本發(fā)明總體上涉及電力傳輸。更具體地，本發(fā)明涉及一種被配置為向與電力系統(tǒng)連接的負(fù)載供電的裝置。

背景技術(shù)：

1、電力系統(tǒng)，例如輸電和/或配電系統(tǒng)和/或電網(wǎng)，可用于為許多行業(yè)中的裝備供電。如果電力系統(tǒng)出現(xiàn)干擾或故障，則電力系統(tǒng)中的電壓可能會(huì)相對(duì)于電力系統(tǒng)中的標(biāo)稱(chēng)電壓電平出現(xiàn)暫降或驟降?？赡苡赏獠扛蓴_或故障引起的電力系統(tǒng)中的這種電壓暫降或驟降可能會(huì)給許多行業(yè)中的裝備帶來(lái)問(wèn)題，特別是在經(jīng)常使用相對(duì)敏感負(fù)載的過(guò)程行業(yè)中。諸如變頻器、驅(qū)動(dòng)單元等的負(fù)載通常用于造紙業(yè)、醫(yī)療業(yè)、半導(dǎo)體制造業(yè)等，一般依賴(lài)于穩(wěn)定的電源電壓，在這個(gè)意義上可以被視為相對(duì)“敏感”的負(fù)載。由外部干擾或故障引起的供電電壓暫降或驟降，即使只是短暫的，也會(huì)導(dǎo)致此類(lèi)負(fù)載的運(yùn)行意外停止。對(duì)于負(fù)載的用戶(hù)來(lái)說(shuō)，這種運(yùn)行停止可能代價(jià)高昂。諸如靜態(tài)同步補(bǔ)償器(statcom)之類(lèi)的設(shè)備可用于提供或吸收無(wú)功功率，從而調(diào)節(jié)與電力系統(tǒng)的連接點(diǎn)處的電壓。然而，如上所述的短暫供電電壓暫降或驟降可能很難用傳統(tǒng)的statcom來(lái)緩解，因?yàn)檫@種statcom的響應(yīng)時(shí)間可能不夠低，無(wú)法足夠快地補(bǔ)償電壓暫降或驟降。此外，這種短暫的供電電壓暫降或驟降可能很難甚至不可能基于負(fù)載電流進(jìn)行補(bǔ)償，因?yàn)楦蓴_或故障是由外部引起的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了減輕用于連接到向負(fù)載供應(yīng)電壓的電力系統(tǒng)的負(fù)載的供電電壓的任何暫降或驟降，可以通過(guò)測(cè)量電壓并使用控制回路機(jī)制將電力系統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)到某個(gè)電壓設(shè)定點(diǎn)來(lái)控制電力系統(tǒng)的電壓，該控制回路機(jī)制采用基于所測(cè)量的電壓的控制器，例如比例積分(pi)控制器。然而，這種“傳統(tǒng)”電壓控制的響應(yīng)時(shí)間可能仍然不夠低，無(wú)法按照負(fù)載的要求快速補(bǔ)償用于負(fù)載的供電電壓的任何暫降或驟降。如上所述，通常用于造紙業(yè)、醫(yī)療業(yè)、半導(dǎo)體制造業(yè)等的負(fù)載，諸如變頻器、驅(qū)動(dòng)單元等，通常依賴(lài)于穩(wěn)定的供電電壓。

2、鑒于上述情況，本發(fā)明的一個(gè)關(guān)注點(diǎn)是提供能夠相對(duì)快速地減輕用于負(fù)載(特別是可能依賴(lài)于穩(wěn)定的供電電壓的負(fù)載)的供電電壓的任何暫降或驟降的手段，如前所述。

3、為了解決這個(gè)問(wèn)題和其他問(wèn)題中的至少一個(gè)，提供了根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的裝置和方法。優(yōu)選實(shí)施例由從屬權(quán)利要求限定。

