特許 7311564 インテリジェントスイッチ装置及び発電システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-10

(45)【発行日】2023-07-19

(54)【発明の名称】インテリジェントスイッチ装置及び発電システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 9/06 20060101AFI20230711BHJP

【ＦＩ】

H02J9/06 120

【請求項の数】 35

(21)【出願番号】P 2021132856

(22)【出願日】2021-08-17

(65)【公開番号】P2022084512

(43)【公開日】2022-06-07

【審査請求日】2021-08-17

(31)【優先権主張番号】202011349308.9

(32)【優先日】2020-11-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】517112122

【氏名又は名称】陽光電源股▲ふん▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100101454

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 卓二

(74)【代理人】

【識別番号】100132241

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 博史

(74)【代理人】

【識別番号】100113170

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 和久

(72)【発明者】

【氏名】兪 雁飛

(72)【発明者】

【氏名】張 志飛

(72)【発明者】

【氏名】李 暁迅

【審査官】下林 義明

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－２６２６１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－０１４１１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－００４５９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－２０７７７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１３０７８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ９／００ － １１／００

Ｈ０２Ｊ ３／００ － ５／００

Ｈ０２Ｍ ７／４２ － ７／９８

Ｈ０２Ｊ ７／００ － ７／１２

Ｈ０２Ｊ ７／３４ － ７／３６

Ｈ０２Ｈ ３／０８ － ３／２５３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１電力ポート、第２電力ポート、スイッチユニット、及び制御ユニットを含むインテリジェントスイッチ装置であって、
前記スイッチユニットの一端は、前記第１電力ポートを介して第１電源に接続され、
前記スイッチユニットの他端は、前記第２電力ポートを介して第２電源に接続され、
前記制御ユニットは、前記第１電源に前記スイッチユニットをトリップさせることができる異常状況が発生した後、前記スイッチユニットを第１時間内に閉じたままにするように制御し、
前記第１時間は、相応的な機器が前記異常状況に対応するのに必要な時間以上であることを特徴とするインテリジェントスイッチ装置。

【請求項2】

前記第１電源から電力を取得して前記制御ユニット及び前記スイッチユニットに電力を供給するか、又は、前記第１電源に前記異常状況が発生した後、前記制御ユニット及び前記スイッチユニットに遅延給電の電気エネルギーを提供するための遅延給電ユニットをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のインテリジェントスイッチ装置。

【請求項3】

前記遅延給電ユニットは、遅延給電回路、第１給電回路、及び第２給電回路を含み、
前記第１給電回路は、前記第１電源から電力を取得した後、前記遅延給電回路に電力を供給し、
前記第２給電回路は、前記第１電源に前記異常状況が発生した後、前記第２電源から電力を取得して、前記遅延給電回路に電力を供給し、
前記遅延給電回路は、前記制御ユニット及び前記スイッチユニットに電力を供給することを特徴とする請求項２に記載のインテリジェントスイッチ装置。

【請求項4】

前記第１給電回路と前記第２給電回路とのうちの少なくとも１つは、アイソレート方式で電力を取得することを特徴とする請求項３に記載のインテリジェントスイッチ装置。

【請求項5】

前記遅延給電ユニットは、遅延給電回路、第１給電回路、及び電気エネルギーが貯蔵された電気エネルギー貯蔵器を含み、
前記第１給電回路は、前記第１電源から電力を取得した後、前記遅延給電回路に電力を供給し、
前記電気エネルギー貯蔵器は、前記第１電源に前記異常状況が発生した後、それ自体に貯蔵された電気エネルギーを前記遅延給電回路に供給し、
前記遅延給電回路は、前記制御ユニット及び前記スイッチユニットに電力を供給することを特徴とする請求項２に記載のインテリジェントスイッチ装置。

【請求項6】

前記スイッチユニットは、給電を失った際、開状態になり、
前記制御ユニットはさらに、前記スイッチユニットが給電を受けた際、前記スイッチユニットが閉状態又は開状態になるように制御することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のインテリジェントスイッチ装置。

【請求項7】

前記制御ユニットと電源を共用する第１検出ユニットをさらに含み、
前記第１検出ユニットは、前記第１電源の電気パラメータを検出し、それを前記制御ユニットが前記スイッチユニットの動作を制御するための制御根拠として、前記制御ユニットに送信することを特徴とする請求項６に記載のインテリジェントスイッチ装置。

【請求項8】

前記制御ユニットは、前記スイッチユニットが開状態になるように制御するとき、具体的に、
前記電気パラメータが前記第１電源に非正常運転状態が発生したことを表徴すると判定した場合、前記スイッチユニットを開状態に切り替えるように制御することを特徴とする請求項７に記載のインテリジェントスイッチ装置。

【請求項9】

前記非正常運転状態は、単独運転を含み、
前記第２電源及び／又は前記制御ユニットの単独運転検出及び出力停止の時間はいずれも、前記第１時間以下であることを特徴とする請求項８に記載のインテリジェントスイッチ装置。

【請求項10】

前記制御ユニットと電源を共用する第２検出ユニットをさらに含み、
前記第２検出ユニットは、前記第２電源の出力パラメータを検出して、前記制御ユニットに送信することを特徴とする請求項７に記載のインテリジェントスイッチ装置。

【請求項11】

前記制御ユニットは、前記スイッチユニットが閉状態になるように制御するとき、具体的に、
前記第１電源の電気パラメータと前記第２電源の出力パラメータとを比較して、比較結果を取得し、前記比較結果が、前記第１電源と前記第２電源とが接続して運転することができることを示す場合、前記スイッチユニットを閉状態に切り替えるように制御することを特徴とする請求項１０に記載のインテリジェントスイッチ装置。

【請求項12】

前記電気パラメータは、電圧、電流、周波数、位相、及び電力のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項７に記載のインテリジェントスイッチ装置。

【請求項13】

前記制御ユニットと前記第２電源との間の通信を実現するための第１通信ユニットをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載のインテリジェントスイッチ装置。

【請求項14】

前記第１通信ユニットは、前記第２電源と通信し、具体的に、収集された前記第１電源の電気パラメータを前記第２電源に送信し、及び、前記第２電源から送信された第１制御信号を受信し、前記第１制御信号を制御ユニットに送信し、
前記制御ユニットはさらに、前記第１制御信号に基づいて、相応的な動作を実行することを特徴とする請求項１３に記載のインテリジェントスイッチ装置。

【請求項15】

前記第１通信ユニットは、前記第２電源と通信し、具体的に、前記制御ユニットから送信された第２制御信号を受信し、前記第２制御信号を第２電源に送信し、
前記制御ユニットはさらに、前記スイッチユニットが運転状態を変更した場合、前記第２電源の運転状態を前記スイッチユニットの運転状態に合わせるように、前記第２制御信号を前記第１通信ユニットに送信することを特徴とする請求項１３に記載のインテリジェントスイッチ装置。

【請求項16】

前記スイッチユニットが閉状態に切り替えられる場合、前記第２制御信号は、第２電源の起動、及び／又は、前記第２電源の出力モードの変更を含み、
前記スイッチユニットが開状態に切り替えられる場合、前記第２制御信号は、第２電源の出力の停止、及び／又は、前記第２電源の出力モードの変更を含むことを特徴とする請求項１５に記載のインテリジェントスイッチ装置。

【請求項17】

前記第１通信ユニットは、有線通信、無線通信、及び電力線搬送通信のうちの少なくとも１つの通信モードを採用することを特徴とする請求項１３に記載のインテリジェントスイッチ装置。

【請求項18】

上位機と通信するための第２通信ユニットをさらに含むことを特徴とする請求項６に記載のインテリジェントスイッチ装置。

【請求項19】

前記スイッチユニット内のスイッチは、常時開スイッチであることを特徴とする請求項６に記載のインテリジェントスイッチ装置。

【請求項20】

前記異常状況は、フォルトライドスルーと単独運転とを含み、
前記第２電源のフォルトライドスルー時間、及び、前記第２電源及び／又は前記制御ユニットの単独運転検出及び出力停止の時間はいずれも、前記第１時間以下であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のインテリジェントスイッチ装置。

【請求項21】

前記制御ユニットはさらに、前記スイッチユニットを流れた電力が相応的な制限値を超えた場合、前記スイッチユニットを開状態に切り替えるように制御することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のインテリジェントスイッチ装置。

【請求項22】

前記第１電力ポートから前記第２電力ポートに流れる電力が第１制限値を超えた場合、又は、前記第２電力ポートから前記第１電力ポートに流れる電力が第２制限値を超えた場合、
前記制御ユニットは、前記第１電力ポートと前記第２電力ポートとの間の接続を切断するように、前記スイッチユニットを開状態に切り替えるように制御することを特徴とする請求項２１に記載のインテリジェントスイッチ装置。

【請求項23】

電気エネルギーメータをさらに含み、
前記電気エネルギーメータは、前記第２電源及び／又は上位機と通信接続することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のインテリジェントスイッチ装置。

