CN100356284C - 功率因数自动修正系统 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种用于一吸取变化的无功功率值的电力设备的自动功率因数修正系统，该自动功率因数修正系统测量一由电力设备的一负载吸取的功率的电气参数(该电气参数能够指示由负载所吸取的无功功率值)，并将一电容器组合耦合至电源线路以补偿由所测电气参数指示的无功功率值。在实际中，系统测量所吸取功率的相角并计算一用于连接至电源线路以补偿所测无功功率值的电容器组合。

Description

功率因数自动修正系统

技术领域

本发明涉及电力控制电路，更具体而言涉及一种用于监控及修正一电力设备的功率因数的改进系统。

发明背景

电力是一种非常通用且便利的能源。然而，在发电及配电中存在各种成本，当电力需求增加时，该些成本也趋于增加。因此，始终存在一种提高电力传输及利用效率及相反地，降低电力传输及使用中的损耗及浪费的动力。

交流电的特征为电流与电压之间存在一相位关系。电流滞后于电压起因于感性负载占优势，而电流超前于电压则起因于容性负载。同相关系起因于电阻性负载或感性负载与容性负载之间相平衡。由于电路中感性电抗或容性电抗的影响，同相电流产生“有效”或电阻性功率，而不同相电流产生“视在”或无功功率。一电流与电压之间相位关系的常用量度是功率因数，其等于电流与电压之间相角的余弦。当相位关系呈有效阻性时，功率因数达到最大值1；当相位关系呈有效感性时，功率因数为正且小于1；当相位关系呈有效容性时，功率因数为负且小于1。

目前存在的趋势是：连接至电源线路的感性负载类型多于容性负载类型，例如，电动机、变压器等等。通常，当工业电力用户的负载驱使功率因数降至小于一选择值时，电力公司对其加收额外费用。为避免此情况，工业用户通常将功率因数修正电容器连同其感性负载一起连接至电源线路，以补偿功率因数并使功率因数保持在一经济水平。

在家用电力设备中，电冰箱、通风设备、空调、照明及(在某些情形下)供暖设备消耗了大部分的电能。通信设备、计算机、娱乐装置等也使用相对少量的电能。通常家用设备及小型企业设备使用的电度表不区分有效功率与视在功率。因此，即使视在功率未实际“消耗”于对用户有用的任何目的，用户也须支付有效功率与视在功率二者的费用。

虽然已存在可用于大型工业电力用户的功率因数修正系统，但尚未出现用于家用及小型企业用户的实用或经济的功率因数修正装置。一般而言，工业用功率因数修正系统是与其拟定补偿的设备配套的，并且与此设备协调启动。在过去，从未考虑过家用财产所有者为每一可能的感性负载安装功率因数修正装置是实用的或经济的。此外，家用感性设备通常会在(例如)恒温调节器的控制下随机启动。

发明内容

本发明提供一种用于修正小型电力设备(例如，家庭、公寓、小型企业等使用的电力设备)功率因数的系统。本发明系统通常包括复数个选择性耦合至一电源线路的电抗单元或电容器及一用于确定连接至电源线路的电容器是否已对功率因数产生有利影响的传感器单元。

一般而言，本发明测量一电力设备负载所吸取的功率的一电气参数(其能够指示该负载所吸取的无功功率值)并将一电抗元件组合耦合至电源线路以大体补偿由所测量电气参数指示的无功功率值。本发明针对一完全基于一所测量电流值及补偿电抗对该所测量电流值的影响的第一实施例及一基于一所吸取功率的相角测量值的第二实施例。

更具体而言，本发明功率因数修正系统的第一实施例连续测量由设备吸取的电流值。当检测到电流增大时，即假定一电力负载已启动。将一电容器单元连接至电源线路后，再次测量电流。若电流值增大，则可确定电容器未对功率因数产生有利影响，并断开电容器。反之，若所连接电容器使测量电流减小，则再在电源线路连接其他电容。重复此过程直到电流再次上升，在此刻，断开最后连接的电容器。

在测量电力设备内的负载所吸取的电流中，本发明将一定的电流测次数平均在时间上且直到在小于一所选择时间间隔内测量到一所选电流差变化时才采取补偿措施。因此，该方法通过使系统相对而言免受所吸取电流微小变化的影响来减小开关瞬态量。在一较佳实施例中，本发明基于按一基本电容的倍数增加的补偿电容，该基本电容在标称电源线路频率及电压下将产生一吸取约1安培电流的电抗。对于线路频率为60赫兹且标称电压为110伏特的电力设备而言，该基本电容为22微法。

