CN105900324A - 电力分配 - Google Patents

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Abstract

电力分配系统的几个方面被描述。一个方面涉及将直流电流提供给包括一个或多个发光二极管的负载的装置。该装置包括：整流器，整流器可操作地连接到变压器的次级绕组，该变压器的初级绕组用于承载高频交流电流；第一电容器，第一电容器可操作地连接到次级绕组；以及第二电容器，第二电容器至少部分地经由整流器可操作地连接到次级绕组。第一和第二电容器一起提供涉及初级绕组的电抗，该电抗基本上补偿初级绕组的电抗。

Description

电力分配
领域
本发明涉及用于分配电力的系统的各方面。
背景
用于分配电力的各种系统是已知的。例如WO 2010/106375 A2描述了用于分配高频交流(AC)电力的电力分配系统。该系统涉及双绞线导体和发光二极管(LED)负载的电源分路器。
概述
根据本发明的第一方面，提供了用于将直流电流提供给包括一个或多个发光二极管的负载的装置，该装置包括：可操作地连接到变压器的次级绕组的整流器，变压器的初级绕组用于承载高频交流电流；可操作地连接到次级绕组的第一电容器；以及至少部分地经由整流器可操作地连接到次级绕组的第二电容器，其中，第一电容器和第二电容器一起提供涉及初级绕组的电抗，该电抗基本上补偿初级绕组的电抗。
这样，首先，相对于负载阻抗的变化，可以提高提供给负载的直流电流的稳定性，以及，其次，可以提高整流器的效率。
第一电容器和第二电容器中的每一个可提供涉及初级绕组的基本上相同的电抗。次级绕组具有第一外部抽头、第二外部抽头和中心抽头；第一电容器可具有可操作地连接到第一外部抽头的第一端子，以及可具有可操作地连接到第二外部抽头的第二端子；而第二电容器可具有经由整流器可操作地连接到第一外部抽头和第二外部抽头的第一端子，以及可具有可操作地连接到中心抽头的第二端子。装置可包括被配置为使源于整流器的电流平滑的电感器。
根据本发明的第二方面，提供了用于将直流电流提供给包括一个或多个发光二极管的负载的装置，该装置包括：可操作地连接到变压器的次级绕组的整流器，变压器的初级绕组用于承载高频交流电流；以及被配置为周期性地中断源于整流器的电流的开关，因此，减小了提供给负载的直流电流的平均电平。
因此，可以控制提供给负载的直流电流的电平，而不产生在包括初级绕组的电缆中的不适宜的电压谐波。
开关可被配置为通过闭合整流器的第一输出端和第二输出端之间的通路中断源于整流器的电流。开关可被配置为以和源于整流器的电流的频率相等或其倍数或因数的频率来中断源于整流器的电流。开关可被配置为在预设和/或可控的一部分时间期间中断源于整流器的电流。装置可包括被配置为使源于整流器的电流平滑的电感器，从而提供第一电流；开关可被配置为周期性地中断第一电流，从而提供第二电流；以及，装置还可包括被配置为使第二电流平滑的电感器。
根据本发明的第三方面，提供了用于将直流电提供给包括一个或多个发光二极管的负载的装置，其中，负载两端的电压是预定的，装置包括可操作地连接到变压器的次级绕组的同步整流器，变压器的初级绕组用于承载高频交流电流。整流器包括由变压器的另外的次级绕组控制的场效应晶体管，其中，对于负载两端的预定的电压，提供给每个晶体管的最大的栅极电压高于阈值电压且低于最大的安全的栅极电压。可选地或额外地，来自整流器的电流被直接提供给负载(装置不需要包括使来自整流器的电流平滑的电感器)。可选地或额外地，装置被配置为可控地偏置另外的次级绕组以切断到负载的直流电流。
因此，装置可以是有成本效益的且能量有效的，以及可用来将直流电流提供给指定的负载。
根据本发明的第四方面，提供了用于将直流电流提供给包括一个或多个发光二级管的负载的装置，该装置包括可操作地连接到变压器的次级绕组的整流器，该变压器的初级绕组用于承载高频交流电流，其中，来自整流器的电流被直接提供给负载，该装置还包括和负载的至少一部分并联的电容器，电容器的电容在第一电容的25％内，与电容器两端的电压相关联的第一电容在少于负载两端的电压的每个周期的1％在最小电平的1％内，其中，该最小电平对应于如果到负载的直流电流被切断很长一段时间时电容器两端的电压。
因此，可以减少在包括初级绕组的电缆中的电压谐波的产生。
电容器的电容可以在第一电容的5％内。
根据本发明的第五个方面，提供了用于将直流电提供给包括一个或多个发光二级管的负载的装置，该装置包括可操作地连接到变压器的次级绕组的同步整流器，该变压器的初级绕组用于承载高频交流电，其中，整流器包括被变压器的另外的次级绕组控制的场效应晶体管，其中，装置被配置为感测负载两端的电压，并被配置为响应于确定负载两端的电压高于预定的电平，而偏置另外的次级绕组来切断到负载的直流电流。
因此，例如当负载发生故障或不可连接时，到负载的直流电流可自动地被切断。
负载两端的电压可被用来提供用于偏置另外的次级绕组的电压；装置可包括电容器，该电容器被配置为使得用于偏置另外的次级绕组的电压保持高于到负载的直流电流在预定的时间段期间被切断时的电平；以及，电路可包括被配置为加速将用于偏置另外的次级绕组的电压减小到另外的预定的电平以下的速率的电路。
当负载两端的电压高于预定的电平时，装置可包括被配置为对电容器充电的齐纳二极管，其中，齐纳二极管在另一个预定的时间段期间是导通的，以及，另一个时间段和所述时间段的比率是使得在齐纳二极管中耗散的平均功率低于与其相关联的最大水平。
根据本发明的第六方面，提供了将直流电流提供给包括一个或多个发光二极管的负载的装置，装置包括至少可操作地连接到变压器(变压器的初级绕组承载高频交流电流)的次级绕组的第一外部抽头和第二外部抽头的同步整流器，其中，装置被配置为使同步整流器在整流器两端的电压的多个半个周期中的每一个的可控部分期间提供第一外部抽头和第二外部抽头之间的电流通路，从而相对于由整流器提供的电流，可控地延迟整流器两端的电压，以及可控地减小提供给负载的直流电流。
因此，装置可以是简单的且有成本效益的，以及可控地提供给负载的直流电流。同步整流器可包括:第一开关和第二开关，其分别可操作地连接到第一外部抽头和第二外部抽头，并且其被配置为将整流器电流提供给同步整流器的输出端；以及同步整流器可被配置为通过使第一开关和第二开关同时导电来提供电流通路。每当整流器两端的电压接近零时，这部分可开始。装置可被配置为通过比较提供给负载的电流和/或负载两端的电压与控制信号来确定这部分。
根据本发明的第二或第六方面的装置可包括：第一电容器，其可操作地连接到次级绕组；第二电容器，其至少部分地经由同步整流器可操作地连接到次级绕组，其中，第一和第二电容器一起提供涉及初级绕组的电抗，该电抗基本上补偿了初级绕组的电抗。
根据本发明的第一到第六方面的任何一方面的装置可包括次级绕组和被配置为接收承载交流电流的电缆的一部分的铁心，电缆的这部分形成初级绕组。
根据本发明的第七方面，提供的装置包括：第一输出端和第二输出端，其将高频交流电流提供给电缆，其形成用于该高频交流电流的完整的回路；逆变器，其被配置为提供初始的高频交流电流；电路，其被配置为调节初始的交流电流，其中，电路包括电容器，电容器的第一端子和第二端子分别可操作地连接到第一输出端和第二输出端；以及，电感器，其被配置为抑制由该电容器响应于由可操作地连接到电缆的一个或多个设备产生的电压谐波而产生的电流谐波。
因此，装置可以提供具有低的总谐波失真的高频交流电流，甚至当与产生电压谐波的设备一起使用时(例如，包括根据本发明的第三方面的装置的设备)。
根据本发明的第八方面，提供的装置包括：第一输入端和第二输入端，其用于接收第一高频交流电流；第一输出端和第二输出端，其用于提供第二高频交流电流，第一输出端和第二输出端分别经由第一电流通路和第二电流通路，分别可操作地连接到第一输入端和第二输入端；以及，第三电流通路，其被配置为周期性地连接第一电流通路和第二电流通路，从而中断第二交流电流以及减小它的平均电平。
因此，装置可提供控制提供例如给多个设备的电力的方式。
第三电流通路可被配置为在第一交流电流的整数个周期期间连接第一电流通路和第二电流通路。
根据本发明的第九方面，提供的装置包括：第一输入端和第二输入端，其用于接收第一高频交流电流和电压；第一输出端和第二输出端，其用于提供第二高频交流电流和电压，第一输出端和第二输出端分别经由第一电流通路和第二电流通路分别可操作地连接到第一输入端和第二输入端；以及，第三电流通路，其被配置为在第一交流电压的多个半个周期中的每一个的可控制部分期间连接第一电流通路和第二电流通路，从而相对于第二交流电流，可控地延迟第二交流电压，并且可控地降低与其相关联的功率因数。
因此，装置可提供控制提供例如给多个设备的电力的另一种方式。
这部分可开始于或接近第一交流电压的每一个过零点。装置可被配置为通过将指示与第二交流电流和电压有关的电力的信号与控制信号进行比较来确定这部分。
