專利名稱：采用適應(yīng)性波形基準的電力轉(zhuǎn)換設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力轉(zhuǎn)換設(shè)備和方法，特別涉及AC電力轉(zhuǎn)換設(shè)備和方法。

背景技術(shù)：
電源裝置——例如不間斷電源(UPS)——可包含用于由AC源(例如AC公用電網(wǎng))產(chǎn)生DC電壓的輸入整流器。通常，人們希望整流器電路在AC輸入處保持高的波形品質(zhì)，例如，提供低諧波電流和/或接近一(1)的功率因數(shù)。在某些UPS中，采用電流模式控制的脈寬調(diào)制(PWM)整流器——即檢測AC輸入電流并做出響應(yīng)地調(diào)制整流器、使得AC輸入電流波形基本上與AC輸入電壓同相——實現(xiàn)功率因數(shù)控制。這種傳統(tǒng)的整流器可檢測AC輸入電壓并對之進行適當(dāng)?shù)臉硕?scale)和補償，以便為電流環(huán)路產(chǎn)生波形基準。在2002年11月1日提交的、Taimela的美國專利申請No.10/286,027(代理人文件編號No.9060-201)中介紹了這種控制方案的實例，該申請整體并入此處作為參考。
這種方法通常是有效的，但電流環(huán)路可能需要相對較高的帶寬，以便在AC電壓波形失真時對之進行跟蹤。然而，將這種高帶寬整流器耦合到阻抗相對較高的源——例如電動發(fā)電機組——可能導(dǎo)致整流器的輸入極點頻率落在電流環(huán)路帶寬之內(nèi)，這可能導(dǎo)致環(huán)路不穩(wěn)定。


發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的某些實施例中，電力轉(zhuǎn)換設(shè)備——例如UPS——包括第一波形基準信號發(fā)生器電路與第二波形基準信號發(fā)生器電路。第一波形基準信號發(fā)生器電路適用于響應(yīng)AC母線地產(chǎn)生第一波形基準信號，第二波形基準信號發(fā)生器電路適用于產(chǎn)生第二波形基準信號，例如正弦基準信號。該設(shè)備還包含控制電路和電力轉(zhuǎn)換器電路(例如整流器和/或逆變器)，控制電路有選擇地由第一與第二波形基準信號產(chǎn)生第三波形基準信號，電力轉(zhuǎn)換器電路耦合到AC母線并適用于響應(yīng)第三波形基準信號地向AC母線傳送電力和/或從AC母線傳送電力。特別地，控制電路可適用于對第一與第二波形基準信號進行加權(quán)合并以產(chǎn)生第三波形基準信號。控制電路可對電力轉(zhuǎn)換器的運行參數(shù)——例如電壓、電流、功率因數(shù)、源阻抗或輸出阻抗、電壓失真(例如總諧波失真或其被選分量)、極點頻率和/或諧波輸入電流——做出響應(yīng)地加權(quán)合并第一與第二波形基準信號。
在本發(fā)明進一步的實施例中，控制電路適用于推定AC母線上的源阻抗?？刂齐娐穼λ贫ǖ脑醋杩棺龀鲰憫?yīng)地對第一與第二波形基準信號進行加權(quán)合并。其后，控制電路確定波形參數(shù)，并對所確定的波形參數(shù)做出響應(yīng)地加權(quán)合并第一與第二波形基準信號。波形參數(shù)可包括例如電壓、電流、功率因數(shù)、阻抗、極點頻率、電壓失真和/或諧波電流。控制電路可適用于與所確定的源阻抗成比例地加權(quán)第二波形基準信號。
在本發(fā)明進一步的實施例中，電力轉(zhuǎn)換設(shè)備——例如UPS——包含波形基準信號發(fā)生器電路和正弦信號發(fā)生器電路，波形基準信號發(fā)生器電路適用于對AC母線上的AC電壓做出響應(yīng)地產(chǎn)生波形基準信號，正弦信號發(fā)生器電路適用于產(chǎn)生與AC電壓同步的正弦基準信號。該設(shè)備還包括控制電路和電力轉(zhuǎn)換器電路，控制電路適用于加權(quán)合并波形基準信號和正弦基準信號以產(chǎn)生合成波形基準信號，電力轉(zhuǎn)換器電路耦合到AC母線，并適用于對合成波形基準信號做出響應(yīng)地將電力傳送到AC母線和/或從AC母線傳送電力。
在本發(fā)明更進一步的實施例中，提供了電力轉(zhuǎn)換方法。對AC母線做出響應(yīng)地產(chǎn)生第一波形基準信號。由例如正弦源等產(chǎn)生第二波形基準信號。由第一與第二波形基準信號有選擇地產(chǎn)生第三波形基準信號，對第三波形基準信號做出響應(yīng)地向AC母線傳送電力和/或從AC母線傳送電力。
本發(fā)明的實施例可提供不同的優(yōu)點。在某些整流器應(yīng)用中，采用得自AC母線電壓和正弦基準的合成波形基準可允許電力轉(zhuǎn)換器在寬范圍的輸入條件下穩(wěn)定運行，同時最優(yōu)化電流波形性能。在某些實施例中，采用源阻抗確定(source impedance determination)來產(chǎn)生兩種波形基準源的起始加權(quán)可允許獲得穩(wěn)定的起始運行狀態(tài)，使得可基于波形參數(shù)——例如功率因數(shù)、電壓失真或諧波電流——進行基準最優(yōu)化。



