特許 7371137 自動電力レジリエンス及びオンデマンドグリッドバランシングのためのグリッドタイ電気メータアダプタ及びシステム

(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】2023-10-20

(45)【発行日】2023-10-30

(54)【発明の名称】自動電力レジリエンス及びオンデマンドグリッドバランシングのためのグリッドタイ電気メータアダプタ及びシステム

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/38 20060101AFI20231023BHJP

【ＦＩ】

H02J3/38 180

H02J3/38 110

【請求項の数】 40

(21)【出願番号】P 2021577943

(86)(22)【出願日】2020-06-09

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-09-15

(86)【国際出願番号】 US2020036802

(87)【国際公開番号】W WO2021003006

(87)【国際公開日】2021-01-07

【審査請求日】2022-02-07

(31)【優先権主張番号】62/870,543

(32)【優先日】2019-07-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/941,173

(32)【優先日】2019-11-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/968,523

(32)【優先日】2020-01-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】16/843,063

(32)【優先日】2020-04-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】16/843,163

(32)【優先日】2020-04-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】521567804

【氏名又は名称】ニューワールド．エナジー・エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(74)【代理人】

【識別番号】100199565

【弁理士】

【氏名又は名称】飯野 茂

(74)【代理人】

【識別番号】100219542

【弁理士】

【氏名又は名称】大宅 郁治

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100162570

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 早苗

(72)【発明者】

【氏名】ドナヒュー、ポール・ダブリュ．

(72)【発明者】

【氏名】ドナヒュー、ライアン・ポール

(72)【発明者】

【氏名】ダンクワース、ジェフリー・アラン

【審査官】下林 義明

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０４６８２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２２８０４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１６１１７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２０４３５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１７１３７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ３／００ － ５／００

Ｈ０２Ｊ ７／００ － ７／１２

Ｈ０２Ｊ ７／３４ － ７／３６

Ｈ０２Ｍ ７／４２ － ７／９８

Ｈ０２Ｊ １／００ － １／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

マイクログリッドシステムであって、
電気グリッドと通信状態にあり、前記電気グリッドとマイクログリッドとの間の接続を接続及び切断するように構成されたアダプタと、
前記アダプタと通信状態にあり、前記アダプタを介して前記電気グリッドから第１のＡＣ電力を受けることと、グリッド情報を取得することと、前記電気グリッドと前記マイクログリッドとの間の前記接続を接続及び切断するように前記アダプタを制御することとを行うように構成された電力コントローラと、ここにおいて、前記電力コントローラは、プロセッサと、実行されると、前記プロセッサに、前記グリッド情報に基づいて前記電気グリッドが異常であると決定することに応答して前記接続を切断するように前記アダプタを制御させる命令を記憶するように構成されたメモリとを備える、
前記電力コントローラと通信状態にあり、ＤＣ電力を生成することと、前記電力コントローラに前記ＤＣ電力を供給することとを行うように構成された２次エネルギー源と、
ここにおいて、前記電力コントローラは、前記２次エネルギー源からの前記生成されたＤＣ電力を第２のＡＣ電力に変換することと、前記電気グリッドが異常であるという決定に応答して、前記電力コントローラと通信状態にある負荷に前記第２のＡＣ電力を供給することとを行うように更に構成される、
を備える、システム。

【請求項2】

前記アダプタは、接続スイッチ及び安全スイッチを備え、前記接続スイッチは、前記電力コントローラからの１つ以上の制御信号に基づいて前記電気グリッドと前記マイクログリッドとの間の前記接続を接続及び切断するように構成され、前記安全スイッチは、前記電力コントローラにグリッド状態を通知するために前記電力コントローラに接続状態信号を送るように構成され、前記グリッド状態は、ｉ）前記電気グリッドが前記マイクログリッドに電気的に接続されているか、又はｉｉ）前記電気グリッドが前記マイクログリッドから電気的に切断されているかを示す、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記接続スイッチ及び前記安全スイッチは、前記接続スイッチ及び前記安全スイッチを共に動作させるように機械的にリンクされる、請求項２に記載のシステム。

【請求項4】

前記電力コントローラは、前記接続を切断するように前記アダプタを制御した後に、前記安全スイッチを使用して前記電気グリッドと前記マイクログリッドとの間の前記接続をチェックするように更に構成される、請求項２に記載のシステム。

【請求項5】

前記電気グリッドと前記マイクログリッドとの間の経路上の電流、電圧、及びエネルギーのうちの少なくとも１つを含む前記グリッド情報を感知するように構成されたセンサを更に備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

前記アダプタは、前記センサを備える、請求項５に記載のシステム。

【請求項7】

前記アダプタは、コネクタを備え、前記コネクタは、グリッドメータと結合されるように構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項8】

前記電力コントローラは、前記２次エネルギー源からの前記ＤＣ電力を前記第２のＡＣ電力に変換し、前記第２のＡＣ電力の周波数を修正するように構成されたインバータを備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項9】

外部デバイスと通信するように構成されたワイヤレス通信デバイスを更に備え、前記電力コントローラは、前記ワイヤレス通信デバイスを使用して前記グリッド情報を取得する、請求項１に記載のシステム。

【請求項10】

マイクログリッドシステムを動作させる方法であって、前記マイクログリッドシステムは、電気グリッドに接続され、前記電気グリッドとマイクログリッドとの間の接続を接続及び切断するように構成されたアダプタと、前記アダプタを介して前記電気グリッドに接続され、前記アダプタを介して前記電気グリッドから第１のＡＣ電力を受けるように構成された電力コントローラと、前記電力コントローラに接続され、ＤＣ電力を生成することと、第２のＡＣ電力への変換のために前記電力コントローラに前記ＤＣ電力を供給することとを行うように構成された２次エネルギー源とを備え、前記方法は、
グリッドエネルギー情報を取得することと、
前記グリッドエネルギー情報に基づいて前記電気グリッドの状態を決定することと、
前記グリッド状態が異常であると決定することに応答して、前記電気グリッドと前記マイクログリッドとの間の前記接続を切断することと、
前記電気グリッドと前記マイクログリッドとの間の前記接続を切断することに応答して、前記マイクログリッドシステムに関連付けられた負荷に前記第２のＡＣ電力を供給するように前記２次エネルギー源を動作させることと
を備える、方法。

【請求項11】

前記グリッドエネルギー情報を前記取得することは、前記電気グリッドと前記電力コントローラとの間の経路上の電流、電圧、及びエネルギーのうちの少なくとも１つを感知することを備える、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記グリッドエネルギー情報を取得することは、ワイヤレス通信を介してグリッド情報を受信することを備える、請求項１０に記載の方法。

【請求項13】

前記アダプタは、前記電気グリッドと前記マイクログリッドとの間の前記接続を接続及び切断するように構成された接続スイッチを備え、安全スイッチは、前記電力コントローラに前記接続の状態を通知するための信号を送るように構成され、前記状態は、前記電気グリッドと前記マイクログリッドとが電気的に接続されているか、又は前記電気グリッドと前記マイクログリッドとが電気的に切断されているというものである、請求項１０に記載の方法。

【請求項14】

前記接続を切断するように前記アダプタを制御した後に、前記電気グリッドと前記マイクログリッドとの間の前記接続の前記状態を検証するために前記安全スイッチを使用することを更に備える、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記負荷に供給された前記第２のＡＣ電力の周波数を変更することを更に備える、請求項１３に記載の方法。

【請求項16】

電気グリッドとマイクログリッドシステムとの間の接続を接続及び切断するように構成されたアダプタであって、前記アダプタは、
前記電気グリッドに結合するように構成された第１のコネクタと、
前記電気グリッドから供給されたエネルギーを測定するためのユーティリティメータに結合するように構成された第２のコネクタと、
前記測定されたエネルギーに少なくとも部分的に基づいて前記電気グリッドと電力コントローラとの間の電気通信を接続及び切断するように構成された接続スイッチと、
前記接続を接続又は切断するために前記接続スイッチを駆動するように構成されたドライバと、
前記接続スイッチに機械的にリンクされた安全スイッチと、前記機械的にリンクすることは、前記安全スイッチを前記接続スイッチと連動して動作させ、前記安全スイッチの状態は、前記マイクログリッドシステムの動作に関連するグリッドの安全性に関連する、
を備える、アダプタ。

【請求項17】

前記電気グリッドと前記アダプタを介して前記電気グリッドからＡＣ電力を受けるように構成された電力コントローラとの間の経路上の電流、電圧、及びエネルギーのうちの少なくとも１つを感知するように構成されたセンサを更に備える、請求項１６に記載のアダプタ。

【請求項18】

前記アダプタは、前記感知された電流、前記電圧、及び前記エネルギーのうちの前記少なくとも１つが所定の閾値を下回ると決定することに応答して前記接続を切断するように構成される、請求項１７に記載のアダプタ。

【請求項19】

プロセッサと、実行されると、前記プロセッサに前記ドライバを制御させる命令を記憶するように構成されたメモリとを更に備える、請求項１６に記載のアダプタ。

【請求項20】

前記接続スイッチと前記安全スイッチとに機械的に接続され、前記ドライバによって駆動されるように構成されたモータを更に備え、前記ドライバは、Ｈモータ制御回路を備える、請求項１６に記載のアダプタ。

【請求項21】

マイクログリッドと共に使用するためのマイクログリッドシステムであって、前記マイクログリッドシステムは、
前記マイクログリッドに関連付けられた２次エネルギー源と、前記２次エネルギー源は、第１のＤＣ電力信号を生成するように構成される、
前記２次エネルギー源及び電気グリッドと通信状態にあり、前記電気グリッドから第１のＡＣ電力信号を、及び前記２次エネルギー源から前記第１のＤＣ電力信号を受信することと、電力コントローラと通信状態にある負荷に第２のＡＣ電力信号を出力することとを行うように構成された前記電力コントローラと、前記電力コントローラは、前記第２のＡＣ電力信号の周波数を変更するように構成された周波数コンバータと、プロセッサと、実行されると、前記プロセッサに、前記第２のＡＣ電力信号の前記周波数を変更するように前記周波数コンバータを制御させる命令を記憶するように構成されたメモリとを備える、
を備える、マイクログリッドシステム。

【請求項22】

前記電力コントローラは、前記第２のＡＣ電力信号の電流、電圧、周波数、及び高調波含有率のうちの少なくとも１つに関連する情報を取得することと、前記情報に基づいて前記第２のＡＣ電力信号の前記周波数を変更するように前記周波数コンバータを制御することとを行うように構成される、請求項２１に記載のマイクログリッドシステム。

【請求項23】

前記周波数コンバータは、前記第１のＡＣ電力信号を第２のＤＣ電力信号に変換するためのＡＣ－ＤＣコンバータを備える第１の段と、前記第１のＤＣ電力信号及び前記第２のＤＣ電力信号を受信するように構成された母線、並びに前記第１及び第２のＤＣ電力信号のうちの少なくとも１つを前記負荷への分配のために前記第２のＡＣ電力信号に変換するように構成された第１のインバータを備える第２の段とを備える、請求項２１に記載のマイクログリッドシステム。

【請求項24】

前記第１の段は、前記第２のＤＣ電力信号を受信し、前記第２のＤＣ電力信号を第３のＡＣ電力信号に変換し、前記電気グリッド中に前記第３のＡＣ電力信号を供給するように構成された第２のインバータを更に備える、請求項２３に記載のマイクログリッドシステム。

【請求項25】

前記電力コントローラは、前記母線上の電流、電圧、及び電力のうちの少なくとも１つを感知し、前記感知結果に少なくとも基づいて前記母線上の電子を前記２次エネルギー源、前記第１のインバータ、前記負荷、及び前記電気グリッド中に割り振るように構成される、請求項２３に記載のマイクログリッドシステム。

【請求項26】

前記第２の段は、前記第１のＤＣ電力信号のデューティサイクルを変更するように構成されたパルス幅変調回路を更に備え、前記周波数コンバータは、前記第１のＤＣ電力信号の前記デューティサイクルに基づいて前記第２のＡＣ電力信号の前記周波数を変更するように構成され、前記第１のインバータは、前記母線及び前記パルス幅変調回路を介して前記２次エネルギー源と通信状態にある、請求項２３に記載のマイクログリッドシステム。

【請求項27】

前記２次エネルギー源は、第１のエネルギー源及び第２のエネルギー源を備え、
前記パルス幅変調回路は、前記第１のエネルギー源からの前記第１のＤＣ電力信号のデューティサイクルを変更するように構成された第１のパルス幅変調回路と、前記第２のエネルギー源からの前記第１のＤＣ電力信号のデューティサイクルを変更するように構成された第２のパルス幅変調回路とを備え、
前記プロセッサは、前記第１及び第２のエネルギー源からの前記第１のＤＣ電力信号の前記デューティサイクルを同期させるように前記第１のパルス幅変調回路及び前記第２のパルス幅変調回路を制御するように構成される、請求項２６に記載のマイクログリッドシステム。

【請求項28】

前記電気グリッドと前記マイクログリッドとの間に接続されるように構成され、前記電気グリッドと前記マイクログリッドとの間の接続を接続及び切断するように構成されたアダプタを更に備え、前記電力コントローラは、前記電気グリッドが異常であると決定することに応答して前記接続を切断するように前記アダプタを制御するように更に構成される、請求項２１に記載のマイクログリッドシステム。

【請求項29】

前記母線に接続され、ＤＣエネルギーを貯蔵することと、前記母線を介して前記周波数コンバータに前記ＤＣエネルギーを供給することとを行うように構成された再充電可能バッテリを更に備える、請求項２３に記載のマイクログリッドシステム。

【請求項30】

マイクログリッドシステムを動作させる方法であって、マイクログリッドは、２次エネルギー源と、前記２次エネルギー源及び電気グリッドと通信状態にある電力コントローラとを備え、前記方法は、
前記２次エネルギー源で第１のＤＣ電力信号を生成することと、
前記２次エネルギー源から前記第１のＤＣ電力信号を、及び前記電気グリッドから第１のＡＣ電力信号を受信するように構成された前記電力コントローラで、前記マイクログリッドシステムに関連付けられた負荷に供給されるべき第２のＡＣ電力信号を出力することと、
前記第２のＡＣ電力信号の周波数を修正することと
を備え、前記第２のＡＣ電力信号の前記周波数を修正することは、
前記電力コントローラと前記負荷との間の経路上の前記第２のＡＣ電力信号の特性を取得することと、
前記特性に基づいて、動作されるべき負荷を計算することと、
前記電力コントローラで、前記計算された負荷に基づいて制御信号を生成することと、
周波数コンバータで、前記制御信号に基づいて、前記負荷に供給された前記第２のＡＣ電力信号の前記周波数を修正することと
を含む、方法。

【請求項31】

前記第２のＡＣ電力信号の前記特性は、電流、電圧、周波数、及び高調波含有率のうちの少なくとも１つを備える、請求項３０に記載の方法。

【請求項32】

前記第２のＡＣ電力信号の前記特性を前記取得することは、ワイヤレス通信を介して前記第２のＡＣ電力信号の前記特性を受信することを備える、請求項３０に記載の方法。

【請求項33】

前記第２のＡＣ電力信号の前記周波数を修正することは、パルス幅変調で前記第１のＤＣ電力信号のデューティサイクルを変更することを備える、請求項３０に記載の方法。

【請求項34】

前記２次エネルギー源は、第１のエネルギー源及び第２のエネルギー源を備え、前記周波数コンバータは、前記第１のエネルギー源からの前記第１のＤＣ電力信号のデューティサイクルを変更するように構成された第１のパルス幅変調回路と、前記第２のエネルギー源からの前記第１のＤＣ電力信号のデューティサイクルを変更するように構成された第２のパルス幅変調回路とを備え、前記方法は、前記第１及び第２のエネルギー源からの前記第１のＤＣ電力信号の前記デューティサイクルを同期させることを更に備える、請求項３３に記載の方法。

【請求項35】

前記電気グリッドに関連するグリッドエネルギー情報を取得することと、
前記グリッドエネルギー情報に基づいて前記電気グリッドの状態を決定することと、前記状態は、正常又は異常のうちの１つである、
異常決定に応答して、前記電気グリッドと前記マイクログリッドシステムとの間の電気接続を切断することと
を更に備える、請求項３０に記載の方法。

【請求項36】

前記第２のＡＣ電力信号を第２のＤＣ電力信号に変換し、前記電気グリッドに前記第２のＤＣ電力信号を供給することを更に備える、請求項３０に記載の方法。

【請求項37】

マイクログリッドシステムを動作させるための電力コントローラであって、前記マイクログリッドシステムは、第１のＤＣ電力信号を生成するように構成された２次エネルギー源を備え、前記電力コントローラは、電気グリッド及び前記２次エネルギー源と通信状態にあり、前記電力コントローラは、
前記電気グリッドから第１のＡＣ電力信号を受信し、前記第１のＡＣ電力信号を第２のＤＣ電力信号に変換するように構成されたＡＣ－ＤＣインバータと、前記第１及び前記第２のＤＣ電力信号のうちの少なくとも１つを第２のＡＣ電力信号に変換し、前記マイクログリッドシステムに関連付けられた負荷に前記第２のＡＣ電力信号を供給するように構成された第１のインバータとを備える周波数コンバータと、
プロセッサと、
実行されると、前記プロセッサに、前記マイクログリッドシステムに関連付けられた前記負荷に供給された前記第２のＡＣ電力信号の周波数を変更するように前記周波数コンバータを制御させる命令を記憶するように構成されたメモリと
を備える、電力コントローラ。

【請求項38】

前記第２のＡＣ電力信号の電流、電圧、周波数、及び高調波含有率のうちの少なくとも１つを感知するように構成されたセンサを更に備え、前記プロセッサは、前記感知された電流、電圧、周波数、及び高調波含有率のうちの前記少なくとも１つに基づいて前記第２のＡＣ電力信号の前記周波数を変更するように前記周波数コンバータを制御するように更に構成される、請求項３７に記載の電力コントローラ。

【請求項39】

前記周波数コンバータは、前記２次エネルギー源、前記電気グリッド、及び前記第１のインバータと通信状態にある母線を更に備え、前記母線は、前記第１のＤＣ電力信号及び前記第２のＤＣ電力信号を受信し、前記第１及び前記第２のＤＣ電力信号を前記第１のインバータに伝達するように構成される、請求項３７に記載の電力コントローラ。

【請求項40】

前記第１のＤＣ電力信号のデューティサイクルを変更するように構成されたパルス幅変調回路を更に備え、前記周波数コンバータは、前記第１のＤＣ電力信号の前記デューティサイクルに基づいて前記第２のＡＣ電力信号の前記周波数を変更するように構成され、前記第１のインバータは、前記母線及び前記パルス幅変調回路を介して前記２次エネルギー源と通信状態にある、請求項３９に記載の電力コントローラ。

【発明の詳細な説明】

【関連出願の相互参照】

【0001】

[0001]本出願は、２０１９年７月３日に出願された米国仮特許出願第６２／８７０，５４３号、２０１９年１１月２７日に出願された同第６２／９４１，１７３号、及び２０２０年１月３１日に出願された同第６２／９６８，５２３号に対する優先権を主張し、それらの内容全体の各々は、その全体があらゆる目的のために参照によって組み込まれる。本出願と共に出願された出願データシートにおいて外国又は国内の優先権主張が特定される任意の及び全ての出願は、３７ ＣＦＲ １．５７の下で参照によって本明細書に組み込まれる。