【請求項24】

プラスチックハウジングをさらに含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のインテリジェントスイッチ装置。

【請求項25】

前記スイッチユニットの操作ハンドルは、前記プラスチックハウジングの外部に露出することを特徴とする請求項２４に記載のインテリジェントスイッチ装置。

【請求項26】

第１電源、少なくとも１つの第２電源、及び請求項１から２５のいずれか１項に記載のインテリジェントスイッチ装置を含む発電システムであって、
前記第２電源の第１出力ポートと前記第１電源は、それぞれ前記インテリジェントスイッチ装置に接続されることを特徴とする発電システム。

【請求項27】

前記インテリジェントスイッチ装置に第１通信ユニットがある場合、前記第２電源と前記インテリジェントスイッチ装置との間は、マスタースレーブ制御を利用することを特徴とする請求項２６に記載の発電システム。

【請求項28】

前記第２電源は、マスター機であり、前記インテリジェントスイッチ装置は、スレーブ機であり、前記第２電源は、非正常運転状態を検出した場合、前記インテリジェントスイッチ装置が開状態になるように、第１制御信号を前記インテリジェントスイッチ装置に送信することを特徴とする請求項２７に記載の発電システム。

【請求項29】

前記インテリジェントスイッチ装置は、マスター機であり、前記第２電源は、スレーブ機であり、前記インテリジェントスイッチ装置は、それ自体のスイッチユニットをトリップさせる必要がある異常状況を検出した場合、前記第２電源を正常に運転させるか又は運転を停止させるように、第２制御信号を前記第２電源に送信することを特徴とする請求項２７に記載の発電システム。

【請求項30】

前記第１電源は、電圧源出力特性の電源であり、
前記第２電源は、電圧源出力特性と非電圧源出力特性との２つの出力特性を切り替える機能を備える電源であることを特徴とする請求項２６から２９のいずれか１項に記載の発電システム。

【請求項31】

前記インテリジェントスイッチ装置が閉状態にある場合、全ての前記第２電源の出力特性は、非電圧源出力特性であり、
前記インテリジェントスイッチ装置が開状態にある場合、少なくとも１つの前記第２電源の出力特性は、電圧源出力特性であり、他の前記第２電源の出力特性は、非電圧源出力特性であることを特徴とする請求項３０に記載の発電システム。

【請求項32】

前記第２電源の第１出力ポートと前記インテリジェントスイッチ装置との間には、さらに第１負荷が設けられることを特徴とする請求項２６から２９のいずれか１項に記載の発電システム。

【請求項33】

前記第２電源の第２出力ポートは、第２負荷に接続され、
前記第２負荷の電力消費優先度は、前記第１負荷よりも高いことを特徴とする請求項３２に記載の発電システム。

【請求項34】

前記第１電源は、電力網であり、前記第２電源は、エネルギー供給ユニット及び変換ユニットを含み、
前記変換ユニットの直流側は、直接又は間接的に、前記エネルギー供給ユニットに接続され、
前記変換ユニットの交流側を前記第２電源の第１出力ポートとすることを特徴とする請求項２６から２９のいずれか１項に記載の発電システム。

【請求項35】

前記エネルギー供給ユニットは、蓄電池、燃料電池、太陽光発電ユニット、及び風力発電ユニットのうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項３４に記載の発電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、パワーエレクトロニクス技術の分野に関し、より具体的に、インテリジェントスイッチ装置及び発電システムに関する。

【背景技術】

【0002】

太陽光発電及びエネルギー貯蔵ハイブリッドインバータを有する発電システムにおいて、システムは、オングリッドして発電してもよいし、オフグリッドして独立して負荷をかけてもよい。従来技術では、オングリッドポイントに制御可能なスイッチ装置及び検出装置（例えば、センサー、電力計など）を追加し、検出装置によって出力される検出信号及び制御可能なスイッチ装置のスイッチ制御信号をインバータに送信することで、インバータによりオングリッドポイントの電力網状況を検出する。電力網には電力が供給されている場合、インバータは、制御可能なスイッチ装置を閉状態に制御して、インバータは、オングリッドして動作し、電力網には電力が供給されていない場合、インバータは、制御可能なスイッチ装置を開状態に制御し、インバータは独立して、システムにおける負荷に電力を供給する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

ただし、当該方案において、低電圧ライドスルーなどの電力網フォルトライドスルー、単独運転、及びオフグリッド際の負荷給電は、いずれもインバータにより検出及び制御されるが、オングリッドポイントに設けられる制御可能なスイッチ装置のトリップ時間は、通常比較的速いため、インバータが検出して動作する暇がなく、一部の地域の電力網のフォルトライドスルー及び単独運転アイソレートの時間要件を満たすことが困難である。

【0004】

これに鑑みると、本発明の目的は、スイッチユニットに電気エネルギーを提供する第１電源がパワーダウンした後の第１時間内に、スイッチユニットの給電を維持することによって、相応的な機器が、第１電源のパワーダウンに対応でき、電力網のフォルトライドスルーと単独運転アイソレートとの時間要件を満たすために、インテリジェントスイッチ装置及び発電システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の第２態様は、第１電力ポート、第２電力ポート、スイッチユニット、及び制御ユニットを含むインテリジェントスイッチ装置を開示し、
前記スイッチユニットの一端は、前記第１電力ポートを介して第１電源に接続され、
前記スイッチユニットの他端は、前記第２電力ポートを介して第２電源に接続され、
前記制御ユニットは、前記第１電源に前記スイッチユニットをトリップさせることができる異常状況が発生した後、前記スイッチユニットを第１時間内に閉じたままにするように制御し、
前記第１時間は、相応的な機器が前記異常状況に対応するのに必要な時間以上である。

【0006】

好ましくは、前記第１電源から電力を取得して、前記制御ユニット及び前記スイッチユニットに電力を供給するか、又は、前記第１電源に前記異常状況が発生した後、前記制御ユニット及び前記スイッチユニットに遅延給電電気エネルギーを提供するための遅延給電ユニットをさらに含む。

【0007】

好ましくは、前記遅延給電ユニットは遅延給電回路、第１給電回路、及び第２給電回路を含み、
前記第１給電回路は、前記第１電源から電力を取得した後、前記遅延給電回路に電力を供給し、
前記第２給電回路は、前記第１電源に前記異常状況が発生した後、前記第２電源から電力を取得して、前記遅延給電回路に電力を供給し、
前記遅延給電回路は、前記制御ユニット及び前記スイッチユニットに電力を供給する。

【0008】

好ましくは、前記第１給電回路と前記第２給電回路とのうちの少なくとも１つは、アイソレート方式で電力を取得する。

【0009】

好ましくは、前記遅延給電ユニットは、遅延給電回路、第１給電回路、及び電気エネルギーが貯蔵された電気エネルギー貯蔵器を含み、
前記第１給電回路は、前記第１電源から電力を取得した後、前記遅延給電回路に電力を供給し、
前記電気エネルギー貯蔵器は、前記第１電源に前記異常状況が発生した後、それ自体に貯蔵された電気エネルギーを前記遅延給電回路に供給し、
前記遅延給電回路は、前記制御ユニット及び前記スイッチユニットに電力を供給する。

【0010】

好ましくは、前記スイッチユニットは給電を失った際、開状態になり、
前記制御ユニットはさらに、前記スイッチユニットが給電を受けた際、前記スイッチユニットが閉状態又は開状態になるように制御する。

【0011】

好ましくは、前記制御ユニットと電源を共用する第１検出ユニットをさらに含み、
前記第１検出ユニットは、前記第１電源の電気パラメータを検出し、それを前記制御ユニットが前記スイッチユニットの動作を制御するための制御根拠として、前記制御ユニットに送信する。

【0012】

好ましくは、前記制御ユニットは、前記スイッチユニットが開状態になるように制御するとき、具体的に、
前記電気パラメータが前記第１電源に非正常運転状態が発生したことを表徴すると判定した場合、前記スイッチユニットを開状態に切り替えるように制御する。

【0013】

好ましくは、前記非正常運転状態は、単独運転を含み、
前記第２電源及び／又は前記制御ユニットの単独運転検出及び出力停止の時間はいずれも、前記第１時間以下である。

【0014】

好ましくは、前記制御ユニットと電源を共用する第２検出ユニットをさらに含み、前記第２検出ユニットは、前記第２電源の出力パラメータを検出して、前記制御ユニットに送信する。

【0015】

好ましくは、前記制御ユニットは、前記スイッチユニットが閉状態になるように制御するとき、具体的に、
前記第１電源の電気パラメータと前記第２電源の出力パラメータとを比較して、比較結果を取得し、前記比較結果が、前記第１電源と前記第２電源とが接続して運転することができることを示す場合、前記スイッチユニットを閉状態に切り替えるように制御する。