圖1-3為原理圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明不同實施例的電力轉(zhuǎn)換設(shè)備； 圖4為一原理圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明某些實施例的UPS； 圖5為一原理圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明進一步的實施例的UPS整流器控制體系結(jié)構(gòu)； 圖6為一流程圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明附加實施例的例證性UPS整流器控制操作； 圖7為一原理圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明更進一步的實施例的逆變器控制體系結(jié)構(gòu)。

具體實施例方式 下面將參照附圖介紹本發(fā)明的具體例證性實施例。然而，本發(fā)明可以用許多不同的形式實現(xiàn)，并不應(yīng)被認為限制在這里所述的實施例；相反，提供這些實施例使本公開更為徹底、完善，并向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分傳達本發(fā)明的范圍。貫穿全文，相同的標號表示相同的元件。
如這里所用的術(shù)語“包含”、“包括”、“具有”以及“具備”是開放式的，即指的是一個或一個以上的所述元件、步驟和/或功能，而不排除一個或一個以上未提到的元件、步驟和/或功能。還應(yīng)明了，這里所用的術(shù)語“和/或”指的是并且包括一個或一個以上相關(guān)所列項目的任何以及所有可能的組合。將會明了，當(dāng)元件被稱為“連接”或“耦合”到另一元件時，其可以直接連接或耦合到另一元件，或者，可以存在中間元件。還將進一步明了，當(dāng)傳送、通信或其他交互被描述為在元件“之間”發(fā)生時，這種傳送、通信或其他交互可能是單向和/或雙向的。
本發(fā)明的實施例包含被配置為提供這里所介紹的功能的電路?？梢悦髁?，這種電路可包含模擬電路、數(shù)字電路以及模擬與數(shù)字電路的組合。
下面參考根據(jù)本發(fā)明實施例的無線終端和方法的功能性說明和/或框圖介紹本發(fā)明。將會明了，功能說明和/或框圖中的各個塊以及功能說明和/或框圖中塊的組合可以用模擬和/或數(shù)字硬件和/或計算機程序指令實現(xiàn)。這些計算機程序指令可被提供給通用計算機、專用計算機、ASIC和/或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器，使得指令在由計算機和/或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行時，產(chǎn)生用于實現(xiàn)框圖和/或功能說明中指定的功能/動作的裝置。在某些替代實施方式中，附圖中所述的功能/動作可以不以框圖和/或功能說明中所述的順序發(fā)生。例如，被示為相繼發(fā)生的兩個操作可在實際上基本同時執(zhí)行，或者，取決于所涉及的功能/動作，該運行某些時候可以用相反的順序執(zhí)行。
執(zhí)行本發(fā)明操作的計算機程序代碼可以用面向?qū)ο蟮木幊陶Z言——例如Java、Smalltalk或C++——或傳統(tǒng)的過程編程語言——例如“C”編程語言——或低級代碼——例如匯編語言和/或微代碼——編寫。程序代碼可作為獨立軟件包或另一軟件包的一部分整體上在單處理器和/或跨多處理器執(zhí)行。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明某些實施例的電力轉(zhuǎn)換設(shè)備100。設(shè)備100包含響應(yīng)AC母線10地產(chǎn)生第一波形基準信號133的第一波形基準信號發(fā)生器電路110。例如，在下面介紹的實施例中，第一波形基準信號133可以為響應(yīng)AC母線10上的AC電壓地產(chǎn)生的信號，因此，可以反映AC電壓的波形特征，該AC電壓在不同的時候可以為基本正弦的、準正弦的或從正弦特征失真的。設(shè)備100還包含第二波形基準信號發(fā)生器電路120，其產(chǎn)生第二波形基準信號135。第二波形基準信號135例如可為來自合成源——例如與第一波形基準信號135有關(guān)的模擬或數(shù)字波形合成器——的更為一致的“理想”正弦信號。可以明了，第一與第二波形基準信號133、135中的每一個可以為模擬信號或數(shù)字信號，例如分段模擬正弦波形的數(shù)字值序列。
