DE202011052153U1

DE202011052153U1 - Leistungsfaktorkorrekturschaltung und Methodik zum Kompensieren eines voreilenden Leistungsfaktor

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Publication number: DE202011052153U1
Application number: DE202011052153U
Authority: DE
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Priority date: 2011-08-17
Filing date: 2011-11-30
Publication date: 2013-03-25
Anticipated expiration: 2021-12-01
Also published as: NL2007910B1; US20130043847A1; CN202565156U; US8872484B2; NL2007910A

Abstract

Ein Netzteil mit: Einer Oberschwingungsgeneratorkomponente, mit: einer Filterkomponente, die dafür ausgebildet ist, eine gleichgeachtete Spannung und einen Leistungsfaktorkorrekturstrom zu empfangen und dafür ausgebildet ist, einen Gleichstromanteil zu blockieren; und eine Integriererkomponente, die dafür ausgebildet ist, einen Wechselstromanteil von der Filterkomponente zu erhalten und dafür ausgebildet ist, eine Oberschwingung zu erzeugen, die dazu führt, dass sich ein Winkel des Leistungsfaktorkorrekturstroms von einem voreilenden Leistungsfaktor zu einem Leistungsfaktor nahe der Eins oder einem nacheilenden Leistungsfaktor ändert; wobei die Filterkomponente dafür ausgebildet ist, ein Wechselstromsignal von einer Wechselstrom-Momentanleistung an die Integriererkomponente zu leiten.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Der Gegenstand der Offenbarung betrifft eine Leistungsfaktorkorrektur und, im Besonderen, eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung und eine Methodik zum Kompensieren eines voreilenden Leistungsfaktors.
HINTERGRUND
Moderne Telekommunikationsleistungssysteme verwenden Netzteile, um eine höhere Eingangsleistung zu erzielen, die notwendig ist, um elektrische Lasten oder Geräte zu betreiben, die im Zusammenhang mit den Telekommunikationsleistungssystemen verwendet werden. Die elektrischen Lasten können die Leistungsfähigkeit von Schaltungen beeinträchtigen. Daher ist der Leistungsfaktor einer Last ein beachtenswerter Punkt bei der Erzeugung, der Übertragung, der Verteilung und dem Verbrauch von elektrischer Leistung, weil der Leistungsfaktor sowohl die Effizienzen als auch die Ausgaben beeinflussen kann. Zum Beispiel, ein Leistungsfaktor, der sich nicht bei der Eins (englisch: unity) oder in der Nähe der Eins befindet, kann die Betriebskosten und/oder die Gerätekosten erhöhen (z. B. würden der erhöhte Strom und die Anzahl von Hardwarekomponenten, die benötigt werden, um den Leistungsfaktor zu kompensieren, der nicht bei Eins liegt, die Betriebs- und Gerätekosten in die Höhe treiben.)
Ein Leistungsfaktor bei einer elektrischen Last definiert sich als das Verhältnis zwischen der Scheinleistung, mit der die Last beaufschlagt wird und der tatsächlichen Leistung, die von der Last aufgenommen wird. Der Leistungsfaktor bezieht sich auf einen Phasenversatz zwischen dem Strom, der von der Last gezogen wird, und der Spannung, mit der die Last beaufschlagt wird. Wenn der gezogene Strom sich in Phase mit der eingespeisten Spannung befindet und dieselbe Wellenform wie diese hat, befinden sich die Wellenform des Stroms und die Wellenform der Spannung ”in Phase” und der Leistungsfaktor ist gleich (oder nahezu gleich) der Eins oder ”1”, und die Last ist ohmsch. Wenn der Leistungsfaktor bei oder nahe ”1” ist, wird die gesamte (oder nahezu die gesamte) Energie, die von der Leistungsquelle bereitgestellt wird, von der Last verbraucht. Ein Leistungsfaktor bei oder nahe ”1” bringt Vorteile bei der Energieeffizienz. Zum Beispiel ist ein Leistungsfaktor, der sich nahe der Eins befindet, in einem Übertragungssystem gewünscht, um Übertragungsverluste zu reduzieren.
Wenn die Last reaktiv ist, speichert die Lastenergie und gibt die Energie frei während eines unterschiedlichen Abschnitts des Zyklus. Ein solcher Speichern und Freigeben von Energie kann dazu führen, dass sich die Wellenform des Stroms verschiebt, so dass die Wellenform des Stroms versetzt ist oder ”phasenversetzt” im Hinblick auf die Wellenform der Spannung ist. Wenn die Wellenform der Spannung und die Wellenform des Stroms nicht in Phase sind und/oder unterschiedliche Wellenformen haben, kann der Leistungsfaktor kleiner als ”1” sein. Leistungsfaktoren werden im Allgemeinen als ”voreilend” oder ”nacheilend” bezeichnet. Bei einem voreilenden Leistungsfaktor eilt die Wellenform des Stroms der Wellenform der Spannung vor. Bei einem nacheilenden Leistungsfaktor eilt die Wellenform des Stroms der Wellenform der Spannung nach.
Bei der Leistungsfaktorkorrektur handelt es sich um den Prozess einer Anpassung von Charakteristiken von elektrischen Lasten, die voreilende oder nacheilende Leistungsfaktoren erzeugen. Bei der Anpassung wird ein Versuch unternommen, den Leistungsfaktor zu oder in die Nähe von der Eins zu bringen. Bei einem Beispiel versucht eine Lastungsfaktorkorrektur den Leistungsfaktor einer Leistungsschaltung mit einem Wechselstrom so nah wie möglich an ”1” zu bringen, wobei dies dadurch erreicht werden kann, indem reaktive Leistung mit einer entgegengesetzten Polarität bereitgestellt wird oder indem Komponenten hinzugefügt werden, wie beispielsweise Kapazitäten oder Induktivitäten, die betrieben werden können, um induktive oder kapazitive Effekte der Last aufzuheben.
Herkömmliche Netzteile, wie beispielsweise Netzteile, die oberhalb einer bestimmten Leistungsklasse eingruppiert sind, können eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung einsetzen, die dazu führt, dass der Strom der Leistungsfaktorkorrektur (PFC, englisch: power factor correction) sich in Phase zu der Versorgungsspannung befindet. Herkömmliche Netzteile haben jedoch einen voreilenden Leistungsfaktor aufgrund von Kondensatoren, die bezüglich einer elektromagnetischen Interferenz (EMI) vor der PFC angeordnet sind. In einigen Fällen erzeugt das Netzteil einen voreilenden Leistungsfaktor, der möglicherweise nicht für die Verwendung mit verschiedenen Geräten geeignet ist, die einen voreilenden Leistungsfaktor nicht unterstützen können, wie beispielsweise Generatoren. Zum Beispiel, wenn der Generator verwendet wird, kann das Netzteil, das die Last des Generators mit Leistung versorgt, auch einen voreilenden Leistungsfaktor erzeugen. Aufgrund des voreilenden Leistungsfaktors kann der Generator sich aus seinem spezifizierten Bereich herausbewegen und könnte eine Fehlfunktion haben oder müsste möglicherweise abgeschaltet werden, um Systemfehler oder andere Probleme zu vermeiden.