可提供系统，包括：电缆；电源，其被配置为将高频交流电流提供给电缆，其中，电缆形成用于交流电流的完整的回路；以及一个或多个设备，其中，一个或多个设备中的每一个包括根据本发明的第一到第六方面中的任何一个方面的装置，并且可操作地连接到电缆，以便电缆的一部分形成初级绕组。
电源可包括根据本发明的第七方面的装置。
系统可包括功率调节器，功率调节器包括根据本发明的第八或第九方面的装置，并被配置为经由电缆的第一部分从电源接收第一高频交流电流，以及将第二高频交流电流提供给电缆的第二部分。
系统可包括多个功率调节器，其中，每一个功率调节器包括根据本发明的第八或第九方面的装置，并被配置为将不同的高频交流电流提供给电缆的不同部分，电缆的每一个不同部分形成用于不同的交流电流的完整的回路，其中，电源和多个功率调节器是互连的，以便形成用于由电源提供的高频交流电流的完整的回路。
因此，提供给设备的电力可对于多个不同的设备组中的每一个进行不同的控制。
根据本发明的第十方面，提供了将电力经由导体分配到一个或多个设备的系统，每个设备被配置为根据由导体与电力同时承载的信号选择性地将电力运送到负载。
因此，负载可被集中切断(例如，通过电源)，而不停止经由导体的电力分配，以及无需到设备的分离的信令连接。
根据本发明的第十一方面，提供了经由导体将电力分配到一个或多个设备的系统，每个设备被配置为将电力运送到一个或多个负载中的至少一个，其中，系统包括一个或多个另外的设备，每个另外的设备被配置为，响应于确定电力没有经由导体被分配，而将电力提供给一个或多个负载中的至少一个。
因此，当电力没有经由导体被分配时(例如，在电源故障期间)，另外的设备可以自动地将电力提供给负载。在某些应用中，另外的设备对应于应急照明设备。
每个另外的设备可被配置为监测由设备提供到负载的电力，以及，当将电力提供给负载时，每个另外的设备可被配置为提供对应于由该设备提供的最大电力的预定部分的电力。每个另外的设备可被配置为从导体获得电力、存储获得的电力以及将存储的电力提供给负载。每个设备可被配置为根据由导体和电力同时承载的信号有选择地将电力运送到负载。
在根据本发明的第十或第十一方面的系统中，电力可作为高频交流电流被分配；以及，一个或多个设备和一个或多个另外的设备(当存在时)可包括被配置为电感地耦合到导体以从其获得电力的装置。
在本发明的第一到第十一方面中的任何一个方面中，交流电流可具有至少10千赫的频率。
附图简述
现在参照附图，以举例的方式描述本发明的某些实施例，其中：
图1示出用于分配电力的系统；
图2示出可被包括在图1的系统中的一种类型的耦合器；
图3a、3b和3c示出与被包括在图2的耦合器中的整流器相关联的各种电压和电流的波形图；
图4示出可被包括在图1的系统中的另一种类型的耦合器；
图5示出与图4的耦合器相关联的各种电压波形；
图6示出可被包括在图1的系统中的另一种类型的耦合器；
图7a示出连接到图6的耦合器的LED负载两端的电压的波形；
图7b示出根据LED电流而变的LED的效率和光通量；
图8示出包括图6的耦合器的布置；
图9示出图8的布置的变形；
图10示出可被包括在图1的系统中的另一种类型的耦合器；
图11a示出可被包括在图1的系统中的另一种类型的耦合器；
图11b示出被包括在图11a的耦合器中的控制电路；
图12a、12b、12c和12d示出与图11a和11b的耦合器相关联的各种电流波形和电压波形；
图13示出可被包括在图1的系统中的一种类型的电源；
图14a示出可被包括在图1的系统中的一种类型的功率调节器；
图14b示出被包括在图14a的功率调节器中的控制电路；
图15a、15b和15c示出与图14a和14b的功率调节器相关联的各种电流和电压波形；
图16a示出可被包括在图1的系统中的另一种类型的功率调节器；
图16b示出被包括在图16a的功率调节器中的控制电路；
图17a、17b和17c示出与图16a和16b的功率调节器相关联的各种电流和电压波形；
图18示出用于分配电力的另一种类型的系统；
图19示出用于分配电力的另一种类型的系统；以及
图20示出被包括在图19的系统中的应急电力设备。
某些实施例的详细描述
系统1
参照图1，首先描述用于分配电力的系统1。系统1包括电源2、可操作地连接到电源2的电力电缆4和几个耦合器6，每一个耦合器6都可操作地被连接到电力电缆4和负载8。负载8优选地包括一个或多个LED。在本例中有三个耦合器6，尽管可以有任何数量的一个或多个耦合器6。
电源2被配置为提供高频AC电力。在本例中，由电源2提供的电力的频率(以下称为“电源频率”)是50千赫。然而，电源频率可以是任何频率，例如在10和200千赫之间。电源2提供调节的电流。虽然电流可被调节为不同的值，在本例中，电流被调节为1.9安培均方根(RMS)。电源2包括第一和第二端子2a、2b(以下称为“电源端子”)用于提供电力。电源2优选地是干线供电的。
电力电缆4包括第一导体和第二导体4a、4b的扭绞线对。在电力电缆4的一端，第一导体和第二导体4a、4b分别被电连接(以下称为“被连接”)到第一电源端子和第二电源端子2a、2b。在电力电缆4的另一端，第一导体和第二导体4a、4b被连接到彼此，即短路。因此，导体4a和4b形成用于由电源2提供的电流(以下称为“电缆电流”)的完整的回路。
每个耦合器6通过感应的连接，而不是比如直接的电连接，被连接到电力电缆4。这种连接可被称为“非接触的”。因此，系统1可更加简便和安全地安装和维护。每个耦合器6被配置为从电力电缆4中获取高频AC电力、整流高频AC电力并将直流电流(DC)电力提供到耦合器6可操作地被连接到的负载8。
系统1还可包括可选的功率调节器9。功率调节器9被配置为调节部分或全部电力电缆4中的高频AC电力。因此，耦合到在部分或全部电力电缆4中的LED 8的电量可相应被调节。
第一种类型的耦合器6′
参照图2，第一种类型的耦合器6′(以下称为“第一耦合器”)现在将被描述。第一耦合器6′包括用于从电力电缆4获取高频AC电力的部分10(以下称为“电力获取部分”)和用于整流高频AC电力并为负载8提供DC电力的部分20(以下称为“电力供应部分”)。
电力获取部分10被配置为可感应地耦合到电力电缆4，从而形成变压器11。电力获取部分10包括形成变压器11的铁心12的元件。铁心12优选地是可分为两部分的铁氧体磁芯(如WO 2013/083949A2中所描述的)。铁芯12优选地具有第一和第二通道(未示出)。电力电缆4的第一导体4a的一定长度可位于第一通道中，以及电力电缆4的第二导体4b的一定长度可位于第二通道中。这些段形成变压器11的初级绕组13。初级绕组13对应于单匝的线圈。尽管初级绕组13可具有不同的电感，在本例中，初级绕组13的电感是60微亨。电力获取部分10也包括形成变压器11的次级绕组14的导体。次级绕组14包括第一外部抽头和第二外部抽头15、16和中心抽头17。因此，变压器11是中心抽头变压器。次级绕组14的匝数决定提供给负载8的电流的电平。虽然次级绕组可具有不同的匝数，次级绕组14优选地具有小的、偶数数量的匝数，比如2匝、4匝或6匝。
电力供应部分20包括整流器21。整流器21被连接到变压器12的次级绕组14的抽头15、16、17。整流器21包括第一输出端和第二输出端22、23(以下称为“整流器输出端”)。整流器21包括第一二极管和第二二极管24、25。第一二极管24具有连接到第一外部抽头15的第一端子，以及连接到第一整流器输出端22的第二端子。第二二极管25具有连接到第二外部抽头16的第一端子，以及连接到第一整流器输出端22的第二端子。二极管24、25优选地是相同的。在本例中，二极管24、25被定向为使电流在朝向第一整流器输出端22的方向。在其他例子中，二极管24、25可以被相反地定向。中心抽头17被直接(即不通过任何电路元件)连接到第二整流器输出端23。在其他例子中，二极管24、25可被连接到第二整流器输出端23，而不是连接到第一整流器输出端22，以及中心抽头17可被连接到第一整流器输出端22而不是第二整流器输出端23。
第一整流器输出端和第二整流器输出端22、23分别被直接或间接连接到电力供应部分20的第一输出端和第二输出端26、27(以下称为“主输出端”)。特别是，第一整流器输出端22被连接到电感器28的第一端子，电感器28的第二端子被连接到第一主输出端26。第二整流器输出端22被直接连接到第二主输出端27。第二主输出端27设定为零伏或接地。在其他例子中，电感器28可替代地在第二整流器输出端23和第二主输出端27之间被提供。
如将理解的，第一和/或第二整流器输出端22、23不必构成分立的结构特征。例如，中心抽头17可借助连续的导体(例如轨道)被直接连接到第二主输出端27。
负载8被连接在第一主输出端和第二主输出端26、27之间。在本例中，负载8包括四个LED。然而，负载8可包括任何数量的一个或多个LED。当高频AC电流(即电缆电流)出现在电力电缆4中时，电力供应部分20将DC电流(以下称为“输出电流”)提供到负载8。因为电缆电流由电源2调节，输出电流和LED的亮度也被调节。
