阅读说明：本技术 用于控制无功功率需求的照明网络 (Lighting network for controlling reactive power demand ) 是由 V.普佳利 N.乌杜帕 M.乔拉查古达 V.S.普莱拉 V.施瓦纳 于 2018-05-16 设计创作，主要内容包括：一种用于更改交流(AC)电源(5)的功率因子的照明网络。该照明网络包括具有第一无功类型的无功组件的照明器(2、3),该无功组件通过控制器可控制地耦合到AC电源,以便调节AC电源的功率因子。控制器基于指示AC电源的功率因子的功率因子信号来控制照明器的耦合,该功率因子信号受到具有第二无功类型的无功负载的器具(6)的影响,该器具不同于照明器中的任一个。优选地,第一无功类型是电容性的,并且第二无功类型是电感性的。(A lighting network for modifying the power factor of an Alternating Current (AC) power source (5). The lighting network comprises luminaires (2, 3) with reactive components of a first reactive type, which are controllably coupled to the AC power source by a controller for adjusting the power factor of the AC power source. The controller controls the coupling of the luminaires based on a power factor signal indicative of the power factor of the AC power source, the power factor signal being affected by an appliance (6) having a reactive load of a second reactive type, the appliance being different from any of the luminaires. Preferably, the first reactive type is capacitive and the second reactive type is inductive.)

用于控制无功功率需求的照明网络

技术领域

本发明涉及照明网络领域，并且尤其涉及接收交流（AC）电源的照明网络。

背景技术

由于电压和频率波动以及电力线中无功功率和更高谐波含量的变化，电气功率分布网络面临着差的市电电源质量的问题。在电气市电源与连接的负载之间至少平衡无功电气功率（即，平衡供应和需求）经常用来提高市电电源质量。

通常，为了平衡对负载的电气功率的供应和需求，修改电气功率的生成以跟随负载需求。然而，由于在负载或发电能力方面可能存在突然的变化，诸如发电机关闭，因此仅依靠修改该生成并不总是高效且可靠的。

目前，为了部分克服此问题，可以使用需求侧管理（DSM），其中最终用户将在高峰时间（峰值负载管理）或在公用事业公司的要求下（需求响应）减少/关闭负载中的至少一些。

GB2411971A描述了一种可以应用于路灯的功率因子调节设备。功率因子调节设备检测路灯的输入电流和电压，以便计量路灯的功率因子。路灯的电路的电容器可以通过功率因子调节单元在电源和负载之间切换，以便帮助平衡对负载的电气功率的供应和需求。

US20150130363A1公开了一种LED驱动设备，其具有在输入端处并且与整流器并联的多个电容器。基于LED驱动设备中的转换器的输入电压或输出电压来选择性地接通电容器。

发明内容

现有技术的缺点在于，它受限于单个照明器，诸如单个路灯，并且它只能补偿该特定照明器中的功率因子。在包括多个照明器的照明网络中，在照明器中的每一个中部署功率因子调节设备不是经济的。此外，在包括照明网络和其他器具的更大的电气网络中，如果使用根据现有技术的设备，则照明网络只能补偿自身。这样的网络不能够补偿由其他器具引起的功率因子降低。

US7531922B1公开了一种使用照明来执行设施范围的功率因子校正的方法和装置。解决方案是有意使电子照明镇流器出现非统一的功率因子负载。对镇流器进行编程，以创建有目的地抵消建筑物中其他位置产生的不同功率因子或不同谐波失真的功率因子或谐波失真，和/或创建降低的谐波失真或统一功率因子。该现有技术的缺点在于，由于镇流器通常是有源电路，并且需要调整镇流器的控制回路以实现不容易的功能，因此修改镇流器的行为相对复杂。

本发明的实施例的基本思想是以分布式方式实现功率因子补偿，使得一个照明器可以补偿另一器具的功率因子劣化。照明器和另一器具两者都连接到相同的AC电源，尽管它们可能位于分层配电网络中的相同或不同位置处。在分层分布网络的主AC输入端处，功率因子被补偿，并且可以减少对公用事业提供商的需求。照明器能够接收来自遥控器的命令，该命令与另一器具的功率因子劣化相关联。

本发明由权利要求限定。

根据依照本发明的一方面的示例，提供了一种照明网络，包括：多个照明器，被适配为连接至交流电（AC）电源，其中，每个照明器包括发光布置和选择性地可耦合到AC电源的第一无功类型的无功组件；以及控制器，被适配为：接收功率因子信号，该功率因子信号指示AC电源的功率因子，并且受到具有连接到该AC电源的第二无功类型的无功负载的器具的影响，其中该器具不同于照明器中的任何一个；并且基于器具的接收的功率因子信号，控制每个照明器的无功组件与AC电源的耦合，以便调节AC电源的功率因子。

照明网络使得照明网络中的照明器能够参与电网功率质量校正。特别地，照明器设置有无功组件（例如，包括电容器、电感器或超级电容器），该无功组件可以可控制地耦合至AC电源，诸如市电源。在一些示例中，无功组件可以使AC电源中的至少一些分流（例如，到地或参考电压）。

这使得照明网络能够控制AC电源的功率因子和电压平衡。因此，照明网络可以通过改善AC电源的功率因子和/或减少电压不平衡来帮助补偿较差质量的AC电源。当照明网络被安装在参与主动/无功补偿的建筑物中时，这种照明网络可以特别地帮助电网稳定。

与现有技术US7531922B1的区别在于，它不对照明器中的驱动器或镇流器进行编程或调谐，而仅需要耦合或解耦与照明驱动器分开的无功组件。应用非常方便。

为了控制AC电源的功率因子，控制器基于接收到的功率因子信号来控制相应的两个或更多个照明器的第一无功类型的两个或更多个无功组件的耦合。因此，提供了一种系统级别实现方式，其中管理照明器的无功组件，以便能够实现控制AC电源的功率因子。

