(57)【要約】標準的な電源ソケットを使用して（オン又はオフグリッドであり得る）負荷に直接、或いは風力タービン、ソーラーパネル、水力発電機、又はガス発電機を含む多様な種類のエネルギー源により発生されたエネルギーをグリッドへ給送する負荷センターに接続され得ると共に、ピーク消費量を低減させるかバックアップ解決策として使用される貯蔵装置を制御する内蔵型の一体的ＭＰＰＴコントローラ及びマイクロインバータ。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
類似していない二以上の電気入力を単一の電気出力に変換するように構成される内蔵型電気ボックスであって、
最大電力点追従（ＭＰＰＴ）コントローラ、及び、マイプロプロセッサの制御下にあるインバータと、
前記ＭＰＰＴコントローラ又は前記インバータとの連通状態にある第１電気コネクタ、第２電気コネクタ、及び第３電気コネクタと、
前記第１電気コネクタ、前記第２電気コネクタ、又は前記第３電気コネクタへの電気入力に基づく前記インバータ又は前記ＭＰＰＴコントローラからの電気出力と、
を包含する内蔵型電気ボックス。
【請求項２】
前記第１電気コネクタ、前記第２電気コネクタ、又は前記第３電気コネクタへの前記入力が１２Ｖから４５０Ｖである、請求項１の内蔵型電気ボックス。
【請求項３】
前記第１電気コネクタ、前記第２電気コネクタ、又は前記第３電気コネクタへの前記電気入力が、ＡＣ電気信号又はＤＣ電気信号である、請求項１及び２の内蔵型電気ボックス。
【請求項４】
前記第１電気コネクタ、前記第２電気コネクタ、又は前記第３電気コネクタへの前記電気入力が単相又は３相である、請求項１乃至３の内蔵型電気ボックス。
【請求項５】
前記ＭＰＰＴコントローラがプログラマブルである、請求項１乃至４の内蔵型電気ボックス。
【請求項６】
前記プログラマブルＭＰＰＴコントローラが、風力タービン及びソーラーパネル又は他の何らかの可変出力発電機から提供される前記第１電気コネクタ、前記第２電気コネクタ、又は前記第３電気コネクタからの電気入力を受容、最適化、及び管理するコンピュータ可読命令を含む、請求項５の内蔵型電気ボックス。
【請求項７】
エネルギー貯蔵装置との連通の為の電気コネクタを更に包含する、請求項１乃至６の内蔵型電気ボックス。
【請求項８】
内蔵型電気ボックスの前記電気出力との連通状態にあるＡＣ電気負荷へエネルギーを送達するように前記インバータが適応化される、請求項１乃至７の内蔵型電気ボックス。
【請求項９】
一以上のセンサからの入力、或いは前記第１、前記第２、又は前記第３電気コネクタに接続される発電機からの一以上の電気信号を受容し、前記発電機での気象条件に関係するデータを収集して情報を提供するように適応化及び構成される、請求項８の内蔵型電気ボックス。
【請求項１０】
一以上のセンサからの入力、或いは前記第１、前記第２、又は前記第３電気コネクタに接続された発電機からの電気信号を受信し、前記発電機の性能、動作、又は特性に関する情報を収集して情報を提供するよう適応化及び構成される、請求項８の内蔵型電気ボックス。
【請求項１１】
電気信号を解析すると共にグリッドエネルギー使用に関する情報を収集するように前記マイクロプロセッサにより実施されるコンピュータ可読命令を更に包含する、請求項１乃至１０の内蔵型電気ボックス。
【請求項１２】
電波信号を解析すると共に、使用及び消費についての情報或いは同一ネットワークの器具及び装置から特定の電気シグネチャを収集するように前記マイクロプロセッサにより実施されるコンピュータ可読命令を更に包含する、請求項１乃至１１の内蔵型電気ボックス。
【請求項１３】
内蔵型電気ボックスの動作により収集された各パラメータを一意的に識別して電子的に追跡するか、内蔵型電気ボックスの動作中に収集された各パラメータに電子署名するブロックチェーン技術の実行の為のコンピュータ可読命令を更に包含する、請求項８乃至１２の内蔵型電気ボックス。
【請求項１４】
ＷＩＦＩ又はＧＳＭのような通信技術を使用して情報を送信するプラットフォームへの接続の為の通信モジュールを更に包含する、請求項８乃至１３の内蔵型電気ボックス。
【請求項１５】
ＷＩＦＩ又はＧＳＭのような通信技術を使用する別の内蔵型電気ボックスへの遠隔接続の為に適応化及び構成される、請求項８乃至１４の内蔵型電気ボックス。
【請求項１６】
収集された前記情報を処理する前記マイクロプロセッサの為のコンピュータ可読命令を更に包含する、請求項８乃至１５の内蔵型電気ボックス。
【請求項１７】
グリッド又は他の内蔵型電気ボックスとエネルギーを交換するように構成される、請求項１乃至１６の内蔵型電気ボックス。
【請求項１８】
収集された前記情報を処理する前記マイクロプロセッサの為のコンピュータ可読命令を更に包含する、請求項８乃至１７の内蔵型電気ボックス。
【請求項１９】
一以上のアルゴリズムの使用に関係するコンピュータ可読命令、或いは内蔵型電気ボックスのうち一以上の使用中に収集された前記情報を解析する人工知能プロセスを更に包含する、請求項８乃至１８の内蔵型電気ボックス。
【請求項２０】
従来の雌型電気ソケット又は主負荷センターへの結合の為に電気ソケットが構成される電気負荷への接続の為に適応化及び構成される、請求項１乃至１９の内蔵型電気ボックス。
【請求項２１】
前記解析情報から前記エネルギー及び前記電波信号の使用を制御するように適応化及び構成される、請求項１乃至２０の内蔵型電気ボックス。
【請求項２２】
独立型又はオフグリッド電気システムでの動作の為に適応化及び構成される、請求項１乃至２１の内蔵型電気ボックス。
【請求項２３】
マイクログリッドの一部としての動作の為に適応化及び構成される、請求項１乃至２２の内蔵型電気ボックス。
【請求項２４】
グリッドタイシステムとしての、或いはバイパス接続を使用する動作の為に適応化及び構成される、請求項１乃至２３の内蔵型電気ボックス。
【請求項２５】
電気ボックスの全出力容量に達するように前記電気入力を最適化する為のコンピュータ可読命令を更に包含する、請求項１乃至２４の内蔵型電気ボックス。
【請求項２６】
電気ボックスの全出力容量に達するように前記電気入力の組み合わせを使用する為のコンピュータ可読命令を更に包含する、請求項１乃至２５の内蔵型電気ボックス。
【請求項２７】
バイパス接続を使用する為のコンピュータ可読命令を更に包含する、請求項１乃至２６の内蔵型電気ボックス。
【請求項２８】
前記電気入力が電気ボックスの全出力容量を超えた場合にエネルギーをダンプ負荷へ迂回させる為のコンピュータ可読命令を更に包含する、請求項１乃至２７の内蔵型電気ボックス。
【請求項２９】
前記電気入力が電気ボックスの全出力容量に満たない時に、接続された貯蔵装置からのエネルギーを使用する為のコンピュータ可読命令を更に包含する、請求項１乃至２８の内蔵型電気ボックス。
【請求項３０】
電力供給停止が指摘された時に、接続された貯蔵装置からのエネルギーを使用する為のコンピュータ可読命令を更に包含する、請求項１乃至２９の内蔵型電気ボックス。
【請求項３１】
接続グリッドからの切断と独立した電気ボックスとしての機能の為のコンピュータ可読命令を更に包含する、請求項１乃至３０の内蔵型電気ボックス。
【請求項３２】
グリッド消費量を低減させるように接続された貯蔵装置からのエネルギーを使用する為のコンピュータ可読命令を更に包含する、請求項１乃至３１の内蔵型電気ボックス。
【請求項３３】
３相交流電流入力を受容して各相を整流するように構成されるコンピュータ可読命令を包含する能動的整流器を前記コントローラが包含する、請求項１乃至３２の内蔵型電気ボックス。
【請求項３４】
前記電気入力からの性能出力を最大化する為のコンピュータ可読命令を更に包含する、請求項１乃至３３の内蔵型電気ボックス。
【請求項３５】
ブースト出力電流の適応型ステップサイズ山登り制御の為のコンピュータ可読命令を更に包含する、請求項１乃至３４の内蔵型電気ボックス。
【請求項３６】
突然の風力変動が閾値を超えた時に前記ステップサイズを無効にする為のコンピュータ可読命令を更に包含する、請求項３５の内蔵型電気ボックス。
【請求項３７】
内蔵型電気ボックスに関係する情報、設定、動作パラメータ、ユーザ選好を表示するように構成されるディスプレイを更に包含する、請求項１乃至３６の内蔵型電気ボックス。
【請求項３８】
内蔵型電気ボックスの動作の為のタッチ画面性能を提供するように適応化及び構成されるユーザインタフェース画面として前記ディスプレイが構成される、請求項３７の内蔵型電気ボックス。
【請求項３９】
内蔵型電気ボックスに関係する情報、設定、動作パラメータ、ユーザ選好を表示するように構成されるディスプレイを更に包含する、請求項１乃至３８の内蔵型電気ボックス。
【請求項４０】
内蔵型電気ボックスの動作にタッチ画面性能を提供するように適応化及び構成されるユーザインタフェース画面として前記ディスプレイが構成される、請求項３９の内蔵型電気ボックス。
【請求項４１】
一以上の発電機から電力を受容して受容された電力を安定化させ直流電圧を出力するように構成されるコントローラと、直流電圧信号を受容及び修正して交流電流を出力するように構成されるマイクロインバータであって、標準的な電源コンセントに直接挿入されるように構成されるマイクロインバータと、前記コントローラ及びマイクロインバータからデータを収集して前記データをクラウドプラットフォームにアップロードするように構成される通信モジュールとを包含する、発電機からのエネルギーを転送する為の装置。
【請求項４２】
二以上の多様な電気入力から単一の電力出力を提供する方法であって、
第１電源からの第１電力信号と、第２電源からの多様な第２電源信号とを受容することと、
単一の電気出力を提供するように前記第１及び第２電力信号を処理することと、
前記単一の電気出力を標準的雌型電源コンセントに提供することと、
を包含する方法。
【請求項４３】
前記電力信号のいずれかが３相ＡＣ電源、単相ＡＣ電源、又はＤＣ電源のうち一以上から選択される、請求項４２の方法。
