特表 2023-530952 開回路検出を使用する単独運転可能なインバータの高速シャットダウンのための方法および機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-07-20

(54)【発明の名称】開回路検出を使用する単独運転可能なインバータの高速シャットダウンのための方法および機器

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/38 20060101AFI20230712BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20230712BHJP

【ＦＩ】

H02J3/38 180

H02M7/48 L

H02M7/48 M

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022577183

(86)(22)【出願日】2021-06-15

(85)【翻訳文提出日】2023-02-13

(86)【国際出願番号】 US2021037514

(87)【国際公開番号】W WO2021257627

(87)【国際公開日】2021-12-23

(31)【優先権主張番号】63/039,446

(32)【優先日】2020-06-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

【公序良俗違反の表示】

（特許庁注：以下のものは登録商標）

１．Ｌｉｎｕｘ

(71)【出願人】

【識別番号】515186323

【氏名又は名称】エンフェーズ エナジー インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】Ｅｎｐｈａｓｅ Ｅｎｅｒｇｙ， Ｉｎｃ．

【住所又は居所原語表記】１４２０ Ｎｏｒｔｈ ＭｃＤｏｗｅｌｌ Ｂｏｕｌｅｖａｒｄ， Ｐｅｔａｌｕｍａ， Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ９４９５４， Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】ドナルド・リチャード・ジマンク

(72)【発明者】

【氏名】ジョン・スコット・バードナー

【テーマコード（参考）】

5G066

5H770

【Ｆターム（参考）】

5G066HA06

5G066HA11

5G066HA13

5G066HB03

5G066HB04

5G066HB06

5G066HB09

5G066JA05

5G066JB03

5H770BA01

5H770BA11

5H770CA02

5H770CA03

5H770CA04

5H770CA06

5H770CA10

5H770DA21

5H770LA02X

5H770LB08

(57)【要約】

パワーコンディショナの自律的な高速シャットダウンのための方法および機器。一実施形態では、方法は、パワーコンディショナによって発生させられた有効電流と無効電流の量を決定するステップと、有効電流と無効電流の量が開回路しきい値を満たすかどうかを決定するステップと、有効電流と無効電流の量が開回路しきい値を満たす場合、パワーコンディショナの非アクティブ化を開始するステップとを含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

パワーコンディショナの自律的な高速シャットダウンのための方法であって、
パワーコンディショナによって発生させられた有効電流と無効電流の量を決定するステップと、
前記有効電流と無効電流の量が開回路しきい値を満たすかどうかを決定するステップと、
前記有効電流と無効電流の量が前記開回路しきい値を満たす場合、前記パワーコンディショナの非アクティブ化を開始するステップと
を含む、方法。

【請求項2】

前記非アクティブ化が遅延期間の後に開始される、請求項1に記載の方法。

【請求項3】

前記遅延期間の長さがランダム化される、請求項2に記載の方法。

【請求項4】

前記非アクティブ化を開始するステップが、前記有効電流と無効電流の量が前記遅延期間を通して前記開回路しきい値を満たすことを必要とする、請求項2に記載の方法。

【請求項5】

前記開回路しきい値が前記パワーコンディショナの想定動作の領域によって定義され、前記有効電流と無効電流の量が前記想定動作の領域の外側にある場合、前記有効電流と無効電流の量が前記開回路しきい値を満たす、請求項1に記載の方法。

【請求項6】

前記想定動作の領域が、無負荷時の前記パワーコンディショナの自己静電容量による想定無効電流に基づいて決定される、請求項5に記載の方法。

【請求項7】

前記有効電流と無効電流の量が前記開回路しきい値を満たすかどうかを決定する際に、前記有効電流と無効電流の量がフェーザとして表現される、請求項1に記載の方法。

【請求項8】

パワーコンディショナの自律的な高速シャットダウンのための機器であって、
(i)前記パワーコンディショナによって発生させられる有効電流と無効電流の量を決定し、(ii)前記有効電流と無効電流の量が開回路しきい値を満たすかどうかを決定し、(iii)前記有効電流と無効電流の量が前記開回路しきい値を満たす場合、前記パワーコンディショナの非アクティブ化を開始するための、少なくとも1つのプロセッサを備えるパワーコンディショナコントローラを備える、機器。