【0016】

好ましくは、前記電気パラメータは、電圧、電流、周波数、位相、及び電力のうちの少なくとも１つを含む。

【0017】

好ましくは、前記制御ユニットと前記第２電源との間の通信を実現するための第１通信ユニットをさらに含む。

【0018】

好ましくは、前記第１通信ユニットは、前記第２電源と通信し、具体的に、収集された前記第１電源の電気パラメータを前記第２電源に送信し、及び、前記第２電源から送信された第１制御信号を受信し、前記第１制御信号を制御ユニットに送信し、
前記制御ユニットはさらに、前記第１制御信号に基づいて、相応的な動作を実行する。

【0019】

好ましくは、前記第１通信ユニットは、前記第２電源と通信し、具体的に、前記制御ユニットから送信された第２制御信号を受信し、前記第２制御信号を第２電源に送信し、
前記制御ユニットはさらに、前記スイッチユニットが運転状態を変更した場合、前記第２電源の運転状態を前記スイッチユニットの運転状態に合わせるように、前記第１通信ユニットに前記第２制御信号を送信する。

【0020】

好ましくは、前記スイッチユニットが閉状態に切り替えられる場合、前記第２制御信号は、第２電源の起動、及び／又は、前記第２電源の出力モードの変更を含み、
前記スイッチユニットが開状態に切り替えられる場合、前記第２制御信号は、第２電源の出力の停止、及び／又は、前記第２電源の出力モードの変更を含む。

【0021】

好ましくは、前記第１通信ユニットは、有線通信、無線通信、及び電力線搬送通信のうちの少なくとも１つの通信モードを採用する。

【0022】

好ましくは、上位機と通信するための第２通信ユニットをさらに含む。

【0023】

好ましくは、前記スイッチユニット内のスイッチは、常時開スイッチである。

【0024】

好ましくは、前記異常状況は、フォルトライドスルー及び単独運転を含み、
前記第２電源のフォルトライドスルー時間、及び、前記第２電源及び／又は前記制御ユニットの単独運転検出及び出力停止の時間はいずれも、前記第１時間以下である。

【0025】

好ましくは、前記制御ユニットはさらに、前記スイッチユニットを流れた電力が相応的な制限値を超えた場合、前記スイッチユニットを開状態に切り替えるように制御する。

【0026】

好ましくは、前記第１電力ポートから前記第２電力ポートに流れる電力が第１制限値を超えた場合、又は、前記第２電力ポートから前記第１電力ポートに流れる電力が第２制限値を超えた場合、
前記制御ユニットは、前記第１電力ポートと前記第２電力ポートとの間の接続を切断するように、前記スイッチユニットを開状態に切り替えるように制御する。

【0027】

好ましくは、電気エネルギーメータをさらに含み、前記電気エネルギーメータは、前記第２電源及び／又は上位機と通信接続する。

【0028】

好ましくは、プラスチックハウジングをさらに含む。

【0029】

好ましくは、前記スイッチユニットの操作ハンドルは、前記プラスチックハウジングの外部に露出する。

【0030】

本発明の第２態様は、第１電源、少なくとも１つの第２電源、及び本発明の第１態様によるインテリジェントスイッチ装置を含む発電システムを開示し、
前記第２電源の第１出力ポートと前記第１電源は、それぞれ前記インテリジェントスイッチ装置に接続される。

【0031】

好ましくは、前記インテリジェントスイッチ装置に第１通信ユニットがある場合、前記第２電源と前記インテリジェントスイッチ装置との間は、マスタースレーブ制御を利用する。

【0032】

好ましくは、前記第２電源は、マスター機であり、前記インテリジェントスイッチ装置は、スレーブ機であり、前記第２電源は、非正常運転状態を検出した場合、前記インテリジェントスイッチ装置が開状態になるように、第１制御信号を前記インテリジェントスイッチ装置に送信する。

【0033】

好ましくは、前記インテリジェントスイッチ装置は、マスター機であり、前記第２電源は、スレーブ機であり、前記インテリジェントスイッチ装置は、それ自体のスイッチユニットをトリップさせる必要がある異常状況を検出した場合、前記第２電源を正常に運転させるか又は運転を停止させるように、第２制御信号を前記第２電源に送信する。

【0034】

好ましくは、前記第１電源は、電圧源出力特性の電源であり、
前記第２電源は、電圧源出力特性と非電圧源出力特性との２つの出力特性を切り替える機能を備える電源である。

【0035】

好ましくは、前記インテリジェントスイッチ装置が閉状態にある場合、全ての前記第２電源の出力特性は、非電圧源出力特性であり、
前記インテリジェントスイッチ装置が開状態にある場合、少なくとも１つの前記第２電源の出力特性は、電圧源出力特性であり、他の前記第２電源の出力特性は、非電圧源出力特性である。

【0036】

好ましくは、前記第２電源の第１出力ポートと前記インテリジェントスイッチ装置との間には、さらに第１負荷が設けられる。

【0037】

好ましくは、前記第２電源の第２出力ポートは、第２負荷に接続され、
前記第２負荷の電力消費優先度は、前記第１負荷よりも高い。

【0038】

好ましくは、前記第１電源は電力網であり、前記第２電源は、エネルギー供給ユニット及び変換ユニットを含み、
前記変換ユニットの直流側は直接又は間接的に、前記エネルギー供給ユニットに接続され、
前記変換ユニットの交流側を前記第２電源の第１出力ポートとする。

【0039】

好ましくは、前記エネルギー供給ユニットは、蓄電池、燃料電池、太陽光発電ユニット、及び風力発電ユニットのうちの少なくとも１つである。

【0040】

上記の技術案から分かるように、本発明によって提供されるインテリジェントスイッチ装置において、スイッチユニットの一端は、第１電力ポートを介して第１電源に接続され、スイッチユニットの他端は、第２電力ポートを介して第２電源に接続され、制御ユニットは、第１電源に前記スイッチユニットをトリップさせることができる異常状況が発生した後、スイッチユニットを第１時間内に閉じたままにするように制御し、当該第１時間は、相応的な機器が当該異常状況に対応するのに必要な時間以上であり、相応的な機器は、当該異常状況に対応して行動を起こす時間があり、これによって、当該インテリジェントスイッチ装置は、第１電源に当該異常状況が発生した場合の時間要件、例えば、電力網のフォルトライドスルーと単独運転アイソレートとの時間要件を満たし、インテリジェントスイッチ装置が所在するシステムの安全性を向上させることができる。

【0041】

本発明の実施例又は従来技術における技術案をより明らかに説明するために、以下は、実施例又は従来技術の記載の必要な図面を簡単に紹介し、明らかに、以下の記載の図面は本発明のいくつかの実施例であり、当業者にとって、進歩性に値する労働をしない前提で、これらの図面に基づいて、他の図面を取得することができる。

【図面の簡単な説明】

【0042】

【図1】本発明の実施例によるインテリジェントスイッチ装置の模式図である。

【図2】本発明の実施例による発電システムの模式図である。

【図3】本発明の実施例による別の発電システムの模式図である。

【図4】本発明の実施例による別の発電システムの模式図である。

【図5】本発明の実施例による別の発電システムの模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0043】

本発明の実施例の目的、技術案及び利点をより明確にするために、以下は本発明の実施例の図面を結合して、本発明の実施例の技術案を明確且つ完全に記載し、明らかに、説明されている実施例は全ての実施例ではなく、本発明の一部の実施例のみである。本発明の実施例に基づいて、当業者が進歩性に値する労働をしない前提で取得した他の全ての実施例は、いずれも本発明の保護範囲に該当する。

【0044】

本出願において、用語「含む」、「包含」又はその他の任意の変形は、非排他的包含を含むことを意図し、それにより、一連の要素を含む過程、方法、品物又は機器は、それらの要素を含むだけでなく、更に明確に列挙されていない他の要素を含み、或いは、さらにこのような過程、方法、品物、又は設備に固有の要素を含む。これ以上限定しない限り、語句「○○を含む」で限定された要素は、当該要素を含む過程、方法、品物、又は設備にはさらに他の同じ要素があることを排除しない。

【0045】

本発明の実施例は、従来技術において、制御可能なスイッチ装置のトリップ時間が通常比較的速いため、インバータが検出して動作する暇がなく、一部の地域の電力網のフォルトライドスルーと単独運転アイソレートとの時間要件を満たすことが困難であるという問題を解決するために、インテリジェントスイッチ装置を提供する。

【0046】

図１を参照し、当該インテリジェントスイッチ装置は、第１電力ポート、第２電力ポート、スイッチユニット１０、及び制御ユニット２０を含む。

【0047】

スイッチユニット１０の一端は、第１電力ポートを介して第１電源に接続され、具体的に、スイッチユニット１０の一端は、第１電力ポートの内側に接続され、第１電力ポートの外側は、第１電源に接続される。