【請求項４４】
風力又は水力との相互作用により駆動されるタービンにより前記第１電源又は前記第２電源が提供される、請求項４２の方法。
【請求項４５】
前記第２電源の前記第１電源が太陽光発電システムである、請求項４２の方法。
【請求項４６】
前記第１電力信号と前記第２電気信号とが、前記第１電源と前記第２電源とから提供される電力を追跡する為の一意シグネチャ及び認証を提供するように処理される、請求項４２の方法。
【請求項４７】
前記出力が貯蔵装置に接続される、請求項４２乃至４６のいずれかの方法。
【請求項４８】
第３電力信号を更に包含する、請求項４２乃至４６のいずれかの方法。
【請求項４９】
前記第１電力信号、前記第２電力信号、又は前記第３電力信号が１２Ｖから４５０Ｖである、請求項４８の方法。
【請求項５０】
前記第１電力信号、前記第２電力信号、又は前記第３電力信号がＡＣ電気信号又はＤＣ電気信号である、請求項４２乃至４９のいずれかの方法。
【請求項５１】
前記第１電力信号、前記第２電力信号、又は前記第３電力信号が単相又は３相である、請求項４２乃至５０のいずれかの方法。
【請求項５２】
前記処理ステップが更に、風力タービン及びソーラーパネルから提供される前記第１電力信号、前記第２電力信号、又は前記第３電力信号からの電気入力を受容、最適化、及び管理するコンピュータ可読命令を有するプログラマブルＭＰＰＴコントローラの動作を包含する、請求項４２乃至５１のいずれかの方法。
【請求項５３】
前記処理ステップが更に、前記電気入力のいずれかを受容、最適化、及び管理するコンピュータ可読命令を有するプログラマブルＭＰＰＴコントローラの動作を包含する、請求項４２乃至５２のいずれかの方法。
【請求項５４】
エネルギー貯蔵装置に受け入れ可能な形で前記単一電気出力を提供する為のコンピュータ可読命令を更に包含する、請求項４２乃至５２のいずれかの方法。
【請求項５５】
前記処理ステップが更に、前記単一電気出力をＡＣ電気負荷に送達するように適応化されたインバータの動作を包含する、請求項４２乃至５４のいずれかの方法。
【請求項５６】
一以上のセンサからの入力或いは一以上の発電機からの一以上の電気信号を受容して気象及び電気データを収集するように適応化及び構成される処理ステップを更に包含する、請求項４２乃至５５のいずれかの方法。
【請求項５７】
一以上のセンサからの入力と、発電機の性能、動作、又は特性に関する情報を収集するように前記第１、前記第２、及び前記第３電気信号を提供する発電機からの電気信号とを受容して情報を提供するように適応化及び構成される処理ステップを更に包含する、請求項４２乃至５６の方法。
【請求項５８】
電気信号を解析してグリッドエネルギー使用に関する情報を収集するコンピュータ可読命令を有する処理ステップを更に包含する、請求項４２乃至５７の方法。
【請求項５９】
電波信号を解析して、使用及び消費量についての情報、又は同一ネットワークでの器具及び装置からの特定の電気シグネチャを収集するコンピュータ可読命令を有する処理ステップを更に包含する、請求項４２乃至５８の方法。
【請求項６０】
収集された各パラメータを一意的に識別して電子的に追跡する為の、又は電気信号を受容して電気出力を提供する為に動作中に収集される各パラメータに電子署名する為のブロックチェーン技術を実行する為のコンピュータ可読命令を有する処理ステップを更に包含する、請求項４２乃至５９の方法。
【請求項６１】
プラットフォームへ通信して遠隔コンピュータシステムに情報を送信することを更に包含する、請求項４２乃至６０の方法。
【請求項６２】
収集情報を処理する為のコンピュータ可読命令を更に包含する、請求項４２乃至６１の方法。
【請求項６３】
一以上のアルゴリズムの使用に関係するコンピュータ可読命令、或いは前記電気信号を受信及び処理することにより収集される情報を解析する人工知能プロセスを更に包含する、請求項４２乃至６２の方法。
【請求項６４】
前記解析情報からエネルギーの使用を制御するように適応化及び構成されるコンピュータ可読命令を更に包含する、請求項４２乃至６３の方法。
【請求項６５】
電波信号を解析して、同一ネットワークの一以上の個々の電気器具又は装置の使用及び消費量又は特定の電気シグネチャについての情報を収集した後に、特定の電波シグネチャに関係する動作に基づく前記一以上の個々の電気器具又は装置の各々の動作についての制御機能を提供するコンピュータ可読命令を有する処理ステップを更に包含する、請求項４２乃至６４の方法。
【請求項６６】
マイクログリッドシステム又はグリッドタイシステムの一部として、独立型又はオフグリッド電気システムにおける動作の為のエネルギーの使用を制御するように適応化及び構成されるコンピュータ可読命令を更に包含する、請求項４２乃至６５の方法。
【請求項６７】
ディスプレイにおける単一の電力出力の提供に関係する情報を提供することを更に包含する、請求項４２乃至６６のいずれかの方法。
【請求項６８】
請求項１乃至６７のいずれかに記載の単一の電力出力を提供する為のステップの動作を処理するように前記ディスプレイのタッチ画面動作と相互作用することを更に包含する、請求項６７の方法。
【請求項６９】
ブースト出力電流の適応型ステップサイズ山登り制御を使用する為のコンピュータ可読命令を有する処理ステップを更に包含する、請求項４２乃至６８の方法。
【請求項７０】
前記マイクロインバータが、前記グリッド又はバイパス接続を使用して前記グリッド又は一以上のマイクロインバータへエネルギーを転送できる、請求項４２乃至６９のいずれかの方法。
【請求項７１】
前記マイクロプロセッサが他のユニットと通信してスマートエネルギーオークションを形成できる、請求項４２乃至７０のいずれかの方法。
【請求項７２】
適応型ステップサイズ山登り制御を無効にするかどうかを判断するコンピュータ可読命令を有する処理ステップを包含する、請求項６９の方法。
【請求項７３】
前記電気ボックスの全出力容量に達するように前記電気入力を最適化するコンピュータ可読命令を有する処理ステップを包含する、請求項４２乃至７２の方法。
【請求項７４】
前記エネルギー交換にブロックチェーン追跡可能性を使用するように前記マイクロインバータが構成される、請求項４２乃至７３の方法。
【請求項７５】
前記電気入力の組み合わせを使用するコンピュータ可読命令を有する処理ステップを包含する、請求項４２乃至７３の方法。
【請求項７６】
前記電気入力が閾値を超えた場合にダンプ負荷へエネルギーを迂回させるコンピュータ可読命令を有する処理ステップを包含する、請求項４２乃至７５の方法。
【請求項７７】
前記電気入力が閾値に満たない時に、接続された貯蔵装置からのエネルギーを使用するコンピュータ可読命令を有する処理ステップを包含する、請求項４２乃至７６の方法。
【請求項７８】
エネルギー交換を使用するコンピュータ可読命令を有する処理ステップを包含する、請求項４２乃至７７の方法。
【請求項７９】
接続されたグリッドから切断するコンピュータ可読命令を有する処理ステップを包含する、請求項４２乃至７８の方法。
【請求項８０】
接続された貯蔵装置からのエネルギーを使用してグリッド消費量を低減させるコンピュータ可読命令を有する処理ステップを包含する、請求項４２乃至７９の方法。
【請求項８１】
前記電気入力からの性能出力を最大化するコンピュータ可読命令を有する処理ステップを包含する、請求項４２乃至８０の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１８年９月１２日に出願された米国仮特許出願第６２／７３０，４６３号の優先権を主張し、同出願の開示全体が全ての目的の為に参照により本明細書に援用される。本出願は、２０１７年３月１６日に出願された「マイクロインバータ及びコントローラ(Micro Inverter and Controller)」の名称の米国仮特許出願第６２／４７２，４６９号と、２０１８年３月１６日に出願された国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１８／０２２８１１号とに関係しており、これら出願の開示全体が全ての目的の為に参照により本明細書に援用される。
【０００２】
（参照による援用）
本明細書に言及される全ての公報及び特許出願は、個々の公報又は特許出願がそれぞれ参照により援用されることが明確かつ個別的に指摘された場合と同じ程度に、参照により本明細書に援用される。
【０００３】
本発明は、再生可能エネルギーインバータ、特に、データ収集、解析、及び接続の性能を備える一体的コントローラ及びマイクロインバータに関する。
【背景技術】
【０００４】
マイクロインバータは、エネルギー源の地点で使用準備状態の交流電流（ＡＣ）を提供する為の手段を付与し、風力又は太陽エネルギーシステムなど可変容量の分散型エネルギー発生システムにとって魅力的なものになっている。マイクロインバータは、モジュール方式、最大電力効率、リアルタイム最適化、そしてシステム全体の監視及び制御の為の優れた手段という付加的な長所を付与する。マイクロインバータは、建物の既設の配線への変更を最小にしてこれらの利点を付与する。これらの利点の為、マイクロインバータの使用は年々増加している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
環境及びエネルギー持続性についての世界的な関心が高まっているので、それに応じて太陽光電力、風力、そして他の再生可能エネルギー源の普及が進んでいる。再生可能な分散型発電システムは一般に、二つの主要部品、つまり電力を作り出す発電機と、電力を受容、調整して、電力負荷へ投入するインバータとを含む。発電機は例えば、太陽光発電（ＰＶ）電池と風力タービン、小型水力タービン、そしてバイオマスガスシステムを含む。その結果、分散型発電システムの改良の必要性が残っている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