电感器28被配置为使整流器提供的电流(以下称为“整流器电流”)平滑。电感器28优选地具有与第一电容器和第二电容器29、30(下面会详细描述)的总电抗相同或相似的电抗(例如，在50％以内)。这样，输出电流的纹波可以合理的成本被减小到合适的水平(例如，小于20％)。
电力供应部分20也包括第一电容器和第二电容器29、30。第一电容器29被连接到次级绕组14，以及第二电容器30经由整流器21被连接到次级绕组14。特别的是，第一电容器29具有分别连接到第一外部抽头和第二外部抽头15、16的第一端子和第二端子。第二电容器30具有分别被连接到整流器21的第一输出端和第二输出端22、23的第一端子和第二端子。因此，第二电容器30的第一端子分别经由第一二极管和第二二极管24、25被连接到第一外部抽头和第二外部抽头15、16。第二电容器30的第二端子被直接连接到中心抽头17。
第一电容器和第二电容器29、30被配置为一起提供涉及初级绕组13的电抗，该电抗基本上补偿初级绕组13的电抗(例如在20％或10％或5％或1％以内)。因此，第一电容器和第二电容器29、30的电容C1、C2分别被选择以满足下列条件：
其中，f是电力频率(如50千赫)，Lp是初级绕组13的电感(如60微亨)，C'是等效电容(如169毫微法)，而2n是次级绕组14的匝数(如二)或者，更一般的，是变压器11的匝数比。
第一和第二电容器29、30优选地提供参照初级绕组13的基本上彼此相同的电抗(比如在20％或10％或5％或1％以内)。因此，第二电容器30的电容C2优选地被选择成是第一电容器29的电容C1的四倍。
除了第一电容器29以外提供第二电容器30以补偿初级绕组13的电抗可以两种方式改进第一耦合器6′的性能。
首先，第二电容器30改进输出电流相对于负载8的阻抗变化的稳定性。因此，第一耦合器6′可与更广泛的不同负载和/或具有更窄的电流规范的负载8一起使用。例如，输出电流的最大变化可以是负载两端的电压(以下称为“负载电压”)的变化的约5％，负载两端的电压在指定的最大负载电压(如24V)和最大的指定的负载电压的四分之一之间。与此相比，如果第二电容器30没有被提供，则一般产生20％的最大变化，或者如果第二电容器30的电容C2基本上不同于第一电容器29的电容C1的四倍，则一般产生10％的最大变化。
其次，第二电容器30提高整流器21的效率，现在解释一下原因。
参照图3a，当负载电压是高的时，如达到或者接近指定的最大负载电压，整流器输出端22、23两端的电压(以下称为“整流器电压”)具有对应于整流的正弦波的波形31。整流器电压的频率(以下称为“整流器频率”)等于电力频率的两倍。
参照图3b，通常，在低于指定的最大负载电压的负载电压处，整流器电压具有对应于每个周期的一部分的向下移动的整流的正弦波并且该周期的另外部分为零的波形32。该向下移动和整流器电压为零的周期的比例随着负载电压的降低而增加。波形32的形状是因二极管24、25由电感器28偏置而引起的。
参照图3c，由整流器21提供的电流(以下称为“整流器电流”)具有波形33，在整流器电压是非零期间的每个周期的部分，波形33为零，并且，在整流器电压是零期间的每个周期的部分，整流器电流突然地增大到最大值，并且然后减小至零。在第一耦合器6′不包括第二电容器30的比较的例子中，整流器电流具有没有减小到零的波形34，说明电荷被储存到二极管24、25上。二极管24、25上储存电荷增加了二极管24、25的反向恢复时间。如果第二电容器30完全或者部分减少在二极管24、25上的电荷的储存，则会缩短二极管24、25的反向恢复时间并提高整流器21的效率。
第一种类型的耦合器6′的其他修改
应当理解的是，可对第一耦合器6′做出许多其它修改。
第一耦合器6′可以以不同的方式被感应耦合到电力电缆4。例如，第一耦合器6′可以包括不同类型的铁心，或不需要包括铁心。
第一耦合器6′可包括不同类型的整流器21。例如，整流器21可包括开关，如场效应晶体管，而不是二极管24、25。
第一耦合器6′不需要包括中心抽头17。在这种情况下，整流器21可包括二极管电桥。此外，在这种情况下，由于第一电容器和第二电容器29、30中的每个提供涉及初级绕组的基本上相同的电抗，第二电容器30的电容C2被选择为和第一电容器29的电容C1相等。
然而，相对于不具有中心抽头的变压器的第一耦合器6′，具有中心抽头的变压器11的第一类耦合器6′可能更有效率。在这两种情况下，由于变压器11一般具有单匝的初级绕组13，因此铁芯12优选地被配置使得其中的能量损耗远高于绕组13、14中的能量损耗。因此，在不具有中心抽头的变压器11的第一耦合器6′中，由于次级绕组14需要较少的匝数而造成能量损耗的减小比在具有中心抽头的变压器11的第一耦合器6′中，由于整流器21只需要两个二极管24、25而造成能量损耗的减小较不重要。
第一耦合器6′可包括另外的电路元件，其每个可被连接到任何其他的电路元件。
在适当的时候，这里所述的对其他类型的耦合器6的任何修改也可对第一耦合器6′做出。
第二种类型的耦合器6″
参照图4，现在描述第二种类型的耦合器6″(以下称为“第二耦合器”)。第二耦合器6″包括与第一耦合器6′相同的特征。第二类耦合器6″也包括几个其它的特征。
特别是，第二耦合器6″的电力提供部分20″包括了开关41，其可被配置为周期性地中断整流器电流。特别是，开关41被配置为周期性地形成在第一和第二整流器输出端22、23之间的低阻抗电流通路，即短路。开关41具有第一端子，其被连接到电感器28的第二端子(电感器28的第一端子被连接到第一整流器输出端22)，且具有第二端子，其被连接到第二整流器输出端23。开关41优选地包括金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。然而，开关41可以包括不同类型的开关元件。开关41具有被连接到控制电路42的栅极端子。控制电路42被配置为控制在开关元件41栅极端子处的电压，并从而控制开关41是处于导电状态(“闭合”)还是处于非导电状态(“断开”)。开关41优选地以等于整流器频率的频率(以下称为“开关频率”)来操作(如闭合以及然后断开)。然而，开关频率可以是整流器频率的倍数(如2倍)，或者是整流器频率的因数(如一半)。开关41在特定的时间部分闭合，其可以是预先设定的和/或可控的。例如，第二耦合器6″可以被配置为接收模拟控制信号，该信号确定开关41在其期间闭合的时间部分。控制电路42适合地被配置为感测整流器频率和/或电力频率。例如，控制电路42可被连接到被配置为测量整流器电压或电流的电压或电流传感器(未示出)，或者可被连接到变压器11的另外的次级绕组(未示出)。
第二耦合器6″的电力供应部分20″包括被配置为当开关41闭合时阻止电流经开关41从负载8流回的第三二极管43。第三二极管43具有被连接到开关41的第一端子的第一端子(阳极)，以及被间接连接到第一主输出端26的第二端子(阴极)。然而，第三二极管43可被不同地定向和/或不同地连接，比如，在开关41的第二端子和第二主输出端27之间。
第二耦合器6″的电力供应部分20″优选地包括另外的电感器44和另外的电容器45，它们一起被配置为提供平滑的输出电流。然而，第二耦合器6″可包括用于平滑输出电流的不同的电路。
参照图5，整流器电压一般具有波形51，它对应于在每个周期的一部分的向下移动的经整流的正弦波，并且在周期的其它部分为零。这和第一耦合器6′相同。如果开关41在长时间段期间断开，则开关41两端的电压(以下称为“开关电压”)具有基本上是恒定的波形52。在这种情况下，负载电压等于开关电压。如果开关41在整流器电压的每个周期的一部分(如30％)断开而在每个周期的剩余部分(如70％)闭合，则开关电压具有波形52′，当开关41断开时开关电压是大致恒定的(虽然，由于另外的电容器45的充电，朝着与在长时间段期间断开的开关相关联的电平逐渐增大)，以及，当开关41闭合时开关电压等于零。在这种情况下，负载电压是开关电压的平滑版本，其处于基本上是恒定于等于开关电压的电平的部分(如30％)的电平的波形53′。
用这样的方式，通过控制开关41在其期间断开的时间部分，如0％和100％之间，可以控制输出电流的电平，如控制在最大输出电流的0％至100％之间。最大输出电流由被调整的电缆电流和变压器11的属性(如匝数比)来确定。因此，最大输出电流一般是固定的。开关41在其期间闭合的时间部分可以预先设定，使得基于第二耦合器6″与其一起使用的特定类型负载8的需求，将输出电流调整到指定的值。开关41在其期间闭合的时间部分是可以可控制的，以使连接到第二耦合器6″上的LED 8可控制地调光。
因此，第二耦合器6″可提供控制提供给负载8的电力的方法。而且，这种方法可在变压器11及因而在电力电缆4中实现而不产生不适当的电压谐波。这是因为开关41适当地与变压器11隔离。相比之下，在整流器被用来控制提供给负载8的电力的耦合器6中，变压器11及因而电力电缆4中可产生电压谐波。电力电缆4中的电压谐波可对来自连接到电力电缆4的每个耦合器6的输出电流的稳定性产生不利的影响。
