用于消除諧波噪聲的方法和裝置制造方法

用于消除諧波噪聲的方法和裝置制造方法
【專利摘要】一種用于從傳輸處于基本頻率的電力的輸電線消除諧波噪聲的裝置包括一個濾波器和一個控制器，該控制器耦合至該傳感器并耦合至一個致動器-發(fā)電機(jī)。該濾波器將處于一個基本頻率的一個諧波的電力從由該輸電線所傳輸?shù)脑撾娦盘柗蛛x開。該控制器被配置成用于調(diào)制來自該輸電線的電力的消耗。該消耗受控于該致動器-發(fā)電機(jī)的電氣致動，這樣使得該致動器-發(fā)電機(jī)的該電氣致動造成來自該輸電線的處于該基本頻率的一個諧波的電力的消耗。該致動器-發(fā)電機(jī)耦合至一個可彈性形變的組件，這樣使得該致動器-發(fā)電機(jī)的電氣致動在該可彈性形變的組件中生成張力。
【專利說明】用于消除諧波噪聲的方法和裝置 相關(guān)申請的交叉引用
[0001] 本申請與2012年2月6日提交的標(biāo)題為"用于存儲能量的方法和裝置（Method and Apparatus for Storing Energy)"的美國專利號13/366, 774相關(guān)，該申請通過引用以 其全文結(jié)合于此。

【背景技術(shù)】
[0002] 輸電線通常具有少量的諧波噪聲（例如，120Hz、360Hz)。在基本頻率的倍數(shù)（例 如60Hz的倍數(shù)）發(fā)生的諧波噪聲可能是由各種活動引起的，包括輸電線開關(guān)操作，這些活 動在大約100Hz量級或更大量級的傳輸過程中可能生成噪聲。諧波噪聲還可以由大型最終 用戶引入系統(tǒng)。
[0003] 系統(tǒng)（如飛輪系統(tǒng)）通常未能校正大約這個量級的噪聲。某些用于消除諧波噪聲 的實(shí)施方式包括使用最終用戶局部地安裝的噪聲濾波器。雖然過濾系統(tǒng)可以產(chǎn)生更干凈的 電力（更接近指定頻率的電力），此類系統(tǒng)通常以生成總體系統(tǒng)損耗和減小所傳遞的電能 的總體電力和效率的方式來減小不想要的頻率。 概述
[0004] 諸位發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到，可以通過快速響應(yīng)系統(tǒng)消除諧波噪聲，這些快速響應(yīng)系 統(tǒng)能夠?qū)⒃诜且恢滦缘牟⒕唧w諧波頻率下所產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換成勢能，并從此勢能生成處于 所希望的頻率的電能。
[0005] 考慮到上述內(nèi)容，本披露涉及用于從由輸電線所傳輸?shù)碾娦盘栂C波噪聲的裝 置和方法，其中，該電信號包括處于基本頻率的電力。
[0006] 在本文中所描述的某些示例性發(fā)明實(shí)施例中，用于從傳輸處于基本頻率的電力的 輸電線消除諧波噪聲的該裝置包括一個濾波器，該濾波器被配置成用于將處于該基本頻率 的一個諧波的電力與由該輸電線所傳輸?shù)碾娏Ψ蛛x開。該裝置進(jìn)一步包括一個控制器，該 控制器耦合至該濾波器并耦合至一個致動器。該控制器通過電氣地致動該致動器來調(diào)制來 自該輸電線的處于該基本頻率的一個諧波的電力的消耗，這樣使得該致動器的該電氣致動 造成處于該基本頻率的該諧波的電能的消耗。該致動器耦合至一個可彈性形變的組件，這 樣使得該致動器的電氣致動在該可彈性形變的組件中生成張力。
[0007] 在某些實(shí)施例中，該濾波器可以進(jìn)一步被配置成用于將處于該基本頻率的該電力 傳遞通過該濾波器并回到該輸電線。在某些實(shí)施例中，該裝置可以包括一個傳感器，該傳感 器用于測量該輸電線中的噪聲，該噪聲的特征在于一個不同于該基本頻率的頻率。
[0008] 在某些實(shí)施例中，該致動器-發(fā)電機(jī)包括下列各項(xiàng)中的至少一項(xiàng)：電液壓式組件、 機(jī)電式組件、電磁式、或電流控式組件。在某些實(shí)施例中，該致動器發(fā)電機(jī)包括一個壓電式 組件。
[0009] 在某些實(shí)施例中，該可彈性形變的組件是一根電纜。該致動器可以耦合至該電纜 的一端。該致動器可以在該電纜上的位于該電纜的一個第一端和該電纜的一個第二端之間 的一個點(diǎn)處耦合至該電纜。該致動器可以在該電纜的一個第一端和該電纜的一個第二端處 耦合至該電纜。該電纜可以是非轉(zhuǎn)動式電纜、整體式電纜、絞合電纜、直的絞合電纜、或扭曲 的絞合電纜。該電纜可以具有圓形橫截面、矩形橫截面、或帶狀橫截面。該電纜可以由鋼、 有機(jī)聚合物、合成聚合物（如Kevlar (聚對苯二甲酰對苯二胺）或Zylon (聚亞苯基苯并二 噁唑））、或由碳纖維（如碳納米管）構(gòu)成。該電纜可以被配置成多次折疊，并且可以具有多 個軸承，被配置成多次折疊的該電纜被安置在這些軸承上。該裝置可以包括力、扭矩、或力 矩承受支架之一。該電纜可以是懸掛式電纜并且可以是預(yù)張緊的。該電纜可以包括多個與 其耦合的重物。
[0010] 在某些實(shí)施例中，該致動器耦合至該可彈性形變的組件，這樣使得該致動器-發(fā) 電機(jī)的電氣致動在該可彈性形變的組件中生成扭張力。在某些實(shí)施例中，該致動器耦合 至該可彈性形變的組件，這樣使得該致動器的電氣致動對該可彈性形變的組件生成線性張 力。
[0011] 在各實(shí)施例中，用于消除諧波噪聲的裝置可以包括一個殼體，該可彈性形變的組 件的至少一部分和該致動器-發(fā)電機(jī)被安置在該殼體中。
[0012] 在各實(shí)施例中，該致動器-發(fā)電機(jī)包括旋轉(zhuǎn)電動機(jī)，并且在某些實(shí)施例中，該致動 器包括線性電動機(jī)。
