(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力網の一部分と結合された電力網支援システムであって、
電力配送システムであって、
少なくとも１つのインバータ式発電装置と、
前記インバータ式発電装置と結合された電力インバータアセンブリと、
を備える、電力配送システムと、
前記電力インバータアセンブリと動作可能に結合された、少なくとも１つの処理装置であって、
故障に起因する電圧回復遅延（ＦＩＤＶＲ）に少なくとも部分的に起因する低電圧状態の間に前記電力網の前記一部分に有効電流及び無効電流の少なくとも一方を注入するための少なくとも１つの信号を前記電力インバータアセンブリに伝送することと、
前記有効電流及び前記無効電流の振幅及び周波数を、少なくとも１つの電力網状態帰還信号に応じて変調することと、
前記処理装置は、所定の電流パラメータより多い電流を、所定の期間にわたって伝送するように、前記電力インバータアセンブリを駆動することと、
を行うようにプログラムされた処理装置と、
を備える電力網支援システム。
【請求項２】
前記処理装置は、
前記電力網と結合されている、少なくとも１つの電圧測定装置と、
前記電力網と結合されている、少なくとも１つの周波数測定装置と、
前記電力網と結合されている、少なくとも１つの電流測定装置と、
前記電力インバータアセンブリと結合されている、少なくとも１つの電流測定装置と、
のうちの少なくとも１つと動作可能に結合されている、請求項１に記載の電力網支援システム。
【請求項３】
電力網通信装置を更に備える、請求項１または２に記載の電力網支援システム。
【請求項４】
誘導電動機負荷通信装置を更に備える、請求項１から３のいずれかに記載の電力網支援システム。
【請求項５】
電力配送システムステータス装置を更に備える、請求項１から４のいずれかに記載の電力網支援システム。
【請求項６】
前記インバータ式発電装置と並列に、前記電力インバータアセンブリと結合された、少なくとも１つの追加発電装置を更に備える、請求項１から５のいずれかに記載の電力網支援システム。
【請求項７】
前記電力配送システムは、住宅の屋上に配置される少なくとも１つのソーラーパネルを含む光起電力式（ＰＶ）発電装置を備える、請求項１から６のいずれかに記載の電力網支援システム。
【請求項８】
電力網における、故障に起因する電圧回復遅延（ＦＩＤＶＲ）の制御推進に用いる制御装置であって、
メモリ装置であって、
前記電力網の周波数と、
前記電力網の電圧と、
のうちの少なくとも一方を記憶するように構成されたメモリ装置と、
前記メモリ装置と結合された処理装置であって、
インバータ式発電装置から電力インバータアセンブリへ電流を伝送することと、
前記電力インバータアセンブリから前記電力網の一部分へ有効電流及び無効電流を伝送すること、
前記インバータ式発電装置及び前記電力インバータアセンブリのうちの少なくとも１つに、前記インバータ式発電装置及び前記電力インバータアセンブリの所定の電流パラメータより多い有効電流及び無効電流の少なくとも１つを電流を、所定の期間にわたって生成して伝送するように命令することと、
を行うようにプログラムされた処理装置と、
前記処理装置及び前記電力インバータアセンブリと結合された通信インタフェースであって、前記有効電流及び前記無効電流を、前記電力網周波数及び前記電力網電圧に応じて変調するための動作調節信号を前記電力インバータアセンブリに送信するように構成された通信インタフェースと、
を備える制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載の主題は、主に、電力網の支援に関し、特に、電力網における、故障に起因する電圧回復遅延（ＦＩＤＶＲ）の制御を、光起電力装置を用いて容易にする方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの既知の電力網は、相互接続された複数の既知の送電及び配電（送配電）システムを含む。これらの既知の送配電システムの多くは、相互接続された複数の区域を含んでおり、各区域の範囲は、送配電システムの機能（例えば、変電所の場所）によって地理的に規定される。少なくとも幾つかの既知の送配電区域では、既知の誘導電動機の著しい集中が存在する。これらの既知の誘導電動機の多くは、定トルク機能及び低慣性特性を有する。このような定トルク、低慣性の誘導電動機の例として、住宅用及び商用の空調装置（Ａ／Ｃ）の圧縮機用電動機がある。更に、これらの既知の住宅用Ａ／Ｃ圧縮機用電動機の多くは、不足電圧（ＵＶ）保護がない状態で市販されている。このような既知の誘導電動機が住宅区域及び商業区域の地域送配電システムに顕著に浸透すると、故障に起因する電圧回復遅延（ＦＩＤＶＲ）事象に対する送配電システムの脆弱性が少なくともある程度は明らかになる。
【０００３】
ＦＩＤＶＲ事象は、送配電システムの少なくとも一部分で発生した電気的故障から始まるカスケード事象である。このような電気的故障が発生すると、典型的には、送配電システムの故障除去機能が自動的に起動され、この機能は、ほぼ３サイクル以内にその故障を速やかに隔離する。しかし、故障が除去された後も数秒間にわたって、その送配電システムのある区域の電圧が著しく低下したままになる可能性がある。このように電圧低下が長時間にわたるのは、典型的には、定トルク且つ低慣性の誘導電動機の負荷が高度に集中しているためであり、これらの誘導電動機は、電圧低下とほぼ同時に減速及び磁束崩壊を開始し、負荷が連結された状態でストールするほどに減速する可能性がある。これらの誘導電動機を「ストールしがちな」誘導電動機と称する場合があり、ストールした状態を「回転子ロック」状態と称する場合がある。これらの誘導電動機が減速するにつれて、これらが送配電システムから引き込む無効電力が増加する。更に、このようなストールした誘導電動機は、回転子ロック状態の間は、その電動機の定常状態の動作電流の約５〜６倍の電流を必要とする、しかし、低電圧状態で電流が増えても、電動機は、ストール解除されない。即ち、回転子は、回転子ロック状態から解除されない。
【０００４】
送配電システムに対する回転子ロック電流の需要量が大きい場合、結果として、送配電システムの電圧は、故障が除去された後も、暫くの間（典型的には数秒間）、著しく低下したままとなり、これが第１のカスケード効果につながる。即ち、第１のカスケード効果は、相互接続された送配電システムの隣接部分を通って伝わるカスケード電圧崩壊であり、これは、電圧系統を通って更に遠くまで伝わる可能性がある。
【０００５】
第２のカスケード効果としては、送配電システムの当該部分と結合された発電機に対する有効電力及び無効電力の需要に対する応答がある。電圧低下が十分長く続くと、関連付けられた発電機がトリップするか、或いは、過励磁制限装置が無効電力の発電量を制限及び／又は低減して、更なる電圧低下及びシステム全体で起こり得る電圧崩壊が起こりやすくなる。
【０００６】
第３のカスケード効果としては、ストールした誘導電動機が引き込む電流が増大することにより、それらの誘導電動機が熱保護装置によってサービスから切り離されることが挙げられる。これらの熱保護装置は、通常、３秒間から２０秒間の逆時間−電流特性設定がされている。このような短時間の間に大型の誘導電動機と小型の誘導電動機とがトリップすると、これらの複合効果として、上述の発電損失が発生するように、顕著な負荷損失も発生する可能性があるが、このことは、電圧回復オーバーシュートによって高電圧状態が誘発される潜在的効果を有する。関連する負荷低下は、影響がある区域の大きさに応じて、数キロワット（ｋＷ）から数百メガワット（ＭＷ）に及ぶ可能性がある。
【０００７】