【請求項9】

前記非アクティブ化が遅延期間の後に開始される、請求項8に記載の機器。

【請求項10】

前記遅延期間の長さがランダム化される、請求項9に記載の機器。

【請求項11】

前記非アクティブ化を開始することが、前記有効電流と無効電流の量が前記遅延期間を通して前記開回路しきい値を満たすことを必要とする、請求項9に記載の機器。

【請求項12】

前記開回路しきい値が前記パワーコンディショナの想定動作の領域によって定義され、前記有効電流と無効電流の量が前記想定動作の領域の外側にある場合、前記有効電流と無効電流の量が前記開回路しきい値を満たす、請求項8に記載の機器。

【請求項13】

前記想定動作の領域が、無負荷時の前記パワーコンディショナの自己静電容量による想定無効電流に基づいて決定される、請求項12に記載の機器。

【請求項14】

前記有効電流と無効電流の量が前記開回路しきい値を満たすかどうかを決定する際に、前記有効電流と無効電流の量がフェーザとして表現される、請求項8に記載の機器。

【請求項15】

請求項1から7のいずれか一項に記載の方法を実行するための、1つまたは複数のプロセッサによって実行可能な命令をその上に符号化した、1つまたは複数の非一時的コンピュータ可読媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の実施形態は、一般に、パワーコンディショナの高速シャットダウンに関し、特に、単独運転防止や持続的通信を使用する必要がないパワーコンディショナの高速シャットダウンに関する。

【背景技術】

【0002】

インバータの高速シャットダウンは、米国では法令で要求されており、その他の地域でも実用上、一般的に要求されている。マイクロインバータは、集中方式のインバータとは異なり、直接中央に位置を特定されたインターフェースを有しない。それらは分散型デバイスであり、通常、遠隔測定と制御のために中央のゲートウェイとの通信に依存している。このことが、フェールセーフの集中シャットダウンの仕組みの設計を難しいものにしている。送電系統のみのマイクロインバータでは、マイクロインバータの単独運転防止アルゴリズムがシャットダウンの仕組みとして使用され得る。この方法では、マイクロインバータシステムは、スイッチまたはブレーカによって送電系統から切り離されると、単独運転防止アルゴリズムがインバータを強制的にシャットダウンする。マイクロインバータが単独運転可能なシステム(すなわち、送電系統上と系統外の両方で動作することができるシステム)で使用するように設計されている場合、意図的な孤立領域の一部として動作している間、単独運転防止アルゴリズムは停止させられなければならず、したがってこの単独運転防止はマイクロインバータをシャットダウンさせる唯一の手段としてもはや使用され得ない。

【0003】

通信はマイクロインバータをシャットダウンするために使用され得るが、フェールセーフなやり方でそれを行うことは、定期的に「キープアライブ」ハートビートを送信することに依存し、これは、単独運転時にはシステムを電源オン状態に保つことを通信リンクに依存しないことになるので、システムの信頼性を低下させる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

したがって、当技術分野では、単独運転防止や持続的な通信に依存しない、マイクロインバータを確実にシャットダウンするための技術が必要とされている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の実施形態は、一般に、特許請求の範囲によって完全に規定されるように、図のうちの少なくとも1つに示されおよび/またはそれに関連して説明されるように、実質的に単独運転防止や通信に依存せずにパワーコンディショナを自律的に高速シャットダウンするための方法および機器に関する。

【0006】

本開示の様々な利点、態様および新規な特徴、ならびに本開示の図示された実施形態の詳細は、以下の説明および図面からより完全に理解されるであろう。

【0007】

本発明の上記で言及された特徴が詳細に理解され得るように、上記で簡潔に要約された本発明のより具体的な説明は、その一部が添付図面に例示されている実施形態を参照することによって得られ得る。ただし、添付の図面は本発明の典型的な実施形態を示したものに過ぎず、したがって、本発明は他の同等に効果的な実施形態を認め得るので、その範囲を限定するものと見なされるべきではないことに留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の1つまたは複数の実施形態による発電のためのシステムのブロック図である。

