(57)【要約】  ＡＣ電力システムのための再構成可能なＡＣインターフェースを提供するためのシステムおよび方法が提示される。方法は、電力源および負荷との間で送電するための再構成可能なＡＣインターフェースを埋め込むことと、再構成可能なＡＣインターフェースのインターフェースの電圧および電流を監視することと、監視に基づいて電力源の切り換えをすることとを含む。システムは再構成可能なＡＣインターフェースを備え、再構成可能なＡＣインターフェースはＤＣ電力をＡＣに変換するインバータと、インバータ、他の切換スイッチ、およびＡＣバスを接続するためのインターフェースを有する切換スイッチと、インバータおよびＡＣバス間で送電するように切換スイッチを動的に構成するコントローラとをさらに備える。
2014505457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクログリッド（１００、２００、３００、４００、５００）を制御する方法であって、
前記マイクログリッド（１００、２００、３００、４００、５００）にインターフェースを有する再構成可能なＡＣインターフェースを埋め込むステップであって、前記マイクログリッド（１００、２００、３００、４００、５００）が、前記インターフェースと電気的に接続する負荷（１１２、５１２）および複数の電力源（１０２、３０２、３０４）を備えるステップと、
前記再構成可能なＡＣインターフェースを、前記電力源（１０２、３０２、３０４）の少なくとも１つから前記再構成可能なＡＣインターフェースを介して前記負荷（１１２、５１２）に送電するように構成するステップと、
前記再構成可能なＡＣインターフェースの前記インターフェースの少なくとも１つの電圧および電流を監視するステップと、
前記再構成可能なＡＣインターフェースを、前記電圧および前記電流を監視する前記ステップに基づいて、異なる電力源から前記負荷（１１２、５１２）に送電するように切り換えるステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記インターフェースの周波数および位相を監視するステップと、
前記再構成可能なＡＣインターフェースの内部フェーズロック発振器（６１２）を前記周波数および前記位相に同期するステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記再構成可能なＡＣインターフェースを、前記電力源の第１のものから前記電力源（１０２、３０２、３０４ ）の少なくとも第２のものへ、前記負荷（１１２、５１２）に電力を供給するために動的に再構成することにより、前記負荷に電力を無停電供給するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記電力源の前記第１のものは商用電力網を備え、前記電力源（１０２、３０２、３０４）の第２のものは分散型エネルギー資源システムを備えることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記再構成可能なＡＣインターフェースは、前記分散型エネルギー資源システムからのＤＣ電力を前記負荷（１２１、５１２）用のＡＣ電力に逆変換することを特徴とする請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
前記電力源が、商用電力網、および分散型エネルギー資源システムを備えることと、
前記分散型エネルギー資源システムから前記商用電力網に前記再構成可能なＡＣインターフェースを介して送電するステップをさらに備えることと
を特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記分散型エネルギー資源システムから前記負荷（１１２、５１２）に前記再構成可能なＡＣインターフェースを介して送電するステップをさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
再構成可能なＡＣインターフェースのインターフェースに電気的に接続された電力源を、前記電力源の前記電力が指定された電力を下回る場合に切り離すステップと、
前記電力が指定された期間に指定された電力に回復した場合に前記電力源を再接続するステップと
をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項９】
マイクログリッド（１００、２００、３００、４００、５００）用の再構成可能なＡＣインターフェースであって、
ＤＣ電力源をＡＣ電力源に変換するインバータ（１０４、２０４、３０４）と、
前記インバータ（１０４、２０４、３０４）への電気的インターフェースおよび第１のＡＣバス（３０８ａ、８０６ａ）への電気的インターフェースを備える第１の切換スイッチ（８０４ａ）と、
前記第１の切換スイッチ（８０４ａ）への電気的インターフェース、および第２のＡＣバス（３０８ｂ、８０６ｂ）への電気的インターフェースを備える第２の切換スイッチ（８０４ｂ）と、
前記インバータ（１０４、２０４、３０４）、前記第１のＡＣバス（３０８ａ、８０６ａ）、および前記第２のＡＣバス（３０８ｂ、８０６ｂ）の間で送電するために、前記第１の切換スイッチ（８０４ａ）および前記第２の切換スイッチ（８０４ｂ）を動的に構成するように適合されたコントローラと
を備えることを特徴とする再構成可能なＡＣインターフェース。
【請求項１０】
前記第２のＡＣバス（３０８ｂ、８０６ｂ）は負荷（１１２、５１２）に電気的に接続されており、前記第１のＡＣバス（３０８ａ、８０６ａ）は商用電力網に電気的に接続されており、前記コントローラは、前記負荷（１１２、５１２）が商用電力網から絶縁されて、前記負荷（１１２、５１２）への電力が中断されることなく前記負荷が前記インバータから電力を受けるように、前記第１の切換スイッチ（８０４ａ）および前記第２の切換スイッチ（８０４ｂ）を動的に構成するように適合されていることを特徴とする請求項９に記載の再構成可能なＡＣインターフェース。
【請求項１１】
前記コントローラは、前記負荷（１１２、５１２）を前記商用電力網から切り離すための信号を受信するように適合されていることを特徴とする請求項９または１０に記載の再構成可能なＡＣインターフェース。
【請求項１２】
前記第１のＡＣバス（３０８ａ、８０６ａ）の電気的パラメータを検出するセンサをさらに備えており、
前記コントローラは、前記第１のＡＣバス（３０８ａ、８０６ａ）上で検出された前記電気的パラメータに基づいて、前記第１のＡＣバス（３０８ａ、８０６ａ）を切り離すように前記第１の切換スイッチ（８０４ａ）を動的に構成するように適合されている
ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の再構成可能なＡＣインターフェース。
【請求項１３】