少なくとも幾つかの既知の送配電システムは、より迅速な故障除去を容易にする後付けの保護システムを組み込むように構成可能であるが、３サイクル以内という短い時間で始まるＦＩＤＶＲ事象は防ぐことができない。また、少なくとも幾つかの既知の送配電システムは、無効電力源設備（例えば、大規模キャパシタバンク）を組み込むように構成可能である。更に、少なくとも幾つかの既知の送配電システムは、故障を、影響下の送配電システムのより小さい部分に更に限定するように再区分することが可能である。しかし、これら２つの潜在的解決策は、設計、製作、及び設置の期間が余計に必要であり、概して、ＦＩＤＶＲ事象を軽減するには不十分である可能性がある。また、これらは、広い物理的占有面積、かなりの設備投資、及び長期間の運用保守コストが必要である。更に、少なくとも幾つかの既知の送配電システムは、故障状態の検出時に、可能な限り迅速に、ストールしがちな負荷をトリップするために、後付けＵＶ負荷制限方式を組み込むように構成可能であるが、このような負荷制限方式は、典型的には、送配電システムの幾つかの部分の少なくとも部分的な停電が必要である。別の潜在的な長期的解決策として、既存のストールしがちなＡ／ＣユニットをＵＶ保護付きＡ／Ｃユニットにユニットごと交換することを推進することが挙げられる。この解決策は、実装に十年単位の時間がかかる可能性があり、また、住宅用Ａ／Ｃユニットへの更なる出費に対する社会の大きな抵抗に遭う可能性があるため、実質的な施行にかかる期間が長くなる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第７４１７３３３号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一態様では、電動機ストール補正システムの組立方法を提供する。本方法は、インバータ式発電装置を電力インバータアセンブリと結合するステップを含む。本方法はまた、電力インバータアセンブリを少なくとも１つの誘導電動機と結合するステップを含む。本方法は更に、少なくとも１つの制御装置を電力インバータアセンブリと動作可能に結合するステップを含む。制御装置は、インバータ式発電装置から電力インバータアセンブリへ電流を伝送するようにプログラムされる。制御装置はまた、電力インバータアセンブリから誘導電動機に有効電流及び無効電流を伝送するようにプログラムされる。制御装置は更に、有効電流及び無効電流を、電力網周波数及び電力網電圧の少なくとも一方に応じて変調するようにプログラムされる。
【００１０】
別の態様では、電力網支援システムを提供する。電力網支援システムは、電力網の一部分と結合されている。電力網支援システムは、電力配送システムを含み、電力配送システムは、少なくとも１つのインバータ式発電装置を含む。電力配送システムはまた、インバータ式発電装置と結合された電力インバータアセンブリを含む。電力網支援システムはまた、電力インバータアセンブリと動作可能に結合された少なくとも１つの処理装置を含む。処理装置は、故障に起因する電圧回復遅延（ＦＩＤＶＲ）に少なくとも部分的に起因する低電圧状態の間に電力網の当該部分に有効電流及び無効電流の少なくとも一方を注入するための少なくとも１つの信号を電力インバータアセンブリに伝送するようにプログラムされている。処理装置はまた、有効電流及び無効電流を、少なくとも１つの電力網状態帰還信号に応じて変調するようにプログラムされている。
【００１１】
更に別の態様では、電力網における、故障に起因する電圧回復遅延（ＦＩＤＶＲ）の制御推進に用いる制御装置を提供する。制御装置は、電力網の周波数及び電力網の電圧のうちの少なくとも一方を記憶するように構成されたメモリ装置を含む。制御装置はまた、メモリ装置と結合された処理装置を含む。処理装置は、インバータ式発電装置から電力インバータアセンブリへ電流を伝送するようにプログラムされている。処理装置はまた、電力インバータアセンブリから電力網の一部分に有効電流及び無効電流を伝送するようにプログラムされている。制御装置は更に、処理装置及び電力インバータアセンブリと結合された通信インタフェースを含む。通信インタフェースは、有効電流及び無効電流を電力網周波数及び電力網電圧のうちの少なくとも一方に応じて変調するための動作調節信号を電力インバータアセンブリに送信するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】電力網支援システムの実施例の概略図である。
【図２】図１に示した電力網支援システムの使用時間に対する、誘導電動機の例示的な電圧、有効電流、無効電流、及び速度の、複数のグラフである。
【図３】電流注入角度に対する回復時間のグラフである。
【図４】図１に示した電力網支援システムの組立方法の実施例のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本明細書に記載の実施形態は、電力網支援システムを提供する。故障に起因する電圧回復遅延（ＦＩＤＶＲ）を制御するインバータ式のシステムを、電力網支援システムのハードウェア及びソフトウェアに実装することにより、電力網における一時的電圧低下の大きさを減らし、その継続時間を短縮して、ＦＩＤＶＲ事象の早期回避及びＦＩＤＶＲ事象からの早期回復をしやすくする。本明細書に記載の実施形態では、空調（Ａ／Ｃ）用圧縮機駆動用誘導電動機のすぐ近くに物理的に配置された光起電力（ＰＶ）装置（屋上設置式住宅用ソーラーパネル等）を使用する。一実施形態では、電力網支援システムは、網周波数及び網電圧等の入力を用いて、ストールした誘導回転子に対して、回転子ロック状態、即ち、ストール状態（誘導電動機がストール状態に近づきつつある状態を含む）からの解除を促進するための十分なトルクを与えるために電力網に注入すべき有効電流及び無効電流の最適量を決定する。別の実施形態では、電力網支援システムは、ＰＶ装置と電気的に並列結合されたインバータ式二次電源を追加で含む。このような二次電源は、容量性蓄積装置、電池蓄積装置、及び／又は慣性蓄積装置の任意の組み合わせを含むことが可能であり、これによって、電力網への注入電流を増やすこと、及び／又は電力網支援システムが電力網に電力を注入している時間を延ばすことが可能である。追加実施形態では、電力網支援システムは、より高度な制御機能が実装されており、また、追加入力を含んでいる。追加入力は、電力網支援システムの電圧、電流、温度、外部コマンド、人工知能、（電力網支援システムの中を通って伝送される電流を増やす）インバータ装置及びＰＶ装置の駆動機能、並びに誘導電動機の負荷状態等である。
【００１４】
電力網支援システム及びこれに実装されるインバータ式（即ち、ＰＶ）ＦＩＤＶＲ制御システムの一技術的効果は、電力網における一時的電圧低下の大きさを減らし、その継続時間を短縮して、ＦＩＤＶＲ事象の早期回避及びＦＩＤＶＲ事象からの早期回復をしやすくことである。このような技術的効果は、網周波数及び網電圧等の入力を用いて、ストールした誘導回転子に対して、ロック状態、即ち、ストール状態から抜け出すための十分なトルクを与えるために電力網に注入すべき有効電流及び無効電流の最適量を決定することにより、達成される。電力網支援システムの別の技術的効果は、局所的な誘導電動機負荷の電圧支援を増やして、電力網からの、無効電流支援の需要を減らすことである。電力網支援システムの更なる技術的効果は、システム電圧崩壊及び発電機保護アクションに対するマージンを増やすことである。別の技術的効果は、電力網における一時的電圧低下が長引いたために、より大きな誘導電動機負荷がトリップしようとする可能性を減らして、電圧回復オーバーシュートが大きくなる可能性を減らすことである。
