专利名称：电源输送网络中校正功率因子及减少失真与噪音的方法和仪器的制作方法
技术领域：
本发明涉及功率电子学领域。更具体地说，本发明涉及减少输送到负载的功率失真和噪声或由负载产生的功率失真和噪声，并改善功率因子。
背景技术：
功率因子校正是增加现代电力输送系统效率的重要组成部分。由于在消耗功率的负载(例如包括电动机的电器)中的无功分量，在功率信号的电流分量和电压分量之间出现了相位变化。交流功率系统的功率因子被定义为流到该负载的有功功率与视在功率的比率，且是一个介于0和1之间的数(常常表示成百分比，如0. 5pf = 50% Pf)。有功功率(P) 是特定时间内用于做功的电路负载量。视在功率(S)是电路的电流和电压的乘积。无功功率(Q)定义为S的平方和P的平方的差的平方根。诸如带有电容或电感的无功负载存在的地方，能量储存在该负载中导致电流波形和电压波形之间的时间差异。在交流电压的每个周期期间，除了消耗在该负载中的任何能量之外，额外能量被暂时以电场或磁场的形式储存在该负载中，然后在该周期中，在几分之一秒后返回到电网中。这种无效益功率的“涨落” 增加了线路中的电流。因此，传输给定量的有功功率，低功率因子的电路将比高功率因子的电路使用更大的电流。线性负载不改变电流波形的形状，但是可能改变电压和电流之间的相对定时(相位)。通常，用于校正功率因子的方法和仪器包含了将带有已知无功值的固定校正负载耦合到电力线中。该固定的电容性无效负载抵消感性负载的无功效应，反之亦然，改善线路的功率因子。然而，由于耦合到电力线和从电力线去耦的负载的变化特性，功率因子可能是动态的，因此固定的无功负载只能将电力线的功率因子校正某种程度的固定量。为此，后来出现包括了几个固定的无功负载，其可以被选择性地耦合到电力线以便校正功率因子。但是，这种系统要求操作员监视，操作员必须连续地监视功率因子，以便耦合和去耦固定的无功负载以抵消电力线的不断变化的功率因子。变化的电子学风貌在功率传输中引入了其他的低效率现象。个人电器使用的增加引起了安置在墙体上的、给设备提供功率和给日常物品的电池充电的交流-直流变换器使用的增加，日常用品例如膝上型计算机、蜂窝电话、照相机以及类似物品。这些物品的无处不在使得用户有几个这样的耦合到功率系统的称为“墙壁凸起物”的转换器。两种最常见的交流-直流转换器被称为线性转换器和开关模式转换器。线性转换器利用降压变压器将美国住宅中可用的标准120V电源降压到所需的交流电压。桥式整流器整流该电压。桥式整流器通常被耦合到电容器。一般地，这个电容器具有高容量。该电容形成反电动势。当电容器被充电和放电时，它形成近似直流的电压。然而，当它被充电时，电容器仅由非线性桥式整流器以周期的几分之一时间汲取电流。结果，电流波形与电压波形不一致而包含严重的谐波失真分量。总谐波失真(THD)是相对于基频的功率的所有谐波分量功率的总和。 这种谐波失真可能被折回到电力网络。开关电源工作在不同的原理上，但也将谐波引入到电力输送网络中。通常，开关模式电源通过对美国住宅中可用的120V电压整流来运行。诸如大储存电容器对反电动势的整流又增加了谐波和失真。同样，各种类型的线性或开关模式集成电路的广泛采用使得系统产生电噪声。此外，交流网络中的无功分量减低功率因子，而集成电路引起被折回到电力线的谐波和噪声。这些谐波显现为在功率信号的电流分量中的谐波失真。由于电力网络具有非零阻抗，沿着电流分量的失真也可能转变为振幅失真。振幅失真是在特定条件下当输出振幅不是输入振幅的线性函数时出现在系统、子系统或设备中的失真。也形成诸如功率因子失真和总体上能量传输的减小的其他干扰效应。这种效应减少电力输送中的效率和减低电力输送的品质。为此，需要的是不仅能够在电力输送网络中的校正功率因子也能够降低或消除电力线中失真的方法和仪器，从而为电力输送的最大效率和品质创造条件。结果， 综合能量消耗可以被降低。
发明内容