前記コントローラは、所定の期間に指定の電圧および電流を達成する第１のＡＣバス（３０８ａ、８０６ａ）上の前記電気的パラメータに基づいて、前記第１の切換スイッチを前記第１のＡＣバス（３０８ａ、８０６ａ）に再接続するように動的に構成するように適合されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の再構成可能なＡＣインターフェース。
【請求項１４】
前記ＤＣ電力源をＡＣ電力源に変換する第２のインバータをさらに備えており、
前記第２の切換スイッチ（８０４ｂ）は、前記第２のインバータへの電気的インターフェースをさらに備えており、
前記コントローラは、第１の切換スイッチ（８０４ａ）を、前記インバータから第１のＡＣバス（３０８ａ、８０６ａ）に送電するように動的に構成するように、および前記第２の切換スイッチ（８０４ｂ）を、前記第２のインバータおよび前記第２のＡＣバス（３０８ｂ、８０６ｂ）の間で送電するように、動的に構成するように適合されている
ことを特徴とする請求項９〜１３のいずれか一項に記載の再構成可能なＡＣインターフェース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書にて説明される主題の実施形態は、全体としてマイクログリッド用の再構成可能なＡＣインターフェースのためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの先進国では、大規模な集中型の発電所で電力の相当量を発電し、商用電力網または電力系統の電力線を介して送電されている。発電所は、一般に、化石燃料、原子力発電または水力発電をベースとしている。しかしながら、電力は、例えばローカル発電機および利用可能な太陽光、風力、または地熱資源を使用してローカルに発電することもできる。ローカルに発電された電力は、マイクログリッドと呼ばれる独自の電力網上にあるのが一般的である。マイクログリッドに発生する余剰電力は、マイクログリッドをローカルな電力系統に電気的に接続し、マイクログリッド内へのまたは外からの電気のネットフローを測定するためのネットメータリングにより電力会社に戻して販売することができる。
【０００３】
伝統的に、電力系統は、ＡＣ、すなわち交流であり、電力系統へのマイクログリッドインターフェースはグリッドタイインバータを使用している。グリッドタイインバータは、電力会社からの電力がダウンした場合にインバータを電力系統から切り離し、電力会社が再び正常に動作しているときのみ再接続することを保証する単独運転防止スイッチを使用している。単独運転防止スイッチは、電力会社の作業者がダウンした電力線または動作不良の変圧器の修理をしている可能性がある場合に、マイクログリッドが電力系統に電力を供給することを防止するための安全機能である。これはマイクログリッドで発電した電力から電力系統を保護するが、マイクログリッド自体の停電の可能性が残っている。
【０００４】
マイクログリッドは、必要に応じて電力会社による負荷制限が可能なディスパッチ負荷としてその場合にマイクログリッドを扱う電力会社の負荷制限プログラムに参加することができる。マイクログリッドの所有者は、合意された時間数および期間数まで削減することに同意するものとする。見返りとして、通常、マイクログリッドの所有者のためのインセンティブは、全体的な光熱費の支払いを低く抑えた低廉なエネルギー料金、または停電のリスクに置かれている実際の負荷のための電源容量および／またはエネルギー報酬などである。通常、所有者は、電力会社のサービスが中断されようとしているときに通知を受け、要求に応じて顧客の負荷が制限されたことの検証は、メータデータに基づいて事後的に行われている。所有者は、要求された負荷制限の指示に応じないことを選択することもできるが、指示に応じないことへの罰則が頻繁に課され厳しいものかもしれない。いくつかの負荷制限プログラムでは、警告なしに直ちに負荷が中断される。現在のマイクログリッドソリューションは、電力会社の負荷制限要求に応じながら負荷に電源が供給され続けることを可能にするソリューションには対処していない。
【０００５】
マイクログリッドがより一般になるにつれて、それらがグリッドの安定性に及ぼす影響は大きくなるであろう。マイクログリッドによって引き起こされる望ましくない動的な相互作用が、送電線のトリッピングの主要な高負荷となる可能性を高める。現在のマイクログリッドソリューションは、電力系統および送電線の安定性を高めるためにマイクログリッドの動的な性質を利用する電力系統の設計に対処していない。
【発明の概要】
【０００６】
再構成可能なＡＣインターフェースを使用したマイクログリッドの電気的接続を管理するためのシステムおよび方法が提示される。一実施形態では、再構成可能なＡＣインターフェースは、マイクログリッド上で無停電電源を維持する。一実施形態では、再構成可能なＡＣインターフェースは、追加のエネルギー資源またはバックアップ用の発電機をシームレスにマイクログリッドに追加することにより負荷を制限する必要がなくなる。一実施形態では、再構成可能なＡＣインターフェースは、電力系統の安定性を高め送電線路電力制限が増加することを可能にするため、動的に電力を電力系統に追加したり取り去ったりすることを可能にする。
【０００７】
一実施形態では、方法は、電力源および負荷間で送電するための再構成可能なＡＣインターフェースを埋め込むことと、再構成可能なＡＣインターフェースのインターフェースの電圧および電流を監視することと、監視に基づいて電力源の切り換えをすることとを備える。 
【０００８】
一実施形態では、システムは、ＤＣ電力源をＡＣ電力に変換するインバータをさらに備える再構成可能なＡＣインターフェースと、インターフェースをインバータ、他の切換スイッチ、およびＡＣバス間で接続する切換スイッチと、インバータおよびＡＣバス間で送電するために切換スイッチを動的に構成するコントローラとを備える。
【０００９】
一実施形態では、システムは、ＤＣ電力源をＡＣ電力に変換するインバータと、インバータ、ＡＣ電力源、およびＡＣ電力バス間で電気的相互接続をするために相互接続された切換スイッチと、ＡＣおよびＤＣ電力源を監視するためのセンサと、インバータ、ＡＣ電力源、および少なくともセンサの測定値に部分的に基づいてＡＣ電力バス間で相互接続された切換スイッチが電力の流れを制御するように動的に構成するコントローラとを備える。
【００１０】
考察される特徴、機能、および利点は、本開示の様々な実施形態において独立して実現することができるか、またはさらに詳細な他の実施形態において組み合わせることができる。そのような実施形態は、以下の説明および図面を参照して見ることができる。
【００１１】
添付の図面は、マイクログリッド用の再構成可能なＡＣインターフェースを提供するためのシステムおよび方法の種々の実施形態を示す。各図の簡単な説明が以下に提供される。なお、各図において同一の参照番号を有する要素は、同一または機能的に類似の要素を示す。加えて、参照番号の左端の桁は参照番号が最初に現れた図面を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、電力系統へのＡＣインターフェースを有するグリッドタイマイクログリッド（ｇｒｉｄ−ｔｉｅｄ−ｍｉｃｒｏｇｒｉｄ）を示す図である。