【背景技術】

【0002】

[0002]本開示は、再生可能エネルギーシステムに関し、更に、電力グリッド、以下「グリッド」、から独立して動作する再生可能エネルギーシステムに関する。

【0003】

[0003]家庭に供給される電気は、信頼性の高い電気供給を維持するために、様々な供給源、例えば、電気グリッド及びソーラパネル又は風力タービンなどのローカル２次エネルギー源（再生可能エネルギー源）から得ることができる。ローカル２次エネルギー源は、グリッドタイシステム（grid tied system）と呼ばれる電気グリッドに結び付けられる（tied）ことができる。ローカル２次エネルギー源と電気グリッドとの間の常時接続のため、グリッドタイシステムは、電気グリッドが停止するときはいつでも、ローカル２次エネルギー源から電気グリッド又はその関連施設への電力の生産及び分配を非通電（de-energizes）及び停止する。全てのグリッドタイインバータに対するこのシャットダウン要件は、米国電気工事規定（National Electric Code）、ＡＮＳＩ／ＵＬ １７４１、カリフォルニア規則（California Rule）２１、及びＩＥＥＥ １５４７に定義されている。

【0004】

[0004]電気グリッドからの電気は、所定の周波数、例えば、欧州では約５０Ｈｚ、北米では約６０Ｈｚで供給される。しかしながら、家庭又は企業におけるいくつかの電気器具及び機器は、所定の周波数を超えるか又は下回る周波数で動作されることができる。このことから、家庭又は企業に供給される電気の周波数は、所定の周波数とは異なる可能性がある。

【発明の概要】

【0005】

[0005]特許請求の範囲に説明する革新は各々、いくつかの態様を有し、それらのうちのどれ１つとして、望ましい属性を単独で担うものではない。特許請求の範囲を限定することなく、本開示のいくつかの顕著な特徴をここで簡潔に説明する。

【0006】

[0006]仮出願で説明した特徴の任意の組み合わせは、本明細書で説明する態様と組み合わせて実装されることができる。その上、仮出願のうちの２つ以上で説明した特徴の任意の組み合わせは、共に実装されることができる。非限定的な例として、仮出願のうちの１つに含まれる特徴のうちのいずれかが、適宜、他の付属物のうちの１つ以上に含まれる特徴のうちのいずれかと組み合わせられることができる。

【0007】

[0007]グリッドエネルギーの停電（outage）中、ローカル２次エネルギー源が接続されているインバータは、非通電グリッドに逆供給することを防止するために電気グリッド基準電圧及び周波数が存在しなければ電力を生産することができないので、ローカル２次エネルギー源を装備された施設であっても電力がなくなるであろう。全てのグリッドタイインバータに対するこのシャットダウン要件は、米国電気工事規定、ＡＮＳＩ／ＵＬ １７４１、カリフォルニア規則２１、及びＩＥＥＥ １５４７に定義されている。

【0008】

[0008]リモートで又は自動的に制御されるグリッド「サービス切断（Service Disconnect）」スイッチの有無にかかわらず、スマートメータを含むユーティリティメータを有するグリッドタイソーラ若しくはストレージ（バッテリ）又はグリッドタイソーラ及びバッテリシステムにおいて使用されることができるマイクログリッドインアボックス（ＭＩＢ：a micro grid in a box）又はアダプタの態様を本明細書で説明する。ＭＩＢは、ユーティリティ又はエネルギープロバイダの電気メータの背後に電気的及び物理的に位置することができる。ＭＩＢ又はアダプタは、グリッドタイソーラシステム又はバッテリシステムなどの２次電力システムを電気グリッドから分離し、分離された又は孤立された２次電力システムがグリッドに電力を逆供給することを防止し、２次電力システムが施設に電力を供給することを可能にすることができる。利点は、電気グリッドが電力を供給していないときに、施設が施設に関連付けられた２次電源から電力を受け続けることができることである。

【0009】

[0009]マイクログリッドシステムの態様は、アダプタ、電力コントローラ、及び２次エネルギー源を備えることができる。アダプタは、電気グリッドと通信状態にあり、電気グリッドとマイクログリッドとの間の接続を接続及び切断するように構成される。電力コントローラは、アダプタと通信状態にあり、アダプタを介して電気グリッドから第１のＡＣ電力を受けることと、グリッド情報を取得することと、電気グリッドとマイクログリッドとの間の接続を接続及び切断するようにアダプタを制御することとを行うように構成される。電力コントローラは、プロセッサと、実行されると、プロセッサに、グリッド情報に基づいて電気グリッドが異常であると決定することに応答して接続を切断するようにアダプタを制御させる命令を記憶するように構成されたメモリとを備える。２次エネルギー源は、電力コントローラと通信状態にあり、ＤＣ電力を生成することと、電力コントローラにＤＣ電力を供給することとを行うように構成される。電力コントローラは、２次エネルギー源からの生成されたＤＣ電力を第２のＡＣ電力に変換することと、電気グリッドが異常であるという決定に応答して、電力コントローラと通信状態にある負荷に第２のＡＣ電力を供給することとを行うように更に構成される。

【0010】

[0010]アダプタは、接続スイッチ及び安全スイッチを備えることができ、接続スイッチは、電力コントローラからの１つ以上の制御信号に基づいて電気グリッドとマイクログリッドとの間の接続を接続及び切断するように構成され、安全スイッチは、電力コントローラにグリッド状態を通知するために電力コントローラに接続状態信号を送るように構成され、グリッド状態は、ｉ）電気グリッドがマイクログリッドに電気的に接続されているか、又はｉｉ）電気グリッドがマイクログリッドから電気的に切断されているかを示す。

【0011】

[0011]接続スイッチ及び安全スイッチは、接続スイッチ及び安全スイッチを共に動作させるように機械的にリンクされることができる。

【0012】

[0012]電力コントローラは、接続を切断するようにアダプタを制御した後に、安全スイッチを使用して電気グリッドとマイクログリッドとの間の接続をチェックするように更に構成されることができる。

【0013】

[0013]マイクログリッドシステムは、電気グリッドとマイクログリッドとの間の経路上の電流、電圧、及びエネルギーのうちの少なくとも１つを含むグリッド情報を感知するように構成されたセンサを更に備えることができる。

【0014】

[0014]アダプタは、センサを備えることができる。アダプタは、コネクタを備えることができ、コネクタは、グリッドメータと結合されるように構成される。電力コントローラは、２次エネルギー源からのＤＣ電力を第２のＡＣ電力に変換し、第２のＡＣ電力の周波数を修正するように構成されたインバータを備えることができる。マイクログリッドシステムは、外部デバイスと通信するように構成されたワイヤレス通信デバイスを更に備えることができ、電力コントローラは、ワイヤレス通信デバイスを使用してグリッド情報を取得する。

【0015】

[0015]マイクログリッドシステムを動作させる方法の態様は、グリッドエネルギー情報を取得することと、グリッドエネルギー情報に基づいて電気グリッドの状態を決定することと、グリッド状態が異常であると決定することに応答して、電気グリッドとマイクログリッドとの間の接続を切断することと、電気グリッドとマイクログリッドとの間の接続を切断することに応答して、マイクログリッドシステムに関連付けられた負荷に第２のＡＣ電力を供給するように２次エネルギー源を動作させることとを備えることができる。マイクログリッドシステムは、電気グリッドに接続され、電気グリッドとマイクログリッドとの間の接続を接続及び切断するように構成されたアダプタと、アダプタを介して電気グリッドに接続され、アダプタを介して電気グリッドから第１のＡＣ電力を受けるように構成された電力コントローラと、電力コントローラに接続され、ＤＣ電力を生成することと、第２のＡＣ電力への変換のために電力コントローラにＤＣ電力を供給することとを行うように構成された２次エネルギー源とを備える。

【0016】

[0016]グリッドエネルギー情報は、電気グリッドと電力コントローラとの間の経路上の電流、電圧、及びエネルギーのうちの少なくとも１つを感知することによって取得されることができる。グリッドエネルギー情報は、ワイヤレス通信を介してグリッド情報を受信することによって取得されることができる。

【0017】

[0017]アダプタは、電気グリッドとマイクログリッドとの間の接続を接続及び切断するように構成された接続スイッチを備えることができ、安全スイッチは、電力コントローラに接続の状態を通知するための信号を送るように構成され、状態は、電気グリッドとマイクログリッドとが電気的に接続されているか、又は電気グリッドとマイクログリッドとが電気的に切断されているというものである。

【0018】

[0018]方法は、接続を切断するようにアダプタを制御した後に、電気グリッドとマイクログリッドとの間の接続の状態を検証するために安全スイッチを使用することを備えることができる。方法は、負荷に供給された第２のＡＣ電力の周波数を変更することを備えることができる。

【0019】

[0019]アダプタの態様は、電気グリッドとマイクログリッドシステムとの間の接続を接続及び切断するように構成されることができる。アダプタは、第１のコネクタ、第２のコネクタ、接続スイッチ、ドライバ、及び安全スイッチを備えることができる。第１のコネクタは、電気グリッドに結合するように構成されることができる。第２のコネクタは、電気グリッドから供給されたエネルギーを測定するためのユーティリティメータに結合するように構成されることができる。接続スイッチは、測定されたエネルギーに少なくとも部分的に基づいて電気グリッドと電力コントローラとの間の電気通信を接続及び切断するように構成されることができる。ドライバは、接続を接続又は切断するために接続スイッチを駆動するように構成されることができる。安全スイッチは、接続スイッチに機械的にリンクされることができ、機械的リンク機構は、安全スイッチを接続スイッチと連動して動作させ、安全スイッチの状態は、マイクログリッドシステムの動作に関連するグリッドの安全性に関連する。

【0020】

[0020]アダプタは、電気グリッドとアダプタを介して電気グリッドからＡＣ電力を受けるように構成されることができる電力コントローラとの間の経路上の電流、電圧、及びエネルギーのうちの少なくとも１つを感知するように構成されたセンサを更に備えることができる。

【0021】

[0021]アダプタは、感知された電流、電圧、及びエネルギーのうちの少なくとも１つが所定の閾値を下回ると決定することに応答して接続を切断するように構成されることができる。

【0022】

[0022]アダプタは、プロセッサと、実行されると、プロセッサにドライバを制御させる命令を記憶するように構成されたメモリとを更に備えることができる。

【0023】

[0023]アダプタは、接続スイッチと安全スイッチとに機械的に接続され、ドライバによって駆動されるように構成されたモータを備えることができ、ドライバは、Ｈモータ制御回路を備える。

【0024】

[0024]マイクログリッド上の負荷に可変周波数電力を供給するためにマイクログリッド併せて使用することができる可変周波数エレクトロニクスの態様を本明細書で説明する。可変周波数エレクトロニクスは、施設負荷に電力を供給している２次電源からの電力の周波数を修正することができる。有利には、施設上の負荷に供給される電力の周波数を低減することは、負荷によって消費される電力が低減する。これは、施設負荷に電力を提供するための２次電源の効率及び有効性を増大させる。例えば、バッテリストレージシステム中に貯蔵されたエネルギーは、より効率的且つより効果的に使用されているため、補充が必要になるまでより長く持続するであろう。可変周波数エレクトロニクスは、可変周波数電力を継続的に監視し、施設からの負荷が変化するにつれて、最適動作のために周波数に調整を提供する。可変周波数エレクトロニクスが、２次電源から電力を引き出す負荷の全てに対して２次電源から供給される電気エネルギーの周波数を監視及び修正することに留意することが重要である。これは、可変周波数エレクトロニクスが、施設上の変動累積負荷、並びに電流、電圧、及び高調波などの２次電力の属性に基づいて周波数を監視及び調整するので、可変周波数電力を使用して動作する可変周波数モータとは異なる。

【0025】

[0025]マイクログリッドシステムの態様は、２次エネルギー源及び電力コントローラを備えることができる。２次エネルギー源は、マイクログリッドに関連付けられることができ、２次エネルギー源は、第１のＤＣ電力信号を生成するように構成される。電力コントローラは、２次エネルギー源及び電気グリッドと通信状態にあり、電気グリッドから第１のＡＣ電力信号を、及び２次エネルギー源から第１のＤＣ電力信号を受信することと、電力コントローラと通信状態にある負荷に第２のＡＣ電力信号を出力することとを行うように構成されることができる。電力コントローラは、第２のＡＣ電力信号の周波数を変更するように構成された周波数コンバータと、プロセッサと、実行されると、プロセッサに、第２のＡＣ電力信号の周波数を変更するように周波数コンバータを制御させる命令を記憶するように構成されたメモリとを備えることができる。

【0026】

[0026]電力コントローラは、第２のＡＣ電力信号の電流、電圧、周波数、及び高調波含有率のうちの少なくとも１つに関連する情報を取得することと、情報に基づいて第２のＡＣ電力信号の周波数を変更するように周波数コンバータを制御することとを行うように構成されることができる。

【0027】

[0027]周波数コンバータは、第１のＡＣ電力信号を第２のＤＣ電力信号に変換するためのＡＣ－ＤＣコンバータを備える第１の段と、第１のＤＣ電力信号及び第２のＤＣ電力信号を受信するように構成された母線、並びに第１及び第２のＤＣ電力信号のうちの少なくとも１つを負荷への分配のために第２のＡＣ電力信号に変換するように構成された第１のインバータを備える第２の段とを備えることができる。

【0028】

[0028]第１の段は、第２のＤＣ電力信号を受信し、第２のＤＣ電力信号を第３のＡＣ電力信号に変換し、電気グリッド中に第３のＡＣ電力信号を供給するように構成された第２のインバータを備えることができる。

【0029】

[0029]電力コントローラは、母線上の電流、電圧、及び電力のうちの少なくとも１つを感知し、感知結果に少なくとも基づいて母線上の電子を２次エネルギー源、第１のインバータ、負荷、及び電気グリッド中に割り振るように構成されることができる。

【0030】

[0030]第２の段は、第１のＤＣ電力信号のデューティサイクルを変更するように構成されたパルス幅変調回路を備えることができ、周波数コンバータは、第１のＤＣ電力信号のデューティサイクルに基づいて第２のＡＣ電力信号の周波数を変更するように構成され、第１のインバータは、母線及びパルス幅変調回路を介して２次エネルギー源と通信状態にある。

【0031】

[0031]２次エネルギー源は、第１のエネルギー源及び第２のエネルギー源を備えることができる。パルス幅変調回路は、第１のエネルギー源からの第１のＤＣ電力信号のデューティサイクルを変更するように構成された第１のパルス幅変調回路と、第２のエネルギー源からの第１のＤＣ電力信号のデューティサイクルを変更するように構成された第２のパルス幅変調回路とを備えることができる。プロセッサは、第１及び第２のエネルギー源からの第１のＤＣ電力信号のデューティサイクルを同期させるように第１のパルス幅変調回路及び第２のパルス幅変調回路を制御するように構成されることができる。

【0032】

[0032]マイクログリッドシステムは、電気グリッドとマイクログリッドとの間に接続されるように構成され、電気グリッドとマイクログリッドとの間の接続を接続及び切断するように構成されたアダプタを備えることができる。電力コントローラは、電気グリッドが異常であると決定することに応答して接続を切断するようにアダプタを制御するように更に構成されることができる。

【0033】

[0033]システムは、母線に接続され、ＤＣエネルギーを貯蔵することと、母線を介して周波数コンバータにＤＣエネルギーを供給することとを行うように構成された再充電可能バッテリを備えることができる。

【0034】

[0034]マイクログリッドシステムを動作させる方法の態様は、２次エネルギー源で第１のＤＣ電力信号を生成することと、２次エネルギー源から第１のＤＣ電力信号を、及び電気グリッドから第１のＡＣ電力信号を受信するように構成された電力コントローラで、マイクログリッドシステムに関連付けられた負荷に供給されるべき第２のＡＣ電力信号を出力することと、第２のＡＣ電力信号の周波数を修正することとを備えることができる。第２のＡＣ電力信号の周波数を修正することは、電力コントローラと負荷との間の経路上の第２のＡＣ電力信号の特性を取得することと、特性に基づいて、動作されるべき負荷を計算することと、電力コントローラで、計算された負荷に基づいて制御信号を生成することと、周波数コンバータで、制御信号に基づいて、負荷に供給された第２のＡＣ電力信号の周波数を修正することとを含むことができる。マイクログリッドは、２次エネルギー源と、２次エネルギー源及び電気グリッドと通信状態にある電力コントローラとを備えることができる。

【0035】

[0035]第２のＡＣ電力信号の特性は、電流、電圧、周波数、及び高調波含有率のうちの少なくとも１つを備えることができる。

【0036】

[0036]第２のＡＣ電力信号の特性は、ワイヤレス通信を介して第２のＡＣ電力信号の特性を受信することによって取得されることができる。

【0037】

[0037]第２のＡＣ電力信号の周波数は、パルス幅変調で第１のＤＣ電力信号のデューティサイクルを変更することによって修正されることができる。

【0038】

[0038]２次エネルギー源は、第１のエネルギー源及び第２のエネルギー源を備えることができる。周波数コンバータは、第１のエネルギー源からの第１のＤＣ電力信号のデューティサイクルを変更するように構成された第１のパルス幅変調回路と、第２のエネルギー源からの第１のＤＣ電力信号のデューティサイクルを変更するように構成された第２のパルス幅変調回路とを備えることができる。方法は、第１及び第２のエネルギーエネルギー源からの第１のＤＣ電力信号のデューティサイクルを同期させることを更に備えることができる。

【0039】

[0039]方法は、電気グリッドに関連付けられたグリッドエネルギー情報を取得することと、 電気グリッド情報に基づいて電気グリッドの状態を決定することと、状態は、正常又は異常のうちの１つである、 異常決定に応答して、電気グリッドとマイクログリッドシステムとの間の電気接続を切断することと を更に備えることができる。

【0040】

[0040]方法は、第２のＡＣ電力信号を第２のＤＣ電力信号に変換し、電気グリッドに第２のＤＣ電力信号を供給することを更に備えることができる。

【0041】

[0041]マイクログリッドシステムを動作させるための電力コントローラの態様は、周波数コンバータと、プロセスと、メモリとを備える。マイクログリッドシステムは、第１のＤＣ電力信号を生成するように構成された２次エネルギー源を備えることができ、電力コントローラは、電気グリッド及び２次エネルギー源と通信状態にある。周波数コンバータは、電気グリッドから第１のＡＣ電力信号を受信し、第１のＡＣ電力信号を第２のＤＣ電力信号に変換するように構成されたＡＣ－ＤＣインバータと、第１及び第２のＤＣ電力信号のうちの少なくとも１つを第２のＡＣ電力信号に変換し、マイクログリッドシステムに関連付けられた負荷に第２のＡＣ電力信号を供給するように構成された第１のインバータとを備えることができる。メモリは、実行されると、プロセッサに、マイクログリッドシステムに関連付けられた負荷に供給された第２のＡＣ電力信号の周波数を変更するように周波数コンバータを制御させる命令を記憶するように構成される。

【0042】

[0042]電力コントローラは、第２のＡＣ電力信号の電流、電圧、周波数、及び高調波含有率のうちの少なくとも１つを感知するように構成されたセンサを更に備えることができ、プロセッサは、感知された電流、電圧、周波数、及び高調波含有率のうちの少なくとも１つに基づいて第２のＡＣ電力信号の周波数を変更するように周波数コンバータを制御するように更に構成されることができる。

【0043】

[0043]周波数コンバータは、２次エネルギー源、電気グリッド、及び第１のインバータと通信状態にある母線を更に備えることができ、母線は、第１のＤＣ電力信号及び第２のＤＣ電力信号を受信し、第１及び第２のＤＣ電力信号を第１のインバータに伝達するように構成される。

【0044】

[0044]コントローラは、第１のＤＣ電力信号のデューティサイクルを変更するように構成されたパルス幅変調回路を更に備えることができ、周波数コンバータは、第１のＤＣ電力信号のデューティサイクルに基づいて第２のＡＣ電力信号の周波数を変更するように構成され、第１のインバータは、母線及びパルス幅変調回路を介して２次エネルギー源と通信状態にある。

【0045】

[0045]本開示を要約する目的で、ある特定の態様、利点、及び新規の特徴を本明細書で議論する。必ずしも全てのそのような態様、利点、又は特徴が本発明の任意の特定の実施形態において具現化されるわけではなく、当業者は、本明細書の開示から、そのような態様、利点、又は特徴の無数の組み合わせを認識するであろうことが理解されるべきである。

