CN101711448B - 动态电压暂降校正 - Google Patents

Abstract

一种电压暂降校正设备包括适于接收具有线到中性点电压的第一操作信号的输入端子。第一操作信号通过输出端子提供给负载。调节器模块包括整流装置、存储单元和逆变器切换装置，整流装置适于对线间输入信号进行整流，存储单元适于存储与整流的线间输入信号对应的能量，逆变器切换装置适于在电压暂降的至少一部分期间使用存储的能量来产生校正信号。与调节器模块进行电通信的注入变压器适于降低校正信号的电压。旁路开关在正常操作条件期间处于关闭位置，以使得注入变压器被旁通。旁路开关在电压暂降的至少一部分期间处于打开位置，以使得注入变压器被激励。

Description

动态电压暂降校正

相关申请的交叉引用

本申请要求于2007年5月11日提交的第60/917,441号美国临时申请、于2007年5月15日提交的第60/938,054号美国临时申请和于2007年8月7日提交的第11,835,000号美国申请的优先权，它们在此全部引入作为参考。

技术领域

本公开内容的主题总地涉及动态电压暂降校正。更具体地讲，本公开内容涉及这样一种设备和方法，该设备和方法最佳地利用可适用于多种输入电压的动态电压暂降(sag)校正设备的kVA容量。

背景技术

通过AC(交流)电力系统接收电力的电负载通常被设计为当实际的供应输入电压在额定供应输入电压的约10％内时可靠地工作。电压暂降(或骤降)可指rms交流电压的临时下降，其中，实际的供应输入电压大约低于额定供应输入电压的90％。动态电压暂降校正设备可指能够校正正被供应给负载的电压输入信号中的临时电压暂降的设备。电压暂降可由设施内的大负载的启动、电路故障、公用事业公司的问题、发电机的问题或者许多其它原因中的任何一个而引起。动态电压暂降校正设备通常插在电压输入和负载之间，并包括适于几乎同时提供校正信号的电路元件和逻辑的组合。

传统的动态电压暂降校正设备根据它们的电流和电压额定值而被封装。例如，用于三相输入电压的第一动态电压暂降校正设备被额定设定为277伏特(V)、100安培(A)，并可具有 $(\left(277V\right)*\left(100A\right)*\left(\sqrt{3}\right))/1000=48.0\mathrm{kVA}$ 的相应千伏安(kVA)额定值。用于三相输入电压的第二动态电压暂降校正设备可被额定设定为120V、100A，从而其kVA额定值为20.8kVA。由于主要根据电流额定值选择动态电压暂降校正设备中的组件，所以第一动态电压暂降校正设备和第二动态电压暂降装置的物理尺寸、所使用的组件和成本类似。换句话说，具有20.8kVA的kVA额定值的第二动态电压暂降校正设备花费的成本几乎与具有48.0kVA的kVA额定值的第一动态电压暂降校正设备一样多。传统的制造商通常为每个不同输入电压制造不同的动态电压暂降装置。

为每个不同输入电压制造不同的动态电压暂降校正设备还增加了制造成本。例如，可将具有208V额定值的第一动态电压暂降装置制造为仅适用于208V输入，可将具有240V额定值的第二动态电压暂降校正设备制造为仅适用于240V输入，等等。这些不同额定的动态电压暂降校正设备中的每个需要不同的部件，并被分别制造和封装。结果，要求动态电压暂降校正设备制造商购买用于多个不同设备的部件，并将这些部件登入目录。如果单个动态电压暂降校正设备可适用于多种输入电压，则将降低制造成本。

在一些情况下，动态电压暂降校正设备以其额定值的一小部分被使用。例如，可在被供应208V输入电压的系统中(在120V线到中性点(line-to-neutral)系统中)使用(277V线到中性点系统中的)具有480V的三线到中性点电压额定值的动态电压暂降校正设备。结果，动态电压暂降校正设备的kVA处理能力下降到低于其额定值。传统的动态电压暂降校正设备在它们接受诸如600V线间(line-to-line)信号的较高输入电压的能力方面进一步受到限制。为了应对这些高电压，制造专用重负荷设备。这些专用设备与低压动态电压暂降校正设备分开制造和封装，导致附加成本，并且需要将附加部件登入目录。

因而，存在对这样的动态电压暂降校正设备的需求，在该设备中，无论输入电压如何，都可实现设备的kVA容量的最佳利用。此外，存在对可被构造为适用于多种不同的输入电压的动态电压暂降校正设备的需求。此外，存在对能够在甚至更高的电压系统中提供校正信号的高压动态电压暂降校正设备的需求。

发明内容

一种示例性动态电压暂降校正设备包括适于接收第一操作信号的输入端子，其中，第一操作信号具有线到中性点电压。第一操作信号通过与输入端子进行电通信的输出端子提供给负载。动态电压暂降校正设备还包括调节器模块，该模块包括整流装置、存储单元和逆变器切换装置。整流装置适于对线间输入信号进行整流，其中，从具有线到中性点电压的第二操作信号和具有线到中性点电压的第三操作信号获得线间输入信号。存储单元适于存储与整流的线间输入信号对应的能量，逆变器切换装置适于在电压暂降期间使用存储的能量来产生校正信号。与调节器模块进行电通信的注入变压器适于降低校正信号的电压。旁路开关与输入端子和输出端子进行电通信。旁路开关在正常操作条件期间处于关闭位置，以使得注入变压器被旁通，并且在电压暂降的至少一部分期间处于打开位置，以使得注入变压器被激励。

校正电压暂降条件的示例性方法包括将负载连接到输出端子，以使得负载通过输出端子接收第一操作信号的线到中性点电压。对线间输入信号进行整流，其中，从具有线到中性点电压的第二操作信号和具有线到中性点电压的第三操作信号获得线间输入信号。将与整流的线间输入信号对应的能量存储在存储单元中。检测电压暂降，并响应于检测到的电压暂降使用逆变器切换装置用存储的能量来产生校正信号。打开静态旁路开关，以使得注入变压器不被旁通。使用注入变压器降低校正信号的电压，以使得校正信号可被提供给负载。