本发明通过提供一组其电容值为2的不同次幂乘以基本电容的电容器来最大限度提高达到一补偿电容器组合之速度。该组电容器包括：1倍、2倍、4倍、8倍…128倍基本电容。通过此种方式，通过使补偿电容值加倍直至所测量电流值增加而使功率因数修正快速达到一初始修正值。在二进制术语中，此初始修正值代表一“最高数位”。通过递增(但非倍增)来继续该过程直至确定出一亦填充“较低数位”的最佳组合值。

本发明的一典型设备包括一组八个补偿电容器，其电容为22微法基本电容的2的不同次幂倍(自1至128倍)。该些补偿电容器通过闭锁开关连接于电源线路两端。该些闭锁开关连接至一控制器(例如微处理器或微控制器)的一八位输出端口。通过此种方式，控制器可通过向输出端口写入一适当的其数位内容对应于欲连接或断开的电容器组合的二进制字而在电源线路两端连接256种电容器组合中的任一组合或从电源线路断开任一或所有电容器。

在基于相位的本发明第二实施例中，连续测量电流及电压及二者间的相位关系。计算将相角减小至接近零所需的补偿电容值大小。然后，将一大致等于补偿电容值的电容器组合耦合至电源线路，以补偿所感测到的感性负载。本发明的第二实施例与第一实施例使用相同的一组电容器且一般而言使用相同的装置。因此，第二实施例使用一组其电容值为一基本电容的倍数的电容器，该基本电容在标称线路频率及电压下将产生一吸取1安培电流的电抗。该组电容器的电容值同样是2的不同次幂乘以基本电容。

结合附图阅读下文说明将清楚了解本发明的其它目的及优点，其中该些附图以图解及举例方式阐述本发明特定实施例。

该些附图构成本说明书的一部分，其包括本发明的实例性实施例并例示说明本发明的各种目的及特征。

附图简单说明

图1是一方块图，其展示一体现本发明的自动功率因数修正系统的主要组件。

图2是一方块图，其展示自动功率因数修正系统的一电容器组。

图3是一流程图，其展示自动功率因数修正系统的一基于电流的主例程的方法步骤。

图4是一流程图，其展示一用于测量一电力设备所吸取电流的本发明例程的方法步骤。

图5是一流程图，其展示一种本发明用于修正功率因数的基于递增电流的例程的方法步骤。

图6是一展示本发明自动功率因数修正系统另一实施例的流程图，该实施例基于对电力设备所吸取功率的直接相位测量。

图7是一流程图，其展示一种在基于相位的本发明替代实施例中用于进行相位测量的例程的步骤。

具体实施方式

根据需要，本文揭示本发明的具体实施例；然而，应理解，所揭示实施例仅为本发明的实例性实施例，且本发明可实施为多种形式。因此，本文所揭示的特定结构及功能详情不应被解释为限定性说明，而是仅用作权利要求的基础及教示所属技术领域的技术人员如何以多种方式将本发明用于实质上任一适当的具体结构的代表性基础。

更详细地参照附图，参考数字1通常表示一种装置，参考数字2通常表示一种用于自动修正一电力设备3(图2)的功率因数的方法，其中电力设备3在随机时刻自一电源线路4吸取的无功功率值可变。一般而言，本发明测量由电力设备3的负载5(图2)所吸取的功率的一电气参数(该电气参数能够指示由负载所吸取的无功功率值)，并将一电抗元件组合6耦合至电源线路4以大体补偿由所测量电气参数指示的无功功率值。

参照图1，功率因数修正装置1包括电流感测电路10，该电流感测电路10的输出由电流换算电路11处理以供输入至一电流模拟-数字转换器(ADC)12。电流感测电路10可为(例如)一常规类型的夹线式电流传感器，其可电磁耦合至一组交流电导体以测量流过该导体的电流。电流换算电路11可为一分压器网络或分流器网络，其将测量值减小至一便于输入至电流ADC 12的范围。电流ADC 12的输出是一数字字，该数字字的二进制值与流经电源线路4中的电流测量值成正比。