这允许更精确地控制如何补偿或以其他方式调整AC电源的功率因子/在何处补偿或以其他方式调整AC电源的功率因子。这样，AC电源的补偿可以遍及照明网络分布，而不是集中在单个照明器中。这可以进一步使得功率因子管理的改进技术能够在系统范围级别内实现，诸如要管理的位置特定管理或分组照明器。

接收到的功率因子信号受到具有第二无功类型（即，不一定与照明器相关联）的无功负载的器具的影响，并相应地改变。这样，对照明器的无功组件的控制可以补偿由具有无功负载（诸如电气网络上的HVAC系统）的其他器具的需求导致的功率因子的偏差。这样，可以通过该电气网络的照明网络来校正或改进整个电气网络的功率因子。

可以从能量表获得功率因子信号，该能量表可以位于建筑物的市电输入端处或市电输入端与从市电输入端汲取功率的负载之间的中间节点处。这确保了照明系统有助于补偿提供给多个不同负载（即，而不仅仅是单个照明器）的不良功率因子。

优选地，第一无功类型的每个无功组件是电容性组件和电感性组件中的相同一个，并且第二无功类型的无功负载是电容性负载和电感性负载中的另一个。在一些其他实施例中，每个照明器的无功组件可以例如包括可单独控制的电容性和电感性组件，以提供对AC电源的功率因子的改进控制。

优选地，第一无功类型是电容性的，并且第二无功类型是电感性的。电气网络中的许多重负载是电感性的，诸如带有电动机/压缩机的那些负载，例如空调、冰箱、电梯。因此，该实施例可以更好地减轻那些重负载对功率因子的影响。

照明网络（具有照明器）可以被适配为可连接到AC电源的第一分配分支，其中具有第二无功类型的无功负载的器具在相同的第一分配分支中，并且照明网络还包括功率因子检测器，其被适配为在照明网络的输入节点处检测AC电源的功率因子，并且控制器被适配为从功率因子检测器接收功率因子信号。在此，照明网络可以与相同分配分支中的器具混合/交错，使得可以在影响AC电源的功率因子的器具附近完成功率因子补偿。

在其他实施例中，照明网络可连接至AC电源的第一分配分支，其中具有第二无功类型的无功负载的器具在AC电源的第二不同的分配分支中，其中控制器被适配为：从与第二分配分支中的具有第二无功类型的无功负载的器具相关联的远程功率因子检测器接收功率因子信号。在配电网络中，不同种类的设备有时被放在不同的分支中，以便于控制/监测。然而，一个分支中的照明器仍然可以用来补偿另一分支中的另一器具，并且由公用事业提供商提供的主输入端处的功率因子仍得到改善。

因此，可以提供一种功率因子检测器，其被适配为在电气网络的各种位置处检测AC电源的功率因子。在一些实施例中，功率因子检测器监测到特定电气网络（例如，与整个建筑物相关联）的市电源。在其他实施例中，功率因子检测器监测在与从市电源汲取功率的一个或多个负载相关联的节点处提供的电源。功率因子检测器可以包括能量表或能量子表。

特别地，功率因子检测器可以检测多个照明器的分配分支中或具有第二无功类型的无功负载的器具的分配分支中的功率因子。因此，检测到的功率因子可以在照明器/其他器具本地，或者更远离照明器/其他器具。

可选地，功率因子检测器在中间节点处检测功率因子，照明器和具有第二无功类型的无功负载的器具的组合连接到该中间节点。然而，功率因子检测器可以替代地在只有具有第二无功类型的无功负载的器具连接到的中间节点处检测功率因子。

可选地，多个照明器包括两个或更多个照明器的至少两个集合；并且控制器被适配为：获得与提供给两个或更多个照明器的每个集合的AC电源相关联的相应功率因子信号；以及基于与该照明器的集合相关联的功率因子信号，控制多个照明器中的每个照明器的无功组件的耦合。

可以提供两个或更多个照明器的组/集合。每组照明器可以与AC电源的相应节点相关联，代表该AC电源的分配分支。节点可以由具有通信端口的能量表或子表来表示，该能量表或子表监测到与照明器的相应组/集合相关联的不同器具的电源。控制器可以被适配为通过通信端口读取仪表来获得这些不同器具的相应功率因子信号。

这样，AC电源的功率因子的调节可以分别由照明器的组/集合来执行。特别地，照明器的组/集合可以被适配为基于与该集合相关联的功率因子信号来分别调整功率因子。这在单独或成组控制照明器方面提供了额外的灵活性，而不必以相同的方式控制所有照明器。

在一些实施例中，两个或更多个照明器的集合中的每个照明器连接到相同的节点，并且其中两个或更多个照明器的每个集合连接到不同的节点或分配分支。

这样，照明器被放置在配电网络中的不同位置/级别/分支处。这允许在不同的位置/级别/分支处选择适当的照明器组，以便提供更好的补偿。

可选地，两个或更多个照明器的至少一个集合与具有第二无功类型的无功负载的一个或多个器具的相应集合相关联，并且控制器被适配为根据具有第二无功类型的无功负载的相应器具的功率因子来控制两个或更多个照明器的至少一个集合的无功组件的耦合。

因此，每个集合的照明器可以负责调节提供给具有第二无功类型的无功负载的特定或具体器具的AC电源的功率因子。由于可以通过为特定器具提供专用照明器来实现对功率因子调节的更精确控制，因此这可以改善功率因子调节/校正。