[0013] 該致動器可以被配置成用于維持施加至該可彈性形變的組件的張力，并且可以包 括下列各項(xiàng)中的至少一項(xiàng)：制動器、可釋放的棘輪、或可致動以將該可彈性形變的組件中所 生成的該張力維持在張緊狀態(tài)的可移動銷釘。
[0014] 在某些實(shí)施例中，該裝置可以包括一個傳感器，該傳感器耦合至該可彈性形變的 組件或該致動器中的至少一個，該傳感器被配置成用于測量一個由該致動器施加以在該可 彈性形變的組件中感生該張力的力或扭矩。在某些實(shí)施例中，該裝置可以包括一個應(yīng)變儀， 該應(yīng)變儀耦合至用于測量該彈性組件中的應(yīng)變（該應(yīng)變可以包括線性應(yīng)變或切應(yīng)變）的該 可彈性形變的組件。
[0015] 根據(jù)各實(shí)施例，該致動器耦合至該可彈性形變的組件，這樣使得該致動器的電氣 致動導(dǎo)致將一個橫向力施加至該可彈性形變的組件。
[0016] 在各實(shí)施例中，該裝置進(jìn)一步包括一個發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)耦合至該至少一個可彈 性形變的組件，這樣使得該發(fā)電機(jī)的通過該可彈性形變的組件中的張力的一次釋放的機(jī)械 致動引起由該致動器發(fā)電機(jī)進(jìn)行一次發(fā)電。在某些實(shí)施例中，該致動器和該發(fā)電機(jī)是耦合 的。在某些實(shí)施例中，該發(fā)電機(jī)進(jìn)一步被配置成用于生成處于該基本頻率的電力。在某些 實(shí)施例中，該發(fā)電機(jī)進(jìn)一步被配置成用于生成處于該諧波頻率的電力。
[0017] 其他示例性實(shí)施例包括提供一種用于從由輸電線所傳輸?shù)碾娦盘栆瞥C波信號 的裝置，該電信號傳輸處于一個基本頻率的電力，包括一個濾波器傳感器，該濾波器傳感器 被配置成用于將處于該基本頻率的一個諧波的電力從由該輸電線所傳輸?shù)脑撾娦盘柗蛛x 開。該裝置還包括一個耦合至該濾波器并耦合至一個功率轉(zhuǎn)換器的控制器，該控制器被配 置成用于調(diào)制來自該電信號的電能消耗，該消耗受控于該功率轉(zhuǎn)換器的電氣致動，這樣使 得通過該功率轉(zhuǎn)換器的該電氣致動來消耗由該濾波器所分離的電能。該功率轉(zhuǎn)換器可以耦 合至一個可彈性形變的組件，這樣使得該功率轉(zhuǎn)換器的電氣致動在該可彈性形變的組件中 生成張力。
[0018] 然而在其他示例性實(shí)施例中，用于從傳輸處于基本頻率的電力的輸電線消除諧波 噪聲的該裝置包括一個濾波器，該濾波器被配置成用于將處于該基本頻率的諧波的電力從 由該輸電線所傳輸?shù)碾娏Ψ蛛x開。該裝置進(jìn)一步包括一個控制器，該控制器耦合至該濾波 器并耦合至一個致動器-發(fā)電機(jī)。該控制器通過電氣地致動該致動器-發(fā)電機(jī)來調(diào)制來自 該輸電線的電力的消耗，這樣使得該致動器-發(fā)電機(jī)的該電氣致動造成處于該基本頻率的 該諧波頻率的已分離的電力的消耗。該致動器-發(fā)電機(jī)耦合至一個可彈性形變的組件，這 樣使得該致動器-發(fā)電機(jī)的電氣致動在該可彈性形變的組件中生成張力。
[0019] 某些示例性實(shí)施例提供了一種用于從由輸電線所傳輸?shù)碾娦盘栂C波噪聲的 方法，其中，該電信號傳輸處于一個基本頻率的電力。該方法包括通過濾波器將處于該基本 頻率的一個諧波的電力從由該輸電線所傳輸?shù)脑撾娦盘柗蛛x開。這些方法進(jìn)一步包括調(diào)制 來自該電信號的電能的消耗，該消耗受控于耦合至一個可彈性形變的組件的一個電動機(jī)的 電氣致動，該消耗被調(diào)制為使得通過該電動機(jī)的該電氣致動來消耗處于該基本頻率的一個 諧波的已分離的電能。該電動機(jī)可以耦合至該可彈性形變的組件，這樣使得將該電動機(jī)電 氣地致動造成該電動機(jī)在該可彈性形變的組件中生成張力。
[0020] 這些方法可以進(jìn)一步包括通過該可彈性形變的組件在釋放施加至該可彈性形變 的組件的張力的至少一部分的過程中產(chǎn)生的恢復(fù)力來致動耦合至該可彈性形變的組件的 發(fā)電機(jī)，由此發(fā)電。
[0021] 在某些實(shí)施例中，這些方法可以包括通過控制器對該發(fā)電機(jī)的調(diào)制和致動進(jìn)行調(diào) 節(jié)。
[0022] 在某些實(shí)施例中，這些方法可以包括將該發(fā)電機(jī)所生成的電力傳輸至由該輸電線 所傳輸?shù)碾娦盘枴?br> [0023] 在各實(shí)施例中，該電動機(jī)和該發(fā)電機(jī)是耦合的。在某些實(shí)施例中，該電動機(jī)可以包 括一個耦合至該發(fā)電機(jī)的驅(qū)動軸。
[0024] 在某些實(shí)施例中，該諧波可以處于一個60Hz、50Hz、或10Hz的間隔。
[0025] 示例性發(fā)明實(shí)施例還提供了 一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括有形存 儲介質(zhì)上所存儲的計(jì)算機(jī)可讀代碼。該計(jì)算機(jī)可讀代碼形成了由計(jì)算機(jī)可執(zhí)行用于從傳輸 處于基本頻率的電力的輸電線消除諧波噪聲的計(jì)算機(jī)程序。該計(jì)算機(jī)程序包括供濾波器將 處于該基本頻率的一個諧波的電力從由該輸電線所傳輸?shù)脑撾娦盘柗蛛x開的計(jì)算機(jī)代碼。 該計(jì)算機(jī)程序進(jìn)一步包括用于使得對來自該輸電線的電力進(jìn)行調(diào)制的計(jì)算機(jī)代碼，該消耗 受控于耦合至一個可彈性形變的組件的一個電動機(jī)的電氣致動，該消耗被調(diào)制為使得通過 該電動機(jī)的該電氣致動來消耗處于該基本頻率的一個諧波的已分離的電力。該電動機(jī)可以 耦合至該可彈性形變的組件，這樣使得將該致動器發(fā)電機(jī)電氣地致動造成該電動機(jī)在該可 彈性形變的組件中生成張力。 附圖簡要說明