【0048】

スイッチユニット１０の他端は、第２電力ポートを介して第２電源に接続され、具体的に、スイッチユニット１０の他端は、第２電力ポートの内側に接続され、第２電力ポートの外側は、第２電源に接続される。

【0049】

つまり、スイッチユニット１０が閉状態にある場合、第１電源と第２電源との間の接続が連通され、スイッチユニット１０が開状態にある場合、第１電源と第２電源との間の接続が切断される。

【0050】

なお、当該インテリジェントスイッチ装置は、三相交流発電システムに適用されてもよい。この場合、スイッチユニット１０は少なくとも３つのスイッチを含み、図１に示すように、活線ケーブルＬ１、Ｌ２、及びＬ３にはいずれも少なくとも１つのスイッチが設けられることで、スイッチユニット１０はそれぞれ三相活線ケーブルを切断することができる。一部の国家の法規において、さらに、中性線ケーブルＮを切断するように要求し、つまり、中性線ケーブルＮにもスイッチが設けられ、この場合、スイッチユニット１０は少なくとも４つのスイッチを含む。もちろん、インテリジェントスイッチ装置は単相交流発電システム、直流発電システムにも適用されてもよく、これらの２つの発電システムにおけるインテリジェントスイッチ装置のそれぞれの接続方法は、当業者にとって自明であるので、ここでは言うまでもなく、いずれも本出願の保護範囲に該当する。

【0051】

ここで、図１に示す結果を例として説明し、インテリジェントスイッチ装置の第１電力ポート、即ち、Ｌ１”ポート、Ｌ２”ポート、Ｌ３”ポート、Ｎ”ポートはそれぞれ、例えば電力網などの第１電源に接続され、インテリジェントスイッチ装置の第２電力ポート、即ち、Ｌ１’ポート、Ｌ２’ポート、Ｌ３’ポート、Ｎ’ポートはそれぞれ、例えばインバータなどの第２電源、特にその交流側に接続される。

【0052】

制御ユニット２０は、第１電源にスイッチユニット１０をトリップさせることができる異常状況が発生した後、スイッチユニット１０を第１時間内に閉じたままにするように制御する。例えば、当該第１電源に単独運転又はフォルトライドスルーが発生した場合、当該スイッチユニット１０にトリップが発生し、スイッチユニット１０のトリップ時間は通常比較的速いため、相応的な機器が検出して動作する暇はなく、一部の地域の電力網のフォルトライドスルーと単独運転アイソレートとの時間要件を満たすことが困難である。本実施例において、第１電源に前記異常状況が発生した場合、制御ユニット２０は、スイッチユニット１０を第１時間内に閉じたままにするように制御することで、前記異常状況が発生しても、当該スイッチユニット１０にトリップが発生することがない。

【0053】

また、第１時間は、相応的な機器が異常状況に対応するのに必要な時間以上であり、つまり、当該第１時間は、相応的な機器が異常状況に対応するのに必要な時間であってもよく、相応的な機器が異常状況に対応するのに必要な時間よりも大きくなってもよい。例えば、当該第１時間は３ｓであり、その具体的な値の範囲について、ここで、具体的に限定していなく、実際の状況に応じて決定すればよく、いずれも本出願の保護範囲に該当する。

【0054】

当該異常状況は、フォルトライドスルー及び単独運転を含んでもよく、フォルトライドスルー時間は、第２時間であり、そして、単独運転検出と出力停止との時間は第３時間であり、当該第２時間と第３時間とはいずれも第１時間以下である。なお、フォルトライドスルーとは、第１電源及び第２電源がインテリジェントスイッチ装置を介して接続される場合、第１電源には短時間の電圧急降、電圧急増、周波数急降、周波数急増が発生したときに、第２電源が保護シャットダウンに入らずに出力を維持できることであるので、フォルトライドスルーの実行者は常に第２電源である。

【0055】

当該相応的な機器は、制御ユニット２０であってもよく、第２電源であってもよい。つまり、第１時間は、制御ユニット２０が当該異常状況に対応するのに必要な時間以上であり、これにより、制御ユニット２０は、当該異常状況に対応することができる。例えば、第２電源のフォルトライドスルー時間、及び、制御ユニット２０による単独運転検出と出力停止の時間はいずれも第１時間以下であり、又は、第１時間は、第２電源が当該異常状況に対応するのに必要な時間以上である。これにより、第２電源は、当該異常状況に対応することができ、例えば、第２電源のフォルトライドスルー時間、及び、第２電源による単独運転検出と出力停止との時間はいずれも、第１時間以下である。なお、第２電源及び制御ユニット２０はいずれも当該異常状況に対応してもよく、第２電源及び制御ユニット２０のうちの一方は、当該異常状況に対応してもよい。ここで、具体的に限定していなく、実際の状況に応じて決定すればよく、いずれも本出願の保護範囲に該当する。第２電源及び制御ユニット２０がいずれも当該異常状況に対応する場合、当該第１時間は、第２電源及び制御ユニット２０のうちの一方の、当該異常状況に対応するのに必要な時間以上であってもよく、それぞれ第２電源及び制御ユニット２０のうちのいずれか１つが当該異常状況に対応するのに必要な時間以上であってもよい。ここで、具体的に限定していなく、実際の状況に応じて決定すればよく、いずれも本出願の保護範囲に該当する。

【0056】

上記の方案により、相応的な機器は、当該異常状況に対応して行動を起こす時間があり、当該機器は、第１電源に当該異常状況が発生した場合の時間要件、例えば、電力網のフォルトライドスルーと単独運転アイソレートとの時間要件を満たし、インテリジェントスイッチ装置が所在する発電システムの安全性を向上させることができる。

【0057】

実際の応用において、当該インテリジェントスイッチ装置について、同様に図１を参照し、さらに、遅延給電ユニットを含む（例えば図１の３１、３２、３３を含む）。

【0058】

当該遅延給電ユニットは、第１電源から電力を取得し、制御ユニット２０及びスイッチユニット１０に電力を供給し、又は、第１電源に異常状況が発生した後、制御ユニット２０及びスイッチユニット１０に遅延給電電気エネルギーを提供する。

【0059】

具体的に、当該遅延給電ユニットは、１つの給電ポートを利用して制御ユニット２０に電力を供給し、他の給電ポートを利用してスイッチユニット１０に電力を供給してもよく、１つの給電ポートのみを利用して、同時に制御ユニット２０及びスイッチユニット１０に電力を供給してもよい。制御ユニット２０及びスイッチユニット１０に対する遅延給電ユニットの給電方式について、ここで、具体的に限定していなく、実際の状況に応じて決定すればよく、いずれも本出願の保護範囲に該当する。

【0060】

なお、第１電源に異常状況が発生した後、当該遅延給電ユニットが制御ユニット２０及びスイッチユニット１０に遅延給電電気エネルギーを提供するために多くの方法があり、そのうちの２つを以下に説明する。

【0061】

（１）遅延給電ユニットは、遅延給電回路３３、第１給電回路３１及び第２給電回路３２を含み、第１給電回路３１は、第１電源から電力を取得した後、遅延給電回路３３に電力を供給する。第２給電回路３２は、第１電源に異常状況が発生した後、第２電源から電力を取得し、遅延給電回路３３に電力を供給する。遅延給電回路３３は制御ユニット２０及びスイッチユニット１０に電力を供給する。これにより、第１電源に異常状況が発生した後、遅延給電ユニットが第２電源を介して、スイッチユニット１０及び制御ユニット２０への給電を第１時間内に維持することを実現できることが確保される。

【0062】

つまり、第１電源に異常状況が発生していない場合、主に第１給電回路３１により第１電源から電力を取得することで、遅延給電回路３３は制御ユニット２０及びスイッチユニット１０に電力を供給することができる。第１電源に異常状況が発生した後、第２給電回路３２により第２電源から電力を取得することで、遅延給電回路３３は制御ユニット２０及びスイッチユニット１０に遅延給電電気エネルギーを提供することができる。

【0063】

なお、第１給電回路３１及び第２給電回路３２のうちの少なくとも１つは、アイソレート方式で電力を取得し、つまり、第１電源がパワーダウンした後、第１給電回路３１と第２給電回路３２との間はアイソレートが保持されるべきである。例えば、第１給電回路３１及び第２給電回路３２のうちのいずれか１つは、変圧器アイソレート方式、又は、リレー切断方式を利用してアイソレートを行うことができる。これにより、第２電源が第１給電回路３１及び第２給電回路３２を介して第１電源を帯電させ、第１電源を点検する点検作業員が不安全な状態に置かれることを防止する。