另一示例性动态电压暂降校正设备包括输入端子和与输入端子进行电通信的输出端子。输出端子能够将第一操作信号提供给负载，其中，第一操作信号具有线到中性点电压。输入升压变压器适于提高跨越具有线到中性点电压的第二操作信号和具有线到中性点电压的第三操作信号而获得的线间电压，以使得将提高的线间输入信号提供给调节器模块。调节器模块连接在输入端子和输出端子之间，并包括整流装置、存储单元和逆变器切换装置。整流装置适于对提高的线间输入信号进行整流，存储单元适于存储与整流的提高的线间输入信号对应的能量。逆变器切换装置适于在电压暂降期间使用存储的能量来产生校正信号。注入变压器与调节器模块进行电通信，并适于降低校正信号的电压。注入变压器的次级绕组串联连接在输入端子和输出端子之间。旁路开关与输入端子和输出端子进行电通信。旁路开关在正常操作条件期间处于关闭位置，以使得注入变压器被旁通，并在电压暂降的至少一部分期间处于打开位置，以使得注入变压器被激励。

校正电压暂降条件的另一示例性方法包括将负载连接到输出端子，以使得负载接收第一操作信号的线到中性点电压。输入升压变压器用于提高跨越具有线到中性点电压的第二操作信号和具有线到中性点电压的第三操作信号而获得的线间电压，以使得提高的线间输入信号被提供给调节器模块。提高的线间电压约等于调节器模块的电压额定值。对提高的线间输入信号进行整流，并将与整流的提高的线间输入信号对应的能量存储在存储单元中。检测沿着与输出端子进行电通信的第一交流总线的电压暂降，并使用逆变器切换装置用存储的能量产生校正信号。打开静态旁路开关，以使得注入变压器不被旁通。使用注入变压器降低校正信号的电压，校正信号从注入变压器提供给负载。

另一示例性动态电压暂降校正设备包括输入端子和与输入端子进行电通信的输出端子。输出端子适于将第一操作信号提供给负载，其中，第一操作信号具有线到中性点电压。降压变压器(step-downtransformer)适于降低跨越具有线到中性点电压的第二操作信号和具有线到中性点电压的第三操作信号而获得的线间电压，以使得降低的线间输入信号被提供给调节器模块。调节器模块连接在输入端子和输出端子之间，并包括整流装置、存储单元和逆变器切换装置，整流装置适于对降低的线间输入信号进行整流，存储单元适于存储与整流的降低的线间电压对应的能量，逆变器切换装置适于在电压暂降期间使用存储的能量来产生校正信号。输出升压变压器与调节器模块进行电通信，并适于提高校正信号的电压。

校正电压暂降条件的另一示例性方法包括将负载连接到输出端子，该输出端子适于向负载提供具有线到中性点电压的第一操作信号。降压变压器用于降低跨越具有线到中性点电压的第二操作信号和具有线到中性点电压的第三操作信号而获得的线间电压，从而降低的线间输入信号被提供给调节器模块。对降低的线间输入信号进行整流，并将与整流的降低的线间输入信号对应的能量存储在存储单元中。检测电压暂降，并响应于检测到的电压暂降使用逆变器切换装置用存储的能量产生校正信号。打开静态旁路开关，以使得输出升压变压器被激励。输出升压变压器用于提高校正信号的电压。

另一示例性动态电压暂降校正设备包括输入端子和与输入端子进行电通信的输出端子。输出端子适于将第一操作信号提供给负载，其中，第一操作信号具有线到中性点电压。降压变压器适于提高跨越具有线到中性点电压的第二操作信号和具有线到中性点电压的第三操作信号而获得的线间电压，以使得将提高的线间输入信号提供给调节器模块。连接在输入端子和输出端子之间的调节器模块包括整流装置、存储单元和逆变器切换装置，整流装置适于对提高的线间输入信号进行整流，存储单元适于存储与整流的提高的线间电压对应的能量，逆变器切换装置适于在电压暂降的至少一部分期间使用存储的能量来产生校正信号。与调节器模块进行电通信的输出降压式变压器(buck transformer)适于降低校正信号的电压。旁路开关与输入端子和输出端子进行电通信。旁路开关在正常操作条件期间处于关闭位置，以使得降压变压器和输出降压式变压器被旁通。

当阅读以下附图、详细描述和权利要求时，其它主要特征和优点对于本领域的技术人员将变得清楚。

附图说明

以下将参照附图对示例性实施例进行描述。

图1是示出根据示例性实施例的具有串联连接注入变压器的动态电压暂降校正设备的一个相位的电路图。

图2是示出根据示例性实施例的动态电压暂降校正设备的三相系统的示图。

图3是示出根据示例性实施例的具有输入升压变压器和串联连接注入变压器的动态电压暂降校正设备的电路图。

图4是示出根据示例性实施例的具有输出升压变压器的动态电压暂降校正设备的电路图。

具体实施方式

电力电子切换设备的千伏安(kVA)额定值是一种电力电子设备的最大容量的度量。通常，理想情况是利用设备的全部kVA容量来最小化成本、优化设备性能和优化设备效率。对于单相设备，可使用以下方程1计算kVA额定值，在方程1中，V为跨越设备的最大均方根阻断电压，A为通过设备的最大均方根电流。对于三相设备，可使用以下方程2计算kVA。从方程1和2可看出，设备的kVA额定值和/或kVA容量与跨越设备的电压直接成正比。该原理可用于专门构造的变压器，以使得动态电压暂降校正设备的kVA额定值和/或kVA容量最大化。