概して、一実施形態において、類似していない二以上の電気入力を単一の電気出力に変換するように構成される内蔵型電気ボックスは、最大出力点追従（ＭＰＰＴ）コントローラと、マイクロプロセッサの制御下にあるインバータと、電気コネクタとを含む。第１電気コネクタ、第２電気コネクタ、又は第３電気コネクタは、ＭＰＰＴコントローラ又はインバータとの連通状態にある。インバータ又はＭＰＰＴコントローラからの電気出力は、第１電気コネクタ、第２電気コネクタ、又は第３電気コネクタへの電気入力に基づく。
【０００７】
上記及び他の実施形態は、以下の特徴のうち一以上を含み得る。第１電気コネクタ、第２電気コネクタ、又は第３電気コネクタへの入力は、１２Ｖから４５０Ｖであり得る。第１電気コネクタ、第２電気コネクタ、又は第３電気コネクタへの電気入力は、ＡＣ電気信号又はＤＣ電気信号であり得る。第１電気コネクタ、第２電気コネクタ、又は第３電気コネクタへの電気入力は、単相又は３相であり得る。ＭＰＰＴコントローラは、プログラマブルＭＰＰＴコントローラであり得る。プログラマブルＭＰＰＴコントローラは更に、風力タービンとソーラーパネル又は他の可変出力発電機から提供される第１電気コネクタ、第２電気コネクタ、又は第３電気コネクタからの電気入力を受容、最適化、及び管理するコンピュータ可読命令を含み得る。内蔵型電気ボックスは更に、エネルギー貯蔵装置との連通の為の電気コネクタを含み得る。インバータは、内蔵型電気ボックスの電気出力との連通状態にあるＡＣ電気負荷へエネルギーを送達するように適応化され得る。内蔵型電気ボックスは、一以上のセンサからの入力、或いは第１、第２、又は第３電気コネクタに接続された発電機からの一以上の電気信号を受信し、発電機での気象条件に関係するデータを収集して情報を提供するように適応化及び構成され得る。内蔵型電気ボックスは、一以上のセンサからの入力と、第１、第２、又は第３電気コネクタに接続された発電機からの電気信号を受信して、発電機の性能、動作、又は特性に関する情報を収集して情報を提供するように適応化又は構成され得る。内蔵型電気ボックスは更に、電気信号を解析してグリッドエネルギー使用に関する情報を収集するようにマイクロプロセッサにより実施されるコンピュータ可読命令を含み得る。内蔵型電気ボックスは更に、電波信号を解析して、同一ネットワークの器具及び装置からの使用及び消費量についての情報或いは特定の電気シグネチャを収集するようにマイクロプロセッサにより実施されるコンピュータ可読命令を含み得る。内蔵型電気ボックスは更に、内蔵型電気ボックスの動作により収集された各パラメータを一意的に識別して電子的に追跡するか、内蔵型電気ボックスの動作中に収集された各パラメータに電子署名するブロックチェーン技術の実行の為のコンピュータ可読命令を含み得る。内蔵型電気ボックスは更に、ＷＩＦＩ又はＧＳＭのような通信技術を使用して情報を送信するプラットフォームへの接続の為の通信モジュールを含み得る。内蔵型電子ボックスは、ＷＩＦＩ又はＧＳＭのような通信技術を使用する別の内蔵型電気ボックスへの遠隔接続の為に適応化又は構成され得る。内蔵型電気ボックスは更に、マイクロプロセッサが収集情報を処理する為のコンピュータ可読命令を含み得る。内蔵型電気ボックスは更に、一以上のアルゴリズムの使用に関係するコンピュータ可読命令、或いは内蔵型電気ボックスのうち一以上の使用中に収集される情報を解析する人工知能プロセスを含み得る。内蔵型電気ボックスは、従来の雌型電気ソケットへの結合の為に電気コンセントが構成され得る電気負荷への接続の為に適応化又は構成され得る。内蔵型電気ボックスは、従来の負荷センターへの結合の為に電気コンセントが構成され得る電気負荷への接続の為に適応化及び構成され得る。内蔵型電気ボックスは、解析情報からエネルギー及び電波信号の使用を制御するように適応化及び構成され得る。内蔵型電気ボックスは、独立型又はオフグリッドの電気システムでの動作の為に適応化及び構成され得る。内蔵型電気ボックスは、マイクログリッドの一部としての動作の為に適応化及び構成され得る。内蔵型電気ボックスは、グリッドタイシステムとしての動作の為に適応化及び構成され得る。内蔵型電気ボックスは、従来のグリッドタイ構成におけるバイパスマイクログリッドとしての別の内蔵型電気ボックスへの結合の為に電気コンセントが構成され得る電気負荷への接続の為に適応化及び構成され得る。内蔵型電気ボックスは、エネルギーを管理して、同一のグリッドに接続された他の内蔵型電気ボックスに対して転送する接続の為に適応化及び構成され得る。
【０００８】
概して、一実施形態において、発電機からエネルギーを転送する為の装置は、一以上の発電機から電力を受容して安定化させ、直流電圧を出力するように構成されるコントローラと、直流電圧信号を受信及び修正して交流電流を出力するように構成されるマイクロインバータであって、標準的な電源コンセントに直接、或いは負荷センターに接続されるように構成されるマイクロインバータと、コントローラ及びマイクロインバータからデータを収集してデータをクラウドプラットフォームへアップロードするように構成される通信モジュールとを含む。
【０００９】
概して、一実施形態において、二以上の異なる電気入力から単一の電力出力を提供する方法は、（１）第１電源からの第１電力信号と第２電源からの第２電力信号とを受信することと、（２）第１及び第２電力信号を処理して単一の電気出力を提供することと、（３）標準的な雌型電源コンセント又は負荷センターへ単一の電気出力を提供することとを含む。
【００１０】
上記及び他の実施形態は、以下の特徴のうち一以上を含み得る。第１電力信号と第２電力信号とは、３相ＡＣ電源、単相ＡＣ電源、又はＤＣ電源から選択され得る。第１電源又は第２電源は、風力又は水力との相互作用により駆動されるタービンにより提供され得る。第２電源の第１電源は、太陽光発電システムであり得る。第１電力信号と第２電力信号とは、第１電源及び第２電源から提供される電力を追跡する為の一意シグネチャ及び認証を提供するように処理され得る。単一の電気出力が貯蔵装置に提供され得る。この方法は更に第３電力信号を含み得る。第１電力信号、第２電力信号、又は第３電力信号は１２Ｖから４５０Ｖであり得る。第１電力信号、第２電力信号、又は第３電力信号は、ＡＣ電気信号又はＤＣ電気信号であり得る。第１電力信号、第２電力信号、又は第３電力信号は、単相又は３相であり得る。処理ステップの方法は更に、風力タービン及びソーラーパネルから提供される第１電力信号、第２電力信号、又は第３電力信号からの電気入力を受信、最適化、及び管理するコンピュータ可読命令を有するプログラマブルＭＰＰＴコントローラの動作を含み得る。この方法は更に、エネルギー貯蔵装置に受け入れ可能な形で単一の電気出力を提供する為のコンピュータ可読命令を含み得る。処理ステップの方法は更に、単一の電気出力をＡＣ電気負荷へ送達するように適応化されたインバータの動作を含み得る。この方法は更に、一以上のセンサからの入力、或いは第１発電機、第２発電機、又は第３発電機からの一以上の電気信号を受信するように適応化及び構成される処理ステップと、第１、第２、又は第３発電機での気象条件に関係するデータを収集して情報を提供することとを含み得る。この方法は更に、一以上のセンサからの入力と、第１、第２、又は第３電気信号を提供する発電機からの電気信号とを受信し、発電機の性能、動作、又は特性に関する情報を収集して情報を提供するように適応化及び構成される処理ステップを含み得る。この方法は更に、電気信号を解析してグリッドエネルギー使用に関する情報を収集するコンピュータ可読命令を有する処理ステップを含み得る。この方法は更に、電波信号を解析して、同一ネットワークの器具及び装置からの使用及び消費、又は特定の電気シグネチャについての情報を収集するコンピュータ可読命令を有する処理ステップを含み得る。この方法は更に、収集された各パラメータを一意的に識別して電子的に追跡するか、電気信号を受信して電気出力を提供する動作中に収集された各パラメータに電子署名する為のブロックチェーン技術を実行する為のコンピュータ可読命令を有する処理ステップを含み得る。この方法は更に、プラットフォームに通信して遠隔コンピュータシステムへ情報を送信することを含み得る。この方法は更に、収集された情報を処理する為のコンピュータ可読命令を含み得る。この方法は更に、一以上のアルゴリズムの使用に関係するコンピュータ可読命令、或いは、第１、第２、又は第３電気信号を受信及び処理することにより収集される情報を解析する人工知能プロセスを含み得る。この方法は更に、解析情報からエネルギーの使用を制御するように適応化及び構成されるコンピュータ可読命令を含み得る。この方法は更に、電波信号を解析して、同一ネットワークでの一以上の個々の電気器具又は装置の使用及び消費についての情報又は特定の電気シグネチャを収集し、その後、特定の電波シグネチャに関係する動作に基づいて一以上の個々の電気器具又は装置の各々の動作の為の制御機能を提供するコンピュータ可読命令を有する処理ステップを含み得る。この方法はさらに、マイクログリッドシステム又はグリッドタイシステムの一部として、或いはグリッドタイ構成でのバイパス構成において、独立又はオフグリッド電気システムでの動作の為のエネルギーの使用を制御するように適応化及び構成されるコンピュータ可読命令を含み得る。この方法は更に、マイクログリッド、グリッドタイの一部として、或いはグリッドタイ用途でのバイパス構成として接続システムのいずれかを使用して、他の内蔵型ボックスと連通してエネルギーを間で転送するように構成され得る。内蔵型電気ボックスは更に、内蔵型電気ボックスに関係する情報、設定、動作パラメータ、そしてユーザ選好を表示するように構成されるディスプレイを含み得る。ディスプレイは、内蔵型電気ボックスの動作についてのタッチ画面性能を提供するように適応化及び構成されるユーザインタフェース画面として構成され得る。この方法は更に、単一の電力出力の提供に関係する情報をディスプレイに提供することを含み得る。この方法は更に、ディスプレイのタッチ画面動作と相互作用して単一の電力出力を提供する為のステップの動作を処理することを含み得る。この方法は更に、グリッドタイ接続、マイクログリッド接続、又はグリッドタイ接続のバイパスを使用するＰ２Ｐ（ピアツーピア）プロトコルを使用してエネルギーを交換するように構成され得る。この方法は更に、通信プロトコルを使用してデータを交換しスマートエネルギーオークションを形成するように構成され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】マイクロインバータの実施形態の斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａのマイクロインバータの電子コンポーネントの概略図である。
