF；其次，通过例如从查阅表、最小和最大限值等进行推导之类的各种方式计算了所需的电容量；最终，接入了该电容量。

发明内容

现要求保护的发明的目的是提供一种基于差分电容器变化的无源功率因素补偿的计算机可实现的算法。现要求保护的发明的另一目的是提供一种能够减少差分电容器变化过程中的线瞬态噪声的算法。

根据各种实施方式，本发明利用了测量如下数值的计算机可实现的控制算法：1)无功功率；2)PF；3)电压；以及4)线频率。计算机可实现的控制算法计算或为正(要增加的电容)或为负(要减去的电容)的差分补偿电容。而且，该算法还考虑所需的差分电容的限值，如果在最小限值之内，则该算法将不会继续改变任何电容，并且该算法的这一部分限制了电容器的切换频率。

一旦确定了或为正(要增加的电容)或为负(要减去的电容)的所需的差分补偿电容，并且该差分补偿电容也在最小限值之外时，则根据差分补偿电容与当前补偿电容之和或差计算得出新的补偿电容。该算法将用于当前补偿电容的电容器切换位模式与用于新的补偿电容的电容器切换位模式进行比较，并相应地选择电容器切换位映射。用于新的补偿电容的电容器切换组合根据该电容器切换位映射递增地切换。为了达到所选择的电容器切换组合，每次仅切换一个开关以使得线瞬态噪声最小化。该算法的此部分一直持续至PF被修正为止，其中使得电容器切换以每次延迟毫秒间隔的方式被接通/切断以使得线瞬态噪声最小化。