于此文件中提供的本发明允许在电力网络上增加到负载的功率输送的效率和品质。得益于本发明的普通技术人员将理解此处讨论的方法和仪器可以应用于带有无功分量和非线性分量的各种各样的负载，该无功分量和非线性分量引起不太理想的功率因子并引起被折回到电力网络的失真和噪声以及诸如此类。在某些应用中，该负载是家庭住宅。该负载是该住宅中所有汲取功率的电器的并行组合。对于电网，通过功率表，当住宅内的用户启动和停用电器时，住宅呈现为一个具有变化的无功属性和非线性属性的动态负载。有利地，此处提供的本发明克服现有技术方案的固有缺陷，诸如难以承受的费用、在多处的复杂安装、可能过补偿或欠补偿以及降低PF的固定PF补偿、以及性能欠佳。此处提供的本发明能够通过动态地测量负载的无功分量并耦合至少一个校正的无功负载来校正到负载的功率因子。当无功功率改变时诸如当洗衣机启动时，本发明能够识别出该负载的特征已经改变，并能够耦合其他校正的无功负载到引起不佳功率因子的负载或对其他校正的无功负载与引起不佳功率因子的负载去耦。此外，此处提供的本发明能够校正由通过电力网输送到负载的功率中的失真、噪音、以及诸如此类，因此改善功率的品质。本发明提供用于对带有失真、噪声或诸如此类的电信号与参考信号的比较。该电信号可以是通过电力网输送到负载的功率的电流分量。参考信号可以从输送到负载的功率的电压分量得到，或单独地合成但与该电压波形同步。校正信号通过比较参考信号与带有失真的信号或从带有失真的信号中减去参考信号得到。该校正信号包括该失真。根据校正信号，电流被从该带有失真的信号吸收或提供，导致失真的降低。有利地，本发明能够校正由在一个地点上的住宅中的所有非线性负载引起的失真。本发明能够被耦合在设施电表和该住宅之间。结果，本发明对于住宅中的电器数量、它们的位置、或任何其他参数是不可知的。同样，本发明由于其在必要时改善失真和PF而节约能源，不增加PF或失真以及不增加房屋电网内的任何其他电器负载。在本发明的一方面中，在带有失真的电信号中减少失真的方法包括感测在带有失真的电信号中的失真和结合该失真系数与带有失真的该电信号。在某些实施方式中，感测步骤包括将带有失真的电信号与参考信号相比较以获得差值信号，并调整该差值信号的大小以形成失真系数。结合步骤包括假如该失真系数是正的就从带有失真的电信号中减去该失真系数，而假如失真系数是负的就将该失真系数加到带有失真的电信号。在某些实施方式中，减法步骤包括将失真系数应用到第一受控电流源，该第一受控电流源被耦合到带有失真的电信号；而增加步骤包括将失真系数应用到第二受控电流源，该第二受控电流源被耦合到带有失真的电信号。把失真系数应用到第一受控电流源又包括将功率因子校正过的正电源信号应用到该第一受控电流源；而把失真系数应用到第二受控电流源又包括将功率因子校正过的负电源信号应用到该第二受控电流源。在某些实施方式中，结合步骤包括调制失真系数。然后，如果该失真系数是负的， 就将失真系数加到带有失真的电信号，而如果失真系数是正的，就从带有失真的电信号减去该失真系数。加法步骤和减法步骤可以通过将该失真系数应用到耦合至带有失真的电信号的第一开关和将该失真系数应用到耦合至带有失真的电信号的第二开关来实现。调制失真系数可以包括脉宽调制、Δ- Σ调制、脉冲码调制、脉冲密度调制、或脉冲位置调制。将失真系数应用到第一开关包括将功率因子校正过的正电源信号应用到该第一开关，而将失真系数应用到第二开关包括将功率因子校正过的负电源信号应用到该第二开关。有利地，调制技术的使用便于开关的高效控制。在某些实施方式中，可以包括模拟滤波器或数字滤波器以对调制信号进行滤波。在某些应用中，电网的阻抗可能远远低于该电网正在向它输出功率的负载的阻抗。在这种情况下，得益于本公开的人员将可以理解提供电流或吸收电流的方向可能需要反过来。作为例子，负失真经常通过注入电流或提供电流到电力线来校正。