【００１５】
図１は、電力網支援システムの実施例１００の概略図である。本実施例では、電力網支援システム１００は、電動機ストール補正システムである。或いは、電力網支援システム１００は、本明細書に記載の電力網支援システム１００を動作可能にする任意の網状態に対して使用する。本実施例では、電力網支援システム１００は、電力網１０２と電気的に結合されている。電力網１０２は、少なくとも１つの局所的な、相互接続された送電及び配電（送配電）システム（図示せず）を含んでいる。また、本実施例では、電力網支援システム１００は、インバータ式（即ち、光起電力式（ＰＶ））電力供給システム１０４を含んでいる。ＰＶ電力供給システム１０４（ＰＶ配送システム１０４とも称する）は、ＰＶ電力発電装置１０６（ＰＶ発電装置１０６とも称する）及び電力インバータアセンブリ１０８（インバータアセンブリ１０８とも称する）を含んでいる。ＰＶ発電装置１０６及びインバータアセンブリ１０８は、相互に電気的に結合されており、インバータアセンブリ１０８は、電力網１０２と電気的に結合されている。或いは、電力網支援システム１００は、蓄電池（電気自動車用蓄電池等）や容量性蓄積装置等の任意のインバータ式発電装置を含んでいる。
【００１６】
本実施例では、ＰＶ発電装置１０６は、太陽放射による照射から、本明細書に記載の電力網支援システム１００を動作可能にする直流（ＤＣ）電力を発生させる、任意の光起電力装置である。例えば、ＰＶ発電装置１０６は、やはり住宅に設置される空調（Ａ／Ｃ）用圧縮機駆動用誘導電動機（図示せず）のすぐ近くに物理的に配置された屋上設置式住宅用ソーラーパネルである。しかし、電力網支援システム１００は、単一の誘導電動機の支援から、電力網１０２上の任意の規模及び任意の数の誘導電動機の支援へと、規模を拡大することが可能である。一般に、既存の住宅システムのソーラーパネル式Ａ／Ｃシステムに容易に組み込まれる、電力網支援システム１００の小規模の実施形態であれば、システム１００の低コストでの量産及び設置、並びに住宅設備及び商用設備のユーザによる受け入れが容易になる。更に、電力網支援システム１００の小規模の実施形態であれば、システム１００を影響下の誘導電動機負荷に近接させることが容易であり、これによって、より迅速な応答が容易である。電力網１０２の所定部分を隔離すること、即ち、少なくとも部分的な、局所化された電圧支援が容易になるように、局所化された送配電システムの特定部分を隔離することにより、電力網支援システム１００の有効性を更に推進することが可能である。従って、電力インバータアセンブリ１０８を少なくとも１つの誘導電動機と結合することの、本明細書における意味は、電力網支援システム１００を、電力網１０２上の送配電システムのある局所化された部分と結合することである。
【００１７】
本明細書で用いる「日射量」という用語は、所定時間に所定表面積で受ける太陽放射エネルギの尺度である。光起電力技術の場合、日射量は、一般には平均照度として表され、単位はキロワット時／年／キロワットピーク定格（ｋＷ−ｈ／（ｋＷｐ−ｙ））、ワット／平方メートル（Ｗ／ｍ2）、又はキロワット時／平方メートル／日（ｋＷ−ｈ／（ｍ2−ｄａｙ））である。ＰＶ発電装置１０６は、本明細書に記載の電力網支援システム１００を動作可能にする任意の電気的定格を有する。
【００１８】
また、本実施例では、インバータアセンブリ１０８は、発火装置（図示せず）を用いてＤＣ電力を交流（ＡＣ）電力に変換する任意の電力変換装置であり、発火装置は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）やゲートターンオフ（ＧＴＯ）サイリスタ等である（いずれも図示せず）。更に、本実施例では、インバータアセンブリ１０８は、４象限インバータである。このような４象限インバータは、典型的には正及び負の電圧及び電流で図示される４つの象限（図示せず）のすべてで動作するように構成されている。従って、インバータアセンブリ１０８は、インバータアセンブリ１０８を通る４象限電力の流れを促進する。或いは、インバータアセンブリ１０８は、本明細書に記載の電力網支援システム１００を動作可能にする任意の電気的定格を有する任意のインバータアセンブリであり、これは、正の有効電流と正及び／又は負の無効電流とを伝送するように構成された２象限インバータや、正の有効電流と正の無効電流とを伝送するように構成された単象限インバータ等である。更に、このような、本明細書に記載の有効電流及び無効電流の最適注入量は、様々なインバータアセンブリ制御方式及びトポロジによって生成され、このような方式は、電流制御源方式や電圧制御源方式等である。
【００１９】
電力網支援システム１００は、ＰＶ発電装置１０６と並列にインバータアセンブリと電気的に結合された、少なくとも１つの二次電源１１０（点線で図示）を含むことが可能である。二次発電源１１０は、本明細書に記載の電力網支援システム１００を動作可能にする任意の発電装置及び／又は電力蓄積装置等であり、これらは、容量性蓄積装置、電池蓄積装置、燃料電池蓄積装置、慣性蓄積装置等である。更に、代替として、このような二次発電源１１０は、電力網１０２の配電部分（図示せず）との結合に適した交流（ＡＣ）装置等であってもよい。このようなＡＣ装置は、典型的には住宅及び小規模事業所向けであるガソリン式小型発電機、ディーゼル式小型発電機、風力式小型発電機等であってよい。これらのＡＣ装置はまた、二次発電源１１０から入力される電力がインバータアセンブリ１０８と適合するように、二次発電源１１０と電力インバータアセンブリ１０８との間に結合される、ダイオード整流器のような変換装置（図示せず）を含む。更に、そのようなガソリン式発電機、ディーゼル式発電機、及び風力式発電機、並びに、そのような容量性蓄積装置、電池蓄積装置、燃料電池蓄積装置、及び慣性蓄積装置は、より大規模な住宅や事業所（大規模な工場等）に向けて拡大可能であってよい。
【００２０】
二次電源１１０は、電力網１０２への電流注入量を増やすこと、及び／又は、電力網支援システム１００が電力網１０２に電流を注入している時間を延ばすことを行うように構成されている。また、二次電源１１０は、本明細書に記載の電力網支援システム１００を動作可能にする任意の電気的定格を有する。更に、二次電源１１０により、且つ、これを複数個追加することにより、電力網支援システム１００の拡張性が推進される。
【００２１】
電力網支援システム１００は、電力網１０２と結合された網電圧測定装置１１２を少なくとも１つ含んでいる。網電圧測定装置１１２は、網電圧信号１１３を発生させて送信し、本明細書に記載の電力網支援システム１００を動作可能にする、任意の装置であり、電圧トランスデューサ等である。電力網支援システム１００はまた、電力網１０２と結合された網周波数測定装置１１４を少なくとも１つ含んでいる。網周波数測定装置１１４は、網周波数信号１１５を発生させて送信し、本明細書に記載の電力網支援システム１００を動作可能にする、任意の装置であり、周波数トランスデューサ等である。
【００２２】
電力網支援システム１００は、電力網１０２と結合された網電流測定装置１１６（点線で図示）を少なくとも１つ含んでよい。網電流測定装置１１６は、網電流信号１１７（点線で図示）を発生させて送信し、本明細書に記載の電力網支援システム１００を動作可能にする、任意の装置であり、電流トランスデューサや電流変圧器等である。本実施例では、測定装置１１２、１１４、及び１１６は、それぞれが、局所化された網状態をよく表現する信号１１３、１１５、及び１１７を発生させることが容易であるように、電力網支援システム１００及び電力網１０２の一部分、即ち、これらの接合部１１８のすぐそばに配置される。或いは、測定装置１１２、１１４、及び１１６は、本明細書に記載の電力網支援システム１００を動作可能にする任意の場所に配置される。