4、根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種裝置。該裝置被配置為向與電力系統(tǒng)連接的負(fù)載供電，該負(fù)載連接或可連接到負(fù)載導(dǎo)體。該裝置可以包括變壓器，并且電力系統(tǒng)可以經(jīng)由變壓器連接或可連接到負(fù)載導(dǎo)體。該裝置包括連接或可連接在電力系統(tǒng)(或變壓器)和負(fù)載導(dǎo)體之間的電抗器。該裝置包括供電和/或吸能設(shè)備，該供電和/或吸能設(shè)備連接到負(fù)載導(dǎo)體并且被配置用于選擇性地向負(fù)載導(dǎo)體供應(yīng)電力或者從負(fù)載導(dǎo)體吸收電力。由供電和/或吸能設(shè)備供應(yīng)給負(fù)載導(dǎo)體的電力至少由供電和/或吸能設(shè)備的電壓參考值控制。該裝置包括處理單元，該處理單元被配置為獲取分別指示在多個(gè)不同時(shí)刻由電力系統(tǒng)供應(yīng)的電壓和負(fù)載的電壓的值。處理單元被配置為基于分別指示在多個(gè)不同時(shí)刻由電力系統(tǒng)供應(yīng)的電壓和負(fù)載的電壓的值，確定初級(jí)側(cè)電壓差和次級(jí)側(cè)電壓差。初級(jí)側(cè)電壓差表示在不同時(shí)刻由電力系統(tǒng)供應(yīng)的電壓的任何差異。次級(jí)側(cè)電壓差表示在不同時(shí)刻負(fù)載的電壓的任何差異。處理單元被配置為基于初級(jí)側(cè)電壓差和次級(jí)側(cè)電壓差來(lái)確定供電和/或吸能設(shè)備的虛擬阻抗。該裝置包括控制單元，該控制單元被配置為控制供電和/或吸能設(shè)備?？刂茊卧慌渲脼楂@取指示負(fù)載導(dǎo)體的電壓的至少一個(gè)值?？刂茊卧慌渲脼榛谥甘矩?fù)載導(dǎo)體的電壓的至少一個(gè)值和虛擬阻抗來(lái)確定供電和/或吸能設(shè)備的電壓參考值?？刂茊卧慌渲脼榛谒_定的電壓參考值來(lái)控制供電和/或吸能設(shè)備向負(fù)載導(dǎo)體供電并且從而向負(fù)載供電。

5、連接或可連接在電力系統(tǒng)和負(fù)載導(dǎo)體之間的電抗器可稱(chēng)為緩沖電抗器，其通?？捎糜谠陔娏ο到y(tǒng)與負(fù)載導(dǎo)體之間提供更高的阻抗。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，可以直接連接到負(fù)載導(dǎo)體的供電和/或吸能設(shè)備可以說(shuō)使用電網(wǎng)形成控制來(lái)表現(xiàn)為虛擬阻抗后面的電壓源。這可能與同步冷凝器系統(tǒng)的功能相當(dāng)。

6、通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的第一方面的裝置，通過(guò)供電和/或吸能設(shè)備向負(fù)載供電，可以相對(duì)快速地補(bǔ)償用于負(fù)載的供電電壓的任何暫降或驟降。在電力系統(tǒng)中發(fā)生干擾或故障的情況下，電力系統(tǒng)中的電壓可能會(huì)出現(xiàn)暫降或驟降，這可能會(huì)導(dǎo)致由電力系統(tǒng)供應(yīng)的電壓和負(fù)載的電壓下降。由電力系統(tǒng)供應(yīng)的電壓和負(fù)載的電壓的這種下降將反映在初級(jí)側(cè)電壓差和次級(jí)側(cè)電壓差中，這兩個(gè)電壓差由控制和/或處理單元確定，并由控制和/或處理單元用于確定供電和/或吸能設(shè)備的虛擬阻抗。如前所述，初級(jí)側(cè)電壓差表示在不同時(shí)刻由電力系統(tǒng)供應(yīng)的電壓的任何差異，并且次級(jí)側(cè)電壓差表示在不同時(shí)刻負(fù)載的電壓的差異。一旦確定了供電和/或吸能設(shè)備的虛擬阻抗，就可以如上所述使用它來(lái)控制供電和/或吸能設(shè)備向負(fù)載供電，以補(bǔ)償用于負(fù)載的供電電壓的暫降或驟降。這種基于虛擬阻抗的供電和/或吸能設(shè)備的控制可能具有比“傳統(tǒng)”電壓控制的響應(yīng)時(shí)間低得多的響應(yīng)時(shí)間。通過(guò)這種基于虛擬阻抗的供電和/或吸能設(shè)備的控制，對(duì)于電力系統(tǒng)中可能發(fā)生的所有類(lèi)型的故障或干擾，供電和/或吸能設(shè)備能夠在幾毫秒內(nèi)抵消用于負(fù)載的供電電壓的暫降或驟降。幾毫秒的響應(yīng)時(shí)間通常(遠(yuǎn))低于“傳統(tǒng)”電壓控制所能達(dá)到的響應(yīng)時(shí)間。通過(guò)這種基于虛擬阻抗的供電和/或吸能設(shè)備的控制，可以彼此獨(dú)立地控制所有相位，并且可以避免由正序控制引起的任何過(guò)壓。