而且，在第二耦合器6″中，开关频率被选择以基本上避免电缆电流的任何幅度调制。
第二种类型的耦合器6″的进一步修改
应该理解的是，许多其他修改可对第二耦合器6″做出。
第二耦合器6″不必包括第二电容器30。然而，这种情况下，上述提到的第二电容器30的优点(例如，相对于负载阻抗的变化，输出电流的改进的稳定性)将不会获得。
在适当的情况下，这里所描述的针对其他类型的耦合器6的任何修改也可对第二耦合器6″做出。
第三种类型的耦合器6″′
参照图6，现在将描述第三种类型的耦合器6″′(以下称为“第三耦合器”)。第三耦合器6″′包括与第一耦合器6′相同的特征，除了以下情况。
第三耦合器6″′的整流器21″′是同步整流器，并且包括分别代替第一二极管和第二二极管23、24的第一开关和第二开关61、62。开关61、62优选地包括MOSFET。然而，开关61、62可包括不同类型的开关元件。开关61、62是优选地名义上相同的。开关61、62中的每一个具有连接到控制电路63的栅极端子。
控制电路63包括，或者被连接到，变压器11的另外的次级绕组64。另外的次级绕组64具有连接到第一开关61的栅极端子的第一端子，以及具有连接到第二开关62的栅极端子的第二端子。第一开关和第二开关61、62的栅极端子分别经由第一电阻和第二电阻65、66也被连接到控制端口67。第一电阻和第二电阻65、66是优选地名义上相同的。
当控制端口67处的电压(以下称为“控制电压”)为低电平(比如说，在0到0.5伏之间)，并且初级绕组13中的电缆电流存在时，整流器21″′提供整流器电流，并且第三耦合器6″′提供输出电流。另外的次级绕组64被配置为将电压提供给开关61、62的栅极端子(以下称为“栅极电压”)，这使第一开关61闭合而第二开关62断开，比如在电缆电流的每个周期的正电流半周期期间，以及使第一开关61断开而第二开关62闭合，比如在电缆电流的每个周期的负电流半周期期间。
由另外的次级绕组64提供的栅极电压应该是合适的电平。特别是，为避免损坏开关61、62，在电缆电流的适当的半周期期间，栅极电压应该大于开关61、62的阈值电压，并且也小于最大安全栅极电压。由另外的次级绕组64提供的栅极电压取决于另外的次级绕组64的特性和变压器11的其他绕组13、14两端的电压，反过来，这些电压取决于负载电压。因此，为了使另外的次级绕组64提供合适电平的栅极电压，另外的次级绕组64的特性，如其匝数，应该与第三耦合器6″′与其一起使用的负载8相匹配。
当控制电压是高电平(比如说，在5到12伏之间)时，整流器21″′不提供整流器电流，以及第三耦合器6″′不提供输出电流。由于控制电压，开关61、62处的栅极电压高于开关61、62的阈值电压，而与另外的次级绕组64提供的电压无关。因此，开关61和62均闭合，以及整流器21″′在次级绕组14的外部抽头15、16之间提供低阻抗的电流通路，并且不提供整流器电流。
控制电压可以任何适当的方式来设置。比如，控制端口67可以连接到单刀双掷(SPDT)开关的公共端子，该单刀双掷开关在第一个位置时直接连接到第二主输出端27，即接地，以及在第二个位置时连接到DC电压源，比如电池。如另一个例子，控制电压可以通过另一种类型的用户接口或者被配置为和远程设备通信的通信接口进行设置。
因此，控制电路63可以提供控制整流器21″′中的开关61、62以及切换整流器21″′的导通或关断的成本有效的方式。
第三耦合器6″′的电力供应部分20″′不包括被包括在第一耦合器6′中的电感器28或第二电容器30。因此，第一整流器输出端和第二整流器输出端22、23分别直接连接到第一主输出端和第二主输出端26、27。由于不包括第二电容器30，第一电容器29″′的电容C1被优选地选择，使得第一电容器29″′单独提供涉及初级绕组13的电抗，该电抗基本上补偿初级绕组13的电抗。
不包括电感器28降低第三耦合器6″′的成本，而不过度地降低总效率。现在解释一下原因。
参照图7a，第三耦合器6″′提供具有波形71的负载电压，波形71类似于整流的正弦波，除了每个峰值前的区域(以下称为“电压不规则性”)，在该区域负载电压相对于整流的正弦波增加。电压不规则性是由于系统1的恒流性质和在LED导通点周围的非线性的电流-电压的特性造成的。参照图7b，典型LED的效率72(以下称为“LED效率”)一般是LED中的电流(以下称为“LED电流”)的下降函数。因此由典型LED发出的光通量73是LED电流的上升函数，其中上升的速率是LED电流的下降函数。因此，与产生相同的光通量的恒定的LED电流相比，变化的LED电流(如第三耦合器6″′提供的)将导致更低的LED效率。比如，效率可以在更低的2％到6％之间。然而，由于第三耦合器6″′不必包括电感器，因此没有相关的能量损耗，以及第三耦合器6″′将电力电缆4中的AC电力转换为DC电力的效率会更高，例如高1％到4％之间。因此，总效率的任何降低可以是相对小的。
因此，第三耦合器6″′可以是提供电力到特定负载8的成本有效和能量有效的方式。
应该理解的是，第三耦合器6″′尤其适用于涉及大量的LED照明单元的大规模应用。
第三种类型的耦合器6″′的进一步修改
应该理解的是，可对第三耦合器6″′进行多种其它修改。
第三耦合器6″′的整流器21″′可以包括二极管而不是开关61、62。
然而，开关61、62会更加有效，因为它们具有较低的电压降。
第三耦合器6″′的控制电路63可以是不同的。例如，控制电路63不需要包括控制端口67，而可以是是简单的接地。
在适当的地方，第三耦合器6″′可包括第一耦合器6′和第二耦合器6″的任何特征。
在适当的地方，这里所述的对其他类型的耦合器6的任何修改还可对第三耦合器6″′做出。
布置80
参照图8，现在将描述包括第三耦合器6″′的布置80。布置80包括和负载8并联连接的另外的电容器81。另外的电容器81与第三耦合器6″′和/或负载8相关联，例如成为整体。另外的电容器81被配置为降低负载电压在其每个周期期间上升的速率，从而避免出现上述中的电压不规则性。另外的电容器81具有电容，其被选择为足够大以适当降低负载电压上升的速率，同时足够小以在负载电压的每个周期期间适当的放电。优选的电容是使得另外的电容器81两端的电压在负载电压的每个周期的小比例(例如，1％)期间下降到接近最小电平(例如，在其1％内)。然后，负载电压又上升。这里，“最小电平”对应于如果输出电流/负载电压将被切断很长一段时间(例如，数秒)时电容器两端呈现的电压。优选的电容可根据经验确定。通常，它可为几毫微法或几十毫微法。在一些例子中，电容可以与优选的电容不同，比如高达25％。
再次参照图7，当包括另外的电容器81时，负载电压具有比以其它方式获得的波形71更规则的波形74。因此，布置80可以减少通过第三耦合器6″′在电力电缆4中可产生的电压谐波。如上面所解释的，电力电缆4中的电压谐波反过来可影响，例如，来自连接到电力电缆4的每个耦合器6的输出电流的稳定性。
布置80的进一步修改
另外的电容器61不必与构成负载8的所有LED 9并联连接。例如，在图9中示出的布置80′中，另外的电容器81′不是和四个LED91、92、93、94而是仅仅和两个LED93、94并联连接。
第四种类型的耦合器6″″
参照图10，现在将描述第四种类型的耦合器6″″(以下称为“第四耦合器”)。第四耦合器6″″包括与第三耦合器6″′相同的特征。第四耦合器6″″也包括被配置为提供在控制端口67处的电压(即提供控制电压)的子电路100。子电路100提供切断功能以防故障(以下称为“负载故障”)，比如主输出端26、27之间的高负载电压或者开路。如下面将更详细地说明的，当负载电压高于整流器21″″导通时的预定的最大负载电压时，由子电路100提供的控制电压在高电平和低电平之间交替，使得整流器21″′分别地交替地关断和导通。
子电路100包括第一导体和第二导体100d、100e(以下称为“轨道”)。第一轨道100d经由第一齐纳二极管100f和标准二极管100g连接到第一主输出端。第一齐纳二极管100f被定向成其正极朝向第一轨道，而二极管100g定向成相反的方向。第二轨道100e连接到第二主输出端27，即接地。第一轨道和第二轨道100d、100e通过第一、第二、第三、第四和第五电流通路相互连接。第一电流通路包括电容器100h。第二电流通路包括定向成其正极朝向第二轨道100e的第二齐纳二极管100i。第三条电流通路包括串联连接的第一和第二电阻器100j、100k。第四电流通路包括串联连接的第三电阻器100l和第三MOSFET 100m的沟道。第五电流通路包括串联连接的第四电阻器100n和第四MOSFET 100o的沟道。第三MOSFET 100m的栅极端子被连接到第三电流通路中的第一电阻器和第二电阻器100j、100k中间的点。第四MOSFET 100o的栅极端子被连接到第四电流通路中的第三电阻器100l和第三MOSFET 100m中间的点。控制端口67被连接到第五电流通路中的第四电阻器100n和第四MOSFET 100o中间的点。