【図2】本発明の1つまたは複数の実施形態によるパワーコンディショナコントローラのブロック図である。

【図3】本発明の実施形態による、高速シャットダウンのための開回路状態を検出するための技術を示すフェーザ図である。

【図4】本発明の実施形態による、開回路状態を検出することによってパワーコンディショナの高速シャットダウンをトリガするための方法のフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明の実施形態は、一般に1つまたは複数の、マイクロインバータなどのパワーコンディショナの高速シャットダウンを、単独運転防止や通信に依存することなくトリガするための方法および機器に関する。様々な実施形態において、各パワーコンディショナは、それが結合されている分岐回路上の開回路状態を検出し、検出された開回路状態に応答してシャットダウンする。分岐回路上の各パワーコンディショナは自律的に独立して開回路状態を検出し、シャットダウンするので、分岐レベルのスイッチまたはサーキットブレーカが、シャットダウン開始デバイスとして使用され得る。

【0010】

いくつかの実施形態では、開回路検出は、実/無効電流の流れを測定し、対応するフェーザが開回路しきい値境界の左にあるか、それとも右にあるか(すなわち、パワーコンディショナが想定動作領域の範囲内で動作しているか、それとも外側で動作しているか)を決定することによって達成される。1つまたは複数の他の実施形態においては、他の種類の開回路検出方式が使用され得る。

【0011】

図1は、本発明の1つまたは複数の実施形態による発電のためのシステム100のブロック図である。この図は、無数にある可能なシステム構成のうちの1つの変形を描いたに過ぎない。本発明は、様々な環境およびシステムにおいて機能することができる。

【0012】

システム100は、負荷センター112を介して分散型発電機(DG)118および商用電力系統などの電力系統124に結合された、住宅または商業ビルなどの建物102を備える。DG118および電力系統124は、対応する過電流保護デバイス(OCPD: Over-Current Protection Device)150および152を介して負荷センター112にそれぞれ結合される。負荷114と総称され得る複数の負荷114-1、・・・、114-X(例えば、様々な種類の家電、モータなど)は、対応するOCPD158-1、・・・、158-Xを介して負荷センターに結合され、DGコントローラ116はOCPD154を介して負荷センター112に結合される。

【0013】

DGシステム118は、複数のパワーコンディショナ122-1、・・・、122-N(パワーコンディショナ122と総称され得る)に1対1の対応で結合された複数の再生可能エネルギー源(RES: Renewable Energy Source)104-1、・・・、104-N(RES104と総称され得る)を備え、いくつかの他の実施形態では、パワーコンディショナ122のうちの1つまたは複数は、それぞれが複数のRES104に結合され得る。本明細書で説明する実施形態では、RES104は太陽光発電(PV: PhotoVoltaic)モジュールであるが、他の実施形態では風力、水力などの直流電力を供給する任意の種類の再生可能エネルギー源であり得、パワーコンディショナ122は、発生させられた直流電力を商用送電系統に準拠する交流電力に変換し、その交流電力をDG分岐回路106に結合させるマイクロインバータである。発生させられた交流電力は、負荷センター112から負荷114および/または電力系統124に、さらに結合され得る。

【0014】

DG118は、複数のエネルギー貯蔵/送達デバイス140-1、・・・、140-M(エネルギー貯蔵/送達デバイス140と総称され得る)に1対1の対応で結合された複数のパワーコンディショナ122-N+1、・・・、122-N+Mをさらに備え、いくつかの他の実施形態では、パワーコンディショナ122-N+1、・・・、122-N+Mのうちの1つまたは複数は、複数のエネルギー貯蔵/送達デバイス140に結合され得る。パワーコンディショナ122-N+1、・・・、122-N+Mは、RES140からの直流電力をDG分岐回路106に結合される交流電力に変換し、交流電力(例えば、電力系統124から)をエネルギー蓄積/送達デバイス140に蓄積される直流電力に変換する双方向マイクロインバータである。エネルギー貯蔵/送達デバイス140は、エネルギーを貯蔵し、貯蔵されたエネルギーを供給することができる、バッテリーなど任意の種類のデバイスであり得る。