設(shè)備100還包含控制電路130，該電路有選擇地由第一與第二波形基準信號133、135產(chǎn)生用于控制電力轉(zhuǎn)換器電路(例如整流器或逆變器)的第三波形基準信號137。如圖所示，控制電路130包含權(quán)重因子確定器電路134，該電路確定在加權(quán)合并器電路132——其產(chǎn)生第三波形基準信號137——中施加到第一與第二波形基準信號133、135的權(quán)重因子k1、k2。特別地，權(quán)重因子確定器電路134對與電力轉(zhuǎn)換器電路140的運行相關(guān)聯(lián)的一個或一個以上的運行參數(shù)139做出響應(yīng)地確定權(quán)重因子k1、k2。類似于第一與第二波形基準信號133、135，第三波形基準信號137可以為模擬信號或數(shù)字信號。
如上所述，在本發(fā)明不同的實施例中，用于耦合到AC母線的電力轉(zhuǎn)換器的波形基準信號可表示來自AC母線的波形信息與得自替代源——例如波形合成器——的波形信息的適應(yīng)性加權(quán)合并。例如，在UPS應(yīng)用中，根據(jù)本發(fā)明某些實施例的適應(yīng)性波形基準控制可以使UPS的AC輸入整流器能夠適應(yīng)AC電壓波形品質(zhì)和/或源阻抗中的改變。這種技術(shù)還可應(yīng)用到將某種類型的AC波形基準輸入用于它們的控制的其他類型的電力轉(zhuǎn)換器，例如用于在線互動UPS的逆變器。
如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明進一步的實施例的電力轉(zhuǎn)換設(shè)備200包含第一波形基準信號發(fā)生器電路210以及第二波形基準信號發(fā)生器電路220，第一波形基準信號發(fā)生器電路210對AC母線10做出響應(yīng)地產(chǎn)生第一波形基準信號233，第二波形基準信號發(fā)生器電路220產(chǎn)生第二波形基準信號235，例如正弦基準信號?？刂齐娐?30包含加權(quán)合并器電路232，加權(quán)合并器電路232根據(jù)權(quán)重因子k1、k2對第一與第二波形基準信號233、235進行加權(quán)合并，產(chǎn)生施加到電力轉(zhuǎn)換器240——其耦合到AC母線10——的第三波形基準信號237。權(quán)重因子k1、k2由權(quán)重因子確定器電路234對運行參數(shù)——例如AC電流(iac)、AC電壓(vac)、DC電壓(vdc)和/或例如功率因數(shù)等得自電壓與電流的參數(shù)——做出響應(yīng)地確定。如圖所示，權(quán)重因子確定器電路234基于將相應(yīng)的運行參數(shù)狀態(tài)與相應(yīng)的權(quán)重因子值相關(guān)聯(lián)的規(guī)則確定權(quán)重因子k1、k2。可以明了，這些規(guī)則可以用許多不同的形式實現(xiàn)，包括公式、查閱表、邏輯結(jié)構(gòu)等等。
參照圖3，根據(jù)本發(fā)明更進一步的實施例的電力轉(zhuǎn)換設(shè)備300包含第一波形基準信號發(fā)生器電路310以及第二波形基準信號發(fā)生器電路320，第一波形基準信號發(fā)生器電路310對AC母線10做出響應(yīng)地產(chǎn)生第一波形基準信號333，第二波形基準信號發(fā)生器電路320產(chǎn)生第二波形基準信號335，例如正弦基準信號。控制電路330包含加權(quán)合并器電路332，加權(quán)合并器電路332根據(jù)權(quán)重因子k1、k2對第一與第二波形基準信號333、335進行加權(quán)合并，產(chǎn)生第三波形基準信號337，該信號被施加到耦合到AC母線10的電力轉(zhuǎn)換器340。權(quán)重因子k1、k2由權(quán)重因子確定器電路334對運行參數(shù)——例如AC電流(iac)、AC電壓(vac)、DC電壓(vDC)等等——做出響應(yīng)地確定。特別地，權(quán)重因子確定器電路334確定一個或一個以上的導(dǎo)出運行參數(shù)，例如描述與AC母線10相關(guān)聯(lián)的電流和/或電壓的波形特征的或?qū)@些特征有影響的參數(shù)，例如功率因數(shù)(PF)、電壓失真(VD)(例如總諧波失真或其被選分量)、源阻抗、輸入極點頻率或諧波輸入電流(iharmonic)。權(quán)重因子確定器電路334基于將相應(yīng)的導(dǎo)出運行參數(shù)狀態(tài)(例如功率因數(shù)和輸入諧波電流等級的不同的組合)與相應(yīng)的權(quán)重因子值相關(guān)聯(lián)的規(guī)則產(chǎn)生權(quán)重因子k1、k2。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明進一步的實施例的不間斷電源(UPS)400。UPS 400包含被配置為耦合到AC母線10(其耦合到AC電源20)的輸入401。設(shè)備400還包含整流器電路410與逆變器電路430的串聯(lián)組合，整流器電路410包含電感412、IGBT 414a與414b以及整流器控制電路416，逆變器電路430通過DC母線420a、420b耦合到整流器電路410并在輸出402上產(chǎn)生AC輸出電壓vACout。整流器電路410在DC母線420a與420b上產(chǎn)生正負DC電壓vDC1與vDC2。UPS 400進一步包含耦合到DC母線420a與420b的備用DC電源。如圖所示，備用DC電源包含電池450和DC/DC轉(zhuǎn)換器電路440，不過，可以明了，其他類型的DC備用電源也可采用。