Des Weiteren können nicht-lineare Lasten Oberschwingungsströme erzeugen, die zu dem ursprünglichen oder Wechselstrom der Versorgungsleitung hinzukommen. Es sind Techniken verwendet worden, wie beispielsweise Filter oder eine aktive Leistungsfaktorkorrektur, um den Strombedarf bezüglich jedes Zyklus des Wechselstroms zu glätten, um die erzeugten Oberschwingungsströme zu beheben. Dieser Ansatz ist aber möglicherweise schwer zu implementieren, da einfache Kapazitäten oder Induktivitäten die Oberschwingungsströme nicht auslöschen können.
ZUSAMMENFASSENDE DARSTELLUNG
Eine vereinfachte zusammenfassende Darstellung wird hier bereitgestellt, um ein grundlegendes oder allgemeines Verständnis von verschiedenen Ausgestaltungen von beispielhaften, nicht-beschränkenden Implementierungen zu ermögliche, die in der detaillierteren Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen folgen. Die zusammenfassende Darstellung ist jedoch nicht als ausführlicher oder abschließender Überblick zu verstehen. Stattdessen ist es die einzige Aufgabe dieser zusammenfassenden Darstellung, einige der Konzepte aufzuzeigen, die sich auf beispielhafte nicht-beschränkende Implementierungen in einer vereinfachten Form beziehen, um so als Einleitung für die detailliertere Beschreibung der verschiedenen Implementierungen, die folgen, zu dienen.
Eine Ausgestaltung der Erfindung bezieht sich auf ein Netzteil, das eine Oberschwingungsgeneratorkomponente aufweist. Die Oberschwingungsgeneratorkomponente weist eine Filterkomponente auf, die dafür ausgebildet ist, eine gleichgerichtete Spannung und einen Leistungsfaktorkorrekturstrom zu erhalten. Die Filterkomponente ist auch dafür ausgebildet, einen Gleichstromanteil zu blockieren. Die Oberschwingungsgeneratorkomponente weist auch eine Integriererkomponente auf, die dafür ausgebildet ist, einen Wechselstromanteil von der Filterkomponente zu empfangen. Die Integriererkomponente ist auch dafür ausgebildet, eine Oberschwingung zu erzeugen, die dazu führt, dass ein Winkel des Leistungsfaktorkorrekturstroms sich von einem voreilenden Leistungsfaktor zu einem Leistungsfaktor nahe der Eins oder zu einem nacheilenden Leistungsfaktor wandelt.
Eine andere Ausgestaltung bezieht sich auf ein Verfahren, das die Schritte aufweist eines Bereitstellens einer Eingangsspannung und -stroms und des Erzeugens einer Ausgangsspannung, die einen voreilenden Leistungsfaktor hat. Das Verfahren weist auch den Schritt eines Hinzugebens einer Oberschwingungsspannung in die Ausgangsspannung auf und eines Änderns des voreilenden Leistungsfaktors in einen Leistungsfaktor nahe der Eins oder eines nacheilenden Leistungsfaktors als eine Funktion des Hinzugebens der Oberschwingungsspannung.
Eine weitere Ausgestaltung bezieht sich auf ein System, das einen Leistungsfaktorverstärkungswandler aufweist, der mit einer Leistungsquelle verbunden ist. Der Leistungsfaktorverstärkungswandler erzeugt einen voreilenden Leistungsfaktor. Gemäß dem voreilenden Leistungsfaktor eilt eine Wellenform eines Stroms einer Wellenform einer Spannung voraus. Das System weist außerdem eine Spannungssteuerung auf, die mit dem Leistungsfaktorverstärkungswandler wirkverbunden ist. Die Spannungssteuerung ist dafür ausgebildet, eine Referenzausgangsspannung und eine tatsächliche Ausgangsspannung von dem Leistungsfaktorverstärkungswandler zu erhalten. Das System weist des Weiteren eine Oberschwingungskomponente auf, die mit der Spannungssteuerung wirkverbunden ist. Die Oberschwingungskomponente ist dafür ausgebildet, eine Oberschwingungsspannung in der Spannungssteuerung hinzuzufügen, um einen voreilenden Leistungsfaktor zu kompensieren. Die Oberschwingung führt dazu, dass die Wellenform des Stroms der Wellenform der Spannung nacheilt.
Diese und andere Implementierungen werden unten detaillierter beschrieben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Verschiedene nicht-beschränkende Implementierungen sind im weiteren unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 ein beispielhaftes Netzteil zeigt, das dafür ausgebildet ist, gemäß einer Ausführungsform einen voreilenden Leistungsfaktor zu kompensieren;
2 eine andere Implementierung eines Netzteils gemäß einer Ausführungsform zeigt;
3 einen beispielhaften Leistungsfaktorkorrekturverstärkungswandler zeigt, der ein Teil einer Netzteileinheit sein kann;
4 eine schematische Darstellung von beispielhaften Netzteilwellenformen zeigt, die von dem Leistungsfaktorkorrekturverstärkungswandler gemäß 3 erzeugt werden können;
5 ein Blockdiagramm einer Leistungsfaktorkorrektur zeigt, das einen voreilenden Leistungsfaktor nicht kompensiert;
6A ein Blockdiagramm einer ersten Implementierung einer Leistungsfaktorkorrektursteuerung zeigt, die dafür ausgebildet ist, gemäß einer Ausführungsform einen voreilenden Leistungsfaktor zu kompensieren;
6B ein Blockdiagramm einer zweiten Implementierung einer Leistungsfaktorkorrektursteuerung zeigt, die dafür ausgebildet ist, gemäß einer Ausführungsform einen voreilenden Leistungsfaktor zu kompensieren;
7 einen zweiten Generator für eine zweite Oberschwingung gemäß einer Ausführungsform zeigt;
8 Wellenformen eines Stroms einer beispielhaften Leistungsfaktorkorrektur vor und nach dem Hinzufügen einer zweiten Oberschwingung gemäß einer Ausführungsform zeigt;
9 Wellenformen eines beispielhaften Versorgungsstroms vor und nach dem Hinzufügen der zweiten Oberschwingung gemäß einer Ausführungsform zeigt;
10 eine Wellenform einer Versorgungsspannung und eine Wellenform eines Stroms eines beispielhaften Wechselstroms gemäß einer Ausführungsform zeigt;
11 ein Verfahren zeigt, das gemäß einer Ausführungsform einen voreilenden Leistungsfaktor kompensiert;
12 ein weiteres Verfahren zeigt, das gemäß einer Ausführungsform einen voreilenden Leistungsfaktor kompensiert; und
13 noch ein weiteres Verfahren zum Durchführen einer Leistungsfaktorkorrektur zeigt, um gemäß einer Ausgestaltung einen voreilenden Leistungsfaktor zu kompensieren.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Netzteile werden im Allgemeinen dafür verwendet, um ein oder mehrere elektrische Geräte oder Lasten mit Leistung zu versorgen. Herkömmliche Netzteile, die eine Leistungsfaktorkorrektur verwenden, können einen voreilenden Leistungsfaktor erzeugen, der jedoch für die Verwendung mit verschiedenen Geräten nicht geeignet ist, wie beispielsweise für Generatoren. Verschiedene Ausgestaltungen, die hier beschrieben werden, stellen ein Netzteil bereit, das einen Eins-Leistungsfaktor (z. B. kein voreilender Leistungswinkel oder ein Leistungswinkel von Null zwischen der Wellenform des Stroms und der Wellenform der Spannung) erzeugen, einen Nahe-Eins-Leistungsfaktor (ein im Wesentlichen nicht voreilender Leistungswinkel oder ein Leistungswinkel zwischen der Wellenform des Stroms und der Wellenform der Spannung, der nahezu Null ist) oder einen nacheilenden Leistungsfaktor (z. B. eilt die Wellenform des Stroms der Wellenform der Spannung nach). Der erzeugte Leistungsfaktor (Null, nahe Null oder nacheilend) kann eine Funktion von den Lastbedingungen sein. Außerdem werden her Verfahren bereitgestellt, die einen voreilenden Leistungsfaktor kompensieren, der durch ein Filter für elektromagnetische Interferenz (EMI) oder einen Verstärkungswandler der Leistungsfaktorkorrektur (PFC) oder aufgrund von anderen Bedingungen erzeugt wird und die für die Verwendung mit verschiedenen Geräten, einschließlich Generatoren, geeignet sind.