当负载电压保持在低于预定的最大负载电压时，子电路100中的电压为低电平，控制电压为低电平，且整流器21″″保持导通。
当出现负载故障且整流器21″″导通时，第一齐纳二极管100f两端的电压超过第一齐纳二极管100f的击穿电压，且电流流经第一齐纳二极管100f，并对电容器100h充电。因此，第一轨道100d上的电压升高，直到由第二齐纳二极管100i的击穿电压限定的值。这引起第三MOSFET 100m闭合并且第四MOSFET 100o断开。因此，控制电压变成高电平，以及整流器21″′被关断。这些事件在一段时间内发生，该时间段取决于流经第一齐纳二极管100f的电流的量和电容器100h的电容。在一些例子中，该段时间是若干微秒，如20微秒。然而，它也可能比这更长或更短。
当整流器21″′被关断时，电流不会流过第一齐纳二极管100f，以及电容器100h放电，第一轨道100d的电压降低直到到达中间电平(如，8伏)，在该电平处第三MOSFET 100m被关断。该中间电平依赖于，比如，第一电阻器和第二电阻器100j、100k的阻值的比率和第三MOSFET 100m的栅极电压。这些事件在一段时间内发生，该时间段取决于第一电阻器、第二电阻器和第三电阻器100j、100k、100l的电阻，主要是第三电阻器100l的电阻，以及电容器100h的电容。在一些例子中，该段时间是若干毫秒，如100毫秒。然而，它也可能比这更长或更短。
当第三MOSFET 100m开始断开，这引起第四MOSFET 100o开始闭合，这会降低第一轨道的电压，并因此加速第三MOSFET 100m的断开，等等。因此，第一轨道100d的电压降低的特别快，如，在几(比如，5)微秒内就从中间电平降到低电平。控制电压同样也是这样。
因此，首先，整流器21″′中的开关61、62可被相对快速地切换，并因此只在相对短的时间段内(如5微秒)处于过渡状态。因此，因过渡过程中的功率耗散而造成开关61、62损坏的风险被降低。
其次，在负载故障期间被用于耗散功率的第一齐纳二极管100f，仅在相对小部分(比如小于千分之一)的时间内承载电流，并因此可以具有较低的额定功率并相比其他情况可以更低的成本来提供。
第四种类型的耦合器6″″的进一步修改
应该理解的是，许多其他的修改可对第四耦合器6″″做出。
在适当的情况下，在这里所描述的针对其他类型的耦合器6的任何修改也可对第四类耦合器6″″做出。
第四耦合器6″″可被用于布置80中。
第五种类型的耦合器6*
参照图11a，现在将描述第五种类型的耦合器6*(以下称为“第五耦合器”)。第五耦合器6*包括和第一耦合器6′相同的特征，除了以下情况。第五耦合器6*的整流器21*为同步整流器，以及包括分别代替第一二极管和第二二极管23、24的第一开关和第二开关111、112。开关111、112优选地包括MOSFET。然而，开关111、112可以包括不同类型的开关元件。在第五耦合器6*中，中心抽头17被连接到第一整流器输出端22，以及开关111、112被连接到第二整流器输出端23。第五耦合器6*还包括控制电路115。如下面以更详细的方式被解释的，控制电路115被配置为使整流器21*整流来自次级绕组14的交流电流，以及在整流器电压的每个半周期的可控部分期间，在次级绕组14的外部抽头15、16之间也提供低阻抗电流通路，即短路。这会延迟相对于整流器电流的整流器电压，并减小输出电流的平均电平。
控制电路115具有分别连接到第一开关和第二开关111、112的栅极端子的第一输出端和第二输出端113、114。控制电路115具有第一输入端、第二输入端和第三输入端116、117、118。第一输入端116被连接到被配置为感测提供给第二开关112的交流电流的电流传感器119。第二输入端117被连接到第一整流器输出端22以感测整流器电压。第三输入端118被连接到被配置为感测输出电流的电流传感器120。在其他例子中，控制电路115可有不同数量的，和/或不同连接的，输入端和/或输出端。例如，第一输入端116可被连接到被配置为感测提供给第一开关111的交流电流的电流传感器119。
还参照图11b和图12，现在将详细描述控制电路115以及相关的电压和电流。
控制电路115包括具有第一输入端和第二输入端及输出端的比较器121。比较器121的第一输入端和第二输入端分别被连接到控制电路115的第一输入端116和接地。比较器121被配置为在它的输出端提供电压(未示出)，如果控制电路115的第一输入端116处的电压301(即电压301对应于提供给第二开关112的交流电流)为正，则该电压为高电平，如果电压301为负则该电压为低电平。控制电路115还包括具有输入端和输出端的逆变器122，和每个具有第一输入端和第二输入端以及输出端的第一或门和第二或门123、124。比较器121的输出端被连接到第一或门123的第一输入端，以及经由逆变器122也被连接到第二或门124的第一输入端。第一或门和第二或门123、124的输出端分别被连接到控制电路115的第一输出端和第二输出端113、114，即分别被连接到第一开关和第二开关111、112的栅极端子。
因此，在时段T1期间，当或门123、124的第二输入端处的电压为零时，或门123、124在它们的输出端提供电压302、303，这引起第一开关和第二开关111、112在提供给第二开关112的交流电流的不同的半个周期内导通。在这种情况下，由第五耦合器6*提供的输出电流(见313)对应于最大电平。
控制电路115还包括具有输入端和输出端的检测器125、具有第一输入端和第二输入端及输出端的单稳态电路126、具有第一输入端和第二输入端及输出端的误差放大器127和控制端口128。检测器125的输入端被连接到控制电路115的第二输入端117。每当控制电路115的第二输入端117处的电压304(即，对应于整流器电压的电压304)从高于小的阈值电平降低到低于小的阈值电平305(即将低到接近于零)时，检测器125被配置为在它的输出端提供电压脉冲305(以下称为“触发脉冲”)。检测器125的输出端被连接到单稳态电路126的第一输入端。误差放大器127的第一输入端和第二输入端分别被连接到控制端口128及控制电路115的第三输入端118。误差放大器127被配置为在它的输出端提供指示控制端口128的电压306(以下称为“控制电压”)与控制电路115的第三输入端118的电压313(即对应于输出电流的电压313)之间的差异的电压(未示出)。控制电压306可以任何适当的方式设置，例如通过用户接口或被配置为与远程装置通信的通信接口。误差放大器127的输出端被连接到单稳态电路126的第二输入端。单稳态电路126被配置为在它的输出端提供电压脉冲307以响应来自检测器125的触发脉冲305，其中电压脉冲307的持续时间是整流器电压的周期的一部分，并且是误差放大器126所提供的电压(未示出)的合适的(如线性)函数。单稳态电路126的输出端被连接到或门123、124的第二输入端。
因此，在时段T2期间，当控制电压306低于对应最大输出电流的最大电平311时，或门123、124在它们的输出端提供电压302、303，这使开关111、112在整流器电压304的每个周期的开始处、在整流器电压304的每个周期的一部分310期间同时导电。这在第一外部抽头和第二外部抽头15、16之间提供低阻抗电流通路，并使得整流器电压304在周期的部分310期间等于零。这会延迟整流器电压304的随后的上升，并且因此会相对于整流器电流312延迟整流器电压304。因此，由整流器21*提供的电力，以及因此输出电流(见313)，从最大电平降低，其中，电力降低的程度依赖于控制电压306。
因此，第五耦合器6*可以提供另一种控制提供给负载8的电力的方式。而且，第五耦合器6*具有比例如第二耦合器6″更低的成本。
第五种类型的耦合器6*的进一步修改
应该理解的是，许多其他的修改可对第五耦合器6*做出。
控制电路115可被配置为以不同的方式控制开关111、112。
在适当的情况下，在这里所描述的针对其他类型耦合器6的任何修改也可对第五耦合器6*做出。
第五耦合器6*可被用于布置80中。
第一种类型的电源2′
参照图13，现在将描述第一种类型的电源2′(以下称为“第一电源”)。
第一电源2′可被用于包括上述任何类型耦合器6的系统1中。然而，第一电源2′尤其适用于包括第三耦合器、第四耦合器和/或第五耦合器6″′、6″″、6*的系统1中。
第一电源2′包括被配置为以方波形式提供高频AC电力的逆变器131。逆变器131包括用于高频AC电力的第一输出端和第二输出端132、133。逆变器131优选地是半桥逆变器。然而，逆变器131可以是不同类型的逆变器。逆变器131可被配置为提供不同类型的波形，如正弦波。第一电源2′可包括另外的部分(未示出)，例如以将干线电力转换成适宜提供逆变器131的DC电力。