方程1：

方程2：

图1是示出根据示例性实施例的具有串联注入变压器110的动态电压暂降校正设备的一个相位的电路图。动态电压暂降校正设备包括调节器模块100、静态旁路开关105、串联注入变压器110、输出端子115和三相输入。可在输入端子106、输入端子107和输入端子108接收可由公用事业公司、发电机等提供的三相输入。三相输入还包括零线109，从而三相输入包括四条输入线。或者，可不包括零线109，三相输入可包括三条线。这里所描述的设备可用于无论物理零线是否包括在输入中，都提供电压暂降校正。此外，如这里所使用的，无论输入是否包括物理零线，线到中性点电压都可表示输入的单条线上的电压。交流总线101连接至输入端子106以接收三相输入的第一操作信号，交流总线102连接至输入端子107以接收三相输入的第二操作信号，交流总线103连接至输入端子108以接收三相输入的第三操作信号，从而可将电力提供给系统。在示例性实施例中，第一操作信号(沿着交流总线101)可具有第一相位，第二操作信号(沿着交流总线102)可具有与第一相位偏移120度的第二相位，第三操作信号(沿着交流总线103)可具有与第一相位偏移240度的第三相位。

静态旁路开关105可被实现为功率晶体管切换装置、一对反向并联连接的晶闸管或者本领域的技术人员已知的任何其它类型的切换组件。在正常工作期间，即，当没有电压暂降时，可将静态旁路开关105关闭，以使得操作信号直接从交流总线101流到输出端子115。当检测到电压暂降时，可通过本领域的技术人员已知的任何方法来将静态旁路开关105打开，并且可向来自交流总线101的操作信号补充由调节器模块100产生并且通过串联注入变压器110提供的校正信号，或者可用该校正信号替代来自交流总线101的操作信号。这样，串联注入变压器110可以是在正常工作期间被旁通并且保持基本不被激励的低负荷变压器。串联注入变压器110可仅在暂降条件期间被激励。结果，不存在与串联注入变压器110相关联的任何持续功率损失。

串联注入变压器110可包括跨越调节器模块100连接的初级绕组和与交流总线101串联连接的次级绕组。变压器的匝数比可表示初级绕组中的匝数与次级绕组中的匝数的比率。可(通过切换抽头或切换变压器)对匝数比进行调整以控制次级绕组上的电压。在示例性实施例中，串联注入变压器110可用于使校正信号逐步降低(或下降)，以使得在电压暂降期间向在输出端子115上连接的负载提供合适的电压。例如，串联注入变压器110可以是能够将由调节器模块100产生的208V电压减小到120V或更小的电压以供负载使用的降压变压器。

调节器模块100用于产生校正信号并将校正信号提供给串联注入变压器110。在示例性实施例中，调节器模块100可包括半桥逆变器。调节器模块100通过与交流总线102和交流总线103的线到线连接而连接至三相输入。使用没有降压变压器的直接的线到线连接(或者与线到中性点连接相反)导致到调节器模块100的输入电压提高。例如，三相输入可以是用于将120V操作信号提供给连接在输出115上的负载的120V输入。通过线到中性点连接(或者对于线到中性点逐步降低电压的变压器)，调节器模块100仅被提供有120V的输入电压。通过图1中示出的线到线连接，调节器模块100被提供有 $\left(120V\right)*\left(\sqrt{3}\right)=208V$ 的输入电压。这样，调节器模块100至少可被额定设定为208V，动态电压暂降校正设备的kVA提高。

调节器模块100包括存储节点120、整流节点125和逆变节点130。存储节点120接收来自交流总线102的输入，并是第一存储单元135和与第一存储单元135串联的第二存储单元140之间的连接点。在示例性实施例中，第一存储单元135和第二存储单元140可以是本领域的技术人员已知的任何类型的电容器。第一存储单元135和第二存储单元140可在系统的正常工作期间累积电荷形式的能量，并存储该能量。可在电压暂降期间释放这些存储的电荷，以补充或代替通过交流总线101提供给输出端子115的电压。在可替换实施例中，第一存储单元135和/或第二存储单元140可以是本领域的技术人员已知的任何其它类型的能量存储装置。

整流节点125接收来自交流总线103的输入，并是第一整流装置145和与第一整流装置145串联的第二整流装置150之间的连接点。形成整流桥的第一整流装置145和第二整流装置150在相同方向上传导电流(即，第一整流装置145在远离整流节点125的方向上传导电流，第二整流装置150在朝向整流节点125的方向上传导电流)。这样，如本领域的技术人员所已知的，第一整流装置145可用于对第一存储单元135充电，第二整流装置150可用于对第二存储单元140充电。结果，调节器模块100可用于提供约为接收的输入电压的两倍的校正信号，从而可对降低到标称电压50％的电压暂降进行充分校正。充电电感器155可用于将电流浪涌限制到整流器桥中，并且当线间电压突然增加时，保护电路元件。线间电压突然增加可发生在启动和/或当电压暂降条件结束时。在一个实施例中，可在启动期间使用本领域的技术人员已知的软充电电路来防止不理想的电流浪涌。在示例性实施例中，第一整流装置145和/或第二整流装置150可以是半导体二极管。或者，整流装置可以是能够对来自交流总线102和交流总线103的交流线间输入信号进行整流的任何其它装置。

逆变节点130与串联注入变压器110进行电通信，并是第一逆变器切换装置160和与第一逆变器切换装置160串联连接的第二逆变器切换装置165之间的连接点。第一切换装置160包括第一晶体管170和与第一晶体管170反向并联的第一二极管175。第二切换装置165包括第二晶体管180和与第二晶体管180反向并联的第二二极管182。在示例性实施例中，第一晶体管170和/或第二晶体管180可以是绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。或者，可使用任何其它类型的晶体管。在电压暂降期间，装置控制器可用于控制第一逆变器切换装置160和第二逆变器切换装置165，以使得从第一存储单元135和第二存储单元140中存储的电荷产生足够的校正信号。在可替换实施例中，可使用本领域的技术人员已知的任何其它组件和/或任何其它方法来实现第一逆变器切换装置160和/或第二逆变器切换装置165。