Genauer gesagt, wie es weiter unten diskutiert wird, wird ein System bereitgestellt, das einen Leistungsfaktorverstärkungswandler bereitstellt, der mit einer Leistungsquelle verbunden ist. Ein Netzteil erzeugt einen voreilenden Leistungsfaktor, wobei eine Wellenform des Stroms einer Wellenform der Spannung voreilt. Das System weist außerdem eine Spannungssteuerung auf, die mit dem Leistungsfaktorverstärkungswandler wirkverbunden ist. Die Spannungssteuerung ist dafür ausgebildet, eine Referenzausgangsspannung und eine tatsächliche Ausgangsspannung von dem Leistungsfaktorverstärkungswandler zu erhalten. In dem System ist außerdem enthalten eine Oberschwingungskomponente, die mit der Spannungssteuerung wirkverbunden ist und die dafür ausgebildet ist, einer Ausgangsspannung eine Oberschwingungsspannung hinzuzufügen, um den voreilenden Leistungsfaktor zu kompensieren. Die Oberschwingungsspannung führt dazu, dass die Wellenform des Stroms der Wellenform der Spannung nacheilt. In Zusammenhang mit einigen Ausgestaltungen ist die Oberschwingungskomponente dafür ausgebildet, einen voreilenden Leistungsfaktor zu kompensieren, indem ein Nahe-Null-Leistungsfaktor oder ein nacheilender Leistungsfaktor als eine Funktion von Lastbedingungen erzeugt wird. Bei einer Ausgestaltung ist die Oberschwingungskomponente zwischen die Schaltung des Leistungsfaktorverstärkungswandlers und die Spannungssteuerung gekoppelt. Alternativ, gemäß einer Ausgestaltung, ist die harmonische Komponente zwischen die Spannungssteuerung und die Stromsteuerung gekoppelt.
Offenbart wird hier ein Netzteil mit einer Oberschwingungsgeneratorkomponente, die zwischen eine Eingangsquelle (z. B. einer Ausgangsspannung aus einer früheren Stufe des Netzteils) und die Spannungssteuerungskomponente wirkgekoppelt sein kann oder zwischen die Spannungssteuerungskomponente und die Stromsteuerung wirkgekoppelt sein kann. Die Oberschwingungsgeneratorkomponente weist eine Filterkomponente und eine Integriererkomponente auf. Die Filterkomponente ist dafür ausgestaltet, eine gleichgerichtete Spannung und einen Leistungsfaktorkorrekturstrom aufzunehmen. Die Filterkomponente ist auch dafür ausgestaltet, einen Gleichstromanteil zu blockieren. Die Integriererkomponente ist dafür ausgebildet, einen Wechselstromanteil von der Filterkomponente aufzunehmen und eine Oberschwingung zu erzeugen, die dazu führt, dass ein Winkel des Leistungsfaktorkorrekturstroms sich von einem voreilenden Leistungsfaktor zu einem Eins-Leistungsfaktor oder zu einem nacheilenden Leistungsfaktor ändert. Im Hinblick auf einige Ausgestaltungen ist die Filterkomponente dafür ausgebildet, ein Wechselstromsignal einer Wechselstrom-Momentanleistung an die Integriererkomponente zu leiten. Bei einer Ausgestaltung weist das Netzteil außerdem eine Spannungssteuerungskomponente auf, die dafür ausgebildet ist, eine Ausgangsspannung aufzunehmen, und eine Stromsteuerung, die dafür ausgebildet ist, ein Tastverhältnis bei geschlossenem Regelkreis (englisch: closed-loop duty ratio) bereitzustellen; wobei Die Oberschwingungsgeneratorkomponente mit der Spannungssteuerungskomponente wirkverbunden ist. Im Hinblick auf einige Ausgestaltungen weist das Netzteil eine Modifizierungskomponente auf, die dafür ausgebildet ist, einen Skalierungsfaktor der Oberschwingung zu reduzieren, um zu bewirken, dass der Versorgungsstrom eine sinusförmige Wellenform hat. Bei einigen Ausgestaltungen ist die Integriererkomponente dafür ausgebildet, um die Oberschwingung aus der Ausgangsleistung zu erhalten: V_2nd = –V_outi_outsin2ωt, wobei V_2nd die Oberschwingungsspannung ist, V_out die Ausgangsspannung ist, i_out der Ausgangsstrom ist und ω eine Winkelfrequenz eines Versorgungswechselstroms ist.
Verschiedene Ausgestaltungen oder Merkmale der Offenbarung des Gegenstands sind im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben worden. Bei der Beschreibung des Gegenstands werden verschiedene spezifische Details dargelegt, um ein tiefgehendes Verständnis für die Offenbarung des Gegenstands bereitzustellen. Es ist jedoch offensichtlich, dass der offenbarte Gegenstand ohne diese spezifischen Details realisiert werden kann, oder mit anderen Verfahren, Komponenten, Materialien usw. In anderen Fällen sind gut bekannte Aufbauten und Geräte in Form eines Blockdiagramms gezeigt, um die Beschreibung der Offenbarung des Gegenstands zu vereinfachen.
Zunächst ist in 1 ein beispielhaftes Netzteil 100 dargestellt, das dafür ausgebildet ist, gemäß einer Ausgestaltung einen voreilenden Leistungsfaktor zu kompensieren. Zum Beispiel kann das Netzteil dafür ausgebildet sein, einer Spannungssteuerung einer Leistungsfaktorkorrekturschaltung des Netzteils eine Oberschwingung (manchmal auch als zweite Oberschwingung bezeichnet) hinzuzufügen. So wie es hier verwendet wird, bedeuten die Oberschwingung oder zweite harmonische Oberschwingung das Doppelte der Frequenz der AC-Versorgung.
Die hinzugefügte Oberschwingung kann einen voreilenden Leistungsfaktor in einen nacheilenden Leistungsfaktor ändern oder in einen Leistungsfaktor, der sich bei oder nahe der Eins befindet. Zum Beispiel kann die Wellenform des Stroms der Wellenform der Spannung vorauseilen, bevor die Oberschwingung hinzuaddiert wird. Jedoch, nachdem die Oberschwingung hinzugefügt ist, eilt die Wellenform des Stroms der Wellenform der Spannung nach oder ist in Phase mit der Wellenform der Spannung.
Das Netzteil 100 weist eine Oberschwingungsgeneratorkomponente 102 auf, die eine Filterkomponente 104 und eine Integriererkomponente 106 aufweist. Die Oberschwingungsgeneratorkomponente 102 kann in dem Netzteil entweder vor einer Spannungssteuerungsstufe oder nach der Spannungssteuerungsstufe positioniert werden. Die Positionierung der Oberschwingungsgeneratorkomponente kann eine Funktion von Designerwägungen sein, einschließlich der Gerätgröße oder des Gerätlayouts.