【0046】

[0046]様々な実施形態を、添付の図面を参照して以下に説明する。図面及び関連する説明は、本開示の実施形態を例示するために提供され、本発明の範囲を限定しない。図面では、同様の要素は、同様の参照番号を有する。

【図面の簡単な説明】

【0047】

【図1】[0047]ある特定の実施形態による、再生可能エネルギーシステムの例を例示するブロック図である。

【図2A】[0048]ある特定の実施形態による、グリッド独立動作のための再生可能エネルギーシステムの例を例示するブロック図である。

【図2B】[0049]ある特定の実施形態による、グリッド独立動作のための再生可能エネルギーシステムの例を例示する概念図である。

【図3A】[0050]ある特定の実施形態による、再生可能エネルギーシステムのための周波数変更可能ドライバの例を例示するブロック図である。

【図3B】[0051]ある特定の実施形態による、再生可能エネルギーシステムのための周波数変更可能モジュールの例を例示するブロック図である。

【図4】[0052]ある特定の実施形態による、グリッド独立動作のための実例的なアダプタモジュールを例示するブロック図である。

【図5】[0053]ある特定の実施形態による、グリッド独立動作のための実例的なコントローラを例示するブロック図である。

【図6】[0054]ある特定の実施形態による、グリッド独立動作のための別の実例的なコントローラを例示するブロック図である。

【図7】[0055]ある特定の実施形態による、グリッド独立動作のためのマイクログリッドシステムの実例的な動作を例示するフロー図である。

【図8】[0056]ある特定の実施形態による、グリッド独立動作のためのマイクログリッドシステムの実例的な周波数変更動作を例示するフロー図である。

【図9】[0057]ある特定の実施形態による、グリッド独立動作のためのマイクログリッドシステムの別の実例的な動作を例示するフロー図である。

【図10】[0058]ある特定の実施形態による、実例的な再生可能エネルギーシステムを例示するブロック図である。

【図11】[0059]ある特定の実施形態による、再生可能エネルギーシステムのための実例的なコントローラを例示するブロック図である。

【図12】[0060]ある特定の実施形態による、グリッド独立動作のための再生可能エネルギーシステムのためのアダプタの例である。

【発明を実施するための形態】

【0048】

[0061]新規のシステム、装置、及び方法の様々な態様を、添付の図面を参照して以下により十分に説明する。本開示の態様は、しかしながら、多くの異なる形態で具現化され得、本開示全体を通じて提示される任意の特定の構造又は機能に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの態様は、本開示が徹底的且つ完全となり、当業者に本開示の範囲を十分に伝達するように提供される。本明細書での教示に基づいて、当業者は、本開示の範囲が、任意の他の態様とは独立して実装されるか、又は組み合わせられて実装されるかにかかわらず、本明細書で開示する新規のシステム、装置、及び方法の任意の態様をカバーすることを意図されていることを認識すべきである。例えば、本明細書で記載する任意の数の態様を使用して、装置が実装され得るか、又は方法が実施され得る。加えて、範囲は、本明細書で記載する様々な態様に加えて、又はそれ以外の他の構造、機能、又は構造及び機能を使用して実施されるそのような装置又は方法を包含することを意図される。本明細書で開示するいずれの態様も、請求項の１つ以上の要素によって具現化され得ることが理解されるべきである。

【0049】

[0062]図１は、ある特定の実施形態による、再生可能エネルギーシステムを例示するブロック図である。再生可能エネルギーシステムは、例えば、グリッド１０１と、ソーラパネル１０６、再充電可能バッテリ１０７、及び風力タービン１１０などの２次エネルギー源とを備えることができる。再生可能エネルギーシステムは、インバータ１０５、メータ１０２、スイッチ１１３、分電盤（distribution panel）１０８、及び負荷１１２を更に備えることができる。スイッチ１１３は、インバータ１０５と分電盤１０４との間に位置付けられる。グリッド１０１は、グリッドポール１０からＡＣ電力を受け、ＡＣ電力をメータ１０２を通して分電盤１０４に伝達することができる。インバータ１０５は、２次エネルギー源に接続されている。インバータ１０５は、風力タービン１１０を再充電可能バッテリ１０７に接続するためのスイッチ１１１を含むことができる。インバータ１０５は、ＤＣ電力をＡＣ電力に変換し、ＡＣ電力を分電盤１０４に伝達することができる。分電盤１０４は、ＡＣ電力をグリッド１０１及び／又はインバータ１０５から負荷１１２に送ることができる。インバータ１０５は、グリッドが非通電されると、スイッチ１１３によってシャットダウンされる。このことから、再生可能エネルギーシステムは、グリッド問題、例えば偶発的なグリッド停電又は電圧降下（brown out）があるときに２次エネルギー源を使用することができない。更に、２次エネルギー源が電力を過生成すると、過生成された電力は、分電盤１０４又はグリッド１０１に悪影響を及ぼす可能性がある。

【0050】

[0063]図２Ａは、ある特定の実施形態による、グリッド独立動作のための実例的な再生可能エネルギーシステムを例示するブロック図である。再生可能エネルギーシステムは、グリッド２０１、メータ２０２、アダプタ２１０’、分電盤２０４、２次エネルギー源２０６、及び電力コントローラ２１０を備えることができる。実施形態では、図２Ｂに例示するように、アダプタ２１０’は省略されることができる。分電盤２０４は、グリッド２０１及び／又は２次エネルギー源２０６から施設の負荷に電力を分配することができる。

【0051】

[0064]メータ２０２は、グリッド２０１から供給される電力を測定することができる。メータ２０２は、電力コントローラ２１０から供給される電力を測定することができる。アダプタ２１０’は、グリッド２０１と電力コントローラ２１０との間に位置付けられることができる。２次エネルギー源２０６は、バッテリ２０６ａ及びソーラパネル２０６ｂを備えることができる。バッテリ２０６ａは、負荷のためのバックアップ電力として使用することができる。分電盤２０４は、負荷に電力を供給することができる。

【0052】

[0065]アダプタ２１０’は、グリッド２０１と電力コントローラ２１０との間の接続を接続又は切断することができる。アダプタ２１０’は、電力コントローラ２１０からの入力に基づいて、グリッド２０１と電力コントローラ２１０との間の接続を接続又は切断することができる。実施形態では、入力は、グリッド２０１に関連する情報（停電、山火事、漏電、等）を備えることができる。例えば、グリッドが停電や漏電に起因して正常に機能していないとき、電力コントローラ２１０は、グリッドの異常を検出し、グリッド２０１と電力コントローラ２１０との間の接続を切断するための信号を送信することができる。入力は、アダプタ２１０’の内部センサによって感知されることができる。入力は、アダプタ２１０’の外部センサによって感知されることができる。入力は、ワイヤレス通信又はワイヤード通信を介して電力コントローラ２１０に伝達されることができる。電力コントローラ２１０は、アダプタ２１０’に電気的に接続されることができる。電力コントローラ２１０は、電力コントローラ２１０の外部から入力を受信することができる。実施形態では、電力コントローラ２１０は、ワイヤレス通信を介して入力を受信することができる。一実施形態では、電力コントローラ２１０は、グリッド２０１から電流、電圧、周波数、及び高調波含有率のうちの少なくとも１つを感知するか、又はアダプタ２１０’によって感知された感知結果を受信することができる。電力コントローラ２１０は、グリッド２０１と電力コントローラ２１０との間の接続／切断を制御するために、アダプタ２１０’に接続／切断信号を提供することができる。実施形態では、アダプタは、グリッド２０１と電力コントローラ２１０との間を自動的に接続／切断することができる。

【0053】

[0066]それ故に、電力コントローラ２１０、２次エネルギー源２０６、分電盤２０４、及び負荷を備えるマイクログリッドシステムは、グリッド２０１から独立して動作されることができる。有利なことに、マイクログリッドシステムは、２次エネルギー源からグリッド２０１への電力の逆供給を防止し、負荷に２次エネルギー源２０６からの電気エネルギーを供給することができる。実施形態では、アダプタ２１０’は、グリッド２０１とマイクログリッドとの間を接続／切断するための２ＰＳＴ又は３ＰＳＴ重負荷（heavy duty）電力リレーを備えることができる。

【0054】

[0067]電力コントローラ２１０は、２次エネルギー源２０６からＤＣ電力を受けることができる。電力コントローラ２１０は、電力コントローラ２１０から出力された電流、電圧、周波数、及び高調波含有率のうちの少なくとも１つを感知することができる。例えば、電力コントローラ２１０は、電力コントローラ２１０から出力された電流、電圧、周波数、及び高調波含有率のうちの少なくとも１つを感知するためのセンサ２０８を含むことができる。

【0055】

[0068]電力コントローラ２１０は、周波数可変エレクトロニクス２１２及びエネルギークォーターバック（energy quarterback）２１４を備えることができる。周波数可変エレクトロニクス２１２は、施設負荷に電力供給するための電気を提供する電気波形の周波数を制御することができる。周波数可変エレクトロニクス２１２は、インバータ及びコンバータを備えることができる。実施形態では、負荷のうちの少なくとも１つは、周波数可変エレクトロニクス２１２に直接接続されることができる。周波数可変エレクトロニクス２１２は、グリッド２０１から電力を受け、分電盤２０４又は周波数可変エレクトロニクス２１２に電力を供給することができる。周波数可変エレクトロニクス２１２は、分電盤２０４又は負荷のうちの少なくとも１つに供給される電力の周波数を変更することができる。周波数可変エレクトロニクス２１２は、エネルギークォーターバック２１４からの入力に基づいて、分電盤２０４又は負荷のうちの少なくとも１つに供給される電力の周波数を変更することができる。実施形態では、周波数可変エレクトロニクス２１２は、電力の周波数を約１Ｈｚ～約１００Ｈｚの範囲に変更することができる。別の実施形態では、周波数可変エレクトロニクス２１２は、電力の周波数を約１０Ｈｚ～約８０Ｈｚの範囲に変更することができる。別の実施形態では、周波数可変エレクトロニクス２１２は、電力の周波数を約２０Ｈｚ～約７０Ｈｚの範囲に変更することができる。別の実施形態では、周波数可変エレクトロニクス２１２は、電力の周波数を約４０Ｈｚ～約７０Ｈｚの範囲に変更することができる。ＨＡＶＣコンプレッサ、冷蔵庫、ファン、モータ、等などのいくつかの負荷の動作は、それらに供給される電力の周波数に依存するので、変更された周波数を有する電力は、供給又は貯蔵されるエネルギーのエネルギー有効性に影響を及ぼす可能性がある。このことから、供給されるＡＣ電力の周波数を変更することによって、負荷の効率は、すぐに利用可能な２次エネルギー利用可能性と利用可能な貯蔵されたエネルギーとをより良く適合させるように調整されることができる。負荷への電力の周波数を変更することの利点は、ソーラ、風力、燃料電池、及びバッテリストレージシステムの変動する又は固定された２次エネルギー資源へのエネルギー負荷の低減及びその有効性である。

【0056】

[0069]実施形態では、インバータ周波数の正規化された動作周波数を約５０Ｈｚ又は約６０Ｈｚから約１Ｈｚ～約１００Ｈｚの範囲にシフトさせることによって、接続された施設負荷に適合するように周波数可変エレクトロニクス２１２の出力電流容量（アンペア容量（ampacity））を調整することは、ソーラ供給を接続された負荷需要に適合させるためにインバータの動作周波数を決定する際に考慮に入れられる（factored into）１）ソーラエネルギー出力及び２）接続されたエネルギー負荷からの需要を含むファクタに依存する。

【0057】

[0070]エネルギークォーターバック２１４は、回路、プロセッサ、メモリ、制御Ｉ／Ｏポート、ワイヤレス通信デバイス、センサ、及びスイッチのうちの少なくとも１つを備えることができる。エネルギークォーターバック２１４は、サイバーセキュアＩＣ、サイバーセキュアアルゴリズム、及び通信ポートを備えることができる。メモリは、ソフトウェア、ファームウェア、及びアルゴリズムのうちの少なくとも１つを記憶することができる。例示のために、電力コントローラ２１０は、破線のボックス内に例示する。周波数可変エレクトロニクス２１２及びエネルギークォーターバック２１４は、別個の構成要素であり得る。実施形態では、エネルギークォーターバック２１４は、アルゴリズム、命令、及びソフトウェアのうちの少なくとも１つ、又はそれらを記憶するハードウェア、並びにアルゴリズム、命令、及びソフトウェアのうちの少なくとも１つを実行するためのハードウェアであり得る。実施形態では、エネルギークォーターバック２１４は、命令をリモートで受信し、命令を実行することができる。実施形態では、アダプタ２１０’は、電力コントローラ２１０の一部を有することができる。図１２は、ある特定の実施形態による、グリッド独立動作のための再生可能エネルギーシステムのためのアダプタの例である。図１２に示すように、いくつかの集積回路及びバッテリが、アダプタの内部に据え付けられる。集積回路は、センサ、プロセッサ、及び通信デバイスのうちの少なくとも１つを備えることができる。集積回路は、サイバーセキュアＩＣ、サイバーセキュアアルゴリズムを含むメモリ、及びサイバーセキュア通信ポートを備えることができる。通信デバイスは、センサからの出力を受信し、出力に関連するデータを送信することができる。出力は、電力コントローラ２１０又はグリッド２０１から出力された電流、電圧、周波数、及び高調波含有率のうちの少なくとも１つを備えることができる。バッテリは、集積回路に電力を供給することができる。

【0058】

[0071]エネルギークォーターバック２１４は、周波数可変エレクトロニクス２１２と分電盤２０４との間の経路上の電流、電圧、周波数、及び高調波含有率のうちの少なくとも１つに関する情報を受信することができる。エネルギークォーターバック２１４は、周波数可変エレクトロニクス２１２にフィードバックを提供することができる。エネルギークォーターバック２１４は、情報に基づいて周波数可変エレクトロニクス２１２にフィードバックを提供することができる。周波数可変エレクトロニクス２１２は、フィードバックに少なくとも部分的に基づいて、分電盤２０４に供給される電力の周波数を調整することができる。電力コントローラ２１０のための電力は、２次エネルギー源２０６又はその内部バッテリから供給されることができる。

【0059】

[0072]図２Ｂは、ある特定の実施形態による、グリッド独立動作のための実例的な再生可能エネルギーシステムを例示する概念図である。再生可能エネルギーシステムは、グリッド、分電盤２０４’、バッテリ２０６ａ及びソーラエネルギー２０６ｂ’などの２次エネルギー源、並びに電力コントローラ２１０’を備えることができる。分電盤２０４’は、グリッド及び／又は２次エネルギー源から施設の負荷に電力を分配することができる。実施形態では、負荷は、ファン、モータ、照明、ＨＶＡＣ、コンピュータ、冷蔵庫、電気コンロ、電気給湯器、電気ヒートポンプ、コンピュータサーバ、通信システム、医療デバイス、電気製造デバイス及びシステム、ＥＶ充電器、並びに通電された施設の内部又は外部に一般的又は非一般的に関連付けられた全てのタイプ及び種類の電気デバイス及び電気器具に限定されない任意の電気負荷を含むことができる。ファン、モータ、照明、ＨＶＡＣ、洗濯乾燥機、冷蔵庫などのいくつかの負荷は、ＡＣ電力によって動作されることができる。テレビ、コンピュータ、照明などのいくつかの負荷は、ＡＣ－ＤＣ変換によって動作されることができる。実施形態では、施設は、消防署、警察署、自治体施設、病院、学校、製造施設、データセンタ、携帯電話サイト、アパート、マンション、又は家庭を含み得る。

【0060】

[0073]電力コントローラ２１０’は、様々な入力を受信することができる。入力は、グリッドからの電力、並びにバッテリ２０６ａ’、ソーラエネルギー２０６ｂ’、及び電気車両充電器２０６ｃ’からの電力を備えることができる。電力コントローラ２１０’は、周波数可変エレクトロニクス２１２’及びエネルギークォーターバック２１４’を備えることができる。周波数可変エレクトロニクスは、グリッドから電力を受け、バッテリ２０６ａ’、ソーラエネルギー２０６ｂ’、及び電気車両充電器２０６ｃ’から電力を受け、電力の周波数を変更し、分電盤に変更された周波数を有する電力を供給することができる。実施形態では、電力コントローラ２１０’は、図２Ａに例示する電力コントローラ２１０と同様であり得る。

【0061】

[0074]図３Ａは、ある特定の実施形態による、再生可能エネルギーシステムのための実例的な電力コントローラ３１０を例示するブロック図である。電力コントローラ３１０は、周波数可変エレクトロニクス３１２及びエネルギークォーターバック３１４を備えることができる。電力コントローラ３１０は、ワイヤレス通信３１６を介して、外部デバイスと通信し、グリッド、２次エネルギー源、天気、等に関連するデータを受信することができる。態様では、電力コントローラ３１０は、インターネットなどのネットワークを通してデータを受信する。

【0062】

[0075]電力コントローラ３１０は、施設負荷に様々な周波数を有するＡＣ電力を供給することができる。実施形態では、周波数可変エレクトロニクス３１２は、施設負荷に様々な周波数を有するＡＣ電力を供給することができる。例えば、周波数可変エレクトロニクス３１２は、施設負荷に約１Ｈｚ～約１００Ｈｚの範囲のＡＣ電力を供給することができる。別の実施形態では、周波数可変エレクトロニクス２１２は、電力の周波数を約１０Ｈｚ～約８０Ｈｚの範囲に変更することができる。別の実施形態では、周波数可変エレクトロニクス２１２は、電力の周波数を約２０Ｈｚ～約７０Ｈｚの範囲に変更することができる。別の実施形態では、周波数可変エレクトロニクス２１２は、電力の周波数を約４０Ｈｚ～約７０Ｈｚの範囲に変更することができる。エネルギークォーターバック３１４は、電力コントローラ２１０から施設負荷に出力された電流、電圧、周波数、及び高調波含有率のうち少なくとも１つを感知し、周波数可変エレクトロニクス３１２を制御するための制御信号を生成し、周波数可変エレクトロニクス３１２に制御信号を提供することができる。周波数可変エレクトロニクス３１２は、制御信号に基づいて電力の周波数を変更することができる。

【0063】

[0076]実施形態では、周波数可変エレクトロニクス３１２は、グリッドからＡＣ電力を受け、ＡＣ電力をＤＣ電力に変換し、ＤＣ電力を所望の周波数を有するＡＣ電力に変換し、施設負荷に所望の周波数を有するＡＣ電力を供給することができる。実施形態では、周波数可変エレクトロニクス３１２は、バッテリ３０６ａ、ソーラパネル３０６ｂ、及び／又は電気車両充電／放電システム３０６ｃなどの２次エネルギー源からＤＣ電力を受け、ＤＣ電力を所望の周波数を有するＡＣ電力に変換し、所望の周波数を有するＡＣ電力を施設負荷に供給することができる。実施形態では、感知された負荷が所定の閾値よりも大きいとき、エネルギークォーターバック３１４は、負荷に供給される電力の周波数を減少させるように周波数可変エレクトロニクス３１２を制御することができる。感知された負荷が所定の閾値よりも小さいとき、エネルギークォーターバック３１４は、負荷に供給される電力の周波数を増大させるように周波数可変エレクトロニクス３１２を制御することができる。

【0064】

[0077]電力コントローラ３１０は、ワイヤレス通信３１６を介して天気、コスト、エネルギー量などのグリッドファクタ、２次エネルギー源のバランス、及び同様のものに関する情報を受信することができる。