[0026] 本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，附圖主要用于示意性目的并且不旨在限制在此所描述 的發(fā)明主題的范圍。
[0027] 圖1根據(jù)一個實(shí)施例展示了用于從輸電線消除諧波噪聲的裝置。
[0028] 圖2提供了包含諧波噪聲的示例性信號，可以執(zhí)行發(fā)明實(shí)施例來消除該諧波噪 聲。
[0029] 圖3根據(jù)一個實(shí)施例展示了用于從輸電線消除諧波噪聲的裝置。
[0030] 圖4根據(jù)一個實(shí)施例展示了一個具有扭轉(zhuǎn)的能量存儲和生成組件的諧波噪聲消 除系統(tǒng)。
[0031] 圖5根據(jù)一個實(shí)施例示出了一個具有線性地致動的能量存儲和生成組件的諧波 噪聲消除系統(tǒng)。
[0032] 圖6根據(jù)一個實(shí)施例示出了一個具有線性致動器的諧波噪聲消除系統(tǒng)，該諧波噪 聲消除系統(tǒng)被配置成用于沿著能量存儲組件的軸線平移。
[0033] 在此所披露的發(fā)明概念的特征和優(yōu)點(diǎn)將從下文給出的與附圖結(jié)合的詳細(xì)說明中 變得更加明顯。 詳細(xì)說明
[0034] 接下來是對與用于消除諧波噪聲的發(fā)明裝置、方法、和系統(tǒng)相關(guān)的各種概念及其 實(shí)施例的更詳細(xì)描述。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，可以用眾多方式中的任意一種來實(shí)現(xiàn)上文所介紹 并在下文更詳細(xì)討論的各種概念，因?yàn)樗兜母拍畈⒉幌抻谌魏尉唧w的實(shí)施方式。具體 實(shí)施方式和應(yīng)用的示例主要是為了說明的目的而提供的。
[0035] 在此所披露的各發(fā)明實(shí)施例總體上涉及用于從輸電線消除噪聲的方法和裝置。
[0036] 圖1根據(jù)一個實(shí)施例展示了用于從輸電線消除噪聲的裝置。諧波噪聲消除裝置 100包括一個傳感器140,該傳感器耦合至該輸電線以表征由該輸電線所傳輸?shù)念l率。在某 些實(shí)施例中，可以將一個第二傳感器安置在該輸電線中以用于后濾波表征，從而確定該濾 波器的有效性或新產(chǎn)生的電能的質(zhì)量。諧波噪聲消除裝置1〇〇進(jìn)一步包括一個諧波噪聲濾 波器101。該諧波噪聲濾波器可以包括但不限于低通濾波器、高通濾波器、或其組合（即帶 通濾波器）。例如，該低通濾波器可以允許基本上60HZ以下的頻率傳遞通過并繼續(xù)傳輸通 過該輸電線。該濾波器可以包括多個帶通，這些帶通具體地防止基本頻率或基頻的諧波傳 遞通過并繼續(xù)傳輸在或低于例如60Hz的頻率110通過該輸電線。處于指定的諧波的頻率 可以被路由至電動機(jī)-發(fā)電機(jī)102,在該電動機(jī)-發(fā)電機(jī)處，電力可以用于致動電動機(jī)-發(fā) 電機(jī)102中的電動機(jī)。該電動機(jī)-發(fā)電機(jī)可以被具體地配置成用于在對應(yīng)于從該輸電線消 除的頻率的指定頻率（或頻率范圍內(nèi)）運(yùn)行。
[0037] 從輸電線105所收獲的并被用來電氣地致動電動機(jī)發(fā)電機(jī)102中的發(fā)電機(jī)的電力 107可以在致動該電動機(jī)-發(fā)電機(jī)時被存儲為勢能。電動機(jī)-發(fā)電機(jī)102耦合至可彈性形 變的組件103以在其中生成張力，可以根據(jù)需要暫時地維持和釋放該張力。在某些實(shí)施例 中，電動機(jī)-發(fā)電機(jī)102中的發(fā)電機(jī)可以被配置成用于生成處于基本頻率的電能，該能量可 以被作為"干凈的"能量通過向輸電線104的傳輸過程108而重新引入，以供運(yùn)行于基本頻 率（例如60Hz)的最終用戶109所消耗。在某些實(shí)施例中，可以將該諧波噪聲消除系統(tǒng)安 置在殼體106內(nèi)。
[0038] 圖2提供了包含諧波噪聲的示例性信號，可以執(zhí)行在此所披露的各實(shí)施例來消除 該諧波噪聲?；l或基本頻率201代表大多數(shù)最終用戶正在消耗能量的頻率，并且從而是 所希望的傳輸頻率。由于生產(chǎn)和消耗中的各種異常，可以將包括處于基頻的諧波的頻率 (在此描繪為3階諧波）的諧波噪聲202引入輸電線的傳輸。根據(jù)發(fā)明實(shí)施例，過濾系統(tǒng)允 許處于基本頻率202的電力傳遞通過到達(dá)最終用戶（圖1中109)。該濾波器重新引導(dǎo)高階 諧波噪聲202以供電動機(jī)-發(fā)電機(jī)102消耗，該電動機(jī)-發(fā)電機(jī)可以用于通過將張力施加 至一個耦合至該電動機(jī)-發(fā)電機(jī)的可彈性形變的組件將該能量存儲為彈性勢能。
[0039] 圖3根據(jù)一個實(shí)施例展示了用于從輸電線消除噪聲的裝置。一旦該電動機(jī)-發(fā)電 機(jī)（通過由諧波噪聲202致動電動機(jī)）將能量存儲在可彈性形變的組件103中，可以將該 能量重新釋放至發(fā)電機(jī)102中以產(chǎn)生處于基本頻率201的干凈的電力。可替代地，如圖3 中所展示的，可以通過裝置300的電動機(jī)-發(fā)電機(jī)302存儲該能量并將其基本上用于生成 處于諧波頻率的電能303,以供諧波頻率最終用戶301所使用。