【0015】

DG118は、電力系統124が利用できないときにマイクログリッドとして動作し、代替実施形態では、電力系統124が負荷センター112に全く結合されず、DG118は系統外マイクログリッドとして動作する。いくつかの他の実施形態では、追加のRES104/パワーコンディショナ122および/またはデバイス140/パワーコンディショナ122は、それぞれが対応するOCPDを介して負荷センター112に結合される1つまたは複数の追加の分岐回路に結合され得る。

【0016】

DGコントローラ116は、電力線通信(PLC: Power Line Communication)を使用してパワーコンディショナ122と通信するが、追加的または代替的に他のタイプの有線および/または無線技術が使用され得る。DGコントローラ116は、DG118の動作制御を提供し、および/またはDG118からデータまたは情報を受信し得る。例えば、DGコントローラ116は、パワーコンディショナ122からデータ(例えば、アラーム、メッセージ、動作データなど)を受信し、そのデータおよび/または他の情報を、通信ネットワーク126(例えば、インターネット)を介してDGコントローラ116に通信可能に結合されたマスターコントローラ128などの遠隔のデバイスまたはシステムに伝達するゲートウェイであり得る。DGコントローラ116はまた、DGコントローラ116によって生成された、またはマスターコントローラ128によってDGコントローラ116に送られた制御信号などを、パワーコンディショナ122に送信し得る。DGコントローラ116は、例えば市販のルータを介して通信ネットワーク126に無線で結合されるが、追加的または代替的に有線式の接続が使用され得る。実施形態によっては、マスターコントローラ128はクラウドベースであり得る。

【0017】

パワーコンディショナ122-1、・・・、122-N+Mの各々は、コントローラ160またはパワーコンディショナコントローラ160と総称され得るコントローラ160-1、・・・、160-N+Mをそれぞれ備え、対応するパワーコンディショナ122の動作を制御する。コントローラ160は、図2に関してさらに詳細に後述する。

【0018】

本発明の1つまたは複数の実施形態によれば、パワーコンディショナ122の各々は、分岐回路106上の開回路状態を自律的に検出し、その状態を検出した時点でシャットダウンする。このような動作により、分岐レベルのスイッチまたはサーキットブレーカ(例えば、OCPD150)がシャットダウン開始デバイスとして使用されることが可能になる。いくつかの実施形態では、図3に関してさらに後述するように、開回路検出は、実/無効電流の流れを測定し、対応するフェーザが開回路しきい値境界の左にあるか、それとも右にあるか(すなわち、有効および無効電流が想定動作領域の外側にあるか、それとも範囲内にあるか)を決定することによって達成される。他の実施形態では、開回路を検出するために他の技術が使用され得る。

【0019】

さらに、パワーコンディショナ122のすべてが同時にシャットダウンすることを防ぐために、パワーコンディショナのシャットダウンにおいてランダム化が使用され得る。パワーコンディショナ122が開回路と非常に軽い負荷状態の回路とを区別することができないほどにシステム100の電気的負荷が軽くなると、ランダム化により、適切な数のパワーコンディショナ122が、その軽い負荷をサポートするために動作したままであることが可能になる-パワーコンディショナ122がシャットダウンし始めると、まだシャットダウンしていないものは、まだ何らかの接続された負荷が存在するので自然に高い出力で動作し、自己補正をすることになる。このように、本明細書で説明する高速シャットダウン技術は、負荷が極端に軽い状態下においてもシステムがなお動作することができるようなスケーラブルなソリューションを提供する。