第一电源2′包括第一电感器和第二电感器134、135和电容器136。逆变器131的第一输出端132经由包括串联连接的第一电感器和第二电感器134、135的第一电流通路被连接到第一电源端子2a。逆变器131的第二输出端133经由第二电流通路被直接连接到第二电源端子2b。电容器136具有被连接到第一电流通路中的第一电感器和第二电感器134、135的中间点的第一端子，和被连接到第二电流通路的第二端子。
第一电感器134被配置为用作镇流器，并被配置为针对电压的给定幅值限定电缆电流的幅值。电容器136被配置为与第一电感器134一起提供共振电路，其共振频率(如46千赫兹)低于电源频率(如50千赫兹)。这样使得电缆电流在相对广泛的负载上被调整。这在WO 2010/106375A2中详细解释。
第二电感器135被配置为减少因连接到电力电缆4的耦合器6(和/或负载8)的电缆电流的谐波失真。即使是响应具有相对低的总谐波失真的电缆电流，通过电力电缆4和耦合器6形成的变压器11的初级绕组13两端的电压可具有高的波峰因子和/或可具有高的总谐波失真。对于第三、第四和第五耦合器6″′、6″″、6*来说，尤其如此。若没有第二电感器135，具有电容器136的第一电源2′具有低的AC输出阻抗，并且因此由耦合器6产生的电压谐波会造成相应的电缆电流谐波。第二电感器135有效地将电容器136和耦合器6隔离开，并因此减小电缆电流的总谐波失真(例如，到少于10％或5％或1％)。因此，系统1中取决于电缆电流波形的输出电流能被更精确地调整。
第一种类型的功率调节器9′
参照图14a，现在将描述第一种类型的功率调节器9′(以下称为“第一功率调节器”)。
第一功率调节器9′包括第一和第二输入端141、142以及第一输出端和第二输出端143、144。第一输入端和第二输入端141、142分别可连接到电力电缆4的第一部分的一端处的第一导体和第二导体4a、4b，电力电缆4的第一部分的另一端被连接到电源2。第一输出端和第二输出端143、144分别可连接到在电力电缆4的第二部分的一端的第一导体和第二导体4a、4b，在电力电缆4的第二部分的另一端的导体4a、4b被短接。
电力电缆4的第一部分的电流和电压以下分别被称为“第一电缆电流”和“第一电缆电压”。电力电缆4的第二部分的电流和电压以下分别被称为“第二电缆电流”和“第二电缆电压”。
第一输入端141经由第一电流通路138被连接到第一输出端143，第一电流通路138包括形成变压器146的初级绕组的绕组145。第二输入端142经由第二电流通路139被直接连接到第二输出端144。第一电流通路138经由包括相互串联的第一开关和第二开关147、148的第三电流通路140也被连接到第二电流通路139。第三电流通路140被连接到第一条流通路138中的初级绕组145和第一输出端143的中间点。开关147、148优选地包括MOSFET。然而，开关147、148可包括不同类型的开关元件。开关147、148可被布置为源极到源极或者漏极到漏极，以全部或部分消除开关147、148的本征主体二极管的影响。
如下面将更详细的解释的，第一功率调节器9′被配置为周期性地闭合开关147、148，以及因此周期性连接第一电流通路和第二电流通路138、139，从而周期性地中断第二电缆电流以及减小其平均电平。
开关147、148的栅极端子各自被连接到光电隔离器149，而它转而被连接到控制电路150。变压器146的第一次级绕组和第二次级绕组151、152分别被连接到光电隔离器149和控制电路150，以给它们提供电力。控制电路150具有输入端153和输出端154。输入端153被连接到被配置为感测来自次级绕组151、152中的一个(在该例中，是第一次级绕组151)的电流的电流传感器250。输出端154被连接到光电隔离器149。在其他例子中，控制电路150可具有不同数量的，和/或不同连接的输入端和/或输出端。
同样参照图14b和图15，现在将更详细地描述控制电路150及相关的电压和电流。控制电路150包括具有输入端和输出端的检测器155、具有第一输入端和第二输入端和输出端的D型锁存器156和具有第一和第二输入端和输出端的比较器157。检测器155的输入端被连接到控制电路150的输入端153。检测器155被配置为每当控制电路150的输入端153处的电压402(即对应于第一电缆电流的电压402)过零时，在它的输出端处提供电压脉冲401(以下称为“时钟脉冲”)。检测器155的输出端被连接到D型锁存器156的第一(时钟)输入端。比较器157的第一输入端和第二输入端分别被连接到控制端口158和电压源159。比较器157被配置为在它的输出端提供电压403，如果由控制端口158提供的电压404(以下称为“控制电压”)比由电压源159提供的电压高，则电压403为高电平。电压源159被配置为提供变化的电压(在图15中未示出)，变化的电压具有例如在零和对应于最大控制电压的电压之间变化的三角波形以及具有如200Hz频率。因此，由比较器157提供的电压403对应于具有如200Hz的周期的矩形波和对应于一减去控制电压404与最大控制电压的比率(如，当控制电压404是最大控制电压的67％时的33％的占空比)的占空比。控制电压404可以任何适当的方式被设置，例如通过用户接口或者被配置为与远程设备通信的通信接口。在图15中，为了更清楚的显示其特征，由电压源159提供的电压的频率与电源频率之比被扩大了大约100的因数。比较器157的输出端被连接到D型锁存器156的第二(数据)输入端。D型锁存器156被配置为在它的输出端提供大致对应于比较器的输出电压403的电压405，即对应于矩形波。然而，从高电压向低电压，或从低电压向高电压的转换，发生在由检测器155提供时钟脉冲401的时刻的下一个点，即在第一电缆电流的过零点。D型锁存器156的输出端被连接到控制电路150的输出端154，即连接到光电隔离器149。光电隔离器被配置为每当由D型锁存器156提供的电压405为高电平时，闭合开关147、148。当开关147、148被闭合时，第二电缆电流406为零。
因此，第二电缆电流406可以如200Hz的频率和取决于控制电压的占空比周期性地中断。第二电缆电流406的平均电平与第一电缆电流402的平均电平之比对应于占空比，以及因此对应于控制电压404与它的最大值之比。当控制电压404等于它的最大值或零时，第二电缆电流406分别对应于第一电缆电流402或零。
因此，第一功率调节器9′可提供控制在电力电缆4的第二部分中的平均功率，以及因此控制由连接到电力电缆4的第二部分的耦合器6接收并且提供给连接至其的负载8的电力的方式。
在负载8包括LED的情况下，电力电缆4的第二部分中的电力的如200赫兹的变化导致的闪烁应该难以察觉。
第一种类型的功率调节器9′的进一步修改
应该理解的是，许多其他的修改可对第一功率调节器9′做出。
例如，控制电路150的结构和/或功能特征可不同于以上所描述的那些。
开关147、148不必在第一电缆电流402的过零点被切换。然而，在过零点被切换是优选地的因为，例如，其减小例如，与第二电缆电流406相关的总谐波失真。
第一功率调节器9′可包括仅仅一个开关，而不是两个开关147、148。
第一功率调节器9′不必包括光电隔离器149(和第二次级绕组152)。然而，在这种情况下，在电力电缆4和例如控制电路150之间就没有电流隔离，控制电路150不应被连接到用户接口。
第二种类型的功率调节器9″
参照图16a，现在将描述第二种类型的功率调节器9″(以下称为“第二功率调节器”)。第二功率调节器9″包括和第一功率调节器9′相同的特征，除了以下情况。
如下面将更详细的解释的，第二功率调节器9″被配置为在第一电缆电压的每半个周期的可控部分期间连接第一电流通路和第二电流通路138、139。这相对于第二电缆电流延迟第二电缆电压，减小与电力电缆4的第二部分中的电力相关的功率因数。因此，第二功率调节器9″可与第五耦合器6*相比较。
在第二功率调节器9″中的控制电路161不同于第一功率调节器9′的控制电路150。控制电路161具有第一输入端和第二输入端162、163及输出端164。第一输入端162被连接到被配置为感测第一/第二电缆电压的电压传感器165。第二输入端163被连接到功率确定器(power determiner)171。功率确定器171又被连接到电压传感器165和被配置为感测第二电缆电流的电流传感器166。功率确定器171被配置为将信号提供给控制电路161的第二输入端163，该信号指示第二电缆电压和第二电缆电流的乘积(滤波后的版本)，即电力电缆4的第二部分的功率。控制电路161的输出端164被连接到光电隔离器149。在其他例子中，控制电路161可有不同数量和/或不同连接的输入端和/或输出端。