【図１Ｃ】図１Ａのマイクロインバータのアーキテクチャをまとめたブロック図を示す。
【図１Ｄ】図１Ａのマイクロインバータの内部のＭＰＰＴコントローラのアーキテクチャをまとめたブロック図を示す。
【図１Ｅ】図１Ａのマイクロインバータの内部のインバータのアーキテクチャをまとめたブロック図を示す。
【図１Ｆ】上記のＭＰＰＴ設計アプローチ及びアルゴリズムをまとめたフローチャートを示す。
【図１Ｇ】図１Ａのマイクロインバータにより使用される例示的コネクタの拡大図である。
【図２】ＡＣ再生可能源からエネルギーを受容して電気負荷へエネルギーを送達するように接続されたマイクロインバータの実施形態の概略図である。
【図３Ａ】ＡＣ再生可能源及びＤＣ再生可能源からエネルギーを受容して、電気負荷及びエネルギー貯蔵装置に対してエネルギーを受容／送達する、「オフグリッド」構成で接続されたマイクロインバータの実施形態の概略図である。
【図３Ｂ】ＡＣ再生可能源及びＤＣ再生可能源からエネルギーを受容して、電気グリッド、電気負荷、及びエネルギー貯蔵装置に対してエネルギーを受容／送達する、「オングリッド」構成で接続されたマイクロインバータの実施形態の概略図である。
【図３Ｃ】ＡＣ再生可能源及びＤＣ再生可能源からエネルギーを受容して、別のマイクロインバータ、電気負荷、及びエネルギー貯蔵装置に対してエネルギーを受容／送達する、「バイパス」構成で接続されたマイクロインバータの実施形態の概略図である。
【図４Ａ】標準的な雌型電気コンセントに接続されて、コンセントとの連通状態にあるエネルギー使用を受容、送達、又は監視するマイクロインバータの実施形態の斜視図である。
【図４Ｂ】独立した切替スイッチを使用して主負荷センターに接続されてエネルギー使用を受容、送達、又は監視するマイクロインバータの実施形態の斜視図である。
【図４Ｃ】内部切替スイッチを使用してグリッドに接続された主負荷センターに接続されてエネルギー使用を受容、送達、又は監視するマイクロインバータの実施形態の斜視図である。
【図５】異なるシステム構成での作動時にエネルギーの供給及び受容を許容する既設のグリッド、マイクログリッド、又はグリッドタイシステムを統合するマイクロインバータ実施形態の為のプロセスを表す概略図である。
【図６Ａ】未加工データ出力を発生させるマイクロインバータのマイクロプロセッサにより収集される例示的入力の概略図である。
【図６Ｂ】多様な装置と関連する多様な例示的識別可能電波を図示する電気波形の組み合わせである。
【図７】図６Ａの未加工データを収集して一意識別を未加工データに適用し、特定のマイクロインバータにリンクされる追跡可能データのストリームを発生させるようにマイクロプロセッサにより使用される例示的プロセスである。
【図８】追跡可能データを受容して一以上のデータ解析ステップを実施し、特定のマイクロインバータにリンクされる処理データのストリームを発生させるようにマイクロプロセッサにより使用される例示的プロセスである。
【図９Ａ】特定のマイクロインバータにリンクされる処理データを、通信ネットワークを使用して、サーバ、遠隔コンピュータ、スマートデバイス、又は他の処理システムへ通信、送信、及び受信するように、マイクロインバータの接続ボードにより使用される例示的プロセスである。
【図９Ｂ】特定のマイクロインバータにリンクされるプロセスデータを、通信ネットワークを使用して、別のマイクロインバータへ、或いはサーバ、遠隔コンピュータ、スマートデバイス、又は他の処理システムへ通信、送信、及び受信するように、二以上のマイクロインバータの接続ボードにより使用される例示的プロセスである。
【図１０Ａ】特定のマイクロインバータにリンクされるプロセスデータにビルトイン人工知能を利用して、マイクロインバータのインバータと通信すると共に、通信ネットワークを使用してサーバ、遠隔コンピュータ、スマートデバイス、又は他の処理システムとデータを送信及び受信するように、マイクロインバータのマイクロプロセッサにより使用される例示的プロセスである。
【図１０Ｂ】マイクロインバータのインバータとの通信状態にあるマイクロインバータのマイクロプロセッサにより使用される例示的プロセスと、通信ネットワークを使用してサーバ、一以上の遠隔コンピュータ、スマートデバイス、又は他の処理システムで遠隔的に実施される人工知能プロセスである。
【図１１Ａ】装置の一つへの電気の供給を遮断するようにマイクロインバータ内で順次処理される図６Ｂのような例示的装置に固有の波形例を図示する。
【図１１Ｂ】エネルギー利用アルゴリズムの出力に基づいて装置の一つへの電気の供給を順次遮断するようにマイクロインバータ内或いはマイクロインバータの遠隔でエネルギー利用アルゴリズムを使用して順次処理される図１１Ａのような例示的装置に固有の波形例を図示する。
【図１２Ａ】ソーラーパネル、風力タービン、電気貯蔵装置、通信リンク、そして一以上の電気負荷を含む構造に接続されるオフグリッド構成でのマイクロインバータの概略図である。
【図１２Ｂ】ソーラーパネル、風力タービン、電気貯蔵装置、通信リンク、そして一以上の電気負荷を含む構造に各々が接続される図１２Ａのような幾つかのマイクロインバータの概略図であり、マイクログリッド構成で接続されたマイクロインバータの各々は、ユニット間でのＰ２Ｐエネルギー交換を可能にする。
【図１２Ｃ】ソーラーパネル、風力タービン、電気貯蔵装置、通信リンク、そして一以上の電気負荷を含む構造に各々が接続される図１２Ａのような幾つかのマイクロインバータの概略図であり、ユーティリティグリッドを使用して互いに接続されるマイクロインバータの各々は、既設のグリッドを使用するＰ２Ｐ交換とグリッドエネルギー給送とを可能にする。
【図１２Ｄ】ソーラーパネル、風力タービン、電気貯蔵装置、通信リンク、そして一以上の電気負荷を含む構造に各々が接続される図１２Ａのような幾つかのマイクロインバータの概略図であり、図３Ｃのようなバイパスアレイで互いに、そしてグリッドに接続されるマイクロインバータの各々が、グリッドエネルギー給送及びバックアップを可能にしてエネルギーＰ２Ｐ交換の為にバイパスを使用する。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
発電は通常、電気エネルギーをＡＣ又はＤＣとして獲得する。入力ＤＣは、インバータを使用して、使用可能なＡＣ電力に変換され得る。インバータ内において、幾つかの実施形態では、二つの主なサブ回路、つまりＤＣ／ＤＣコンバータとこれに続くフルブリッジインバータとが設けられる。第１サブ回路は、再生可能源からの入力ＤＣ電力を後続のインバータにより使用され得るＤＣ電圧に変換するＤＣ／ＤＣ電圧コンバータである。第２サブ回路は、コンバータのＤＣ出力を、パワーグリッドに互換性のあるＡＣ電力に変換するＤＣ／ＡＣインバータである。
【００１３】
例示的な「オフグリッド」用途で安定した電力供給を提供する為に、「オングリッド」タイシステムではバックアップとして使用するかグリッド消費量を低減させる為に、エネルギー貯蔵装置がシステムに追加され得る。これらの実施形態はバイパス接続を使用して間に接続され、ユーティリティグリッドにエネルギーを給送することなくＰ２Ｐエネルギー交換で使用されるようにやはりグリッド接続（又は幾つかの実施形態では絶縁）され得る。本明細書に記載されるマイクロインバータの実施形態は、鉛酸バッテリ、リチウムイオン技術バッテリ、燃料電池のように様々な異なるエネルギー技術のいずれとも適合性を持つ。
【００１４】
本発明の実施形態は、グリッドタイソリューション又はオフグリッドアプリケーションに接続される場合にこれらのエネルギー貯蔵装置が別のコントローラ又はインバータを必要とする際に生じる課題を克服する。同時に、進歩性を持つマイクロインバータの実施形態は、ＡＣ／ＤＣの両タイプの貯蔵装置で迅速に機能する解決法を提供する。
【００１５】
従来のシステムでは、異なる条件下で発電機の全体効率を高める為に独立した制御及び電力抽出が各発電機について一般的に必要とされる。可変負荷条件は、風力タービンでの風力条件の変化、ＰＶ電池の部分的シャドーイング、又はＰＶ電池間の不適合を含む。従来、このような不適合は、各発電機について別のインバータつまり「マイクロインバータ」の使用を必要とする。各発電機が最大電力点追従（ＭＰＰＴ）を単独で実施する場合には、各発電機からの電力抽出が強化され得る。従来のシステムと対照的に、進歩性を持つマイクロインバータは、類似していない二以上の電力入力についての独立制御及び電力抽出の為の性能を含む（図１Ｃ参照）。
【００１６】
従来のＭＰＰＴシステムは大抵、最良の動作点を発見してＭＰＰＴ基準信号を形成するトライアンドエラー（試行錯誤）、シークアンドファインド（探索発見）、或いは論理及び関係演算子に基づくアルゴリズムを使用する。しかしながら、このようなアプローチは最適点の周囲での振動を招き、システムの全体効率に悪影響を及ぼし得る。また、試行錯誤アプローチは急速に変化する条件についての効率を低下させる。このようなアプローチのこの欠点と低速特性とは、放射レベルの単調かつ急速な上昇などの条件或いは可変風力条件では問題である。従来のＭＰＰＴアプローチの以上及び他の短所は、本明細書に記載のマイクロインバータの実施形態に利用される技術によって克服される。
【００１７】