【００２３】
電力網支援システム１００はまた、ＰＶ発電装置１０６と結合されたＰＶ電流測定装置１２０を少なくとも１つ含んでいる。ＰＶ電流測定装置１２０は、一方向電流１２４を表すＰＶ電流信号１２２を発生させて送信し、本明細書に記載の電力網支援システム１００を動作可能にする、任意の装置であり、電流トランスデューサや電流変圧器等である。電力網支援システム１００は更に、二次電源１１０と結合された二次電源電流測定装置１２６を少なくとも１つ含んでよい。二次電源電流測定装置１２６は、一方向電流１３０（点線で図示）を表す二次電源電流信号１２８（点線で図示）を発生させて送信し、本明細書に記載の電力網支援システム１００を動作可能にする、任意の装置であり、電流トランスデューサや電流変圧器等である。電力網支援システム１００はまた、インバータアセンブリ１０８と結合されたインバータ電流測定装置１３２を少なくとも１つ含んでいる。インバータ電流測定装置１３２は、インバータアセンブリ電流１３６を表すインバータアセンブリ電流信号１３４を発生させて送信し、本明細書に記載の電力網支援システム１００を動作可能にする、任意の装置であり、電流トランスデューサや電流変圧器等である。
【００２４】
電力網支援システム１００は、網オペレータ（図示せず）と電力網支援システム１００との間で二方向通信信号１４２（点線で図示）の伝送を行うことを容易にする電力網通信装置１４０（点線で図示）を含んでよい。このような通信信号１４２は、遠隔網状態や、オペレータが選択した開始及び停止のコマンド等を含む。電力網支援システム１００はまた、少なくとも１つの誘導電動機負荷通信装置１４４（点線で図示）を含んでよく、誘導電動機負荷通信装置１４４は、電力網支援システム１００と所定の誘導電動機負荷（例えば、大型誘導電動機や複数の空調（Ａ／Ｃ）用小型誘導電動機からなるバンク等）との間で誘導電動機負荷状態信号１４６（点線で図示）を伝送することを容易にする。このような誘導電動機負荷状態信号１４６は、電動機のオフ／オンステータス、誘導電動機の回転子の慣性力、電動機巻線における端子電圧等を含む。電力網支援システム１００は更に、少なくとも１つの外部制御装置１４８（点線で図示）を含んでよく、外部制御装置１４８は、任意の外部制御装置から電力網支援システム１００に外部制御信号１５０（点線で図示）を送信することを容易にする。このような外部制御信号１５０は、システム有効化信号、システムアクチュエーション信号、システムアクチュエーションブロック信号等を含む。電力網支援システム１００は更に、少なくとも１つのＰＶ配送システムステータス装置１５２（点線で図示）を含んでよく、ＰＶ配送システムステータス装置１５２は、ＰＶ発電装置１０６及びインバータアセンブリ１０８からＰＶ配送システムステータス信号１５４（点線で図示）を送信することを容易にする。このようなＰＶ配送システムステータス信号１５４は、ＰＶ発電装置１０６内の個々のＰＶセル（図示せず）及びインバータアセンブリ１０８内の個々の発火装置（図示せず）の電圧及び温度を含む。
【００２５】
本実施例では、電力網支援システム１００は、網電圧信号１１３、網周波数信号１１５、ＰＶ電流信号１２２、及びインバータアセンブリ電流信号１３４を入力とすることにより、完全に、本明細書に記載のように動作することが可能になる。このような制御システムアーキテクチャは、網周波数及び網電圧を一次変数として使用する擬似オープンループシステムを定義することにより、監視されていない誘導電動機負荷を制御する。上述の追加の計測により、本明細書に記載の電力網支援システム１００の動作を補完することが可能である。
【００２６】
本実施例では、電力網支援システム１００は、制御アルゴリズム及び制御ロジックを実行するように構成された、少なくとも１つの制御装置１６０又は他の処理装置を含んでいる。制御装置１６０は、少なくとも１つの処理装置１６１、処理装置１６１と結合されたメモリ装置１６２、及び処理装置１６１及びメモリ装置１６２と結合された通信インタフェース１６３を含んでいる。通信インタフェース１６３は、少なくとも１つの処理装置入力チャネルと、少なくとも１つの処理装置出力チャネルと（それぞれ、後で詳述）に結合されている。本明細書で用いる「処理装置」という用語は、システム及びマイクロコントローラ、縮小命令セット回路（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラム可能論理回路、及び他の任意の、本明細書に記載の機能を実行できる回路等、任意のプログラム可能システムを含む。これらの例はあくまで例であって、処理装置という用語の定義及び／又は意味をいかなる形でも限定するものではない。更に、本明細書で用いる「処理装置」という用語は、当該技術分野においてコンピュータと称される集積回路に限定されず、広く、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラム可能論理回路（ＰＬＣ）、特定用途向け集積回路、及び他のプログラム可能回路を意味し、これらの用語は、本明細書では区別なく用いている。
【００２７】
本明細書に記載の実施形態では、メモリ装置１６２は、コンピュータ可読媒体（ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等）及びコンピュータ可読不揮発性媒体（フラッシュメモリ等）等であってよい。或いは、フロッピー（商標）ディスク、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光磁気ディスク（ＭＯＤ）、及び／又はデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）等も使用可能である。本明細書に記載の実施形態では、追加入力チャネルとして、マウス及びキーボード等のオペレータインタフェースに関連付けられたコンピュータ周辺装置を含んでよい。或いは、スキャナ等のような、他のコンピュータ周辺装置も使用可能である。更なる出力チャネルとして、オペレータインタフェースモニタも使用可能である。ＲＡＭ及び記憶装置は、情報、並びに、処理装置が実行する命令を記憶したり、転送したりする。また、ＲＡＭ及び記憶装置を用いて、一時変数、静的（即ち、不変）情報及び命令、又は他の中間情報を記憶したり、処理装置による命令の実行中に処理装置に渡したりすることも可能である。実行される命令は、常駐セキュリティシステム制御コマンド等であってよい。命令シーケンスの実行は、ハードウェア回路及びソフトウェア命令のいかなる特定の組み合わせにも限定されない。
【００２８】
本明細書に記載の処理装置１６１は、複数の電気的コンポーネント及び電子的コンポーネントから、通信インタフェース１６３を介して送信されてきた情報を処理する。このような情報は、電圧信号、周波数信号、電流信号等であってよい。本実施例では、制御装置１６０は、ＰＶ配送システム１０４のそばに配置する。或いは、制御装置１６０は、本明細書に記載の電力網支援システム１００を動作可能にする任意の場所に配置し、例えば、ＰＶ配送装置１０４からある程度離れた場所に位置する遠隔筐体（図示せず）内に配置する。更に、実施形態によっては、制御装置１６０は、パーソナルコンピュータ、リモートサーバ、ＰＬＣ、分散制御システム（ＤＣＳ）キャビネット、インターネット対応ハンドヘルド装置等に内蔵された処理装置等であってよい。
【００２９】