参照图16b和图17，现在将更详细地描述控制电路161和其相关的电压和电流。控制电路161包括具有输入端和输出端的检测器167、具有第一输入端和第二输入端及输出端的单稳态电路168、具有第一输入端和第二输入端及输出端的误差放大器169和控制端口170。检测器167的输入端被连接到控制电路161的第一输入端162。检测器167被配置为每当其输入端处的电压452的幅值(即，对应于第一电缆电压的电压452的幅值)从高于小的阈值电平453减小到低于小的阈值电平453，即减小到接近于零时，检测器167在其输出端处提供电压脉冲451(以下称为“触发脉冲”)。检测器167的输出端被连接到单稳态电路168的第一输入端。误差放大器169的第一输入端和第二输入端分别被连接到控制端口170和控制电路第二输入端163。误差放大器169被配置为在它的输出端提供电压(未示出)，该电压指示控制端口170处的电压(未示出)(以下称为“控制电压”)和控制电路161的第二输入端163处的电压(即对应于电缆4的第二部分的电力的电压)之间的差异。控制电压可以任何合适的方式被设置，例如通过用户接口或被配置为与远程设备通信的通信接口。误差放大器169的输出端被连接到单稳态电路168的第二输入端。单稳态电路168被配置为在它的输出端提供电压脉冲455，以响应来自检测器167的触发脉冲451，其中，电压脉冲455的持续时间为第一电缆电压452的半周期的一部分，并且是由误差放大器169所提供的电压的合适的(如线性)函数。单稳态电路168的输出端被连接到控制电路161的输出端164，即连接到光电隔离器149。
因此，在第一电缆电压452的每周期的开始处，开关147、148可在第一电缆电压452的每半周期的一部分期间被闭合。这会造成第二电缆电压457在半周期的该部分期间等于零。这会延迟第二电缆电压457的随后的上升，以及相对于第二电缆电流454延迟第二电缆电压457。因此，相对于电力电缆4的第一部分中的功率，电力电缆4的第二部分中的功率会减小，其中，功率减小的程度依赖于控制电压(未示出)。
因此，第二功率调节器9″可提供另一种控制在电力电缆的第二部分中的功率的方式。
第二类型功率调节器9″的进一步变化
应该理解的是，许多其他的修改可对第二功率调节器9″做出。
例如，上面所描述的针对第一功率调节器9′的任何修改也可对第二功率调节器9″做出。
第二种类型的系统1″
参照图18，现在将描述第二种类型的系统1″(以下称为“第二系统”)。第二系统1″包括电源2和几个功率调节器9。功率调节器9可为第一种类型也可为第二种类型。尽管可采用任何数量的两个或多个功率调节器9，在本例中，采用了三个功率调节器9。
每个功率调节器9通过各自的输出端，被连接到相应的电力电缆4，这形成用于由功率调节器9提供的电流的完整的回路。
电源2和功率调节器9的输入端彼此连接，使得有完整的回路从第一电源端子2a经由功率调节器9和电力电缆4到第二电源端子2b。特别是，第一电源端子2a被连接到功率调节器9的第一个的其中一个输入端，而它的第二输入端被连接到功率调节器9中的第二个的其中一个输入端，其另一个输入端被连接到功率调节器92中的第三个的其中一个输入端143，其另一个输入端被连接到第二电源端子2b。被用于形成这些连接的导体优选地是短的，以便使电力电缆4中的任何电压不平衡最小化，和使导体之间的面积最小化，从而减小辐射损耗。
因此，每个功率调节器9可半独立地控制它所连接的电力电缆4中的功率。
第三种类型的系统1″′
参照图19，现在将描述第三种类型的系统1″′(以下称为“第三系统”)。第三系统1″′包括电源2、电力电缆4、耦合器61、应急电源装置7和另外的耦合器62。电力电缆4可操作地被连接到电源2。耦合器61可操作地被连接到电力电缆4和应急电源装置7。应急电源装置7也可操作地被连接到电力电缆4和负载81。另外的耦合器62可操作地被连接到电力电缆4和另外的负载82。负载81、82优选地每个包括一个或多个LED。在其他例子中，可有附加的应急电源装置7和/或附加的耦合器6(它们可以或者可以不可操作地连接到应急电源装置7)。
正如下面更详细的描述，当电源2提供电力到电力电缆4，即正常运行期间时，应急电源装置7为电池203(图20)充电，并将由耦合器61提供的输出电流传递到负载81。当电源2不能提供电力到电力电缆4，即应急运行期间时，应急电源装置7将来自电池203的电流提供给负载81。
因此，应急电源装置7可以简单和成本有效的方式使第三系统1″′能够提供应急电源，例如用于应急照明。例如，没有必要为应急电源装置7提供另一个单独的电力电缆。
参照图20，现在将详细描述应急电源装置7。除其他事情以外，应急电源装置7包括电力获得/提供装置201、可操作地连接到电力获得/提供装置201的充电电路202和可操作地连接到充电电路202的可再充电电池203。电力获得/提供装置201被配置为获取来自电力电缆4的高频AC电力，并为充电电路203提供(DC)电力。电力获得/提供装置201可包括与本文描述的任何耦合器6相同的特征。充电电路202被配置为提供合适的输出以对电池203充电。充电电路202可被配置为根据电池203的状态(如电池203的端电压)改变输出。充电电路202可被配置为当电池203处于过放电状态时，更快速地为电池203充电。电池203可以是任何合适的类型，如锂离子电池。在一些例子中，电池203不必包括在应急电源装置7中，以及应急电源装置7可包括用于连接到外部电池的装置。
应急电源装置7还包括第一输入端和第二输入端204、205，以及第一输出端和第二输出端206、207。耦合器61的第一主输出端和第二主输出端26、27分别被连接到第一输入端和第二输入端204、205。负载81被连接在第一输出端和第二输出端206、207之间。第一输入端204被连接到第一输出端206，以及第二输入端205被连接到第二输出端207。因此，由耦合器61提供的任何输出电流被传递到负载81。
电池204通过静止开关209可操作地被连接到DC-DC转换器208。DC-DC转换器208可包括逆变器、变压器和整流器。DC-DC转换器208具有输出端208a，其通过二极管210被连接到应急电源装置7的第一输出端206。二极管210被定向为允许电流从DC-DC转换器208到第一输出端206的方向流动。
DC-DC转换器208可操作地被连接到开/关控制器211和电平控制器212。
开/关控制器211被配置为向DC-DC转换器208提供控制信号，该控制信号指示电力电缆4中是否存在电力。开/关控制器211可以任何合适的方式确定电力电缆4中是否存在电力。在该例中，为了做出判断，开/关控制器211可操作地被连接到充电电路202。当第一控制信号指示电力电缆4中有电力时，DC-DC转换器208被配置为不经由其输出端208a提供任何电力。当第一控制信号指示电力电缆4中没有电力时，DC-DC转换器208被配置为经由其输出端208a提供电力。
电平控制器212被配置为向DC-DC转换器208提供控制信号，其被用于确定在应急操作期间由DC-DC转换器208提供的电力的电平。电平控制器212被配置为在正常运行期间监控由耦合器61提供给负载81的功率，并为DC-DC转换器208提供指示该功率的最大电平的控制信号。在应急操作期间由DC-DC转换器208提供的电力是这个最大电平的预定的百分比，如10％。因此，应急照明模块5可与各种不同的耦合器6和/或负载8一起使用，并且在每种情况下能自动配置自己以提供合适电平的电力。这在即使耦合器6在正常运行期间的部分时间期间失效时也适用。
在这个例子中，电平控制器212可操作地被连接到电流传感器213(其被连接在第二输入端205和第二输出端207之间)和电压传感器214(被连接在第一输出端和第二输出端206、207之间)。在其他例子中，电力可以不同的方式被感测。
应急电源装置7可包括装置(未示出)，以允许在应急操作期间，用户控制由DC-DC转换器208提供给负载81的电力。这可通过用户操作开关来实现。
静止开关209被配置为感测电池203的输出电压，以及如果电池203的输出电压减小到预定的电压(如1伏/单元)以下，则使电池与DC-DC转换器208隔离。因此，在应急操作的延长的周期期间，对电池203造成的危害(例如由于电压反转)可被避免。
充电电路202、开/关控制器211、电平控制器212和/或静止开关209的各个方面可以利用一个或多个微控制器来实现。
应急电源装置7依赖于正常操作期间在电力电缆4中始终存在的电力。为使负载81、82全面被关断且没有启动应急操作，信号(以下称为“软关闭信号”)可经由电力电缆4被提供给耦合器61、62。
在这个例子中，软关闭信号由电源2提供，虽然这不是必须的情况。电源2能以任何合适的方式被引起来提供软关闭信号。例如，电源2可包括用户可操作开关或者和某控制系统(控制软关闭信号的供给)通信的接口。