風力タービンは、近年、発電に広く使用されるようになっており、成長している市場の一つは、バッテリ充電又は住居使用の為の小規模タービンである。小規模風力タービンは一般に、タービンロータにより発生される回転力を有益な電力に変換するのに永久磁石交流発電機を利用する。永久磁石交流発電機は、風力タービンでの使用に好適なものにする為の多くの利点を有する。その単純性、耐久性、そして効率は、風力タービン応用において卓越している。
【００１８】
永久磁石交流発電機の電力出力は回転速度と共に直線的に増加するのに対して、風力タービンが最適な空気力学的効率を維持する為に、交流発電機の電力は回転速度の３乗で増加すべきである。設計風速において最大効率で作動するように風力タービンを設計すると、他の風速全てでは準最適効率で作動するが、一般にこの問題を回避する。交流発電機が風力タービンロータに直接結合されて、巻線の構築時に多数回巻かれる非常に細いワイヤが使用されない限りその出力を低電圧にする時には、次の問題が発生する。このような細いワイヤを使用すると、高い電気抵抗と低い効率が結果的に生じるのである。
【００１９】
永久磁石交流発電機は一般的に３組の巻線をステータに含み、交流発電機出力は、電圧及び周波数が可変である３相電力である。バッテリ充電又は他の有益な目的に出力電力を使用する為に、出力は一般的には直流（ＤＣ）に、そして必要な場合には再び交流電流（ＡＣ）に整流される。
【００２０】
これらのコンポーネントは再生可能システムの多様な部分として設けられるが、これらの異種システムの設置、作動、及び保守に通常求められる必要な技術的スキルは、現在、マイクロインバータの様々な実施形態では簡易接続を使用して提供される。
【００２１】
分散型のエネルギー発生、貯蔵、送達の一部としての解決法に対処する他の実施形態において、マイクロインバータの様々な実施形態は、エネルギー発生、貯蔵、伝送、利用と共に、動作及びエネルギー管理の改善という他の側面に関係するリアルタイム情報を収集する為の遠隔コンピューティングプラットフォーム又はクラウドへの通信及び接続も含み得る。
【００２２】
更なるマイクロインバータ実施形態では、エネルギーデータを管理及び解析する為の性能が提供される。一態様では、マイクロインバータ内で、或いは遠隔コンピューティングシステムを使用してエネルギー情報を解析する一以上のアルゴリズムが提供される。他の実施形態では、或るパラメータ内での、或いは一以上のエネルギー発生プロトコル、エネルギー供給プロトコル、エネルギー送達プロトコル、装置利用プロトコル、又はエネルギー貯蔵プロトコルにより単独又は組み合わせで判断されるような決定プロセスを含めて、個々の、又は接続されたマイクロインバータをスマートにすることが可能な人工知能システムが提供される。
【００２３】
更なる実施形態で、マイクロインバータにより収集、貯蔵、共有、受容、又は処理されるエネルギーには一意識別子が設けられる。一実施形態において、マイクロインバータのプロセッサは、各システムを識別すると共に、特定のマイクロインバータとのエネルギー相互作用の為の追跡性を提供するのに充分な電子シグネチャを作成する。一態様では、ブロックチェーン対応システムにより電子シグネチャが提供される。別の態様では、生成されたあらゆる値と、これらのアセットの取引での追跡可能性について検証を行うように各マイクロインバータが適応化及び構成される。
【００２４】
図１Ａは、一体的マイクロインバータ装置の実施形態の斜視図である。単一のボックスが、マイクロインバータ１００の多様なコンポーネント全てを格納する。マイクロインバータ１００は、設定及び動作パラメータとマイクロインバータ１００に関わる他の情報とを示し得るユーザインタフェース画面１４０を含む。付加的に、又は任意で、ユーザインタフェース画面１４０は、構成及びユーザ選好に応じて、タッチ画面、高解像度ディスプレイ、又はフルサイズの独立ディスプレイとして構成され得る。やはり図１Ａに示されているのは、コントローラ（図１Ｃ参照）の例示的な電気コネクタ１１１，１１２，１１３，１１４である。
【００２５】
図１Ｂ及び１Ｃは、マイクロインバータ１００の内部コンポーネントを示す概略図である。図１Ｂに示されているように、マイクロインバータ１００はＭＰＰＴコントローラ１１０とインバータ側１２０とマイクロプロセッサ１３０とを包含する。ＭＰＰＴコントローラ１１０では、類似していない多数の発電源入力、例えば風力タービン、水力タービン、又はソーラーパネルが接続されている。ＭＰＰＴ１１０出力を最適化するのに必要とされる時には、電圧及び電流が修正又は整流される。
【００２６】
図１Ｃは、マイクロインバータ１００の実施形態のより詳細な図を示す。コントローラ１１０はタービンコントローラ１−２とソーラーパネルコントローラ１０８とを包含する。コントローラ１００は、同期整流器コントローラ１０４とＤＣ／ＤＣブーストコンバータ１０６とブーストコントローラアルゴリズム１０７も包含し得る。インバータ側１２０は、インバータ１２２とフィルタ１２４とを包含する。インバータ側１２０は、インバータコントローラアルゴリズム１２６と単独運転防止コントローラアルゴリズム１２８とＰＬＬブロック１２９とを包含し得る。マイクロインバータ１００はプロセッサ１３０を包含する。マイクロインバータ１００はユーザインタフェース１８０も包含し得る。マイクロインバータ１００は電源１８２に接続され、任意でバッテリ１８４も包含し得る。
【００２７】
パワートレイン段を駆動する全ての制御信号は、電力生産を最大化する為のＭＰＰＴアルゴリズムも実行できるマイクロコントローラ１１０により調整される。マイクロコントローラ１１０は、主要な電圧及び電流を監視して生産出力を判断することができる。ダンプ負荷回路への電力の分流など適切な措置を取るように、グリッド切断など主要な安全事象が監視され得る。マイクロプロセッサは両方のコントローラ出力を検知して最良のエネルギー源を選択し、インバータを安全に管理するように出力を制限する。従来のソケット給電の為、インバータは約１．５ｋＷの連続出力電力に制限され得る。この実施形態では、入力源からの全電力の主負荷センターへの接続が達成され得る。マイクロプロセッサは以下のように機能し得る。マイクロプロセッサは、例えばインバータの１．５ｋＷの全入力容量に達するように両方の組み合わせを使用して、多様なエネルギー源からの入力を最適化できる。エネルギー発生が１．５ｋＷのリミットを超えたケースでは、余剰エネルギーが貯蔵装置へ迂回され得る。エネルギー発生が１．５ｋＷを超えて貯蔵装置が満載になったケースでは、例えば、入力リード線を短絡させるか回路を開放することにより、マイクロプロセッサはダンプ負荷（コンデンサかレジスタ）へエネルギーを迂回させるか、エネルギー源での発電を遅くすることができる。再生可能源がインバータに供給するのに充分な電力を発生させていない場合に、三つの異なる構成のうち一つにシステムが設定され得る。第１構成は、貯蔵装置を使用して差分エネルギーを供給し、消費されるとグリッド接続を使用することであり得る。第２構成は、グリッドからの電力供給停止が生じるまで貯蔵分を使用しないようにシステムを設定すると共に、内部消費量を給電するバックアップシステムとして貯蔵装置を使用することであり得る。この第２構成では、コントローラはグリッドからそれ自体を切断して独立したオフグリッドインバータとして機能することが可能であるべきである。第３構成は、システムがエネルギー貯蔵量の一部を使用してグリッド消費量を低減させるように放電値を設定することであり得る。リミットに達すると、外部グリッドにより負荷がカバーされ得る。残りの貯蔵レベルは、バックアップ解決策としてグリッド供給停止のケースにのみ使用され得る。
【００２８】
図１Ｄは、ＭＰＰＴコントローラ１１０のアーキテクチャをまとめたブロック図を示す。タービンコントローラ１０２は、ＰＭＧから３相交流電流入力を受容し、この変換段階の効率を向上させるように能動的ブリッジを通して各相を整流する能動的整流器１０４を包含する。設計のこの部分からの出力は、ブーストコンバータ段へのＤＣ電圧入力である。この段の整流器ダイオードにおける相対的損失を最小化して後続のブーストコンバータ要件を緩和するように、出力に応じて２２０／３８０Ｖの高いＡＣ範囲の為にＰＭＧ入力が設計されるべきである。
【００２９】
ＤＣ／ＤＣブーストコンバータ１０６の設計は、インバータ段を駆動する為に、整流後のＤＣ電圧を受容して、１１０ＶのＡＣ出力のバージョンについては最適なＤＣ値（例えば約２３０から２６０Ｖ）まで、或いは２２０ＶのＡＣ出力のバージョンについてはこのＤＣ値のおよそ２倍までこのＤＣ電圧を上昇させる典型的なブーストコンバータを使用する。ブースト制御アルゴリズム１０７で実行される最大電力点追従（ＭＰＰＴ）では、風力タービンからの最大電力送達が行われるようにコンバータ段負荷電流を適応化する。ソーラーパネルコントローラ１０８は、ソーラーＤＣ入力を受容して、ソーラーパネルからのパフォーマンス出力を最大化する。
【００３０】
ＭＰＰＴコントローラ１１０からのこの出力は、インバータ側１２０の入力である。インバータ１２０は電流をＡＣに変換してグリッドに給電する。マイクロプロセッサ１３０は、一組のコンピュータ関連の電気及び電子コンポーネントと共にコンピュータ可読命令を含んでシステムが多様なプロトコルを使用して通信することを可能にし、データを解析及び処理し、これをサーバへ転送してクラウドに記憶させる。
【００３１】
ＭＰＰＴコントローラ１１０の為の入力は、エネルギー源、モデル、そしてエネルギー電力ユニットのタイプに応じて、１２Ｖから４５０Ｖまで変化し得る。コントローラ１１０からの電流出力は直流又は交流であり得る。コントローラ１１０は、不安定なエネルギー源からの波及び振幅を安定化させるように電圧を整流する。ＭＰＰＴコントローラ１１０からのＤＣ電流は、システムのインバータ１２０側へ給送される。
【００３２】
インバータ１２０はＤＣからＡＣに電流を変更し、モデルに応じて１１０Ｖから３８０Ｖ及び５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの出力を含む。