Die Filterkomponente 104 ist dafür ausgebildet, eine gleichgerichtete Spannung, V_dr, und einen Leistungsfaktorkorrekturstrom i_pfc, aufzunehmen. Die gleichgerichtete Spannung V_dr, und der Leistungsfaktorkorrekturstrom i_pfc, können Zum Beispiel von einer Leistungsfaktorkorrekturschaltung aufgenommen werden, die dem Netzteil 100 zugeordnet ist und die weiter unten detaillierter beschrieben wird. Die Filterkomponente 104 ist außerdem dafür ausgebildet, einen Gleichstromanteil zu blockieren. Im Hinblick auf einige Ausgestaltungen ist die Filterkomponente 104 dafür ausgebildet, ein Wechselstromsignal von einer Wechselstrom-Momentanleistung an die Integriererkomponente 106 weiterzuleiten. Bei einigen Ausgestaltungen ist die Filterkomponente 104 ein Hochpassfilter.
Die Integriererkomponente 106 ist dafür ausgebildet, einen Wechselstromanteil von der Filterkomponente 104 aufzunehmen, wobei der Gleichstromanteil von der Filterkomponente 104 blockiert wurde. Die Integriererkomponente 106 ist auch dafür ausgebildet, eine Oberschwingung zu erzeugen, die dazu führt, dass sich ein Winkel des Leistungsfaktorkorrekturstroms von einem voreilenden Leistungsfaktor zu einem Leistungsfaktor nahe der Eins oder in einen nacheilenden Leistungsfaktor ändert. Im Hinblick auf einige Ausgestaltungen ist die Integriererkomponente 106 dafür ausgebildet, die Oberschwingung aus der Ausgangsleistung zu erhalten: V_2nd = V_outi_outsin2ωt, wobei V_2nd die Oberschwingungsspannung ist, V_out die Ausgangsspannung ist, i_out der Ausgangsstrom ist und ω die Winkelfrequenz der AC-Versorgung ist.
2 zeigt eine andere Implementierung eines Netzteils 200 gemäß einer Ausgestaltung. Ähnlich wie bei der zuvor genannten Figur weist das Netzteil 200 eine Oberschwingungsgeneratorkomponente 202 auf. Gemäß einer Ausgestaltung weist die Oberschwingungsgeneratorkomponente 202 eine Filterkomponente (z. B. Filterkomponente 104 gemäß 1) und eine Integriererkomponente (z. B. Integriererkomponente 106 gemäß 1) auf. Die Oberschwingungsgeneratorkomponente 202 ist dafür ausgebildet, in eine Ausgangsspannung V_out eine Oberschwingungsspannung (z. B. eine zweite Oberschwingungsspannung) einzufügen.
Das Netzteil 200 weist außerdem eine Spannungssteuerungskomponente 204 auf, die dafür ausgebildet ist, eine Ausgangsspannung V_out von, zum Beispiel, einem Leistungsfaktorverstärkungswandler aufzunehmen. Das Netzteil 200 weist auch eine Stromsteuerungskomponente 206 auf. Die Stromsteuerung 206 ist dafür ausgebildet, ein Tastverhältnis bei geschlossenem Regelkreis bereitzustellen. Bei einer Ausgestaltung ist die Spannungssteuerungskomponente 204 dafür ausgebildet, die Größe des Versorgungsstroms der Stromsteuerungskomponente 206 bereitzustellen.
Wie es gezeigt ist, ist die Oberschwingungsgeneratorkomponente 202 mit der Spannungssteuerung 204 wirkverbunden. Im Hinblick auf einige Ausgestaltungen ist die Spannungssteuerung 204 eine einfach proportionale Integralsteuerung. Gemäß einer Ausgestaltung ist die Oberschwingungsgeneratorkomponente 202 zwischen eine Leistungsquelle 208 und die Spannungssteuerung 204 wirkgekoppelt, wie es mittels des Verbinders 210 dargestellt ist. Im Hinblick auf einige Ausgestaltungen ist die Oberschwingungsgeneratorkomponente 202 zwischen die Spannungssteuerung 204 und die Stromsteuerung 206 wirkgekoppelt, wie es mittels des Verbinders 212 dargestellt ist.
Bei einigen Ausgestaltungen kann der Leistungsfaktorkorrekturstrom i_pfc verzerrt sein, nachdem die Oberschwingung hinzugefügt ist. In diesem Fall ist eine Modifikationskomponente 214 dafür ausgebildet, einen Skalierungsfaktor der Oberschwingung zu verringern, die von der Oberschwingungsgeneratorkomponente 202 erzeugt wurde. Das Reduzieren des Skalierungsfaktors kann dazu führen, dass ein Versorgungsstrom eine sinusförmige Wellenform hat.
Um einen Kontext für die offenbarten Ausgestaltungen zu geben, zeigt 3 einen beispielhaften Verstärkungswandler 300 für eine Leistungsfaktorkorrektur (PFC), die eine Netzteileinheit (PSU, englisch: power supply unit) aufweisen kann (z. B., Netzteil 100 gemäß 1, Netzteil 200 gemäß 2). Es sei aber darauf hingewiesen, dass außerdem verschiedene Topologien verwendet werden können, einschließlich des Verstärkungswandlers und des Tiefsetzstellers. Der Einfachheit halber wird hier der Verstärkungswandler erörtert.
Der PFC-Verstärkungswandler 300 ist dafür in einer solchen Art und Weise ausgebildet, dass ein voreilender Leistungsfaktor erzeugt wird, wobei die Wellenform des Stroms der Wellenform der Spannung vorauseilt. Wie zuvor erörtert wurde, ist ein Netzteil, das einen voreilenden Leistungsfaktor erzeugt, möglicherweise nicht geeignet für einige Geräten oder Lasten (z. B., Generatoren).
Der PFC-Verstärkungswandler 300 weist einen Filter 302 gegen elektromagnetische Interferenz (EMI, englisch: electromagnetic interference) auf, der über eine Versorgungsspannung V_s mit einem Wechselstrom (AC) gekoppelt ist. Der AC-Eingangsversorgungsstrom i_s wird in einem EMI-Filter 302 in einen EMI-Strom i_emi und einen PFC-Strom i_pfc aufgeteilt. Der EMI-Filter 302 weist einen EMI-Filterkondensator C_emi 304 auf. Der EMI-Filter 302, vor der PFC-Schaltung, kann mehrere Kondensatoren und kann auch eine oder mehrere stromkompensierte Drosseln aufweisen. Stromkompensierte Drosseln können verwendet werden, um dabei zu helfen, dem Anteil von EMI aus Leistungsversorgungsleitungen entgegenzuwirken und können differenzielle Ströme (die einen gemeinsamen Wert, aber entgegengesetzte Polarität haben) weiterleiten, wohingegen Gleichtaktströme blockiert werden. Der PFC-Verstärkungswandler 300 weist des Weiteren einen Brückengleichrichter 302 auf, der mit dem EMI-Filter 302 parallel gekoppelt ist.