【図２】図２は、マイクログリッド用の再構成可能なＡＣインターフェースの一実施形態における、電力系統へのＡＣインターフェースを有する無停電マイクログリッド、および負荷とは独立したＡＣインターフェースを示す図である。
【図３】図３は、マイクログリッド用の再構成可能なＡＣインターフェースの一実施形態における、電力系統への１つのＡＣインターフェースを有するオフグリッドマイクログリッド、およびオフグリッド電力源への１つのＡＣインターフェースを示す図である。
【図４】図４は、マイクログリッド用の再構成可能なＡＣインターフェースの一実施形態における、送電線路がローカル発電源と負荷から電力会社を切り離すリモートオフグリッドマイクログリッドを示す図である。
【図５】図５は、マイクログリッド用の再構成可能なＡＣインターフェースの一実施形態における、電力系統、オフグリッド電力源、および送電線路への複数の接続を有する分散型マイクログリッドを示す図である。
【図６】図６は、マイクログリッド用の再構成可能なＡＣインターフェースの一実施形態における、内部正弦波発生器を示す図である。
【図７】図７は、マイクログリッド用の再構成可能なＡＣインターフェースの一実施形態における、ＤＣ入力フロントエンドを示す図である。
【図８】図８は、マイクログリッド用の再構成可能なＡＣインターフェースの一実施形態における、高電力電子機器を示す図である。
【図９】図９は、マイクログリッド用の再構成可能なＡＣインターフェースの一実施形態における、マイクログリッドの再構成可能なＡＣインターフェースを実装する例示的な方法の流れ図である。
【図１０】図１０は、マイクログリッド用の再構成可能なＡＣインターフェースの一実施形態における、マイクログリッドの再構成可能なＡＣインターフェースを制御する例示的な方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の詳細な説明は、本質的に単なる例示であり、本発明の実施形態、またはそのような実施形態の用途および使用を限定することを意図したものではない。さらに、前述の技術分野、背景技術、発明の概要または以下の詳細な説明において提示されるいかなる明示的または暗示的な理論に縛られることを意図するものではない。
【００１４】
分散型エネルギー資源（ＤＥＲ）システムは、公益事業会社によって維持される従来の商用電力網の代替、または機能向上を提供するために使用される小規模な発電技術（典型的には３ｋＷから１０，０００ｋＷの範囲内）である。マイクログリッドは、通常は従来の集中型の電力系統に接続されて動作している発電、エネルギー貯蔵、および負荷のローカライズされたグループである。
【００１５】
ここで図１を参照すると、グリッドタイマイクログリッド１００用の従来の構成が提示されている。グリッドタイマイクログリッド１００では、電力源１０２ａ、１０２ｂ（総称して電力源１０２）は、インバータ１０４ａおよび１０４ｂ（総称してインバータ１０４）に接続される。典型的な電力源は、化石燃料発電装置、太陽電池パネル、風力タービン、または地熱ポンプである。インバータ１０４は、電力源１０２の直流電流、すなわちＤＣ電力を、電力を使用する負荷１１２に商用電力線１１０を介して送電するのに適した交流電流、すなわちＡＣ電力に変換する。インバータ１０４は、ＡＣ電力の位相を商用電力線１１０のＡＣ電力の位相に同期させる。インバータ１０４がグリッドまたは商用電力線１１０に接続されているので、これはグリッドタイ構成と呼ばれる。単独運転防止スイッチ、またはＡＣ切断スイッチ１０６ａ、１０６ｂ（総称してＡＣ切断スイッチ１０６）は、インバータ１０４を商用電力線１１０から切り離すことを可能にする。
【００１６】
ＡＣ切断スイッチ１０６は、インバータ１０４から引き出される電力が大き過ぎるときに、切り離しまたはトリップを行う。例えば、嵐や事故が原因で電力線が交差または地上に落下するなどのために電力線に短絡があるとき、ＡＣ切断スイッチ１０６は、商用電力線１１０からインバータ１０４をトリップし切り離す。電力会社側に停電があることを示している、商用電力線１１０上に電力が存在しない場合にも、ＡＣ切断スイッチ１０６はトリップしてもよい。これは、グリッドタイマイクログリッド１００を電力会社の作業者により作業されている電力線上の有効電力（ａｓｓｅｒｔｉｎｇ  ｐｏｗｅｒ）から保護する安全機能である。さらに、ＡＣ切断スイッチ１０６は、電力会社による負荷制限要求の結果として商用電力線１１０から切り離してもよい。
【００１７】
グリッドタイマイクログリッド１００では、ネットメータリング装置１０８ａ、１０８ｂ（総称してネットメータリング装置１０８）は、グリッドタイマイクログリッド１００により商用電力線１１０に追加したり、商用電力線１１０から引き出される電力を監視する機能を実行する。電力会社およびグリッドタイマイクログリッド１００からのＡＣ電力は、商用電力線１１０を介して電力を使用する負荷１１２に配電される。回路遮断器１１４は、負荷１１２の電気的短絡または他の誤動作が発生した場合に商用電力線から負荷１１２を切り離すための安全機能である。回路遮断器１１４は、負荷１１２でサービスを実行するために商用電力線１１０から負荷１１２を切り離すために手動でトリップすることができる。
【００１８】
実施形態では、１つ以上のインバータ１０４、ＡＣ切断スイッチ１０６、およびネットメータリング装置１０８にコマンド、制御、および監視機能を可能にするための通信リンク１６１がある。通信リンク用のいくつかの非限定的な例示的プロトコルおよび物理層は、監視制御およびデータ収集（ＳＣＡＤＡ）、Ｘ．２５、ＴＣＰ／ＩＰ、ＵＤＰ、シリアルベースの通信、ファイバーベースの通信、無線通信などである。
【００１９】
次に、図２を参照すると、無停電マイクログリッド２００の一実施形態が提示される。無停電マイクログリッド２００では、電力源１０２はデュアル出力インバータ２０４ａ、２０４ｂ（総称してデュアル出力インバータ２０４）に接続され、デュアル出力インバータ２０４は、ＡＣ切断スイッチ１０６を介して商用電力線１１０にグリッド接続されている。ネットメータリング装置１０８は、無停電マイクログリッド２００により商用電力線１１０に追加されるまたは商用電力線１１０から引き出される電力を監視する。しかしながら、デュアル出力インバータ２０４は、回路遮断器１１４を介して負荷１１２への電力を供給する１組のローカルＡＣ切断スイッチ２０６に接続する。通信リンク１１６は、コマンド、制御、および監視機能を可能にする。
【００２０】