第一存储单元135和第二存储单元140、第一整流装置145和第二整流装置150以及第一逆变器切换装置160和第二逆变器切换装置165通过第一总线184和第二总线186并联连接。低通滤波器188连接在第一逆变器切换装置160和第二逆变器切换装置165之间的逆变节点130处。低通滤波器188包括滤波器电感器189、滤波电容器190和滤波电阻器191。在示例性实施例中，低通滤波器188可用于对来自于由调节器模块100提供给串联注入变压器110的交流校正信号的高频切换分量进行滤波。这样，串联注入变压器110通过低通滤波器188与逆变器切换装置进行电通信。如这里所使用的，电通信可表示任何直接或间接的电连接。

在示例性实施例中，动态电压暂降校正设备还可包括装置控制器(未显示)。装置控制器可被实现为一个或多个可编程集成电路、分立模拟电路组件、分立数字电路组件或者其任何组合。装置控制器可用于控制存储单元的充电、检测电压暂降和控制静态旁路开关105的打开和关闭。装置控制器还可用于控制逆变器切换装置产生合适的校正信号以补充或代替输入操作信号，以使得输出端子115上的负载可不被中断地持续接收足够的功率。通过逆变器切换装置产生的校正信号可具有这样的电压，在被串联注入变压器110逐步降压之后，该电压足以补充或代替通过输入总线101提供的操作信号(如果有的话)，以使得负载接收到与在正常操作条件期间提供的线到中性点电压大约相同的线到中性点电压。

作为示例，在正常工作期间，将静态旁路开关105关闭，以使得可从交流总线101将具有线到中性点电压的操作信号直接提供给连接至输出端子115的负载。在正常工作期间的任何时间，可通过交流总线102和交流总线103对第一存储单元135和第二存储单元140充分充电。装置控制器可连续监视操作信号的电压暂降。可在输入端子106、输出端子115、沿着交流总线101的任何位置和/或任何其它位置持续地对操作信号进行监视。在一个实施例中，当操作信号比正常操作信号值的预定百分比低时，装置控制器可识别电压暂降。例如，当输出端子115上的操作信号下降到低于正常操作信号值的90％时，可识别电压暂降。或者，预定百分比可以是任何其它值。装置控制器可使用一个或多个比较器、逻辑门、模拟器件或者本领域的技术人员已知的任何其它方法来检测电压暂降。在示例性实施例中，装置控制器可以是参照第6,118,676号美国专利详细描述的控制器，在此引入该专利的全部公开内容作为参考。

当检测到电压暂降时，装置控制器可使用另外的逻辑来确定校正信号的值，以使得通过交流总线101提供的操作信号和(通过串联注入变压器110之后的)校正信号的组合产生等于或接近于正常操作信号值的信号。装置控制器可控制第一逆变器切换装置160和第二逆变器切换装置165，以使得通过从第一存储单元135和第二存储单元140轮流放电来产生足够的交流校正信号。在示例性实施例中，第一存储单元135和第二存储单元140还可在电压暂降期间继续从交流总线102和交流总线103接收电荷(如果可获得的话)。可与来自交流总线101的操作信号同相的校正信号可通过低通滤波器188以去除由第一逆变器切换装置160和/或第二逆变器切换装置165引入到校正信号中的任何高频切换分量。

校正信号从低通滤波器188传递到串联注入变压器110。如图1所示，串联注入变压器110的初级绕组在交流总线102和调节器输出111处跨越调节器模块被连接。串联注入变压器110的次级绕组与交流总线101串联连接。次级绕组还与滤波电容器108并联连接。滤波电容器108可与串联注入变压器110的泄漏电感组合使用，以形成与低通滤波器188串联连接的第二低通滤波器级。在示例性实施例中，串联注入变压器110可将校正信号的电压逐步降低到这样的电压，该电压低于或等于连接在输出端子115上的负载所使用的线到中性点电压。例如，交流总线101可正常地将120V的操作信号提供给输出端子115。电压暂降可发生，以使得交流总线101仅能够将80V提供给输出端子115。装置控制器可使逆变器切换装置产生这样的校正信号，在被注入电容器110降低之后，该校正信号约等于40V。由于注入电容器110的次级绕组与交流总线101串联连接，所以来自交流总线101的80V和40V校正信号相加，导致120V操作信号被提供给输出端子115。

结果，调节器模块100可被额定设定为比系统的线到中性点电压高的电压(即，线间电压)，动态电压暂降校正设备的kVA有利地提高。例如，交流总线101、交流总线102和交流总线103的正常线到中性点电压可以是120V，跨越交流总线102和交流总线103的线间电压可以是 $\left(120V\right)*\left(\sqrt{3}\right)=208V.$ 这样，第一存储单元135和第二存储单元140每个可被充电(到作为208V的RMS电压的峰值电压的DC电压)，以使得通过逆变器模块100产生的交流电压约为208V。通过交流总线101、交流总线102和交流总线103的电流值可以是100A，以使得调节器模块100可具有约((208V)*(100A))/1000＝20.8kVA的kVA。通过线到中性点电压(120V)连接调节器模块100或将线间电压逐步降低到120V将导致((120V)*(100A))/1000＝12kVA的kVA。因而，与串联注入变压器110一起使用线间电压导致kVA增加73.3％。此外，由于动态电压暂降校正设备的成本主要是电流驱动的，所以具有100A容量的“208V”动态电压暂降校正设备的成本仅逐渐地比具有100A容量的“120V”动态电压暂降校正设备的成本多。另外，调节器模块100的输出处的串联注入变压器110的使用允许在120V和208V(即，没有串联注入变压器110)的线到中性点构造中使用调节器模块100。结果，由于需要更少的不同的调节器模块并且能够以更大的批量生产组件，所以制造成本降低。

应该理解，参照图1示出和描述的调节器模块100不表示对电组件的类型、数量和/或布置的限制。在可替换实施例中，调节器模块100可包括本领域的技术人员已知的任何其它数量的组件、任何其它类型的组件和/或电组件的任何其它布置。在一个实施例中，调节器模块100可以是第6,118,676号美国专利中描述的调节器和存储模块中的任何一个，在此引入该专利的全部公开内容作为参考。类似地，可如第6,118,676号美国专利中所描述的那样或者通过本领域的技术人员已知的任何其它方法实现参照图1中示出和/或描述的其它组件中的任何一个，诸如静态旁路开关105、装置控制器等。

