CN110771006A - 用于主动地产生无功功率并将其施加到感性传输系统中的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于主动地产生无功功率并将其施加到感性传输系统(12)中的设备(3)和方法，该设备至少包括用于主动地产生无功功率的装置(1)和用于耦入无功功率的装置(2)，所述无功功率能借助功率电子的调整环节主动地产生，所述调整环节至少包括功率电子的电路(1.1)和电能量中间存储器(1.2)，由装置(1)产生的无功功率能通过变压器耦入感性传输系统(12)中。
Description
技术领域
本发明涉及用于主动地产生无功功率并将其施加到感性传输系统中的设备和方法。
背景技术
在通过弱耦合的线圈以无接触的方式传输能量时，产生大的杂散场，由所述杂散场造成传输系统的大的无功功率需求。因此，为了有效率地传输能量需要补偿感性的无功功率。为此，在初级侧和次级侧使用电容器，所述电容器的尺寸设计显著地确定系统特性。
在此，已知感性传输系统的在90％(并且部分地甚至在其以上)的范围中的高的效率。同样已知的是，高的效率在此总是涉及额定工作点，也就是说在满载、优化的平衡和优化的定位中。
在部分负载或者参数或位置改变时，效率和可传输的有功功率由于传输系统相对于参数改变的高敏感度而迅速降低。尤其是线圈系统在错误定位时的升高的无功功率需求除了更差的效率之外也导致提高的磁场发射和功率半导体的更差的切换条件，因此需要超尺寸设计。
通过跟踪理想的平衡可以避免所指出的缺点。这样在所有被研究的干扰影响下不产生传输系统的提高的无功功率需求，从而在参数和定位改变时，可传输的有功功率和效率能够在同时降低系统成本的情况下提高。在装置的运行中，为了跟踪平衡，假定有理想的可连续调节的电容量。然而实现这种可变的补偿被证明是困难的。
在调节感性传输系统时可以区分有初级侧的和次级侧的调节方法。因为要调节的输出参量施加在次级侧上，所以在初级侧的调节方法中需要附加的通讯信道，该通讯信道提高系统复杂性并且限制调节动态性能。此外，初级侧的调节不适用于包括多个用电器的系统，从而使用领域被限制。
在次级侧的调节中，基本上在利用附加的DC/DC转换器进行调节与短路控制之间进行区分。如果为了调节而使用DC/DC转换器，则除了有源的调整环节之外需要DC中间电路，该DC中间电路提高所需要的结构空间、重量和系统成本。借助短路控制，可以在包括电流输出端的系统中通过短接负载来限制输出功率。
在包括电压输出端的系统中，可以(类似于在包括电流输出端的系统中对负载回路的短接)打开负载回路、也就是说以空载控制进行工作，以便限制输出功率。在此，除了节省DC中间电路之外，与在使用DC/DC转换器时相比实现更高的效率。利用两个方法只能够限制输出功率。例如在错误定位时不能提高被消耗的功率。
同样已知，在运行中对平衡电容器的操纵也适用于在次级侧调节输出参量。在此，可以通过降低所接纳的视在功率在次级侧的有功功率接纳相同时取得在部分负载范围中的高的效率。然而为此需要连续的、动态的并且损耗少的调整介入，以用于在运行中操纵补偿电容器，为此当前没有可行的调整环节存在。
同样已知如下设备，在该设备中对于可变的补偿电容器存在带有PWM操控的连接的固定阻抗。在此，切换频率应该至少对应于谐振频率。具有显著较高的频率的操控由于高的谐振频率而不可行，从而可变的电容量通过对于n切换周期接入固定阻抗来产生，并且切换过程与电压过零通过开关来同步。然而由此产生进行馈电的逆变器不连续地受载，这导致逆变器输出电流有振荡倾向。由此造成在初级侧上提高的损耗、提高的磁场发射和功率半导体的较差的切换条件。
这可以在电流通过附加的阻抗以移相操控来调整时避免，如在WO2004/105208A1中公开的。然而，在该方案中，通过开关不可实现切换过程与电压过零的同步，这是由于生硬的切换过程会导致高的切换损耗和高频的振荡。此外，要考虑到由于在谐振回路中切换，构件负载高，这使得需要使用大的、昂贵的并且切换缓慢的IGBT模块。