本実施例では、制御装置１６０は、網電圧測定装置１１２及び網周波数測定装置１１４と動作可能に結合されている。制御装置１６０はまた、さらに別の装置とも動作可能に結合可能であり、具体的には、網電流測定装置１１６、ＰＶ電流測定装置１２０、二次電源電流測定装置１２６、インバータ電流測定装置１３２、電力網通信装置１４０、誘導電動機負荷状態通信装置１４４、外部制御装置１４８、ＰＶ配送システムステータス装置１５２等とも動作可能に結合可能である。
【００３０】
また、本実施例では、処理装置１６１は、少なくとも２つの機能論理ブロックがプログラムされている。第１の機能論理ブロック１６４は、電力網１０２への有効電流及び無効電流の注入を容易にする電流注入角度を算出するように十分にプログラムされている。第２の機能論理ブロック１６５は、第１の機能論理ブロック１６４と動作可能に結合されており、有効電流及び無効電流の注入値を、少なくとも部分的に、論理ブロック１６４によって算出された電力注入角度の関数として算出するように十分にプログラムされている。第１及び第２の機能論理ブロック１６４及び１６５は、後で詳述されるように、変動する入力に対して動的に応答するようにプログラムされている。
【００３１】
制御装置１６０の通信インタフェース１６３が受信する入力信号は、電圧測定装置１１２から送信された網電圧信号１１３、周波数測定装置１１４から送信された網周波数信号１１５、ＰＶ電流測定装置１２０から送信されたＰＶ電流信号１２２、インバータ電流測定装置１３２から送信されたインバータアセンブリ電流信号１３４等である。信号１１３、１１５、１２２、及び１３４は、通信インタフェース１６３からメモリ装置１６２に送信され、これらの信号は、少なくとも一時的にメモリ装置１６２に記憶される。信号１１３、１１５、１２２、及び１３４は、メモリ装置１６２から、処理装置１６１の第１の機能論理ブロック１６４に送信される。第１の機能論理ブロック１６４は、電流需要合計信号１６６及び電力注入角度信号１６８を含む複数の信号を決定する。電流需要合計信号１６６は、カスケードＦＩＤＶＲ事象を起こし得る網電圧過渡事象からの少なくとも部分的な回復を容易にするために、電力網支援システム１００が電力網１０２に注入しなければならない電流の合計値を表す。電力注入角度信号１６８は、電流需要合計の、有効電流需要及び無効電流需要への割り当てを表す。従って、第１及び第２の機能論理ブロック１６４及び１６５、並びに他の任意の、処理装置１６１内にあるプログラムは、電力網支援システム１００における、光起電力（ＰＶ）によって、故障に起因する電圧回復遅延（ＦＩＤＶＲ）を制御するシステムの実装を表す。
【００３２】
第２の機能論理ブロック１６５は、電流需要合計信号１６６及び電力注入角度信号１６８を受信して、有効電流注入信号１７０及び無効電流注入信号１７２を決定する。有効電流注入信号１７０及び無効電流注入信号１７２は、通信インタフェース１６３を介して、インバータアセンブリ１０８に送信される。インバータアセンブリ１０８は、無効電流注入量及び有効電流注入量（いずれも図示せず）を、有効電流注入信号１７０及び無効電流注入信号１７２に応じて変調して、接合部１１８から電力網１０２に注入する。典型的には、電力網の低電圧過渡事象の（３サイクルもの速い）速度及び所望の短い時間長、並びにＦＩＤＶＲ事象を回避したい意向のため、電流需要合計信号１６６は、インバータアセンブリ１０８及びＰＶ発電装置１０６の所定の定格パラメータによって決まり、このパラメータは、それぞれが対応する発火装置及び太陽電池（いずれも図示せず）の電流定格及び温度定格等である。このような機器定格パラメータは、上述のものに限定されず、処理装置１６１にプログラムされる。従って、本実施例では、インバータアセンブリ１０８は、典型的には、ＰＶ発電装置１０６で発電されてＰＶ発電装置１０６に一時的に蓄積されているＤＣ電流を交流（ＡＣ）電流に変換するように命令され、このＡＣ電流は、即ち、インバータアセンブリ１０８及びＰＶ発電装置１０６の最大電流パラメータに近いか、その最大電流パラメータにおける電流値であるインバータアセンブリ電流１３６である。また、本実施例では、インバータアセンブリ電流１３６は、電力注入角度信号１６８に応じて割り当てられる有効電流及び無効電流を含む。更に、本実施例では、電力注入角度信号１６８は、インバータアセンブリ電流１３６の有効電流成分及び無効電流成分（図示せず）の割り当てを変調する時刻に応じて変調される。
【００３３】
電力網支援システム１００の少なくとも幾つかの実施形態は、ＰＶ配送システムステータス装置１５２からＰＶ配送システムステータス信号１５４を受信するように十分にプログラムされており、ＰＶ配送システムステータス信号１５４は、ＰＶ発電装置１０６の個々のＰＶセル（図示せず）の電圧等を含む。更に、このような、電力網支援システム１００の実施形態は、指定されたインバータアセンブリ電流１３６が網電圧回復を支援するのに十分であるように、個々のＰＶセルの定電圧定格に対して所定のマージンが維持されるように、インバータアセンブリ電流１３６を変調するように十分にプログラムされている。更に、電力網支援システム１００の幾つかの実施形態は、ＰＶ電力配送システム１０４の動作の「オーバードライブモード」を可能にするように十分にプログラムされている。このようなオーバードライブモードは、指定された注入電流を、所定の時間にわたって、（限定ではなく）所定の電圧パラメータ及び温度パラメータに応じて決定された電流パラメータより多く発生させるような、ＰＶ発電装置１０６及び電力インバータアセンブリ１０８の駆動を容易にする。このようなオーバードライブモード機能は、インバータアセンブリ１０８や二次電源１１０等、電力網支援システム１００の他のコンポーネントも含むように拡張可能である。
【００３４】
また、電力網支援システム１００の少なくとも幾つかの実施形態は、日射によって発生した電力に加えて、個々のＰＶセル内にある潜在エネルギを用いて電圧を発生させるように、処理装置１６１において十分にプログラムされており、且つ、適切に選択されたＰＶセルアーキテクチャ及び材料を含んでいる。そのような日射後の発電によって、電力網支援システム１００から電力を短期的に抽出することを容易にするために、標準的なＰＶ発電方法、及び、より斬新な発電方法を用いて、本明細書に記載の電力網支援システムを動作可能にして推進する。これは、例えば、後で詳述するように、インバータアセンブリ１０８内の発火装置のスイッチング周波数を制御することである。
【００３５】
更に、電力網支援システム１００の少なくとも幾つかの実施形態は、ＰＶ発電装置１０６と並列に、又はＰＶ発電装置１０６の代わりに、二次電源１１０の動作を推進するように、処理装置１６１において十分にプログラムされている。このような実施形態では、二次電源電流１３０の制御は、ＰＶ発電装置１０６及びインバータアセンブリ１０８に関して上述したものと実質的同様であり、更に、網電圧回復動作をより積極的且つ／又は効果的に制御することを含む。
【００３６】
更に、電力網支援システム１００の少なくとも幾つかの実施形態は、網オペレータと電力網支援システム１００との間での二方向通信信号１４２の伝送を推進するように、処理装置１６１において十分にプログラムされている。このような通信信号１４２は、遠隔網状態や、現場オペレータが選択した開始及び停止のコマンド等を含む。例えば、遠隔網オペレータは、故障に起因する網電圧過渡事象が差し迫っていることの警告を受けることが可能であり、現地オペレータに指示して、電力網支援システム１００を動作可能状態にさせることが可能である。この動作可能状態では、遠隔網オペレータは、通信信号１４２を介して、状態変化を監視することが可能である。
【００３７】