控制器可以被适配为进一步基于在位于AC电源的分配层次中的照明器与具有第二无功类型的无功负载的器具之间的接近度关系，来控制每个照明器的无功组件的耦合。

因此，控制器可以能够基于照明器与具有第二无功类型的（多个）无功负载的器具之间的位置关系，来控制照明器的无功组件。

这可以允许控制具有（第二无功类型的）无功负载的器具附近或近处的照明器的无功组件。已经确认的是，在具有（第二无功类型的）无功负载的器具附近提供（第一无功类型的）补偿无功组件改善了AC电源的功率因子的补偿，例如，当与具有位于更远的无功负载的补偿器具相比时。

位置关系可以表示物理的接近度，其指示照明器本身多么靠近具有第二无功类型的无功负载的器具，或者网络接近度，其指示照明器与具有（第二无功类型的）无功负载的器具的连接与电源彼此之间是多么靠近的。因此，位置关系可以是下列中的一个或多个：之间的线路长度、以米为单位的距离、之间的组件数量、之间的其他负载/照明器数量、之间的仪表/节点数量、分层距离等。

选择附近的照明器来执行功率因子补偿/调整的优点是减少了线路中电流谐波流动的有效长度。例如，如果补偿由更远的照明器执行，则电流谐波必须传输直到照明器的更远节点。

还提出了一种电气网络的概念，该电气网络包括如前所述的照明网络；并且包括至少一个具有连接到AC电源的第二无功类型的无功负载的器具。

电气网络可以与建筑物、位置或其他基础设施相关联。将显而易见的是，根据一实施例的照明网络可以通过补偿由电气网络中的具有第二无功类型的无功负载的至少一个器具引起的无功功率的变化来提高电气网络的功率效率。

具有第二无功类型的无功负载的每个至少一个器具可以包括一个或多个电感性负载，其中每个器具可选地包括供暖设备、通风设备和空调HVAC单元；电梯；风扇；打印机；扫描仪；和/或传真机。那些器具中的第二无功类型的无功负载通常包括电感性线圈、压缩机和/或电动机。

在一些示例中，照明网络被适配为连接到AC电源的第一分配分支，其中具有第二无功类型的无功负载的至少一个器具也连接到相同的第一分配分支，其中照明网络还包括功率因子检测器，该功率因子检测器被适配为在照明网络的输入节点处检测AC电源的功率因子，并且控制器被适配为从功率因子检测器接收功率因子信号。

在其他示例中，照明网络被适配为连接到AC电源的第一分配分支，其中具有第二无功类型的无功负载的至少一个器具在AC电源的第二不同的分配分支中，其中，电气网络还包括远程功率因子检测器，其被适配为检测第二分配分支中的AC电源的功率因子，并且控制器被适配为从远程功率因子检测器接收功率因子信号。

可选地，控制器被适配为基于子集与在AC分配层次中的具有第二无功类型的无功负载的至少一个器具之间的接近度关系来选择多个照明器的子集。

根据依照本发明的另一方面的示例，提供了一种控制照明网络的方法，该照明网络具有被适配为连接到交流（AC）电源的两个或更多个照明器，其中每个照明器包括发光布置和选择性地可耦合到AC电源的第一无功类型的无功组件，该方法包括：接收功率因子信号，该功率因子信号指示AC电源的功率因子，并且至少受到具有连接到AC电源的第二无功类型的无功负载的器具的影响，其中所述器具不同于照明器中的任一个；并且基于接收到的功率因子信号，控制每个照明器的无功组件与AC电源的耦合，以便调节AC电源的功率因子。

该方法可以进一步包括在照明网络的节点处检测AC电源的功率因子。

多个照明器可以包括两个或更多个照明器的至少两个集合，并且该方法可选地包括：获得与提供给两个或更多个照明器的每个集合的AC电源相关联的相应的功率因子信号；基于与该照明器的集合相关联的功率因子信号，控制多个照明器中的每个照明器的无功组件的耦合。

可选地，该方法还包括进一步基于照明器与具有第二无功类型的无功负载的器具之间的方位关系来控制每个照明器的无功组件的耦合。

还可以提供一种计算机程序产品，其包括计算机程序代码装置，该计算机程序代码装置被适配为当所述程序在计算机上运行时实现上述方法。

本发明的这些和其他方面根据下文描述的（多个）实施例将变得显而易见并将参考下文描述的（多个）实施例得以阐述。

附图说明

现在将参考附图详细描述本发明的示例，在附图中：

图1示出了电气网络中的根据第一实施例的照明网络；

图2图示了根据第一实施例的照明网络的照明器；

图3图示了更复杂的电气网络中的根据实施例的照明网络；

图4图示了另一电气网络中的根据实施例的照明网络；

图5和6图示了在功率因子补偿之前和之后的照明负载、其他负载和电路的总负载的功率因子三角形；以及

图7是图示根据实施例的方法的流程图。

具体实施方式

本发明提供了一种用于更改交流（AC）电源的功率因子的照明网络。该照明网络包括具有无功组件的照明器，该无功组件通过控制器可控地耦合到AC电源，以便调节AC电源的功率因子。控制器基于指示AC电源的功率因子的功率因子信号来控制照明器的耦合，该功率因子信号受到具有第二无功类型的无功负载的器具的影响，该器具不同于照明器中的任一个。

根据本发明的概念，提出了一种具有控制器和多个照明器的照明网络。每个照明器包括选择性地可耦合到AC电源的无功组件或负载，其中无功组件的耦合由控制器控制。控制器从而可以通过控制照明器的无功组件与AC电源的耦合来调节AC电源的功率因子（其可能受到具有无功负载的其他器具的影响）。

实施例至少部分基于以下认识：照明器可以设置有可由中央控制器控制的无功组件。这使得中央控制器能够基于确定的功率因子来控制多个照明器的操作。这允许对AC电源的功率因子改进的和更精确的控制。