【0020】

図2は、本発明の1つまたは複数の実施形態によるコントローラ160のブロック図である。コントローラ160は、トランシーバ214と、サポート回路204と、メモリ206とを備え、それぞれが中央処理装置(CPU: Central Processing Unit)202に結合されている。CPU202は、1つまたは複数の従来利用可能なマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラ(例えば、実行されると本明細書に記載されるコントローラ機能を提供するコントローラファームウェアを記憶するための内部メモリを備えるマイクロコントローラ)を備え得、および/または1つまたは複数の特定用途向け集積回路(ASIC: Application Specific Integrated Circuit)を含み得る。コントローラ160は、特定のソフトウェアを実行すると、本発明の様々な実施形態を実行するための特定目的コンピュータとなる汎用コンピュータを使用して実装され得る。

【0021】

トランシーバ224は、DGコントローラ116および/または他のパワーコンディショナ122と通信するために、電力線通信(PLC)を使用してパワーコンディショナの出力線に結合され得る。追加的にまたは代替的に、トランシーバ224は、他の種類の有線通信技術および/または無線技術を使用して、DGコントローラ116および/または他のパワーコンディショナ122と通信し得る。

【0022】

サポート回路204は、CPU202の機能を拡大するために使用される周知の回路である。そのような回路は、キャッシュ、電源、クロック回路、バス、入出力(I/O)回路などを含むが、これらに限定されない。

【0023】

メモリ206は、ランダムアクセスメモリ、リードオンリーメモリ、リムーバブルディスクメモリ、フラッシュメモリ、およびこれらの種類のメモリの様々な組合せを含み得る。メモリ206は、メインメモリと呼ばれることもあり、一部、キャッシュメモリやバッファメモリとして使用され得る。メモリ206は一般に、必要な場合、CPUの能力によってサポートされ得るコントローラ160のオペレーティングシステム(OS: Operating System)208を記憶する。いくつかの実施形態では、OS208は、LINUX、Real-Time Operating System (RTOS)など、これらに限定されない、いくつかの市販のオペレーティングシステムのうちの1つであり得る。

【0024】

メモリ206は、対応するパワーコンディショナ122による電力変換を制御するための電力変換制御モジュール214や、実行されると本明細書で説明するように開回路状態を検出して対応するパワーコンディショナ122をシャットダウンする高速シャットダウンモジュール210など、様々な形態のアプリケーションソフトウェアを記憶する。さらに、パワーコンディショナ122の動作および/または本発明に関連するデータを記憶するために、データベース212がメモリ206に記憶される。様々な実施形態において、電力変換制御モジュール215、高速シャットダウンモジュール210およびデータベース212のうちの1つまたは複数、またはその一部は、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、またはそれらの組合せに実装される。

【0025】

図3は、本発明の実施形態による、高速シャットダウンのために開回路状態を検出するための技術を示すフェーザ図300である。フェーザ図300において、特定の時点においてパワーコンディショナ122によって発生させられた有効電流と無効電流を一体化させたものは、フェーザとして表され、後述するようにパワーコンディショナのシャットダウンをトリガする開回路条件を決定する際に利用される。いくつかの代替実施形態では、パワーコンディショナの電流ではなく、電圧または電力がフェーザ図300中にフェーザとして表され、開回路状態を決定する際に使用され得る。

【0026】

フェーザ図300は、有効電流と無効電流をそれぞれ表すx軸とy軸を有する座標平面における原点304を中心とする円302を有する。パワーコンディショナ122によって特定の時点で発生させられた電流(すなわち、有効電流および無効電流)は、原点304を起点とし、その時点で発生させられた実電流および無効電流の量に応じた方向に一定の長さに伸びるフェーザとして表される。円302の周囲は、皮相電流制限(すなわち、最大電流)を表し、そのため、円302内の領域は、パワーコンディショナ122の起こり得る動作の領域を表している。パワーコンディショナ122によって発生させられる純粋な有効電流はx軸に沿ったフェーザとして描かれ、発生させられる純粋な無効電流はy軸に沿ったフェーザとして描かれる。