在DE102015005927A1中描述了一种用于自适应地适配补偿的设备和方法，该设备具有包括n个可切换的电容器的分立的电容器库。为了适配补偿提出，将所述电容器静态地接通或断开。由此，不出现由于在开关上的快速切换过程而引起瞬时的过电压。然而，需要大的、重的且昂贵的电容器库。此外，由于电容器阵列的不连续的步幅在平衡中产生误差，这导致效率和可传输的有功功率较小。此外，该方法不适用于连续地调节输出参量，因此需要另外的调整环节。
在WO99/26329中，为了跟踪补偿并且为了调节输出电压，描述了一种可变的电感，其导磁系数通过所施加的直流电来改变，以便这样将线圈针对性地驱动至饱和并且改变有效的电感。然而为了以这种强烈非线性的调整原理确保稳定的运行，需要具有自适应的步幅的复杂的调节算法。
为此，可以利用基于模糊逻辑的搜索算法。该搜索算法是与应用相关的并且必须针对每个系统进行适配。此外，利用该调整原理不可实现动态的调节，这对于一些应用而言是不可容忍的。
发明内容
在该背景下，本发明的目的在于克服所指出的缺点。
所述目的利用按照权利要求1所述的设备和按照权利要求9所述的方法来实现。进一步的有利的实施方式由从属权利要求得出。
提出一种用于主动地产生无功功率并将其施加到感性传输系统(12)中的设备(3)，该设备至少包括：
-用于主动地产生无功功率的装置(1)，其中，所述无功功率能借助功率电子的调整环节主动地产生，所述调整环节至少包括功率电子的电路(1.1)和电能量中间存储器(1.2)，
-用于耦入无功功率的装置(2)，其中，由所述装置(1)产生的无功功率能通过变压器耦入感性传输系统(12)中。
本发明依据的是，主动借助功率电子装置在与感性传输系统并联的系统中产生无功功率并且将其为了适配所述补偿馈入被补偿的线圈系统(4)中。
在此，主动的无功功率施加能在能量传输过程期间、亦即在运行中实现连续地、动态地且有效率地改变所述补偿，从而这种新颖的解决方案提供针对多个优点的潜力。这些优点尤其是：
-在运行中平衡参数改变，
-提高定位公差，
-实现稳固且高效率的调节，
-通过避免超尺寸设计使成本降低，
-在感性传输系统的运行中更多的自由度。
“主动的产生”可以理解为，无功功率借助功率电子装置产生。
按照本发明涉及一种功率电子的电路，其包括至少两个可控制的功率半导体结构元件。除了用于功率电子装置的开环控制之外，闭环控制也证实为有利。
本发明的一种构成方式针对所述设备(3)规定，所述用于主动地产生无功功率的装置(1)
-由感性传输系统(12)或
-由附加的能量源来馈电。
此外规定，借助所述装置(1)能产生容性的无功功率和/或感性的无功功率。
在本发明的一种进一步改进方案中，无功功率耦入(2)串联和/或并联于一个或多个补偿电容器进行。
有利地，无功功率耦入(2)串联和/或并联于线圈系统(7)进行。
本发明的一种实施方式规定，无功功率耦入(2)串联和/或并联于被补偿的线圈系统(4)进行。
本发明的一种进一步改进方案规定，无功功率耦入(2)在感性传输系统(12)的初级侧(P)和/或次级侧(S)上进行。
有利地，进行至少一个无功功率耦入(2)，然而此外多个无功功率耦入也是可行的。
提出一种用于运行所述设备(3)的方法，其特征在于，通过主动地产生无功功率并将其施加到被补偿的线圈系统(4)中来改变对感性传输系统(12)的补偿。
有利地，所述方法的特征在于，在感性传输系统(12)的运行中连续地改变或连续地跟踪所述补偿。
此外，按照本发明的方法的特征可以在于，在运行中通过将无功功率施加到被补偿的线圈系统(4)中使所述补偿失调，以便调节感性传输系统(12)的至少一个电参量，优选调节初级线圈(L1)的磁通势和/或调节在初级线圈或次级线圈(L2)上的电压。