图2是示出根据示例性实施例的动态电压暂降校正设备的三相系统的示图。在可替换实施例中，可在具有任何其它数量的相位的系统中使用这里所描述的动态电压暂降校正设备。三相系统的第一动态电压暂降校正设备200可用于提供校正信号，以使得在电压暂降期间保持第一输出端子202上的电压。第一动态电压暂降校正设备200包括第一调节器模块205、第一串联注入变压器210和第一静态旁路开关215。通过交流总线217、交流总线219和交流总线221提供对系统的三相输入。第一调节器模块205跨越交流总线219和交流总线221连接至线间电压。在示例性实施例中，第一调节器模块205可包括与参照图1所描述的调节器模块100相同的组件。或者，第一调节器模块205可包括可用于产生校正信号的任何其它组件。在另一示例性实施例中，第一静态旁路开关215、第一串联注入变压器210和第一调节器模块205可与参照图1所描述的静态旁路开关105、串联注入变压器110和调节器模块100一样工作。

三相系统的第二动态电压暂降校正设备225可用于提供校正信号，以使得在电压暂降期间保持第二输出端子227上的电压。第二动态电压暂降校正设备225包括第二调节器模块230、第二串联注入变压器235和第二静态旁路开关240。第二调节器模块230跨越交流总线217和交流总线221连接至线间电压。在示例性实施例中，第二调节器模块230可包括与参照图1所描述的调节器模块100相同的组件。或者，第二调节器模块230可包括可用于产生校正信号的任何其它组件。在另一示例性实施例中，第二静态旁路开关240、第二串联注入变压器235和第二调节器模块230可与参照图1所描述的静态旁路开关105、串联注入变压器110和调节器模块100一样工作。

三相系统的第三动态电压暂降校正设备245可用于提供校正信号，以使得在电压暂降期间保持第三输出端子247上的电压。第三动态电压暂降校正设备245包括第三调节器模块250、第三串联注入变压器255和第三静态旁路开关260。第三调节器模块250跨越交流总线217和交流总线219连接至线间电压。在示例性实施例中，第三调节器模块250可包括与参照图1所描述的调节器模块100相同的组件。或者，第三调节器模块250可包括可用于产生校正信号的任何其它组件。在另一示例性实施例中，第三静态旁路开关260、第三串联注入变压器255和第三调节器模块250可与参照图1所描述的静态旁路开关105、串联注入变压器110和调节器模块100一样工作。

参照图2所描述的三相系统允许在三个动态电压暂降校正设备中的每个中提高kVA。因而，对于如图2所示的线间连接的120V、100A的线到中性点信号，三相系统可具有20.8kVA+20.8kVA+20.8kVA＝62.4kVA的kVA。使用传统的线到中性点构造或者在输入处具有降压变压器的构造，kVA将是12kVA+12kVA+12kVA＝36kVA。因而，可看出，与传统系统相比，图2的三相系统提供显著的kVA提高。在可替换实施例中，可用本领域的技术人员已知的单个三相串联注入变压器代替第一串联注入变压器210、第二串联注入变压器235和第三串联注入变压器255。

图3是示出根据示例性实施例的具有输入升压变压器305和串联注入变压器350的动态电压暂降校正设备300的电路图。尽管在图3中仅示出单相部分，但是应该理解，动态电压暂降校正设备300可与任意数量的其它动态电压暂降校正设备组合以在任意多相系统中使用。或者，动态电压暂降校正设备300可合并到单个动态电压暂降校正设备中以在多相系统中使用。例如，在三相系统中，单个动态电压暂降校正设备可包括三个调节器模块和单个三相注入变压器。

在示例性实施例中，动态电压暂降校正设备300可以是在三相系统中使用的单相设备。除了输入升压变压器305之外，动态电压暂降校正设备300可以以与参照图1所描述的动态电压暂降校正设备相同的方式工作。在另一示例性实施例中，动态电压暂降校正设备300可用于确保在沿着交流输入总线315的电压暂降的情况下连接至输出端子310的负载被提供有足够的工作电压。

输入升压变压器305可用于提升输入到动态电压暂降校正设备300的调节器模块320的线间电压。从跨越交流输入总线325和交流输入总线330的电压获得线间电压输入。输入升压变压器305的初级绕组跨越交流输入总线325和交流输入总线330被连接，输入升压变压器305的次级绕组跨越交流输入总线330和调节器模块320的整流节点335被连接。这样，输入升压变压器305的输出进到整流节点335，并且第一存储电容器340和第二存储电容器345被充电到这样的电压，该电压比跨越交流输入总线325和交流输入总线330的线间电压大。与交流总线315串联的串联注入变压器350可用于使如参照图1和图2所描述的通过调节器模块320所产生的校正信号的电压逐步降低。在示例性实施例中，静态旁路开关355可用于在正常工作期间将串联注入变压器350旁通，以使得串联注入变压器350为通过其不存在连续的功率损失的小负荷变压器。在电压暂降期间，可将静态旁路开关355打开，并可使串联注入变压器350被激励。

在示例性实施例中，调节器模块320可适于用在具有多个不同输入电压的系统中。例如，当用在具有第一线间电压输入的系统中时，第一输入升压变压器和注入变压器组合可与调节器模块320一起使用，当用在具有第二线间电压输入的系统中时，第二输入升压变压器和注入变压器组合可与调节器模块320一起使用，等等。在示例性实施例中，输入升压变压器305可以是相对小的自动变压器。或者，输入升压变压器305可以是能够提升输入到调节器模块220的电压的任何其它类型的变压器。