[0040] 圖4至圖6展示了一系列用于在各諧波噪聲消除系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的能量存儲和生成系 統(tǒng)。如上所述，所披露的存儲和生成系統(tǒng)可以用于生成處于基頻或基本頻率或更高階頻率 (如處于諧波頻率）的電力，從而通過運(yùn)行在不同于電網(wǎng)上所傳輸?shù)幕绢l率的頻率的各 用戶滿足二階和三階或更高的頻率需求要求。
[0041] 圖4根據(jù)一個實(shí)施例展示了一個具有扭轉(zhuǎn)的能量存儲和生成組件的諧波噪聲消 除系統(tǒng)。裝置400的扭轉(zhuǎn)的能量存儲和生成組件以輸電線105的形式與電源相連。在圖4 中所描繪的實(shí)施例中，能量存儲和生成裝置400包括可彈性形變的組件401。可彈性形變的 組件401可以由電纜構(gòu)成。該可彈性形變的構(gòu)件耦合至一個致動器，該致動器在所描繪的 實(shí)施例中是組合的電動機(jī)-發(fā)電機(jī)402的形式。電動機(jī)-發(fā)電機(jī)402在所展示的示例性實(shí) 施例中是旋轉(zhuǎn)式致動器。根據(jù)各發(fā)明實(shí)施例，可彈性形變的構(gòu)件401可以耦合至一個單獨(dú) 的電動機(jī)或致動器和一個單獨(dú)的發(fā)電機(jī)。電動機(jī)-發(fā)電機(jī)402耦合至組件401，以用于可旋 轉(zhuǎn)地向組件401施加扭張力（參考致動方向411)。在所展示的實(shí)施例中，電動機(jī)-發(fā)電機(jī) 耦合至組件401的末端。組件401的與耦合至電動機(jī)-致動器402的末端相對的末端耦合 至一個靜止結(jié)構(gòu)，從而當(dāng)致動耦合至該電動機(jī)-發(fā)電機(jī)的一端時幫助扭曲組件401。像這 樣，在旋轉(zhuǎn)致動電動機(jī)-發(fā)電機(jī)402時，組件401被扭曲成與想要將該組件返回至其未扭曲 的配置的返回力相反。通過底座405將該電動機(jī)-發(fā)電機(jī)錨固至靜止結(jié)構(gòu)406,從而當(dāng)扭張 力施加至組件401時將該電動機(jī)維持在靜止取向。
[0042] 通過從輸電線105傳輸?shù)碾娔芫唧w地通過處于基本頻率的諧波頻率的已過濾電 能來致動電動機(jī)-發(fā)電機(jī)402。在各實(shí)施例中，電動機(jī)-發(fā)電機(jī)402可以被專門地適配成用 于在諧波頻率下運(yùn)行。在某些實(shí)施例中，能量存儲和生成裝置400可以被安置在一個殼體 中，該殼體直接耦合至承載該輸電線的電線桿，并且可以直接或間接耦合至該輸電線。在該 電動機(jī)-發(fā)電機(jī)間接耦合至該輸電線的實(shí)施例中，中間組件（如變壓器或整流器）可以被 安置在輸電線105和電動機(jī)-發(fā)電機(jī)402之間。
[0043] 可以致動電動機(jī)-發(fā)電機(jī)402以用于功率調(diào)節(jié)，例如當(dāng)產(chǎn)生了比所需要的電力的 更多的電力時。具體響應(yīng)于需求的減小或容量的增加，在此所描述的各實(shí)施例可以被用作 一種用于通過被電動機(jī)-發(fā)電機(jī)所消耗以用于彈性地拉伸組件401來暫時存儲一部分過多 的能量的機(jī)制。當(dāng)需求增大并且容量減小時，可以快速地釋放所存儲的能量從而為能量生 成容量提供快速替代品。
[0044] 電動機(jī)-發(fā)電機(jī)402通常包括兩個基本組件，這兩個基本組件包括：一個轉(zhuǎn)子和一 個定子?；蛘咴撧D(zhuǎn)子或者該定子可以組成電樞或磁場?？梢酝ㄟ^激磁線圈來創(chuàng)造該磁場， 可以通過來自該輸電線的一部分電力將該激磁線圈通電。來自該輸電線的電力還可以提供 一個電流，從而驅(qū)動該磁場。該電動機(jī)-發(fā)電機(jī)的電動機(jī)部分可以包括一個AC或一個DC 電動機(jī)，包括但不限于多相、異步或同步AC電動機(jī)。在某些實(shí)施例中，該電動機(jī)可以包括一 個制動器組件以將扭曲的組件401固定成應(yīng)變配置。在各實(shí)施例中，該制動器可以直接約 束該電動機(jī)的轉(zhuǎn)子。在其他實(shí)施例中，如在此進(jìn)一步披露的，該制動器可以約束組件401并 且可以包括一個系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以是整體的或與電動機(jī)-發(fā)電機(jī)402和組件401分開的。 [0045] 可以針對所需要的時間幀將組件401固定為扭曲的配置并可以應(yīng)命令將其釋放。 可以通過控制器來控制電動機(jī)-發(fā)電機(jī)402的控制，包括致動和釋放。該控制器可以是本 地控制器或可以包括遠(yuǎn)程受控系統(tǒng)。在適當(dāng)?shù)拿钕?，可以釋放扭曲的組件401。由該扭曲 的組件的釋放所施加的恢復(fù)力可以用于機(jī)械地移動該電動機(jī)-發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，這樣使得該 磁場的運(yùn)動會感生一個電流在之前被該輸電線通電的線圈內(nèi)流動。該轉(zhuǎn)子的機(jī)械運(yùn)動所感 生的電流可以被向后朝該輸電線引導(dǎo)，并由此被向后插入電網(wǎng)中的電力。