然而，如果负载的阻抗高于网络的阻抗，电流将被注入到电网而不是负载。结果，可以起到相反的作用。这引起对从电网汲取的总电流波形的充分的失真校正。在本发明的另一方面，用于减少电力线中失真的方法包括校正电力线中的功率因子，使得该功率因子大体上为1，将电力线的电流部分与所需要的参考信号相比较，从而形成校正信号，以及根据该校正信号选择性地吸收电流到电力线和向电力线提供电流。校正功率因子包括任何已知的功率因子校正方法或此处描述的任何方法。在某些实施方式中， 选择性地吸收电流或提供电流包括将该校正信号应用到至少一个受控电流源，其中该受控的电流源根据校正信号将电流源与电力线相耦合。可选择地，选择性地吸收电流或提供电流包括调制该校正信号并将经调制的校正信号应用到至少一个开关，其中该开关将电流源与电力线相耦合并滤除调制噪声。调制该校正信号包括脉宽调制、Σ调制、脉冲码调制、 脉冲密度调制、或脉冲位置调制中的任何一种。在某些应用中，电网的阻抗可能远低于电网正在向它输出功率的负载的阻抗。在这种情况下，得益于本公开的人员将可以理解，提供电流或吸收电流的方向可能需要反过来。作为例子，负失真常常通过注入或提供电流到电力线来校正。然而，如果负载的阻抗大于电网的阻抗，电流将被注入电网而不是负载。结果，可以起到相反的作用。这导致对从电力网汲取的总电流波形的充分的失真校正。操作中，诸如正被输送到住宅的功率的电信号中的失真减少了。失真可能是谐波失真、振幅失真、噪声、升高的频谱噪声，或诸如此类。正在被输送到住宅的功率包括电压和电流。通常，输送到负载的功率的电流分量将由于负载中的非线性而显示失真。失真可以通过比较该电流和理想正弦波(如该功率的电压分量)来查明。这个理想正弦波可以起到参考信号的作用。万一电压正弦波不太理想，例如当振幅失真使得电压正弦波也失真时，可以通过与电压正弦波同步，在本地创建近似的理想正弦波。例如，零交叉转折点可以用作形成近似的理想正弦波的标记。通过从带有失真的信号减去参考信号，校正信号就形成了。校正信号包括失真系数。失真的正的部分被用于耦合到输送功率到住宅的电线的电流吸收。 电流吸收根据失真吸收从电线输出的电流。类似地，失真的负的部分被用于也耦合到输送功率到住宅的电线的电流源。当失真是负的时，电流源根据失真提供电流到电力线。结果， 失真从正从电力网汲取的电流中被除去。在某些实施方式中，校正信号可以被调制以便增强效率。调制方法诸如脉宽调制、 Δ-Σ调制、脉冲码调制、脉冲密度调制、或脉冲位置调制。经调制的校正信号被应用到诸如 MOSFET的有源开关，该开关根据失真传导电流进入或离开向房屋提供功率的电线。在某些实施方式中，减少失真的方法还包括校正功率因子。动态功率因子校正的方法包括确定第一负载的无功功率，确定从该无功功率得出的功率因子，确定耦合到第一负载使得比率大体上为1的最佳校正无功负载，以及耦合该最佳校正无功负载到所述第一负载。在某些实施方式中，耦合最佳无功负载到所述第一负载包括为所需的精度选择量化级别，该量化级别带有MSB和LSB，确定MSB无功负载和确定LSB无功负载，以及闭合为实现所需的精度而要求的任何位有关的开关，其中开关电气地将介于MSB无功负载和LSB 无功负载之间的任何一种耦合到该第一负载。通常，所需的精度包括为该比率确定可接受的数值。量化级别可以进一步包括介于MSB和LSB之间的至少一位。为LSB无功负载、MSB 无功负载、以及所述至少一位的位无功负载(bit reactive load)确定数值包括确定该第一负载的最大无功分量。MSB无功负载、LSB无功负载、以及所述至少一位的位无功负载通常是电容器，且可以通过开关、有源开关、MOSFET、IGBT晶体管、MOSFET对、IGBT晶体管对、 TRIAC、继电器、可控硅、可控硅对中任何一种耦合到该无功负载。在某些实施方式中，无功功率被连续地监视，以及耦合到该第一负载使得该无功功率大体上为0而功率因子大体上为1的新的最佳校正负载被动态地确定。