感性传输系统(12)的“失调”如下理解为：通过将无功功率主动地引入被补偿的线圈系统中，将感性传输系统带离谐振。
所述方法的特征可以在于，在运行中使所述补偿失调，以便调节感性传输系统的至少一个电输出参量。
按照本发明的用于运行所述设备(3)的方法的一种实施方式的特征可以在于，通过主动地产生并施加无功功率来改变、优选在运行中连续地改变感性传输系统的两个电参量之比。
此外，所述方法的特征也可以在于，通过主动地产生并施加无功功率来改变和/或限制、优选在运行中连续地改变和/或限制在进行馈电的逆变器的输出电压与输出电流之间的相位角。
主动的无功功率施加构成一种适用于在运行中补偿电容量的连续的、动态的并且有效率的操作的方法。按照本发明能够实现感性传输系统的稳固且同时高效率的运行。通过跟踪在运行中的平衡，可以自动化地平衡真实的结构元件的位置公差、构件公差、温度漂移和老化现象。同时可以利用补偿的针对性的失调，以用于调节输出参量。
由此一方面节省否则用于调节所需要的另一个调整环节，并且避免超尺寸设计，这使成本和结构尺寸最小，并且另一方面实现在部分负载范围中较高的效率。这些方面尤其是对于具有可变的定位的应用、例如电动车辆的感应式充电并且对于大部分在部分负载范围中运行的应用而言是重要的，这多重地适合。
对此的示例又是如下充电系统：现代的锂蓄电池必须在小的充电状态时以比额定电压小的充电电压充电并且在大的充电状态时以小的充电电流充电。因此，所述锂蓄电池在充电过程的大部分中处于部分负载范围中。
按照本发明的解决方案引起在部分负载范围中显著较高的效率并且通过主动的无功功率施加引起对于整个充电过程的能效提高、尤其是在较高功率的充电系统中的能效提高。此外，通过在运行中对补偿的连续操作产生新的自由度，因为补偿影响大量系统参数。
因此，主动的无功功率施加可以例如在次级侧的调节中被用于适配电流/电压比，以便在感应式充电中在充电电压小时提高充电电流并且因此减少充电持续时间。按照本发明的解决方案提供用于实现感性传输系统的多个优化的应用特定的运行策略的潜力，从而直接在感性能量传输应用中产生广泛的利用潜力。因此，应用主动的无功功率施加以用于在运行中跟踪补偿、调节输出参量并且针对性地操作该补偿具有如下潜力，即，显著扩展在多个领域中存在的设施。
所述设备和方法可以例如在如下领域中使用：
-用于在轨道交通中感应地传输能量；因此可以避免架空导线和集电弓的电的/机械的损耗，这降低维护成本并且因此降低运行成本，并且通过避免由于尤其是在速度较高时增加地出现的接触问题所引起的电弧而提高运行安全性；此外，考虑到高速铁路网的扩建，对于所述高速铁路网，无接触的能量供应是特别适合的；由于高的要传输的功率和长的运行时间，利用这种本发明的调整原理所力求达到的效率提升以及对在所述系统的整个使用寿命上稳固运行的确保对于该应用领域是特别重要的；
-用于感应地传输能量，也就是说用于通过使用可靠的、有效率的和可互通的感应式充电系统对电动车辆进行无接触的充电；借助该主动的无功功率施加，可以实现感应式充电系统在真实的应用中稳固的并且在整个充电过程中看高效率的运行；借助电动车辆的感应式充电，可以使充电过程完全自动化；这提供如下可行性：将电动车辆接入智能的电网中；由此，电动车辆可以作为可移动的蓄能器来缓冲风能和太阳能电流的波动的馈入，以便稳定电网并且提高在电网中可再生能量的份额；此外，通过智能的充电管理可实现：终端用户参与电力市场的波动的价格，其方式为，电动车辆自动化地例如在无风时将存储的能量的一部分往回馈送到电网中，为此给用户给予报酬，并且在高比例地馈入可再生能量时，以较低的电价对蓄电池充电；