【0065】

[0078]図３Ｂは、ある特定の実施形態による、再生可能エネルギーシステムのための周波数可変エレクトロニクス３００を例示する図である。周波数可変エレクトロニクス３００の少なくとも１つの構成は、図２Ａ、２Ｂ、及び３Ａに例示するシステムのために使用されることができる。周波数可変エレクトロニクス３００は、メータ２０２、アダプタ３１０’、分電盤（又は負荷）、ソーラパネル３０６ａ、バッテリ３０６ｂ、電気車両充電器３０６ｃなどの２次エネルギー源、及びエネルギークォーターバック（例示せず）を介してグリッドに接続されることができる。メータ２０２は、グリッド２０２から周波数可変エレクトロニクス３００に供給される電力を測定することができる。アダプタ３１０’は、周波数可変エレクトロニクス３００からグリッド２０２への電力を測定することができる。周波数可変エレクトロニクス３００は、グリッド２０２からＡＣ電力を受けることができる。周波数可変エレクトロニクス３００は、バッテリ３０６ａ、ソーラパネル３０６ｂ、及び／又は電気車両充電器３０６ｃからＤＣ電力を受けることができる。

【0066】

[0079]実施形態では、周波数可変エレクトロニクス３００は、アナログ又はデジタルＡＣ信号生成回路を備えることができる。周波数可変エレクトロニクス３００は、約１Ｈｚ～約１００Ｈｚ又は他の事前に選択された周波数及び電圧を提供することができる。

【0067】

[0080]周波数可変エレクトロニクス３００は、第１の段３１２２、第２の段３１２４、及び第３の段３１２６を備えることができる。第１の段３１２２は、ＡＣ－ＤＣコンバータ３１２２ａ及びＤＣ－ＡＣインバータ３１２２ｂを備えることができる。ＡＣ－ＤＣコンバータ３１２２ａ及びＤＣ－ＡＣインバータ３１２２ｂは、グリッド２０２と第２の段３１２４との間に位置付けられる。第１の段３１２２は、グリッド２０２からＡＣ電力を受信し、ＡＣ－ＤＣコンバータ３１２２ａを使用してＡＣ電力をＤＣ電力に変換し、第２の段３１２４にＤＣ電力を送信することができる。第１の段３１２２は、第２の段３１２４からＤＣ電力を受け、ＤＣ－ＡＣインバータ３１２２ｂを使用して第２の段３１２４からのＤＣ電力をＤＣ電力に変換し、グリッド２０２にＤＣ電力を送信することができる。エネルギークォーターバックは、ＡＣ－ＤＣコンバータ３１２２ａとグリッド２０２との間の経路３１２２ｃにおける電流、電圧、電力のうちの少なくとも１つを感知することができる。エネルギークォーターバックは、アダプタ３１０’にオン／オフ信号を送って、周波数エレクトロニクス３００とグリッド２０２との間の接続を接続／切断することができる。

【0068】

[0081]第２の段３１２４は、母線３１２４ａ、整流器３１２４ｂ、第１のパルス幅変調回路３１２４ｃ、第２のパルス幅変調回路３１２４ｄ、及び周波数可変インバータ３１２４ｆを備えることができる。第２の段３１２４は、第３のパルス幅変調回路３０６ａ’を備えることができる。ＡＣ－ＤＣコンバータ３１２２ａは、母線３１２４ａに接続される。整流器３１２４ｂの一端は、ＤＣ－ＡＣインバータ３１２２ｂに接続されることができ、整流器３１２４ｂの他端は、母線３１２４ａに接続されることができる。実施形態では、整流器３１２４ｂは、シリコン制御整流器（ＳＣＲ）を備えることができる。整流器３１２４ｂは、エネルギークォーターバックによって制御されることができる。例えば、エネルギークォーターバックは、整流器３１２４ｂをオン又はオフにして、グリッド２０２へのエネルギー供給を制御することができる。高電力ステアリングダイオードは、ＤＣ電子の流れを制御するように図示しているが、これは非限定的であり、エネルギークォーターバックロジック及び制御回路によって制御されるＳＣＲ又は他のソリッドステート切り替えデバイスのオプションも具現化すべきである。エネルギークォーターバックは、周波数可変エレクトロニクス３００がグリッド２０２にＡＣ電力を供給するかどうかを決定することができる。母線３１２４ａは、第１のパルス幅変調回路３１２４ｃを介してソーラパネル３０６ｂに接続され、第２のパルス幅変調回路３１２４ｄを介して電気車両充電器３０６ｃに接続され、第３のパルス幅変調回路３０６ａ’を介してバッテリ３０６ａに接続され、周波数可変インバータ３１２４ｆに接続される。図３Ｂに例示するように、母線３１２４ａと、それぞれのソーラパネル３０６ｂ、電気車両充電器３０６ｃ、バッテリ３０６ａ、及び周波数可変インバータ３１２４ｆとの間にダイオードが接続されて、ＤＣ電力の望ましくない流れを遮断することができる。例えば、ソーラパネル３０６ｂは、母線３１２４ａにＤＣ電力を供給することができる。バッテリ３０６ａは、母線３１２４ａからＤＣ電力を受け、及び／又は母線３１２４ａにＤＣ電力を供給することができる。母線３１２４ａは、周波数可変インバータ３１２４ｆにＤＣ電力を供給することができる。母線３１２４ａは、電気車両充電器３０６ｃにＤＣ電力を供給することができる。

【0069】

[0082]第１のパルス幅変調回路３１２４ｃ及び第２のパルス幅変調回路３１２４ｄは、それぞれエネルギークォーターバックから制御信号３１４ｂ、３１４ｂ’を受信することができる。第１のパルス幅変調回路３１２４ｃ及び第２のパルス幅変調回路３１２４ｄは、ソーラパネル３０６ｂ及び電気車両充電器３０６ｃからのＤＣ電力の周波数（オン／オフデューティサイクル）をそれぞれ変更することができる。第３のパルス幅変調回路３０６ａ’は、エネルギークォーターバックから制御信号を受信することができる。第３のパルス幅変調回路３０６ａは、バッテリ３０６ａからのＤＣ電力の周波数を調整することができる。実施形態では、第１、第２、及び第３のパルス幅変調回路３１２４ｃ、３１２５ｄ、３０６ａ’のうちの少なくとも１つは、周波数可変エレクトロニクス３００の内部回路又は周波数可変エレクトロニクス３００の外部回路であり得る。

【0070】

[0083]エネルギークォーターバックは、母線３１２４ｂの経路３１２４ｅ上の電流、電圧、周波数、及び高調波含有率のうちの少なくとも１つを感知することができる。実施形態では、エネルギークォーターバックは、経路３１２４ｅ上の感知結果に基づいて周波数可変エレクトロニクス３００のエネルギー（又は電力）の割り振りを決定するための制御信号を生成し、周波数可変エレクトロニクス、例えば第１、第２、及び第３のパルス幅変調回路３１２４ｃ、３１２５ｄ、３０６ａ’、ＳＣＲ ３１２４ｂ、及び周波数可変インバータ３１２４ｆのうちの少なくとも１つに制御信号を提供することができる。例えば、エネルギークォーターバックは、感知結果を閾値と比較して、制御信号を生成することができる。エネルギークォーターバックは、感知結果を、負荷、２次エネルギー源によって生成された電力、グリッドからの電力、等のうちの少なくとも１つと比較して、制御信号を生成することができる。実施形態では、経路３１２４ｅ上の感知結果は、制御信号についてのファクタであり得る。

【0071】

[0084]実施形態では、第１、第２、及び第３のパルス幅変調回路３１２４ｃ、３１２４ｄ、３０６ａは、エネルギークォーターバックからの制御信号に基づいて、周波数可変インバータ３１２４ｆに供給される電力の周波数を同期させるように動作されることができる。周波数可変インバータ３１２４ｆは、受けられたＤＣ電力をＡＣ電力に変換し、第３の段３１２６にＡＣ電力を提供することができる。実施形態では、ＤＣ電力の周波数（オン／オフデューティサイクル）が第１、第２及び第３のパルス幅変調回路のうちの少なくとも１つによって調整されることができると、周波数可変インバータ３１２４ｆから出力される電力の周波数が調整されることができる。即ち、パルス幅変調回路３１２４ｃ、３１２５ｄ、３０６ａ’、エネルギークォーターバック、及び周波数可変インバータ３１２４の組み合わせは、様々な周波数を有するＡＣ電力を供給することができる。

【0072】

[0085]段３１２６において、エネルギークォーターバックは、周波数可変エレクトロニクス３００に接続された施設負荷を感知することができる。エネルギークォーターバックは、周波数可変エレクトロニクス３００と分電盤又は負荷との間の電流、電圧、周波数、高調波含有率のうちの少なくとも１つに基づいてフィードバック信号を生成することができる。エネルギークォーターバックは、フィードバック信号（制御信号）を生成し、第１、第２、及び第３のパルス幅変調回路３１２４ｃ、３１２４ｄ、及び３０６ａ’にフィードバック信号を送信することができる。実施形態では、第２のエネルギー源は、母線３１２４ａを介して周波数可変インバータ３１２４ｆに電力（又はエネルギー、電流、電圧）を供給することができる。実施形態では、第２のエネルギー源は、母線３１２４ａを介さずに周波数可変インバータ３１２４ｆに電力（又はエネルギー、電流、電圧）を供給することができる。実施形態では、２次エネルギー源は、母線３１２４ａに電力を供給するか、又は母線３１２４ａから電力を受けることができる。

【0073】

[0086]実施形態では、周波数可変エレクトロニクス３００は、ダイオードを備えることができる。例えば、母線３１２４ａ、ソーラパネル３１６ｂ、バッテリ３０６ａ、電気車両充電器３０６ｃ、及び周波数可変インバータ３１２４ｆの間にダイオードがそれぞれ接続されることができる。母線３１２４ａは、ソーラパネル３０６ｂ及びバッテリ３０６ａからＤＣ電力を受け、コンバータ３１２４ｆ、電気車両充電器３０６ｃ、及びバッテリ３０６ａにＤＣ電力を供給することができる。

【0074】

[0087]図４は、ある特定の実施形態による、グリッド独立動作のための実例的なアダプタモジュール４００を例示するブロック図である。アダプタモジュール４００の少なくとも１つの構成は、図２及び図３Ｂのアダプタ２１０’、３１０’のためにそれぞれ使用されることができる。

【0075】

[0088]アダプタモジュール４００は、第１のハウジング４０２ａ、アダプタ４０２ｂ、第２のハウジング、及びメータ４０２ｄを備えることができる。第１のハウジング４０２ａは、グリッド側ソケット４０４ａ及び施設側ソケット４０４ａ’などの第１のコネクタを備えることができる。第２のハウジング４０２ｃは、第１のメータプラグ４０４ａ及び第２のメータプラグ４０４ａ’などの第２のコネクタを備えることができる。グリッド側ソケット４０４ａは、第１のメータプラグ４０４ａと結合されることができる。施設側ソケット４０４ａ’は、第２のメータプラグ４０４ａ’と結合されることができる。アダプタ４０２ｂがなくても、第１のハウジング４０２ａと第２のハウジング４０２ｃとは、互いと結合されることができる。第１のハウジング４０２ａと第２のハウジング４０２ｃとが互いと結合されると、グリッドと施設負荷とは、互いに電気的に接続されることができる。メータ４０２ｄは、グリッドから施設負荷に供給される電力量を測定することができる。

【0076】

[0089]アダプタ４０２ｂは、グリッド側プラグ４０６ａ、施設側プラグ４０６ａ’、第１のメータソケット４０８ａ、及び第２のメータソケット４０８ａ’などのコネクタを備えることができる。グリッド側プラグ４０６ａ及び施設側プラグ４０６ａ’は、グリッド側ソケット４０４ａ及び施設側ソケット４０４ａ’とそれぞれ結合されることができる。メータソケット４０８ａ及び第２のメータソケット４０８ａ’は、第１のメータプラグ４０４ａ及び第２のメータプラグ４０４ａ、４０４ａ’とそれぞれ結合されることができる。グリッドと施設負荷とは、アダプタ４０２ｂを介して互いに電気的に接続されることができる。アダプタ４０２ｂは、電力コントローラ（例示せず）又はエネルギークォーターバック４１４に接続されることができる。エネルギークォーターバック４１４は、２次エネルギー源（例示せず）に接続されることができる。エネルギークォーターバック４１４は、グリッドからの電力の電流、電圧及び周波数、並びに高調波含有率のうちの少なくとも１つを感知するためのセンサ４１４ａを備えることができる。

【0077】

[0090]アダプタ４０２ｂは、接続／切断スイッチ４０５及び安全スイッチ４０３を備えることができる。実施形態では、接続／切断スイッチ４０５は、２ＰＳＴ（２相）又は３ＰＳＴ（３相）スイッチを含むことができる。安全スイッチ４０３は、開閉（短絡）するように構成されることができる。センサ４１４ａは、接続／切断スイッチ４０５と施設負荷との間の電力の電流、電圧、及び周波数のうちの少なくとも１つを更に感知することができる。接続／切断スイッチ４０５は、グリッド及び施設負荷を接続又は切断することができる。実施形態では、エネルギークォーターバック４１４は、安全スイッチ４０３からの信号に基づいて、グリッドと施設負荷との間の接続の状態を認識することができる。安全スイッチ４０３は、その開状態及び閉状態に従って異なる信号を送るセンサであり得る。例えば、安全スイッチ４０３は、グリッドが施設負荷に電気的に接続されていることを示すために、エネルギークォーターバック４１４に０（０）を表す信号を送ることができる。安全スイッチ４０３は、グリッドが施設負荷から電気的に切断されていることを示すために、エネルギークォーターバック４１４に１（１）を表す信号を送ることができる。例えば、安全スイッチ４０３は、接続／切断スイッチ４０５がグリッドと施設負荷との間の接続を接続するときに開かれる。安全スイッチ４０３は、接続／切断スイッチ４０５がグリッドと施設負荷との間の接続を切断するときに閉じられる。実施形態では、エネルギークォーターバックは、安全スイッチ４０３に接続され、安全スイッチ４０３の開状態又は閉状態を感知することができる。

【0078】

[0091]実施形態では、グリッドが施設負荷に電気的に接続されているとき、エネルギークォーターバック４１４は、電力コントローラ及びグリッドからの電力の周波数の同期を維持することができる。グリッドが施設負荷に電気的に接続されていないとき、エネルギークォーターバックは、電力の周波数を電力コントローラから施設負荷に変更することができる。

【0079】

[0092]実施形態では、接続／切断スイッチ４０５は、モータ駆動スイッチを備えることができる。接続／切断スイッチ４０５は、Ｈモータ制御を使用して動作されることができる。安全スイッチ４０３は、接続／切断スイッチ４０５に機械的にリンクされることができる。例えば、接続／切断スイッチ４０５がモータによって開かれると、安全スイッチ４０３も閉じられるように駆動される。接続／切断スイッチ４０５がモータによって閉じられると、安全スイッチ４０３も開かれるように駆動される。接続／切断スイッチ４０５は、エネルギークォーターバック４１４によって制御されることができる。

【0080】

[0093]態様では、接続／切断スイッチ４０５は、１）物理的及び電気的の両方でユーティリティメータの施設負荷側に接続されたメータパネル中に挿入するための直列配線アドオンデバイスであり、２）メータの施設負荷側上の直列接続のためのプラグインモジュールとしてメータを受け入れるように構成され、３）電力コントローラへの接続を有することのうちの少なくとも１つであり得る。接続／切断スイッチ４０５は、サイリスタ、又はＩＧＦＥＴ、又はＭＯＳＦＥＴ、又はＳＣＲ、ＩＧＢＴ、又は他のソリッドステート切り替えデバイスから成る２ＰＳＴ、４ＰＳＴ、又は６ＰＳＴ電気機械式又はモータ駆動式切り替えリレー又は完全電子式電力スイッチとして構成されることができる。接続／切断スイッチ４０５は、単相接続のためのラッチング４ＰＳＴ電気スイッチとして構成されることができる。接続／切断スイッチ４０５は、３相接続のためのラッチング６ＰＳＴ電気スイッチとして構成されることができ、ここで、１）接続／切断スイッチ４０５の４つの極のうちの２つが、グリッドと直列に配線され、単相グリッド切断として構成される。安全スイッチ４０３は、接続／切断スイッチ４０５の同じ又は反対の接続に構成されることができる。

【0081】

[0094]図５は、ある特定の実施形態による、グリッド独立動作のためのエネルギークォーターバック５１４を例示するブロック図である。エネルギークォーターバック５１４は、サイバーセキュア集積回路、サイバーセキュアアルゴリズムを含むデータストレージ、及びサイバーセキュア通信ポートを備えることができる。態様では、エネルギークォーターバック５１４は、セキュアなセル電話、セキュアな衛星ベースの電話、セキュアな固定電話、又は任意の他のセキュアな事前にクリアされた（pre-cleared）通信デバイスとして構成されることができるセキュアな受信機を備えることができる。全ての場合において、これらの通信システムは、高度にセキュアな事前承認されたワイヤード又はワイヤレス通信接続からの接続、データ入力、又はデータフィードのみを可能にするであろう、検証され事前にロードされたセキュリティクリアランス認証を含むであろう。エネルギークォーターバックは、エネルギークォーターバック５１４及びその内部ＣＰＵ、ＢＩＯＳ、システム、ＲＯＭ、ＲＡＭ、データロガー、及びアルゴリズムにアクセスするために使用されることができる事前にクリアされたセキュアデータ入力との接続及び通信を検証及び許可するために使用される、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）又は他の利用可能なセキュアなメモリオプションとして構成されたセキュアＲＯＭを含むことができる。

【0082】

[0095]エネルギークォーターバック５１４は、安全スイッチ４０３、並びにグリッドとエネルギークォーターバック５１４との間の経路上の電圧、エネルギー、及び電流のうちの少なくとも１つから入力を受信することができる。エネルギークォーターバック５１４は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、セルラ接続、ＷｉＦｉ、ＬＴＥ（登録商標）、２Ｇ、３Ｇ、４Ｇ、若しくは５Ｇ、又は任意のワイヤード若しくはワイヤレスプロトコルのうちの少なくとも１つを使用して、外部デバイス、モジュール、スイッチ、及びエレクトロニクスからデータ、情報、入力、及び信号をリモートで受信するか、又はそれらにデータ、情報、入力、及び信号をリモートで送信することができる。エネルギークォーターバック５１４と外部デバイス、モジュール、スイッチ、及びエレクトロニクスとの間の通信は、サイバーセキュア集積回路、サイバーセキュアアルゴリズム、及び／又はサイバーセキュア通信ポートによって確保される。エネルギークォーターバック５１４は、外部デバイス、モジュール、スイッチ、及びエレクトロニクスからのデータ、情報、入力、及び信号に基づく制御信号を接続／切断スイッチ４０５及び周波数可変エレクトロニクスに提供することができる。更に、エネルギークォーターバック５１４は、気象情報、グリッド情報、２次エネルギー源情報、等を受信することができる。

【0083】

[0096]図６は、ある特定の実施形態による、グリッド独立動作のための別の実例的なエネルギークォーターバックを例示するブロック図である。エネルギークォーターバックのいくつかの部分（例えばエネルギークォーターバックエンドポイント）は、図６に例示するように、エネルギークォーターバックの他の部分とは別個に位置付けられる。実施形態では、エネルギークォーターバックエンドポイント６１４は、メモリ、プロセッサ、ワイヤレス通信ユニット、及びＩ／Ｏポートを備えることができる。エネルギークォーターバックエンドポイント６１４は、グリッド６０２又はバッテリ６０３から電力を受けることができる。エネルギークォーターバックゲートウェイ６０８は、エネルギークォーターバックエンドポイント６１４からリモートで分離することができ、ワイヤレス通信６０７を介して第三者から入力、データ、又は情報を受信することができる。ワイヤレス通信６０７は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、セルラ接続、ＷｉＦｉ、ＬＴＥ、２Ｇ、３Ｇ、４Ｇ、若しくは５Ｇ、又は任意のワイヤード若しくはワイヤレスプロトコルのうちの少なくとも１つを備えることができる。エネルギークォーターバックゲートウェイ６０８は、ソーラパネル及び／又はバッテリから電力供給することができる。エネルギークォーターバックゲートウェイ６０８及びエネルギークォーターバックエンドポイント６１４は、入力、データ又は情報を互いに受信又は送信することができる。エネルギークォーターバックエンドポイント６１４は、接続／切断スイッチ４０５を制御するための制御信号をスイッチコントローラに送ることができる。スイッチコントローラは、Ｈモータコントローラを備えることができる。エネルギークォーターバックエンドポイント６１４は、接続／切断スイッチ４０５に機械的にリンクされた安全スイッチから信号を受信することができる。