また、電力網支援システム１００の少なくとも幾つかの実施形態は、電力網支援システム１００と所定の誘導電動機負荷（例えば、大型誘導電動機や、空調（Ａ／Ｃ）用小型誘導電動機等）との間での誘導電動機負荷状態信号１４６の伝送を推進するように、処理装置１６１において十分にプログラムされている。このような誘導電動機負荷状態信号１４６は、電動機のオフ／オンステータスや、電動機巻線における端子電圧等を含む。例えば、電力網支援システム１００のそのような実施形態を、電力網１０２と電気的に結合する際に、接合部１１８を影響下の誘導電動機と地理的に近接させることが可能である。この近接性により、電力網支援システム１００のそのような実施形態は、所定の誘導電動機負荷に対する電圧回復支援を監視及び提供することが容易になる。電力網支援システム１００のこのような実施形態の少なくとも幾つかは、所定の誘導電動機負荷の場所に、その負荷の端子電圧以外の変数を監視するための十分な装置を含む。例えば、そのような装置は、電流の監視、電動機の回転子の慣性負荷力の監視、電動機のストールの可能性の低減を容易にする誘導電動機のスリップ監視等を行う。また、例えば、回転子のストール解除又は回転子のストール防止の少なくともいずれかを容易にするために、誘導電動機の回転子慣性に対する力を誘起させることが可能である。本明細書で用いる「ストール解除」という用語は、本明細書に記載の回転子ロック状態から回転子を解放することを意味する。また、本明細書で用いる「慣性力」という用語は、固定子と回転子との空隙に起因する力等の、回転子の慣性に作用する力を意味する。
【００３８】
更に、電力網支援システム１００の少なくとも幾つかの実施形態は、任意の外部制御装置から電力網支援システム１００への外部制御信号１５０の伝送を推進するように、処理装置１６１において十分にプログラムされている。このような外部制御信号１５０は、システム有効化信号、システムアクチュエーション信号、システムアクチュエーションブロック信号等を含む。例えば、複数の電力網支援システム１００を、幾つかの電力網支援システム１００を待機状態にすることが可能であり、幾つかの電力網支援システム１００を稼働させることが可能であり、幾つかの電力網支援システム１００を、技術的理由（例えば、保守作業）により、運用から切り離して、個々の各電力網支援システム１００から隔離することが可能であるような地理的位置関係で配置することが可能である。
【００３９】
更に、電力網支援システム１００の少なくとも幾つかの実施形態は、制御装置１６０への特定の入力信号（例えば、誘導電動機のスリップ状態等）を表すプロキシ信号（図示せず）の発生を推進するように、処理装置１６１において十分にプログラムされている。また、電力網支援システム１００の少なくとも幾つかの実施形態は、電力網支援システム１００の特定のチューニングを推進する自己学習及び／又は人工知能の各機能を用いて、特定の網状態及び／又はシステム状態に対する特定の制御応答を容易にすることを推進するように、処理装置１６１において十分にプログラムされている。例えば、力網支援システム１００及び対応する誘導電動機負荷における様々なコンポーネントのヒステリシス特性は、所定の変動入力に対する所定の応答ラグ（遅延）に起因する少なくとも短期間のメモリ機構を与える。このようなヒステリシス特性の結果として、（例えば、誘導電動機の端子電圧等の）独立変数が増加しているか減少しているかに応じて、（例えば、誘導電動機の回転子トルク等の）従属変数が、異なる値を示す。その結果は、独立変数（即ち、端子電圧）の現在の値だけでなく、独立変数の過去の値にも依存するため、独立変数に対する従属変数（即ち、回転子トルク）の履歴依存性を誘起する。
【００４０】
また、電力網支援システム１００の少なくとも幾つかの実施形態は、発火装置（例えば、インバータアセンブリ１０８内のＩＧＢＴ）のスイッチング周波数を制御することを容易にするように、処理装置１６１において十分にプログラムされている。スイッチング周波数が低いと、６０ヘルツ（Ｈｚ）以外の周波数の電気的高調波が増えがちになる可能性がある。しかし、インバータアセンブリ１０８のスイッチング周波数を低くすることは、基本周波数の電流値（即ち、６０Ｈｚの有効電流信号及び無効電流信号）を大きくすることにつながる。更に、スイッチング周波数が高いと、内部の熱発生率が増えがちであり、スイッチング周波数が低いと、少なくとも短期間の間は、発火装置内の熱発生を低減することにつながり、同時に、電力網支援システム１００から注入される電流の総量が増える。
【００４１】
図２は、（図１に示した）電力網支援システム１００の使用時間に対する、誘導電動機（図示せず）の例示的な電圧、有効電流、無効電流、及び速度の、複数のグラフ２００である。
【００４２】
一般に、誘導電動機の回転子の誘導トルクは、回転子と固定子との間に延びる空隙で発生する電力に比例する。また、誘導トルクは、システム周波数に間接的に比例する。更に、発生する空隙電力は、固定子電流の二乗に比例し、電動機スリップに間接的に比例する。従って、一般に、スリップは大きく変動する可能性があり、システム周波数は殆ど変動しないと考えられるため、誘導電動機のストールを防止するためには、或いは、本明細書に記載のように誘導電動機のストールを解除するためには、電動機の固定子巻線に注入する電流の量を増やすことが、一般的に用いられる方法である。更に、独立した電流注入装置、例えば、電力網支援システム１００を用いて、電動機のストールを解除するのに十分な電流を注入することが可能である。また、一般に、電流注入装置から注入される電流の値が大きいほど、電動機のストールを回避又は補正できる確率が高くなる。また、一般に、電動機の固定子に伝送される電流の総量は、電流注入装置から注入される電流と、電力網から供給される電流との和である。更に、電動機巻線インピーダンス等を含むシステム等価インピーダンスを構成するリアクタンスの決定値は、基本システム周波数（即ち、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）に応じて決まる。
【００４３】
従って、電動機の固定子に伝送される電流の総量は、電動機スリップ、電動機の固定子の端子電圧、注入装置（即ち、電力網支援システム１００）から注入される電流、システム周波数の、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚからの変動、注入電流の、有効電流成分及び無効電流成分への割り当て（即ち、電流注入角度）等の変数によって決まる。制御が困難な変数は、電動機の固定子の端子電圧（主に電力網によって決まる）、電動機スリップ（少なくとも部分的には、網周波数及び電動機の固定子の慣性によって決まる）、網周波数、電力網から供給される有効電流及び無効電流等である。制御が容易な変数は、注入電圧１３６及び対応する電流注入角度である。
【００４４】
本実施例では、電力網支援システム１００は、全負荷の誘導電動機の固定子（図示せず）の定格消費電流の約３３％である値の（図１に示した）インバータアセンブリ電流１３６を注入することに定格されている。全体として、グラフ２００の各図では、実線は、注入された無効電流のみによる応答を示し、鎖線は、注入された有効電流のみによる応答を示し、破線は、注入された有効電流及び無効電流による応答を示している。
【００４５】