-在复杂的工业设施的设施结构中，其中要无接触地桥接例如数毫米至数厘米的由结构决定的距离；在生产和物流领域中，给可运动的或旋转的消耗器、例如无人驾驶的运输系统、叉车、机器人臂或更换式工具机进行供电以及在恶劣的并且安全性关键的周围环境中给传感器和执行器进行能量供应也构成针对按照本发明设备的典型应用；
-在医学技术的区域中，例如在对植入物以无接触的方式供电时，
-在洁净室应用中并且出于卫生原因在食品工业中，
-用于对小型器具如牙刷或智能手机和类似物以无接触的方式进行充电。
附图说明
下面借助附图解释本发明，其中，本发明不局限于此：
附图中：
图1示意性示出包括两侧的主动的无功功率施加和DC负载的感性传输系统；
图2示意性示出包括两侧的主动的无功功率施加和AC负载的感性传输系统；
图3a-3c示意性示出仿真的拓扑结构，其中：
图3a示意性示出短路控制；
图3b示意性示出串联于C2S的主动的无功功率施加；
图3c示意性示出串联于C2P的主动的无功功率施加；
图4a-4f示意性示出仿真的拓扑结构的仿真结果，其中：
图4a示意性示出关于输出功率的效率；
图4b示意性示出关于输出功率的在进行馈电的逆变器(5)的输出电压与输出电流之间的相位角；
图4c示意性示出关于输出功率的在次级线圈(L2)上的欧姆的损耗功率；
图4d示意性示出关于输出功率的进行馈电的逆变器(5)的损耗功率；
图4e示意性示出关于输出功率的整流器(9)的损耗功率；
图4f示意性示出关于输出功率的按照图3b和图3c的调整环节(3)或按照图3a的S1和S2的损耗功率；
图5借助按照图3b的C2S改变-10％和串联于C2S主动地施加容性的无功功率的示例示意性示出在运行中对参数改变的补偿；
图6至图25示意性示出针对初级侧的主动的无功功率施加的不同的布置结构；
图26至图56示意性示出针对次级侧的主动的无功功率施加的不同的布置结构；以及
图57至图64示意性示出主动的无功功率产生的不同的实现可行方案。
具体实施方式
在图1中，示意性示出包括两侧的主动的无功功率施加(3)和DC负载(11)的示例性的感性传输系统(12)。
感性传输系统(12)包括进行馈电的逆变器(5)、被补偿的线圈系统(4)、整流器(9)、输出滤波器(10)和DC消耗器(11)。被补偿的线圈系统在此包括初级侧的补偿(6)、线圈系统(7)和次级侧的补偿(8)。在两侧示出的用于主动地施加无功功率的设备(3)分别包括用于产生无功功率的装置(1)以及用于耦入无功功率的装置(2)。以示意性示出的示例实现，通过产生并耦入无功功率能够改变对感性传输系统的补偿。
在此，不仅可以由传输系统给用于产生无功功率所需要的能量中间存储器馈电，其方式为，使用于产生无功功率的装置在整流器运行中运行，或者可以由附加的能量源给所述能量中间存储器馈电。例如在用于给电动移动工具中蓄电池以感应的方式充电的应用中，次级侧的用于产生无功功率的装置可通过另外的DC/DC转换器由蓄电池来馈电。同样地，初级侧的用于产生无功功率的装置可由进行馈电的逆变器的能量中间存储器通过附加的DC/DC转换器来馈电。
在此，由附加的能量源给用于产生无功功率的装置馈电除了施加无功功率之外提供如下优点，即，也可以将有功功率馈入感性传输系统中，从而得到另外的自由度。与此相对存在如下缺点，即，需要更多部件，从而所需要的结构尺寸和系统成本增加。
类似于图1，图2示意性示出包括两侧的主动的无功功率施加(3)和AC负载(11)的示例性的感性传输系统(12)。由于有AC消耗器(11)，在该示意图中取消整流器和输出滤波器，从而所示出的感性传输系统(12)包括进行馈电的逆变器(5)、被补偿的线圈系统(4)和AC消耗器(11)。
在此，所述被补偿的线圈系统包括初级侧的补偿(6)、线圈系统(7)和次级侧的补偿(8)。在两侧示出的用于主动地施加无功功率的设备(3)分别包括用于产生无功功率的装置(1)以及用于耦入无功功率的装置(2)。以所示出的示意性图示，通过产生并耦入无功功率能够改变对感性传输系统的补偿。