デュアル出力インバータ２０４は、接続間の影響を最小限に抑えるため、負荷１１２への接続から商用電力線１１０への接続を切り離す。各デュアル出力インバータ２０４により、または商用電力線１１０から負荷１１２に供給される電力の量は独立して調節される。無停電マイクログリッド２００では、デュアル出力インバータ２０４は負荷１１２への電力供給を中断せずにシームレスに電力系統および商用電力線１１０に接続し、電力系統および商用電力線１１０から切り離すことができる。
【００２１】
無停電マイクログリッド２００は、便宜上２つのデュアル出力インバータ２０４および単一の負荷１１２で示されているが、無停電マイクログリッド２００のアーキテクチャは、任意の数の負荷１１２をサポートし、複数の出力インバータを利用するように適合させることができる（図示せず。）
【００２２】
次に、図３を参照すると、オフグリッドマイクログリッド３００の構成が提示される。分散型オフグリッドマイクログリッド３００では、電力源３０２ａ、３０２ｂ（総称して電力源３０２）は、インバータ３０４ａおよび３０４ｂ（総称してインバータ３０４）に接続される。インバータ３０４は、並列であり、一方のインバータ３０４ｂが、オフグリッドマイクログリッド３００用の定電圧源である出力を有するマスターである。もう一方のインバータ３０４ａは、ＡＣバス３０８により同期される可変電流源である出力を有するスレーブである。インバータ３０４は、回路遮断器１１４により保護されている負荷１１２への電力を分担する。オフグリッドマイクログリッド３００の構成の一実施形態では、スレーブインバータ３０４ａは、例えば、別の発電機、電力源３０２ａにより供給される一方、マスターインバータ３０４ｂは、発電機などの電力源３０２ｂ、つまりオフグリッドインバータにより供給される。スレーブインバータ３０４ａは、そのＡＣ出力をオフグリッドインバータ、マスターインバータ３０４ｂに同期させるので、したがってスレーブインバータ３０４ａは、グリッドタイインバータである。いくつかの実施形態では、インバータ３０４は、同期する同期インバータ用の同期インバータ出力に存在するＡＣ電力を必要とするグリッドタイ同期インバータであることに留意されたい。すなわち、ＤＣ電力をＡＣ電力に変換するために、ＡＣ電力源は、同期を提供することが利用可能でなければならない。これらの実施形態では、同期インバータは、公共電力会社、別のマイクログリッド、または別のスタンドアロンインバータのいずれかからの電力も利用できない、スタンドアロンのアプリケーションでは使用することができない。
【００２３】
次に、図４を参照すると、リモートオフグリッドマイクログリッド４００の構成が提示される。リモートオフグリッドマイクログリッド４００では、電力源３０２ａ、３０２ｂ（総称して電力源３０２）は、インバータ３０４ａおよび３０４ｂ（総称してインバータ３０４）に接続される。電力源３０２ｂおよびインバータ３０４ｂがローカルＡＣバス３０８ｂに電力を供給する一方、電力源３０２ａおよびインバータ３０４ａは、リモートＡＣバス３０８ａに電力を供給する。オフグリッドマイクログリッド３００と同様に、一方のインバータ３０４ｂ、ローカルインバータは、マスターであり、別のインバータ３０４ａ、リモートインバータがスレーブである。しかしながら、リモートＡＣバス３０８ａは、送電線路３１０を介してローカルＡＣバス３０８ｂに接続される。送電線路３１０は、グリッドタイインバータ３０４ａおよび電力源３０２ａをオフグリッドインバータ３０４ｂおよびローカル電力源３０２ｂからかなりの距離離れて変位させることを可能にする。負荷１１２により引き起こされる電力の引き出しは変化可能であり、送電線路３１０は、ローカルＡＣバス３０８ｂおよびリモートＡＣバス３０８ａ間で位相差を発生することが可能な非ゼロインピーダンスを有する。必要に応じて、負荷平衡レギュレータ３１４ａおよび３１４ｂ（総称して負荷平衡レギュレータ３１４）は、負荷１１２によるローカルＡＣバス３０８ｂ上の瞬時の電力引き出しにより良く対応するためにローカルＡＣバス３０８ｂおよびリモートＡＣバス３０８ａを調節しバランスをとる。実施形態では、これらの負荷平衡レギュレータ３１４はまた、例えば、シュナイダーエレクトリック社から入手可能な静止型無効電力補償装置、キャパシタバンク、およびフィルタを使用して、電力の品質を維持するための制御可能な送電線路補償装置を含む。
【００２４】
次に、図５を参照すると、分散型マイクログリッド５００の構成が提示される。分散型マイクログリッド５００では、電力源３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ、および３０２ｄ（総称して電力源３０２）は、インバータ３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、および３０４ｄ（総称してインバータ３０４）に接続される。電力源３０２ｂおよびインバータ３０４ｂは、オフグリッドであり、第１のＡＣバス３０８ａに電力を供給する。電力源３０２ａおよびインバータ３０４ａは、第１のＡＣバス３０８ａにグリッド接続される。インバータ３０４ａおよび３０４ｂは、第１の負荷５１２ａが接続される第１のＡＣバス３０８ａに電力を供給する。電力源３０２ｃおよびインバータ３０４ｃは、第２のＡＣバス３０８ｂにグリッド接続される。電力源３０２ｄおよびインバータ３０４ｄは、オフグリッドであり、第２の電力発生源から電力を供給する。インバータ３０４ｃおよび３０４ｄは、第２の負荷５１２ｂが接続される第２のＡＣバス３０８ｂに電力を供給する。第１のＡＣバス３０８ａは、送電線路３１０を介して第２のＡＣバス３０８ｂに接続される。第３の負荷５１２ｃは、第３のＡＣバス３０８ｃを介してインバータ３０４ｃに接続される。負荷平衡レギュレータ３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃ、および３１４ｄ（総称して負荷平衡レギュレータ３１４）は、ＡＣバス３０８ａ、３０８ｂ、および３０８ｃ（総称してＡＣバス３０８）上の負荷を調節しバランスをとる。用語ＡＣバス３０８は、外部機器および施設への電力線および送電線などと同様に、機器または設備内の内部バスを包含することを意図している。用語ＡＣバス３０８は、説明の明瞭性のために全体で使用されているが、ＡＣバスの１つの特定の種類を単に限定することを意図していない。動作において、第１の負荷５１２ａ、第２の負荷５１２ｂ、および第３の負荷５１２ｃ（総称して負荷５１２）は、インバータ３０４のいずれかから電力を受け取る。回路遮断器１１４は負荷５１２からＡＣバス３０８を保護する。
【００２５】
インバータ３０４および負荷平衡レギュレータ３１４は、様々な電力源３０２を分散型マイクログリッド５００にシームレスに統合することを可能にする。図５に示すように、分散型マイクログリッド５００はスタンドアロン構成、または電力系統から自立して示されている。しかしながら、実施形態では、分散型マイクログリッド５００は電力系統に接続することができる（図示せず）。電力系統に接続されると、すべてのインバータ３０４は通常グリッドタイインバータとして構成される。しかしながら、実施形態では、インバータ３０４のうちの１つ以上は、同期電圧源として構成することができる。この構成は、例えば共通接点の電力系統点（またはＰＯＣ）が長送電線路３１０上にあるとき、分散型マイクログリッド５００の安定性にとって必要または重要でさえある場合がある。