【0064】

（２）遅延給電ユニットはさらに、遅延給電回路３３、第１給電回路３１及び電気エネルギーが貯蔵された電気エネルギー貯蔵器（図示せず）を含み、当該電気エネルギー貯蔵器は、電解コンデンサ、スーパーコンデンサ及び蓄電池などであってもよい。第１給電回路３１は、第１電源から電力を取得した後、遅延給電回路３３に電力を供給する。電気エネルギー貯蔵器は、第１電源に異常状況が発生した後、それ自体に貯蔵された電気エネルギーを遅延給電回路３３に供給する。遅延給電回路３３は、制御ユニット２０及びスイッチユニット１０に電力を供給する。これにより、第１電源に異常状況が発生した後、遅延給電ユニットが電気エネルギー貯蔵器を介してスイッチユニット１０及び制御ユニット２０への給電を第１時間内に維持することを実現することが確保される。

【0065】

つまり、第１電源に異常状況が発生していない場合、主に第１給電回路３１により第１電源から電力を取得することで、遅延給電回路３３は制御ユニット２０及びスイッチユニット１０に電力を供給することができる。第１電源に異常状況が発生した後、電気エネルギー貯蔵器内に貯蔵された電気エネルギーにより、遅延給電回路３３は制御ユニット２０及びスイッチユニット１０に遅延給電電気エネルギーを提供することができる。

【0066】

なお、第１電源に異常状況が発生していない場合、当該電気エネルギー貯蔵器は、第１電源の電気エネルギーを受けて、貯蔵することができる。もちろん、当該電気エネルギー貯蔵器は、他の方式で電気エネルギーを貯蔵してもよく、ここで、具体的に限定していなく、実際の状況に応じて決定すればよく、いずれも本出願の保護範囲に該当する。

【0067】

実際の応用において、第１電源に異常状況が発生した場合、別の電源を利用して遅延給電回路３３に給電してもよい。ここでは言うまでもなく、相応的な機器がフォルトライドスルー及びアイソレートなどの異常状況に対応する時間を確保できる技術案であれば、いずれも本出願の保護範囲に該当する。

【0068】

上記の実施例のいずれにおいても、スイッチユニット１０内のスイッチは、常時開スイッチであり、ＮＯ型スイッチとも呼ばれる。

【0069】

具体的に、スイッチユニット１０内のスイッチに電力が供給されている場合、それは制御ユニット２０によって制御され、スイッチユニット１０内のスイッチが給電を失った場合、スイッチユニット１０は自動にオフになる。常時開スイッチを利用することで、発電システムの安全性能を高めることができる。具体的に、第１電源に異常状況が発生した後、点検作業員が第１電源を点検し、例えば、電力網のメンテナンス作業員が電力網を点検する場合がある。この場合、スイッチユニット１０は、給電を失ったため、第１時間後、開状態になって、点検作業員が感電することを防止する。一方、第１電源は正常に回復した後、スイッチユニット１０内のスイッチはすぐには閉じられることがなく、制御ユニット２０によって制御される。つまり、制御ユニット２０はさらに、スイッチユニット１０が給電を受けた場合、スイッチユニット１０を閉状態又は開状態になるように制御する。具体的に、制御ユニット２０は、スイッチを閉じるのに最適な場合に限り、スイッチユニット１０を閉状態になるように制御することができ、これにより、第１電源と第２電源との直接接続によるエネルギー衝撃事故を避ける。

【0070】

実際の応用において、同様に図１を参照し、当該インテリジェントスイッチ装置はさらに、制御ユニット２０と電源を共用する第１検出ユニット４０を含む。つまり、当該第１検出ユニット４０も当該遅延給電ユニットにより給電され、遅延給電ユニットによる給電の具体的な過程は、前記制御ユニット２０に対する給電過程に類似するので、ここでは言うまでもなく、いずれも本出願の保護範囲に該当する。

【0071】

第１検出ユニット４０は、第１電源の電気パラメータを検出し、それを制御ユニット２０がスイッチユニット１０の動作を制御する制御根拠として、制御ユニット２０に送信する。

【0072】

当該電気パラメータは、電圧、電流、周波数、位相、及び電力のうちの少なくとも１つを含み、ここで、電気パラメータを１つずつ説明せず、実際の状況に応じて決定すればよく、いずれも本出願の保護範囲に該当する。

【0073】

当該制御ユニット２０がスイッチユニット１０を開状態になるように制御する具体的な過程は以下の通りであり、即ち、電気パラメータが第１電源に非正常運転状態が発生したことを表徴するかどうかを判定し、電気パラメータが第１電源に異常状況が発生したことを表徴すると判定した場合、スイッチユニット１０を開状態に切り替えるように制御する。

【0074】

当該非正常運転状態は、単独運転を含んでもよい。

【0075】

具体的に、第１電源は、電力網であり、電力網の電圧が０に近接し、又は電力網の周波数が大幅に変化していることが検出された場合、電力網に単独運転などのような非正常運転状態が発生したと考えられる。この場合、制御ユニット２０はスイッチユニット１０を開状態になるように制御し、及び、第２電源を電圧源出力特性に切り替えてローカル負荷に電力を供給し、負荷が確実に運転できることを保証する。

【0076】

つまり、電気パラメータが第１電源に非正常運転状態が発生したことを表徴すると判定した場合、第１電源に異常状況が発生した後の第１時間内であっても、当該制御ユニット２０は依然として、スイッチユニット１０を開状態に切り替えるように制御する。即ち、第１時間内に、当該制御ユニット２０は第１電源に単独運転などのような非正常運転状態が発生したと判定すれば、スイッチユニット１０を開状態に制御し、ずっと第１電源に単独運転などのような非正常運転状態が発生したと判定しなければ、第１時間が終了するまで、スイッチユニット１０を閉じたままにする。従って、第１時間内に、当該制御ユニット２０がスイッチユニット１０を開状態に制御する信号の優先度が、スイッチユニット１０を閉じたままにするように制御する信号よりも高い。

【0077】

なお、第１検出ユニット４０はさらに、フォルトライドスルーを検出する機能を備えてもよい。

【0078】

具体的に、当該制御ユニット２０は、受信された電気パラメータに基づいて、電気パラメータが第１電源にフォルトライドスルーが発生したことを表徴するかどうかを判定し、電気パラメータが第１電源にはフォルトライドスルーが発生したことを表徴すると判定した場合、第１時間が終了するまで、スイッチユニット１０を閉じたままにするように制御する。つまり、制御ユニット２０は、フォルトライドスルーに対応する。及び／又は、電気パラメータが第１電源に単独運転が発生したことを表徴するかどうかを判定し、電気パラメータが第１電源に単独運転が発生したことを表徴すると判定した場合、スイッチユニット１０を開状態に切り替えるように制御する。つまり、制御ユニット２０は、単独運転に対応して、単独運転検出及び出力停止の機能を実現する。

【0079】

上記のフォルトライドスルーとは、第１電源及び第２電源がインテリジェントスイッチ装置を介して接続される場合、第１電源には短時間の電圧急降、電圧急増、周波数急降、周波数急増が発生したときに、第２電源は保護シャットダウンに入らず、出力を維持することができることである。当該第２時間は０．１ｓであってもよく、つまり、フォルトライドスルーの時間は短くて、スイッチユニット１０を開状態に制御する必要がない。これにより、スイッチユニットが頻繁に動作することでその耐用年数に影響すること、及び、所在する機器が頻繁に動作することで動作効率及び耐用年数に影響することを避ける。

【0080】

単独運転検出とは、第１電源と第２電源とがインテリジェントスイッチ装置を介して接続される場合、第１電源に完全なパワーダウンが発生した状況で、制御ユニット２０が第３時間（例えば１ｓ）内に検出して、スイッチユニット１０を開状態になるように制御できることである。

【0081】

第１時間は、第２時間及び第３時間以上であるため、第１電源に異常状況又はパワーダウンが発生したときに、制御ユニット２０はフォルトライドスルー及び単独運転検出を行うのに十分な時間を有することが保証される。

【0082】

制御ユニット２０はさらに、第１電源の他の異常に対する検出、及び切断保護の機能を有してもよい。例えば、第１電源の電圧が高／低すぎる、周波数が高／低すぎる、電流が大きすぎる、漏れ電流が大きすぎる、電流の直流成分が大きすぎる、電圧ＴＨＤ（Ｔｏｔａｌ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ、全高調波歪）が大きすぎる、電流ＴＨＤが大きすぎる、電圧の不均衡性が大きすぎるなどの状況を検出した場合、スイッチユニット１０を開状態になるように制御する。

【0083】

実際の応用において、当該インテリジェントスイッチ装置はさらに、制御ユニット２０と電源を共用する第２検出ユニット５０を含む。第２検出ユニット５０は、第２電源の出力パラメータを検出し、制御ユニット２０に送信する。当該第２電源の出力パラメータは電圧、電流、周波数、位相、及び電力のうちの少なくとも１つを含み、ここで、電気パラメータを１つずつ説明せず、実際の状況に応じて決定すればよく、いずれも本出願の保護範囲に該当する。

【0084】

当該制御ユニット２０がスイッチユニット１０を閉状態になるように制御する具体的な過程は以下の通りである。即ち、第１電源の電気パラメータと第２電源の出力パラメータとを比較し、比較結果を取得し、比較結果が第１電源と第２電源を接続して運転することができることを示す場合、スイッチユニット１０を閉状態に切り替えるように制御する。