所示装置1还可包括电压感测电路14、电压换算电路15及一电压模拟-数字转换器(ADC)16。电压感测电路14较佳直接连接于电源线路4两端并包含电压换算电路15，例如一分压器网络，电压换算电路1 5将所感测电压换算至所需值以供电压ADC 16处理。电流感测电路10与电压感测电路14的连接方式构成测量流经电源线路4中的功率相位的基础。电流感测电路10电磁耦合至电源线路4，且因此，其读数可追踪流经电源线路4中的电流值。另一方面，电压感测器14导电连接至电源线路4，且因此受电源线路两端电压的影响。在装置1的第一实施例中，无需设置电压感测元件14、15及16。由于夹线式电流传感器10的性质为感性，因而会增加一其自身的微小相移，此可在相位确定中引入一定误差。然而，如下文所将祥述，该等相移是恒定的且可通过测量校准步骤遮蔽。另一选择为，亦可使用无需感性耦合的其它类型电流感测元件，例如，基于霍尔效应的电流传感器。电流传感器10及电压传感器14也较佳包含半波整流器。

电流ADC 12及(若有)电压ADC 16连接至一控制器20的端口，控制器20可为一微处理器、微控制器、或类似控制器等。所示控制器20包括用于存储程序及固定数据的快闪可编程ROM(只读存储器)22及用于存储临时数据的RAM(读/写存储器)24。控制器20可由众多已知类型嵌入式微处理器、微控制器等类似装置中的任一类型构建而成。例如，控制器20可为由微芯片技术公司(Microchip Technology，Inc.网址为www.microchip.com)制造的PIC16F87X系列微控制器之一。控制器20包括一并行端口26，该并行端口26通过一组驱动器28及固态继电器或闭锁开关30连接至一电容器组6中的复数个电容器32。

图2详细展示电容器组6及电容器组6中的电容器32与控制器20的端口26的连接方式。端口26展示为具有被标为P0至P7的八个位36。每一位36均通过一闭锁开关30连接至一特定电容器32。所展示电容器32的值为(1×C)至(128×C)，其以2的幂的形式变化或倍增。值“C”选择为：该电容值在电源线路4的标称线路频率及标称线路电压下将形成一可吸取约1安培电流的容性电抗。在60赫兹线路频率及110伏特标称交流线路电压下，“C”值为22微法。另一选择为，视所需的修正分辨度而定，亦可将“C”值确定为吸取其它电流值，例如二分之一安培、四分之一安培或类似数值等。在此情形中，仍较佳使电容器组6中电容器32的值以倍数2改变，以便于对电容器32实施二进制开关控制。

通过使用这样一组电容器32，装置1的补偿分辨率为1安培修正值。以如图2所示方式启动的所示电容器组6中的该组电容器32可以增量“C”提供自零至255倍“C”的任一电容值。控制器20仅需向端口26写入一二进制字，其中该字之二进制内容对应于已确定的需耦合至电源线路4的电容器32。驱动器28提供绝缘及用于操作固态继电器30(例如，三端双向可控硅开关、SCR或类似继电器等)的驱动电流。继电器或开关30或驱动器28均较佳具有闭锁能力，以保持写入至端口26的最新启动状态，直到由一来自控制器20的新字改变该状态为止。装置1既可设置为使用一正逻辑，亦可设置为使用一负逻辑，其中在正逻辑中由一逻辑1启动开关30，而在负逻辑中由逻辑0启动开关30。

每一由一电容器32及其闭锁开关30组成的组均连接于电源线路4两端。在所示电容器组6的一实体性实施例中，可并联连接各组带有闭锁开关30的电容器32且仅需将其插入电力设备3的一便捷插座内即可，该插座较佳位于该设备3的一配电盒(未图示)附近。图2展示通过相应的设备开关38连接至电源线路4的装置5。

图3展示一本发明功率因数修正方法2的一基于电流值的实施例44的主例程。该电流方法44为一用于补偿电力设备3的负载5所吸取的无功功率的连续逼近方法。一般而言，方法44测量电流并将该电流与先前所测电流值相比较。若差值较大，则启动电容器32直至电流增大。在此刻，方法44将电容值恢复至刚好引起所吸取电流增大的值之前的电容值。方法44基于如下事实：在电源线路4两端连接一定数值的电容可补偿由负载5所吸取的感性功率，且因此降低所吸取的总电流。而当超过最佳电容值时，相角会变为容性，致使电流值减小。因此，方法44恢复至最佳电容值。