4 zeigt eine schematische Darstellung von beispielhaften Netzteilwellenformen 400, die von dem PFC-Verstärkungswandler 300 gemäß 3 erzeugt werden können. Die horizontale Achse 402 stellt die Zeit dar, und die vertikale Achse 404 stellt die Größe dar. Positive Größen sind mittels der Teile der Wellenformen dargestellt, die sich oberhalb der horizontalen Achse 402 befinden, und negative Größen sind durch die Abschnitte der Wellenformen dargestellt, die sich unterhalb der horizontalen Achse 402 befinden.
Die vier verschiedenen Wellenformen, die von dem PFC-Verstärkungswandler gemäß 3 erzeugt werden, sind: Die AC-Versorgungsspannung, v_s, 406, der AC-Versorgungsstrom, i_s 408, der EMI-Kondensatorstrom, i_emi, 410, und der PFC-Strom, i_pfc, 412. Wie es dargestellt ist, eilt der AC-Versorgungsstrom, i_s, 408, der AC-Versorgungsspannung v_s, 406, vor, was als voreilender Leistungsfaktor bezeichnet wird. Wie es in 3 gezeigt ist, ist der Versorgungsstrom definiert als: i_s = i_pfc + i_emi Gleichung 1.
Wie man in 4 erkennen kann, ist der PFC-Strom, i_pfc, 412, nahezu zu der Versorgungsspannung, v_s, 406, ausgerichtet, wobei es sich um ein Ergebnis des PFC-Verstärkungswandlers 300 handeln kann. Der EMI-Kondensatorstrom, i_emi 410, führt jedoch dazu, dass der Versorgungsstrom, i_s 408, der Versorgungsspannung v_s 406, voreilt, was, wie es bereits zuvor erwähnt wurde, für die Verwendung mit einigen Geräten ungeeignet sein mag.
5 zeigt ein Steuerungsblockdiagramm 500 für eine Leistungsfaktorkorrektur (PFC), das einen voreilenden Leistungsfaktor nicht kompensiert. Wie es gezeigt ist, weist das PFC-Steuerungsblockdiagramm 500 eine innere Stromsteuerungsschleife und eine äußere Spannungsschleife auf. Ein Netzteil mit dieser Art einer PFC-Steuerung zeigt einen voreilenden Leistungsfaktor hauptsächlich aufgrund der EMI-Kondensatoren vor der PFC.
Eine Spannungssteuerung 502 ist dafür ausgebildet, einen Spannungsausgang, V_out, auf einem konstanten oder nahezu konstanten Spannungspegel zu halten. Das ”*” bedeutet komplex-konjugiert. Ein Ausgang der Spannungssteuerung 502 kann Oberschwingungen aufweisen, die von sinusförmiger Natur sein können. Eine gleichgerichtete Spannung, V_dr, die man als Störung verstehen kann, wird der Schaltung hinzugefügt. Der Leistungsfaktorkorrekturstrom, i_pfc, wird von einer Stromsteuerung 504 gesteuert. Das Tastverhältnis bei geschlossenem Regelkreis, D_pi, das einen kleinen Anteil von Variationen aufweist, in Abhängigkeit von den Lastbedingungen, erhält man von der Stromsteuerung 504. Das dargestellte PFC-Steuerungsblockdiagramm 500 kompensiert einen voreilenden Leistungsfaktor nicht und ist daher möglicherweise nicht für alle Lasten geeignet.
6A zeigt eine erste Implementierung eines PFC-Steuerungsblockdiagramms 600, das dafür ausgebildet ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel einen voreilenden Leistungsfaktor zu kompensieren. Wie es gezeigt ist, ähnlich zu 5, ist eine Spannungssteuerung 602 dafür ausgebildet, eine Ausgangsspannung, V_out, bei einem konstanten oder nahezu konstanten Spannungspegel zu halten und führt daher eine Spannungssteuerung durch. Die Spannungssteuerung 602 ist dafür ausgebildet, eine Referenzausgangsspannung V*_out und eine tatsächliche Ausgangsspannung V_out zu empfangen. Die gleichgerichtete Spannung, V_dr, wird der Schaltung hinzugefügt, und ein Leistungsfaktorkorrekturstrom i_pfc, und ein Referenz-Leistungsfaktorkorrekturstrom i*_pfc werden hinzugefügt und in eine Stromsteuerung 604 gespeist. Zum Beispiel kann die Spannungssteuerung 602 eine Größe der Versorgungsspannung bestimmen und die Information, die sich auf die Größe des Versorgungsstroms bezieht, der Stromsteuerung 604 zur Verfügung stellen. Das Tastverhältnis bei geschlossenem Regelkreis, D_pi, erhält man von der Stromsteuerung 604. Diese erste Implementierung des PFC-Steuerungsblockdiagramms 600 kompensiert einen voreilenden Leistungsfaktor mittels der Zuführung einer Zweite-Oberschwingungskomponente V_2nd, nach der Spannungssteuerung. Das ”α” repräsentiert einen Skalierungsfaktor. Im Hinblick auf einige Ausgestaltungen wird der Skalierungsfaktor durch eine andere Steuerung implementiert, wie beispielsweise durch eine proportional-integrale(PI)-Steuerung oder einen Ausgleicher oder eine andere Komponente, die einen Skalierungsfaktor bereitstellen kann. Daher ist die Zweite-Oberschwingungskomponente bei dieser Implementierung zwischen der Spannungssteuerung 602 und der Stromsteuerung 604 wirkverbunden.
Gemäß einer zweiten Implementierung eines PFC-Steuerungsblockdiagramms 606, das in der 6B gezeigt ist, kann die zweite Oberschwingungskomponente, V_2nd, der Schaltung vor der Spannungssteuerung hinzugefügt werden. Daher ist die Zweite-Oberschwingungskomponente bei dieser Implementierung zwischen der Spannungsquelle (z. B., einer früheren Stufe des Netzteils, die eine Ausgangsspannung mit einem voreilenden Leistungsfaktor erzeugt) und der Spannungssteuerung 602 wirkverbunden. Die Anordnung der Zweite-Oberschwingungskomponente hat keine Auswirkung auf den PFC-Strom. Zum Beispiel ist der PFC-Strom im Wesentlichen derselbe egal ob die Zweite-Oberschwingungskomponente vor der Spannungssteuerung 602 oder nach der Spannungssteuerung angeordnet ist. Indem die Zweite-Oberschwingungskomponente, V_2nd, in die Spannungssteuerung der PFC eingebracht wird, kann das Netzteil den voreilenden Leistungsfaktor in einen nacheilenden Leistungsfaktor wandeln. Im Hinblick auf einige Ausgestaltungen, kann das Netzteil den voreilenden Leistungsfaktor in einen Leistungsfaktor bei der Eins oder nahe der Eins (z. B., Null oder fast Null) wandeln.
Wie bereits erörtert, kann die zweite Oberschwingung entweder vor oder nach der Spannungssteuerung der PFC hinzugefügt werden. Man kann die zweite Oberschwingung auf viele verschiedene Weisen erhalten. Gemäß einer Ausgestaltung kann man die zweite Oberschwingung erhalten, wobei nur der AC-Anteil der AC-Eingangsmomentanleistung weitergeleitet wird und ein Integrierer die zweite Oberschwingung erzeugt. Im Hinblick auf eine andere Ausgestaltung gibt es eine andere Möglichkeit, die zweite Oberschwingung aus der Ausgangsleistung zu erhalten: V_2nd = –V_outi_outsin2ωt Gleichung 2.
Dabei ist V_2nd die Oberschwingungsspannung, V_out ist die Ausgangsspannung, ist der Ausgangsstrom und ω ist die Winkelfrequenz der AC-Versorgung.