作为示例，交流输入总线315、交流输入总线325和交流输入总线330的线到中性点电压可以是电流为100A的120V。这样，跨越交流输入总线325和交流输入总线330的线间电压为208V。输入升压变压器305可以是能够将输入到调节器模块320的线间电压从208V逐步升高到277V的69V自动变压器。结果，可被额定设定为277V的调节器模块320可用于在具有120V的线到中性点电压的系统中提供校正信号。在使用三个动态电压暂降校正设备的100A系统中，kVA增加131％，即，从((120V)＊(100A)/1000)＊3＝36kVA增加到((277V)＊(100A)/1000)＊3＝83.1kVA。此外，单独使用如参照图1和图2所描述的串联注入变压器350或者与输入升压变压器组合使用如参照图1和图2所描述的串联注入变压器350允许单个调节器模块适于实际用在任何低压系统中。在可替换的实施例中，输入升压变压器305可将任何线间电压提升任何其它量。

图4是示出根据示例性实施例的具有输出升压变压器405的动态电压暂降校正设备400的电路图。尽管图4中仅示出单相部分，但是应该理解，动态电压暂降校正设备400可与任何数量的其它动态电压暂降校正设备组合以用在任意多相系统中。或者，动态电压暂降校正设备400可合并到单个动态电压暂降校正设备中以用在多相系统中。作为三相系统中的示例，单个动态电压暂降校正设备可包括三个调节器模块，并使用单个三相变压器。

动态电压暂降校正设备400包括降压变压器410、调节器模块415、静态旁路开关420和输出升压变压器405。降压变压器410可用于降低跨越交流总线425和交流总线430的线间电压，以使得到调节器模块415的输入电压不超过调节器模块415的电压额定值。如图4所示，降压变压器410将交流总线425和交流总线430与暂降校正线交叉耦合。降压输入电压可用于对调节器模块415的第一存储电容器435和第二存储电容器440进行充电。在电压暂降期间，可通过装置控制器将静态旁路开关420打开，输出升压变压器405可用于将通过调节器模块415产生的校正信号的电压逐步升高到这样的电压，该电压足以补充或代替仍通过交流总线450提供的操作信号(如果有的话)的电压。可将校正信号和操作信号提供给连接至输出端子445的负载。输出升压变压器405的初级绕组跨越调节器模块415被连接，输出升压变压器405的次级绕组与调节器模块415串联连接。在示例性实施例中，输出升压变压器405可以是相对小的自动变压器。或者，输出升压变压器405可以是本领域的技术人员已知的任何其它类型的变压器。

作为示例，调节器模块415被额定设定为277V。跨越交流总线450的线到中性点电压可以是346V，跨越交流总线425和交流总线430的线间电压可以是600V。降压变压器410可用于将600V线间电压逐步降低到277V，以使得不超过调节器模块415的额定值。第一存储电容器435和第二存储电容器440可存储与降压的电压对应的能量，以使得调节器模块415可产生约277V的校正信号。在正常工作期间，可将静态旁路开关420关闭，可将来自交流总线450的操作信号通过静态旁路开关420直接提供给输出端子445。当检测到电压暂降时，输出升压变压器405可用于将由调节器模块415提供的277V提高到346V电压，以使得可恢复沿着交流总线450的操作信号。

如以上示例中所描述的，降压变压器410和输出升压变压器405的使用允许具有277V电压额定值的调节器模块提供346V校正信号，以补充和/或代替沿着交流总线350的线到中性点电压。因而，除了适于实际用在如参照图1至图3所描述的任何低压系统中的能力之外，“277V”调节器模块还可适用于高压系统。由于单个调节器模块可适于在具有宽输入电压阵列的系统中使用，所以这进一步降低了制造成本。在可替换实施例中，适于在多个系统中使用的调节器模块可不被额定设定为277V，而是可具有本领域的技术人员已知的任何其它电压额定值。

在可替换实施例中，参照图4示出的动态电压暂降校正设备可适于在以其它电压工作的系统中提供暂降校正。作为示例，调节器模块415可具有277V电压额定值，跨越交流总线450的线到中性点电压可以是240V。这样，跨越交流总线425和交流总线430的线间电压可以是415V。降压变压器410可用于将415V线间电压逐步降低到277V的调节器模块电压额定值，以使得利用调节器模块415的全部kVA额定值。代替自动升压变压器415，自动降压式变压器可用于将调节器模块415的输出处的电压从277V降低到约240V，以使得交流总线450上的操作信号可被充分校正。如本领域的技术人员所已知的，自动降压式变压器可连接在输出处。在可替换实施例中，降压变压器410和自动降压式变压器可被构造为用于提供对不同操作信号值和/或具有不同kVA额定值的调节器模块的电压暂降校正。

已为了图示和说明的目的呈现了示例性实施例的前面的描述。意图不在于穷举，或者限于所公开的精确形式，以及按照以上教导，修改和变型是可能的，或者可从所公开的实施例的实施而获得修改和变型。意图在于，本发明的范围由所附权利要求及其等同物所限定。

Claims (50)

1.一种动态电压暂降校正设备，包括：

输入端子，适于接收第一操作信号，其中，第一操作信号具有第一线到中性点电压；

与输入端子进行电通信的输出端子，其中通过该输出端子，将第一操作信号提供给负载；

调节器模块，该模块包括：

整流装置，适于对线间输入信号进行整流，其中，从具有第二线到中性点电压的第二操作信号和具有第三线到中性点电压的第三操作信号获得该线间输入信号，

存储单元，适于存储与整流的线间输入信号对应的能量，和

逆变器切换装置，适于在电压暂降的至少一部分期间使用存储的能量产生校正信号；

与调节器模块进行电通信的注入变压器，适于降低校正信号的电压，其中跨越逆变器切换装置的输出和第二输入端子连接所述注入变压器的初级绕组；和

与输入端子和输出端子进行电通信的旁路开关，其中，旁路开关在正常操作条件期间处于关闭位置，以使得注入变压器被旁通，而且进一步地，其中旁路开关在电压暂降的至少一部分期间处于打开位置，以使得注入变压器被激励。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述旁路开关包括静态旁路开关。