在本发明的另一方面中，用于减少带有失真的电信号中的失真的系统包括使带有失真的信号中的功率因子大体上为1的功率因子校正模块、用于将电力线的电流部分与所需的参考信号相比较从而形成校正信号的减法器、以及用于根据校正信号选择性地吸收和提供电流到该电力线的电路。功率因子校正模块包括用于测量耦合到电力线的第一负载的无功功率和用于与该第一负载相耦合以抵消该第一负载的无功分量的多个的位无功负载的传感器。在某些实施方式中，用于选择性地吸收或提供电流的电路被配置成将该校正信号应用到至少一个受控的电流源，其中所述受控的电流源根据校正信号将电流源与电力线相耦合。可选择地，用于选择性地吸收或提供电流的电路包括用于调制校正信号和将经调制的校正信号应用到至少一个开关的调制器，其中所述开关将电流源与电力线和用于滤除调制噪声的滤波器相耦合。调制器包括脉宽调制器、△-Σ调制器、脉冲码调制器，脉冲密度调制器、或脉冲位置调制器中的任何一种。操作中，用于减少带有失真的电流信号中的失真的电路包括用于接收带有失真的电流信号的第一输入端、用于接收参考信号的第二输入端、耦合到该第一输入端和第二输入端以用于从参考信号减去带有失真的电流信号从而形成第一校正信号的减法器、以及用于选择性地将第一校正信号的正的部分和第一校正信号的负的部分与带有失真的电流信号相结合的电路。减法器可以是诸如配置成从一个输入端减去另一个输入端的运算放大器的模拟电路。可选择地，减法器可以是数字系统，诸如能够数字化地从一个转换成位流的输入端减去另一转换成位流的输入端的A/D转换器，以及用于将结果转换成包括该校正信号的模拟信号的D/A转换器。在某些实施方式中，用于选择性地结合的电路可以是耦合到减法器的输出端以确定校正信号的正的部分并耦合到第一受控电流源的正整流器，以及耦合到减法器的输出端以确定负的部分的校正信号并耦合到第二受控电流源的负整流器。两个受控电流源被分别地耦合到正电源和负电源，以便为了校正失真而选择性地从馈电线吸收电流或向馈电线提供电流。操作中，当失真为负时，电流根据负失真被提供到电源线以补偿。类似地，当失真为正时，根据正失真，电流被吸收掉，从而进行补偿。可选择地，用于选择性地结合的电路可以是耦合到减法器的输出端以确定校正信号的正的部分的正触发比较器、耦合到减法器的输出端以确定校正信号的负的部分的负触发比较器、以及调制器。调制器可以是任何实用的调制器类型，包括脉宽调制器、Δ - Σ调制器、脉冲码调制器、脉冲密度调制器、或脉冲位置调制器。调制器可以耦合到正触发比较器的输出端和负触发比较器的输出端，用于调制介于校正信号的正的部分和校正信号的负的部分之间的任何信号。在某些实施方式中，第一开关耦合到正触发比较器。所述第一开关可以根据校正信号的正的部分选择性地耦合来自负直流电源的电流，从而减少失真。类似地， 所述第二开关可以根据校正信号的负的部分选择性地耦合来自正直流电源的电流，从而减少失真。在某些应用中，电网的阻抗可能远低于该电网正在向它输出功率的负载的阻抗。 在这种情况下，得益于本公开的人员将可以理解，提供电流或吸收电流的方向可能需要反过来。作为例子，负的失真常常通过注入或提供电流到电力线来校正。然而，如果负载的阻抗大于电网的阻抗，电流将被注入电网而不是负载。结果，可能起到相反的作用。通过从电力线吸收电流，电流从相反的方向被注入。在某些实施方式中，用于减少失真的电路还包括用于使正在被输出的电流和电压之间的功率因子大体上为1的功率因子校正电路。用于功率因子校正的系统包括用于确定负载的无功功率的装置、用于确定耦合到该第一负载以使功率因子大体上为1和无功功率大体上为0的最佳校正无功负载的装置、以及将该最佳校正无功负载耦合到该第一负载的装置。