在此，不仅可以由传输系统而且可以由附加的能量源给用于产生无功功率所需要的能量中间存储器馈电。对于包括AC负载的所示出的示意性图示方案的应用示例在电驱动装置的无接触的供电中找到，例如用于给内部物流中的无人驾驶的运输系统以无接触的方式供电或将电流以无接触的方式施加到他励的同步电机的励磁绕组中。
仿真研究：
示例性地示出依据主动的无功功率施加的两个实现方案基于现实的感性充电系统的模型所作的仿真。为了计算损耗，假定为真实的可购得的结构元件。为了证明通过针对性地使平衡失调而在部分负载范围中产生较高的效率，与现有技术进行对比。
在表1中列出系统参数和作为损耗考虑的基础的结构元件。图3a-3c示出仿真的电路拓扑结构并且图4a-4f示出经整理的仿真结果。考虑到了带有短路开关实施为同步转换器的实施方案和PWM操控的短路控制，以用于代表现有技术，主动的无功功率施加作为新颖的创新性调整环节串联于串联补偿并且串联于并联补偿。在此，H形电桥处于整流器运行中，从而由传输系统给用于主动地产生无功功率的装置馈电。
可变的无功功率借助移相操控产生。在此，不仅可以产生并耦入容性的无功功率而且可以产生并耦入感性的无功功率。
通过将有源的调整环节与传输系统解耦，构件负载和功率电子装置的损耗显著降低。固定耦合的变压器这样确定尺寸，使得H形电桥的电压最大为400V，从而可以使用损耗少的600V-MOSFET。调整环节的时钟频率设置为相等于传输频率。
表1：系统参数
| 额定功率 | 3.3kW |
| 传输频率 | 140kHz |
| 额定耦合 | 0.192 |
| 无功功率产生的串联电容器C<sub>S</sub> | 100nF |
| 所使用的MOSFET | IPP60R017C7 T0-247-4 |
| 所使用的二极管 | VS-EBU15006HF4 |
在图3a至3c中分别示意性示出仿真的感性传输系统(12)。该感性传输系统分别类似于图1包括进行馈电的逆变器(5)、被补偿的线圈系统(4)、整流器(9)、输出滤波器(10)和DC负载(11)。
所示出的传输系统是包括初级侧的电流施加和次级侧的并联补偿的系统，其中，(为了适配次级侧的电流/电压比)并联补偿电容器被划分成串联的补偿电容器C2S和并联的补偿电容器C2P。基于该谐振拓扑结构，感性传输系统在输出侧表现得近似像理想的电流源。
因此，可以利用在图3a中示出的调整原理(短路控制)来调节输出参量。在此，一旦S2接通，则负载短接，从而输出电流不流回负载、而是流回谐振回路中，从而可以限制输出功率。该调整原理对应于用于感性传输系统的次级侧的调节的现有技术。
在图3b中，作为本发明的实现示例，串联于次级侧的串联的补偿电容器C2S进行主动的无功功率施加。功率电子的调整环节在该示例中包括带后置的串联电容器CS的H形电桥和直流电压中间存储器。示意性示出的实现示例因此对应于图39和图58的组合。利用所示出的调整原理，通过主动地产生并施加无功功率可以使感性传输系统的补偿失调，从而可以调节系统的电输出参量。
在图3c中示意性示出另一种按照本发明的示例。在该实现示例中，串联于次级侧的并联的补偿电容器进行主动的无功功率施加。功率电子的调整环节如在图3b中那样包括带后置的串联电容器的H形电桥和直流电压中间存储器。示意性示出的实现示例因此对应于图40和图58的组合。利用所示出的调整原理，通过主动地产生并施加无功功率可以使感性传输系统的补偿失调，从而可以调节系统的电输出参量。
在图4a-4f中示出仿真结果。这些结果能够如下地总结并且分析评价：
-借助主动的无功功率施加，可以通过按照在图3b和3c中示出的调整原理针对性地进行失调而在次级侧的调节中设定感性传输系统的输出参量。
-与利用按照现有技术通常的方法、也就是说按照图3a的短路控制相比，在按照图4a的整个负载范围上，效率是更好的。