说明性的实施例可以例如在建筑物或其他基础设施的电气网络中采用，所述建筑物或其他基础设施通常具有连接至市电源的具有无功负载（诸如HVAC系统）的器具。

术语“无功组件”和“无功负载”是指任何阻抗布置，该阻抗布置更改包含这种阻抗布置的电路中的电流和电压之间的相位差。无功组件/负载的示例包括任何电容性或电感性组件/负载，诸如电容器、电感器、电动机、HVAC系统等。通常，由于无功负载的需求增加，所以跨负载和在输入AC市电中的两者的电流和电压之间的感应相位差增加。

能够实现对电气网络的AC电源的功率因子的控制可以类似地能够实现对AC电源的电压平衡的控制。

术语“功率因子”通常被理解为由AC电源供电的电路中的有效功率（由AC电源提供给负载）与视在功率之间的比率。即，功率因子是AC电源提供的功率与传递给负载的功率之间的关系的特性。为了清楚起见，功率因子已链接到AC电源。术语“AC电源的功率因子”是该AC电源提供给负载的有效功率与负载使用的视在功率之间的比率。因此，AC电源的功率因子也可以是由AC电源供电的网络或子网络的功率因子。小于1的功率因子指示电压波形和电流波形不同相。

图1图示了在连接到AC电源5的简单的电气网络10的上下文中根据第一实施例的照明网络1。电气网络10可以代表建筑物或其他基础设施的电气网络。

电气网络10包括由多个照明器2、3和控制器4形成的照明网络1。多个照明器包括第一照明器2和第二照明器3。每个照明器连接到用于电气网络10的交流（AC）电源5。每个照明器包括发光布置（未示出）和第一无功类型的无功组件/负载（未示出），该第一无功类型的无功负载选择性地或可控制地可耦合到AC电源5。

电气网络10还包括至少一个其他器具6、7，其具有连接到AC电源5的第二无功类型的无功负载。特别地，至少一个具有第二无功类型的无功负载的其他器具包括具有无功负载的第一器具6和具有无功负载的第二器具7。

第二无功类型的无功负载可以被认为是器具的组合无功负载。当然，第二无功类型的无功负载可以归于单个或多于一个器具。

第一无功类型和第二无功类型不同。例如，第一无功类型的无功组件优选地包括电容性组件或由其组成，并且具有第二无功类型的无功负载的器具优选地包括电感性负载或由其组成。具有第二无功类型的无功负载的器具可以例如包括电感性负载，诸如线圈、压缩机或电动机；例如，器具可以包括供暖设备、通风设备和空调（HVAC）系统；电梯；风扇；打印机；扫描仪；传真机等。

每个至少一个其他器具可以包括一个或多个单独的无功负载（例如电容器或电感器），这些无功负载一起形成第二无功类型的总无功负载。优选地，至少一个器具的总无功负载为电感性负载（即，器具的所有电容器/电感器的组合导致总电感性负载）。

照明网络1的控制器4被适配为接收指示AC电源的功率因子的功率因子信号PF_AC。功率因子信号可以例如由AC电源的仪表8生成。功率因子信号响应于具有第二无功类型的无功负载的一个或多个器具6、7/受到具有第二无功类型的无功负载的一个或多个器具6、7的影响。将清楚的是，由于具有无功负载的器具的需求改变（例如，它们被接通/断开），所以AC电源的功率因子相应地改变。

控制器4被适配为基于功率因子信号来控制照明器2、3的第一无功类型的无功组件（未示出）的耦合。通过控制第一无功类型的无功组件，可以由单个控制器4集中控制AC电源的功率因子。通过将无功负载的控制基于功率因子信号PF_AC，由具有第二无功类型的无功负载的一个或多个器具6、7引起的功率因子信号的偏差可以被校正、补偿或以其他方式更改。

控制器4可以通过调节参与功率因子调节的照明器的数量来调节由照明器引起的功率因子调节的幅度。例如，如果仅控制第一照明器2参与功率因子调节，则与控制第一照明器2和第二照明器3两者均参与功率因子调节相比，将在较小程度上调节功率因子。

控制器4由此提供控制照明器的无功负载/组件的系统级别实现方式，以便能够实现对于AC电源的功率因子的控制。特别地，可以根据电气系统的测量的功率因子来调节AC电源的功率因子。这允许对AC电源的功率因子作出校正、补偿和/或改进。这与现有技术GB2411971A的设备/器具级别上的补偿明显不同。

照明系统中可以有任意数量的照明器，例如至少100个或至少1000个。这可以代表建筑物/位置所需的所有照明器。照明器的数量越多，AC电源的功率因子在幅度和/或精度方面就可以调节地越多。

例如，与具有1µF的无功负载的100个照明器相比，各自具有1µF的无功负载或组件的1000个照明器能够实现对功率因子的幅度的更大调整。然而，当与各自具有1µF的无功负载的100个照明器相比时，各自具有0.1µF的无功负载的1000个照明器能够实现对功率因子的更精确的调整（但是具有对功率因子的相同的幅度调整）。

在一些实施例中，控制器可以是电气网络的中央能量管理器。为了该描述的目的，术语“仪表”和“功率因子检测器”被认为是可互换的。

图2图示了根据第一实施例的照明网络1的照明器2的实施例。

照明器2包括发光布置21和选择性地可耦合到AC电源5的第一无功类型的无功组件22。

照明布置21可以包括一个或多个LED或其他发光元件，诸如卤素灯泡。优选地，照明布置21包括两个或更多个LED的LED串。

第一无功类型的无功组件22优选地是分流电容器，其被适配为选择性地通过分流电容器对AC电源5进行分流。

在简单的实现方式中，无功负载22可以包括串联连接在AC电源5和接地/参考电压之间的至少一个电容器和开关（例如，BJT或MOSFET）。可以拨动开关，以便可选择地将电容器连接在AC电源和参考电压之间，并且从而更改AC电源的功率因子。