参照图3，在步骤48中，初始化所有变量，在步骤50中，根据需要换算先前测量的高电流值及低电流值(H及L)。例如，在步骤50中，设定先前的高电流值及低电流值以定义一欲考虑的最小增量。在步骤52中，如下文将参照图4所祥述，对电流ADC 12进行采样。在判断步骤54中，将所得到的平均电流值ADC与先前的低电流值(L)相比较。若ADC小于先前换算的低电流值，则在步骤55中，将先前的低电流值L设定至当前平均值ADC，并且该过程返回来重复步骤50、52及54。在判断步骤56中，若平均值ADC超过先前的高电流值(H)，则在步骤58中，可观察到一稳定的延迟间隔，并在步骤60中，再次对电流ADC 12进行采样。若判断步骤62确定出当前存在任一已启动的电容器32，则在步骤64中，通过向端口26写入一空字(00000000)来断开此等电容器32，然后，在查找最小电流的步骤66(图5)中，依次使各电容器32恢复与电源线路4并联，直至所测量电流升高。

参照图4，其展示采样ADC例程52/60。在步骤70中，对一与负载5通过电源线路4所吸取的电流成正比的电流值采样一选定次数。该电流采样次数依赖于控制器20的速度及方法44的总体处理需求。在步骤72中，从在步骤70中所产生的样本组中选择一最高峰值H和一最低峰值L。峰值是指电源线路4中电流波形的正弦峰值。另外，在步骤74中，计算样本组的平均值并将其存储作为“ADC”。在步骤76中，例程52/60带着变量H、L及ADC返回至调用方法44。下文中，所有标有“采样ADC”的方法步骤均将以参照步骤52/60所述的方式执行。

图5展示例程66，该例程66用于实际修正受装置5所吸取电流影响的电源线路4的功率因数。在步骤80中，初始化例程66的变量，随后执行一初始电流最小化循环82。在判断步骤84中，确定是否已试用每一电容器32。不可能循环试遍具有如图2所示电容值的所有电容器32。电容器组6中最高值电容器32的值为128乘22微法，此代表一128安培的无功电流修正量。而绝大部分家用电力设备的工作电流不超过100安培。若在步骤84中尚未超出循环计数，则在步骤86中，经历一设定延迟，随后执行一如上文参照步骤52及60所述的“采样ADC”步骤88。在判断步骤90中，确定所测量电流是否已减小。若电流已减小，则在步骤92中将电容加倍并重复循82。应注意，在执行第一次循环82时，在步骤92中应在电源线路4两端连接最小值(1倍C)电容。

若在判断步骤90中电流未减小，即若电流增大，则在判断步骤96中，确定是否仅已试用第一电容器增量(1倍C)。若是，则在步骤98中，断开电容值为(1×C)的电容器，在步骤100中对电流ADC12进行采样，然后，在步骤102中，例程66返回至调用方法44。若已连接除(1×C)电容器外的任一电容器32，则在步骤106中，将该电容值减半以恢复至在判断步骤90中电流增大前的电容值，并保存值C1(等于电容减半前的值)，然后进入最终电流最小化循环108。

在每次循环108中，均在步骤112中执行一判断来确定当前电容值是否小于由循环82得到的电容值。若是，则等待至一设定延迟114结束，在步骤116中对电流ADC 12进行采样，并在步骤118中执行一电流减小步骤。若在判断118中所测量电流减小，则在步骤120中，将电容值递增一“C”值。若在判断步骤118中电流值未减小，则在步骤122中递减该电容值，在步骤124中对电流值进行采样，然后在步骤126中，例程66返回至调用方法44。若循环108一直重复直至判断步骤112返回一“伪”值，则例程66也会在步骤126处返回，其原因在于已在循环108中试用了最大补偿电容值但仍未增大所测量电流。

图6展示本发明功率因数修正方法的一基于相位的替代实施例130。方法130能够测量由随机启动的电力设备3的装置5在电源线路4中引起的相移变化程度、确定一用于补偿功率的无功相位关系的电容器32的组合，并将该电容器组合耦合至电源线路4，以使电源线路4的相位关系恢复至一大体电阻性或至少最小化的相角。