在某些实施方式中，用于将最佳校正无功负载耦合到该第一负载的装置包括为所需的精度选择量化级的装置，该量化级具有MSB和LSB ；确定MSB无功负载的装置；确定LSB无功负载的装置；以及闭合与为实现所需的精度而要求的任何一位有关的开关的装置，其中所述开关将介于MSB无功负载和LSB无功负载之间的任何一个电气地耦合到该第一负载。 该量化级还包括介于MSB和LSB之间的至少一位。介于MSB和LSB之间的更多的位将导致更高精度的功率因子、或功率因子大体上更接近于1。位无功负载通常是电容器，且可以通过开关、有源开关、MOSFET、IGBT晶体管、MOSFET对、IGBT晶体管对、TRIAC、继电器、晶闸管以及晶闸管对耦合到无功负载。有利地，这样的系统可以在家庭住宅的规模上实施。上述总结的系统和电路可以廉价地生产，允许普通的房主使用这种设备。现有技术方案常常包括皆是面向工业应用的设备，并因而被配置成在很大的电流输送容量的电网中校正功率因子。因此，它们的体积非常大而要花费几千美元，且无法修改成住宅的应用。其他方案仅仅校正功率因子，且必须应用到家庭中的各个设备。此外，它们通常是固定的电容器功率因子校正单元，其不能充分地校正功率因子，且可能在某些情况下降低功率因子。另外，还有一些其他方案是系统，其中中央控制单元驱动必须耦合到各个电器的功率因子和谐波校正单元，其中每个耦合是一个安装步骤。这种系统也试图通过在诸如单个电器的纯阻性负载中汲取电流或消耗电流来校正电流波形。相反，其中实施的系统、电路和方法通常耦合在总设施电表和住宅之间，为简单的一次性安装创造了条件。附图的简要说明
图1是根据本发明的实施方式的功率因子校正电路的示意的方块图。图2是根据本发明的实施方式的功率因子校正电路的示意的方块图。图3A是功率因子校正过的带有失真的功率信号的时间相对于振幅的曲线图。图;3B是功率因子校正过的带有失真的功率信号的时间相对于振幅的曲线图。图3C是功率因子校正过的带有失真的功率信号的时间相对于振幅的曲线图。图3D是具有不良功率因子、失真的功率信号以及失真校正方法的时间相对于振幅的曲线图。图4是根据本发明的实施方式的失真减少电路的示意的方块图。图5是根据本发明的实施方式的带有调制的失真减少电路的示意的方块图。图6是根据本发明的实施方式的带有调制的失真减少电路的示意的方块图。图7是根据本发明的实施方式的带有调制和增强的滤波的失真减少电路的示意的方块图。图8是根据本发明的实施方式的带有调制和增强的滤波的失真减少电路的示意的方块图。附图的详细说明在下列说明中，为了解释，提出了许多细节和替换物。然而，得益于本公开的本领域的普通技术人员将理解，本发明可以不利用这些特定细节也能实施。在其他例子中，众所周知的结构和设备以方块图的形式示出，以免由于不必要的细节而使本发明的说明变得难
以理解。
功率因子校lH方法和仪器图1是根据本发明的方面的功率因子校正电路(PFC) 100的方块示意图。功率因子(PF)定义为流到负载的有功功率和视在功率的比率，且是一个介于0和1之间的数。它也可以表示成百分数，即0. 5的PF是50%的PF。有功功率是在特定时间内用于做功的电路的功率。视在功率是电路的电流和电压的乘积。对于传输同样数量的有用功率，具有大体上更接近于0的PF的负载比具有更接近于1的PF的负载汲取更多的电流。通常理解， 更接近于0的PF被认为是低PF，而更接近于1的PF被认为是高PF。特别是一旦设施功率表仅记录随时间过去而消耗的视在功率而不是有功功率时，尤其希望优化PF和使它接近于1。通常，电力公司喜欢在电力网中有良好的功率因子，以便优化基础结构和最大化它能够输送到其客户的有功能量。诸如0.9或更低的不良功率因子，由于较高的电流将引起电力线上的过度视在功率损失和增加电网的负担。在图1的例子中，PFC 100配置成校正输送到以负载120表示的住宅或住所的功率的功率因子。PFC 100通常耦合到IlOV交流电线IOlA和零线101B。PFC 100耦合在标准功率表101和负载120之间。