-不仅在次级侧上(按照图4e的整流器和按照图4c的次级线圈)及在初级侧上(按照图4d的逆变器)而且在按照图4f的调整环节中都可实现损耗的减少。
-借助逆变器输出参量的相位角所测量的、无功功率施加作用于初级侧上的反作用能够在仿真的示例实现中通过串联电容器(CS)的尺寸设计来影响。因此，一种可行的优化方案可以是，将CS设计为，使得反作用最小。如在图4b中可见的，在无功功率施加串联于C2P时，相位角从满载直至大约1/3满载近似恒定。
-调整环节损耗在较高功率的系统中在主动地施加无功功率时仍显著小于在短路控制时，因为满的负载电流流过短路开关(图3a中的S1和S2)，同时对于无功功率产生而言，显著较小的电流是足够的。此外，在施加无功功率时切换损耗占优势：所述切换损耗应该在以新的功率半导体技术、例如基于氮化镓(GaN)来实现时能够显著降低。与之相反，在短路开关中，导通损耗占优势，所述导通损耗在较高功率的系统中还显著升高并且即使在使用GaN时也继续升高，因为假定的MOSFET具有比可用的GaN-eHEMT更小的导通电阻。
-实现主动的无功功率施加还具有许多优化潜力：除了功率电子的调整环节的优化的设计之外，无功功率施加例如也可以并联于补偿电容器进行。组合方案也可以提供优点。
-因此在具有较高功率的系统中并且在优化地实现无功功率施加时要考虑到在部分负载范围中还较高的效率。
-此外，充电过程的大部分在部分负载范围中发生。在较高功率的充电系统中，在充电过程上的部分负载范围的份额进一步升高，因此效率提高在整个充电过程上看是可观的。
作为仿真结果示出如下值：
-效率，
-在进行馈电的逆变器上在逆变器输出电压和逆变器输出电流之间的相位角，
-在次级绕组中的欧姆的损耗功率，
-进行馈电的逆变器的损耗功率，
-整流器的损耗功率，
-调整环节的损耗功率；
在此，所有参量通过输出功率或充电功率量取。
图5示出按照图3b次级侧的串联的补偿电容器(C2S)改变-10％对可传输的有功功率的影响以及(作为稳固的运行的示例)通过在运行中借助串联于次级侧的串联的补偿电容器的主动的无功功率施加对补偿的动态跟踪而对这种改变的平衡。可见的是，次级侧的串联电容器的电容量下降10％导致：仅仍有大约1/3的有功功率可以被传输。在时刻t＝0.01s，借助主动的无功功率施加，主动产生容性的无功功率并且将其施加到被补偿的线圈系统中。如在图5中可见的，借此能够在运行中平衡参数改变。利用该调整原理，可以在运行中跟踪理想的平衡，从而尽管存在参数改变仍可以传输满的有功功率。
在图6至图25中示意性示出不同的用于初级侧的主动的无功功率施加的布置结构。在图26至图56中示意性出示不同的用于次级侧的主动的无功功率施加的布置结构。这些布置结构能相互间组合。因此，例如对于按照图3a至3c的仿真的感性传输系统，图18、图39和图40的组合是有意义的，因为这样能够选择性地针对各个补偿电容器的参数改变进行反应。
在此，必须在附加的部件耗费和自由度获取之间进行权衡。仿真的谐振拓扑结构的特点是初级侧的电流施加。在此，通过初级侧的补偿电容器能够选择性地调整在进行馈电的逆变器的输出参量之间的相位角。所述相位角是针对初级侧上的损耗的重要参数。
因此，例如借助实现按照图18的主动的无功功率补偿可将该参数在运行中调节到优化的值或保持在允许的范围中。因为在逆变器输出参量之间的相位角是初级侧的参量，这种调节也能够与次级侧的调节在没有附加的通讯信道的情况下组合。这种效果也在按照图19至图21和图24示意性示出的拓扑结构中出现。
在图57至图64中示意性示出用于主动地产生无功功率的装置的实现示例。这些实现示例仅构成实现可行方案的一小部分。尤其是借助多点变流器对正弦电压的模拟构成用于主动地产生无功功率的大有前景的实现可行方案。