整流器電路410的晶體管414a、414b由整流器控制電路416對輸入401上的輸入電壓vACin、對電流傳感器405檢測到的輸入電流iin、對適應(yīng)性波形基準信號發(fā)生器電路470產(chǎn)生的波形基準信號Ref做出響應(yīng)地進行控制。特別地，整流器控制電路416對波形基準信號Ref做出響應(yīng)地控制電流iin，在輸入40l上提供例如所希望的功率因數(shù)或其他波形特征。波形基準信號Ref有選擇地由輸入電壓vACin——其作為第一波形基準信號——以及正弦基準信號發(fā)生器電路460所提供的第二波形基準信號產(chǎn)生。基準信號發(fā)生器電路460產(chǎn)生的第二波形基準信號還可被提供給逆變器430，作為用于產(chǎn)生AC輸出電壓vACout的基準。
圖5示出了數(shù)字控制體系結(jié)構(gòu)，其可以沿圖4所示的線為整流器控制提供適應(yīng)性波形基準。一種模擬-數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器電路501對AC輸入電壓vACin和AC輸入電流iACin以及母線420a與420b上的DC電壓vDC1與vDc2進行采樣，產(chǎn)生被傳送到處理器502的采樣信號


處理器502例如為微處理器、微控制器、數(shù)字信號處理器(DSP)或其他計算裝置，其中，實現(xiàn)塊505-595?？梢悦髁?，被采樣的信號


可在A/D轉(zhuǎn)換器電路50l中進行標度、濾波和/或其他處理。
在處理器502中，通過在低通濾波器(LPF)塊515(例如有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器或無限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器)中對所采樣的輸入電壓信號

進行濾波以移除頻率較高的分量，并接著在超前濾波器(1eadfilter)塊520中進行濾波以便對LPF塊515產(chǎn)生的相位滯后進行補償，產(chǎn)生第一波形基準信號。第二波形基準信號由正弦信號發(fā)生器塊540產(chǎn)生的正弦信號產(chǎn)生，其由相位鎖定環(huán)塊545將相位鎖定到輸入電壓
所采樣的輸入電壓信號

和所采樣的輸入電流信號

還被提供給參數(shù)推定器塊530，參數(shù)推定器塊530適用于推定與轉(zhuǎn)換器運行相關(guān)聯(lián)的運行參數(shù)，例如功率因數(shù)、源阻抗、諧波輸入電流等等。響應(yīng)所推定的運行參數(shù)，權(quán)重因子確定器塊535確定在增益塊525與550中應(yīng)用到相應(yīng)的波形基準信號——其由超前濾波器塊520以及相位鎖定環(huán)塊545產(chǎn)生——的相應(yīng)的權(quán)重因子k1、k2。加權(quán)信號被施加到求和塊555，產(chǎn)生輸入到乘法器塊560的合成波形基準信號。
所采樣的DC電壓信號

在求和塊505中求和，產(chǎn)生在顛倒塊(inversion block)510中求倒數(shù)的信號并用于在乘法器塊560中乘以求和塊555的輸出，由此產(chǎn)生第一電流指令信號。所采樣的輸入電壓信號

還被傳送到均方根(rms)計算塊565，其產(chǎn)生表示輸入電壓信號

的rms值的信號。于是，rms電壓信號在顛倒塊570中求倒數(shù)，產(chǎn)生在乘法器塊575中乘以乘法器塊560所產(chǎn)生的第一電流指令信號的信號，由此產(chǎn)生標準化的電流基準信號。在求和塊580中從電流基準信號中減去所采樣的輸入電流信號

產(chǎn)生施加到比例積分微分(PID)補償塊585的誤差信號，比例積分微分補償塊585產(chǎn)生第二電流指令信號。乘法器塊560與PID補償塊585分別產(chǎn)生的第一與第二電流指令信號在求和塊590中求和，產(chǎn)生合成電流指令信號，該信號被施加到PWM控制信號發(fā)生器塊595。PWM控制信號發(fā)生器塊595做出響應(yīng)地產(chǎn)生用于IGBT 414a、414b的控制信號。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明某些實施例可由圖5所示的體系結(jié)構(gòu)提供的例證性操作。參照圖6，并繼續(xù)參照圖5，為了初始化控制運行，參數(shù)推定器塊530可確定無負載電壓(塊610)和有負載電壓以及電流(塊620)，并接著由這些測量(塊630)根據(jù)下面的等式確定源阻抗Zs 接著，權(quán)重因子確定器塊535可做出響應(yīng)地由所推定的源阻抗確定權(quán)重因子k1、k2的初始值(塊640)。如下所述，后初始化源阻抗確定(post-initialization source impedance determination)也可用于為由引入非線性的負載變化(例如電感飽和)引起的源阻抗中的變化進行最優(yōu)化。