【００３３】
図１Ｅは、マイクロインバータ１２０のアーキテクチャをまとめたブロック図を示す。マイクロインバータ１２２は、コントローラ出力から安定したＤＣ電流を受容して、出力電圧のＲＭＳ値に等しい変調信号を発生させる。ソフトウェアは出力の周波数を制御して、（インバータ／コントローラグリッド動作の説明で以下により詳しく記載される）グリッドへの投入の為に電流を同期化する。フィルタ１２４（例えばＬＣＬローパスフィルタ段）は、この設計からの排出物を管理してＦＣＣ（米国連邦通信委員会）規格のパート１５クラスＢの要件を満たすことを可能にするのに使用され得る。そのフィルタリング機能は、グリッド要件を満たすようにこの設計の全高調波ひずみ（ＴＨＤ）性能も向上させる。インバータは単独運転防止保護１２８も使用し、ここでインバータは、単独運転条件を検出してシステムの保護を提供するのにゼロクロス検出及びＰＬＬブロック１２９を使用する。
【００３４】
マイクロインバータシステムは、電流及び電圧のタイプを検討して多様なエネルギー入力源を認識及び自動調整し、これを高速かつ多用途なものにする。
【００３５】
図１Ｆは、上記のＭＰＰＴ設計のアプローチ及びアルゴリズムをまとめたフローチャートを示す。ＭＰＰＴ設計アプローチは、低速から通常の風力変動を処理するのに、ブースト出力電流の適応型ステップサイズ山登り（Ｐ＆Ｏ）制御を使用する。加えて、突然の風力変動により、能動的整流器電圧変動の為に監視される閾値を超えた時に、ＭＰＰＴ設計は、予測モード性能を上書きして通常のＰ＆Ｏステップサイズを無効にする。このような大きな電圧変動は風力条件の急な変化を示し、通常の適応型ステップサイズ変化は時間内での反応には小さ過ぎる。これは、全方向からの風力変動を捕捉して非常に動的な条件をインバータ設計に提示する垂直軸風力タービン（ＶＡＷＴ）設計にとって、特に重要である。強化予測モードにより、ＭＰＰＴ設計が極度の風力変動に耐えて、このような乱流状況において一定的な発電を提供することにより最大電力点追従曲線を辿り続けることが可能である。変数を初期化してボックスで変数を読み取ることにより、アルゴリズムが開始され得る。この変数はＤＣ電圧の変化を算出するのに使用され得る。
【００３６】
幾つかの実施形態において、ＭＰＰＴアルゴリズムがチェックできる第一の事柄は、通常の山登り（Ｐ＆Ｏ）制御機構についてのＫ０閾値とこの電圧勾配を比較してタービンが突然の突風を受けているかどうかを判断する為の能動的ブリッジ整流器出力での電圧勾配である。電圧勾配がこの閾値を超えた場合には、ブーストコンバータ出力からの出力電流への調整を強める為のＫ２制約をアルゴリズムが使用する。
【００３７】
電圧勾配がＫ０より小さい場合に、ＭＰＰＴアルゴリズムは、ブーストコンバータ段保持コンデンサからの電流出力に対してＫ１定数に基づく通常の山登り（Ｐ＆Ｏ）調整を実施する。これらは、最大電力変換についての曲線上のＭＰＰＴ点に収束するように適応調整される。大きな調整を必要としない通常条件までの風速変化が遅い時にこれらの調整はうまく機能する。アルゴリズムは、ブーストコンバータ出力電流の変化を管理する為のＫ０，Ｋ１，Ｋ２一次機構に合わせて最適化され、そしてこの機構は電力変換を制御する。これらを調整すると、ＭＰＰＴ点をずっと追従することにより最大電力の獲得を保証するように風力条件を変化させる為の広い動的範囲が得られる。この設計アプローチは、突然の風力変化に追従してＭＰＰＴアルゴリズムがＭＰＰＴ追従点を回復及び「発見」できるまで電力発生を停止することがしばしば不可能である他の市販のインバータの制限を克服する。
【００３８】
図１Ｇは、マイクロインバータ１００の入力側の詳細図である。幾つかの異なるコネクタがＭＰＰＴコントローラ１１０に容易に接続され、続いてこれにより認識され得るので有利である。コネクタ１１１は、ＡＣを発生させ得る風力タービン又は小型水力タービンのような他の交流発電機からのＡＣ３相コネクタである。コネクタ１１２は、ソーラーパネル又は他のＤＣ源からのＤＣコネクタである。コネクタ１１３は、ＡＣソーラーパネルのような何らかの種類のＡＣ単相源により使用され得るＡＣ単相コネクタである。コネクタ１１４は、コントローラが、バッテリバンクに充電し、バックアップ又は貯蔵部としてこれらを使用して出力をブーストする為のエネルギーを引き出すことを可能にするＤＣ／ＡＣ貯蔵部接続である。このコネクタは、鉛酸バッテリ、リチウムイオン技術バッテリのような異なる貯蔵装置に合わせて自動調整する。付加的に、又は任意で、マイクロインバータ１００は、ビルトイン充電管理ソフトウェアを有するエネルギー貯蔵装置との動作の為のハードウェア及びソフトウェア又は命令を含む。また他の構成で、マイクロインバータ１００は、燃料電池又は電気自動車など他のエネルギー装置からエネルギーを送受するように構成され得る。
【００３９】
図２は、マイクロインバータ１００のコネクタ１１１（不図示）に３相エネルギーを給送する垂直軸風力タービン２０２を包含する基本システム２００の図を示す。マイクロインバータ１００内のコンポーネントはタービンの性能を最適化し、多様な負荷２０４へエネルギーを提供する。これらの負荷２０４は、多様な用途、つまり住宅、基地局、商業ビル、倉庫、診療所、病院、専用貯蔵センター、又は他のタイプのエネルギー貯蔵装置について変化し得る（図１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ参照）。
【００４０】
図３Ａは、ハイブリッドマイクロインバータ１００により管理されるオフグリッドシステム３００を記している。この図で、各負荷３０６は、ＡＣ３相源（１１１）と、風力タービン３０２及びソーラーパネル３０４などのＤＣ／ＡＣ単相発電機（１１３）とに接続されたマイクロインバータ１００を使用する。そしてマイクロインバータ１００は、図１Ｂ〜１Ｆに記されたビルトインコンポーネントを使用して貯蔵装置（１１４）に充電すると共に負荷に給電する。これらの負荷は、住宅、携帯電話基地局、建物等であり得る。エネルギー源が発電しない場合、或いは内部消費量がこれらのエネルギー源により発生されるエネルギーより大きい場合に、マイクロインバータ１００は、貯蔵装置３０８に貯蔵されたエネルギーを采配し、これを負荷へ送る。これらの貯蔵装置は、燃料電池、バッテリ、又は電気自動車でもあり得る。
【００４１】
図３Ｂは、ハイブリッドマイクロインバータ１００により管理されるオングリッドシステム３１０を記している。この図で、各負荷は、ＡＣ３相源（例えば不図示のコネクタ１１１）と、風力タービン３１２及びソーラーパネル３１４のようなＤＣ／ＡＣ単相発電機（例えば不図示のコネクタ１１３）とに接続されるマイクロインバータ１００を使用する。そしてマイクロインバータ１００は、図１Ｂ〜１Ｆに記されているビルトインコンポーネントを使用して負荷に給電して貯蔵装置３１８に充電する。エネルギーを必要とする負荷が無くて内部消費されるものより多いエネルギーをエネルギー源が発生させ、貯蔵装置が満杯である場合に、マイクロインバータ１００は発生された余剰エネルギーを送電網３２０に給送する。
【００４２】
同様に、エネルギー源がエネルギーを発生していない場合、或いはこれらのエネルギー源により発生されるエネルギーより内部消費量が大きい場合には、マイクロインバータ１００は、構成に応じて、貯蔵装置３１８に貯蔵されたエネルギーを采配して負荷のうち一以上へこれを送る。貯蔵装置に充分なエネルギーが無い場合に、マイクロインバータ１００は必要とされる差分エネルギーをグリッドから得る。貯蔵装置の放電率及び使用量は、供給停止のようにグリッドからの切断のケースで使用されるエネルギーの一部を保持するように確定され得る。バッテリは、ピーク消費量を低減させる装置として、或いはバックアップ解決策として使用され得る。負荷は、住宅、携帯電話基地局、建物等のように多様な種類であり得る。貯蔵装置は、燃料電池、バッテリ、又は電気自動車であり得る。
【００４３】
図３Ｃは、図３Ａ及び３Ｂに示されている構成に類似しているが、ＡＣ再生可能源及びＤＣ再生可能源からエネルギーを受容して、別のマイクロインバータ、電気負荷、及びエネルギー貯蔵装置に対してエネルギーを受容／送達する「バイパス」構成で接続されるマイクロインバータの実施形態の概略図である。他の記載が無ければ、図３Ｃに示されている構成は、図３Ａ及び３Ｂに示されている構成に類似した形で作用し得る。
【００４４】
図４Ａは、マイクロインバータ１００からの出力ソケットの図である。マイクロインバータ１００は従来のケーブル４００に接続され、グリッドに接続された標準的な雌型ソケット４０２に挿入され得る。この解決法の利点の一つは、グリッドタイ接続を完成させるのに付加的な設備が必要とされないことである。システムを切断するプロセスは、ソケットをコンセントから抜くなど単純である。マイクロインバータ１００は有効なグリッド接続を検出し、電力供給停止のケースでは安全特徴として給電を切断する。ケーブル接続４００は、電気ソケットとシステムの電力出力の地域的規制に応じて変化し得る。
【００４５】
図４Ｂは、マイクロインバータ１００とその接続の実施形態の概略図である。マイクロインバータ１００は主負荷センター４１０に接続され得る（例えば一以上の負荷４４０に接続され得る）。グリッド４３０は、切替スイッチ４２０を使用して負荷センター４１０に接続される。こうして電力供給停止のケースでアレイが絶縁されることを可能にする。この構成は、消費者側のエネルギー管理をシステムが充分に制御することを可能にし、広範囲の電力出力をマイクロインバータから提供する。
【００４６】
図４Ｃは、マイクロインバータ１００とその接続の別の実施形態の概略図である。マイクロインバータ１００は主負荷センター４１０に接続され得る（例えば一以上の負荷４４０に接続され得る）。グリッド４３０は、内部切替スイッチ特徴を使用してマイクロインバータ１００に接続される。これは、マイクロインバータ１００からの単独運転防止特徴により管理される電力供給停止のケースでアレイが絶縁されることを可能にする。この構成は、消費者側のエネルギー管理をシステムが充分に制御することを可能にし、広範囲の電力出力をマイクロインバータから提供する。