大多数住宅带有几个电子器具，全部都代表消耗功率的负载。通常，每个负载带有无功分量。这种无功分量通常是家庭中见到的最普通的负载的电感性属性的结果，诸如洗衣机的电动机、脱水机的HVAC部件、或洗碗机、以及诸如此类的负载。对于设施功率表101，所有这些负载合并显示为单个负载120。然而，由于不同的电器被启动和停用，由功率表101所见的负载120的无功和有功分量动态地改变。为此，动态的 PFC100能够动态地校正负载120的PF。在某些实施方式中，无功功率测量模块105通过第一组绝缘的导管102和第二组绝缘的导管103电气地耦合到IlOV交流电源线(也称为相线)IOlA和零线101B。例子显示，该第一组导管102可以是耦合到IlOV电源线IOlA的电线。该第一组接触102测量输送到负载的功率的相电流分量。第二组接触103横跨IlOV 电力线IOlA和零线IOlB被耦合，以测量相电压。可以包括降压变压器103A来降低电压的振幅，便于在PFC100中更简单化，由于较低电压的电子电流更具成本效应并允许设计更容易。无功功率测量模块105可确定通过导管102和103的负载的无功功率。作为例子，无功功率测量模块105可包括处理单元，诸如模拟器件ADE 7878。测量模块105还能与外部处理器107通信。在某些实施方式中，控制器107能够选择性耦合许多具有不同数值的无功负载， 例如与负载102并联的电容器110A-110C，以便补偿负载120的无功分量。二进制的实施被用于耦合负载110A-110C和负载120。为了确定负载110A-110C的值，首先确定最小和最大无功补偿范围是有利的。在二进制的实施中，可以证明，PFC100的精度能够被精确为负载 110A-110C中的最小值的无功功率的值的一半，其中每个负载相对于一位或量化级。负载110A-110C中的最小值是预期的量化的最低位无功负载和最小分量。PFC100 的示例性实施显示3级量化。换言之，有3位无功负载，最低的是LSB或不太重要的位无功负载，而最高的是MSB或最重要的位无功负载。PFC100的精度可以表示为Errmx = LSB/2其中LSB根据下列方程最优化地选择LSB = VARmax/ (2ν-, 5)其中VARmax是要被补偿的负载120的最大无功值，N是量化级。可以理解，量化级与负载120的无功部分的补偿精度成正比。预期的量化级可以确定为预期的精度相对于成本和复杂性的平衡。要校正的负载120的大约50个最小和最大无功功率样本的仿真显示在表1中表 1
N = 1N = 2N = 3N = 4精度相对于ILSB49. 1% LSB47. 9% LSB45. 5% LSB46. 8% LSB误差相对于VARmax32. 7%13. 7%6. 1%3. 0%校正无功功率值Q。·由下列算法确定IF (round (Q/LSB) > (2N-1)Then Qcokk = LSB*(2n_1)Else Qcoee = LSB*Round(Q/LSB)，无功功率中的所有值。其中Q是要补偿的负载120的无功值。如上所述，由于家用电器被启动和停用，且它们的各个无功负载被耦合到负载120中，负载120的无功值是动态地改变的。为此，将无功功率测量模块105配置成测量负载120的无功功率并将该无功功率输送到控制器107是有利的。可选择地，控制器107可直接耦合到负载120，以便即时地确定无功功率。如果Q 为0或正数，负载120的无功部分是感性的。较少见地，负Q表示负载120的无功部分是容性的。表2显示量化对PFC 100精度的影响的例子。表 权利要求
1.一种用于减少在带有失真的电信号中的失真的系统，该系统包括a.用于将电力线中的所述带有失真的电信号的至少部分与期望的参考信号相比较从而形成校正信号的电路；以及b.用于对所述带有失真的电信号选择性地吸收和提供电流的电路。