7、此外，通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的第一方面的裝置的操作對(duì)供電和/或吸能設(shè)備進(jìn)行基于虛擬阻抗的控制，在電力系統(tǒng)中可能發(fā)生干擾或故障期間，可較少需要甚至不需要任何能量存儲(chǔ)或不間斷電源來(lái)支持負(fù)載。此外，可能較少需要甚至不需要額外的無(wú)功功率補(bǔ)償和電能質(zhì)量校正裝備。

8、負(fù)載導(dǎo)體例如可以包括母線或匯流條。電力系統(tǒng)例如可以包括輸電和/或配電系統(tǒng)。電力系統(tǒng)例如可以包括電網(wǎng)，例如，輸電和/或配電網(wǎng)。

9、電壓參考值可以通過(guò)將負(fù)載導(dǎo)體的感測(cè)電壓乘以虛擬阻抗來(lái)確定。基于所確定的電壓參考值來(lái)控制供電和/或吸能設(shè)備向負(fù)載供電可以包括調(diào)節(jié)或控制供電和/或吸能設(shè)備輸出的電壓，使得輸出電壓符合或接近符合電壓參考值，例如通過(guò)將負(fù)載導(dǎo)體的電壓與電壓參考值進(jìn)行比較。在控制供電和/或吸能設(shè)備向負(fù)載供電的過(guò)程中(例如，在這種控制期間)，可以感測(cè)(例如，監(jiān)測(cè))由電力系統(tǒng)供應(yīng)的電壓(例如，變壓器的初級(jí)側(cè)的電壓)，以便利用供電和/或吸能設(shè)備向負(fù)載供應(yīng)的電力來(lái)評(píng)估對(duì)用于負(fù)載的供電電壓的暫降或驟降的補(bǔ)償?shù)挠行浴?/p>

10、根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種在被配置為向與電力系統(tǒng)連接的負(fù)載供電的裝置中實(shí)現(xiàn)的方法。負(fù)載連接或可連接到負(fù)載導(dǎo)體。該裝置可以包括變壓器，并且電力系統(tǒng)可以經(jīng)由變壓器連接或可連接到負(fù)載導(dǎo)體。該裝置包括連接或可連接在電力系統(tǒng)(或變壓器)和負(fù)載導(dǎo)體之間的電抗器。該裝置包括供電和/或吸能設(shè)備，該供電和/或吸能設(shè)備連接到負(fù)載導(dǎo)體并且被配置為選擇性地向負(fù)載導(dǎo)體供應(yīng)電力或者從負(fù)載導(dǎo)體吸收電力。由供電和/或吸能設(shè)備供應(yīng)給負(fù)載導(dǎo)體的電力至少由供電和/或吸能設(shè)備的電壓參考值控制。該裝置包括處理單元。該裝置包括控制單元，該控制單元被配置為控制供電和/或吸能設(shè)備。