方法130通常通过检测电压波形与电流波形的过零点顺序及测量电压波形及电流波形过零点之间的时间间隔(若有)来测量相位。此为一种众所周知的相位测量技术，相关技术领域的技术人员可设想出众多用于此种过零检测器(未图示)的电路构造。此过零检测器电路可在装置1中与电压及电流感测电路10-16(图1)组合使用。然而，亦可使用单独的电流及电压感测电路10-16来执行方法130。

与方法44相似，基于相位的功率因数修正方法130首先在步骤134中初始化各变量，在步骤136中，换算先前确定的电流测量值H及L，然后，在步骤138中对电流ADC 12进行采样。步骤138实质上与方法44中所述的采样ADC步骤52相同。判断步骤140及142与方法44中的判断步骤54及56相似，其确定当前所测电流值是否明显不同于先前所测电流值。在判断步骤140中，若当前所测电流值小于先前的低峰值L，则在步骤141中使用新的ADC电流值取代值L，然后重复步骤136及138。若在步骤142中，ADC值不大于先前所测高峰值H，则重复步骤136及步骤138。在所示方法130中，仅在判断步骤140及142检测到所测电流值出现一选定变化时，方法130才试图修正功率因数。

若判断步骤142之结果为肯定结果，则在步骤144中经历一设定延迟之后，在步骤146中对电流ADC 12进行采样，然后进入一如下文将参照图7所祥述的“查找相位”例程150。若如判断步骤1 50所判断，查找相位例程150确定相位呈容性，则方法130在步骤156中计算电容器32的组合以最大限度减小所测相角，然后，在步骤158中，根据需要断开电容器以修正相位。在实际中，当一装置5断开，使得电容器组6过修正电力设备3时，需使用步骤156及158。若如判断160所示，例程150确定相位呈感性，则在步骤162中，方法130计算用于修正相位所需的电容器32组合，并在步骤164中，接通由步骤162确定的电容器32组合。

参照图7，在步骤170中，查找相位例程150等待传感器14及10所测电压及电流过零，然后，在步骤172中使用ADC 16及ADC 12对电压及电流进行采样。在判断步骤174、176及178中，方法150在判断步骤174中确定电压及电流是否同时过零，在判断步骤176中确定是否是电压首先过零伏特，及在步骤178中确定是否是电流首先过零安培。若在一所选时间窗口内电压及电流基本同时过零，则可在步骤180中确定出电源线路4的相位关系呈电阻性，且在步骤180中，该方法返回并向判断步骤154及160作出答复“否”。

若判断步骤176确定出电压首先过零，则在步骤186中，确定相位关系呈感性并启动一相位计时器。在一相位计时循环188期间，在步骤190中通过电流ADC 12对电流进行重复采样，直至判断步骤192确定电流已过零。此时，即可获得相位计时器值并在步骤194中将该相位计时器值换算至一相位因数。该相位因数指示所需相位修正是感性修正还是容性修正。该相位因数还与步骤196换算出的所需修正值成正比。此后，在步骤198中，例程150返回方法130。

类似地，若判断步骤178确定电流首先过零，则在步骤200中确定相位关系呈容性并启动相位计时器。在步骤204中，一相位计时器循环202通过电压ADC 16对电压进行重复采样，直至判断步骤206指示电压已过零。在步骤208中，将最终计时器值换算至一相位因数，而该相位因数又在步骤196中被换算至一修正电容值。然后，在步骤198中，例程150返回至方法130。

方法44及方法130，连同支持例程52、66及150均为连续方法，其连续测量电源线路4的电流或电流及相位关系并将电容器32组合耦合至电源线路4，以在所使用硬件及软件的分辨率范围内补偿所检测到的任一非电阻性功率因数。若装置1断电或以其它方式中断，则方法44及方法130自启动且无需输入初始设定值。装置1不需后备电池，而是可使用一电源(未图示)自电源线路4获得其工作电源。固态继电器/闭锁开关30较佳配置为：若与其相连的工作电源中断，则继电器30分断，以便仅当提供给装置1其余部分的电源能够操作装置1时才耦合修正电容器32。因此，装置1实质为故障安全装置。

应理解，虽然本文已例示并阐述了本发明的特定形式，但本发明并不限于所阐述及展示的特定形式或部件布置。

Claims (29)

1.一种用于对一包括一电源线路的电力设备进行功率因数修正的功率因数修正装置，所述电源线路具有一与其耦合的吸取交流电功率的负载，所述交流电功率包括一潜在可变无功功率值，所述装置包括：