2.如权利要求1所述的系统，其中失真包括谐波失真、噪声、升高的频谱噪声、以及振幅调制中的任何一种。
3.如权利要求1所述的系统，还包括用于使带有噪声的所述电信号的功率因子大体上为1的功率因子校正模块。
4.如权利要求3所述的系统，其中所述功率因子校正模块包括a.传感器，其用于测量耦合到电力线的第一负载的无功功率；和b.多个位无功负载，其用于与所述第一负载相耦合以抵消所述第一负载的无功分量。
5.如权利要求1所述的系统，其中用于选择性地吸收或提供电流的所述电路将所述校正信号应用到至少一个受控的电流源，其中所述受控的电流源根据所述校正信号将电流源与所述电力线相耦合。
6.如权利要求1所述的系统，其中用于选择性地吸收或提供电流的所述电路包括a.调制器，其用于调制所述校正信号并将经调制的校正信号应用到至少一个开关，其中所述开关将电流源与所述电力线相耦合；以及b.滤波器，其用于对调制信号进行滤波。
7.如权利要求6所述的系统，其中所述调制器包括脉宽调制器、△-Σ调制器、脉冲码调制器、脉冲密度调制器或脉冲位置调制器中的任何一种。
8.如权利要求1所述的系统，其中用于选择性地吸收或提供电流的所述电路包括a.用于响应于负失真而选择性地提供电流到所述电力线的处理器；以及b.用于响应于正失真而选择性地从所述电力线吸收电流的处理器。
9.如权利要求1所述的系统，其中用于选择性地吸收或提供电流的所述电路包括a.用于响应于正失真而选择性地提供电流到所述电力线的处理器；以及b.用于响应于负失真而选择性地从所述电力线吸收电流的处理器。
10.一种用于减少带有失真的电流信号中的失真的电路，该电路包括a.第一输入端，其用于接收所述带有失真的电流信号；b.第二输入端，其用于接收参考信号；c.减法器，其耦合到所述第一输入端和所述第二输入端，用于从所述参考信号比较所述带有失真的电流信号，从而第一校正信号；以及d.用于选择性地吸收和提供电流的电路，其根据所述校正信号，选择性地向所述带有失真的信号提供电流或从所述带有失真的信号吸收电流；从而减少在所述带有失真的信号中的失真。
11.如权利要求10中所述的电路，其中所述失真包括谐波失真、噪声、升高的频谱噪声、以及振幅调制之中的任何一种。
12.如权利要求10中所述的电路，还包括用于使所述带有失真的信号的功率因子大体上为1的功率因子校正模块。
13.如权利要求12中所述的电路，其中所述功率因子校正模块包括用于测量耦合到电力线的第一负载的无功功率的传感器、和用于与所述第一负载相耦合以抵消所述第一负载的无功分量的多个位无功负载。
14.如权利要求10中所述的电路，其中用于选择性地吸收和提供电流的所述电路包括a.耦合到所述校正信号的第一受控电流源，其中所述第一受控电流源响应于负失真， 根据所述校正信号，从正电源提供电流到所述带有失真的信号；以及b.耦合到所述校正信号的第二受控电流源，其中所述第二受控电流源响应于正失真， 根据所述校正信号，从所述带有失真的信号吸收电流到负电源。
15.如权利要求10中所述的电路，其中用于选择性地吸收和提供电流的所述电路包括a.耦合到所述校正信号的第一受控电流源，其中所述第一受控电流源响应于正失真， 根据所述校正信号，从正电源提供电流到所述带有失真的信号；以及b.耦合到所述校正信号的第二受控电流源，其中所述第二受控电流源响应于负失真， 根据所述校正信号，从所述带有失真的信号吸收电流到负电源。
16.如权利要求10中所述的电路，其中用于选择性地结合的电路包括a.正整流器，其耦合到所述减法器的输出以确定所述校正信号的正的部分；b.耦合到正直流电源的第一受控电流源，该第一受控电流源被配置成响应于负失真， 选择性地将所述校正信号的所述正的部分与所述带有失真的电流信号相结合；c.负整流器，其耦合到所述减法器的输出以确定所述校正信号的负的部分；以及d.耦合到负直流电源的第二受控电流源，该第二受控电流源被配置成响应于正失真， 选择性地将所述校正信号的所述负的部分与所述带有失真的电流信号相结合。