Zum Beispiel wie es von dem in 7 dargestellten Zweite-Oberschwingungsgenerator 700 gezeigt ist, werden eine gleichgerichtete Spannung, V_dr, und ein PFC-Strom, i_pfc, die beide sinusförmige Wellenformen haben, an einen Hochpassfilter 702 gegeben. Der Hochpassfilter 702 kann gemäß einer Ausgestaltung dafür ausgebildet sein, einen Gleichstrom zu blockieren. Ein Integrierer 704 ist dafür ausgebildet, einen Winkel der Wellenform zu ändern. Gemäß einigen Ausgestaltungen ist der Integrierer 704 dafür ausgebildet, die Wellenform des Stroms in ihrer Phase zu verschieben, beispielsweise mittels eines Verschiebens der Wellenform nach links, was dazu führt, dass die Wellenform des Stroms der Wellenform der Spannung nacheilt oder mit der Wellenform der Spannung in Phase ist (oder nahezu in Phase ist).
8 zeigt beispielhafte PFC-Stromwellenformen 800 vor und nach dem Hinzufügen der zweiten Oberschwingung gemäß einer Ausgestaltung. Wie es gezeigt ist, ist der PFC-Strom, i_pfc,vor, 802 in Phase mit der Versorgungsspannung, v_s, 804, bevor die zweite Harmonische, V_2nd, 806, in dem Steuerungsblockdiagramm hinzugefügt wird. Nachdem die zweite Oberschwingung, V_2nd, 806, hinzugefügt wurde, ist der PFC-Strom, i_pfc,nach, 808, verzerrt, aber der grundlegende PFC-Strom, I_pfc1, 810, ist um ϕ_verzög 812 verzögert. Der gesamte AC-Versorgungsstrom, nach dem Hinzufügen des EMI-Kondensatorstroms, kann der Versorgungsspannung nacheilen oder, bei einigen Ausgestaltungen, kann der Leistungswinkel zwischen der AC-Spannung und dem Strom sehr nahe an Null sein.
9 zeigt beispielhafte Versorgungsstromwellenformen 900 vor und nach dem Hinzufügen der zweiten Oberschwingung gemäß einer Ausgestaltung. Wie es dargestellt ist, ist der Versorgungsstrom, i_s,vor, 902, in Phase mit der Versorgungsspannung v_s, 904. Nachdem die zweite Oberschwingung hinzugefügt ist, ist der Versorgungsstrom, i_s,nach, 906, verzerrt. Wenn die Versorgungsstromverzerrung von Bedeutung ist, kann der Versorgungsstrom näher an eine sinusförmige Wellenform gebracht werden, indem man den Skalierungsfaktor α der zweiten Oberschwingung verringert (z. B. durch eine Rückkopplungssteuerung).
10 zeigt eine beispielhafte Wellenform einer AC-Versorgungsspannung und Wellenformen des Stroms gemäß einer Ausgestaltung. Gezeigt sind Wellenformen für die Quellspannung, v_s, 1000. Außerdem sind der Versorgungsstrom bevor die zweite Oberschwingung hinzugefügt ist, i_s,vor, 1002, (voreilender Leistungsfaktor) und der Strom, nachdem die zweite Oberschwingung hinzugefügt ist, i_s,nach, 1004 (nacheilender Leistungsfaktor) gezeigt. Wie es gezeigt ist, wird der AC-Leistungsfaktor des Netzteils nacheilend oder nahezu Null.
11 zeigt ein Verfahren 1100, das gemäß einer Ausgestaltung einen voreilenden Leistungsfaktor kompensiert. Das Verfahren 1100 ist dafür ausgebildet, einen Winkel einer Wellenform eines Stroms, die einer Wellenform einer Spannung vorauseilt, in eine Wellenform eines Stroms zu wandeln, die nacheilt oder die im Wesentlichen mit der Wellenform der Spannung bei der Eins ist.
Das Verfahren 1100 startet bei 1102, wenn eine Eingangsspannung dem Verstärkungswandler für die Leistungsfaktorkorrektur zugeführt wird. Die Ausgangsspannung wird von einem PFC-Wandler reguliert. Bei 1104 wird eine Oberschwingungsspannung der Ausgangsspannungssteuerung zugeführt. Im Hinblick auf einige Ausgestaltungen weist das Zuführen der Oberschwingungsspannung das Hinzuaddieren der Oberschwingungsspannung vor dem Beaufschlagen der Spannungssteuerung auf die Ausgangsspannung auf. Gemäß anderen Ausgestaltungen weist das Zuführen der Oberschwingungsspannung ein Hinzuaddieren der Oberschwingungsspannung nach einem Beaufschlagen der Spannungssteuerung auf die Ausgangsspannung auf. Bei 106 wird der voreilende Leistungsfaktor in einen Leistungsfaktor nahe der Eins oder einen nacheilenden Leistungsfaktor als eine Funktion der zugeführten Oberschwingungsspannung geändert.
12 zeigt ein anderes Verfahren, das gemäß einer Ausgestaltung einen voreilenden Leistungsfaktor kompensiert. Bei 1202 wird eine Eingangsspannung einem Verstärkungswandler für eine Leistungsfaktorkorrektur oder an eine andere Art von Wandler zugeführt. Der Verstärkungswandler für die Leistungsfaktorkorrektur kann eine Ausgangsspannung erzeugen, die einen voreilenden Leistungsfaktor hat. Bei 1204 wird eine Oberschwingung der Ausgangsspannung (oder einer Ausgangsspannungssteuerung) zugefügt. Im Hinblick auf einige Ausgestaltungen kann das Zuführen der Oberschwingungsspannung ein Filtern eines Wechselstromsignals von einer Wechseleingangs-Momentleistung bei 1206 sein. Eine Wellenform des Stroms ist phasenverschoben bei 1208, um einen Winkel der Wellenform des Stroms zu ändern, um die Änderung des Leistungsfaktors zu ermöglichen.
Im Hinblick auf einige Ausgestaltungen wird bei 1210 ein voreilender Leistungsfaktor in einen nacheilenden Leistungsfaktor oder in einen Leistungsfaktor nahe der Eins geändert. Im Hinblick auf einige Ausgestaltungen weist das Ändern des voreilenden Leistungsfaktors bei 1212 ein Anpassen einer Wellenform des Stroms auf, so dass sie im Wesentlichen in Phase mit einer Wellenform der Spannung ist.
13 zeigt ein weiteres Verfahren zum Durchführen einer Leistungsfaktorkorrektur, um einen voreilenden Leistungsfaktor gemäß einer Ausgestaltung zu kompensieren. Bei 1202 wird eine Eingangsspannung einem Verstärkungswandler für eine Leistungsfaktorkorrektur zugeführt, und eine Ausgangsspannung mit einem voreilenden Leistungsfaktor wird erzeugt. Eine Oberschwingungsspannung wird der Ausgangsspannungssteuerung bei 1304 zugeführt. Gemäß einer Ausgestaltung weist das Zuführen der Oberschwingungsspannung bei 1306 ein Erhalten der Oberschwingungsspannung aus der Ausgangsleistung auf: V_2nd = –V_outi_outsin2ωt, wobei V_2nd die Oberschwingungsspannung ist, V_out die Ausgangsspannung ist, i_out der Ausgangsstrom ist und ω eine Winkelfrequenz einer Wechselstromversorgung ist.