(a)一功率传感器，其耦合至所述电源线路并用于测量由所述负载吸取的电功率的一电气参数，所述参数能够指示一由所述负载吸取的无功功率值；

(b)复数个电抗元件，其包括：

(1)复数个电容器，每一电容器的电容值均为一基本电容值的倍数；及

(2)所述基本电容值为可在所述电源线路的一标称线路频率及线路电压下产生一吸取大体一安培电流的电抗的电容值；

(c)开关电路，其可控制用于将所述电抗元件单独或以所选组合方式耦合至所述电源线路；及

(d)一控制器，其连接至所述传感器及所述开关电路，并可响应一由所述电气参数指示的无功功率值致使所述开关电路将一适当的所述电抗元件组合耦合至所述电源线路，以大体补偿所述电气参数指示的所述无功功率值。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述电气参数包括：

(a)一与由所述负载吸取的一电流值成正比的值。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述电气参数包括：

(a)一与由所述负载吸取的所述电功率的一电相角成正比的值。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述电抗元件包括：

(a)一组电容器，其所具有的电容值以二的幂自一最小电容值变化至一最大电容值。

5.根据权利要求1所述的装置，其中：

(a)所述控制器包括一由一特定复数个端口端构成的数字端口；

(b)所述开关电路包括闭锁元件，该闭锁元件将每一所述电抗元件耦合至所述端口端中的特定端口；及

(c)所述控制器通过向所述端口写入一具有一对应于所述电抗元件中选定电抗元件的位内容的多位二进制字而使所述电抗元件中的所述选定电抗元件耦合至所述电源线路。

6.根据权利要求1所述的装置，其包括：

(a)所述电气参数包括一由所述负载吸取的电流值；

(b)所述电抗元件包括复数个电容器，每一电容器的电容值均为一基本电容值的倍数；

(c)所述基本电容值为可在所述电源线路的一选定标称线路频率及一选定标称线路电压下产生一吸取大体一安培电流的电抗的电容值；及

(d)所述该组电容器所具有的电容值以二的幂自所述基本电容值变化至一最大电容值。

7.根据权利要求6所述的装置，其中所述电气参数进一步包括：

(a)一大体与由所述负载吸取的所述电功率的一电相角成正比的第二值。

8.根据权利要求6所述的装置，其中：

(a)所述控制器包括一由特定复数个端口端构成的数字端口；

(b)所述开关电路包括将每一所述电容器耦合至所述端口端中特定端口的闭锁元件；及

(c)所述控制器通过向所述端口写入一具有一对应于所述电容器中选定电容器的位内容的多位二进制字而使所述电容器中的所述选定电容器耦合至所述电源线路。

9.一种用于对一包括一电源线路的电力设备进行功率因数修正的方法，所述电源线路具有一与其耦合的吸取交流电功率的负载，所述交流电功率包括一潜在可变无功功率值，所述方法使用电抗元件并包含如下步骤：

(a)自动测量由所述负载吸取的电功率的一电气参数，所述电气参数能够指示一由所述负载吸取的无功功率值；及

(b)通过下面步骤自动将所述电抗元件的一适当组合耦合至所述电源线路，以由此大体补偿由所述电气参数指示的所述无功功率值：

(1)测量一大体上与所述负载所吸取的一电流值成正比的值；

(2)将一电抗元件耦合至所述电源线路；

(3)重复所述测量及耦合步骤，以由此将一渐增的电容值耦合至所述电源线路直至所述电流值增大；及

(4)此后，恢复至刚好在所述电流值增大之前耦合至所述电源线路的电抗值。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述耦合步骤包括：

(a)将一或多个电容器耦合至所述电源线路。

11.根据权利要求9所述的方法，其中所述耦合步骤包括如下步骤：

(a)将一组电容器中的一或多个电容器耦合至所述电源线路，所述电容器组所具有的电容值以二的幂自一最小电容值变化至一最大电容值。

12.根据权利要求9所述的方法，其中所述耦合步骤包括如下步骤：

(a)将一组电容器中的一或多个电容器耦合至所述电源线路，其中每一电容器的电容值均为一基本电容值的倍数，且所述基本电容值为可在所述电源线路的一选定标称线路频率及一选定标称线路电压下产生一吸取大体一安培电流的电抗的电容值。