【0084】

[0097]図７は、ある特定の実施形態による、グリッド独立動作のためのマイクログリッドシステムの実例的な動作７００を例示する。ブロック７１０から開始して、マイクログリッドシステムが動作している。マイクログリッドシステムは、周波数可変エレクトロニクス及びエネルギークォーターバックを含む電力コントローラ、２次エネルギー源、及び施設負荷を備えることができる。マイクログリッドシステムは、グリッドに電気的に接続される。周波数可変エレクトロニクス、エネルギークォーターバック、及び２次エネルギー源は、周波数可変エレクトロニクス２１２、２１２’、３１２、３００、エネルギークォーターバック２１４、２１４’、３１４、５１４、及び２次エネルギー源２０６と同様であり得る。

【0085】

[0098]ブロック７１５において、マイクログリッドシステムは、グリッドからグリッドエネルギー情報を取得することができる。マイクログリッドシステムは、グリッドとマイクログリッドシステムとの間の経路上の電流、電圧、電力のうちの少なくとも１つを感知することによってグリッドエネルギー情報を取得することができる。実施形態では、マイクログリッドシステムは、ネットワークを介してグリッドエネルギー情報を受信することができる。例えば、外部デバイス、ユーザ、又は別のマイクログリッドシステムが、グリッドエネルギー情報を送ることができる。

【0086】

[0099]ブロック７２０において、マイクログリッドシステムは、グリッドエネルギー情報に基づいてグリッドエネルギー又は動作が正常又は異常であると決定する。実施形態では、マイクログリッドシステムは、グリッドエネルギーが閾値よりも小さいとき、又はマイクログリッドシステムがグリッド停電を示す情報を受信したとき、グリッドエネルギーが異常であると決定する。

【0087】

[0100]ブロック７２０においてグリッドエネルギーが正常であると決定された場合、マイクログリッドシステムはブロック７１５に戻り、ブロック７１５においてグリッドエネルギー情報を取得し続ける。ブロック７２０においてグリッドエネルギーが異常であると決定された場合、動作７００はブロック７２５に移動する。マイクログリッドシステムは、ブロック７２５においてグリッドとマイクログリッドシステムとの間の接続を切断する。切断は、マイクログリッドシステムから生成された電気がグリッド中に流入することを防止することができる。マイクログリッドシステムは、グリッドとマイクログリッドシステムとの間の経路上のスイッチに制御信号を送ることによって、グリッドとマイクログリッドシステムとの間の接続を切断することができる。

【0088】

[0101]ブロック７３０において、マイクログリッドシステムは、安全インターロックからの信号を感知する。実施形態では、安全インターロックは、マイクログリッドシステムがグリッドに結び付けられているか否かを通知するための信号をマイクログリッドシステムに送ることができる。ブロック７３５においてマイクログリッドシステムがグリッドに結び付けられていると決定された場合、動作７００はブロック７１５に移動し、グリッドエネルギー情報を取得することができる。ブロック７３５においてマイクログリッドシステムがグリッドに結び付けられていない（孤立されている）と決定された場合、動作７００はブロック７４０に移動することができる。ブロック７４０において、マイクログリッドシステムは、施設負荷に電力を供給するように２次エネルギー源を動作させる。グリッドとマイクログリッドシステムとの間の接続が遮断されるので、２次エネルギー源から生成された電力は、グリッド中に流入することができない。

【0089】

[0102]実施形態では、ブロック７１５、７２０、７２５、７３０、７３５、７４０の少なくとも１つの動作は、別のマイクログリッドなどの別のデバイスによって実行されることができる。更に、ブロック７２０及び７３５における決定のうちの少なくとも１つは、外部デバイスから受信されるか、又は外部デバイスに送信されることができる。ブロック７４５において、動作７００は終了する。

【0090】

[0103]図８は、ある特定の実施形態による、グリッド独立動作のためのマイクログリッドシステムの周波数変更動作８００を例示する。周波数変更動作８００は、開始ブロック８１０で開始する。マイクログリッドシステムは、周波数可変エレクトロニクス及びエネルギークォーターバックを含む電力コントローラ、２次エネルギー源、及び施設負荷を備えることができる。マイクログリッドシステムは、グリッドに電気的に接続される。周波数可変エレクトロニクス、エネルギークォーターバック、及び２次エネルギー源は、周波数可変エレクトロニクス２１２、２１２’、３１２、３００、エネルギークォーターバック２１４、２１４’、３１４、５１４、及び２次エネルギー源２０６と同様であり得る。

【0091】

[0104]ブロック８１５において、マイクログリッドシステムは、負荷に供給される電力の特性を取得する。特性は、電力の電流、電圧、周波数、及び高調波含有率のうちの少なくとも１つを備えることができる。実施形態では、外部センサが、マイクログリッドに特性を送ることができる。ブロック８２０において、マイクログリッドシステムは、取得された特性に基づいて負荷を計算する。実施形態では、外部デバイスは、マイクログリッドに計算された負荷情報を送ることができる。ブロック８２５において、マイクログリッドシステムは、制御信号に基づいて、負荷に供給される電力の周波数を修正又は変更する。ＨＡＶＣコンプレッサ、冷蔵庫、ファン、モータ、及び同様のものなどのいくつかの負荷の動作は、それらに供給される電力の周波数に依存するので、修正又は変更された周波数を有する電力は、これらのデバイスのエネルギー効率に影響を及ぼす可能性がある。態様では、２次電力システムから供給される電力の周波数を低減することは、取り付けられた負荷のエネルギー効率、このことから２次電力システムの対応する有効性を増大させ、そのため、負荷のデバイス及び電気器具は、負荷のデバイス及び電気器具に供給される電力の周波数が低減された周波数を含まないときに消費されるほど多くの電力を消費しない。このことから、電力の周波数を変更することによって、負荷の電力消費の効率が調整されることができる。実施形態では、ブロック８１５、８２０、８２５の少なくとも１つの動作は、別のマイクログリッドによって実行されることができる。ブロック８３０において、動作８００は終了する。

【0092】

[0105]図９は、ある特定の実施形態による、グリッド独立動作のためのマイクログリッドシステムの別の動作９００を例示する。ブロック９１０から開始して、マイクログリッドシステムが動作している。マイクログリッドシステムは、周波数可変エレクトロニクス及びエネルギークォーターバックを含む電力コントローラ、２次エネルギー源、及び施設負荷を備えることができる。マイクログリッドシステムは、グリッドに電気的に接続される。周波数可変エレクトロニクス、エネルギークォーターバック、及び２次エネルギー源は、周波数可変エレクトロニクス２１２、２１２’、３１２、３００、エネルギークォーターバック２１４、２１４’、３１４、５１４、及び２次エネルギー源２０６と同様であり得る。

【0093】

[0106]ブロック９１５において、マイクログリッドシステムは、グリッドからグリッドエネルギー情報を取得することができる。マイクログリッドシステムは、グリッドとマイクログリッドシステムとの間の経路上の電流、電圧、電力のうちの少なくとも１つを感知することによってグリッドエネルギー情報を取得することができる。マイクログリッドシステムは、ネットワークを介してグリッドエネルギー情報を受信することができる。例えば、外部デバイス、ユーザ、又は別のマイクログリッドシステムが、グリッドエネルギー情報を送ることができる。

【0094】

[0107]ブロック９２０において、マイクログリッドシステムは、グリッドエネルギー情報に基づいてグリッドエネルギーが正常又は異常であると決定する。実施形態では、マイクログリッドシステムは、グリッドエネルギーが閾値よりも小さいとき、又はマイクログリッドシステムがグリッド停電を示す情報を受信したとき、グリッドエネルギーが異常であると決定する。

【0095】

[0108]ブロック９２０においてグリッドエネルギーが正常であると決定された場合、マイクログリッドシステムはブロック９１５に戻り、ブロック９１５においてグリッドエネルギー情報を取得し続ける。ブロック９２０においてグリッドエネルギーが異常であると決定された場合、動作９００はブロック９２５に移動する。マイクログリッドシステムは、ブロック９２５においてグリッドとマイクログリッドシステムとの間の接続を切断する。切断は、有利には、マイクログリッドシステムから生成された電気がグリッド中に流入することを防止することができる。マイクログリッドシステムは、グリッドとマイクログリッドシステムとの間の経路上のスイッチに制御信号を送ることによって、グリッドとマイクログリッドシステムとの間の接続を切断することができる。

【0096】

[0109]ブロック９３０において、マイクログリッドシステムは、安全インターロックからの信号を感知する。実施形態では、安全インターロックは、マイクログリッドシステムがグリッドに結び付けられているか否かを通知するための信号をマイクログリッドシステムに送ることができる。ブロック９３５においてマイクログリッドシステムがグリッドに結び付けられていると決定された場合、動作９００はブロック９１５に移動し、グリッドエネルギー情報を取得し続けることができる。ブロック９３５においてマイクログリッドシステムがグリッドに結び付けられていないと決定された場合、動作９００はブロック９４０に移動することができる。ブロック９４０において、マイクログリッドシステムは、制御信号に基づいて負荷に供給される電力の周波数を変更する。ＨＶＡＣコンプレッサ、冷蔵庫、ファン、モータ、及び同様のものなどのいくつかの負荷の動作は、それらに供給される電力の周波数に依存するので、変更された周波数を有する電力は、エネルギー利用効率に影響を及ぼす可能性がある。このことから、電力の周波数を変更することによって、負荷の電力消費の効率が調整されることができる。実施形態では、マイクログリッドは、ソーラ供給及びストレージを接続された負荷需要に適合させるためにインバータの動作周波数を決定する際に考慮に入れられる １）ソーラエネルギー出力及び ２）接続されたエネルギー負荷からの需要及び ３）利用可能な貯蔵されたエネルギー を含むファクタに応じて、供給された電力の周波数を約５０Ｈｚ又は約６０Ｈｚのグリッドの電力の周波数から約１Ｈｚ～約１００Ｈｚの範囲にシフトさせることによって、接続された負荷に適合するように周波数を調整する。

【0097】

[0110]図１０は、ある特定の実施形態による、別の再生可能エネルギーシステムを例示するブロック図である。図１０に例示する再生可能エネルギーシステムは、マルチテナント１０３６、１０３８、１０４０、１０４２と、グリッド１００２、ユーティリティ１００４、ソーラパネル１００６、風力タービン１００８、及びストレージ１０１０などの様々な電源と、ローカルソーラパネル１０２０、ローカルバッテリ１０２２、及びローカルコジェネレータ（co-generator）１０２４などの２次エネルギー源と、エネルギークォーターバック１００１と、分電盤１０１８とを備えることができる。

【0098】

[0111]分電盤１０１８は、様々な電源及び２次エネルギー源から電力を受け、マルチテナント１０３６、１０３８、１０４０、１０４２２の各々に電力を提供することができる。マルチテナント１０３６、１０３８、１０４０、１０４２は、それらの電力消費を測定するための個々のサブメータ１０２６、１０２８、１０３０、１０３２を有する。実施形態では、マルチテナントは、個々の家庭、企業、マルチテナント商業施設、ストリップモール、モール、商業オフィスビル、及び複合用途施設を備えることができる。

【0099】

[0112]エネルギークォーターバック１００１は、様々な電源及び２次エネルギー源から情報を受信することができる。様々な電源及び２次エネルギー源からの情報は、コスト、電力量、電力生成プロファイル、等を備えることができるが、これらに限定されない。エネルギークォーターバック１００１は、サイバーセキュリティを強化するために、内部バス及びセキュア通信モジュールに加えてローカル及び切り替えデータポートに接続又は切断されることができるＣＰＵ、ＢＩＯＳ、セキュアＲＯＭメモリ、ＲＡＭ、及びＳＳＤを備えることができる。エネルギークォーターバック１００１は、スイッチ１０１２を使用してインターネット分離モードに自動的に切り替わることが可能である。これは、セキュリティ上の理由から行われ得る。

【0100】

[0113]グリッドバランシングサービスを提供するために、エネルギークォーターバック１００１は、グリッドに電気的に接続されることができる。エネルギークォーターバック１００１は、複数の相互接続されたマイクログリッドエネルギーテナント１０３６、１０３８、１０４０、１０４２の様々な及び多様なエネルギーニーズと、ローカルソーラパネル１０２０、ローカルバッテリ１０２２、及びローカルコジェネレータ１０２４などの２次エネルギー源、エネルギーストレージとのバランスを絶えず取ることができる。エネルギークォーターバック１００１は、ローカル光起電（ＰＶ）ソーラ出力にアクセスし、エネルギーの貯蔵及び転送のためのバッテリ容量を識別することができる。エネルギークォーターバック１００１は、ネットワーク１０１３を介してローカル天気、時刻、及び占有率にアクセスすることができる。エネルギークォーターバック１００１は、サーモスタット、ＨＶＡＣ及び冷蔵モータ上のＶＶＲ、スマート照明、スマートプラグ負荷、並びに給湯器などの各テナントの施設負荷にアクセスすることができる。

【0101】

[0114]実施形態では、ローカルバッテリ１０２２のためのストレージタイプ及び化学的性質（chemistries）は、水素生産＋ストレージ＋燃料電池、グラフェンバッテリ、リン酸鉄リチウムを含むがこれに限定されない様々なリチウムイオンバッテリ化学的性質、並びにＬＬＺＯ（リチウム、ランタン、及び酸化ジルコニウム）及びＬＧＰＳ（リチウム、ゲルマニウム、硫化リン）を含む新しいセラミックバッテリ、塩又はバナジウムを含む様々な化学的性質を有するフローバッテリ又は逆燃料電池、空気亜鉛バッテリ、並びに様々なマルチテナント商業用不動産の様々なテナント負荷プロファイルに理想的に適合するか又は厳密に適合する他のタイプのバッテリ化学的性質を含むことができる。

【0102】

[0115]図１１は、ある特定の実施形態による、再生可能エネルギーシステムのためのエネルギークォーターバック１１１４を例示するブロック図である。エネルギークォーターバック１１１４は、セキュア通信１１０４、１１０８、１１１０を備えることができる。サイバーセキュア通信１１０４、１１０８、１１１０は、サイバーセキュアＩＣ、サイバーセキュアアルゴリズム、及びサイバーセキュア通信ポートを使用して実行されることができる。態様では、エネルギークォーターバック１１１４は、セキュアなセル電話、セキュアな衛星ベースの電話、セキュアな固定電話、又は任意の他のセキュアな事前にクリアされた通信デバイスとして構成されることができるセキュアな受信機を備えることができる。全ての場合において、これらの通信システムは、高度にセキュアな事前承認されたワイヤード又はワイヤレス通信接続からの接続、データ入力、又はデータフィードのみを可能にするであろう、検証され事前にロードされたセキュリティクリアランス認証を含むであろう。エネルギークォーターバック１１１４は、エネルギークォーターバック１１１４及びその内部ＣＰＵ、ＢＩＯＳ、システム、ＲＯＭ、ＲＡＭ、データロガー、及びアルゴリズムにアクセスするために使用されることができる事前にクリアされたセキュアデータ入力との接続及び通信を検証及び許可するために使用される、ＥＥＰＲＯＭ又は他の利用可能なセキュアなメモリオプションとして構成されたセキュアＲＯＭを備えることができる。

【0103】

[0116]エネルギークォーターバック１１１４は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、セルラ接続、ＷｉＦｉ、ＬＴＥ、２Ｇ、３Ｇ、４Ｇ、若しくは５Ｇ、又は任意のワイヤード若しくはワイヤレスプロトコルのうちの少なくとも１つを使用して、外部デバイス、モジュール、スイッチ、及びエレクトロニクスからデータ、情報、入力、及び信号をリモートで受信するか、又はそれらにデータ、情報、入力、及び信号をリモートで送信することができる。

【0104】

[0117]エネルギークォーターバック１１１４のコンテンツを確保するために、エネルギークォーターバック１１１４は、デバイス又はＣＰＵオペレーティングシステムに依拠することができる。ＢＩＯＳオペレーティングシステムに応じて、異なる認証手段、ドライブ暗号化、ＲＡＭ暗号化、及び基本ＣＰＵ及びＢＩＯＳを補足することができるセキュアログインタイプがある。しかしながら、機密データ及び動作モードアルゴリズムを保護するためにオペレーティングシステムに依拠することは、データファイルをプライベートに保つには不十分であり得る。オペレーティングシステム（例えばｍａｃＯＳ又はＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標））の侵害（breach）は、ファイル及びアルゴリズムを危険に曝し得る（compromise）。暗号化されたハードドライブは、ファイル及びアルゴリズムが危険に曝されることを防止することができる。

【0105】

[0118]サイバーセキュリティ手法は、今日、既に識別されている脆弱性に対するソフトウェアパッチに依拠する。これは、理想的な解決策ではない。ハードウェアサイバーセキュリティに加えてエネルギークォーターバック１１１４内に包含されたインターネット分離モードは、最適なサイバーセキュリティを保証するための本明細書で説明する解決策である。

【0106】

[0119]エネルギークォーターバック１１１４は、スイッチ１１１６、１１１０のうちの１つ以上を使用して、追加のセキュリティのためにインターネット分離モードに自動的に切り替わることができる。インターネット分離モードでは、エネルギークォーターバック１１１４は、インターネット又は他のクラウドシステムと通信しない。エネルギークォーターバック１１１４は、使用が制限されたＯＳに依拠し、電子メール、ウェブサイトに依拠せず、アルゴリズムを、ハッキング又はリモートでアクセスされることができないＥＥＰＲＯＭ ＲＯＭに変換することができる。エネルギークォーターバック１１１４は、ハードウェアポート脆弱性を有さず、今日のソフトウェアサイバーセキュリティ攻撃の大部分を無力化する。また、ＤＡＲＰＡによると、エネルギークォーターバックは、許可及び特権、バッファエラー、リソース管理、情報漏洩、数値エラー、暗号エラー、及びコードインジェクションという７つのクラスのハードウェア弱点を除去する。
他の実施形態

【0107】

[0120]いくつかの特定の実施形態は、グリッドタイソーラ及びバッテリシステムのグリッド独立又は単独運転（islanding）マイクログリッドへの安全な変換をオンデマンドで自動的又はリモートで制御するための、電子センサ、電源、ロジック、２ＰＳＴ又は３ＰＳＴ電源オン／オフスイッチ、モータ及びソレノイドＨ制御回路、公共安全インターロック、バックアップバッテリ、並びにシリアル通信を包含するメータアダプタの使用を備えることができる。

【0108】

[0121]いくつかの実施形態は、必要とされるエネルギー及びストレージを評価し、計算し、グリッドタイ及びグリッド独立ソーラ及びバッテリ電力の流れを管理して、利益のあるグリッドバランシングのニーズにも参加しながらローカル施設のニーズに応えるための、ＡＩエネルギークォーターバックシステムにおけるＣＰＵ、ＦＰＧＡ、ディスクリートロジック、メモリ、ファームウェア、ＧＰＩＯ、ＡＤＣ、ＤＡＣ、ＰＷＭコントローラ、サイバーセキュリティチップ、及びシリアル通信から成るロジックシステムの使用を備えることができる。

【0109】

[0122]いくつかの実施形態は、グリッド電力周波数とは別個の全ての施設負荷に同時に伝達される電力の周波数を動的に変化させて、全てのソーラ及びバッテリ貯蔵されたワットからの最適な施設エネルギー効率及び有効性を達成する人工知能（ＡＩ）フィードバック及びフィードフォワードエネルギークォーターバックシステムの制御下にある施設全体のＤＣ－ＡＣインバータの使用を備えることができる。