软关闭信号优选地通过调制高频AC电力的方式被提供，例如利用1％占空比将频率从50千赫兹改变至55千赫兹。软关闭信号优选地在耦合器61、62保持断开的整个时间段被连续地提供。这提供了与耦合器61、62通信的稳健方式。然而，其他类型的信号和通信协议也可被使用。
耦合器61、62每个都被配置为从电力电缆4中接收软闭合信号，并响应于此，关闭它们的输出电流。为使它们能做到这些，耦合器61、62优选地每个都包括频率调制检测器和控制电路。例如，耦合器61、62可以每个对应于第三耦合器6″′，并可以被配置为将在控制端口67处的电压设置为高电平以响应于接收到软闭合信号。
其他修改
应该理解的是，许多其他修改可被用于上述实施例。
例如，负载8可包括不同的电气元件，而非LED。
系统1的一个或多个部分可如在WO 2010/106375 A2中所述的。

Claims (20)

1.一种用于将直流电流提供给包括一个或多个发光二极管的负载的装置，所述装置包括：整流器，所述整流器可操作地连接到变压器的次级绕组，所述变压器的初级绕组用于承载高频交流电流；第一电容器，所述第一电容器可操作地连接到所述次级绕组；以及，第二电容器，所述第二电容器至少部分地经由所述整流器可操作地连接到所述次级绕组，其中，所述第一电容器和所述第二电容器一起提供涉及所述初级绕组的电抗，该电抗基本上补偿所述初级绕组的电抗。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一电容器和所述第二电容器各自提供涉及所述初级绕组的基本上相同的电抗。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中：所述次级绕组具有第一外部抽头和第二外部抽头及中心抽头；所述第一电容器具有可操作地连接到所述第一外部抽头的第一端子以及具有可操作地连接到所述第二外部抽头的第二端子；以及所述第二电容器具有经由所述整流器可操作地连接到所述第一外部抽头和所述第二外部抽头的第一端子，并且具有可操作地连接到所述中心抽头的第二端子。
4.根据任一前述权利要求所述的装置，包括电感器，所述电感器被配置为使源于所述整流器的电流平滑。
5.一种用于将直流电流提供给包括一个或多个发光二极管的负载的装置，所述装置包括：整流器，所述整流器可操作地连接到变压器的次级绕组，所述变压器的初级绕组用于承载高频交流电流；以及开关，所述开关被配置为周期性地中断源于所述整流器的电流，从而减小提供给所述负载的所述直流电流的平均电平。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述开关被配置为通过闭合在所述整流器的第一输出端和第二输出端之间的用于源于所述整流器的电流的通路来中断源于所述整流器的电流。
7.一种用于将直流电流提供给包括一个或多个发光二级管的负载的装置，其中，所述负载两端的电压是预定的，所述装置包括同步整流器，所述同步整流器可操作地连接到变压器的次级绕组，所述变压器的初级绕组用于承载高频交流电流，其中，所述整流器包括由所述变压器的另外的次级绕组控制的场效应晶体管，其中，对于所述负载两端的预定的电压，提供给每一个所述晶体管的最大的栅极电压高于阈值电压并且低于最大安全栅极电压。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，来自所述整流器的电流被直接提供给所述负载，和/或其中所述装置被配置为可控制地偏置所述另外的次级绕组来切断到所述负载的所述直流电流。
9.一种用于将直流电流提供给包括一个或多个发光二极管的负载的装置，所述装置包括可操作地连接到变压器的次级绕组的整流器，所述变压器的初级绕组用于承载高频交流电流，其中，来自所述整流器的电流被直接提供给所述负载，所述装置还包括与所述负载的至少一部分并联的电容器，所述电容器具有在第一电容的25％以内的电容，与所述电容器两端的电压相关联的所述第一电容在少于所述负载两端的电压的每个周期的1％期间在最小电平的1％以内，其中，所述最小电平对应于如果到所述负载的所述直流电流在长的时间段期间被切断时所述电容器两端的电压。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述电容器具有在所述第一电容的5％以内的电容。
11.一种用于将直流电流提供给包括一个或多个发光二极管的负载的装置，所述装置包括可操作地连接到变压器的次级绕组的同步整流器，所述变压器的初级绕组用于承载高频交流电流，其中，所述整流器包括由所述变压器的另外的次级绕组控制的场效应晶体管，其中，所述装置被配置为感测所述负载两端的电压，并且，响应于确定所述负载两端的电压高于预定电平，偏置所述另外的次级绕组来切断到所述负载的所述直流电流。
12.根据权利要求11所述的装置，其中：所述负载两端的电压被用来提供用于偏置所述另外的次级绕组的电压；所述装置包括电容器，所述电容器被配置使得用于偏置所述另外的次级绕组的所述电压保持高于到所述负载的所述直流电流在预定的时间段期间被切断处的电平；所述电路包括被配置为加速将用于偏置所述另外的次级绕组的电压减小成低于另外的预定的电平的速率的电路；以及，所述装置包括齐纳二极管，所述齐纳二极管被配置为当所述负载两端的电压高于所述预定的电平时给所述电容器充电，其中，所述齐纳二极管在另外的预定的时间段期间是导通的，并且所述另外的时间段和所述时间段的比率使得在所述齐纳二极管中耗散的平均功率低于与其相关联的最大水平。
13.一种用于将直流电流提供给包括一个或多个发光二极管的负载的装置，所述装置包括同步整流器，所述同步整流器可操作地连接到变压器的次级绕组的至少第一外部抽头和第二外部抽头，所述变压器的初级绕组用于承载高频交流电流，其中，所述装置被配置为在所述整流器两端的电压的多个半个周期中的每一个的可控部分期间使所述同步整流器提供在所述第一外部抽头和第二外部抽头之间的电流通路，从而相对于由所述整流器提供的电流可控地延迟所述整流器两端的电压，并且，可控地减小提供给所述负载的所述直流电流。
14.根据权利要求13所述的装置，其中：所述同步整流器包括第一开关和第二开关，所述第一开关和所述第二开关分别可操作地连接到所述第一外部抽头和第二外部抽头，并且被配置为将整流的电流提供给所述同步整流器的输出端；以及，所述同步整流器被配置为通过使所述第一开关和第二开关同时导电来提供所述电流通路。
15.一种装置，包括：第一输出端和第二输出端，所述第一输出端和第二输出端用于将高频交流电流提供给电缆，所述电缆形成用于所述高频交流电流的完整的回路；逆变器，所述逆变器被配置为提供初始的高频交流电流；电路，所述电路被配置为调节所述初始的交流电流，其中，所述电路包括具有第一端子和第二端子的电容器，所述第一端子和第二端子分别可操作地连接到所述第一输出端和第二输出端；以及电感器，所述电感器被配置为抑制由所述电容器响应于由可操作地连接到所述电缆的一个或多个设备产生的电压谐波而产生的电流谐波。
16.一种装置，包括：第一输入端和第二输入端，所述第一输入端和第二输入端用于接收第一高频交流电流；第一输出端和第二输出端，所述第一输出端和第二输出端用于提供第二高频交流电流，所述第一输出端和第二输出端分别经由第一电流通路和第二电流通路分别可操作地连接到所述第一输入端和第二输入端；以及第三电流通路，所述第三电流通路被配置为周期性地连接所述第一电流通路和第二电流通路，从而中断所述第二交流电流并且减小其平均电平。
17.一种装置，包括：第一输入端和第二输入端，所述第一输入端和第二输入端用于接收第一高频交流电流和电压；第一输出端和第二输出端，所述第一输出端和第二输出端用于提供第二高频交流电流和电压，所述第一输出端和第二输出端分别经由第一电流通路和第二电流通路分别可操作地连接到所述第一输入端和第二输入端；以及第三电流通路，所述第三电流通路被配置为在所述第一交流电压的多个半个周期中的每一个的可控部分期间连接所述第一电流通路和第二电流通路，从而相对于所述第二交流电流可控地延迟所述第二交流电压，并且，可控地减小与其相关联的功率因数。
18.一种系统，包括：电缆；电源，所述电源被配置为将高频交流电流提供给所述电缆，其中，所述电缆形成用于所述交流电流的完整的回路；以及一个或多个设备，其中，所述一个或多个设备中的每一个包括根据权利要求1到14中的任一项所述的装置，并可操作地被连接到所述电缆，使得所述电缆的一部分形成所述初级绕组。
19.一种用于将电力经由导体分配到一个或多个设备的系统，每一个设备被配置为根据由所述导体与所述电力同时承载的信号来将电力有选择地运送到负载。
20.一种用于将电力经由导体分配到一个或多个设备的系统，每个设备被配置为将电力运送到一个或多个负载中的至少一个负载，其中，所述系统包括一个或多个另外的设备，每一个另外的设备被配置为，响应于确定电力没有经由所述导体被分配，则将电力提供给所述一个或多个负载中的至少一个负载。
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