在一些其他或进一步的实施例中，无功负载可以包括电感器、可变电感器或可变电容器。

在一个实施例中，分流电容器是照明器的市电缓冲或平滑电容器的补充，其可以由常规照明器使用。可替代地，可以将市电缓冲或平滑电容器的一部分用于功率因子补偿。

照明器2包括照明器控制器24，其被适配为控制无功组件22与AC电源5的耦合。特别地，照明器控制器24可以从控制器4接收信号并且基于接收到的信号来控制无功负载22的操作。

照明器控制器24和控制器4可以使用有线或无线通信信道来通信。可以使用的合适的无线通信协议包括红外链路，ZigBee，蓝牙，诸如依照IEEE 802.11标准的无线局域网协议，2G、3G或4G电信协议等等。合适的有线通信协议包括以太网技术，例如，依照IEEE802.3标准或可能的DALI方法。其他格式对于本领域技术人员来说将是容易显而易见的。

在其他实施例中，第一无功类型的无功组件22可以被适配为直接从控制器4接收信号，使得控制器4直接控制第一无功类型的无功组件22的操作。

这样，将显而易见的是，控制器4例如直接地或通过照明器控制器24来控制每个照明器的第一无功类型的无功组件22的耦合。

通过控制无功组件22如何耦合到AC电源，可以调节AC电源的功率因子。例如，控制器4可以通过将照明器2的无功组件22耦合或解耦至AC电源5来响应具有第二无功类型的无功负载的器具（在照明器外部）的变化。

因此，照明网络5可以改善由照明网络5外部的器具或其他负载引起的AC电源的功率因子。特别地，中央或单个控制器可以控制每个照明器的操作。这使得能够实现新的控制策略（例如，仅耦合照明器的子集），并且减少了照明器控制器的负担，从而提高了系统的效率。

照明网络1的每个照明器2由此包括可切换的无功组件22（诸如电容器），每当需要AC电源5的无功功率补偿时，该无功组件22就可以通过照明器控制器24连接至AC电源5（与照明器2的其他组件并联）。

照明器2还包括照明驱动器25，其被适配为至少使用AC电源来驱动照明布置21。在某个示例中，照明驱动器25包括AC至DC转换器。因此，AC电源5可以为照明器的照明布置21供电。

照明器2还可以包括能量存储系统26、27。该能量存储系统包括电池26和电池控制电路27。当可用于发光布置21的AC电源5的功率大于驱动发光布置21所需的功率时，电池26可以由电池控制电路27（经由照明驱动器25）充电。电池可以由电池控制电路27放电，以便当可用于发光布置21的AC电源的功率小于驱动发光布置所需的功率时驱动发光布置21。例如，这可能是由于AC电源的中断或由于无功负载22到AC电源的耦合（例如，在补偿AC电源5的不适当的功率因子时）。

照明器2可以包括被适配为接收AC电源的输入端子28。例如，这可以包括单个节点或一对差分节点。无功负载22可以可控制地可连接至输入端子（或在输入端子的差分节点之间）。这使得照明器能够有助于控制AC电源的功率因子。

图3图示了在更复杂的电气网络30的上下文中根据第二实施例的照明网络。同样，电气网络可以表示建筑物或其他基础设施的电气网络。

电气网络30接收AC电源5（例如市电源）。AC电源5的功率因子可以由（主）仪表8监测，该（主）仪表8生成功率因子信号PF_AC。

AC电源5被分配在电气网络30的多个分配分支31、32或子网络之间。每个分配分支表示与AC电源5不同的分叉或分支，并且可以与负载的不同组或集合相关联。电气网络30包括第一分配分支31和第二分配分支32。每个分配分支可以被认为具有其自己的单独的AC电源。

分配分支31、32包含经由电气网络的相同节点连接到AC电源的组件/负载。

在优选实施例中，仪表8充当或集成在电气网络30的配电盘中。该配电盘被适配为在多个分配分支之间分配AC电源。在其他实施例中，可以有单独的专用配电盘。可选地，配电盘8可将每个分配分支彼此隔离。

每个分配分支31、32可与相应的功率因子检测器或子仪表35、36相关联。子仪表可以被适配为测量AC电源在该分支中的功率因子信号PF₁、PF₂。因此，子仪表35、36可以充当特定分配分支的专用功率因子检测器。

第一分配分支31包括第一子仪表35，并且第二分配分支32包括第二子仪表36。第一子仪表检测AC电源在第一分配分支31中的功率因子，以便生成第一功率因子信号PF₁，并且第二子仪表检测AC电源在第二分配分支32中的功率因子，以便生成第二功率因子信号PF₂。

仪表8和每个子仪表31、32可以各自使用任何有线或无线通信信道将单独的功率因子信号PF_AC、PF₁、PF₂传递到控制器4。因此，控制器4可以获得分别表示电气网络的AC电源、第一分配分支处的AC电源、第二分配分支处的AC电源等的一个或多个功率因子信号PF_AC、PF₁、PF₂。将显而易见的是，以这种方式获得的每个功率因子信号将表示相应的分配分支或整个网络30中的AC电源的功率因子。

每个子仪表还可以充当或集成在该分配分支的负载的配电盘（即，子配电盘）中，并且可以可选地将分配分支的负载彼此隔离。

第一分配分支31包括多个照明器2a、3a以及一个或多个器具6a、7a。如前所述，每个照明器包括发光布置和第一无功类型的无功组件。每个器具的无功负载可以彼此不同。所有器具的组合无功负载可以形成第二无功类型的无功负载。