17.如权利要求10中所述的电路，其中用于选择性地结合的所述电路包括a.正整流器，其耦合到所述减法器的输出以确定所述校正信号的正的部分；b.耦合到正直流电源的第一受控电流源，该第一受控电流源被配置成响应于正失真， 选择性地将所述校正信号的所述正的部分与所述带有失真的电流信号相结合；c.负整流器，其耦合到所述减法器的输出以确定所述校正信号的负的部分；以及d.耦合到负直流电源的第二受控电流源，该第二受控电流源被配置成响应于负失真， 选择性地将所述校正信号的所述负的部分与所述带有失真的电流信号相结合。
18.如权利要求10中所述的电路，其中用于选择性地吸收和提供电流的所述电路包括a.调制器，其用于调制所述校正信号，从而形成经调制的校正信号。
19.如权利要求18中所述的电路，其中用于选择性地吸收和提供电流的所述电路包括a.耦合到所述经调制的校正信号的第一开关，其中所述第一开关响应于负失真，根据所述校正信号，对于所述带有失真的信号，从正电源提供电流到所述带有失真的信号；以及b.耦合到所述经调制的校正信号的第二开关，其中所述第二开关响应于正失真，根据所述校正信号，对于所述带有失真的信号，从所述带有失真的信号吸收电流到负电源。
20.如权利要求18中所述的电路，其中用于选择性地吸收和提供电流的所述电路包括a.耦合到所述经调制的校正信号的第一开关，其中所述第一开关响应于正失真，根据所述校正信号，对所述带有失真的信号，从正电源提供电流到所述带有失真的信号；以及b.耦合到所述经调制的校正信号的第二开关，其中所述第二开关响应于负失真，根据所述校正信号，对所述带有失真的信号，从所述带有失真的信号吸收电流到负电源。
21.如权利要求18中所述的电路，其中所述调制器包括脉宽调制器、Δ-Σ调制器、脉冲码调制器、脉冲密度调制器、或脉冲位置调制器中的任何一种。
22.如权利要求10中所述的电路，其中用于选择性地结合的所述电路包括a.正触发比较器，其耦合到所述减法器的输出以确定所述校正信号的正的部分；b.负触发比较器，其耦合到所述减法器的所述输出以确定所述校正信号的负的部分；c.调制器，其耦合到所述正触发比较器的输出和所述负触发比较器的输出，用于脉宽调制所述校正信号的所述正的部分和所述校正信号的所述负的部分的任何一个；d.第一开关，其耦合到正直流电源，其中所述开关被配置成选择性地将所述校正信号的所述负的部分与所述带有失真的电流信号相结合；以及e.第二开关，其耦合到负直流电源，其中所述开关被配置成选择性地将所述校正信号的所述正的部分与所述带有失真的电流信号相结合。
23.如权利要求22中所述的电路，其中所述调制器包括脉宽调制器、Δ-Σ调制器、脉冲码调制器、脉冲密度调制器、或脉冲位置调制器中的任何一种。
24.如权利要求22中所述的电路，还包括用于对调制信号进行滤波的至少一个滤波ο
25.如权利要求10中所述的电路，还包括处理装置，其中所述处理装置包括a.第一模数转换器，其用于数字化所述带有失真的电流信号；b.第二模数转换器，其用于数字化所述参考信号；以及c.处理器，其用于数字地从被数字化的所述带有失真的电流信号中减去被数字化的所述参考信号，从而形成数字化的第一校正信号。
全文摘要
用于功率因子校正的方法和仪器，包括选择性地将位无功负载与具有动态无功属性的负载相耦合，以动态地校正功率因子。用于减少在电力输送系统中的失真的方法和仪器，包括用于确定在电力线中的失真的装置，根据该失真形成校正信号，并根据该校正信号选择性地吸收电流和提供电流到该电力线。
文档编号H02J1/02GK102341984SQ201080010517
公开日2012年2月1日 申请日期2010年1月26日 优先权日2009年1月26日
发明者帕特里克·A·拉达, 约翰·H·马尼亚斯科 申请人:吉尼瓦洁净技术公司