Im Hinblick auf einige Ausgestaltungen, ist der Leistungsfaktorkorrekturstrom in Phase mit einer Versorgungsspannung. Zusätzlich zu dieser alternativen Ausgestaltung weist das Verfahren ein Verzerren des Leistungsfaktorkorrekturstroms bei 1308 und ein Verzögern des grundlegenden Leistungsfaktorkorrekturstroms bei 1310 auf.
Bei 1312 wird der voreilende Leistungsfaktor in einen Leistungsfaktor nahe Null oder einen nacheilenden Leistungsfaktor als eine Funktion eines Zuführens der Oberschwingungsspannung geändert. Im Hinblick auf einige Ausgestaltungen weist das Ändern des voreilenden Leistungsfaktors ein Erzeugen einer Versorgungsstromverzögerung bei 1314 und ein Verringern eines Skalierungsfaktors der Oberschwingungsspannung auf, um der Versorgungsstromverzerrung bei 1316 entgegenzuwirken.
Verweise innerhalb dieser gesamten Beschreibung auf ”die eine Ausgestaltung”, ”eine Ausgestaltung”, oder Ähnliches bedeutet, dass ein bestimmtes Merkmal, ein Aufbau oder eine Charakteristik, die im Zusammenhang mit der Ausgestaltung beschrieben sind, zumindest in einer Ausgestaltung enthalten sind. Daher beziehen sich das Auftreten der Wortfolge ”bei der einen Ausgestaltung”, ”bei einer Ausgestaltung” oder Ähnlichem an verschiedenen Stellen innerhalb dieser Beschreibung nicht notwendigerweise alle auf dieselbe Ausgestaltung. Des Weiteren können die jeweiligen Merkmale, Aufbauten oder Charakteristiken in einer beliebigen Art und Weise in einer oder mehreren Ausgestaltungen kombiniert werden.
So wie sie in dieser Anmeldung verwendet werden, sollten die Begriffe ”Bauteil”, ”System” oder Ähnliche allgemein auf eine Computer-bezogene Einheit hinweisen, entweder als Hardware (z. B. als Schaltung), als eine Kombination von Hardware und Software, als Software oder als Software in Ausführung oder als Einheit, die sich auf eine betriebsfähige Maschine mit einem oder mehreren spezifischen Funktionalitäten bezieht. Z. B. kann eine Komponente, ohne darauf beschränkt zu sein, ein Prozess sein, der auf einem Prozessor (z. B. einem digitalen Signalprozessor) läuft, ein Prozessor, ein Objekt, ein ausführbares Objekt, ein Thread einer Ausführung, ein Programm und/oder ein Computer sein. Im Wege der Darstellung können sowohl eine Applikation, die auf einer Steuerung läuft, als auch die Steuerung eine Komponente sein. Eine oder mehrere Komponenten können sich innerhalb eines Prozesses und/oder einem Thread einer Ausführung befinden, und eine Komponente kann sich auf einem Computer befinden und/oder zwischen zwei oder mehreren Computern verteilt sein.
Des Weiteren bedeuten die Wörter ”Beispiel” oder ”beispielhaft”, so wie sie hier verwendet werden, dass etwas als Beispiel, konkreter Fall oder Illustration dient. Jegliche Ausgestaltung oder Bauart, die hier als ”beispielhaft” beschrieben werden, sind nicht notwendigerweise als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Ausgestaltungen oder Bauarten zu verstehen. Stattdessen werden die Wörter ”Beispiel” oder ”beispielhaft” dafür verwendet, um ein Konzept in einer konkreten Art und Weise aufzuzeigen. So wie er in dieser Anmeldung verwendet wird, ist der Begriff ”oder” im Sinne eines inklusiven ”oder” zu verstehen statt eines exklusiven ”oder”. D. h., sofern es nicht anders spezifiziert ist oder sich klar aus dem Kontext ergibt, soll ”X verwendet A oder B” jegliche der natürlichen inklusiven Permutationen bedeuten. D. h., wenn X A verwendet; X B verwendet oder X A und B verwendet, dann ist ”X verwendet A oder B” unter jeder der zuvor genannten Fälle erfüllt. Zudem sollen die Artikel ”ein” und ”eine”, so wie sie in dieser Anmeldung und den angehängten Ansprüchen verwendet werden, im Allgemeinen als ”ein oder mehr” verstanden werden, sofern es nicht anders angegeben ist oder aus dem Kontext klar ist, dass es sich an die Form im Singular richtet. Des Weiteren soll das Wart ”gekoppelt”, sowie es hier verwendet wird, eine direkte oder indirekte elektrische oder mechanische Kopplung bedeuten.
Die Systeme und die Prozesse, die hier beschrieben werden, können innerhalb von Hardware ausgebildet werden, wie beispielsweise einem Chip mit einer einzelnen integrierten Schaltung (IC), mehreren ICs, einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) oder Ähnlichem. Des Weiteren soll die Anordnung, in der einige oder alle Blöcke eines Prozesses in jedem Prozess auftreten, nicht als beschränkend verstanden werden. Stattdessen sollte es klar sein, dass einige der Prozessblöcke in einer Vielzahl von Reihenfolgen ausgeführt werden können, die hier nicht dargestellt sind.
Im Hinblick auf die oben beschriebenen beispielhaften Systeme erkennt man auch Methodiken, die im Hinblick auf die beschriebenen Gegenstände unter Bezug auf die Flussdiagramme der verschiedenen Figuren implementiert werden können. Auch wenn die Methodiken zum Zwecke einer vereinfachten Erklärung als eine Reihenfolge von Blöcken dargestellt und beschrieben sind, sollte es klar sein und anerkannt werden, dass die verschiedenen Implementierungen nicht durch die Anordnung der Blöcke begrenzt sind, da einige Blöcke in verschiedenen Reihenfolgen und/oder gemeinsam mit anderen Blöcken auftreten können, abweichend von dem, was hier dargestellt und beschrieben ist. Wo nicht-aufeinanderfolgende oder abzweigende Flüsse in einem Flussdiagramm gezeigt sind, sollte es klar sein, dass verschiedene andere Abzweigungen, Flusspfade und Anordnungen der Blöcke implementiert werden können, die dasselbe oder ein ähnliches Ergebnis erzielen. Des Weiteren sind möglicherweise nicht alle dargestellten Blöcke erforderlich, um die nachfolgend beschriebenen Methodiken zu implementieren.
Was oben beschrieben wurde, beinhaltet Beispiele der Implementierungen der offenbarten Ausführungsformen. Es ist aber natürlich nicht möglich, jede denkbare Kombination von Komponenten und Verfahren zum Beschreiben der beanspruchten Gegenstände zu beschreiben, sondern es ist klar, dass viele weitere Kombinationen und Permutationen der offenbarten Ausführungsformen möglich sind. Daher sollen die beanspruchten Gegenstände alle solchen Abwandlungen, Modifikationen und Variationen umfassen, die innerhalb des Gedanken und des Bereichs der angehängten Ansprüche fallen. Des Weiteren zielt die obige Beschreibung der dargestellten Ausführungsformen der Offenbarung des Gegenstands, einschließlich dessen, was in der Zusammenfassung beschrieben ist, nicht darauf ab, abschließend zu sein oder die offenbarten Ausgestaltungen auf die exakte Form zu beschränken, in der sie offenbart wurden. Auch wenn spezifische Ausgestaltungen und Beispiele hier zum Zwecke der Erläuterung beschrieben wurden, sind verschiedene Modifikationen möglich und werden als Teil des Bereichs von diesen Ausführungsformen und Beispielen verstanden, wie der Fachmann es erkennen wird.