【００２６】
分散型マイクログリッド５００は、電力系統に接続するまたは電力系統から切り離す（自立）ことができ、分散型エネルギー資源（ＤＥＲ）システムは、負荷５１２を切り離すまたは損なうことなく必要に応じて電力源３０２として追加したりまたは除去したりすることができる。ＤＥＲは、通常、例えばインバータ３０４により必要とされるまで発電したＤＣ電力を蓄えておく電池などのエネルギー貯蔵システムに結合された再生可能エネルギー源を備える。
【００２７】
一実施形態において、インバータ３０４は、ＤＥＲからのＤＣ電力をＡＣ電力に変換する再構成可能なＡＣインターフェースを備える。インバータ３０４は、上述したようにマスターインバータまたはスレーブインバータである場合に応じて、定電流源または定電圧源となることができる。インバータ３０４が電力系統にグリッド接続されるときには、インバータ３０４の出力は、電力系統と同期した定電流源となることができる。インバータが定電流源である実施形態では、インバータ３０４の出力は、内部正弦波発生器により内部的に同期される。しかしながら、インバータ３０４の出力は、別のインバータ３０４と同期するときには可変電流源となることができる。出力が電力系統または別のインバータ３０４のどちらに同期しているかどうかは、システム設計上の選択肢である。例えば、先進国での典型であるような、電力系統が安定しており電力会社へのアクセスが広く利用可能である場合は、分散型マイクログリッド５００を、電力系統に同期させることができる。しかしながら、電力が複数の独立した電力会社または供給源から使用されているか、または発展途上国での場合ように、電力サービスの信頼性が低い遠隔地や、戦争や内戦時代など、戦場でのように一時的な設置用など、商用電力が一般に不安定である場合には、分散型マイクログリッド５００が同期を提供することが好ましい時もある。
【００２８】
再構成可能なＡＣインターフェースは、外部電力の調節および負荷平衡を提供する。これを行うため、インバータ３０４、は２つの分離出力を有している。第１の出力は共有負荷電力需要に対してである。第２の出力はローカル負荷電力需要に対してである。インバータ３０４の分離出力への電力は利用可能な電力量により制御され調節することができ、インバータ３０４が、共有負荷およびローカル負荷に供給される電力を優先することを可能にする。例えば、共有電力需要がローカル負荷よりも大きいかまたは高い優先度を有する場合、ローカル負荷への電力は共有負荷需要電力が充足された後の残余電力であろう。
【００２９】
いくつかの負荷は可変電力の引き出しを有している。例えば、冷却ユニットは多くの場合コンプレッサーがオンとなるときに非常に大きい初期起動電力を必要とするが、その後は低い定常状態の電力利用に落ち着く。同様に、モーターおよびその他の非線形負荷は、電力を調節されていない、または同期化されていないようになるようにすることが可能なオフバランスＡＣバス３０８に寄与するインピーダンスを有する。補償するために、負荷平衡レギュレータ３１４は、ＡＣバス３０８を安定化させるために利用される。一実施形態では、負荷平衡レギュレータ３１４は、サージを防止し必要に応じて瞬時電力を供給する、キャパシタまたはキャパシタ−インダクタ回路等の受動型デカップリング素子を有する。デカップリング素子に加えて、負荷平衡レギュレータ３１４は、当技術分野で理解されるように、各位相間の不平衡電圧を補償するために能動素子を利用することができる。例示的負荷平衡レギュレータ３１４は、自動電圧レギュレータ、Ｓｔａｃｏ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なモジュラ型電力調節システムである。次いで、インバータ３０４は、電力源３０２から負荷５１２への効率的な送電を達成するために過渡状態からＡＣ電力を調節する。
【００３０】
次に、図６を参照すると、一実施形態では、ＡＣ切断スイッチ１０６に加えて、インバータ３０４は内部正弦波発生器６００付きで設計されている。内部正弦波発生器６００は、商用電力線１１０またはＡＣバス３０８の１相に接続する、分離された同期入力６０２を備える。分離された同期入力６０２は、実施形態では降圧変圧器である絶縁変圧器６０４を用いて分離される。コンパレータ６０６は、絶縁変圧器６０４からの波形を電圧リファレンス６０８と比較し方形波を出力する。電圧制御コンパレータ、またはＶＣＯ６１０は、ＶＣＯ６１０を分離された同期入力６０２の位相および周波数にフェーズロックするためにコンパレータ６０６、水晶発振器６１２、およびＶＣＯ６１０の三相出力６１６の１相からのフィードバックからの方形波を使用する（実際には、ＶＣＯ６１０は周波数の倍数にフェーズロックされ、かつその後、Ｎ分周カウンタ６１４により所望の周波数に低減される）。これは、内部の正弦波発生器６００が分散型マイクログリッド５００をローカル電力網に即時に同期させることを可能にする。分離された同期入力６０２から入力がない場合、ＶＣＯ６１０は、水晶発振器６１２のみを用いてＶＣＯ６１０により誘導される周波数であるかもしれない最後の既知の位相および周波数を維持する。ＶＣＯ６１０の出力は、ＶＣＯ６１０の出力を受け取るＮ分周カウンタ６１４に入力され、三相出力６１６を生成するためにそれを分周する。三相出力６１６は、典型的に位相差が、５０／６０Ｈｚで、０度、１２０度、２４０度である。実施形態では、周波数および位相は、例えば多数の航空機および宇宙船が４００Ｈｚを利用しているように、システムのタイプに合わせて選択することができる。三相出力６１６は、ＤＥＲまたは他の電力源からのＤＣ電力を商用電力線１１０またはＡＣバス３０８に電力を供給するための適切な周波数および位相のＡＣ電力に変換するインバータ３０４により使用される。
【００３１】
内部正弦波発生器６００の分離同期入力６０２は、インバータ３０４がグリッド接続されている場合には電力系統に、またはインバータ３０４がオフグリッドである場合にはプライマリマスターインバータ３０４に接続される。インバータ３０４が電力系統に接続されている、またはグリッド接続されている場合、インバータ３０４の同期入力は、内部正弦波発生器６００を商用電力線１１０にフェーズロックすることができる。このインバータ３０４がプライマリマスターインバータ３０４として割り当てられている場合、内部正弦波発生器６００は、シームレスな送電を容易にするために電力網に同期する。
【００３２】