グラフ２００の第１のグラフ２０２は、網電圧過渡／電流注入事象中の時間に対する電動機の端子電圧を表している。グラフ２０２のｙ軸２０４は、端子電圧を、パーセント（％）単位で、０．０％から１５０％まで１０％刻みで表している。また、グラフ２０２のｘ軸２０６は、時間を、秒単位で、０秒から２秒まで０．２秒刻みで表している。グラフ２０２は更に、無効電流曲線２０８、有効電流曲線２１０、並びに有効及び無効電流曲線２１２を示している。本実施例では、有効電流及び無効電流の組み合わせを用いたこれらの例において、電流注入角度を４５°一定とし、有効電流及び無効電流の各割り当てを全注入電流（即ち、インバータアセンブリ電流１３６）の７１％ずつとしている。電流注入角度を一定としたのは、説明のためである。ただし、電力網支援システム１００は、網電圧、網周波数、電動機スリップ等の測定された状態に応じて電流注入角度を変えるように構成されている。
【００４６】
また、グラフ２００の第２のグラフ２１４は、網電圧過渡／電流注入事象中の時間に対する電動機の速度を表している。グラフ２１４のｙ軸２１６は、電動機の速度を、パーセント（％）単位で、８５％から１００％まで１０％刻みで表している。グラフ２１４も、ｘ軸２０６を有する。グラフ２１４は更に、無効電流曲線２１８、有効電流曲線２２０、並びに有効及び無効電流曲線２２２を示している。
【００４７】
更に、グラフ２００の第３のグラフ２２４は、網電圧過渡／電流注入事象中の時間に対する電動機の無効消費電力を表している。グラフ２２４のｙ軸２２６は、無効消費電力を、パーセント（％）単位で、０％から２００％まで２０％刻みで表している。グラフ２２４も、ｘ軸２０６を有する。グラフ２２４は更に、無効電流曲線２２８、有効電流曲線２３０、並びに有効及び無効電流曲線２３２を示している。
【００４８】
また、グラフ２００の第４のグラフ２３４は、網電圧過渡／電流注入事象中の時間に対する電動機の有効消費電力を表している。グラフ２３４のｙ軸２３６は、有効消費電力を、パーセント（％）単位で、０％から２００％まで２０％刻みで表している。グラフ２３４も、ｘ軸２０６を有する。グラフ２３４は更に、無効電流曲線２３８、有効電流曲線２４０、並びに有効及び無効電流曲線２４２を示している。
【００４９】
また、グラフ２００の第５のグラフ２４４は、網電圧過渡／電流注入事象中の時間に対するＰＶインバータの無効電流注入量を表している。グラフ２４４のｙ軸２４６は、ＰＶインバータの無効電流注入量を、パーセント（％）単位で、−２０％から４０％まで１０％刻みで表している。グラフ２４４も、ｘ軸２０６を有する。グラフ２４４は更に、無効電流曲線２４８、有効電流曲線２５０、並びに有効及び無効電流曲線２５２を示している。有効電流曲線２５０が約０．０のままであるのは、無効電流だけがインバータアセンブリ１０８から注入されているためである。
【００５０】
また、グラフ２００の第６のグラフ２５４は、網電圧過渡／電流注入事象中の時間に対するＰＶインバータの有効電流注入量を表している。グラフ２５４のｙ軸２５６は、ＰＶインバータの有効電流注入量を、パーセント（％）単位で、−２０％から４０％まで１０％刻みで表している。グラフ２５４も、ｘ軸２０６を有する。グラフ２５４は更に、無効電流曲線２５８、有効電流曲線２６０、並びに有効及び無効電流曲線２６２を示している。無効電流曲線２６０が約０．０のままであるのは、有効電流だけがインバータアセンブリ１０８から注入されているためである。
【００５１】
本実施例では、（図１に示した）電力網１０２は、約０．２秒において定格電圧の約１００％から定格電圧の約５％への、故障に起因する一時的電圧低下が発生する。電動機は、過渡事象の最初から最後まで、全負荷状態のままである。網電圧は、約０．２５秒から０．３秒において回復し始めるが、誘導電動機負荷のストールのために、網電圧回復は鈍化する。このような、対応する電動機のストールは、第２のグラフ２１４では、定格速度の、約８７％までの減少として示されており、第３のグラフ２２４では、無効消費電流の、定格の約１８０％までの増加として示されており、第４のグラフ２３４では、有効消費電流の、定格の約４０％までの減少として示されている。更に、グラフ２４４及び２５４に示すように、電力網支援システム１００は、約０．２５秒から０．３秒において、電流の注入を開始する。
【００５２】
本実施例では、無効電流だけが電力網支援システム１００から注入される場合、電動機の端子電圧の曲線２０８は、約０．８秒において完全に回復する。これは更に、曲線２１８、２２８、及び２３８でも示されている。曲線２４８は、無効電流注入量が電動機の定格の約３３％まで増加することを示しており、これは、電力網支援システム１００の定格の１００％である。曲線２４８に示すように、電力網支援システム１００による無効電流の注入は、約０．８秒において網が回復すると減少し、電力網支援システム１００は、約０．９秒から約１．５秒にかけて無効電流を受け取る。
【００５３】
また、本実施例では、有効電流だけが電力網支援システム１００から注入される場合、電動機の端子電圧の曲線２１０は、約０．９５秒において完全に回復する。これは更に、曲線２２０、２３０、及び２４０でも示されている。曲線２６０は、有効電流注入量が電動機の定格の約３３％まで増加することを示しており、これは、電力網支援システム１００の定格の１００％である。曲線２６０に示すように、電力網支援システム１００による有効電流の注入は、約０．８秒において網が回復すると減少し、電力網支援システム１００は、約１．０５秒から約１．５秒にかけて有効電流を受け取る。
【００５４】
更に、本実施例では、有効電流及び無効電流が電力網支援システム１００から約４５°の電流注入角度で注入される場合、電動機の端子電圧の曲線２１２は、約０．６秒において完全に回復する。これは更に、曲線２２２、２３２、及び２４２でも示されている。曲線２５２及び２６２は、両方とも、有効電流注入量及び無効電流注入量が電動機の定格の約２３．５％まで増加することを示しており、これは、電力網支援システム１００の定格の約７１％である。曲線２５２及び２６２に示すように、電力網支援システム１００による有効電流及び無効電流の注入は、約０．６秒において網が回復すると減少し、電力網支援システム１００は、約０．８５秒から約１．３秒にかけて有効電流及び無効電流を受け取る。
【００５５】
従って、有効電流及び無効電流の両方の注入によって、回復時間の短縮、電力網支援システム１００から注入される電流の低減、電力網支援システム１００内での定格パラメータに対するマージンの増加、並びに、電力網支援システム１００内に伝送される回復後オーバーシュート及び電流の低減が同時に行われる。
【００５６】
図３は、電流注入角度に対する回復時間のグラフ３００である。グラフ３００のｙ軸３０２は、回復時間を、秒単位で、０．０秒から１．０秒まで０．２秒刻みで表している。また、グラフ３００のｘ軸３０４は、電流注入角度を、度（°）単位で、０°から１００°まで２０°刻みで表している。グラフ３００は更に、３３％電動機定格曲線３０６を示している。即ち、電力網支援システム１００は、対応する誘導電動機負荷の約３３％に定格されている。曲線３０６は、ほぼ放物線状であって、最小値を、電流注入角度が約３５°、回復時間が約０．３５秒の点３０８において有する。グラフ３００はまた、２０％電動機定格曲線３１０を示している。即ち、電力網支援システム１００は、対応する誘導電動機負荷の約２０％に定格されている。曲線３１０は、ほぼ放物線状であって、最小値を、電流注入角度が約４７°、回復時間が約０．６５秒の点３１２において有する。曲線３００は更に、点３０８及び３１２を通って延びる軌跡曲線３１４を示している。従って、曲線３００は、電力網支援システム１００の電流注入量定格が増加するに従って、回復時間及び必要な電流注入角度の両方が著しく減少することを示している。
【００５７】