【0110】

[0123]いくつかの実施形態は、ユーティリティメータの直後にＤＣ電力に変換され、次いで、ソーラからのＤＣ電力に加えてストレージバッテリへの及びストレージバッテリからのＤＣ電力に加えてＥＶ充電器への及びＥＶ充電器からのＤＣ電力と組み合わせられる、ローカル施設のグリッドＡＣの管理された使用を備えることができる。これらのＤＣ電源及びストレージは全て、ＤＣ電力母線上に組み合わせられて、グリッド、ＤＣソーラ、ＤＣストレージバッテリ、及びＤＣ ＥＶバッテリからのＤＣ電力を混合する。

【0111】

[0124]いくつかの実施形態では、ＤＣ母線上で全ての電源及び貯蔵されたエネルギーを組み合わせることは、複数の高価なＤＣ－ＡＣインバータの必要性を排除し、単一のＤＣ－ＡＣ電力インバータが動的可変周波数パワーエレクトロニクス機能と共に使用されて、複数のグリッド切断／接続スイッチ、自動又は手動転送パネル、及び複数の可変周波数モータドライブを不必要に使用することなく、グリッドＡＣ電力とは別個の異なるＡＣ電力を有する施設及びその負荷にサービングすることを可能にする。有利には、これは、ローカルグリッドＡＣ周波数とは異なって動作するソーラ電力、バッテリ電力、又はＥＶバッテリ放電電力をアクティブ又は無効にされたグリッドに逆供給することを防止するために、そうでない場合は施設を設置し、別個にプログラムし、電力供給することを必要とされるであろうコスト及び制御ファームウェアの高度化を排除する。

【0112】

[0125]いくつかの実施形態では、電子スイッチ、センサ、ロジック、ＣＰＵ、メモリ、バックアップバッテリ、公共安全インターロック、及び通信回路を包含するように電気的に構成された、本明細書ではメータ中のマイクログリッドと呼ばれるユーティリティメータプラグイングリッドアダプタの追加。そのようなデバイス及びファームウェア／ソフトウェアがアダプタ中に設置されると、グリッドタイソーラ及びバッテリのための新しい動作モードが、関与及び動作するように安全且つ自動的に又はリモートで命令されることができる。この新しい動作モードは、グリッドタイソーラ及び／又はバッテリシステムの公共安全フェイルセーフグリッド独立及び単独運転マイクログリッド動作（Public Safety Failsafe Grid Independent and Islanding Micro grid Operation of a Grid Tied solar and/or battery system）と呼ばれることができる。

【0113】

[0126]いくつかの実施形態では、アダプタは、施設グリッド接続ユーティリティメータと、ソーラＤＣ－ＡＣインバータを有するグリッドタイソーラシステムと、バッテリＤＣ－ＡＣインバータと、新しいアダプタを通してユーティリティメータにローカル施設電気エネルギー負荷を接続するローカル電気ブレーカパネルと物理的に接続され、それらの間に物理的且つ電気的に位置する。

【0114】

[0127]いくつかの実施形態では、グリッドがシャットダウン又は無効にされると、メータアダプタ内に包含されたエネルギークォーターバック回路は、ユーティリティ主電力スイッチ（単相では２ＰＳＴ又は３相では３ＰＳＴ）を自動的に検出し、新しいグリッド独立又は単独運転マイクログリッド動作モードに切り替える。

【0115】

[0128]いくつかの実施形態では、アダプタ内に包含され、２ＰＳＴ又は３ＰＳＴグリッドオン／オフスイッチに機械的にリンクされた、機械的にリンクされた公共安全インターロックは、グリッド及びローカル施設が互いから安全に切断されていることを確認する。

【0116】

[0129]いくつかの実施形態では、エネルギークォーターバックは、安全インターロックスイッチロジックを使用して、ソーラ及びバッテリインバータを確認して通信し、利用可能なＤＣソーラ及びバッテリエネルギーを施設電気エネルギー負荷に電力供給するＡＣ電力に変換し始める。

【0117】

[0130]いくつかの実施形態では、グリッドから安全に切断され、公共安全インターロックスイッチによって確認されると、動的可変周波数パワーエレクトロニクスのアクティブ化は、ソーラ及び／又はバッテリからの利用可能なＤＣを、約１Ｈｚから約１００ＨｚまでのＡＣ電力周波数を伝達するように動的に調整されたＡＣ電力に変換して、利用可能な又は予想されるバッテリ又はソーラ電力に適合するように施設電気エネルギー負荷を予想し、最適化し、バランスを取る。以前の同様の動作条件を呼び出すためのＡＩフィードバック及びフィードフォワードループに加えて逐次近似ロジックの使用。

【0118】

[0131]いくつかの実施形態では、ローカルソーラ及びストレージ資産がグリッド及びローカル施設電気エネルギー負荷のニーズの要件を満たすことを可能にするための、ＡＤＲ ２．０Ｂ、並びに施設回路、スイッチ、ＡＣ－ＤＣインバータ、ＥＶ充電器、及び動的周波数電力モジュールの動作を設定するためにエネルギークォーターバックを通して受信される他のコマンド及び制御通信プロトコルを含むリモート遠位オンデマンドコマンド（remote distal on-demand commands）の入力。

【0119】

[0132]いくつかの実施形態では、持続可能なローカルソーラ及びバッテリからＥＶを充電する。適切なときには、エネルギークォーターバック通信、コマンド、及び制御ロジックによって命令されるように、ローカル施設又はグリッドのニーズをオンデマンドで満たすために、過剰なＥＶバッテリストレージを放電する。

【0120】

[0133]いくつかの実施形態は、ＤＣ－ＡＣインバータ、ＤＣスイッチ、ＡＣスイッチ、ＰＷＭパワーエレクトロニクスを通してＡＣ及びＤＣエネルギーの流れを感知し、方向付けるエネルギークォーターバックと呼ばれるＭＣＵ又はＦＰＧＡに接続され、施設及びその電気エネルギー負荷をグリッド回路から電気的に分離又は接続し、ソーラエネルギー及び貯蔵されたバッテリエネルギーへの接続を保持するためのＡＩフィードバック及びフィードフォワードループの使用を備えることができる。

【0121】

[0134]いくつかの実施形態では、ＡＩフィードバック及びフィードフォワードファクタに応答して、動的周波数電力パワーエレクトロニクス又はインバータによって供給されるＡＣ電力の周波数を施設電気エネルギー負荷に動的にシフトさせて、利用可能なソーラ電力及びバッテリストレージ容量と予想される状態とを適合させるために。

【0122】

[0135]いくつかの実施形態では、最適なエネルギー利用効率、動的ローカル施設負荷管理、グリッドバランシングサービスに加えて、取得された化石燃料電力からの施設温室効果ガス（ＧＨＧ）フットプリントの低減のために、ローカルグリッド動作周波数（約１Ｈｚ～約１００Ｈｚ）で動作するか、又はそれから逸脱する形で、動的周波数アジャイルパワーエレクトロニクスを使用して施設及びその接続された負荷に電力供給するために。

【0123】

[0136]ソーラ及びストレージを伴う又は伴わないローカルグリッド接続施設では、自動的に又は命令に応じて、１）施設及びその特定の負荷、生成、及びストレージをグリッドに電気的に接続又は分離し、２）施設エネルギー利用効率、施設負荷管理、ソーラ及びバッテリ電子の有効性、グリッドバランシング、最低ＧＨＧフットプリント、グリッド独立性、ＥＶ充電、及び他の電気エネルギー関連機能を自動的に最適化する多数のＡＩ（フィードバック及びフィードフォワード）ファクタに応答して、単一のＤＣバス接続動的周波数アジャイル可変周波数エレクトロニクスを通してグリッド、ソーラ、又はバッテリから施設又はその負荷に伝達されるＡＣ電力の周波数を動的にシフトする、新しいＡＩ制御パワーエレクトロニクスの使用。

【0124】

[0137]最低ＧＨＧフットプリントを達成するための施設ＡＣ切り替えの必要性と、施設、そのソーラ、バッテリ、及びその負荷をグリッドに接続、孤立、又は分離するオプションとを排除する。更に、そのＡＣ負荷に電力供給する際の最大電気エネルギー有効性及び効率のために、施設全体にわたって電力分配のＡＣ周波数を接続するが、管理、割り振り、又は変更をしない多数のＤＣ－ＡＣインバータを排除する。

【0125】

[0138]グリッド単独運転又は転送スイッチを必要とせずにデバイス又はシステム固有のグリッド単独運転特性を作成するために、施設又はその特定のＤＣ生成及びＡＣ負荷回路及びシステム（グリッド電力、ＥＶ、ソーラ、バッテリ、ストレージ、ＨＶＡＣ、冷蔵、電気器具、コンピュータ、サーバ、及び家庭用エレクトロニクス）を分離することができるデバイス及びシステムの自動化されたローカル又はリモートでアクティブ化されるＤＣ電力ステアリング及び切り替えを有する集中型施設又はサブグループＤＣ電力バスと組み合わせられた、高効率ＡＣ－ＤＣ変換と組み合わせられた革新的な可変周波数エレクトロニクス機能の使用。

【0126】

[0139]それによって、より高いエネルギー効率、低減されたＧＨＧフットプリント及び特定の方向のための可変周波数エレクトロニクスを分離する新しいクラスのグリッドと、動的周波数シフトパワーエレクトロニクスを伴う又は伴わないグリッド又はソーラ又はストレージバッテリの任意の組み合わせからの特定の負荷への施設内の電力の割り振りとを作成する。施設ＤＣ混合及び電子ステアリング／切り替えバスの使用。

【0127】

[0140]可変周波数ＡＣ電力の正味の（net）全体的な効率利得は、ＡＣ－ＤＣグリッド電力変換損失及びＤＣ－ＡＣインバータ損失を遙かに上回る。

【0128】

[0141] ＰＷＭ又は他の高効率方法を使用して動的アジャイル周波数パワーエレクトロニクスモジュールを通して施設電気負荷に電力供給するための、現場で局所的にＤＣ電力に変換されたグリッドＡＣ電気エネルギー。ステアリングダイオード、ＰＷＭ、及びＳＣＲスイッチングは、内部ＤＣ母線への接続を通してデバイスの内部にある。ローカル施設中のエネルギーフローを管理するための制御信号は、ＡＩエネルギークォーターバックモジュールから来るであろう。

【0129】

[0142]ＤＣソーラパネルは、約１Ｈｚ～約１００Ｈｚで動的に変動するＡＣ周波数で、接続された施設の電気負荷に電力供給し得るグリッドエネルギーを補足又は置換するためにＤＣ－ＡＣインバータを必要とすることなく、内部ＤＣ母線に直接接続する。

【0130】

[0143]ＤＣ電力又はソーラＤＣ電力に変換されたグリッドエネルギーは、ＰＷＭ充電及びエネルギー管理回路を通して内部ＤＣ母線に接続されたＤＣバッテリを充電するであろう。

【0131】

[0144]グリッドがシャットダウン又は機能停止されると、接続されたＤＣソーラ又はバッテリは、ＤＣ－ＡＣ動的可変周波数電力エレクトロニクスモジュールを通して、接続された施設電気エネルギー負荷に自動的に電力供給するであろう。

【0132】

[0145]グリッドがソーラ過生成軽減を必要とするとき、エネルギークォーターバックコマンド及び制御ロジックは、そのような過剰な電子がオンサイトバッテリ中に蓄積されるように指示するであろう。

【0133】

[0146]グリッドが局所的に約３：３０ｐｍから７：３０ｐｍまで再生可能エネルギー電子を必要とするとき、エネルギークォーターバックコマンド及び制御ロジックは、ＭＩＭアダプタによってグリッド上に切り替えられるグリッド周波数及び電圧（北米では約６０Ｈｚ、又は欧州では約５０Ｈｚ）で動作するＤＣ－ＡＣ ＰＷＭ変換を通して蓄積された電子の流れを方向付けるであろう。アクションは、トランザクティブエネルギー（transactive energy）に参加して、局所的に蓄積されたソーラ電子をプレミアム卸売価格でグリッドに売ることを可能にする。

【0134】

[0147]いくつかの実施形態では、アダプタは、デジタル又はアナロググリッド電圧及び状態信号、デジタルロジック回路（ＦＰＧＡ、マイクロコントローラ、ＧＰＩＯ及び通信を有するＳＯＣ）、電気的に動作され、機械的にラッチするグリッド電力オン／オフスイッチ、包含されたデジタルロジックに電力供給し、商用電源（mains power）に電力供給するためのバックアップバッテリ、グリッドがオフのときのスイッチ、グリッド商用電源ラッチング電力オン／オフスイッチにリンクされ、グリッド商用電源ラッチング電力オン／オフ位置がローカル施設通電グリッドタイソーラシステムからの無効にされたグリッド回路の偶発的な逆供給を防止するために開かれていることを確認するように公共安全インターロックとして構成された、機械的にリンクされたインターロックスイッチ、アダプタ包含モータ駆動又はラッチンググリッド電力オン／オフスイッチをアクティブ化するためのＨ構成モータ制御回路、グリッド電力オン／オフスイッチを作動させるためにバックアップバッテリ電圧及びアンペア数（amperage）を十分に上げるためのＤＣ－ＤＣ昇圧コンバータ、及びローカルソーラシステムＤＣ－ＡＣインバータとシリアル通信する通信システム（ワイヤード又はワイヤレス）のうちの少なくとも１つを備えることができる。

【0135】

[0148]いくつかの実施形態では、接続／切断スイッチは、機械的にリンクされた安全インターロック、物理的ミドルウェアモジュールとして構成されたメータソケットへのアダプタプラグ、アダプタモジュールへのユーティリティメータプラグを備えることができる。接続／切断スイッチは、単独運転モードで自動的に又はリモートで作動されるグリッド独立ソーラマイクログリッドとなるように、任意のグリッドタイソーラシステムを自動的に構成する。電力コントローラは、非通電グリッド上へのソーラの「逆供給」を防止するために自動的にシャットダウンするためのグリッドタイソーラインバータ又はマイクロインバータの必要性に取って代わり、ローカル施設がソーラパネルによって独立して電力供給されている間の山火事緩和を可能にする。電力コントローラは、グリッド上のソーラの過生成を防止するために、グリッドから独立してローカルソーラを操作することができる。電力コントローラは、ローカル施設のソーラ又はストレージバッテリが、動的に可変の周波数電力を伝達し、ローカルグリッド周波数以外の約１Ｈｚ～約１００Ｈｚの周波数を操作及び生成して、接続された負荷に電力供給し、負荷から最適な動的エネルギー効率を伝達し、変動する固定の再生可能エネルギー資源及び貯蔵されたエネルギーから最適なエネルギー有効性を伝達することを可能にする。電力コントローラは、ローカル施設が全ての負荷をグリッドから分離し、需要応答期間中にそれらに独立して電力供給することを可能にする。

【0136】

[0149]いくつかの実施形態では、マイクログリッドシステムは、誤ってローカル電力がエクスポートされるか、又はグリッドタイソーラ若しくはエネルギーストレージシステムからグリッドにソーラ若しくは貯蔵されたエネルギーを「逆供給」することを防止することができる。これは、ＣＰＵ、メモリ、感知及び作動回路並びに通信デバイスと組み合わせられて、自動又はリモートコマンドによって、グリッドタイソーラシステムをグリッド独立単独運転マイクログリッドに機能的に変換することができる。

【0137】

[0150]いくつかの実施形態では、マイクログリッドシステムは、グリッド接続／切断スイッチの位置を確認し、エネルギークォーターバックにロジック信号を送り、ソーラ又はバッテリＤＣ－ＡＣインバータを動作させても安全であると通信し、グリッドＡＣ－ＤＣ電力供給部（power supply）中の高電力ＤＣステアリングダイオードから成り、接続された負荷に電力をより効率的に伝達するが、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの接続されたグリッドにオフグリッド同期外れエネルギー（off-grid out of sync energy）を逆供給しないために、約１Ｈｚ～約１００Ｈｚの非グリッドＡＣ周波数でＡＣ電力を操作及び動的に生成しても安全であるとエネルギークォーターバック通信、コマンド、並びに制御ロジックモジュール及びＤＣ－ＡＣインバータと通信し、ファン、モータ、照明、ＨＶＡＣ、コンピュータ、冷蔵庫、電気コンロ、電気給湯器、電気ヒートポンプ、コンピュータサーバ、通信システム、医療デバイス、電機製造デバイス及びシステム、ＥＶ充電器、並びに通電された施設の内部又は外部に一般的又は非一般的に関連付けられた全てのタイプ及び種類の電気デバイス及び電気器具に限定されない任意の電気負荷を含むことができる。

【0138】

[0151]新しいアダプタ内に包含される上記のデバイスは、無効にされたグリッド上にソーラ電子を逆供給することなくローカル施設負荷に供給するために、グリッドタイの局所的に通電されたソーラシステムを自動的に感知及び切断し、次いでアクティブ化するように構成される。これらのセンサ、スイッチ、デジタルロジック、Ｈモータ制御、ＤＣ－ＤＣ昇圧回路、及びワイヤード又はワイヤレスシリアル通信は、接続されたグリッドが無効にされ、ローカル施設及びその無数のＡＣ負荷に電力を伝達しないような時間の間に、別個の手動又は自動の電気転送パネルを必要とすることなく、グリッド独立ローカルソーラマイクログリッドを安全に確立する目的で、独自に設計され、構成され、新しいユーティリティメータアダプタの物理的範囲内に配置される。

【0139】

[0152]グリッド停電の間、公共安全フェイルセーフインターロックを有する新しいグリッドタイのグリッド切断リレースイッチモジュールの追加は、誤って電力がエクスポートされるか、又はグリッドタイソーラ若しくはバッテリシステムからローカルグリッドに「逆供給」することを防止する。この革新は、６つの追加の回路及びデバイスと組み合わせられて、自動又はリモートコマンドの発生に応じて、グリッドタイソーラ又はバッテリシステムをグリッド独立単独運転マイクログリッドに機能的に変換する。

【0140】

[0153]アダプタの内部又は外部に位置するグリッド監視センサは、グリッドエネルギーがローカルグリッドタイ施設への電力供給を停止したときにアダプタロジック回路に報告する。アダプタ内のバックアップバッテリが、次いで、アダプタデジタルロジック回路、センサ、スイッチ、インターロック、及び通信回路に電力供給し始めて、アダプタ主電力スイッチに影響を与えて、ローカルグリッドタイソーラシステム及びその関連するグリッドタイＤＣ－ＡＣ電力インバータがローカル施設負荷に電力供給するが、無効にされたグリッド上にその電子を逆供給しないことを防止及び確認する公共安全要件を保証するような形でグリッドから自動的に切断する。

【0141】

[0154]グリッド電力の測定された時間期間が無効にされた後、グリッド状態ロジックは、アダプタＨモータ方向制御ロジックを通してコマンド信号を送って、アダプタＤＣ－ＤＣ昇圧回路（３．７ｖｄｃバッテリ～１２ｖｄｃ）をアクティブ化して、アダプタグリッド主電力スイッチソレノイドに十分に電力供給及び作動させて、ローカル施設グリッド接続から、ローカル施設、その負荷、及びＤＣ－ＡＣインバータを有するそのグリッドタイソーラシステムへのグリッド接続を切り替えて切断するか又は再接続する。

【0142】

[0155]アダプタに位置するグリッド商用電源スイッチがその接点を開き、ローカル施設グリッド接続からローカル施設負荷及びローカルソーラシステム並びにＤＣ－ＡＣインバータを分離する時点及び発生時点で、公共安全インターロックセンサとして構成された機械的にリンクされたスイッチは、グリッド商用電源オン／オフスイッチがグリッドに対するその接点を開いたことを確認する。公共安全インターロックスイッチが施設からのグリッド切断の確認の発生に応じて、アダプタのロジック回路は、ローカル施設ソーラＤＣ－ＡＣインバータと通信してシグナリングし、無効にされたグリッドに逆供給することなく、ソーラ電子を、接続された施設負荷に電力供給するのに有用なＡＣ電力に変換し始める。