一実施形態では、分散型エネルギー資源（ＤＥＲ）システムからのＤＣ電力は、ＤＣ入力７００のフロントエンドに接続される。ＤＣ入力７００のフロントエンドは、コントロールユニット７０４、他のコンピューティング論理回路、およびインバータ３０４の電子機器に電力を供給するためのＤＣ電圧と同様に、内部正弦波発生器６００用の電圧リファレンス６０８を供給するＡＣ−ＤＣ電源７０２を備える。例示目的のみのために＋５Ｖ出力として示されているが、ＡＣ−ＤＣ電源７０２の出力は、インバータ３０４およびサポート用電子部品を実装するために望ましい３．３Ｖ、５Ｖ、１２Ｖ、−１２Ｖ、−４８Ｖ、または任意の他の電力としてもよいことに留意すべきである。例えば、ＡＣ−ＤＣ電源７０２は、ＴＤＫラムダ（ＴＤＫ−Ｌａｍｄａ）のＧｅｎｅｓｙｓ（商標）  ＡＣ−ＤＣプログラマブル電源である。当業者によって理解されるように、実施形態では、ＡＣ−ＤＣ電源７０２をＤＥＲから直接ＤＣ電力を利用するＤＣ−ＤＣ電源とすることができる。ＤＣ入力７００はまた、ＤＥＲからの電力の引き出しまたは電力の可用性に関する情報を提供する電圧計７０６および電流計７０８を備える。実施形態では、電圧計７０６および電流計７０８は、例えばホール効果センサを用いて、インラインまたは電力線外にある。実施形態では、ＤＥＲ自体は、ＤＣ入力７００に電圧および電流出力を与える。コントロールユニット７０４は、図８のＡＣバスインターフェース８０６ａまたは切換スイッチ８０４のローカル負荷インターフェース８０６ｂに関連付けられているホールセンサ８０２とともに、ＤＥＲの電圧計７０６により感知される電圧、および電流計７０８により感知される電流を監視する論理回路を備える。コントロールユニット７０４は、負荷１１２に電力を供給する再構成可能な切換スイッチ８０４を構成する方法を決定するためにこれらの感知入力を使用する。例えば、コントロールユニット７０４は、負荷１１２に冗長電力を供給するためにインバータ３０４および定電圧源出力を並列化することができる。実施形態では、コントロールユニット７０４は、ユーザ入力に応じて切換スイッチ８０４を設定するための外部信号またはコマンドを受信する。例えば、ユーザまたは電力会社コマンドに応答して、コントロールユニット７０４は、電力会社要求に応答して優先度の低い負荷１１２を制限する、負荷１１２を電力系統から除去しＤＥＲ資源を用いて給電する、または電力系統の不安定が発生した場合に負荷を電力系統から切り離すように切換スイッチ８０４を構成することができる。実施形態では、コントロールユニット７０４は、電力系統の電圧を測定する光アイソレータ（図示せず）を用いてＡＣバスインターフェース８０６ａを監視する。
【００３３】
次に、図８を参照すると、一実施形態では、インバータ３０４は、ＤＣ電力をＡＣ電力に変換し、電力系統およびＤＥＲから負荷に電力を動的にルーティングするための高電力電子機器８００を備える。ＤＥＲのＤＣ入力からＡＣ電力を生成するために、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、すなわちＩＧＢＴ  ８１０ａ、８１０ｂ、８１０ｃ、８１０ｄ、８１０ｅ、８１０ｆ（総称してＩＧＢＴ  ８１０）は、絶縁変圧器８１２ａまたは８１２ｂ（総称して絶縁変圧器８１２）により所望の電圧に昇圧されたＤＣ入力７００からのＤＣ電力をチョップする。ＩＧＢＴ  ８１０により、およびその後絶縁変圧器８１２により生成された波形は、内部正弦波発生器６００の三相出力６１６からの入力を絶縁変圧器８１２からほぼ正弦波ＡＣ波形を生成するための適切な波形に整形する、ドライバ回路８０８ａ、８０８ｂ、８０８ｃ、８０８ｄ、８０８ｅ、８０８ｆ（総称してドライバ回路８０８）により決定される。一実施形態では、ドライバ回路８０８は、内部正弦波発生器６００の三相出力６１６から正弦波波形を生成する。ドライバ回路８０８およびＩＧＢＴ ８１０は、電力業界で一般に利用可能な高電力変換回路である。絶縁変圧器８１２の１つの非限定的な例は、ＡＢＢグループから入手できるＲＥＳＩＢＬＯＣ（登録商標）乾式変圧器などの乾式変圧器である。絶縁変圧器８１２は１２０／２０８ＶＡＣ、２４０／４４８ＶＡＣ、または他の任意の電圧、および５０Ｈｚ、６０Ｈｚ、４００Ｈｚ、などの任意の標準または非標準の周波数であり得る。一実施形態では、絶縁変圧器８１２および内部正弦波発生器６００は、動的に切り換え可能であり、高電力電子機器８００が現在の動作環境に適した電力を生成することを可能にする。例えば、内部正弦波発生器６００は、米国での動作用に６０Ｈｚの波形を生成するであろうが、欧州またはアジアで動作するときには５０Ｈｚの波形に切り換えることになる。米国以外の世界のほとんどの地域では、電力は５０Ｈｚで配電される。
【００３４】
絶縁変圧器８１２からのほぼ正弦波ＡＣ波形は、１つ以上の切換スイッチ８０４ａ、８０４ｂ（総称して切換スイッチ８０４）に供給される。切換スイッチ８０４は、電力源および負荷１１２の間で電力を動的にルーティングする再構成可能なＡＣインターフェースの一部である。切換スイッチ８０４は、インバータ３０４、商用電力線１１０、ＡＣ電力バス３０８、負荷１１２などの様々な電力源からのＡＣ電力を受け取り再送電するための電気的インターフェースを有する。実施形態では、切換スイッチ８０４は、ちょうど１つのインターフェースを他のちょうど１つのインターフェースに接続する。例えば、切換スイッチ８０４は、インバータ３０４を負荷１１２に接続することができ、または切換スイッチ８０４は、別の切換スイッチ８０４の出力を商用電力線１１０に接続することができる。別の実施形態では、切換スイッチ８０４は、１つのインターフェースを複数の他のインターフェースに接続する。例示的切換スイッチ８０４は、１５０アンペアから４０００アンペア定格までの切り換りタイプがノーマルクローズまたはプログラム型のコーラー切換スイッチである。切換スイッチ８０４はコントロールユニット７０４からの入力、例えばコマンドまたは信号を受信し、絶縁変圧器８１２、共通ＡＣバスインターフェース８０６ａ、およびローカル負荷インターフェース８０６ｂ間の電力ルートを動的に再構成する。切換スイッチ８０４は、共通ＡＣバスインターフェース８０６ａとの間で送電することを可能にする。例えば、共通ＡＣバスインターフェース８０６ａが商用電力線１１０、または電力網に接続されている場合、ＤＥＲから生成された電力は電力会社に戻して販売し、電力網の負荷により使用することができる。またはローカル負荷１１２が電力を必要とする場合は、次に切換スイッチ８０４は、共通ＡＣバスインターフェース８０６に接続された商用電力線１１０から、ローカル負荷インターフェース８０６ｂに接続されたローカル負荷１１２に電力を供給するように構成することができる。同様に、切換スイッチ８０４は、ＡＣバス３０８に接続されているときに、共通ＡＣバスインターフェース８０６ａとの間で送電することができる。実施形態では、ＡＣバスインターフェース８０６は、共通ＡＣバスインターフェース８０６ａの電流および／または電圧を監視するためのホール効果センサ８０２を備える。ホール効果センサ８０２は、コントロールユニット７０４が共通ＡＣバスインターフェース８０６ａを介して供給される電力を監視し、負荷１１２に電力を供給するために切換スイッチ８０４を動的に構成することを可能にする。