源阻抗Zs典型地用電感Ls表示，Ls可用下式近似 其中，ω為AC輸入的(基本的)頻率。在本發(fā)明的某些實施例中，整流器的輸入極點頻率ωp可以明確地由源阻抗的推定以及整流器電路的已知輸入電容Ci利用下式計算 接著，可確定在這一頻率上產(chǎn)生可接受的阻尼的權(quán)重因子k1、k2的值。例如，將相應(yīng)的極點頻率值與權(quán)重因子k1、k2的相應(yīng)值相關(guān)聯(lián)的查閱表可用于選擇適當(dāng)?shù)臋?quán)重因子值。這種表可以從例如試驗和/或仿真中產(chǎn)生。在本發(fā)明的某些實施例中，如果權(quán)重因子k1、k2如下相關(guān) k2＝α-k1，(4) 其中，α為已知值，k2的可接受的初始值可以通過與

成比例地選擇k2的值來以更為簡單的方式獲得，而不需要明確推定極點頻率。于是，k1的初始值可按照公式(4)由k2確定。這些初始值——其可以是次優(yōu)的——可允許整流器穩(wěn)定運行，也就是說，沒有振蕩，使得可在后來發(fā)起迭代過程以確定更優(yōu)的值。
例如，如圖6所示，隨著整流器運行的進行，參數(shù)推定器塊530可迭代地推定功率因數(shù)、電壓失真、輸入諧波電流、源阻抗、極點頻率和/或某些其他運行參數(shù)(塊650)并做出響應(yīng)地調(diào)整權(quán)重因子k1、k2的值，以便基于被監(jiān)測參數(shù)進行最優(yōu)化(塊660)。源阻抗還可被周期性地評定(塊670)以便確定例如是否存在新的源。如果檢測到表示源中有變化的顯著變化(塊680)，可基于源阻抗進行對權(quán)重因子的重新初始化(塊640)。基于源阻抗對權(quán)重因子的重新初始化可以用與基于其他運行參數(shù)(例如功率因數(shù))所做的調(diào)節(jié)相比較低的速率發(fā)生，因為源阻抗的階躍變化可能以低得多的頻率發(fā)生。源中的變化還可由某種其他事件——例如轉(zhuǎn)換開關(guān)狀態(tài)的改變——發(fā)出信號。因此，在本發(fā)明的替代實施例中，這樣的一種事件可用于觸發(fā)源阻抗的重新推定以及權(quán)重因子的重新初始化。
將會明了，最優(yōu)化可相對于任何獨立運行參數(shù)和/或運行參數(shù)組合發(fā)生，且運行參數(shù)可隨設(shè)備狀態(tài)改變而變化。采用多種不同技術(shù)例如公式、查閱表和/或模糊邏輯可進行最優(yōu)化操作。
可以進一步明了，本發(fā)明還可適用于控制除整流器以外的電力轉(zhuǎn)換器。例如，如圖7所示，可采用波形基準——其以類似于上面參照圖4-6介紹的方式產(chǎn)生——控制在線互動式UPS 700的逆變器750。在UPS 700中，通過在低通濾波器(LPF)塊705(例如有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器或無限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器)中對表示AC母線10上的AC電壓的AC電壓信號vAC進行濾波以移除較高頻分量、接著在超前濾波器塊710中進行濾波以補償LPF塊705產(chǎn)生的相位滯后，產(chǎn)生第一波形基準信號。第二波形基準信號由正弦信號發(fā)生器塊730產(chǎn)生的正弦信號產(chǎn)生，其由相位鎖定環(huán)塊735相位鎖定到AC電壓信號vAC。
AC電壓信號vAC和AC信號iAC被提供給參數(shù)推定器塊720，參數(shù)推定器塊720適用于推定與逆變器750的運行有關(guān)的運行參數(shù)，例如功率因數(shù)、輸出阻抗、輸出電壓諧波失真等等。對所推定的運行參數(shù)做出響應(yīng)，權(quán)重因子確定器塊725確定相應(yīng)的權(quán)重因子k1、k2，權(quán)重因子k1、k2在增益塊715、740中被施加到由超前濾波器塊710和相位鎖定環(huán)塊735產(chǎn)生的相應(yīng)的波形基準信號。被加權(quán)的信號被施加到求和塊745，產(chǎn)生輸入到逆變器750的合成波形基準信號。逆變器750做出響應(yīng)地在AC母線10與DC源760(例如電池)之間傳送電力?？梢悦髁耍瑘D7所示的控制電路可以為模擬和/或數(shù)字的，且參照圖6所介紹的適應(yīng)技術(shù)和沿著初始化線的控制技術(shù)可用于例如圖7所示的應(yīng)用。還可明了，沿著這里介紹的線的控制技術(shù)還可用于控制本發(fā)明的范圍內(nèi)的其他應(yīng)用中的逆變器和/或整流器。
在附圖和說明書中，公開了本發(fā)明的例證性實施例。盡管采用了具體的術(shù)語，但它們用于一般性和說明性意義，并非是為了限制，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種電力轉(zhuǎn)換設(shè)備，其包含