図４は、電動機ストール補正システム、即ち、（図１に示した）電力網支援システム１００の組立方法の実施例４００のフロー図である。本実施例では、（図１に示した）インバータ式、即ち、光起電力式（ＰＶ）発電装置１０６を、（図１に示した）電力インバータアセンブリ１０８と結合する（４０２）。電力インバータアセンブリ１０８を、少なくとも１つの誘導電動機（図示せず）と結合する（４０４）。（図１に示した）少なくとも１つの制御装置１０６を、電力インバータアセンブリ１０８と動作可能に結合する（４０６）。ＰＶ発電装置１０６から電力インバータアセンブリ１０８に電流を伝送するように、制御装置１６０をプログラムする（４０８）。更に、電力インバータアセンブリ１０８から誘導電動機に有効電流及び無効電流を伝送するように、制御装置１６０をプログラムする（４１０）。更に、有効電流及び無効電流を、電力網周波数及び電力網電圧の少なくとも一方に応じて変調するように、制御装置１６０をプログラムする（４１２）。
【００５８】
本明細書に記載の実施形態は、電力網支援システムを提供する。具体的には、故障に起因する電圧回復遅延（ＦＩＤＶＲ）を制御する光起電力（ＰＶ）式のシステムを、電力網支援システムのハードウェア及びソフトウェアに実装することにより、電力網における一時的電圧低下の大きさを減らし、その継続時間を短縮して、ＦＩＤＶＲ事象の早期回避及びＦＩＤＶＲ事象からの早期回復をしやすくする。また、特に、本明細書に記載の実施形態では、空調（Ａ／Ｃ）用圧縮機駆動用誘導電動機のすぐ近くに物理的に配置されたＰＶ装置（装置屋上設置式住宅用ソーラーパネル等）を使用する。一実施形態では、電力網支援システムは、網周波数及び網電圧等の入力を用いて、ストールした誘導回転子に対して、回転子ロック状態、即ち、ストール状態からの解除を促進するための十分なトルクを与えるために電力網に注入すべき有効電流及び無効電流の最適量を決定する。或いは、別の実施形態では、電力網支援システムは、ＰＶ装置と電気的に並列結合された追加電源を含む。このような電源は、容量性蓄積装置、電池蓄積装置、及び／又は慣性蓄積装置の任意の組み合わせを含むことが可能であり、これによって、電力網への注入電流を増やすこと、及び／又は電力網支援システムが電力網に電力を注入している時間を延ばすことが可能である。更に、このような追加電源により、電力網支援システムの規模拡大が容易になる。更に、代替として、追加実施形態では、電力網支援システムは、より高度な制御機能が実装されており、また、追加入力を含んでいる。追加入力は、電力網支援システムの電圧、電流、温度、外部コマンド、人工知能、（電力網支援システムの中を通って伝送される電流を増やす）インバータ装置及びＰＶ装置の駆動機能、並びに誘導電動機の負荷状態等である。従って、本明細書に記載の電力網支援システムは、住宅設備及び商用設備のユーザが早期かつ広く一般的に採用する正当な可能性がある、電力網全体にわたる課題に対する低コストソリューションを推進するものである。
【００５９】
以上、電圧過渡の低減を容易にする、拡充された電力網支援システム及び電力網の支援システムの動作方法の実施例を詳説した。この電力網支援システム及び方法は、本明細書に記載の特定の実施形態に限定されることはなく、電力網支援システムのコンポーネント及び／又はその方法のステップを、本明細書に記載のその他のコンポーネント及び／又はステップと別個独立に使用してもよい。例えば、電力網支援システム及び／又は方法は、その他の電力系統及び方法との組み合わせにおいても使用可能であり、本明細書に記載の電力網支援システムでの実施のみに限定されることはない。むしろ、実施例をその他多くの電力網支援アプリケーションと組み合わせて実施及び使用できる。
【００６０】
本発明の様々な実施形態の特定の特徴について、図面によっては記載されていたり記載されていなかったりする場合もあるが、これはあくまでも便宜的なものである。本発明の原理に従って、どの図面のどの特徴も、その他の図面のどの特徴との組み合わせにおいても参照及び／又はクレームすることができる。
【００６１】
本明細書では、最適な態様を含めた例を用いて本発明を開示しているが、これによって当業者は、任意の装置又はシステムの作製及び使用、並びにこれに付随する任意の方法の実施を含め、本発明を実施することができる。本発明の特許請求の範囲は請求項に記載されているが、当業者に想到可能なその他の例も包含し得る。こうしたその他の例は、請求項の文言と相違ない構成要素を有する場合、又は請求項の文言と実質的に相違ない等価の構成要素を含む場合、本発明の特許請求の範囲に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００６２】
１００  電力網支援システム
１０２  電力網
１０４  光起電力式（ＰＶ）電力配送システム
１０６  ＰＶ発電装置
１０８  電力インバータアセンブリ
１１０  二次発電源
１１２  網電力測定装置
１１３  網電圧信号
１１４  網周波数測定装置
１１５  網周波数信号
１１６  網電流測定装置
１１７  網電流信号
１１８  接合部
１２０  ＰＶ電流測定装置
１２２  ＰＶ電流信号
１２４  ＰＶ電流
１２６  二次電源電流測定装置
１２８  二次電源電流信号
１３０  二次電源電流
１３２  インバータ電流測定装置
１３４  インバータアセンブリ電流信号
１３６  インバータアセンブリ電流
１４０  電力網通信装置
１４２  二方向通信信号
１４４  誘導電動機負荷状態通信装置
１４６  誘導電動機負荷状態信号
１４８  外部制御装置
１５０  外部制御信号
１５２  ＰＶ配送システムステータス装置
１５４  ＰＶ配送システムステータス信号
１６０  制御装置
１６１  処理装置
１６２  メモリ
１６３  通信インタフェース
１６４  第１の機能論理ブロック
１６５  第２の機能論理ブロック
１６６  電流需要合計信号
１６８  電流注入角度信号
１７０  有効電流注入信号
１７２  無効電流注入信号
２００  複数のグラフ
２０２  第１のグラフ
２０４  ｙ軸
２０６  ｘ軸
２０８  無効電流曲線
２１０  有効電流曲線
２１２  有効及び無効電流曲線
２１４  第２のグラフ
２１６  ｙ軸
２１８  無効電流曲線
２２０  有効電流曲線
２２２  有効及び無効電流曲線
２２４  第３のグラフ
２２６  ｙ軸
２２８  無効電流曲線
２３０  有効電流曲線
２３２  有効及び無効電流曲線
２３４  第４のグラフ
２３６  ｙ軸
２３８  無効電流曲線
２４０  有効電流曲線
２４２  有効及び無効電流曲線
２４４  第５のグラフ
２４６  ｙ軸
２４８  無効電流曲線
２５０  有効電流曲線
２５２  有効及び無効電流曲線
２５４  第６のグラフ
２５６  ｙ軸
２５８  無効電流曲線
２６０  有効電流曲線
２６２  有効及び無効電流曲線
３００  グラフ
３０２  ｙ軸
３０４  ｘ軸
３０６  ３３％曲線
３０８  点
３１０  ２０％曲線
３１２  点
３１４  軌跡曲線
４００  方法
４０２  インバータ式発電装置を電力インバータアセンブリと結合する
４０４  電力インバータアセンブリを少なくとも１つの誘導電動機と結合する
４０６  少なくとも１つの制御装置を電力インバータアセンブリと動作可能に結合する
４０８  インバータ式発電装置から電力インバータアセンブリに電流を伝送するように、制御装置をプログラムする
４１０  電力インバータアセンブリから誘導電動機に有効電流及び無効電流を伝送するように、制御装置をプログラムする
４１２  有効電流及び無効電流を、電力網周波数及び電力網電圧の少なくとも一方に応じて変調するように、制御装置をプログラムする
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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