【0085】

実際の応用において、同様に図１を参照し、当該インテリジェントスイッチ装置はさらに、制御ユニット２０と第２電源との間の通信を実現するための第１通信ユニット６０を含む。

【0086】

第１通信ユニット６０は、例えばＲＳ４８５、ＣＡＮ、イーサネットなどの有線通信を採用してもよく、例えばＷｉＦｉ、ブルートゥース（登録商標）、ＲＦなどの無線通信を採用してもよい。さらに、電力線搬送通信を採用してもよく、ここで、これは一例にすぎず、第１通信ユニット６０は他の方式を利用して通信してもよい。ここでは言うまでもなく、もちろん、第１通信ユニット６０は、集中通信モードを採用して組み合わせて利用してもよく、実際の状況に応じて決定すればよく、いずれも本出願の保護範囲に該当する。

【0087】

第１通信ユニット６０と第２電源との通信の具体的な過程は以下の通りであり、即ち、収集した第１電源の電気パラメータを第２電源に送信し、及び、第２電源から送信された第１制御信号を受信し、第１制御信号を制御ユニット２０に送信する。

【0088】

制御ユニット２０はさらに第１制御信号に基づいて、相応的な動作を実行する。具体的に、第１制御信号が、閉動作を実行することを指示する場合、制御ユニット２０はスイッチユニット１０を閉状態になるように制御し、第１制御信号は、開動作を実行することを指示する場合、制御ユニット２０はスイッチユニット１０を開状態になるように制御する。ここで、第１制御信号の具体的な内容を限定していなく、実際の状況に応じて決定すればよく、いずれも本出願の保護範囲に該当する。

【0089】

第１通信ユニット６０と第２電源との通信の具体的な過程は以下の通りであってもよく、即ち、制御ユニット２０から送信された第２制御信号を受信し、当該第２制御信号を第２電源に送信する。第１通信ユニット６０と第２電源との通信の具体的な過程はさらに、第２電源から送信された運転データを受信し、当該運転データを制御ユニット２０に送信するステップを含んでもよい。

【0090】

当該制御ユニット２０はさらに、スイッチユニット１０が運転状態を変更した場合、第２電源の運転状態をスイッチユニット１０の運転状態に合わせるように、第１通信ユニット６０に第２制御信号を送信してもよい。

【0091】

実際の応用において、スイッチユニット１０が閉状態に切り替えられる場合、第２制御信号は、第２電源の起動、及び／又は第２電源の出力モードの変更を含み、例えば、第２電源の出力モードを非電圧源特性出力モードに変更する。スイッチユニット１０が開状態に切り替えられる場合、第２制御信号は、第２電源の出力の停止、及び／又は第２電源の出力モードの変更を含み、例えば、第２電源の出力モードを電圧源特性出力モードに変更する。もちろん、当該第２制御信号は、第１電源と第２電源の電圧振幅、周波数、又は位相が同期しているかどうかの検出結果であってもよい。この場合、第２電源は、当該検出結果を受信した後、当該検出結果に基づいて、その出力状態又はモードを変更するかどうかを判定する。検出結果が非同期であることを示す場合、運転を停止し、又は、出力モードが電圧源出力特性モードになり、検出結果が同期であることを示す場合、起動を開始し、又は出力モードが非電圧源出力特性モードになる。

【0092】

同様に図１を参照し、当該インテリジェントスイッチ装置はさらに、上位機と通信するための第２通信ユニット７０を含み、前記第２通信ユニット７０は、上位機のデータクエリ、パラメータ設定、アップグレード、運転制御などの命令を受信する。当該上位機は、モバイルハンドヘルドデバイス（特定のＡＰＰがインストールされた携帯電話、タブレットなど）、ローカルサーバ、通信ホスト、リモートクラウドサーバーなどであってもよく、ここでは言うまでもなく、いずれも本出願の保護範囲に該当する。

【0093】

上記の実施例のいずれかにおいて、制御ユニット２０はさらに、スイッチユニット１０を流れた電力が相応的な制限値を超えた場合、スイッチユニット１０を開状態に切り替えるように制御する。即ち、特定のシナリオの要件を満たすように、インテリジェントスイッチ装置の電力超過トリップ機能を設置する。

【0094】

具体的に、第１電力ポートから第２電力ポートに流れる電力が第１制限値を超えた場合、又は、第２電力ポートから第１電力ポートに流れる電力が第２制限値を超えた場合、制御ユニット２０は、スイッチユニット１０を開状態に切り替えるように制御して、第１電力ポートと第２電力ポートとの間の接続を切断する。

【0095】

例えば、第１電源はディーゼル発電機であり、逆方向に伝送される電力を受けることができない場合、インテリジェントスイッチ装置は、第２電力ポートから第１電力ポートに流れる電力閾値を０に設定することができる。即ち、第１制限値は０であり、電力が０を超えると、スイッチユニット１０は、ディーゼル発電機を保護するために、直ちに切断される。例えば、第１電源は電力網である場合、ローカル負荷による電力網の消費をなるべく減少させるために、第１電力ポートの電力網から第２電力ポートに流れる電力閾値を、ローカル負荷の電力上限に設定することができる。即ち、第２制限はローカル負荷の電力上限、例えば５ＫＷであり、電力は５ＫＷを超えると、スイッチユニット１０は、電力網の電気エネルギーに対する消費を減少させるために、直ちに切断される。

【0096】

なお、当該第１制限値と第２制限値とは同様であってもよいし、異なってもよく、ここで、具体的に限定していなく、実際の状況に応じて決定すればよく、いずれも本出願の保護範囲に該当する。

【0097】

上記の実施例のいずれかにおいて、当該インテリジェントスイッチ装置はさらに、第２電源及び／又は上位機と通信接続する電気エネルギーメータを含む。

【0098】

具体的に、スイッチユニット１０が閉状態にある場合、流れる正方向又は逆方向の電力量を測定し、電力量データを第２電源又は上位機に伝送する。

【0099】

スイッチユニット１０内に電気エネルギーメータを設置することで、追加の計量装置の代わりになることができる。追加のデバイスの使用を避け、インテリジェントスイッチ装置のコストを低減させる。

【0100】

上記の実施例のいずれかにおいて、当該インテリジェントスイッチ装置はさらに、プラスチックハウジングを含む。

【0101】

スイッチユニット１０の操作ハンドルはプラスチックハウジングの外部に露出することで、手動でスイッチを操作することができる。

【0102】

本実施例において、インテリジェントスイッチ装置内には、プラスチックケースパッケージ一体型スイッチ及び電気エネルギーメータが設けられ、漏れ保護機能を設計することもできる。これによって、インテリジェントスイッチ装置内のデバイスが高度に統合され、発電システムの構成が大幅に簡素化され、外部ＥＭＳに比べると、コストが大幅に削減される。

【0103】

本発明の実施例はさらに発電システムを提供し、図２を参照し、第１電源０３、少なくとも１つの第２電源０１、及び上記の実施例のいずれかによって提供されるインテリジェントスイッチ装置０２を含む。当該インテリジェントスイッチ装置０２の具体的な構成及び動作原理について、上記の実施例を参照すればよく、ここでは詳細な説明を省略する。

【0104】

第２電源０１の第１出力ポート、及び第１電源０３は、それぞれインテリジェントスイッチ装置０２に接続される。

【0105】

上記の実施例において、第１電源０３は、電圧源出力特性の電源、例えば電力網、電圧源出力特性を有するディーゼル発電機、同期発電機などである。当該電圧源出力特性の電源の出力電圧は比較的安定であり、負荷電流の大きさが変化する際、電圧の変動が小さい。

【0106】

第２電源０１は、電圧源出力特性と非電圧源出力特性の２つの出力特性を切り替える機能を有する電源である。当該非電圧源出力特性は電流源出力特性、電力源出力特性などを含む。電流源出力特性の電源の出力電流は比較的安定であり、出力電圧の大きさが変化する際、電流の変動が小さい。電力源出力特性の電源の出力電力は比較的安定であり、出力電圧の大きさが変化する際、電流が逆方向に変化する。

【0107】

なお、電圧源出力特性、非電圧源出力特性は、主導的役割を担う出力特性を指す。例えば、発電機はＶｆ制御（電圧周波数制御）モードを利用して出力する場合、電圧源出力モードであると考えられ、ＰＱ制御（有効電力・無効電力制御）モードは非電圧源出力モードを示す。ドループ制御、仮想同期機制御について、電圧源出力特性が主導的役割を担う場合もあれば、非電圧源出力特性が主導的役割を担う場合もある。