如示例性地在图58至图64中示出的，包括H形电桥和后置的模拟的滤波级的用于产生无功功率的功率电子的电路的实现方案结合了部件数量少的优点和主动产生容性的无功功率和感性的无功功率的可行性连同在设计中的另外的自由度，因为滤波器的尺寸设计对在次级侧的调节中的主动的无功功率施加作用于初级侧的反作用产生影响。
附图标记列表
(1) 用于主动地产生无功功率的装置
(1.1) 功率电子的电路
(1.2) 能量中间存储器
(2) 用于耦入无功功率的装置
(3) 用于主动地产生无功功率并将其施加到感性传输系统(12)中的设备
(4) 被补偿的线圈系统
(5) 进行馈电的逆变器
(6) 用于初级侧的补偿的装置
(7) 线圈系统
(8) 用于次级侧的补偿的装置
(9) 整流器
(10) 输出滤波器
(11) 负载/消耗器
(12) 感性传输系统
(L1) 初级线圈
(L2) 次级线圈
(P) 初级侧
(S) 次级侧
(CS) 主动的无功功率产生的串联电容器
(C2P) 次级侧的并联的补偿电容器
(C2S) 次级侧的串联的补偿电容器
Claims (14)
1.用于主动地产生无功功率并将其施加到感性传输系统(12)中的设备(3)，该设备至少包括：
-用于主动地产生无功功率的装置(1)，其中，所述无功功率能借助功率电子的调整环节主动地产生，所述调整环节至少包括功率电子的电路(1.1)和电能量中间存储器(1.2)，
-用于耦入无功功率的装置(2)，其中，由所述装置(1)产生的无功功率能通过变压器耦入感性传输系统(12)中。
2.按照权利要求1所述的设备(3)，其特征在于，所述用于主动地产生无功功率的装置(1)
-由感性传输系统(12)或
-由附加的能量源来馈电。
3.按照权利要求1或2之一所述的设备(3)，其中，借助所述装置(1)能产生容性的无功功率和/或感性的无功功率。
4.按照上述权利要求之一所述的设备(3)，其特征在于，无功功率耦入(2)串联和/或并联于一个或多个补偿电容器进行。
5.按照权利要求1至6之一所述的设备(3)，其特征在于，无功功率耦入(2)串联和/或并联于线圈系统(7)进行。
6.按照上述权利要求之一所述的设备(3)，其特征在于，无功功率耦入(2)串联和/或并联于被补偿的线圈系统(4)进行。
7.按照上述权利要求之一所述的设备(3)，其特征在于，无功功率耦入(2)在感性传输系统(12)的初级侧(P)和/或次级侧(S)上进行。
8.按照上述权利要求之一所述的设备(3)，其特征在于，进行至少一个无功功率耦入(2)。
9.用于运行按照上述权利要求1至8之一所述的设备(3)的方法，其特征在于，通过主动地产生无功功率并将其施加到被补偿的线圈系统(4)中来改变对感性传输系统(12)的补偿。
10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于，在感性传输系统(12)的运行中连续地改变或连续地跟踪所述补偿。
11.按照权利要求9或10所述的方法，其特征在于，在运行中通过将无功功率施加到被补偿的线圈系统(4)中使所述补偿失调，以便调节感性传输系统(12)的至少一个电参量，优选调节初级线圈(L1)的磁通势和/或调节在初级线圈或次级线圈(L2)上的电压。
12.按照权利要求9或10之一所述的方法，其特征在于，在运行中使所述补偿失调，以便调节感性传输系统的至少一个电输出参量。
13.用于运行按照上述权利要求之一所述的设备(3)的方法，其特征在于，通过主动地产生并施加无功功率来改变、优选在运行中连续地改变感性传输系统的两个电参量之比。
14.用于运行按照上述权利要求之一所述的设备(3)的方法，其特征在于，通过主动地产生并施加无功功率来改变和/或限制、优选在运行中连续地改变和/或限制在进行馈电的逆变器的输出电压与输出电流之间的相位角。
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