【００３５】
切換スイッチ８０４は、１つ以上の電力系統に分散型マイクログリッド５００の一部分を接続したり、切り離したりするために、再構成可能なＡＣインターフェースを提供する。分散型マイクログリッド５００が商用電力線、または電力網に接続されたとき、インバータ３０４は電力網にシームレスに接続される、または切り離すことができる。２つの切換スイッチ８０４が例説では提供されているが、２つ、３つ、または任意の数の切換スイッチ８０４を有するインバータ３０４が負荷、ＡＣバス３０８、および逆変換電気機器８０８、８１０、８１２への複数の接続をサポートするように想定される。切換スイッチ８０４を使用して電力源から負荷に動的にルーティングする能力は、インバータ３０４を再構成可能なＡＣインターフェースにする。再構成可能なＡＣインターフェースは、必ずしもインバータの機能を含む必要はなく、実施形態では切換スイッチ８０４のみを含むことができることに留意すべきである。
【００３６】
一実施形態では、コントロールユニット７０４は、ＤＥＲからの電圧および電流、ならびに共通ＡＣバスインターフェース８０６ａからの電圧および電流を監視する。ＤＥＲから電力が所定の時間、例えば３秒、指定された電圧および電流のレベルの範囲内である場合、その後コントロールユニット７０４は、電力が絶縁変圧器８１２ａから共通ＡＣバス８０６ａ、およびＡＣバス３０８または商用電力線１１０のいずれかに流れるように切換スイッチ８０４ａが閉じる設定をする。電力系統へのＤＥＲ電力のこの供給中に、コントロールユニット７０４は、ＤＥＲ電力が範囲内にあることを確認するためにＤＥＲ入力を連続的に追跡する。一実施形態では、コントロールユニット７０４は、ＤＥＲ入力上で最大点電力追跡、すなわちＭＰＰＴを行う。コントロールユニット７０４はまた、電力系統上の任意の誤りを検出するために共通ＡＣバス８０６ａを連続的に監視する。ＤＣ電力が規定の電圧および電流レベル以下であるとき、コントロールユニット７０４は、商用電力線１１０から絶縁変圧器８１２ａに戻る電力を防止するため、切換スイッチ８０４ａを開く設定をする。しかしながら、切換スイッチ８０４ａおよび切換スイッチ８０４ｂ間の接続は、商用電力線１１０からの電力がローカル負荷インターフェース８０６ｂおよび負荷１１２に流入し続けるように閉じたままである。逆変換電子機器８０８ａ、８１０ａ、８１２ａを損傷する恐れがある条件が共通ＡＣバス８０６ａ上に存在する場合、コントロールユニット７０４は、切換スイッチ８０４ａを切り離す。コントロールユニット７０４は、ＡＣ電力系統が健全であることを確認するために共通ＡＣバス８０６ａを監視し、そうでない場合は電力系統から切換スイッチ８０４ａを切り離し、ＡＣ商用電力網が再び健全となったときに再接続する。
【００３７】
本開示は、三相電力用の分散型マイクログリッド５００を示しているが、分散型マイクログリッド５００は、例えば１１０／１２０Ｖ電気システムまたは他の任意の単相電力システムなど、単相電力にも等しく適用可能である。
【００３８】
次に、図９を参照すると、分散型マイクログリッド５００に再構成可能なＡＣインターフェースを埋め込む９００の例示的な方法の流れ図が提示される。再構成可能なＡＣインターフェースは、例えば電力網に接続する９０４ことにより、またはＤＥＲシステムからのＤＣ電力をＡＣ電力に逆変換する９０６ことにより、１つ以上の電力源３０２から電力を受け取る９０２。再構成可能なＡＣインターフェースが電力網に接続した場合、次に電力網の周波数および位相が監視され９０８、再構成可能なＡＣインターフェースは、電力網と同期される９１０。再構成可能なＡＣインターフェースは、電力源３０２および負荷１１２の電圧と電流を監視する９１２。再構成可能なＡＣインターフェースは、電力源３０２および負荷１１２のどちらに接続されるかを決定するために電圧および電流を監視する９１２。例えば、マスターになるように構成されたインバータ３０４としての起動時に（すなわち、他のインバータ３０４は、スレーブまたはリモートＡＣインターフェースである）、再構成可能なＡＣ電源インターフェースは、分散型マイクログリッド５００の電力線上ですでに電力がオンとなっていないことを確認するために最初にチェックするように構成される。再構成可能なＡＣインターフェースは、現在の分散型マイクログリッド５００および電力源３０２および負荷１１２の所望の構成に応じて、いくつかの様々な方法で構成することができる。ＤＥＲシステムがマイクログリッドの負荷により必要とされるよりも多くの電力を供給している場合、再構成可能なＡＣインターフェースは、電力を電力網に戻して送るように構成される９１４。負荷１１２がローカルＤＥＲから給電される場合、再構成可能なＡＣインターフェースは、ＤＥＲに接続されたインバータ３０４から負荷１１２にローカルに送電するように構成される９１６。負荷が電力を必要とする場合、再構成可能なＡＣインターフェースは、電力網、ＤＥＲ、または発電機などの電力源３０２から負荷１１２に送電するように構成される９１８。その電力源３０２が故障する、またはサービスから取り除く必要がある、または分散型マイクログリッド５００の電力線上の負荷が、より多くの電力を必要とする場合、次に再構成可能なＡＣインターフェースは、１つ以上の他の電力源３０４から負荷１１２に送電することにより無停電電源を提供するように構成される９２０。電力網が不安定になる、または分散型マイクログリッド５００の所有者が要求される場合、再構成可能なＡＣインターフェースは、電力網から、または他の電力源３０２から分散型マイクログリッド５００を切り離す９２２ことができる。また、必要に応じて、再構成可能なＡＣインターフェースは、切り離された個々の負荷、または複数の負荷に接続された電力線により負荷を制限するために使用される９２４ことができる。実施形態では、それらの負荷１１２は、給電なし、または所望によりＤＥＲおよびインバータ３０４により給電され続けることができる。
【００３９】