【0143】

[0156]新しいユーティリティメータアダプタ及びその包含されたセンサ、スイッチ、ロジック、公共安全インターロック、グリッドが電力を生産しているときのグリッドタイソーラシステム及びそのインバータの別個の独立した動作の使用。

【0144】

[0157]上記のメータアダプタを包含するエレクトロニクスに、グリッド電力又は条件に関係なく、独立グリッド単独運転動作のためにローカルグリッドタイソーラをアクティブ化させる通信及びロジックシステムオーバライド。多くの理由から、この動作モードが望ましい。これらの理由は、グリッドバランシング、需要管理、グリッド及び他の電気システム上でのソーラ過生成の軽減、グリッド管理、経済的、及びＧＨＧ軽減戦略を含むが、これらに限定されない。

【0145】

[0158] エネルギーストレージを有するグリッドタイソーラシステムを含む、ワイヤレス無線機（複数可）、ＣＰＵ、メモリ、電圧調整器、及びアダプタベースのエレクトロニクスから状態信号を受信し、次にインバータのＡＣ動作周波数を動的に制御する新規の回路を含むように拡張された接続されたソーラ及び／又はバッテリベースのＤＣ－ＡＣインバータの動作を制御するシリアルＵＡＲＴから成る、ＡＩエネルギークォーターバックと呼ばれる近くのＳＯＣデバイスとのローカルワイヤード又はワイヤレスシリアル通信ネットワーキング。動的可変周波数動作は、ＡＣ電気モータの効率を８２％も改善することが証明されているが、ソーラＤＣ－ＡＣインバータに適用されたことはなく、ソーラＤＣ－ＡＣインバータでは、その動作周波数は、グリッドの物理的ロケーションに応じて５０Ｈｚ又は６０Ｈｚでローカル接続された電力グリッド動作周波数と適合し、常に同期するためだけに工場で又は設置時に設定される。ＥＱＢにおける電気的及び熱的フィードバックが、各接続されたエネルギー負荷及びデバイスについて、インバータの動作周波数が安全な動作限界内に確実に留まることを保証するために使用される。

【0146】

[0159]ユーティリティメータアダプタは新しいものではないが、それらは、インバータからの動的及び可変電力動作周波数を更に採用して、全てのソーラ、貯蔵、ワット、キロワット、又はメガワットの有効性を最適化する単独運転マイクログリッド又はグリッド独立ソーラシステムにグリッドタイソーラシステムを自動的に又はオンデマンドで変換するために、エレクトロニクス、ロジック、及びスイッチと共に使用されない。

【0147】

[0160]施設の接続されたＡＣモータ（ＨＶＡＣ、ヒートポンプ、冷蔵庫、洗濯機、乾燥機、プールポンプ、ファン、等が最適な効率で動作することを可能にするのは、施設全体のためのグリッド電力のＡＣ－ＤＣ変換と、それに後続するＤＣソーラ及びバッテリのためのオープン入力（open inputs）を有する包含されたＤＣ－ＰＷＭ ＡＣインバータからの電力の可変周波数の採用である。ヒートポンプに関するＣＥＣ研究は、これらのデバイスが、供給される電力のより低い周波数を採用することによって、４２％～８２％のエネルギー効率を達成することを突き止めた。本革新は、施設最適化のために使用されるインバータ、ソーラＤＣ－ＡＣインバータ、及びバッテリＤＣ－ＡＣインバータの数を節約しながら、施設全体の最適効率を高めるために、フィードバック及び外部クラウド入力を用いてこれを施設全体に採用している。

【0148】

[0161]エネルギークォーターバックは、１Ｈｚ、２Ｈｚ、３Ｈｚ、又は関連するインバータが接続された電気器具及びデバイスを「ソフトスタート」することも可能にする何らかの他の周波数などの超低周波数始動モードを使用するようにインバータにシグナリングし得る。他の状況では、降圧／昇圧回路が、増大した突入電流を瞬時に短時間供給してモータを始動させるために使用される。

【0149】

[0162]感知、制御、切り替え、公共安全インターロック、及び新しいユーティリティメータエネルギーアダプタ内に包含された他の回路と通信して、ソーラ又はソーラに加えてエネルギーストレージバッテリ又はグリッドタイソーラシステム中の別個のエネルギーストレージバッテリインバータを制御するためのＡＩエネルギークォーターバックネットワーク化デバイスの使用であって、それによって、そのようなインバータは、公共安全又は緊急グリッド停電が発生したときに、動的に変動する動作周波数を用いて単独運転マイクログリッドインバータとして動作するように動的にコマンドを受け入れる。また、アダプタ電子回路又は他のグリッド分離回路及びスイッチが、ローカル電力グリッドから独立してローカルグリッドタイソーラ及びバッテリインバータを有するソーラを動作させるために使用されるときにはいつでも、動的に可変の動作周波数方式でインバータの動作を包含する。

【0150】

[0163]以下では、電気負荷分電盤に接続されたグリッド接続された又はソーラ及びバッテリ接続されたインバータ中のそのような周波数依存パワーエレクトロニクスに接続された電気エネルギー負荷のニーズ及びグリッドのニーズの混合に最適且つ効率的に適合するように、施設全体のソーラインバータのＡＣ動作周波数を調整及び制御する方法について説明する。

【0151】

[0164]ＩＧＢＴ又はＭＯＳＦＥＴを備える高電力ＰＷＭ回路の使用を通した、周波数アジリティ及び電圧アジリティ動作の両方を有する高電力負荷依存パワーエレクトロニクスの挿入は、エネルギー負荷センサ、Ａ－Ｄコンバータ、ＣＰＵ、メモリ、及び施設の電気ブレーカパネルに取り付けられた集合的及び／又は個々の負荷を絶えず監視するファームウェアに加えて、グリッド及びユーティリティのニーズに関するクラウドデータベース情報、並びに施設負荷を修正するために利用可能な金融プログラムから成るエネルギークォーターバックデバイスによって管理される。

【0152】

[0165]機械的にリンクされた公共安全インターロックセンサを有する、アダプタベースのグリッド接続／切断スイッチは、単相グリッドタイソーラシステムのための２ＰＳＴ電力スイッチとして、アダプタを通してユーティリティメータと直列であり、且つその「背後」にある。スイッチは、機械的にリンクされた公共安全インターロックセンサを有する３ＰＳＴとして構成される。機械的スイッチが有用でない場合、サイズが制約された、又は所望の高電力ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、ＳＣＲ、又はステアリングダイオードが、グリッド接続又は独立／切断状態のうちのいずれかを確認するように構成された電流及び／又は電圧感知回路の代わりに使用されることができる。
エネルギークォーターバック

【0153】

[0166]グリッドバランシングサービスを提供するために、マイクログリッド及びそのエネルギークォーターバックは、グリッド接続モードでグリッドに電気的に接続されて、遠位ソーラ及び遠位風力電力生成プラント並びにそれらの利用可能な再生可能電子への電気及び制御レベルの相互接続を可能にしなければならない。この革新的な設計は、動的エネルギー効率と呼ばれる革新的な革新モードにおいて、複数の相互接続されたマイクログリッドエネルギーテナントの様々且つ多様なエネルギーニーズと、ローカルマイクログリッドエネルギー源、エネルギーストレージ、及び遠位エネルギーリソースとのバランスを絶えず取るために、ローカルマイクログリッドエネルギークォーターバックの使用を可能にする。瞬時に、グリッド分離状態のいずれかの形態において、エネルギークォーターバックは、ローカルＰＶソーラ出力を評価し、エネルギーの貯蔵及び転送のためのバッテリ容量を識別し、ローカル天気、時刻、及び占有率を評価し、接続されたスマートサーモスタット、ＨＶＡＣ及び冷蔵モータ上のＶＶＲ、スマート照明、スマートプラグ負荷、給湯器、並びにＰＶ及びバッテリ上のスマートインバータ制御に加えて、コジェネレーション電力プラントの電力及び熱の使用を命令する。

【0154】

[0167]グリッド接続動作モードで動作しているとき、エネルギークォーターバックはまた、ローカル施設への割り振りのためにそのようなグリッドエネルギーの超過分を自動的に取得するために、遠位（リモート）エネルギー供給及びエネルギーストレージを評価する。

【0155】

[0168]グリッドがその無数の理由のうちのいずれかのために「ダウン」している期間中、マイクログリッドは、グリッドから独立して動作するように動作を切り替えなければならず、このグリッド分離モードでは、その主要な機能は、マイクログリッド上の局所的及びテナントエネルギー負荷又はエネルギーストレージへのエネルギー供給のバランスを独立して取るようにシフトする。このことから、グリッド接続及びグリッド分離動作モードの両方の方法は、本明細書で説明するエネルギークォーターバックによって制御されると考えられる。

【0156】

[0169]エネルギークォーターバック上で動作するアルゴリズムは、グリッドバランシングのためのグリッド接続及びグリッド独立動作中のインバータからの電力伝達の動的周波数を含む動的エネルギー効率を通してオンサイトエネルギー負荷管理を提供し、再生可能エネルギー、及びインバータからの変動周波数電力の動的伝達を含む新しい再生可能エネルギーグリッドバランシング方法、技法をオンサイトテナントに提供する。
サイバーセキュリティ

【0157】

[0170]遠位再生可能エネルギーの取得、ローカル再生可能エネルギー生産、及びオンサイト再生可能電力プラントの混合からのローカル又は遠位ストレージ、エネルギーストレージに加えて、分岐テナントエネルギーニーズを供給することに加えて、再生可能エネルギーグリッドバランシングサービスを提供するための遠位グリッド接続再生可能分散型エネルギー資源の統合をセキュアに評価、管理、制御、及び報告するためのセキュアなローカル通信接続の使用。

【0158】

[0171]ハードウェアサイバーセキュリティに加えて、エネルギークォーターバック内で定義されたインターネット分離モードの使用：
・マルチテナントマイクログリッドエネルギーストレージ：
・マルチテナント電気負荷のニーズを満たすためにストレージタイプを混合する。
・マルチテナントマイクログリッドにおける異なる目的のために異なるエネルギー及びバッテリストレージ技術を混合する。エネルギーストレージタイプ及び化学的性質は、水素生産＋ストレージ＋燃料電池、グラフェンバッテリ、様々なリチウムイオンバッテリの化学的性質を含むであろう。マルチテナント混合使用の商業的不動産における複数のテナント負荷プロファイルにより厳密に適合する、塩又はバナジウムを含む様々な化学的性質を有するフローバッテリ、空気亜鉛バッテリ、及び他のタイプのバッテリの化学的性質。

【0159】

[0172]動的周波数インバータを通した動的エネルギー効率：
・接続されたモータ、ファン、コンプレッサ、洗濯機、乾燥機、ウォータポンプ、プールポンプ、ＨＶＡＣシステム、ヒートポンプ、並びに他の電動デバイス及び電気器具の消費、速度、及びエネルギー効率を変化させるために、施設電気パネル接続インバータ全体の可変周波数電流制限動作モードの使用。

【0160】

[0173]需要応答、需要管理、又はソーラ過生成軽減のためのグリッドのユーティリティ又はサードパーティリモートシグナリングを受け入れること：
・電力生成切断スイッチは、エネルギーのクォーターバックによって以下のためにアクティブ化されることができる：
○施設に電力供給するために、グリッドからグリッドタイソーラ、バッテリ、生成器、及び施設負荷を除去するが、グリッド上のソーラ過生成に寄与しない、グリッド電力停電、ローカル動作、又はリモートシグナリング。ＮＥＣ及びカリフォルニアＳＢ３３８に準拠した解決策。
○グリッド切断スイッチがグリッド独立マイクログリッド単独運転動作モードにあるときにのみアクティブ化される物理的に取り付けられたインターロッキングセンサを含む。
○インバータ又は接続された負荷に供給され、それと同期されるＡＣライン周波数を低下させることによってＰＶインバータ電流を制限するためのアクティブ周波数シフト、それによって、グリッド独立マイクログリッド単独運転動作モードにおいて、より高い効率又は制限されたアンペア容量電力出力を引き起こす。
○全ての接続されたモータ、ＨＶＡＣ、ファン、ヒートポンプ、洗濯機、乾燥機、等の動的エネルギー効率及び全ての供給された２次電力又はストレージ資源のエネルギー有効性を保証するために、１Ｈｚ～１００Ｈｚの動的動作周波数を施設負荷に供給するためのソーラインバータ。
○接続されたモータを始動させるための突入電流を提供するために必要とされる個々の負荷上での電圧降圧又は昇圧回路の使用。

【0161】

[0174]可変周波数インバータ動的エネルギー効率動作を可能にする革新、デバイス、及び回路構成を、以下の組み合わせを通して本出願で説明する：
・グリッドから施設及びそのグリッドタイソーラを分離する自動化されたフェイルセーフグリッド切り替えリレーをインターロックする。
・エネルギークォーターバックエネルギー管理、通信、コマンド、及び制御ロジック。
・ＤＣソーラ又はバッテリ電力からのＡＣ電力出力の動的アジャイル周波数を可能にするための、グリッドタイインバータに対するファームウェア変更。
・機械的にリンクされた公共安全スイッチは、グリッドが施設及びソーラシステムから現在切断されていることを示す信号をエネルギークォーターバックマイクロプロセッサに送り、それによって、ソーラシステムインバータがオンになり、施設負荷による局所的に生成されたソーラ及び貯蔵されたエネルギーの使用のために、動的エネルギー効率選択動作周波数（１Ｈｚ～１００Ｈｚ）でソーラＤＣ電子をＡＣ電子に変換し始めることを可能にする。
・これらの目的のための切り替え電気信号生成器は、エネルギークォーターバック内に、又はグリッドタイ若しくはオフグリッドインバータ内に位置するファームウェア内に位置するアナログ若しくはデジタルＡＣ信号生成回路から成る。この信号生成器デバイスは、非限定的な例として、低電力レベルで動作する１Ｈｚ～６０Ｈｚの変圧器における２４０ＶＡＣセンタータップ又は１２０ＶＡＣを含む、ＴＴＬロジックレベル又は他の所定のフォーマット及びプロトコルレベルで低電力イネーブル信号を供給するように電流制限される。この切り替え電気信号生成器の目的は、１Ｈｚ～１００Ｈｚ又は他の事前選択された周波数及び電圧で機能して、ソーラＤＣ出力をＡＣ電力に変換し始めて、施設に接続された負荷、デバイス、及び電気器具に電力供給するように、グリッドタイインバータにシグナリングすることである。それは、グリッド独立単独運転マイクログリッド動作ファームウェアを有するインバータにシグナリングするように構成されることもできる。定電圧及び電流制限デバイスは、この信号生成器によってインバータに伝達される電流又は電力を制限するために信号生成器において使用されるが、接続されたエネルギー負荷、デバイス、及び電気器具に供給される電圧又は周波数を制限することもしないこともある。
・切り替え電気信号生成器がアクティブ化され、約１Ｈｚ～約１００Ｈｚのイネーブル信号を供給し始め、グリッドタイインバータ、ストリングインバータオプティマイザ、又はマイクロインバータをオンにさせて、再生可能分散型エネルギー電力を、施設負荷及び任意の接続されたエネルギーストレージデバイス又はバッテリのみに、電気分電盤を通して提供するが、グリッドには提供しない。
オンデマンド単独運転

【0162】

[0175]グリッドタイソーラ及びバッテリインバータ並びに関連するシステム及びデバイスをグリッド独立マイクログリッド単独運転ソーラシステムに変換する目的で、グリッドタイソーラインバータの新しいユーティリティコマンド及び切り替え動作モードをもたらすための、グリッド接続／切断スイッチとして構成され、追加の構成要素と組み合わせられた内部２ＰＳＴ又は３ＰＳＴリレー又はソレノイドデバイスのリモートアクティブ化。

【0163】

[0176]局所的に生成されたソーラ及び貯蔵されたエネルギーからの電力並びにグリッド電力供給されたＤＣ－ＡＣ動的周波数インバータからのエネルギーのローカルグリッド上への逆供給を防止するための、メータアダプタにおける高電力ＡＣ若しくはＤＣステアリングダイオード、ＳＣＲ、サイリスタ、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、又は他のＡＣ若しくはＤＣゲーティングデバイス及び関連する公共安全インターロック及びロジックに加えてファームウェアの使用。
専門用語

【0164】

[0177]グリッド又は電力コントローラから供給又は出力されるＡＣ電力は、ＡＣ電圧、ＡＣ電流、ＡＣエネルギーと置換されることができる。グリッド又は電力コントローラから供給されるＤＣ電力は、ＤＣ電圧、ＤＣ電流、ＤＣエネルギーと置換されることができる。

【0165】

[0178]本明細書で開示した実施形態は、例としてのみ提示され、本発明の範囲を限定するものではない。当業者は、本明細書の開示から、本開示の範囲から逸脱することなく多くの変形及び改変が実現されることができることを認識するであろう。

【0166】

[0179]本明細書における「及び／又は」という用語は、本開示がＡ単独、Ｂ単独、Ａ及びＢの両方を一緒に、又はＡ若しくはＢを代替的に含むが、Ａ及びＢの両方を必要としないか、又はＡのうちの１つ若しくはＢのうちの１つを必要としない、その最も広く最も限定的でない意味を有する。本明細書で使用される場合、「Ａ、Ｂ「及び」Ｃのうちの少なくとも１つという句は、非排他的論理ＯＲを使用して、論理Ａ又はＢ又はＣを意味すると解釈されるべきである。

【0167】

[0180]本明細書の説明は、本質的に単に例示的なものであり、本開示、その適用、又は使用を限定することは決して意図されない。明確にするために、同様の要素を識別するために図面において同じ参照番号が使用されるであろう。方法内のステップは、本開示の原理を変更することなく、異なる順序で実行され得ることが理解されるべきである。

【0168】

[0181]本明細書で使用される場合、モジュールという用語は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、電子回路、組み合わせロジック回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、コードを実行するプロセッサ（共有、専用、若しくはグループ）、説明した機能を提供する他の適した構成要素、又はシステムオンチップ（ＳＯＣ）などにおける上記のもののうちの一部若しくは全ての組み合わせを指し得るか、それらの一部であり得るか、又はそれらを含み得る。モジュールという用語は、プロセッサによって実行されるコードを記憶するメモリ（共有、専用、又はグループ）を含み得る。

【0169】

[0182]上記で使用されたコードという用語は、ソフトウェア、ファームウェア、及び／又はマイクロコードを含み得、プログラム、ルーチン、関数、クラス、及び／又はオブジェクトを指し得る。上記で使用された共有という用語は、複数のモジュールからの一部又は全てのコードが単一の（共有）プロセッサを使用して実行され得ることを意味する。加えて、複数のモジュールからの一部又は全てのコードは、単一の（共有）メモリによって記憶され得る。上記で使用されたグループという用語は、単一のモジュールからの一部又は全てのコードがプロセッサのグループを使用して実行され得ることを意味する。加えて、単一のモジュールからの一部又は全てのコードは、メモリのグループを使用して記憶され得る。

【0170】

[0183]本明細書で説明した装置及び方法は、１つ以上のプロセッサによって実行される１つ以上のコンピュータプログラムによって実装され得る。コンピュータプログラムは、非一時的有形コンピュータ可読媒体上に記憶されるプロセッサ実行可能命令を含む。コンピュータプログラムはまた、記憶されたデータを含み得る。非一時的有形コンピュータ可読媒体の非限定的な例は、不揮発性メモリ、磁気記憶装置、及び光学記憶装置である。前述の発明は、ある特定の好ましい実施形態の観点から説明しているが、他の実施形態は、本明細書の開示から当業者に明らかとなるであろう。加えて、他の組み合わせ、省略、置換、及び改変は、本明細書の開示を踏まえれば当業者に明らかとなるであろう。それ故に、本発明は、好ましい実施形態の反応によって限定されることを意図されず、特許請求の範囲を参照することによって定義されるべきである。