第一波形基準信號發(fā)生器電路，其適用于對AC母線做出響應(yīng)地產(chǎn)生第一波形基準信號；
第二波形基準信號發(fā)生器電路，其適用于產(chǎn)生第二波形基準信號；
控制電路，其有選擇地由所述第一與第二波形基準信號產(chǎn)生第三波形基準信號；以及
電力轉(zhuǎn)換器電路，其耦合到所述AC母線，并適用于對所述第三波形基準信號做出響應(yīng)地向所述AC母線傳送電力和/或從所述AC母線傳送電力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，所述控制電路適用于對所述第一與第二波形基準信號進行加權(quán)合并，產(chǎn)生所述第三波形基準信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其中，所述控制電路適用于對所述電力轉(zhuǎn)換器的運行參數(shù)做出響應(yīng)地對所述第一與第二波形基準信號進行加權(quán)合并。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的設(shè)備，其中，所述控制電路包含
權(quán)重因子確定器電路，其適用于對所述運行參數(shù)做出響應(yīng)地為相應(yīng)的所述第一與第二波形基準信號確定相應(yīng)的權(quán)重因子；以及
合并器電路，其適用于根據(jù)所述確定的權(quán)重因子，由所述第一與第二波形基準信號產(chǎn)生所述第三波形基準信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的設(shè)備，其中，所述運行參數(shù)包含電壓、電流、功率因數(shù)、阻抗、極點頻率、電壓失真和/或諧波電流。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的設(shè)備，其中，所述權(quán)重因子確定器電路適用于根據(jù)一個或一個以上的預(yù)先確定的規(guī)則確定所述權(quán)重因子，所述規(guī)則將相應(yīng)的權(quán)重因子值與相應(yīng)的運行參數(shù)狀態(tài)關(guān)聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其中，所述控制電路適用于推定所述AC母線上的源阻抗，對所述推定的源阻抗做出響應(yīng)地加權(quán)合并所述第一與第二波形基準信號，并接著確定波形參數(shù)以及對所述確定的波形參數(shù)做出響應(yīng)地加權(quán)合并所述第一與第二波形基準信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的設(shè)備，其中，所述波形參數(shù)包含電壓、電流、功率因數(shù)、阻抗、極點頻率、電壓失真和/或諧波電流。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的設(shè)備，其中，所述控制電路適用于與所述推定的源阻抗成比例地加權(quán)所述第二波形基準信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的設(shè)備，其中，所述控制電路適用于由所述推定的源阻抗推定極點頻率，并對所述推定的極點頻率做出響應(yīng)地加權(quán)所述第一與第二波形基準。
11.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其中，所述第二波形基準信號發(fā)生器電路適用于將所述第二波形基準信號同步到所述AC母線上的所述AC電壓。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的設(shè)備，其中，所述第二波形基準信號發(fā)生器電路包含
正弦信號發(fā)生器電路，其產(chǎn)生正弦信號；以及
相位鎖定環(huán)電路，其接收所述正弦信號，并對所述AC母線上的所述AC電壓做出響應(yīng)地由所述正弦基準信號產(chǎn)生所述第二波形基準信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其中，所述電力轉(zhuǎn)換器電路包含整流器和/或逆變器。
14.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其中，所述電力轉(zhuǎn)換器包含電流模式控制的轉(zhuǎn)換器。
15.一種電力轉(zhuǎn)換設(shè)備，該設(shè)備包含
波形基準信號發(fā)生器電路，其適用于對AC母線上的AC電壓做出響應(yīng)地產(chǎn)生波形基準信號；
正弦信號發(fā)生器電路，其適用于產(chǎn)生同步到所述AC電壓的正弦基準信號；
控制電路，其適用于對所述波形基準信號與所述正弦基準信號進行加權(quán)合并，產(chǎn)生合成波形基準信號；以及
