[發(fā)明專利]一無源電路構件的有源電子仿真

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780068136.8
• 申請日: 2017-10-02
• 公開（公告）號: CN109906555B
• 公開（公告）日: 2023-04-04
• 發(fā)明（設計）人: 阿隆·庫珀曼
• 申請（專利權）人: 阿里爾科學創(chuàng)新有限公司
• 主分類號: H03H11/48
• 分類號: H03H11/48
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所(普通合伙) 31218
• 代理人: 翟羽

本發(fā)明公開一種電子仿真構件，用于有源地仿真一無源電子構件諸如一電容器或電感器，所述電容器或電感器具有一期望的值，所述電子仿真構件包括一對終端，用于連接到一外部電路，所述期望的值橫跨所述的一對終端而顯現(xiàn)；一電力變換器；及一待仿真類型的被動電子元件，但所述被動電子元件具有一值與待被仿真的所述值不同，且所述被動電子元件通過所述變換器從所述的一對終端被隔離。

技術領域及背景技術

本發(fā)明在一些實施例中涉及一無源電路構件的有源電子仿真，因此涉及一電子式電容器或一電子式電感器，更具體地但非排它地，涉及具有這種電子仿真構件的一電源供應器。

無源元件包括電容器及電感器，并且顯著地影響任何電源硬件的尺寸、重量及成本。此外，電解電容器在任何電力變換系統(tǒng)(power?conversion?system)的可靠性、壽命及MTBF方面構成瓶頸。所需的電容量與系統(tǒng)評級成比例，而高于幾百瓦的評級的電容增加通常通過并聯(lián)連接更多的離散的電容器單元而被進行，從而進一步降低可靠性。

電力變換器可以是交流對直流(AC-DC)、直流對直流(DC-DC)或交流對交流(AC到AC)，并且可以具有多個終端(terminals)。例如：可能存在多個電源，譬如說一太陽能發(fā)電廠及所述主電源。同樣地，可能存在具有不同特征的多個負載。雖然主電源本身受到調節(jié)，但其他電源可能提供較不干凈的信號，或者可能存在諧波。

電源中的紋波(ripple)(下文稱ΔP)可以預期具有交流(AC)電源/負載頻率的兩倍的倍數(shù)，并且為了良好的調節(jié)，被放置橫越所述電源供應器的所述電容器需要類似于每千瓦負載一毫法拉的物品。一毫法拉電容器是一非常大的電解電容器，并且電解電容器的壽命相對較短。然而，所述電容的全部能量含量實際上并未被使用。一小部分儲存的能量用于抑制信號中的紋波，其余的能量保持未使用狀態(tài)。

無源解決方案：

組合DC鏈路電容器與一串聯(lián)電感器創(chuàng)建一諧振濾波器，如果被適當調諧，則所述諧振濾波器可抑制雙電網(wǎng)頻率分量(double?grid?frequency?component)。然而，相對低的線路頻率使得諧振濾波器體積龐大，即降低直流鏈路(DC?link)電容意味著DC鏈路電感的增加。如果存在多個電網(wǎng)頻率諧波，例如在AC-AC變換器中，系統(tǒng)將需要針對每個重要諧波頻率的電容器-電感器耦合。此外，電容器電壓降可能高于直流鏈路電壓，具體取決于濾波器品質因數(shù)，需要增加電容器的額定電壓。

以功率因數(shù)進行取舍：

可以通過扭曲輸入電流以降低所述DC鏈路電容的值，使功率因數(shù)從統(tǒng)一值降低到最低允許限值，例如在以色列的0.92。然而，除了麻煩及計算密集之外，將諧波內容引入電網(wǎng)電流可能違反總諧波含量失真網(wǎng)格碼(total?harmonic?content?distortion?gridcode)，因此不能被視為一通用解決方案。而且，實現(xiàn)的電容減小相對微不足道。

有源解決方案：

一群有潛力(promising)的電容降低方法(promising?group?of?capacitancereduction?methods)利用基于電力電子器件(power?electronics)的輔助電路，進行仿真直流鏈路電容操作，同時利用更低的電容。操作原理基于以下觀察：電力匹配過程中使用的能量僅包括存儲在DC鏈路電容器中的一小部分能量，即，低得多的電容足以吸收雙電網(wǎng)頻率電力紋波。然而，一高的電容的值仍被需要以滿足所述嚴格的DC鏈路紋波要求。因此，去耦(decoupling)能量及紋波要求將允許從所述紋波限制約束中釋放所述大容量電容器，從而大大降低它的值。這種解決方案可以通過在大容量電容及DC鏈路之間插入一附加的雙向電力變換器，并且以并聯(lián)或以串聯(lián)連接輔助單元被實現(xiàn)。