【0108】

具体的に、インテリジェントスイッチ装置０２が閉状態にある場合、全ての第２電源０１の出力特性は非電圧源出力特性であり、インテリジェントスイッチ装置０２が開状態にある場合、少なくとも１つの第２電源０１の出力特性は電圧源出力特性であり、他の第２電源０１の出力特性は非電圧源出力特性であり、ここで、具体的に限定していなく、実際の状況に応じて決定すればよく、いずれも本出願の保護範囲に該当する。

【0109】

実際の応用において、図３～図５を参照し、第２電源０１の第１出力ポートとインテリジェントスイッチ装置０２との間には、さらに第１負荷０４が設けられる。

【0110】

また、インテリジェントスイッチ装置０２が切り替えられるときに、発電システムの給電の不安定を避けるために、第２電源０１はさらに、重要な負荷に接続されるための独立した出力ポートを有してもよい。具体的に、図５を参照し、第２電源０１の第２出力ポートは第２負荷０５に接続され、第２負荷０５の電力消費優先度は第１負荷０４よりも高く、インテリジェントスイッチ装置０２が状態を切り替えるときに、インテリジェントスイッチ装置０２に接続される第２電源０１の第１出力ポートは一時的に給電を停止することができ、第２負荷０５に接続される第２出力ポートは継続的に給電を維持することができる。

【0111】

上記の実施例のいずれかにおいて、インテリジェントスイッチ装置０２が第１通信ユニットを有する場合、第２電源０１とインテリジェントスイッチ装置０２との間は、マスタースレーブ制御を採用する。

【0112】

（１）第２電源０１は、マスター機であり、インテリジェントスイッチ装置０２は、スレーブ機であり、第２電源０１は、非正常運転状態を検出した場合、第１制御信号をインテリジェントスイッチ装置０２に送信して、インテリジェントスイッチ装置０２を開状態にさせる。

【0113】

非正常運転状態は、少なくとも単独運転を含み、つまり、当該第１電源０１は単独運転検出及び出力停止機能を備える。

【0114】

単独運転検出及び出力停止は、第１電源０３と第２電源０１とがインテリジェントスイッチ装置０２を介して接続される場合、第１電源０３に完全なパワーダウンが発生したときに、第２電源０１が検出して停止状態に入るのに必要な時間が第４時間であることである。インテリジェントスイッチ装置０２は、第２電源０１に単独運転が発生した後の第１時間内に、トリップすることがなく、閉状態を維持することができ、当該第１時間は第４時間以上であることで、第１電源０３に単独運転が発生した場合、第２電源０１が単独運転検出及び出力停止を行うのに十分な時間を有することを保証する。

【0115】

具体的に、第２電源０１とインテリジェントスイッチ装置０２とのインタラクションの過程は以下の通りである。
１、第２電源０１は定期的に、インテリジェントスイッチ装置０２にクエリ信号を送信する。

【0116】

具体的に、インテリジェントスイッチ装置０２は第１電源０３のみにより給電されると、第１電源０３が一定期間パワーダウンした後、インテリジェントスイッチ装置０２も給電を失う。その後、第１電源０３が回復するまで、第２電源０１は継続的にクエリ信号を送信して、インテリジェントスイッチ装置０２の状態をクエリし、その時点で、インテリジェントスイッチ装置０２の給電も回復する。

【0117】

２、インテリジェントスイッチ装置０２はクエリ信号を受信した後、収集された第１電源０３の電気パラメータ、及びそれ自体内のスイッチユニットの状態を第２電源０１に送信する。

【0118】

インテリジェントスイッチ装置０２は、給電を失った場合、第２電源０１の信号に応答できず、インテリジェントスイッチ装置０２には電気がある場合、第２電源０１の信号に応答することができる。

【0119】

３、第２電源０１は、クエリされた第１電源０３の電気パラメータに基づいて、第１電源０３に非正常運転状態が発生したことを判断する。第１電源０３に非正常運転状態が発生したと判定した後、第１制御信号をインテリジェントスイッチ装置０２に送信して、インテリジェントスイッチ装置０２を開状態にさせる。

【0120】

もちろん、当該第１制御信号は、インテリジェントスイッチ装置０２が開状態にあることを指示してもよく、インテリジェントスイッチ装置０２が閉状態にあることを指示してよい。第１電源０３に非正常運転状態が発生したと判定した場合、当該第１制御信号は、インテリジェントスイッチ装置０２が開状態にあることを指示する。他の場合、第１制御信号は、インテリジェントスイッチ装置０２が閉状態にあることを指示する。ここで、具体的に限定していなく、実際の状況に応じて決定すればよく、いずれも本出願の保護範囲に該当する。

【0121】

ここで、第２電源０１は、インテリジェントスイッチ装置０２を閉じることを决定した場合、第２電源０１はまず、それ自体の出力を停止する。その後、インテリジェントスイッチ装置０２が閉状態にあることを指示するための第１制御信号を、インテリジェントスイッチ装置０２に送信することで、第１電源０３の出力と不整合であるときの閉鎖ショックを避ける。特に、第１電源０３が電力網であり、第２電源０１がインバータである場合、第２電源０１は、インテリジェントスイッチ装置０２のスイッチユニットを閉じることを决定する前、インテリジェントスイッチ装置０２によって検出された第１電源０３の電圧振幅、位相、周波数などの状態を取得することもできる。第２電源０１は、第１電源０３に整合同期するように、それ自体から出力された電圧振幅、位相、周波数などを調整してから、インテリジェントスイッチ装置０２が閉状態にあることを指示するための第１制御信号を、インテリジェントスイッチ装置０２に送信する。これにより、切り替えの過程では、ローカル負荷はパワーダウンすることがなく、シームレスな切り替えを実現することができる。

【0122】

４、インテリジェントスイッチ装置０２は、第１制御信号を受信した後、当該第１制御信号に基づいて、相応的な動作を実行する。

【0123】

５、インテリジェントスイッチ装置０２が開状態にある場合、第２電源０１は、非電圧源出力特性から電圧源出力特性に切り替えられて、ローカル負荷に電力を供給する。

【0124】

（２）インテリジェントスイッチ装置０２は、マスター機であり、第２電源０１は、スレーブ機である。インテリジェントスイッチ装置０２は、それ自体のスイッチユニットをトリップさせる必要がある異常状況を検出した場合、第２制御信号を第２電源０１に送信して、第２電源０１を正常に運転させるか又は運転を停止させる。

【0125】

具体的に、第２電源０１とインテリジェントスイッチ装置０２とのインタラクションの過程は、以下の通りである。

【0126】

１、インテリジェントスイッチ装置０２は、第１電源０３の電気パラメータを主動的に監視し、又は、第３制御信号を第２電源０１に送信して、第１電源０３の状態をクエリする。

【0127】

第２電源０１は第３制御信号を受信した後、第１電源０３の電気パラメータを検出する。

【0128】

２、インテリジェントスイッチ装置０２は、所在する発電システムが、第１電源０３と第２電源０１とを並列接続して動作させる条件を有するかどうかを判定し、例えば、第１電源０３にはそれ自体のスイッチユニットをトリップさせる必要がある異常状況が存在しないかどうかを判定する。当該異常状況は、非正常運転状態である場合があり、フォルトライドスルーである場合もある。所在する発電システムが第１電源０３と第２電源０１とを並列接続して動作させる条件を有しない場合、それ自体のスイッチユニットを開状態になるように制御し、そして、第２制御信号を第２電源０１に送信する。

【0129】

当該第２制御信号は、第２電源０１を起動させる信号、第２電源０１の出力を停止させる信号、電圧源出力特性に切り替える信号、又は、非電圧源出力特性に切り替える信号であってもよいが、第１電源０３に非正常運転状態が発生したと判定した場合、当該第２制御信号は、電圧源出力特性に切り替える信号である。他の場合、第２制御信号の内容について、ここで、具体的に限定していなく、実際の状況に応じて決定すればよく、いずれも本出願の保護範囲に該当する。

【0130】

３、第２電源０１は、第２制御信号を受信した後、それ自体の出力特性を電圧源出力特性に切り替えて、ローカル負荷に電力を供給する。

【0131】

４、第１電源０３の非正常運転状態が回復した後、インテリジェントスイッチ装置０２は、第２電源０１に第２制御信号を送信して、第２電源０１を停止させ、そして、それ自体のスイッチユニットを閉状態に制御し、第１電源０３を第２電源０１に接続させる。特に、第１電源０３が電力網であり、第２電源０１がインバータである場合、インテリジェントスイッチ装置０２はスイッチユニットを閉じる前、同期信号を第２電源０１に送信することもできる。これにより、第２電源０１は、第１電源０３に整合同期するように、電圧振幅、位相、周波数などを調整してから、スイッチユニットを閉じ、そのため、切り替えの過程では、ローカル負荷はパワーダウンすることがなく、シームレスな切り替えを実現することができる。