第二分配分支32类似地包括多个照明器2b、3b以及一个或多个器具6b、7b。因此，每个分配分支包含照明器2a、3a和器具6a、7a的混合。

因此，照明网络包括照明器的两个或更多个集合31、32。

控制器4控制照明器2a、3a、2b、3b的无功组件到AC电源的耦合，从而控制AC电源的功率因子。这尤其允许对特定分配分支中的AC电源的控制。控制器4可以以多种不同模式执行该控制。

在每个子网络独立地执行其自身的功率因子调节的操作模式中，控制器4至少基于从第一子仪表35接收的第一功率因子信号PF₁来控制第一分配分支的照明器2a、3a的无功组件。类似地，控制器4可以至少基于从第二子仪表36接收的第二功率因子信号PF₂来控制第二分配分支32的照明器2b、3b的无功组件。

为了执行AC电源的功率因子的校正或其他更改，控制器4控制第一无功类型的多个无功组件（位于多个照明器中）到AC电源的耦合。

可以通过将不同数量的第一无功类型的无功组件耦合到AC电源来改变功率因子的这种受控更改的幅度；从而使不同数量的照明器参与功率因子补偿；调整参与功率因子补偿的照明器的模式等。在照明器包括具有可变阻抗的第一无功类型的无功组件（例如，可变电容器或可变电感器）的情况下，控制器4可以控制第一无功类型的各个无功组件的阻抗，以便提高功率因子调节的精度。

因此，控制器4从子仪表35、36读取功率因子，每个子仪表35、36与具有无功负载的照明器和/或其他器具的相应集合31、32相关联，以从而识别具有有着受到影响的功率因子的AC电源的子网络或分配分支。控制器4将控制受到影响的子网络或分支的照明器参与功率因子补偿。因此，控制器4可以使特定分配分支31中的照明器2a、3a的第一无功类型的无功组件校正或补偿由在该相同分配分支中具有第二无功类型的无功负载的器具6a、7a引起的功率因子偏差。因此，基于提供给照明器的该集合的AC电源的功率因子来控制照明器的每个集合31、32。

基于与该照明器2a、3a的分配分支31相关联的功率因子信号PF₁来控制照明器2a、3a的无功组件，确保了在与影响功率因子的负载6a、7a相同的子网络31中执行功率因子补偿。这提高了功率因子校正的质量和效率。

这样，控制器4基于第一分配分支中的AC电源的功率因子来控制第一分配分支中的照明器的第一无功组件的耦合。第一分配分支的照明器从而可以补偿在第一分配分支中具有第二无功类型的无功负载的（多个）器具引起的功率因子的变化。

因此，照明网络可以可连接至AC电源的第一分配分支31，其中一个或多个器具在相同的第一分配分支中，并且该照明网络还包括功率因子检测器，其被适配为检测第一分配分支中的AC电源的功率因子，并且控制器被适配为从功率因子检测器接收功率因子信号。

在每个子网络有助于整个网络的功率因子调节的操作模式中，控制器4基于整个电气网络的功率因子信号PF_AC来控制第一31和第二32分配分支的照明器2a、3a、2b、3b的无功组件。因此，可以存在针对电气网络30的功率因子的系统范围的补偿。当需要大量补偿以校正AC网络的功率因子时（例如，当特定分配分支的照明器不能够校正该分配分支中的AC电源时），这可能是特别有用的，因为可以利用全部幅度的照明器校正能力。

因此，功率因子校正不需要仅在组或分配分支级别。而是它可以在整个电气网络级别。例如，主仪表8可以读取电气网络30的功率因子，并且控制器4可以指示照明器组（在相应的分配分支中）参与无功功率补偿。在这种情况下，不是在组或子网络级别上测量有效功率因子，而是在建筑物或整个网络级别上进行测量。

在“多网络”操作模式中，控制器4基于与第一分配分支相关联的第一功率因子信号PF₁和与第二分配分支相关联的第二功率因子信号PF₂来控制第一网络的照明器2a、3a的无功组件。

因此，控制器可以基于电气网络30的特定分支和其他分支中的AC电源的功率因子来控制该特定分支中的一个或多个照明器的无功组件。因此，每个子网络基于其自己的子网络和其他子网络可以有助于调节AC电源的功率因子。

优选地，控制器基于照明器的集合之间的接近度来控制照明器的集合。例如，如果照明系统具有照明器的五个集合，并且与第三个集合相关联的功率因子反常，则控制器可以控制第二、第三和第四集合中的照明器。这可以减小电线中电流谐波流的有效长度。

如果将AC电源的功率因子的偏差归因于第二分配分支32，但是仅第二分配分支不能够校正该偏差，则多网络操作模式可能是特别有利的。这样，第一分配分支31中的照明器可以帮助AC电源的功率因子的校正。

技术人员将认识到，控制器4可以根据任意数量的不同模式进行操作，其组合了先前描述的方案的各个方面。特别地，可以根据与整个网络相关联的功率因子信号PF_AC和与不同子网络相关联的功率因子信号PF₁、PF₂来控制照明器的无功组件。

因此，功率因子信号（例如，功率因子信号PF_AC和第一功率因子信号PF₁）的任何组合可以被用来有利地控制照明器的无功组件的操作。

在至少一个实施例中，分配分支可以与建筑物的特定楼层相关联。因此，第一分配分支可以包含连接到第一楼层上的电源的所有负载，并且第二分配分支可以包含连接到第二楼层上的电源的所有负载等。