【００４７】
図５は、マイクロインバータ１００が既設のグリッド、マイクログリッド、又はグリッドタイシステムを統合してこれらと相互作用を行い、エネルギーの取得及び給送を可能にする手法の図である。インバータ／コントローラは以下のように、一般に２０Ａのウォールサーキットに給電できる。インバータ／コントローラは、住宅の負荷分散センターから提供される５０／６０Ｈｚグリッド電圧を検知する。インバータ／コントローラはグリッド電力と同期化されて、発生された電力をグリッド周波数及び電圧の両方と同じペースで整合させる。インバータ／コントローラは発生された電力を負荷センターへ安全に送達して住居使用量を相殺し、余剰電力はグリッドへ直接送られる。一般的な２０Ａ回路は、インバータ／コントローラからの継続的な最大定格電力について５０％の安全性マージンを有し、配線電力損失を最小に抑える。インバータ／コントローラは、フェールセーフ最大電流回路制御も含み、潜在的な短絡から住居を保護する。
【００４８】
図６Ａは、マイクロプロセッサ１３０がデータを収集する為の例示的なコンポーネントの概略図である。図１Ｂに示されているように、マイクロプロセッサ１３０はシステムの三つの主なコンポーネントの一つである。通信プロトコルを使用して、マイクロプロセッサ１３０はＭＰＰＴコントローラ１１０及びインバータ１２０から情報を収集する。付加的に、又は任意で、マイクロプロセッサ１３０は、風速を収集するのに風力タービン６０２を、太陽放射データを収集するのにソーラーパネル６０４を、或いはエネルギー源（例えばマイクロ水力発電機を使用した水流）、グリッド６０８、そして貯蔵装置６１０に応じて、多様なデータを使用できる。他の構成で、マイクロプロセッサは、温度計、気圧計、又は雨量計のような他のデータ獲得装置６０６からの情報も収集できる。幾つかの実施形態において、各マイクロインバータ１００は、これに接続されて気象計を形成するセンサ及び装置からデータを読み取る。
【００４９】
収集された未加工データ６１２は、全てのエネルギー源からの電力発生、電力消費量、全てのエネルギー源からのアンペア数、ＲＰＭ、全てのエネルギー源からの電圧、電流貯蔵装置の充電レベル、グリッドの状態、器具によるエネルギー消費レベル、風速、圧力、温度、太陽放射、その他を含む。
【００５０】
図６Ｂは、マイクロプロセッサ１３０により読取及び解釈され得るグリッドでの微分波形シグネチャ６２０を各電子装置がどのように発するかを示すグラフである。この図のグラフで、波形は、電子レンジ６２２、洗濯機６２４、テレビ６２６の各々についての消費エネルギー又は使用シグネチャを表す。その結果、マイクロプロセッサ１３０は各装置を識別し、装置の使用、速度又は量、使用時間、タイプとエネルギー消費量のような装置固有の情報を収集する。
【００５１】
図７は、未加工データ７０２を収集し、一意識別子７０４を作成し、追跡可能エネルギーデータ７０６を供給するようにマイクロプロセッサ１３０により実施される命令の概略図である。この例では、各値から作成された一意デジタルシグネチャを識別する為のブロックチェーン技術の使用についての命令が用意される。その結果、マイクロインバータ１００により提供されるエネルギーは、収集された情報の追跡可能性と、生成又は使用される各ワット数又はエネルギー単位についてのアカウンタビリティとを含む。
【００５２】
図８は、収集された情報（つまり追跡可能データ）がマイクロプロセッサ１３０でどのように処理されるかを示す図である。その結果、追跡可能データ（ＴＤ）８０２は、解析される有益な情報又は処理データ（ＰＤ）に変換される。
【００５３】
図９Ａは、マイクロプロセッサ１３０の内部の接続ボード１３１が、どのようにＷｉ-Ｆｉ、ブルートゥース（登録商標）、又はＧＭＳとＮＦＣ技術のような接続プロトコルのような通信ネットワーク８０５を使用して、処理された情報（つまり処理データ／ＰＤ８０４）をクラウドプラットフォーム８０６へ往復して送信するかを示す図である。
【００５４】
クラウドプラットフォーム８０６から、図９Ａに示されている携帯電話又はラップトップのようなスマートデバイス８０８を通して情報がアクセスされ得る。重要なのは、図７で実施される処理ステップにより処理データ（ＰＤ）の完全性が保証されることである。
【００５５】
図９Ｂは、一つのマイクロプロセッサ１３０がどのように接続ボード１３１を使用して、クラウドプラットフォーム８０６と、そして他のマイクロプロセッサ１３０と往復して情報を共有できるかを記している。これは、多様な制御装置１００が互いに通信して、エネルギー伝達要求を含み得る情報を共有することを可能にする。
【００５６】
図１０Ａは、情報（ＰＤ）８０２を解析するのに使用されるビルトイン人工知能アルゴリズム（ＡＩ  Ａｌｇ）１００２を備えるマイクロプロセッサ１３０の図である。この構成を使用して、解析データは後で接続ボード１３１を通してサーバ８０６へ送信され、図のように携帯電話又はコンピュータのような遠隔装置１００４によりアクセスされ得る。この図はまた、マイクロインバータ１００にパワー電子機器を含むインバータ１２０コンポーネントへマイクロプロセッサ１３０が信号をどのように送信できるかを示す。
【００５７】
図１０Ｂは、図１０Ａに示されているものと類似の構成を持つが人工知能アルゴリズム１０１２をサーバレベルで使用するシステムの図である。このケースでは、マイクロプロセッサ１３０の接続ボード１３１を使用して処理データがマイクロインバータ１００によりクラウドへ送信される。処理データはクラウドでアルゴリズム１０１２により解析され、マイクロプロセッサ１３０の内部の接続ボード１３１へ解析データが返送され、接続ボードはマイクロインバータ１２０へ制御信号を送信する。処理データは、遠隔装置１００４によってもアクセスされ得る。この構成は、マイクロプロセッサ１３０により提供されるものより強力なプロセッサで実行される付加的で多様な、又は解析のアルゴリズムの使用を可能にする。
【００５８】
図１１Ａは、ＡＩのように多様なアルゴリズムを通して解析された収集情報がエネルギー管理にどのように使用され得るかを示す図である。このように、マイクロインバータ１００は、エネルギーの使用がより信頼できる、妥当な、又は利用可能である時間又は時間枠を設定できる。一例として、マイクロプロセッサ１３０は、各器具及び装置６２２，６２４，６２６の電波信号６２０について収集された情報を認識してこれを個別化する（図６Ｂ参照）。信号が個別化されると、エネルギーを使用している装置のリスト１１０２は、ビルトインユーザインタフェースによりユーザへ、或いは携帯電話アプリケーションのような遠隔アクセスポイントへ送信され得る。ユーザはリスト１１０４を使用して、停止又は起動する可能性のある装置又は器具を選択できる。信号はマイクロプロセッサ１３０によりマイクロインバータ１２０へ返送され、選択された装置の特定波形の電圧又はアンペアを遮断又は許容するように機能し、そこへのエネルギーの流れを許可又は制限する。
【００５９】
図１１Ｂは、図１１Ａに記されているが、クラウドサーバのＡＩアルゴリズム１１０８を使用してエネルギー管理についての自律的な決定を行う機能を示す図である。例えば、システムは、各装置又は器具６２２，６２４，６２６の使用に関する処理情報を解析し、履歴パターンとエネルギーコスト又は再生可能源の利用可能性のような他の変数を検討して、グリッドと相互作用を行い、器具又は装置を起動又は停止することができる。ＡＩはマイクロプロセッサ１３０の接続性能を使用してマイクロインバータ１２０のパワー電子機器を管理し、マイクロインバータは各装置又は器具の個々の信号を制御する。
【００６０】
図１１Ａ及び１１Ｂの図例に記されている特徴は、最も高い費用帯でのエネルギーの不必要な使用を削減することにより、或いは利用可能な形の再生可能源が無い時に、エネルギー効率を向上させる。
【００６１】
図１２Ａは、オフグリッド独立型構成でのマイクロインバータ１００の図である。このシステムは風力タービン及びソーラーパネルを使用し、バッテリバンクのような貯蔵装置に貯蔵されて負荷１２１２、例えば住居の器具及び装置に必要とされる時にＡＣに変換されるエネルギーを発生させる。システムはまた、情報を収集し、通信ネットワーク１２１０を経由して（例えばＷｉ-Ｆｉ接続又はＧＳＭを使用して）サーバへこれを送信する。この情報は、例えば、システムの効率を向上させるように使用パターンについて学習するか、将来のインフラストラクチャの開発での必要性を評価するのに使用され得る。
【００６２】
図１２Ｂは、マイクログリッド構成で機能する、図１２Ａで説明されたマイクロインバータ１００を示す。この例示的な構成で、マイクロインバータ１００は他の類似のマイクロインバータ１００に接続される。上記のように、ハイブリッド構成は、利用可能な再生可能源が無いケースで、貯蔵装置をバックアップとして使用して、負荷からの必要量全体をカバーするのに充分なエネルギーを発生させる。使用されないエネルギーは、Ｐ２Ｐ及びブロックチェーンを使用して交換されてアレイの他のノードへ送られ、エネルギー交換を可能にする。マイクロインバータ１００はマイクログリッドの他のマイクロインバータ１００へのエネルギーを要求して、オークションで待機している最も妥当なマイクロインバータ１００からエネルギーを購入するスマートオークションを形成できる。
【００６３】
図１２Ｂに図示された構成では、内部負荷により必要とされるものより多いエネルギーをシステムが発生させる場合に、マイクロインバータ１００は、余剰発電を供与している他のシステムと通信すると有利である。発電しているか貯蔵されているものより多いエネルギーをシステムが必要とするケースでは、差分量のエネルギーを求める要求を他のマイクロインバータ１００へ送ることができる。負荷の間の相互接続ワイヤのような物理的接続が送電を可能にする。図７で説明したブロックチェーンなど安全で追跡可能な技術を使用して、各マイクロインバータ１００は、マイクログリッドで消費又は投入されるエネルギーに対してアカウンタビリティを有し、このシステムはエネルギーを送るかこれを得るものである。