11、根據(jù)本發(fā)明的第二方面的方法包括，由處理單元：獲取分別指示在多個(gè)不同時(shí)刻由電力系統(tǒng)供應(yīng)的電壓和負(fù)載的電壓的值?；诜謩e指示在多個(gè)不同時(shí)刻由電力系統(tǒng)供應(yīng)的電壓和負(fù)載的電壓的值，處理單元確定表示在不同時(shí)刻由電力系統(tǒng)供應(yīng)的電壓的任何差異的初級(jí)側(cè)電壓差和表示在不同時(shí)刻負(fù)載的電壓的任何差異的次級(jí)側(cè)電壓差。處理單元基于初級(jí)側(cè)電壓差和次級(jí)側(cè)電壓差來(lái)確定供電和/或吸能設(shè)備的虛擬阻抗?？刂茊卧@取指示負(fù)載導(dǎo)體的電壓的至少一個(gè)值。基于指示負(fù)載導(dǎo)體的電壓的至少一個(gè)值和虛擬阻抗，控制單元確定供電和/或吸能設(shè)備的電壓參考值?？刂茊卧谒_定的電壓參考值控制供電和/或吸能設(shè)備向負(fù)載導(dǎo)體供電，從而向負(fù)載供電。

12、根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種計(jì)算機(jī)程序。計(jì)算機(jī)程序包括指令，這些指令在由分別包括在處理單元和控制單元中的一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，使得處理單元和控制器執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明第二方面的方法。

13、根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種處理器可讀介質(zhì)。處理器可讀介質(zhì)上加載有計(jì)算機(jī)程序，其中，計(jì)算機(jī)程序包括指令，這些指令在由包括在處理單元中或構(gòu)成處理單元的一個(gè)或多個(gè)處理器和包括在控制單元中或構(gòu)成控制單元的一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，使得處理單元和控制單元執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的第二方面的方法。

14、根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了一種系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括電力系統(tǒng)、與電力系統(tǒng)連接的負(fù)載、和負(fù)載導(dǎo)體。負(fù)載連接或可連接到負(fù)載導(dǎo)體。該系統(tǒng)可以包括變壓器，并且電力系統(tǒng)可經(jīng)由變壓器連接或可連接到負(fù)載導(dǎo)體。該系統(tǒng)包括根據(jù)本發(fā)明的第一方面的裝置，該裝置被配置為向負(fù)載供電。

15、應(yīng)當(dāng)注意，本文所述的處理單元和控制單元的功能可以組合在單個(gè)單元中，例如，使得單個(gè)單元能夠執(zhí)行處理單元和控制單元的相應(yīng)動(dòng)作、功能等。這種單元可以稱(chēng)為控制和/或處理單元。換句話說(shuō)，本文所述的處理單元和控制單元不一定是不同單元，但原則上可以由單個(gè)單元實(shí)現(xiàn)或?qū)嵤?/p>

16、控制單元和處理單元中的每個(gè)單元或任一單元可以例如包括任何合適的中央處理單元(cpu)、微控制器、數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)、專(zhuān)用集成電路(asic)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(fpga)等或者它們的任何組合，或者由它們構(gòu)成?？刂茊卧吞幚韱卧械拿總€(gè)單元或任一單元都可以可選地能夠執(zhí)行存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品中的軟件指令，例如以存儲(chǔ)器的形式。存儲(chǔ)器例如可以是讀寫(xiě)存儲(chǔ)器(ram)和只讀存儲(chǔ)器(rom)的任何組合。存儲(chǔ)器可以包括持久存儲(chǔ)器，例如可以是磁存儲(chǔ)器、光存儲(chǔ)器、固態(tài)存儲(chǔ)器、或遠(yuǎn)程安裝的存儲(chǔ)器，或它們的任何組合。

17、一個(gè)或多個(gè)處理器中的每個(gè)或任一處理器可以例如包括cpu、微控制器、dsp、asic、fpga等，或它們的任何組合。

18、處理器可讀介質(zhì)可以例如包括數(shù)字多功能盤(pán)(dvd)或軟盤(pán)或任何其他合適類(lèi)型的處理器可讀裝置或處理器可讀(數(shù)字)介質(zhì)，例如但不限于存儲(chǔ)器，諸如非易失性存儲(chǔ)器、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、光盤(pán)(cd)、閃存、磁帶、通用串行總線(usb)存儲(chǔ)設(shè)備、zip驅(qū)動(dòng)器等等。

19、以下通過(guò)示例性實(shí)施例描述本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明涉及權(quán)利要求中所述特征的所有可能組合。當(dāng)研究所附權(quán)利要求和本文的描述時(shí)，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的不同特征可以組合以創(chuàng)建除本文所述之外的實(shí)施例。