当然，可以有其他分配分支（例如，第三分配分支、第四分配分支等）。这样，可以有多于两个的照明器集合。在一些示例中，分配分支中的AC电源可以进一步划分为子分配分支。例如，基于指示电气网络、“专利”分配分支和/或子分配分支的AC电源的功率因子的一个或多个功率因子信号，可以以与上述分配分支类似的方式控制这种子分配分支中的照明器。

优选地，控制器基于（多个）照明器与形成第二无功类型的无功负载的器具的接近度来选择哪些照明器参与功率因子调节。

考虑一情景，在该情景中，电气网络具有有着第二无功类型的无功负载的单个器具以及包括100个照明器的照明网络。在仅需要10个照明器来补偿由具有第二无功类型的无功负载的器具引起的功率因子偏差的情况下，控制器可以控制最接近第二无功类型的单个无功负载的10个照明器的操作。

在一些实施例中，所有照明器和其他负载（至少包括第二无功类型的（多个）无功负载）具有用于与控制器4通信的通信端口。控制器4可以能够通过它们的通信地址来识别负载和照明器，并且可以获得所有器具和照明器的物理或相对位置（例如，在AC电源的分配层次中）。控制器可以切换最接近（多个）器具的照明器的无功负载。

因此，在实施例中，所有照明器都具有用于通信目的的通信地址（例如，MAC ID、IP地址或DALI地址）。在照明器或照明网络的安装期间，这些地址可以以表格映射的形式加载到控制器（例如中央能量管理器）中。这样，控制器可以知道照明器属于哪个组，该照明器的相邻组以及照明器的物理位置。

为了选择照明器，控制器可以基于所需的功率因子校正量来运行算法。如果需要补偿更多的无功功率，则选择更多数量的照明器。

确定照明器与器具的接近度可以包括确定照明器与器具之间的线路的有效长度。

基于接近度的控制方法有助于减少高峰值电流路径。特别地，选择最接近器具的照明器（用于调节功率因子）有助于减少（多条）线路中电流谐波流的有效长度。如果通过更远的照明器进行补偿，则具有较差电流谐波的电源被传输直到更远的照明器，这可能影响提供给电气网络的其他组件的电源。

图4图示了在不同电气网络40的上下文中根据第三实施例的照明网络。电气网络40类似于图3的电气网络30，除了连接到第一分配分支41的负载由多个照明器2a、2b、2c组成；并且连接到第二分配分支42的负载由一个或多个器具6a、6b、6c组成。

因此，在电气网络40中，照明网络可连接到AC电源5的第一分配分支，其中，器具连接到AC电源5的第二不同的分配分支。因此，照明器和器具连接在来自AC电源5的不同分配分支中。

控制器4被适配为从远程功率因子检测器接收远程功率因子信号PF₂，该远程功率因子检测器与在第二分配分支中具有第二无功类型的无功负载的（多个）器具相关联。在此，远程功率因子检测器被体现为第二分配分支的第二子仪表46。

控制器4基于远程功率因子信号PF₂控制（多个照明器2a、2b、2c中的每一个的）第一无功类型的无功组件的耦合。

这样，位于第一分配分支中的照明器被用来补偿或校正由在第二不同分配分支中具有无功负载的一个或多个器具引起的功率因子偏差。因此，第一分配分支可以被适配为补偿由第二分配分支引起的AC电源的功率因子的减少。

第一子仪表45可以例如向控制器4提供关于第一分配分支的功率因子的反馈（例如，以指示照明器的无功组件是否被适当地控制）。在一些实施例中，控制器4还可以基于来自第一子仪表的功率因子信号（未示出）来控制照明器的无功组件的耦合。

图5图示了在执行功率因子校正之前针对照明负载的功率三角形51、针对其他负载的功率三角形52以及针对电气网络40的总/组合负载的功率三角形53。

功率三角形图示了视在功率S、无功功率Q和有功/有效功率P之间的关系。无功功率经常被视为负载的不可用功率，并且经常以通常称为伏安无功的单位“var”进行测量。依照以下等式，视在功率S、无功功率Q、有功功率P和功率因子PF之间的关系是众所周知的：

其中Θ是功率三角形内视在功率与有功功率之间的角度，通常称为相位角。

描述了电气网络40具有100kVA的总负载的以下情景。

30％与照明负载相关联（即，照明负载为30kVA），该照明负载由电气网络中的所有照明器组成，其具有约0.9 滞后的照明负载功率因子。因此，照明负载的视在功率S₅₁为30kVA，无功功率Q₅₁为13kvar，并且有功功率P₅₁为27kW。

照明负载可以等效于电气网络的照明网络。这可以由根据第三实施例的电气网络的第一分配分支41表示。

总负载的其余70％与电气网络的其他负载相关联，其他负载包括至少一个具有第二无功类型的无功负载的器具。其他负载具有70kVA的视在功率S₅₂和0.8 滞后的另一负载功率因子（PF₅₂）。其他器具可以由电气网络的第二分配分支42表示。在这种情景下，与这些其他器具关联的有功或有效功率P₅₂基于如下等式（1）计算：

随后，基于如下等式（2）计算其他器具（包括具有第二无功类型的无功负载的器具）的无功功率Q₅₂：

总视在功率S₅₃为100kVA，总无功功率Q₅₃为55kvar，并且总有功功率P₅₃为83kW。这基本上将照明负载S₅₁、Q₅₁、P₅₁和其他负载S₅₂、Q₅₂、P₅₂的相应功率相加。整个网络的功率因子或滞后是0.83（例如根据等式（1）计算）。

在上述情景下，存在将其他器具的无功功率最小化直至42kvar的范围，以便提高电气网络的AC电源的功率因子或滞后。这可以通过基于指示AC电源的功率因子的功率因子信号来适当地控制（多个照明器的）第一无功类型的无功组件/负载到其他负载的耦合来执行。