【0027】

例えば、パワーコンディショナ122によって発生させられ、DG分岐回路106に注入される純粋な有効電流は、原点304からx軸に沿って正の方向に延びるフェーザとして表される(すなわち、正の有効電流)。パワーコンディショナ122がエネルギー貯蔵/送達デバイス140に結合され、デバイス140を充電しているとき、結果として生じる電流フェーザは、原点304からx軸に沿って負の方向に延びる(すなわち、負の有効電流)。同様に、パワーコンディショナ122が純粋に誘導性の負荷を駆動する場合、結果として生じる電流フェーザは原点304からy軸に沿って正の方向に延び(すなわち、正の無効電流)、パワーコンディショナ122が純粋に容量性の負荷を駆動する場合、対応する電流フェーザはy軸に沿って負の方向に延びる(すなわち、負の無効電流)。パワーコンディショナ122によって発生させられる有効電流と無効電流を一体化したものは、円302の半径以下の長さと、有効電流と無効電流が呈する量に基づく方向とを有するフェーザとして表されることになる。

【0028】

無負荷で動作し、したがってそれ自身のみを駆動する単一のパワーコンディショナ122の場合、パワーコンディショナ122は、例えば負のy軸に沿ったフェーザ320によって表されるように、その自己静電容量による無効電流を伴って動作する。1つまたは複数の代替実施形態において、フェーザ320は皮相電力を表し得、20VAのオーダーであり得る。

【0029】

通常の動作、すなわち、DG118が商用送電系統またはマイクログリッドなどの配電系統に結合されている開回路でない状態の間、様々な負荷114(例えば、家電製品、モータなど)がアクティブ化および非アクティブ化されるときに負荷が発生する。このような条件下では、送電系統に電流を注入するパワーコンディショナ122は、例えば、それぞれ象限Iおよび象限IVにおけるフェーザ312およびフェーザ314によって示されるように、典型的には無効電流の量が少なく、象限Iおよび象限IVにおいてのみ動作するものと想定される。

【0030】

本発明の実施形態によれば、フェーザ図300は、パワーコンディショナ122をシャットダウンするために使用される開回路状態を検出するための動作境界を表している。開回路状態の間、DG118はもはやいかなる負荷114にも結合されず、その結果、パワーコンディショナ122はもはや有効電流を発生させない。しかし、各パワーコンディショナ122の静電容量により、パワーコンディショナ122はいくらかの無効電流を互いに負荷し合う。パワーコンディショナ122ごとの無効電流の量は既知であるので、円302内の電流フェーザの位置が、パワーコンディショナ122が開回路状態で動作しているときを示すために使用され得る。開回路状態を検出すると、パワーコンディショナ122はそれからすぐに電源を切り得る。

【0031】

開回路状態と通常負荷とを区別するために、想定動作の領域310が定義される。電流フェーザが想定動作の領域310内に収まる場合、パワーコンディショナ122は通常負荷状態であると決定され、フェーザが想定動作の領域310の外側に外れる場合、パワーコンディショナ122は開回路状態で動作していると決定される。

【0032】

分岐回路106に電流を注入するパワーコンディショナ122の場合、想定動作の領域310は、象限I境界306と象限IV境界308とによって定義され得、象限I境界306は正のx軸上の点316から象限I内の円302上の点まで延び、象限IV境界308は点316から象限IV内の円302上の点まで延びている。開回路しきい値または開回路境界とも呼ばれ得る境界306および308の位置は、無負荷時のパワーコンディショナ122の自己静電容量による想定無効電流に基づいて決定され得る。パワーコンディショナの電流フェーザ(すなわち、フェーザの先端)が想定動作の領域310の外側、すなわち、境界306および308の左側に外れると、開回路しきい値が満たされ、パワーコンディショナ122は開回路状態であると判定される。結果として、パワーコンディショナ122はそれから自身をシャットダウンさせることができる。

【0033】

開回路状態を検出してシャットダウンするパワーコンディショナ122が増えるにつれ、残りのパワーコンディショナ122が負わされる無効電流の量が増加する。結果として、残りのパワーコンディショナ122の電流フェーザは、負のy軸に沿って延びるフェーザ322など、象限IV境界308のさらに左側に押し出される。