3.根据权利要求1所述的设备，还包括连接在逆变器切换装置和注入变压器之间的低通滤波器，用于从校正信号过滤高频。

4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述低通滤波器包括滤波电容器和滤波电感器。

5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述存储单元包括在存储节点与第二存储电容器串联连接的第一存储电容器。

6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述整流装置包括在整流节点与第二整流装置串联连接的第一整流装置。

7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述第一整流装置将整流的线间输入信号提供给第一存储电容器，所述第二整流装置将整流的线间输入信号提供给第二存储电容器。

8.根据权利要求6所述的设备，其中，所述第一整流装置和第二整流装置包括半导体二极管。

9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述逆变器切换装置包括第一逆变器切换装置和第二逆变器切换装置。

10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述第一逆变器切换装置包括第一晶体管和反向并联的第一二极管，所述第二逆变器切换装置包括第二晶体管和反向并联的第二二极管。

11.根据权利要求9所述的设备，还包括与注入变压器的次级绕组并联连接的电容器。

12.根据权利要求1所述的设备，其中，通过与第二输入端子连接的第二AC总线提供第二操作信号，通过与第三输入端子连接的第三AC总线提供第三操作信号。

13.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一操作信号的第一线到中性点电压包括第一电压值，所述调节器模块的电压额定值包括第二电压值，进一步地，其中，第一电压值比第二电压值小。

14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述第一电压值包括约120伏特，所述第二电压值包括约208伏特。

15.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一操作信号、第二操作信号和第三操作信号构成三相输入信号。

16.根据权利要求1所述的设备，其中，所述存储单元、整流装置和逆变器切换装置通过第一AC总线和第二AC总线并联连接。

17.根据权利要求1所述的设备，其中，电压暂降期间第一操作信号的降低的第一线到中性点电压与注入变压器的次级绕组上的校正信号的电压之和约等于正常操作条件期间第一操作信号的第一线到中性点电压。

18.根据权利要求1所述的设备，其中，所述注入变压器的次级绕组串联连接在输入端子和输出端子之间。

19.一种校正电压暂降条件的方法，包括：

将负载连接到输出端子，以使得负载通过输出端子接收第一操作信号的第一线到中性点电压；

对线间输入信号进行整流，其中，从具有第二线到中性点电压的第二操作信号和具有第三线到中性点电压的第三操作信号获得线间输入信号；

将与整流的线间输入信号对应的能量存储在存储单元中；

检测电压暂降；

响应于检测的电压暂降使用逆变器切换装置来用存储的能量产生校正信号；

打开静态旁路开关，以使得注入变压器不被旁通；和

使用注入变压器降低校正信号的电压，以使得校正信号可被提供给负载，其中跨越逆变器切换装置的输出和与第二操作信号关联的输入端子连接所述注入变压器的初级绕组。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述注入变压器的次级绕组与AC总线串联连接，以及更进一步地，其中，AC总线与输入端子和输出端子进行电通信。

21.根据权利要求19所述的方法，其中，用装置控制器检测电压暂降。

22.根据权利要求19所述的方法，其中，所述校正信号的电压大约降低到第一线到中性点电压的大小。

23.根据权利要求19所述的方法，其中，电压暂降期间注入变压器的次级绕组上的校正信号的电压加上第一操作信号的降低的电压约等于正常操作条件期间第一操作信号的第一线到中性点电压。

24.根据权利要求19所述的方法，其中，跨越第二操作信号和第三操作信号的线间电压大于第一操作信号的第一线到中性点电压乘以大约三的平方根的因子。

25.根据权利要求19所述的方法，其中，所述存储单元包括在存储节点与第二存储电容器串联连接的第一存储电容器。

26.根据权利要求19所述的方法，其中，线间输入信号通过整流装置进行整流，并且其中所述整流装置包括在整流节点与第二整流装置串联连接的第一整流装置。

27.根据权利要求19所述的方法，其中，所述逆变器切换装置包括在逆变节点串联连接的第一逆变器切换装置和第二逆变器切换装置。

28.一种动态电压暂降校正设备，包括：

输入端子；

与输入端子进行电通信的输出端子，能够将第一操作信号提供给负载，其中，第一操作信号具有第一线到中性点电压；

输入升压变压器，适于提高跨越具有第二线到中性点电压的第二操作信号和具有第三线到中性点电压的第三操作信号而获得的线间电压，从而将提高的线间输入信号提供给调节器模块，其中跨越第一AC总线和第二AC总线连接所述输入升压变压器的初级绕组，跨越第二AC总线和调节器模块连接所述输入升压变压器的次级绕组；

调节器模块，连接在输入端子和输出端子之间，该调节器模块包括：

整流装置，适于对提高的线间输入信号进行整流，

存储单元，适于存储与整流的提高的线间输入信号对应的能量，和

逆变器切换装置，适于在电压暂降的至少一部分期间使用存储的能量来产生校正信号；

与调节器模块进行电通信的注入变压器，适于降低校正信号的电压，其中，注入变压器的次级绕组串联连接在输入端子和输出端子之间；和

与输入端子和输出端子进行电通信的旁路开关，其中，旁路开关在正常操作条件期间处于关闭位置，以使得注入变压器被旁通，并且进一步地，其中，旁路开关在电压暂降的至少一部分期间处于打开位置，以使得注入变压器被激励。

29.根据权利要求28所述的设备，其中，所述输入升压变压器包括自动变压器。

30.根据权利要求29所述的设备，其中，所述自动变压器适于在正常操作条件期间将线间电压提高约69伏特。

31.根据权利要求28所述的设备，其中，所述注入变压器将校正信号的电压大约降低到第一线到中性点电压的大小。

32.根据权利要求28所述的设备，其中，所述提高的线间电压约等于调节器模块的电压额定值。

33.根据权利要求28所述的设备，其中，在电压暂降期间次级绕组上的校正信号的降低的电压与第一操作信号的降低的第一线到中性点电压之和约等于在正常操作条件期间第一操作信号的第一线到中性点电压。