【0171】

[0184]とりわけ、「～できる（can）」、「～し得る（might）」、「～し得る（may）」、「例えば（e.g.）」、及び同様のものなどの本明細書で使用される条件付き言語は、特に別段の記載がない限り、又は使用される文脈内で別様に理解されない限り、一般に、ある特定の実施形態がある特定の特徴、要素、及び／又は状態を含むが、他の実施形態は含まないことを伝えることを意図される。このことから、そのような条件付き言語は、一般に、特徴、要素、及び／又は状態が１つ以上の実施形態に何らかの形で必要とされること、又は１つ以上の実施形態が、これらの特徴、要素、及び／又は状態が任意の特定の実施形態に含まれるか又は実行されるべきであるかを、著者の入力又はプロンプトの有無にかかわらず決定するためのロジックを必然的に含むことを暗示することを意図されない。「備える（comprising）」、「含む（including）」、「有する（having）」という用語及び同様のものは同義であり、包括的にオープンエンド形式で使用され、追加の要素、特徴、行為、動作などを除外しない。また、「又は／若しくは（or）」という用語は、その包括的な意味で使用され（その排他的な意味では使用されない）、そのため、例えば要素のリストを接続するために使用されるとき、「又は／若しくは」という用語は、リスト中の要素のうちの１つ、いくつか、又は全てを意味する。更に、「各（each）」という用語は、本明細書で使用される場合、その通常の意味を有することに加えて、「各」という用語が適用される要素のセットの任意のサブセットを意味することができる。

【0172】

[0185]上記の発明を実施するための形態は、様々な実施形態に適用されるような新規の特徴を示し、説明し、指摘したが、本開示の趣旨から逸脱することなく、例示したデバイス又はアルゴリズムの形態及び詳細における様々な省略、置換、及び変更が行われることができることが理解されるであろう。認識されるように、本明細書で説明した本発明のある特定の実施形態は、いくつかの特徴が他とは別個に使用又は実施されることができるので、本明細書で記載した特徴及び利益の全てを提供するわけではない形態内で具現化されることができる。

以下に本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［Ｃ１］
マイクログリッドシステムであって、
電気グリッドと通信状態にあり、前記電気グリッドとマイクログリッドとの間の接続を接続及び切断するように構成されたアダプタと、
前記アダプタと通信状態にあり、前記アダプタを介して前記電気グリッドから第１のＡＣ電力を受けることと、グリッド情報を取得することと、前記電気グリッドと前記マイクログリッドとの間の前記接続を接続及び切断するように前記アダプタを制御することとを行うように構成された電力コントローラと、ここにおいて、前記電力コントローラは、プロセッサと、実行されると、前記プロセッサに、前記グリッド情報に基づいて前記電気グリッドが異常であると決定することに応答して前記接続を切断するように前記アダプタを制御させる命令を記憶するように構成されたメモリとを備える、
前記電力コントローラと通信状態にあり、ＤＣ電力を生成することと、前記電力コントローラに前記ＤＣ電力を供給することとを行うように構成された２次エネルギー源と、 ここにおいて、前記電力コントローラは、前記２次エネルギー源からの前記生成されたＤＣ電力を第２のＡＣ電力に変換することと、前記電気グリッドが異常であるという決定に応答して、前記電力コントローラと通信状態にある負荷に前記第２のＡＣ電力を供給することとを行うように更に構成される、
を備える、システム。
［Ｃ２］
前記アダプタは、接続スイッチ及び安全スイッチを備え、前記接続スイッチは、前記電力コントローラからの１つ以上の制御信号に基づいて前記電気グリッドと前記マイクログリッドとの間の前記接続を接続及び切断するように構成され、前記安全スイッチは、前記電力コントローラにグリッド状態を通知するために前記電力コントローラに接続状態信号を送るように構成され、前記グリッド状態は、ｉ）前記電気グリッドが前記マイクログリッドに電気的に接続されているか、又はｉｉ）前記電気グリッドが前記マイクログリッドから電気的に切断されているかを示す、Ｃ１に記載のシステム。
［Ｃ３］
前記接続スイッチ及び前記安全スイッチは、前記接続スイッチ及び前記安全スイッチを共に動作させるように機械的にリンクされる、Ｃ２に記載のシステム。
［Ｃ４］
前記電力コントローラは、前記接続を切断するように前記アダプタを制御した後に、前記安全スイッチを使用して前記電気グリッドと前記マイクログリッドとの間の前記接続をチェックするように更に構成される、Ｃ２に記載のシステム。
［Ｃ５］
前記電気グリッドと前記マイクログリッドとの間の経路上の電流、電圧、及びエネルギーのうちの少なくとも１つを含む前記グリッド情報を感知するように構成されたセンサを更に備える、Ｃ１に記載のシステム。
［Ｃ６］
前記アダプタは、前記センサを備える、Ｃ５に記載のシステム。
［Ｃ７］
前記アダプタは、コネクタを備え、前記コネクタは、グリッドメータと結合されるように構成される、Ｃ１に記載のシステム。
［Ｃ８］
前記電力コントローラは、前記２次エネルギー源からの前記ＤＣ電力を前記第２のＡＣ電力に変換し、前記第２のＡＣ電力の周波数を修正するように構成されたインバータを備える、Ｃ１に記載のシステム。
［Ｃ９］
外部デバイスと通信するように構成されたワイヤレス通信デバイスを更に備え、前記電力コントローラは、前記ワイヤレス通信デバイスを使用して前記グリッド情報を取得する、Ｃ１に記載のシステム。
［Ｃ１０］
マイクログリッドシステムを動作させる方法であって、前記マイクログリッドシステムは、電気グリッドに接続され、前記電気グリッドとマイクログリッドとの間の接続を接続及び切断するように構成されたアダプタと、前記アダプタを介して前記電気グリッドに接続され、前記アダプタを介して前記電気グリッドから第１のＡＣ電力を受けるように構成された電力コントローラと、前記電力コントローラに接続され、ＤＣ電力を生成することと、第２のＡＣ電力への変換のために前記電力コントローラに前記ＤＣ電力を供給することとを行うように構成された２次エネルギー源とを備え、前記方法は、
グリッドエネルギー情報を取得することと、
前記グリッドエネルギー情報に基づいて前記電気グリッドの状態を決定することと、 前記グリッド状態が異常であると決定することに応答して、前記電気グリッドと前記マイクログリッドとの間の前記接続を切断することと、
前記電気グリッドと前記マイクログリッドとの間の前記接続を切断することに応答して、前記マイクログリッドシステムに関連付けられた負荷に前記第２のＡＣ電力を供給するように前記２次エネルギー源を動作させることと
を備える、方法。
［Ｃ１１］
前記グリッドエネルギー情報を前記取得することは、前記電気グリッドと前記電力コントローラとの間の経路上の電流、電圧、及びエネルギーのうちの少なくとも１つを感知することを備える、Ｃ１０に記載の方法。
［Ｃ１２］
前記グリッドエネルギー情報を取得することは、ワイヤレス通信を介してグリッド情報を受信することを備える、Ｃ１０に記載の方法。
［Ｃ１３］
前記アダプタは、前記電気グリッドと前記マイクログリッドとの間の前記接続を接続及び切断するように構成された接続スイッチを備え、安全スイッチは、前記電力コントローラに前記接続の状態を通知するための信号を送るように構成され、前記状態は、前記電気グリッドと前記マイクログリッドとが電気的に接続されているか、又は前記電気グリッドと前記マイクログリッドとが電気的に切断されているというものである、Ｃ１０に記載の方法。
［Ｃ１４］
前記接続を切断するように前記アダプタを制御した後に、前記電気グリッドと前記マイクログリッドとの間の前記接続の前記状態を検証するために前記安全スイッチを使用することを更に備える、Ｃ１３に記載の方法。
［Ｃ１５］
前記負荷に供給された前記第２のＡＣ電力の周波数を変更することを更に備える、Ｃ１３に記載の方法。
［Ｃ１６］
電気グリッドとマイクログリッドシステムとの間の接続を接続及び切断するように構成されたアダプタであって、前記アダプタは、
前記電気グリッドに結合するように構成された第１のコネクタと、
前記電気グリッドから供給されたエネルギーを測定するためのユーティリティメータに結合するように構成された第２のコネクタと、
前記測定されたエネルギーに少なくとも部分的に基づいて前記電気グリッドと電力コントローラとの間の電気通信を接続及び切断するように構成された接続スイッチと、
前記接続を接続又は切断するために前記接続スイッチを駆動するように構成されたドライバと、
前記接続スイッチに機械的にリンクされた安全スイッチと、前記機械的リンク機構は、前記安全スイッチを前記接続スイッチと連動して動作させ、前記安全スイッチの状態は、前記マイクログリッドシステムの動作に関連するグリッドの安全性に関連する、
を備える、アダプタ。
［Ｃ１７］
前記電気グリッドと前記アダプタを介して前記電気グリッドからＡＣ電力を受けるように構成された電力コントローラとの間の経路上の電流、電圧、及びエネルギーのうちの少なくとも１つを感知するように構成されたセンサを更に備える、Ｃ１６に記載のアダプタ。
［Ｃ１８］
前記アダプタは、前記感知された電流、前記電圧、及び前記エネルギーのうちの前記少なくとも１つが所定の閾値を下回ると決定することに応答して前記接続を切断するように構成される、Ｃ１７に記載のアダプタ。
［Ｃ１９］
プロセッサと、実行されると、前記プロセッサに前記ドライバを制御させる命令を記憶するように構成されたメモリとを更に備える、Ｃ１６に記載のアダプタ。
［Ｃ２０］
前記接続スイッチと前記安全スイッチとに機械的に接続され、前記ドライバによって駆動されるように構成されたモータを更に備え、前記ドライバは、Ｈモータ制御回路を備える、Ｃ１６に記載のアダプタ。
［Ｃ２１］
マイクログリッドと共に使用するためのマイクログリッドシステムであって、前記マイクログリッドシステムは、
前記マイクログリッドに関連付けられた２次エネルギー源と、前記２次エネルギー源は、第１のＤＣ電力信号を生成するように構成される、
前記２次エネルギー源及び電気グリッドと通信状態にあり、前記電気グリッドから第１のＡＣ電力信号を、及び前記２次エネルギー源から前記第１のＤＣ電力信号を受信することと、電力コントローラと通信状態にある負荷に第２のＡＣ電力信号を出力することとを行うように構成された前記電力コントローラと、前記電力コントローラは、前記第２のＡＣ電力信号の周波数を変更するように構成された周波数コンバータと、プロセッサと、実行されると、前記プロセッサに、前記第２のＡＣ電力信号の前記周波数を変更するように前記周波数コンバータを制御させる命令を記憶するように構成されたメモリとを備える、 を備える、マイクログリッドシステム。
［Ｃ２２］
前記電力コントローラは、前記第２のＡＣ電力信号の電流、電圧、周波数、及び高調波含有率のうちの少なくとも１つに関連する情報を取得することと、前記情報に基づいて前記第２のＡＣ電力信号の前記周波数を変更するように前記周波数コンバータを制御することとを行うように構成される、Ｃ２１に記載のマイクログリッドシステム。
［Ｃ２３］
前記周波数コンバータは、前記第１のＡＣ電力信号を第２のＤＣ電力信号に変換するためのＡＣ－ＤＣコンバータを備える第１の段と、前記第１のＤＣ電力信号及び前記第２のＤＣ電力信号を受信するように構成された母線、並びに前記第１及び第２のＤＣ電力信号のうちの少なくとも１つを前記負荷への分配のために前記第２のＡＣ電力信号に変換するように構成された第１のインバータを備える第２の段とを備える、Ｃ２１に記載のマイクログリッドシステム。
［Ｃ２４］
前記第１の段は、前記第２のＤＣ電力信号を受信し、前記第２のＤＣ電力信号を第３のＡＣ電力信号に変換し、前記電気グリッド中に前記第３のＡＣ電力信号を供給するように構成された第２のインバータを更に備える、Ｃ２３に記載のマイクログリッドシステム。
［Ｃ２５］
前記電力コントローラは、前記母線上の電流、電圧、及び電力のうちの少なくとも１つを感知し、前記感知結果に少なくとも基づいて前記母線上の電子を前記２次エネルギー源、前記第１のインバータ、前記負荷、及び前記電気グリッド中に割り振るように構成される、Ｃ２３に記載のマイクログリッドシステム。
［Ｃ２６］
前記第２の段は、前記第１のＤＣ電力信号のデューティサイクルを変更するように構成されたパルス幅変調回路を更に備え、前記周波数コンバータは、前記第１のＤＣ電力信号の前記デューティサイクルに基づいて前記第２のＡＣ電力信号の前記周波数を変更するように構成され、前記第１のインバータは、前記母線及び前記パルス幅変調回路を介して前記２次エネルギー源と通信状態にある、Ｃ２３に記載のマイクログリッドシステム。
［Ｃ２７］
前記２次エネルギー源は、第１のエネルギー源及び第２のエネルギー源を備え、
前記パルス幅変調回路は、前記第１のエネルギー源からの前記第１のＤＣ電力信号のデューティサイクルを変更するように構成された第１のパルス幅変調回路と、前記第２のエネルギー源からの前記第１のＤＣ電力信号のデューティサイクルを変更するように構成された第２のパルス幅変調回路とを備え、
前記プロセッサは、前記第１及び第２のエネルギー源からの前記第１のＤＣ電力信号の前記デューティサイクルを同期させるように前記第１のパルス幅変調回路及び前記第２のパルス幅変調回路を制御するように構成される、Ｃ２６に記載のマイクログリッドシステム。
［Ｃ２８］
前記電気グリッドと前記マイクログリッドとの間に接続されるように構成され、前記電気グリッドと前記マイクログリッドとの間の接続を接続及び切断するように構成されたアダプタを更に備え、前記電力コントローラは、前記電気グリッドが異常であると決定することに応答して前記接続を切断するように前記アダプタを制御するように更に構成される、Ｃ２１に記載のマイクログリッドシステム。
［Ｃ２９］
前記母線に接続され、ＤＣエネルギーを貯蔵することと、前記母線を介して前記周波数コンバータに前記ＤＣエネルギーを供給することとを行うように構成された再充電可能バッテリを更に備える、Ｃ２３に記載のマイクログリッドシステム。
［Ｃ３０］
マイクログリッドシステムを動作させる方法であって、マイクログリッドは、２次エネルギー源と、前記２次エネルギー源及び電気グリッドと通信状態にある電力コントローラとを備え、前記方法は、
前記２次エネルギー源で第１のＤＣ電力信号を生成することと、
前記２次エネルギー源から前記第１のＤＣ電力信号を、及び前記電気グリッドから第１のＡＣ電力信号を受信するように構成された前記電力コントローラで、前記マイクログリッドシステムに関連付けられた負荷に供給されるべき第２のＡＣ電力信号を出力することと、
前記第２のＡＣ電力信号の周波数を修正することと
を備え、前記第２のＡＣ電力信号の前記周波数を修正することは、
前記電力コントローラと前記負荷との間の経路上の前記第２のＡＣ電力信号の特性を取得することと、
前記特性に基づいて、動作されるべき負荷を計算することと、
前記電力コントローラで、前記計算された負荷に基づいて制御信号を生成することと、
周波数コンバータで、前記制御信号に基づいて、前記負荷に供給された前記第２のＡＣ電力信号の前記周波数を修正することと
を含む、方法。
［Ｃ３１］
前記第２のＡＣ電力信号の前記特性は、電流、電圧、周波数、及び高調波含有率のうちの少なくとも１つを備える、Ｃ３０に記載の方法。
［Ｃ３２］
前記第２のＡＣ電力信号の前記特性を前記取得することは、ワイヤレス通信を介して前記第２のＡＣ電力信号の前記特性を受信することを備える、Ｃ３０に記載の方法。
［Ｃ３３］
前記第２のＡＣ電力信号の前記周波数を修正することは、パルス幅変調で前記第１のＤＣ電力信号のデューティサイクルを変更することを備える、Ｃ３０に記載の方法。
［Ｃ３４］
前記２次エネルギー源は、第１のエネルギー源及び第２のエネルギー源を備え、前記周波数コンバータは、前記第１のエネルギー源からの前記第１のＤＣ電力信号のデューティサイクルを変更するように構成された第１のパルス幅変調回路と、前記第２のエネルギー源からの前記第１のＤＣ電力信号のデューティサイクルを変更するように構成された第２のパルス幅変調回路とを備え、前記方法は、前記第１及び第２のエネルギー源からの前記第１のＤＣ電力信号の前記デューティサイクルを同期させることを更に備える、Ｃ３３に記載の方法。
［Ｃ３５］
前記電気グリッドに関連するグリッドエネルギー情報を取得することと、
前記電気グリッド情報に基づいて前記電気グリッドの状態を決定することと、前記状態は、正常又は異常のうちの１つである、
異常決定に応答して、前記電気グリッドと前記マイクログリッドシステムとの間の電気接続を切断することと
を更に備える、Ｃ３０に記載の方法。
［Ｃ３６］
前記第２のＡＣ電力信号を第２のＤＣ電力信号に変換し、前記電気グリッドに前記第２のＤＣ電力信号を供給することを更に備える、Ｃ３０に記載の方法。
［Ｃ３７］
マイクログリッドシステムを動作させるための電力コントローラであって、前記マイクログリッドシステムは、第１のＤＣ電力信号を生成するように構成された２次エネルギー源を備え、前記電力コントローラは、電気グリッド及び前記２次エネルギー源と通信状態にあり、前記電力コントローラは、
前記電気グリッドから第１のＡＣ電力信号を受信し、前記第１のＡＣ電力信号を第２のＤＣ電力信号に変換するように構成されたＡＣ－ＤＣインバータと、前記第１及び前記第２のＤＣ電力信号のうちの少なくとも１つを第２のＡＣ電力信号に変換し、前記マイクログリッドシステムに関連付けられた負荷に前記第２のＡＣ電力信号を供給するように構成された第１のインバータとを備える周波数コンバータと、
プロセッサと、
実行されると、前記プロセッサに、前記マイクログリッドシステムに関連付けられた前記負荷に供給された前記第２のＡＣ電力信号の周波数を変更するように前記周波数コンバータを制御させる命令を記憶するように構成されたメモリと
を備える、電力コントローラ。
［Ｃ３８］
前記第２のＡＣ電力信号の電流、電圧、周波数、及び高調波含有率のうちの少なくとも１つを感知するように構成されたセンサを更に備え、前記プロセッサは、前記感知された電流、電圧、周波数、及び高調波含有率のうちの前記少なくとも１つに基づいて前記第２のＡＣ電力信号の前記周波数を変更するように前記周波数コンバータを制御するように更に構成される、Ｃ３７に記載の電力コントローラ。
［Ｃ３９］
前記周波数コンバータは、前記２次エネルギー源、前記電気グリッド、及び前記第１のインバータと通信状態にある母線を更に備え、前記母線は、前記第１のＤＣ電力信号及び前記第２のＤＣ電力信号を受信し、前記第１及び前記第２のＤＣ電力信号を前記第１のインバータに伝達するように構成される、Ｃ３７に記載の電力コントローラ。
［Ｃ４０］
前記第１のＤＣ電力信号のデューティサイクルを変更するように構成されたパルス幅変調回路を更に備え、前記周波数コンバータは、前記第１のＤＣ電力信号の前記デューティサイクルに基づいて前記第２のＡＣ電力信号の前記周波数を変更するように構成され、前記第１のインバータは、前記母線及び前記パルス幅変調回路を介して前記２次エネルギー源と通信状態にある、Ｃ３９に記載の電力コントローラ。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】