電力轉(zhuǎn)換器電路，其耦合到所述AC母線，并適用于對所述合成波形基準信號做出響應(yīng)地向所述AC母線傳送電力和/或從所述AC母線傳送電力。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的設(shè)備，其中，所述控制電路適用于對所述電力轉(zhuǎn)換器的運行參數(shù)做出響應(yīng)地加權(quán)合并所述波形基準信號與所述正弦基準信號。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的設(shè)備，其中，所述運行參數(shù)包含電壓、電流、功率因數(shù)、阻抗、極點頻率、電壓失真和/或諧波電流。
18.根據(jù)權(quán)利要求15的設(shè)備，其中，所述控制電路適用于推定所述AC母線上的源阻抗，對所述推定的源阻抗做出響應(yīng)地加權(quán)合并所述波形基準信號與所述正弦基準信號，并接著確定波形參數(shù)以及對所述確定的波形參數(shù)做出響應(yīng)地加權(quán)合并所述波形基準信號與所述正弦基準信號。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的設(shè)備，其中，所述波形參數(shù)包含電壓、電流、功率因數(shù)、阻抗、極點頻率、電壓失真和/或諧波電流。
20.根據(jù)權(quán)利要求15的設(shè)備，其中，所述電力轉(zhuǎn)換器電路包含整流器和/或逆變器。
21.一種不間斷電源(UPS)，該UPS包含
波形基準信號發(fā)生器電路，其適用于對AC母線上的AC電壓做出響應(yīng)地產(chǎn)生波形基準信號；
正弦信號發(fā)生器電路，其適用于產(chǎn)生同步到所述AC電壓的正弦基準信號；
控制電路，其適用于對所述波形基準信號與所述正弦基準信號進行加權(quán)合并，產(chǎn)生合成波形基準信號；以及
電力轉(zhuǎn)換器電路，其耦合到所述AC母線，并適用于對所述合成波形基準信號做出響應(yīng)地向所述AC母線傳送電力和/或從所述AC母線傳送電力。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的UPS，其中，所述控制電路適用于對電壓、電流、功率因數(shù)、阻抗、極點頻率、電壓失真和/或諧波電流做出響應(yīng)地加權(quán)合并所述波形基準信號與所述正弦基準信號。
23.根據(jù)權(quán)利要求21的UPS，其中，所述控制電路適用于推定所述AC母線上的源阻抗，對所述推定的源阻抗做出響應(yīng)地加權(quán)合并所述波形基準信號與所述正弦基準信號，并接著確定波形參數(shù)以及對所述確定的波形參數(shù)做出響應(yīng)地加權(quán)合并所述波形基準信號與所述正弦基準信號。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的UPS，其中，所述波形參數(shù)包含電壓、電流、功率因數(shù)、阻抗、極點頻率、電壓失真和/或諧波電流。
25.根據(jù)權(quán)利要求21的UPS，其中，所述電力轉(zhuǎn)換器電路包含整流器和/或逆變器。
26.一種電力轉(zhuǎn)換方法，該方法包含
對AC母線做出響應(yīng)地產(chǎn)生第一波形基準信號；
產(chǎn)生第二波形基準信號；
有選擇地由所述第一與第二波形基準信號產(chǎn)生第三波形基準信號；
對所述第三波形基準信號做出響應(yīng)地向所述AC母線傳送電力和/或從所述AC母線傳送電力。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中，有選擇地由所述第一與第二波形基準信號產(chǎn)生第三波形基準信號包含對所述第一與第二波形基準信號進行加權(quán)合并以產(chǎn)生所述第三波形基準信號。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中，對所述第三波形基準信號做出響應(yīng)地向所述AC母線傳送電力和/或從所述AC母線傳送電力包含將所述第三波形基準信號施加到耦合到所述AC母線的電力轉(zhuǎn)換器，且其中，對所述第一與第二波形基準信號進行加權(quán)合并以產(chǎn)生所述第三波形基準信號包含對所述電力轉(zhuǎn)換器的運行參數(shù)做出響應(yīng)地對所述第一與第二波形基準信號進行加權(quán)合并。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中，對所述電力轉(zhuǎn)換器的運行參數(shù)做出響應(yīng)地對所述第一與第二波形基準信號進行加權(quán)合并包含
對所述運行參數(shù)做出響應(yīng)地為相應(yīng)的所述第一與第二波形基準信號確定相應(yīng)的權(quán)重因子；以及