34.根据权利要求28所述的设备，其中，所述存储单元包括在存储节点与第二存储电容器串联连接的第一存储电容器，所述整流装置包括在整流节点与第二整流装置串联连接的第一整流装置，所述逆变器切换装置包括在逆变节点串联连接的第一逆变器切换装置和第二逆变器切换装置，以及更进一步地，其中，所述存储节点、整流节点和逆变节点通过第一AC总线和第二AC总线并联连接。

35.一种校正电压暂降条件的方法，包括：

将负载连接到输出端子，以使得负载接收第一操作信号的第一线到中性点电压；

使用输入升压变压器来提高跨越具有第二线到中性点电压的第二操作信号和具有第三线到中性点电压的第三操作信号而获得的线间电压，从而提高的线间输入信号被提供给调节器模块，其中提高的线间电压约等于调节器模块的电压额定值，其中跨越第二AC总线和第三AC总线连接所述输入升压变压器的初级绕组，并且跨越第三AC总线和整流节点连接所述输入升压变压器的次级绕组；

对提高的线间输入信号进行整流；

将与整流的提高的线间输入信号对应的能量存储在存储单元中；

检测沿着与输出端子进行电通信的第一AC总线的电压暂降；

使用逆变器切换装置来用存储的能量产生校正信号；

打开静态旁路开关，以使得注入变压器不被旁通；

使用注入变压器来降低校正信号的电压；以及

将校正信号从注入变压器提供给负载。

36.一种动态电压暂降校正设备，包括：

输入端子；

与输入端子进行电通信的输出端子，适于将第一操作信号提供给负载，其中，第一操作信号具有第一线到中性点电压；

降压变压器，适于降低跨越具有第二线到中性点电压的第二操作信号和具有第三线到中性点电压的第三操作信号而获得的线间电压，从而降低的线间输入信号被提供给调节器模块；

调节器模块，连接在输入端子和输出端子之间，该调节器模块包括：

整流装置，适于对降低的线间输入信号进行整流，

存储单元，适于存储与整流的降低的线间电压对应的能量，和

逆变器切换装置，适于在电压暂降的至少一部分期间使用存储的能量来产生校正信号；

与调节器模块进行电通信的输出升压变压器，适于提高校正信号的电压，其中跨越调节器模块连接所述输出升压变压器的初级绕组，并且所述输出升压变压器的次级绕组与调节器模块串联连接；和

与输入端子和输出端子进行电通信的旁路开关，其中，旁路开关在正常操作条件期间处于关闭位置，以使得降压变压器和输出升压变压器被旁通。

37.根据权利要求36所述的设备，其中，所述输出升压变压器包括自动变压器。

38.根据权利要求37所述的设备，其中，所述自动变压器适于在正常操作条件期间将校正信号的电压提高约69伏特。

39.根据权利要求36所述的设备，其中，所述第一到第三线到中性点电压的大小约为346伏特。

40.根据权利要求36所述的设备，其中，所述降低的线间电压约等于调节器模块的电压额定值。

41.根据权利要求36所述的设备，其中，在电压暂降期间的校正信号的提高的电压与第一操作信号的降低的电压之和约等于正常操作条件期间第一操作信号的第一线到中性点电压。

42.根据权利要求36所述的设备，其中，所述降压变压器的初级绕组跨越第二AC总线和第三AC总线被连接，所述降压变压器的次级绕组跨越第一AC总线和调节器模块被连接。

43.根据权利要求42所述的设备，其中，所述降压变压器的次级绕组跨越第一AC总线和调节器模块的整流节点被连接。

44.一种校正电压暂降条件的方法，包括：

将负载连接到输出端子，该输出端子适于向负载提供具有第一线到中性点电压的第一操作信号；

使用降压变压器降低跨越具有第二线到中性点电压的第二操作信号和具有第三线到中性点电压的第三操作信号而获得的线间电压，从而降低的线间输入信号被提供给调节器模块；

对降低的线间输入信号进行整流；

将与整流的降低的线间输入信号对应的能量存储在存储单元中；

检测电压暂降；

响应于检测的电压暂降使用逆变器切换装置用存储的能量产生校正信号；

打开静态旁路开关，以使得输出升压变压器被激励，其中跨越调节器模块连接所述输出升压变压器的初级绕组，并且所述输出升压变压器的次级绕组与调节器模块串联连接；和

使用输出升压变压器来提高校正信号的电压。

45.根据权利要求44所述的方法，其中，所述降低的线间电压约等于调节器模块的电压额定值。

46.根据权利要求44所述的方法，还包括将具有提高的电压的校正信号提供给负载。

47.一种动态电压暂降校正设备，包括：

输入端子；

与输入端子进行电通信的输出端子，适于将第一操作信号提供给负载，其中，第一操作信号具有第一线到中性点电压；

变压器，适于提高或降低跨越具有第二线到中性点电压的第二操作信号和具有第三线到中性点电压的第三操作信号而获得的线间电压，从而提高或降低的线间输入信号被提供给调节器模块，其中跨越第二AC总线和第三AC总线连接所述变压器的初级绕组，并且跨越第一AC总线和调节器模块连接所述变压器的次级绕组；

调节器模块，连接在输入端子和输出端子之间，该调节器模块包括：

整流装置，适于对提高的线间输入信号进行整流，

存储单元，适于存储与整流的提高的线间电压对应的能量，和

逆变器切换装置，适于在电压暂降的至少一部分期间使用存储的能量来产生校正信号；

与调节器模块进行电通信的输出降压式变压器，适于降低校正信号的电压；和

与输入端子和输出端子进行电通信的旁路开关，其中，旁路开关在正常操作条件期间处于关闭位置，以使得变压器和输出降压式变压器被旁通。

48.根据权利要求47所述的设备，其中，所述输出降压式变压器包括自动变压器。

49.根据权利要求47所述的设备，其中，所述第一到第三线到中性点电压的大小约为240伏特。

50.根据权利要求47所述的设备，其中，所述输出降压式变压器的初级绕组跨越调节器模块被连接，所述输出降压式变压器的次级绕组与调节器模块串联连接。

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