[0046] 在各實(shí)施例中，還可以包括一個電容器來存儲超過電線中的張力可以彈性地保存 的能量。例如，如果需要被從電網(wǎng)分流以保持輸電線運(yùn)行于正確功率水平和頻率的能量超 過組件402中的張力可存儲的電力，可以釋放該張力的至少一部分以為電容器充電，并且 來自電網(wǎng)的多余能量可以用于為組件402重新充電或向其重新施加張力?？梢岳缤ㄟ^ 應(yīng)變儀或其他傳感器來監(jiān)控電纜中的張力，以用于確定何時到達(dá)該可彈性形變的組件的容 量。這種針對在設(shè)備（如電容器）和可彈性形變的組件402之間共享電力的方法提供了系 統(tǒng)400的增大的總體容量。在某些實(shí)施例中，通過拉緊的組件的恢復(fù)力所生成的能量可以 用于將場磁鐵磁化?？梢酝ㄟ^多個連接404來促進(jìn)輸入至電動機(jī)-發(fā)電機(jī)402的電力和從 電動機(jī)-發(fā)電機(jī)402輸出的電力，這些連接可以連接到耦合至輸電線105的中央連接接口 407。如所述地，可以將電能409從輸電線105傳輸至裝置400,并且可以將電能408從裝置 400傳輸至輸電線105。
[0047] 可以提供一個控制系統(tǒng)以用于控制裝置400的電能消耗和生成。該控制系統(tǒng)可以 連接至一個傳感器以用于監(jiān)控輸電線105中所傳輸?shù)碾娏Φ念l率。從該傳感器所接收到的 信息可以用于按需要啟動、增加、或降低能量消耗，以將該輸電線維持在特定頻率。該控制 系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)一種計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序可以被配置成用于控制多個能量存儲和生成 裝置的運(yùn)行。
[0048] 圖5根據(jù)一個發(fā)明實(shí)施例示出了一個具有線性地致動的能量存儲和生成組件的 諧波噪聲消除系統(tǒng)。根據(jù)一個發(fā)明實(shí)施例，被線性地致動的電動機(jī)發(fā)電機(jī)502在橫向于一 個能量存儲組件的軸線的方向平移。在某些實(shí)施例中可以僅僅包括（具有分開的發(fā)電機(jī) 的）電動機(jī)的電動機(jī)-發(fā)電機(jī)502線性地致動。如圖5中所展示的，通過從輸電線105傳 輸?shù)碾娔芫€性地致動電動機(jī)502會使得電動機(jī)（或其至少一部分）在（如箭頭507所指示 的）橫向于可彈性形變的組件501的軸線的方向移動。由于組件501通過（可以允許旋轉(zhuǎn) 的）耦合器504耦合至電動機(jī)-發(fā)電機(jī)502,當(dāng)電動機(jī)502被致動時，組件501被橫向地拉 伸，并且組件501中的張力由此增大。相應(yīng)地，一個恢復(fù)力正在作用于被錨固在錨狀物503 的組件501，該力與組件501的一部分距其中立位置的橫向位移成比例。如進(jìn)一步所展示 的，電動機(jī)-發(fā)電機(jī)502可以被安置在軌道505上，這些軌道剛性地耦合至支撐結(jié)構(gòu)506。 軌道505維持電動機(jī)發(fā)電機(jī)502的準(zhǔn)確對準(zhǔn)。此外，由于可以施加在電動機(jī)-發(fā)電機(jī)502 上的線性和可能往復(fù)的運(yùn)動，軌道505可以包括線圈，當(dāng)電動機(jī)-發(fā)電機(jī)502借助對拉伸的 組件501的恢復(fù)力的施加穿過線圈時，在這些線圈內(nèi)可以感生電流以用于發(fā)電?？梢酝ㄟ^ 軌道505中的線圈輸入用于電氣地致動電動機(jī)-發(fā)電機(jī)502以移動電動機(jī)-發(fā)電機(jī)和張力 組件501的輸入電流。向線圈505中輸入和感生電流可以比向電動機(jī)-發(fā)電機(jī)中輸入電流 有利，并且在某些實(shí)施方式中像這樣在軌道505創(chuàng)造磁場允許原線圈以及從而與其連接的 電線保持靜止。
[0049] 圖6根據(jù)一個實(shí)施例示出了一個具有線性致動器的諧波噪聲消除系統(tǒng)，該諧波噪 聲消除系統(tǒng)沿著能量存儲組件的軸線平移。裝置600的在某些實(shí)施例中可以僅僅包括（具 有分開的發(fā)電機(jī)的）電動機(jī)的電動機(jī)-發(fā)電機(jī)602還線性地致動。然而，與圖5中所展示 的實(shí)施例相反，當(dāng)通過從輸電線105傳輸?shù)碾娔鼙痪€性地致動時，圖6中所示的實(shí)施例會使 得電動機(jī)（或其至少一部分）在（如箭頭607所指示的）沿著或平行于可彈性形變的組件 601的軸線的方向移動。圖6進(jìn)一步展示了多個獨(dú)立的制動組件604。可以將制動器604致 動以在組件601上施加向內(nèi)的和反向地相對的力?？梢栽跀U(kuò)展之后施加此夾緊力，從而維 持拉伸的組件601內(nèi)的勢能，而不需要電動機(jī)和其中的軸承組件承受由張緊的組件601的 恢復(fù)力施加在電動機(jī)或其中所包含的軸承上的高軸向力。如結(jié)合圖5所述，電動機(jī)-發(fā)電 機(jī)602可以被安置在一個或多個軌道605上，這些軌道可以包括多個線圈，當(dāng)電動機(jī)-發(fā)電 機(jī)602借助對拉伸的組件601的恢復(fù)力的施加穿過線圈時，可以在這些線圈內(nèi)感生電流以 用于發(fā)電。可以通過軌道605中的線圈輸入用于電氣地致動電動機(jī)-發(fā)電機(jī)602以移動電 動機(jī)-發(fā)電機(jī)和張力組件601的輸入電流。