例如，在这种情景下，无功功率是由具有电感性负载（即，第二无功类型的无功负载是电感器）的器具引起的滞后。第一无功类型的无功组件（由相应的照明器包含）因此可以是电容器，以便补偿由电感器引起的滞后。

因此，多个照明器的期望的（AC电源的）总无功功率补偿Q_DES为42kvar（即，其他负载的无功功率）。由多个照明器的照明负载提供的总无功功率补偿Q_TOT取决于照明器的数量（N）和单个照明器的单独无功功率补偿（Q_LUM），假设照明器基本相同，则其如下：

包括具有作为第一无功类型的无功负载的电容C_LUM的电容器的单个照明器的单独无功功率补偿可以计算如下：

其中V是提供给照明器的AC电源的电压，并且f是提供给照明器的AC电源的频率。如果第一无功类型的无功负载替代地为电感器，则可以根据众所周知的原理适当地替换等式（6）。

假设AC电源为典型的230V，50Hz市电源，则等式（6）可以简化如下：

取2.7µF的任意电容器值，单个照明器的单独无功功率补偿Q_LUM因此计算为45var。将总无功功率补偿Q_TOT设置为期望的总无功功率Q_DES，并且应用等式（5），我们可以将补偿其他负载所需的照明器的总数量计算如下。

因此，对于典型的市电AC电源，需要连接大约933个照明器的第一无功类型（为具有值为2.7µF的电容器）的无功组件，以完全补偿具有第二无功类型的无功负载的器具的0.8的功率因子或滞后。因此，控制器可以可控制地将933个照明器的无功负载耦合到AC电源，以便完全补偿由其他负载（包括第二无功类型的无功负载）引起的功率因子或滞后。

控制器从而可以通过可控制地将适当数量的第一无功类型的无功组件耦合到AC电源来执行功率因子校正。因此，控制器控制功率因子校正中涉及的照明器的数量。

图6图示了在已经如上所述执行功率因子校正之后，针对照明负载的功率三角形61、针对其他负载/器具的功率三角形62以及针对电气网络的总/组合负载的功率三角形63。

照明负载的有功功率P₆₁保持相同，为27kW。由于第一无功类型的无功组件与AC电源的耦合，无功功率已更改为29kvar（即负值）。功率因子校正之前和功率因子校正之后的照明负载的无功功率之间的差异为42kvar（即，功率因子校正之前电气网络的其他负载的无功功率）。照明负载的视在功率S₆₁为39kVA。

在功率因子校正之前和之后，其他负载的有功功率P₆₂、无功功率Q₆₂和视在功率S₆₂保持相同。

尽管功率因子校正之后总负载的有功功率P₆₃保持在83kW，但由于照明负载的功率校正，总负载的无功功率Q₆₃已从55kvar降至13kVar。因此，第一无功类型的无功负载到AC电源的耦合已经完全补偿了由具有第二无功类型的负载的器具引起的功率因子变化。

视在功率S₆₃也已降至84kVA。

因此，电气系统的功率效率已经显著提高。AC电源的电网稳定性和功率质量也已经得到提高。

仅出于提高理解的目的描述了上述情景。技术人员将认识到，第一无功类型的无功组件可以替代地或进一步包括其他值的电感器或电容器，这将能够实现对AC电源的功率因子的适当控制或调节。

滞后功率因子（正无功功率）表示电流滞后于电压，并且超前功率因子（负无功功率）表示电流超前于电压（或电压滞后于电流）。电感性负载导致功率因子滞后，并且电容性负载导致功率因子超前。

现在参考图7，还提出了一种控制照明网络的方法7，该照明网络具有两个或更多个被适配为连接到交流（AC）电源的照明器，其中每个照明器包括发光布置和选择性地可耦合到AC电源的第一无功类型的无功组件，该方法包括：接收71指示AC电源的功率因子的功率因子信号，并且响应于至少一个具有连接到AC电源的第二无功类型的无功负载的器具，其中器具不同于照明器；以及基于所接收的功率因子信号，控制72每个照明器的无功组件到AC电源的耦合，以便调节AC电源的功率因子。

如上所讨论的，实施例利用控制器。可以以利用软件和/或硬件的多种方式来实现控制器，以执行所需的各种功能。处理器是采用一个或多个微处理器的控制器的一个示例，该微处理器可以使用软件（例如，微代码）进行编程以执行所需的功能。然而，控制器可以在采用或不采用处理器的情况下而被实现，并且还可以作为执行一些功能的专用硬件与执行其他功能的处理器（例如，一个或多个编程的微处理器和相关联的电路）的组合来实现。

可以在本公开的各种实施例中采用的控制器组件的示例包括但不限于常规微处理器、专用集成电路（ASIC）和现场可编程门阵列（FPGA）。

在各种实现方式中，处理器或控制器可以与一个或多个存储介质（诸如易失性和非易失性计算机存储器，诸如RAM、PROM、EPROM和EEPROM）相关联。可以用一个或多个程序对存储介质进行编码，所述程序当在一个或多个处理器和/或控制器上执行时，执行所需的功能。各种存储介质可以固定在处理器或控制器内，或者可以是可移动的，使得可以将存储在其上的一个或多个程序加载到处理器或控制器中。

如本文所使用的，术语“第一无功类型的无功组件”和“第二无功类型的无功负载”仅表示这样的组件/负载具有不同的相位角或以不同的方式影响功率因子。以示例的方式，第一无功类型的无功负载和第二无功类型的无功负载两者都可以包括电容性负载，或者第一无功类型的无功负载和第二无功类型的无功负载两者都可以包括电感性负载。

通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解并实现所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一（a或an）”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中记载某些措施的纯粹事实并不指示这些措施的组合不能用于获益。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为限制范围。