13.根据权利要求9所述的方法，其包括如下步骤：

(a)提供一包括一由一特定复数个端口端构成的数字端口的控制器及一包括将每一电抗元件耦合至所述端口端中特定端口的闭锁元件的开关电路；及

(b)所述控制器通过向所述端口写入一具有一对应于所述电抗元件适当组合的位内容的多位二进制字而将所述电抗元件适当组合耦合至所述电源线路。

14.根据权利要求9所述的方法，其中所述测量一电气参数的步骤包括如下步骤：

(a)测量一大体上与所述负载所吸取的所述电功率的一电相角成正比的值。

15.根据权利要求9所述的方法，其包括如下步骤：

(a)测量一大体上与所述负载吸取的所述电功率的一电相角成正比的值；

(b)自动计算一补偿电抗值以最大限度减小所述电功率的所述电相角；及

(c)自动控制将大体相当于所述补偿电抗值的所述电抗元件适当组合耦合至所述电源线路。

16.一种用于对一包括一电源线路的电力设备进行功率因数修正的方法，所述电源线路具有一与其耦合的吸取交流电功率的负载，所述交流电功率包括一潜在可变无功功率值，所述方法包含如下步骤：

(a)自动测量一大体上与所述负载所吸取的一电流值成正比的电流值；

(b)通过将一组电容器中的一或多个电容器耦合至所述电源线路，将一具有一所选电容的电容器耦合至所述电源线路，所述该电容器所具有的电容值以二的幂自一最小电容值变化至一最大电容值；

(c)重复所述测量及耦合步骤，以由此将一渐增的电容值耦合至所述电源线路直至所述电流值增大；及

(d)此后，恢复至刚好在所述电流值增大之前耦合至所述电源线路的电容值。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述耦合步骤包括如下步骤：

(a)将一组电容器中的一或多个电容器耦合至所述电源线路，其中每一电容器的电容值均为一基本电容值的倍数，且所述基本电容值为可在所述电源线路的一选定标称线路频率及一选定标称线路电压下产生一吸取大体一安培电流的电抗的电容值。

18.一种用于对一包括一电源线路的电力设备进行功率因数修正的方法，该电源线路具有一与其耦合的吸取交流电功率的负载，所述交流电功率包括一潜在可变无功功率值，所述方法包含如下步骤：

(a)测量一大体上与所述负载吸取的所述电功率的一电相角成正比的相位值；

(b)自动计算一补偿电抗值以最大限度减小所述电功率的所述电相角；及

(c)通过将一组电容器中的一或多个电容器耦合至所述电源线路，而自动控制将一电容器组合耦合至所述电源线路，以产生一大体相当于所述补偿电抗值的电抗值，所述该组电容器所具有的电容值以二的幂自一最小电容值变化至一最大电容值。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述耦合步骤包括如下步骤：

(a)将一组电容器中的一或多个电容器耦合至所述电源线路，其中每一电容器的电容值均为一基本电容值的倍数，且所述基本电容值为：在所述电源线路的一选定标称线路频率及一选定标称线路电压下产生一吸取大体一安培电流的电抗的电容值。

20.一种用于对一包括一电源线路的电气设备进行功率因数修正的功率因数修正装置，该电源线路具有一与其耦合的吸取交流电功率的负载，所述交流电功率包括一潜在可变无功功率值，所述装置包括：

(a)功率传感器电路，其耦合至所述电源线路并可用于检测由所述负载吸取的电功率的一电气参数，所述电气参数指示一所述电源的电压与电流的相位关系；

(b)复数个电抗元件，包括：

(1)复数个电容器，其中每一电容器的电容值均为一基本电容值的倍数；及

(2)所述基本电容值为可在所述电源线路的一标称线路频率及线路电压下产生一吸取大体一安培电流的电抗的电容值；

(c)开关电路，其可控制用于将所述电抗元件单独或以所选组合方式耦合至所述电源线路；及

(d)一控制器，其连接至所述功率传感器电路及所述开关电路，并可响应一由所述电气参数指示的所述相位关系的值而致使所述开关电路将一所述电抗元件的适当组合耦合至所述电源线路，以由此最大限度减小由所述电气参数指示的所述相位关系。