【0034】

様々な実施形態において、開回路状態で動作していると判定されたパワーコンディショナ122は、偽陽性開回路検出を防止するためにランダム化され得る遅延の後にシャットダウンを開始する。例えば、パワーコンディショナ122の負荷が軽い期間中は、パワーコンディショナ122の各々から必要とされる有効電流の量が、パワーコンディショナ122が開回路状態であるという誤った決定をし、その結果シャットダウンしてしまうほどに低いことがある。ランダム化されたシャットダウン遅延を含めることによって、例えば、パワーコンディショナの電流フェーザは、一定の時間期間、想定動作の領域310の外側に留まる必要があり、パワーコンディショナ122のいくつかは、他のものがシャットダウンする間、動作状態のままである。結果として、残りのパワーコンディショナ122にとっては静電容量と負荷が増加され、それらの電流フェーザを、例えばフェーザ318で示すように想定動作の領域310の方向に押しやり、それらが動作したままとなる可能性を高める。

【0035】

1つまたは複数の代替実施形態において、想定動作の領域310は、円302のより大きいまたは小さい領域を包含し得、例えば、境界306および境界308のうちの一方または両方はy軸近傍にあり得、追加的にまたは代替的に、境界306および308が延びる起点316は、x軸に沿って正または負の方向のさらに離れたところにあり得る。

【0036】

様々な実施形態において、各パワーコンディショナ122は、対応するパワーコンディショナ122によって発生させられた有効電流および無効電流に基づいて、パワーコンディショナ122が想定動作の領域310内で動作していて動作状態を維持すべきときか、それともパワーコンディショナ122が想定動作の領域310の外側で動作していてシャットダウンされるべきときかを決定する際に使用されるステートマシンを含み得る。例えば、1つまたは複数の実施形態において、高速シャットダウンモジュール210は、このようなステートマシンを含み得る。実施形態によっては、パワーコンディショナ122は、電流フェーザが境界306および308によって形成される開回路しきい値境界の左側にあるか、それとも右側にあるかを決定するための計算を実行し得る(すなわち、高速シャットダウンモジュール210がそのような計算を実行する)。いくつかの実施形態では、パワーコンディショナ122が開回路状態で動作しており、それゆえにシャットダウンされるべきかどうかを決定するために、他の技術が使用され得る。

【0037】

図4は、本発明の実施形態による、開回路状態を検出することによってパワーコンディショナの高速シャットダウンをトリガするための方法400のフロー図である。ブロック、ステップ、モジュール、または以下に説明するその他のものは1つまたは複数の命令を表し得、ソフトウェアとして非一時的なコンピュータ可読媒体に記憶され、および/またはハードウェアによって実行され得る。このようなブロック、モジュール、ステップやその他は、そのような目的を達成するために設計された特殊なハードウェアの使用を含む、様々なソフトウェアおよび/またはハードウェアの組合せによって、自動化され得る方法で実行され得る。上記のように、任意の数のブロック、ステップ、またはモジュールは、実質的に同時に、すなわちブロック、ステップ、またはモジュールを実行するシステムの許容誤差内である場合を含み、任意の順序で実行されても、また全く実行されなくてもよい。もちろん、このようなブロックは例示のみを目的に提示されており、任意の1つまたは複数のブロック、ステップ、またはモジュールは、図示された様々なシステムおよびサブシステムの間で、他のものと組み合わせられたり、削除されたり、分割されたり、移動させられたりし得る。

【0038】

方法400により、DG118中の各パワーコンディショナ122が自律的かつ独立して高速シャットダウンを実行すること(すなわち、分岐回路106から切り離されてから例えば10秒以内にシャットダウンすること)が可能になる。1つまたは複数の実施形態において、方法400は、上述の高速シャットダウンモジュール210の一実装形態である。実施形態によっては、方法400は、例えば、高速シャットダウンモジュール210の一部としてステートマシンを使用して実行され得る。いくつかの実施形態では、コンピュータ可読媒体は、プロセッサによって実行されると方法400を実行するプログラムを含む。