【0132】

５、第２電源０１の運転は回復する。

【0133】

なお、（１）及び（２）において、第１電源０３の出力電力が第２電源０１の出力電力を超え、スイッチユニットの電流容量も第２電源０１の出力電力を超えるように設置することで、スイッチユニットが閉じられている場合、第２電源０１の出力電力の大きさを超えるローカル負荷を接続できることは確保される。

【0134】

なお、当該第２電源０１はさらに、フォルトライドスルーを検出する機能を備えてもよい。当該フォルトライドスルーとは、第１電源０３と第２電源０１とがインテリジェントスイッチ装置０２を介して接続される場合、第１電源０３に短時間の電圧急降、電圧急増、周波数急降、周波数急増が発生したときに、第２電源０１が保護シャットダウンに入らず、出力を維持することができることであり、第２電源０１のフォルトライドスルー時間は第２時間、例えば０.１ｓである。フォルトライドスルー時間は比較的短いため、第２電源０１はフォルトライドスルーを検出した場合、インテリジェントスイッチ装置０２のスイッチユニットを開状態になるように制御する必要はなく、インテリジェントスイッチ０２のスイッチユニットを閉じたままにするように制御することさら可能である。当該第１時間は第２時間以上であり、これにより、第１電源０３にはフォルトライドスルーが発生した場合、第２電源０１はフォルトライドスルー検出を行うのに十分な時間を有することを保証する。

【0135】

もちろん、当該第２電源０１はさらに他の検出機能を備えてもよく、ここでは、言うまでもなく、いずれも本出願の保護範囲に該当する。

【0136】

本実施例において、インテリジェントスイッチ装置０２を設置することで、第２電源０１の低電圧ライドスルー、単独運転検出などと競合することがなく、オングリッド・オフグリッドの切り替え要件を満たし、発電システムの安全性を提供する。

【0137】

上記の実施例のいずれかにおいて、第１電源０３は電力網であり、第２電源０１はエネルギー供給ユニット及び変換ユニットを含む。

【0138】

変換ユニットの直流側は直接又は間接的にエネルギー供給ユニットに接続され、変換ユニットの交流側を第２電源０１の第１出力ポートとする。

【0139】

当該エネルギー供給ユニットは、蓄電池、燃料電池、太陽光発電ユニット、及び風力発電ユニットのうちの少なくとも１つである。もちろん、上記の例示に限定されず、例えば、小水利発電ユニット、フライホイールエネルギー貯蔵発電ユニットであってもよく、エネルギー供給ユニットの選択は、実際の状況に応じて決定すればよく、いずれも本出願の保護範囲に該当する。

【0140】

当該変換ユニットはその応用シナリオによって選択さる。具体的に、エネルギー供給ユニットが太陽光発電ユニット、蓄電池及び燃料電池などの直流機器である場合、当該変換ユニットはインバータであり、エネルギー供給ユニットが風力発電ユニットなどの交流機器である場合、当該変換ユニットはコンバータである。ここでは、言うまでもなく、変換ユニットは機能ユニットと合致すればよく、いずれも本出願の保護範囲に該当する。

【0141】

ここで、変換ユニットがインバータであることを例として説明する。太陽光発電システムにおいて、太陽光発電インバータは通常、ＭＰＰＴ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ、最大電力点追従）アルゴリズムを実行して、太陽光発電インバータの出力電力を、現時点で太陽光発電アレイが出力する最大電力にし、定電力源と見なすことができる。交流電圧が変化するときに、太陽光発電インバータの出力電流が逆方向に変化することで、交流出力電力を最大電力に維持させる。太陽光発電インバータなどの分散型発電装置は、オングリッドポイントの最大電力の出力の大きさを制限する別の通常の運転モードを有し、例えば、分散型発電装置の設置電力の固定比例の大きさを、例えば、最大６０％に制限するか、又は０％に制限して、自体発電・利用を促進する。この場合、分散型発電装置の動作モードは、ほとんどの場合、電力制限運転にあり、つまり、定電力源である。

【0142】

ただし、太陽光発電インバータの最大出力電流は、回路デバイス及び構造デバイスの電流の上限によって制限され、交流電圧が低減して、太陽光発電インバータの出力電流が上限に達した後、太陽光発電インバータは電流源出力特性になり、交流電圧が低減しても、出力電流はそれ以上上昇しなくなる。

【0143】

インテリジェントスイッチ装置０２は第１電源０３と第２電源０１とを連通させた場合、第２電源０１における太陽光発電インバータは、非電圧源出力特性に従って運転する必要がある。インテリジェントスイッチ装置０２は第１電源０３と第２電源０１との接続を切断した後、第２電源０１における太陽光発電インバータは、ローカルに接続される負荷の運転を維持する必要があり、負荷運転に必要な安定電圧を確立する必要があり、そのため、太陽光発電インバータは電圧源出力特性に変換する必要がある。

【0144】

太陽光発電電池の出力電力は光照射状況によって変化するため、その安定性が不十分であり、ローカル負荷を確実に運転させるために、より安定したエネルギー源を追加する必要がある。蓄電池及び燃料電池は、出力が安定した理想的なエネルギー源である。第２電源０１における機能ユニットは蓄電池又は燃料電池であり、即ち、変換ユニットがエネルギー貯蔵インバータである場合、インテリジェントスイッチ装置０２が第１電源０３と第２電源０１とを連通させた場合、エネルギー貯蔵インバータは非電圧源出力特性に従って運転する必要がある。インテリジェントスイッチ装置０２が第１電源０３と第２電源０１との接続を切断した後、エネルギー貯蔵インバータはローカルに接続される負荷の運転を維持する必要があり、負荷運転に必要な安定電圧を確立する必要があり、そのため、エネルギー貯蔵インバータは電圧源出力特性に変換する必要がある。

【0145】

機能ユニットがそれぞれ太陽光発電ユニット及び蓄電池であることを例として説明する。

【0146】

図３を参照し、太陽光発電ユニット０１１及び蓄電池０１３はそれぞれのインバータに接続され、即ち、太陽光発電インバータ０１２とエネルギー貯蔵インバータ０１４とを組み合わせることで、第２電源０１を形成する方式である。インテリジェントスイッチ装置０２が第１電源０３と第２電源０１とを連通させた場合、太陽光発電インバータ０１２及びエネルギー貯蔵インバータ０１４は、非電圧源出力特性に従って運転する必要がある。インテリジェントスイッチ装置０２が第１電源０３と第２電源０１との接続を切断した後、エネルギー貯蔵インバータ０１４は電圧源出力特性に変換され、一方、太陽光発電インバータ０１２は依然として、非電圧源出力特性に従って運転し、両者が総合された外部出力特性は依然として、電圧源出力特性に保持される。

【0147】

２つのインバータを融和してハイブリッドインバータを構成することもできる。図４及び図５を参照して、太陽光発電ユニット０１１及び蓄電池０１３はいずれも同じハイブリッドインバータ０１５に接続され、その具体的な動作原理及び過程は、上記の説明に類似するので、ここでは言うまでもなく、いずれも本出願の保護範囲に該当する。

【0148】

本明細書における各実施例に記載された特徴は、互いに差し替えるか又は組み合わせることができ、各実施例の間の同じ又は類似の部分について、互いに参照することができ、各実施例は、他の実施例との相違点を主に説明する。特に、システム又はシステムの実施例について、基本的に方法の実施例に類似するため、記載は簡単であり、関連部分について、方法の実施例の説明の一部を参照すればよい。上記のシステム及びシステムの実施例はただ例示的なものであり、別個の部材として説明された上記のユニットは、物理的に分離されてもよく、そうではなくてもよい。ユニットとして表示された部材は、物理ユニットであってもよいし、そうではなくてもよく、即ち、一箇所に位置してもよいし、複数のネットワークユニットに分布されてもよい。実際の必要に応じて、そのうち一部又は全てのモジュールを選択して、本実施例の技術案の目的を実現してもよい。当業者は、進歩性に値する労働をしない場合でも、理解し、実施することができる。

【0149】

専門家はさらに、本明細書に開示された実施例に記載された各例示のユニット及びアルゴリズムステップを結合して、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア又は両者の結合で実現することができることを意識することができる。ハードウェアとソフトウェアとの互換可能性を明確に説明するために、上記の説明において、既に機能に従って、各例示の組み合わせ及びステップを一般的に説明した。これらの機能がハードウェアの形態で実行されるか、それともソフトウェアの形態で実行されるかについては、技術案の特定応用及び設計制約条件に依存する。当業者は、各特定の応用に対して、異なる方法を利用して、説明された機能を実現することができるが、このような実現は、本発明の範囲を超えると見なされるべきではない。

【0150】

開示された実施例の前述の説明は、当業者が本発明を実現又は使用することを可能にする。これらの実施例に対する様々な修正は、当業者には明らかであり、本明細書で定義された一般的な原理は、本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、他の実施例で実現することができる。従って、本発明は、本明細書に示されるこれらの実施例に限定されず、本明細書に開示された原理及び新規特点と一致する最も幅広い範囲に合う。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】