21.根据权利要求20所述的装置，其中：

(a)所述功率传感器检测所述电源的所述电压及电流的各自的过零点；及

(b)所述控制器检测一系列所述各自的过零点，并测量其间的一时间间隔以由此确定所述相位关系。

22.根据权利要求20所述的装置，其中所述电抗元件包括：

(a)一组电容器，其所具有的电容值以二的幂自一最小电容值变化至一最大电容值。

23.根据权利要求20所述的装置，其中：

(a)所述控制器包括一由一特定复数个端口端构成的数字端口；

(b)所述开关电路包括闭锁元件，所述闭锁元件将每一所述电抗元件耦合至所述端口端中的特定端口；及

(c)所述控制器通过向所述端口写入一具有一对应于所述电抗元件中选定电抗元件的位内容的多位二进制字而使所述电抗元件中的所述选定电抗元件耦合至所述电源线路。

24.一种用于对一包括一电源线路的电力设备进行功率因数修正的方法，该电源线路具有一与其耦合的吸取交流电功率的负载，所述交流电功率包括一潜在可变无功功率值，所述方法包含如下步骤：

(a)通过下列方式测量一大体上与所述负载所吸取的所述电功率的电压与电流之间的电相角成正比的相位值：检测所述电压及电流的一系列相应的过零点，测量所述过零点之间的一时间间隔，并将所述时间间隔换算至所述相角；

(b)自动计算一补偿电抗值以最大限度减小所述电功率的所述电相角；及

(c)通过将一组电容器中的一或多个电容器耦合至所述电源线路，而自动控制将一电容器组合耦合至所述电源线路以产生一大体相当于所述补偿电抗值的电抗值，所述该组电容器所具有的电容值以二的幂自一最小电容值变化至一最大电容值。

25.根据权利要求24所述的方法，其中所述耦合步骤包括如下步骤：

(a)将一组电容器中的一或多个电容器耦合至所述电源线路，其中每一电容器的电容值均一基本电容值的倍数，且所述基本电容值为可在所述电源线路的一选定标称线路频率及一选定标称线路电压下产生一吸取大体一安培电流的电抗的电容值。

26.根据权利要求24所述的方法，其包括如下步骤：

(a)提供一包括一由一特定复数个端口端构成的数字端口的控制器及一包括用于将每一所述电容器耦合至所述端口端中特定端口端的闭锁元件的开关电路；及

(b)所述控制器通过向所述端口写入一具有一对应于所述电容器适当组合的位内容的多位二进制字而将所述电容器适当组合耦合至所述电源线路。

27.一种用于对一包括一电源线路的电力设备进行功率因数修正的方法，该电源线路具有一与其耦合的吸取交流电功率的负载，所述交流电功率包括一潜在可变无功功率值，所述方法包含如下步骤：

(a)通过如下步骤，测量一大体上与所述负载吸取的所述电功率的电压与电流之间的一电相角成正比的相位值：

(1)检测所述电压及电流的一系列相应的过零点；

(2)测量所述过零点之间的一时间间隔；及

(3)将所述时间间隔换算至所述相角；

(b)自动计算一补偿电抗值以最大限度减小所述电功率的所述电相角；

(c)提供复数个电容器；

(d)提供一包括一由一特定复数个端口端构成的数字端口的控制器及一包括用于将所述电容器耦合至所述端口端中特定端口端的闭锁元件的开关电路；及

(e)通过将一组电容器中的一或多个电容器耦合至所述电源线路，所述控制器通过向所述端口写入一具有一对应于所述电容器适当组合的位内容的多位二进制字而自动控制将一电容器组合耦合至所述电源线路，以产生一大体相当于所述补偿电抗值的电抗值，所述该组电容器所具有的电容值以二的幂自一最小电容值变化至一最大电容值。

28.根据权利要求27所述的方法，其中所述耦合步骤包括如下步骤：

(a)将一组电容器中的一或多个电容器耦合至所述电源线路，其中每一电容器的电容值均为一基本电容值的倍数，且所述基本电容值为可在所述电源线路的一选定标称线路频率及一选定标称线路电压下产生一吸取一所选单位的电流的电抗的电容值。

29.根据权利要求27所述的方法，其中所述耦合步骤包括如下步骤：

(a)将一组电容器中的一或多个电容器耦合至所述电源线路，其中每一电容器的电容值均为一基本电容值的倍数，且所述基本电容值为可在所述电源线路的一选定标称线路频率及一选定标称线路电压下产生一吸取大体一安培电流的电抗的电容值。

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