根據(jù)所述確定的權(quán)重因子，對所述第一與第二波形基準信號進行加權(quán)合并。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的方法，其中，所述運行參數(shù)包含電壓、電流、功率因數(shù)、阻抗、極點頻率、電壓失真和/或諧波電流。
31.根據(jù)權(quán)利要求29的方法，其中，對所述運行參數(shù)做出響應(yīng)地為相應(yīng)的所述第一與第二波形基準信號確定相應(yīng)的權(quán)重因子包含根據(jù)一個或一個以上的預(yù)先確定的規(guī)則確定所述權(quán)重因子，所述規(guī)則將相應(yīng)的權(quán)重因子值與相應(yīng)的運行參數(shù)狀態(tài)關(guān)聯(lián)。
32.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中，對所述第一與第二波形基準信號進行加權(quán)合并以產(chǎn)生所述第三波形基準信號包含
推定所述AC母線上的源阻抗；
對所述推定的源阻抗做出響應(yīng)地加權(quán)合并所述第一與第二波形基準信號；
為所述AC母線確定波形參數(shù)；以及
對所述確定的波形參數(shù)做出響應(yīng)地加權(quán)合并所述第一與第二波形基準信號。
33.根據(jù)權(quán)利要求32的方法，其中，所述波形參數(shù)包含電壓、電流、功率因數(shù)、阻抗、極點頻率、電壓失真和/或諧波電流。
34.根據(jù)權(quán)利要求32的方法，其中，對所述推定的源阻抗做出響應(yīng)地加權(quán)合并所述第一與第二波形基準信號包含與所述確定的源阻抗成比例地加權(quán)所述第二波形基準信號。
35.根據(jù)權(quán)利要求32的方法，其還包含其中，對所述推定的源阻抗做出響應(yīng)地加權(quán)合并所述第一與第二波形基準信號包含由所述推定的源阻抗推定極點頻率，并對所述推定的極點頻率做出響應(yīng)地加權(quán)所述第一與第二波形基準。
36.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其還包含將所述第二波形基準信號同步到所述AC母線上的AC電壓。
37.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中，對所述第三波形基準信號做出響應(yīng)地向所述AC母線傳送電力和/或從所述AC母線傳送電力包含將所述第三波形基準信號施加到耦合到所述AC母線的整流器和/或逆變器。
全文摘要
電力轉(zhuǎn)換設(shè)備——例如UPS——包含第一波形基準信號發(fā)生器電路與第二波形基準信號發(fā)生器電路，第一波形基準信號發(fā)生器電路適用于(110，210，310，401)響應(yīng)AC母線(10)地產(chǎn)生第一波形基準信號(133，233，333，vACin)，第二波形基準信號發(fā)生器電路適用于(120，220，320，460)產(chǎn)生第二波形基準信號(135，235，335，ref)，例如，由另一源產(chǎn)生的更為一致的正弦信號。該設(shè)備還包含控制電路(130，230，330，470)以及電力轉(zhuǎn)換器電路(例如整流器和/或逆變器)(140，240，340，410)，控制電路由第一與第二波形基準信號有選擇地產(chǎn)生第三波形基準信號(137，237，337)，電力轉(zhuǎn)換器電路耦合到AC母線并適用于響應(yīng)第三波形基準信號地將電力傳送到AC母線或從AC母線傳送電力。特別地，控制電路可適用于對第一與第二波形基準信號進行加權(quán)合并以產(chǎn)生第三波形電力轉(zhuǎn)換設(shè)備——例如UPS——包含第一波形基準信號發(fā)生器電路與第二波形基準信號發(fā)生器電路，第一波形基準信號發(fā)生器電路適用于響應(yīng)AC母線地產(chǎn)生第一波形基準信號，第二波形基準信號發(fā)生器電路適用于產(chǎn)生第二波形基準信號，例如，由另一源產(chǎn)生的更為一致的正弦信號。該設(shè)備還包含控制電路和電力轉(zhuǎn)換器電路(例如整流器和/或逆變器)，控制電路適用于有選擇地由第一與第二波形基準信號產(chǎn)生第三波形基準信號，電力轉(zhuǎn)換器耦合到AC母線并適用于響應(yīng)第三波形基準信號地將電力轉(zhuǎn)移到AC母線或從AC母線轉(zhuǎn)移電力。特別地，控制電路可適用于對第一與第二波形基準信號進行加權(quán)合并以產(chǎn)生第三波形基準信號?？刂齐娐房梢皂憫?yīng)電力轉(zhuǎn)換器的運行參數(shù)——例如電壓、電流、功率因數(shù)、源阻抗、電壓失真和/或諧波輸出電流——對第一與第二波形基準信號進行加權(quán)合并。
文檔編號H02M1/00GK1957520SQ20058001688
公開日2007年5月2日 申請日期2005年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月26日
發(fā)明者P·S·泰梅拉, K·L·瓦尼爾 申請人:伊頓動力品質(zhì)公司