Insbesondere und in Hinblick auf die verschiedenen Funktionen, die von den oben beschriebenen Komponenten, Geräten, Schaltungen, Systemen und Ähnlichem ausgeführt werden, sollen die Ausdrücke, die verwendet werden, um solche Komponenten zu beschreiben, sich auch auf jegliche andere Komponenten, sofern es nicht anders angegeben ist, beziehen, die die spezifizierte Funktion der beschriebenen Komponente ausführt (z. B., ein funktionales Äquivalent), auch wenn sie nicht bautechnisch äquivalent zu dem offenbarten Aufbau ist, der die Funktion in den hier beispielhaft dargestellten Ausführungsformen des beanspruchten Gegenstands ausführt. In dieser Hinsicht erkennt man, dass die Innovation ein System sowie ein computerlesbares Speichermedium mit computerausführbaren Anweisungen zum Ausführen einiger der Vorgänge und/oder Ereignisse der verschiedenen Verfahren des beanspruchten Gegenstands einschließt.
Die zuvor genannten Systeme, Schaltungen, Module usw. sind im Hinblick auf eine Interaktion zwischen verschiedenen Komponenten und/oder Blöcken beschrieben worden. Es ist klar, dass solche Systeme, Schaltungen, Komponenten, Blöcke usw. diese Komponenten oder spezifizierte Unterkomponenten, einige der spezifizierten Komponenten oder Subkomponenten und/oder zusätzliche Komponenten und entsprechende verschiedene Permutationen und Kombinationen der zuvor genannten aufweisen können. Unterkomponenten können auch als Komponenten implementiert sein, die in kommunizierender Weise mit anderen Komponenten gekoppelt sind, statt in der Hauptkomponente integriert zu sein (hierarchisch). Zudem sollte angemerkt werden, dass eine oder mehrere Komponenten in eine einzelne Komponente kombiniert werden können, um eine aggregierte Funktionalität bereitzustellen, oder in mehrere getrennte Unterkomponenten aufgeteilt werden können und dass ein beliebiger oder mehrere mittlere Schichten, wie z. B. eine Verwaltungsschicht, bereitgestellt werden können, um die Unterkomponenten in kommunizierender Weise zu koppeln, um die integrierte Funktionalität bereitzustellen. Jegliche Komponenten, die hier beschrieben sind, können auch mit einer oder mehrerer anderer Komponenten zusammenwirken, die hier nicht spezifisch beschrieben sind, aber dem Fachmann bekannt sind.
Außerdem, auch wenn ein bestimmtes Merkmal der offenbarten Ausführungsbeispiele nur im Hinblick auf eine von mehreren Implementierungen offenbart wurde, kann ein solches Merkmal mit einem oder mehrerer anderer Merkmale von den anderen Implementierungen wie es gewünscht sein mag, kombiniert werden, und mag vorteilhaft für eine beliebige gegebene oder bestimmte Anwendung sein. Des Weiteren, soweit die Begriffe ”aufweist”, ”aufweisend”, ”hat”, ”beinhaltet” und Varianten davon und andere ähnliche Wörter entweder in der detaillierten Beschreibung oder den Ansprüchen verwendet worden sind, sollen diese Begriffe in einer einschließenden Art und Weise ähnlich dem Begriff ”aufweisend” als ein offenes Übergangswort verstanden werden, ohne irgendwelche zusätzlichen oder andere Elemente auszuschließen.

Claims

Ein Netzteil mit: Einer Oberschwingungsgeneratorkomponente, mit: einer Filterkomponente, die dafür ausgebildet ist, eine gleichgeachtete Spannung und einen Leistungsfaktorkorrekturstrom zu empfangen und dafür ausgebildet ist, einen Gleichstromanteil zu blockieren; und eine Integriererkomponente, die dafür ausgebildet ist, einen Wechselstromanteil von der Filterkomponente zu erhalten und dafür ausgebildet ist, eine Oberschwingung zu erzeugen, die dazu führt, dass sich ein Winkel des Leistungsfaktorkorrekturstroms von einem voreilenden Leistungsfaktor zu einem Leistungsfaktor nahe der Eins oder einem nacheilenden Leistungsfaktor ändert; wobei die Filterkomponente dafür ausgebildet ist, ein Wechselstromsignal von einer Wechselstrom-Momentanleistung an die Integriererkomponente zu leiten.
Das Netzteil nach Anspruch 1, ferner mit: Einer Spannungssteuerungskomponente, die dafür ausgebildet ist, eine Ausgangsspannung zu empfangen und eine Größe eines Versorgungsstroms einer Stromsteuerungskomponente bereitzustellen, wobei die Stromsteuerungskomponente dafür ausgebildet ist, ein Tastverhältnis bei geschlossenem Regelkreis zur Verfügung zu stellen; und wobei die Oberschwingungsgeneratorkomponente mit der Spannungssteuerungskomponente wirkgekoppelt ist.
Das Netzteil nach Anspruch 2, wobei die Oberschwingungsgeneratorkomponente zwischen eine Eingangsquelle und die Spannungssteuerungskomponente wirkgekoppelt ist.
Das Netzteil nach Anspruch 2, wobei die Oberschwingungsgeneratorkomponente zwischen die Spannungssteuerungskomponente und die Stromsteuerungskomponente wirkgekoppelt ist.
Das Netzteil nach Anspruch 3 oder 4, ferner mit: einer Modifikationskomponente, die dafür ausgebildet ist, einen Skalierungsfaktor der Oberschwingung zu verringern, um zu bewirken, dass ein Versorgungsstrom eine sinusförmige Wellenform hat.
Ein System mit: Einem Leistungsfaktorverstärkungswandler, der mit einer Leistungsquelle gekoppelt ist, wobei der Leistungsfaktorverstärkungswandler einen voreilenden Leistungsfaktor erzeugt, wobei eine Wellenform des Stroms einer Wellenform der Spannung voreilt; einer Spannungssteuerung, die mit dem Leistungsfaktorverstärkungswandler wirkverbunden ist und die dafür ausgebildet ist, eine Ausgangsspannung von dem Leistungsfaktorverstärkungswandler zu empfangen; und einer Oberschwingungskomponente, die mit der Spannungssteuerung wirkverbunden ist und die dafür ausgebildet ist, eine Oberschwingungsspannung der Ausgangsspannung hinzuzufügen, um einen voreilenden Leistungsfaktor zu kompensieren, wobei die Oberschwingungsspannung dazu führt, dass die Wellenform des Stroms der Wellenform der Spannung nacheilt; wobei die Oberschwingungskomponente dafür ausgebildet ist, den voreilenden Leistungsfaktor zu kompensieren, und zwar durch das Erzeugen eines Leistungsfaktors nahe Null oder eines nacheilenden Leistungsfaktors als eine Funktion von Lastbedingungen.
Das System nach Anspruch 6, wobei die Oberschwingungskomponente zwischen den Leistungsfaktorverstärkungswandler und die Spannungssteuerung gekoppelt ist.
Das System nach Anspruch 6, wobei die Oberschwingungskomponente zwischen die Spannungssteuerung und eine Stromsteuerung gekoppelt ist.