[0050] 雖然在此描述和展示了各種發(fā)明實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將很容易地預(yù)想到 多種用于執(zhí)行該功能和/或獲得這些結(jié)果和/或在此所描述的優(yōu)點(diǎn)中的一個或多個的其他 裝置和/或結(jié)構(gòu)，并且此類變化和/或修改中的每一種被認(rèn)為處于在此所描述的發(fā)明實(shí)施 例的范圍內(nèi)。更一般地說，本領(lǐng)域技術(shù)人員將很容易地認(rèn)識到，在此所描述的所有參數(shù)、尺 寸、材料和配置旨在為示例性的，并且實(shí)際的參數(shù)、尺寸、材料、和/或配置將取決于特定應(yīng) 用和/或這/這些發(fā)明教導(dǎo)所用于的應(yīng)用。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到或能夠確定僅使用例 程試驗(yàn)、在此所描述的具體發(fā)明實(shí)施例的許多等效物。因此應(yīng)當(dāng)理解的是，前述實(shí)施例僅僅 通過舉例呈現(xiàn)，并且在所附權(quán)利要求書及其等效物的范圍內(nèi)，可以不同于如具體描述和所 要求保護(hù)的那樣實(shí)踐發(fā)明實(shí)施例。本披露的發(fā)明實(shí)施例涉及在此所描述的每種單獨(dú)的特 征、系統(tǒng)、物品、材料、工具包、和/或方法。另外，兩種或更多種此類特征、系統(tǒng)、物品、材料、 工具包、和/或方法的任何組合都包括在本披露的發(fā)明范圍內(nèi)，如果此類特征、系統(tǒng)、物品、 材料、工具包、和/或方法不是互相不一致的。
[0051] 可以用眾多方法中的任何一種來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述實(shí)施例。例如，可以使用硬件、 軟件或其組合來實(shí)現(xiàn)某些實(shí)施例。當(dāng)用軟件實(shí)現(xiàn)實(shí)施例的任一方面的至少一部分時，可以 在（無論設(shè)置在單個計(jì)算機(jī)還是分布在多個計(jì)算機(jī)之間的）任意適當(dāng)?shù)奶幚砥骰蛱幚砥骷?合上執(zhí)行軟件代碼。
[0052] 在這方面，可以將本發(fā)明的各方面的至少一部分實(shí)施為一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì) (或多種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)）（例如，計(jì)算機(jī)存儲器、一個或多個軟盤、高密度磁盤、光盤、 磁帶、閃存存儲器、現(xiàn)場可編程門陣列或其他半導(dǎo)體器件中的電路配置、或其他有形計(jì)算機(jī) 存儲介質(zhì)或非暫時性介質(zhì)），該計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)編碼有一個或多個程序，當(dāng)在一個或多 個計(jì)算機(jī)或其他處理器上執(zhí)行這個或這些程序時，該一個或多個程序執(zhí)行實(shí)施上文所討論 的技術(shù)的各實(shí)施例的方法。該或這些計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以是可移植的，這樣使得其上所存 儲的該或這些程序可以被加載到一個或多個不同計(jì)算機(jī)或其他處理器上以實(shí)施如上文所 討論的本技術(shù)的各個方面。
[0053] 在此以一般意義使用術(shù)語"程序"或"軟件"以指代任何類型的計(jì)算機(jī)代碼或計(jì)算 機(jī)可執(zhí)行的指令集，可以采用該計(jì)算機(jī)代碼或計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的指令集對計(jì)算機(jī)或其他處理 器編程以實(shí)施如上文所討論的本技術(shù)的各個方面。另外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，根據(jù)本實(shí)施例的 一個方面，一種或多種被執(zhí)行時會執(zhí)行本技術(shù)的方法的計(jì)算機(jī)程序不需要駐留在單個計(jì)算 機(jī)或處理器上，但是可以用模塊化的方式分布在許多不同計(jì)算機(jī)或處理器之中以實(shí)施本技 術(shù)的各個方面。
[0054] 計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的指令可以被一個或多個計(jì)算機(jī)或其他設(shè)備以許多形式（如程序 模塊）執(zhí)行。通常，程序模塊包括執(zhí)行具體任務(wù)或?qū)嵤┚唧w抽象數(shù)據(jù)類型的例程、程序、對 象、組件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。在各實(shí)施例中，通?？梢园凑账Ｍ哪菢咏M合或分布程序模塊的 功能。
[0055] 同樣，在此所描述的技術(shù)可以被實(shí)施為一種方法，提供了該方法的至少一個示例。 可以用任何適當(dāng)?shù)姆绞綄ψ鳛樵摲椒ǖ囊徊糠侄鴪?zhí)行的動作進(jìn)行排序。相應(yīng)地，實(shí)施例可 以被構(gòu)造為在其中可以用不同于所展示的順序執(zhí)行多個動作，可以包括同時執(zhí)行某些動 作，即使這些動作在示意性實(shí)施例中示為順序的動作。