次に、図１０を参照すると、分散型マイクログリッド５００内で再構成可能なＡＣインターフェースを制御する１０００例示的な方法の流れ図が提示される。最初に、分散型マイクログリッド５００の現在の構成が決定される１００２。分散型マイクログリッド５００が商用電力網などの、電力会社にグリッド接続されている１００４場合、次に再構成可能なＡＣインターフェースのすべては、グリッド接続構成に設定される１００６。再構成可能なＡＣインターフェースのインバータ３０４は、電力系統の周波数および位相に同期し１００８、再構成可能なＡＣインターフェースは、電流源として電力線に電力を追加する１０１０。分散型マイクログリッド５００がグリッド接続されていない場合は、次に分散型マイクログリッド５００は、切り離されたマイクログリッド構成で動作する１０１２。分散型マイクログリッド５００におけるインバータ３０４のいずれかが、マスターＡＣインターフェースとして構成される１０１４。マスターＡＣインターフェースは、電力線上に電力がないことを確認して１０１６から、他のインバータ３０４が基準周波数および位相として使用する基準電圧ＶＡＣを電力線に供給する１０１８。したがって、他のローカルインバータ３０４は、スレーブＡＣインターフェースとして設定される１０２０。これらのスレーブインバータ３０４は、電力が現在必要とされるか否かによって、補助またはスタンバイモードに置かれる１０２２。スレーブＡＣインターフェースとして構成されている１０２０インバータ３０４は、電力線と同期して１０２４電流源として電力線に電力を追加する１０１０。例えば、送電線路３１０の他端で、リモートであるインバータ３０４は、リモートＡＣインターフェースとして構成される１０４０。これらのリモートインバータ３０４は、例えば電力線上に電力があるか否か、電力線インピーダンス、電力レベル、周波数、位相、周波数および位相の安定度などのローカル電力線パラメータを検証する１０４２。リモートインバータ３０４は、電力線に同期する１０２４。リモートインバータ３０４が非調節モード１０２６で実行されている場合、例えば、近くに電力系統が存在しない、およびリモートインバータが電力線の唯一の電力源である場合に、次にリモートインバータ３０４は、基準電圧ＶＡＣを電力線に供給する１０１８。他のリモートインバータ３０４は、リモートインバータ３０４に対するスレーブ構成で動作し、調節モードで動作する１０２８。リモートインバータ３０４が調節モードで動作している１０２８場合には、電流源として電力線に電力を追加する１０１０。分散型マイクログリッド５００はまた、電力を安定に保つために必要に応じてローカル負荷を制限する１０３４、補助電力源を追加する１０３６、および回線補償器を設定する１０３８ことにより電力線を調節する１０３２。負荷はまた、分散型マイクログリッド５００に動的に追加するとともに電力線に接続する１０３０ことができる。
【００４０】
図１〜図１０および添付のテキストで上記したように、ＤＣ電力源をＡＣ電力源に変換する複数のインバータと、前記インバータ、ＡＣ電力源、およびＡＣ電力バスを電気的に相互接続するための複数の相互接続された切換スイッチとを含むシステムが開示される。システムはまた、前記ＤＣ電力源および前記ＡＣ電力源を監視するための複数のセンサと、前記複数のセンサからのセンサ読取値に少なくとも部分的に基づいて、前記インバータ、前記ＡＣ電力源、および前記ＡＣ電力バス間の電力の流れを制御するための前記相互接続された切換スイッチを動的に構成するコントローラとを含んでいてもよい。
【００４１】
上記したシステムの一実施形態では、コントローラは、相互接続された切換スイッチを前記ＡＣ電力バス上の負荷から前記ＡＣ電力源を電気的に切り離すことからなる群から選択された構成に構成し、前記ＡＣ電力バスを前記ＡＣ電力源から前記インバータのいずれかに前記ＡＣ電力バスへの電力を中断することなく切り換え、前記複数のインバータを前記電力源から電気的に切り離し、前記インバータの第１のものを前記ＡＣ電力源に電気的に接続し、前記インバータの第２のものを前記ＡＣ電力バスに電気的に接続してもよい。
【００４２】
さらに、添付のテキストおよび図１〜図１０において上記に示すように、マイクログリッド用の再構成可能なＡＣインターフェースが開示される。再構成可能なＡＣインターフェースは、ＤＣ電力源をＡＣ電力源に変換するインバータと、インバータへの電気的インターフェースおよび第１のＡＣバスへの電気的インターフェースを含む第１の切換スイッチと、第１の切換スイッチへの電気的インターフェースおよび第２のＡＣバスへの電気的インターフェースを含む第２の切換スイッチとを含む。また、ＡＣインターフェースは、インバータ、前記第１のＡＣバス、および第２のＡＣバス間で送電するために第１の切換スイッチおよび第２の切換スイッチを動的に構成するように適合されたコントローラを含んでいてもよい。
【００４３】
再構成可能なＡＣインターフェースの一実施形態では、第２のＡＣバスは負荷に電気的に接続され、第１のＡＣバスは商用電力網に電気的に接続され、コントローラは負荷への電力を中断することなく、負荷が商用電力網から切り離され、負荷がインバータからの電力を受け取るように、第１の切換スイッチおよび第２の切換スイッチを動的に構成するように適合される。
【００４４】
再構成可能なＡＣインターフェースの一代替案では、コントローラは、商用電力網から負荷を切り離す信号を受信するように適合される。さらに別の実施形態では、請求項１１に記載の再構成可能なＡＣインターフェースが、第１のＡＣバスの電気的パラメータを検出するセンサをさらに含んでいてもよく、前記コントローラは、第１のＡＣバス上で検出された電気的パラメータに基づいて第１のＡＣバスを切り離すために前記第１の切換スイッチを動的に構成するように適合される。
【００４５】
再構成可能なＡＣインターフェースの別の代替案では、コントローラは、所定の期間指定された電圧および電流を達成する第１のＡＣバス上の電気的パラメータに基づいて、第１の切換スイッチを第１のＡＣバスに再接続するように動的に構成する。
【００４６】
再構成可能なＡＣインターフェースの別の代替案では、ＤＣ電力源をＡＣ電力源に変換する第２のインバータ、および前記第２の切換スイッチは、前記第２のインバータへの電気的インターフェースをさらに備え、コントローラはインバータから第１のＡＣバスに送電するために第１の切換スイッチを動的に構成するように、および第２のインバータおよび第２のＡＣバスとの間で送電するために第２の切換スイッチを動的に構成するように適合される。 
【００４７】
再構成可能なＡＣインターフェースの別の代替案では、センサは前記ＡＣバスへの電気的インターフェースの周波数および位相を監視するために利用され、フェーズロック発振器がセンサと通信して再構成可能なＡＣインターフェースを周波数および位相に同期させる。
【００４８】
再構成可能なＡＣインターフェースの別の代替案では、ＤＣ電力源は分散エネルギー資源システムであり、第１のＡＣバスが商用電力網に電気的に接続され、第２のＡＣバスが負荷に電気的に接続される。
【００４９】
図面に示し、上記した本発明の実施形態は、添付の特許請求の範囲内でなされ得る多数の実施形態の例示である。ＡＣ電力システムのための再構成可能なＡＣインターフェースを提供するためのシステムおよび方法の多数の他の構成が、開示されているアプローチを利用して作成することができることが意図される。発行する特許の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されることが出願人の意図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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