【0039】

方法400はステップ402で開始し、ステップ404に進む。ステップ404において、パワーコンディショナ122によって発生させられた電流(有効および無効)が決定される。いくつかの実施形態では、パワーコンディショナ122は、発生させられた有効電流および無効電流を測定し得、他の実施形態では、パワーコンディショナ122によって命令された有効電流および無効電流レベルが使用され得る。さらに他の実施形態では、発生させられた有効電流および無効電流を決定するために、他の技術が使用され得る。発生させられた電流のレベルは、図3に関する上述のフェーザとして表され得る。

【0040】

方法400はステップ406に進む。ステップ406において、電流が開回路しきい値を満たすかどうかの決定が行われる。1つまたは複数の実施形態では、開回路しきい値は、パワーコンディショナ122の想定動作の領域の境界、すなわち、発生させられる電流(有効および無効)が通常の負荷状態(すなわち、開回路でない状態)下で想定される範囲内にあるパワーコンディショナ122の動作領域の境界、例えば上述の想定動作の領域310の境界(すなわち、境界306および308)などとして定義されている。本明細書で説明した実施形態などの様々な実施形態では、発生させられた電流が想定されたパワーコンディショナの動作の領域から外れたときにしきい値を満たす。いくつかの代替実施形態では、別の基準が、発生させられた電流が開回路しきい値を満たすかどうかを定義するために使用され得る。

【0041】

ステップ406における決定の結果が、発生させられた電流が開回路しきい値を満たさない(すなわち、発生させられた電流が想定されるパワーコンディショナ動作の領域内に入る)というノー(no)である場合、方法400はステップ404に戻る。ステップ406における決定の結果が、発生させられた電流が開回路しきい値を満たす(すなわち、発生させられた電流が想定されたパワーコンディショナ動作の領域の外側になる)というイエス(yes)である場合、方法400はステップ408に進む。

【0042】

ステップ408において、パワーコンディショナは、ランダム化され得る遅延期間の間待機する。遅延期間が終了すると、方法400はステップ410に進み、発生させられた電流が遅延期間を通して開回路しきい値を満たし続けたかどうかの決定が行われる。決定の結果が、発生させられた電流は遅延期間を通して開回路しきい値を満たし続けなかったというノーであれば、方法400はステップ404に戻る。決定の結果が、発生させられた電流は遅延期間を通して開回路しきい値を満たし続けたというイエスであれば、方法400はステップ412に進む。ステップ412において、パワーコンディショナ122は電源を切り(すなわち、シャットダウンし)、方法400はステップ414に進み、終了する。本発明の実施形態に関する前の説明は、説明したように様々な機能を実行するいくつかの要素、デバイス、回路および/またはアセンブリを含む。これらの要素、デバイス、回路、および/またはアセンブリは、それらのそれぞれ説明した機能を実行するための手段の例示的な実装形態である。

【0043】

上記は本発明の実施形態に向けられたものであるが、本発明の他の、およびさらなる実施形態は、その基本的な範囲から逸脱することなく考案され得、その範囲は、以下の特許請求の範囲によって定義されるものである。

【符号の説明】

【0044】

100 システム
102 建物
104 再生可能エネルギー源、RES
106 DG分岐回路
112 負荷センター
114 負荷
116 DGコントローラ
118 分散型発電機、DG、DGシステム
122 パワーコンディショナ
124 電力系統
126 通信ネットワーク
128 マスターコントローラ
150 過電流保護デバイス、OCPD
152 過電流保護デバイス
154 OCPD
158 OCPD
160 コントローラ、パワーコンディショナコントローラ
202 中央処理装置、CPU
204 サポート回路
206 メモリ
208 オペレーティングシステム、OS
210 高速シャットダウンモジュール
212 データベース
214 トランシーバ、電力変換制御モジュール
215 電力変換制御モジュール
224 トランシーバ
300 フェーザ図
302 円
304 原点
306 象限I境界
308 象限IV境界
310 想定動作の領域
312 フェーザ
314 フェーザ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【国際調査報告】