[0056] 權(quán)利要求書不應(yīng)當(dāng)被解讀為限制于所描述的順序或元件，除非表明了這種效果。 應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，在不背離所附權(quán)利要求書的精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 可以進(jìn)行各種形式和細(xì)節(jié)上的改變。要求了在某些權(quán)利要求書及其等效物的精神和范圍內(nèi) 的所有實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于從由輸電線所傳輸?shù)碾娦盘栂C波噪聲的裝置，該電信號傳輸處于一個 基本頻率的電力，該裝置包括： 一個濾波器，該濾波器被配置成用于將處于該基本頻率的一個諧波的電力從由該輸電 線所傳輸?shù)脑撾娦盘柗蛛x開；以及 一個控制器，該控制器耦合至該濾波器并耦合至一個致動器，該控制器被配置成用于 調(diào)制處于該基本頻率的該諧波的電力的消耗，該消耗受控于該致動器的電氣致動，這樣使 得通過該致動器的該電氣致動來消耗處于該基本頻率的該諧波的電能， 其中，該致動器耦合至一個可彈性形變的組件，這樣使得該致動器的電氣致動在該可 彈性形變的組件中生成張力。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，該濾波器被配置成用于將處于該基本頻率的該電 力傳遞通過該濾波器并回到該輸電線。
3. 如權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括一個傳感器，該傳感器用于測量該輸電線中 的噪聲，該噪聲的特征在于一個不同于該基本頻率的頻率。
4. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，該致動器包括下列各項(xiàng)中的至少一項(xiàng)：一個電液壓 式組件、一個機(jī)電式組件、一個電磁式組件、或一個電流控式組件。
5. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中該致動器包括一個壓電式組件。
6. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，該可彈性形變的組件是一根電纜。
7. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，該致動器耦合至該電纜的一端。
8. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，該致動器在該電纜上位于該電纜的一個第一端和 該電纜的一個第二端之間的一個點(diǎn)處耦合至該電纜。
9. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，該致動器耦合至該電纜的一個第一端和該電纜的 一個第二端。
10. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，該電纜由鋼構(gòu)成。
11. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，該電纜由一種有機(jī)聚合物構(gòu)成。
12. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，該電纜由一種合成聚合物構(gòu)成。
13. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，該電纜由一種碳纖維構(gòu)成。
14. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，該電纜被配置成多次折疊。
15. 如權(quán)利要求14所述的裝置，進(jìn)一步包括多個軸承，被配置成多次折疊的該電纜被 安置在這些軸承上。
16. 如權(quán)利要求6所述的裝置，進(jìn)一步包括一個耦合至該電纜的受力支架。
17. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，該電纜是一根懸掛式電纜。
18. 如權(quán)利要求17所述的裝置，進(jìn)一步包括多個耦合至該懸掛式電纜的重物。
19. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，該電纜是預(yù)張緊的。
20. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，該致動器耦合至該可彈性形變的組件，這樣使得 該致動器的電氣致動在該可彈性形變的組件中生成扭張力。
21. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，該致動器耦合至該可彈性形變的組件，這樣使得 該致動器的電氣致動在該可彈性形變的組件中生成線性張力。
22. 如權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括一個殼體，該可彈性形變的組件的至少一部 分和該致動器被安置在該殼體中。
23. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中該致動器包括一個旋轉(zhuǎn)電動機(jī)。
24. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中該致動器包括一個線性電動機(jī)。
25. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，該致動器被進(jìn)一步配置成用于維持該可彈性形變 的組件中所生成的該張力。
26. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，該致動器包括下列各項(xiàng)中的至少一項(xiàng)：一個制動 器、一個可釋放的棘輪、或一個可致動以維持該可彈性形變的組件中所生成的該張力的可 移動銷釘。
27. 如權(quán)利要求1所述的儲裝置，進(jìn)一步包括一個傳感器，該傳感器耦合至該可彈性形 變的組件或該致動器中的至少一個，該至少一個傳感器被配置成用于測量一個由該致動器 施加以在該可彈性形變的組件中生成該張力的力。
28. 如權(quán)利要求1所述的儲裝置，進(jìn)一步包括一個傳感器，該傳感器耦合至該可彈性形 變的組件或該致動器中的至少一個，該至少一個傳感器被配置成用于測量一個由該致動器 施加以在該可彈性形變的組件中感生該張力的扭矩。
29. 如權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括至少一個傳感器，該至少一個傳感器耦合至 該可彈性形變的組件或該致動器中的至少一個，該至少一個傳感器被配置成用于測量該可 彈性形變的組件中的應(yīng)力。
30. 如權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括一個應(yīng)變儀，該應(yīng)變儀耦合至該可彈性形變 的組件以用于測量該彈性組件中的應(yīng)變。
31. 如權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括一個應(yīng)變儀，該應(yīng)變儀耦合至該可彈性形變 的組件以用于測量該可彈性形變的組件中的線性應(yīng)變。
32. 如權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括一個應(yīng)變儀，該應(yīng)變儀耦合至該可彈性形變 的組件以用于測量該可彈性形變的組件中的切應(yīng)變。
33. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，該致動器耦合至該可彈性形變的組件，這樣使得 該致動器的電氣致動導(dǎo)致將一個橫向力施加至該可彈性形變的組件。
34. 如權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括一個發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)耦合至該至少一個可 彈性形變的組件，這樣使得該發(fā)電機(jī)的通過該可彈性形變的組件中的張力的一次釋放的機(jī) 械致動引起由該發(fā)電機(jī)進(jìn)行一次發(fā)電。
35. 如權(quán)利要求34所述的裝置，其中該致動器和該發(fā)電機(jī)是耦合的。
36. 如權(quán)利要求34所述的裝置，其中，該發(fā)電機(jī)被配置成用于生成處于該基本頻率的 電力。
37. 如權(quán)利要求34所述的裝置，其中，該發(fā)電機(jī)被配置成用于生成處于該諧波頻率的 電力。
38. -種用于從由輸電線所傳輸?shù)碾娦盘栂C波噪聲的裝置，該電信號傳輸處于一 個基本頻率的電力，該裝置包括： 一個濾波器，該濾波器被配置成用于將處于該基本頻率的一個諧波的電力從由該輸電 線所傳輸?shù)脑撾娦盘柗蛛x開；以及 一個控制器，該控制器耦合至該濾波器并耦合至一個功率轉(zhuǎn)換器，該控制器被配置成 用于調(diào)制處于該基本頻率的該諧波的電力的消耗，該消耗受控于該功率轉(zhuǎn)換器的電氣致 動，這樣使得通過該功率轉(zhuǎn)換器的該電氣致動來消耗處于該基本頻率的該諧波的電能， 其中，該功率轉(zhuǎn)換器耦合至一個可彈性形變的組件，這樣使得該功率轉(zhuǎn)換器的電氣致 動在該可彈性形變的組件中生成張力。
39. -種用于從輸電線消除諧波噪聲的裝置，該輸電線傳輸處于一個基本頻率的電力， 該裝置包括： 一個濾波器，該濾波器被配置成用于將處于該基本頻率的一個諧波的電力從由該輸電 線所傳輸?shù)脑撾娏Ψ蛛x開；以及 一個控制器，該控制器耦合至該濾波器并耦合至一個致動器-發(fā)電機(jī)，該控制器被配 置成用于調(diào)制來自該輸電線的該電力的消耗，該消耗受控于該致動器-發(fā)電機(jī)的電氣致 動，這樣使得該致動器-發(fā)電機(jī)的該電氣致動造成處于該基本頻率的該諧波頻率的已分離 的電力的消耗， 其中，該致動器-發(fā)電機(jī)耦合至一個可彈性形變的組件，這樣使得該致動器-發(fā)電機(jī)的 電氣致動導(dǎo)致將張力施加至該可彈性形變的組件。
【文檔編號】H03B1/00GK104094522SQ201380007507
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2013年2月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月6日
【發(fā)明者】阿里斯代爾·K·陳, 杰弗里·F·迪恩, 亞倫·法伊克, 威廉姆·格羅斯, 羅德里克·A·海德, 愛德華·K·Y·榮格, 喬丁·T·卡勒, 內(nèi)森·P·米佛德, 克拉倫斯·T·特格林, 小洛厄爾·L·伍德 申請人:埃爾瓦有限公司