【００６４】
一例として、この図で、マイクログリッドは異なる種類の負荷を含む。マイクログリッド負荷は多様な種類又は構造のうち一以上かその組み合わせであるか、或いは独立型の設備又は自立型インフラストラクチャコンポーネントであり得る。構造の例は広範囲にわたり、用途に応じて変化し、戸建て住宅、集合住宅、通信塔、アパート、商業ビル、診療所、病院、倉庫、そして産業施設、その他のうち一以上を含み得る。
【００６５】
図１２Ｃは、他のユニット（図１２Ｂ参照）と共に外部グリッド接続１２５０とのクラスタとして機能する本明細書に記載のハイブリッドマイクロインバータ技術の適用例の図である。この図では、風力タービン１２０２と、ソーラーパネル１２０４及び貯蔵装置１２０６のような一以上の他のＡＣ及びＤＣ源に接続されるマイクロインバータ１００を各構造が使用する。このアレイで、個々のマイクロインバータシステムはグリッドタイである。各システムは、図１０Ａ及び１０Ｂで説明されたＡＩ性能を使用して気象条件予報エネルギー発電を解析する。この特徴により取得された環境情報の結果として、グリッド供給者又は施設管理者は、各マイクロインバータ１００又はシステムのノードからのエネルギーの将来的必要量をより良好に予測又は推定し、需要反応タイミングの感度を低下させる。マイクロインバータ１００は、他のシステムの他のマイクロインバータ１００と、そして電力会社と通信する。各システムは、消費量が発電量を超えた場合に他のユニットにエネルギーの利用可能性について知らせて必要量のエネルギーを送らせる。余剰エネルギーを有するシステムは、このエネルギーを必要とするシステムへエネルギーを送り、図７で説明されたブロックチェーン性能を使用して取引が追跡される。
【００６６】
更に、エネルギーを必要とするシステムが無く、内部で消費されるか貯蔵されるよりも多くのエネルギーをユニットが発生させている場合に、システムは、グリッドタイ接続又はバイパス接続を使用してこの余剰エネルギーをグリッド又は他のマイクロインバータへ送ることができ、他の負荷へ伝送されて使用されることが可能である。グリッドへ供給されるこのエネルギーは、同じブロックチェーン技術によっても追跡される。システムのいずれかが自己発電に充分でない場合には、他のマイクロインバータ１００又はノードへ、或いはメイングリッドへエネルギー需要要求が送られ、グリッドに接続された別のマイクロインバータ１００及び又は外部源からエネルギーを得る。
【００６７】
各ノード又はマイクロインバータ１００による互いとの、又はグリッドとのエネルギーの交換は、従来の流通、クレジット又はデビットノートのような他のアカウンタビリティ方法、或いは例えばトークンのような暗号通貨を使用して行われ得る。
【００６８】
図１２Ｄは、図１２Ｃに示されているものと類似しているが、エネルギー給電、ネットメータリング、又はエネルギーＰ２Ｐの為に従来のグリッドが使用されない特定の条件でのアレイを描いたものである。この実施形態において、ハードワイヤバイパス接続は、マイクロインバータ１００の間でのエネルギー交換を可能にして、ピーク消費量がユーティリティサービスから得られなければならないケースにおいてユーティリティグリッドへの接続を維持するものである。
【００６９】
エネルギー発生又は貯蔵システムの様々なコンポーネント又は動作についての追加詳細は、米国特許第５６０１９５１号、米国特許出願公開第２０１２０１７０３２５号、国際公開第２０１５０６５２９１号、米国特許第８６１２０５８号、米国特許第７２７４９７５号、米国特許第７５６１９７７号、米国特許第７２１８９７４号、米国特許出願公開第２０１７／０１８０１３４号で入手可能であり、その各々は全ての目的の為に参照により全体が本明細書に援用される。
【００７０】
ある特徴又は要素が別の特徴又は要素の「上に(on)」あるものとして本明細書で言及される時には、他の特徴又は要素の直接上にあっても介在の特徴及び／又は要素が存在してもよい。対照的に、ある特徴又は要素が別の特徴又は要素の「直接上に(directly on)」あるものとして言及される時には、介在の特徴又は要素は存在しない。ある特徴又は要素が別の特徴又は要素に「接続される(connected)」、「装着される(attached)」、「結合される(coupled)」ものとして言及される時には、他の特徴又は要素に直接接続、装着、結合されても、介在の特徴又は要素が存在してもよいことが理解されるだろう。対照的に、ある特徴又は要素が別の特徴又は要素に「直接接続される(directly connected)」、「直接装着される(directly attached)」、「直接結合される(directly coupled)」ものとして言及される時には、介在の特徴又は要素は存在しない。一実施形態に関して記載又は図示されたが、このように記載又は図示された特徴及び要素は他の実施形態にも当てはまり得る。別の特徴に「近接して(adjacent)」配設される構造又は特徴への言及は近接特徴の上又は下にある部分を有し得ることも、当業者には認識されるだろう。
【００７１】
本明細書で使用される用語は、特定の実施形態のみを説明することを目的としており、発明を限定することは意図されていない。例えば、本明細書で使用される際に、単数形の“ａ”，“ａｎ”，“ｔｈｅ”は、それ以外であることが文脈から明示されない限り複数形も同じく含むことが意図されている。「包含する(comprises)」及び／又は「包含する(comprising)」の語は、本明細書で使用された時に、記載の特徴、ステップ、動作、要素、及び／又はコンポーネントの存在を明記するものであるが、一以上の他の特徴、ステップ、動作、要素、コンポーネント、及び／又はこれらのグループの存在又は追加を除外するものではないことが更に理解されるだろう。本明細書に使用される際に、「及び／又は(and/or)」の語は関連して挙げられた物品のうち一つ以上の組み合わせのいずれか及び全てを含み、「／」として省略され得る。
【００７２】
「下に(under)」、「下方に(below)」、「下方の(lower)」、「上に(over)」、「上方の(upper)」、その他などの空間的相対語は、図に示されている別の要素又は特徴に対する一つの要素又は特徴の関係を説明する記載を容易にする為に使用され得る。空間的相対語は、図に描かれている配向に加えて使用又は動作時の装置の多様な配向を内含することが意図されていることが理解されるだろう。例えば、図の装置が逆転された場合に、他の要素又は特徴の「下に(under)」又は「真下に(beneath)」と記載される要素は、他の要素又は特徴の「上に(over)」配向されることになるだろう。故に、例示的な語である「下に(under)」は上と下の両方の配向を内含し得る。装置はその他の配向でもよく（９０度回転されるか他の配向である）、本明細書で使用される空間的相対記述子はそれに従って解釈される。同様に、「上向きに(upwardly)」、「下向きに(downwardly)」、「垂直の(vertical)」、「水平の(horizontal)」、その他の語は、それ以外が明示されない限り、説明のみを目的として本明細書で使用される。
【００７３】
「第１(first)」及び「第２(second)」の語は、様々な特徴／要素（ステップを含む）を説明する為に本明細書で使用され得るが、これらの特徴／要素は、それ以外が文脈から示されていない限り、これらの語により限定されるべきではない。これらの語は、一つの特徴／要素を別の特徴／要素から区別するのに使用され得る。故に、本発明の教示を逸脱することなく、以下に記す第１特徴／要素は第２特徴／要素と呼ばれてもよく、同様に以下に記される第２特徴／要素は第１特徴／要素と呼ばれてもよい。
【００７４】
本明細書とこれに続く請求項の全てにおいて、文脈からそれ以外が必要とされない限り、「包含する(comprise)」と、「包含する(comprises)」及び「包含する(comprising)」などの変形は、様々なコンポーネントが方法及び物品（例えば組成と装置及び方法を含む機器）で協働的に採用されることを意味する。例えば、「包含する(comprising)」の語は、記載の要素又はステップのいずれかを含むが他の何らかの要素又はステップを除外しないという意味であることが理解されるだろう。
【００７５】
例での使用を含めて明細書及び請求項で使用される際に、そしてそうではないことが明記されない限り、全ての数字は、「約(about)」又は「およそ(approximately)」の語が明示されない場合でも、これらの語が前に置かれたかのように解釈され得る。「約(about)」又は「およそ(approximately)」の語句が大きさ及び／又は位置を説明する時に使用されると、記載の値及び／又は位置が値及び／又は位置の妥当な予想範囲内にあることを表す。例えば、ある数値は、記載の値（又は値の範囲）の＋／−０．１％、記載の値（又は値の範囲）の＋／−１％、記載の値（又は値の範囲）の＋／−２％、記載の値（又は値の範囲）の＋／−５％、記載の値（又は値の範囲）の＋／−１０％等である値を有し得る。本明細書で挙げられた如何なる数値も、そうではないことが文脈から指摘されない限り、約又はおよそその値を含むと理解されるべきである。例えば、「１０」の値が開示されている場合には、「約１０」も開示されている。本明細書で言及されるいかなる数値範囲も、これに包摂される全ての下位範囲を含むことが意図されている。当業者には適宜理解されるように、ある値がその値「未満であるか等しい」と開示される時には、「その値より大きいか等しい」とこれらの値の間の可能な範囲も開示されていることは言うまでもない。例えば、「Ｘ」の値が開示される場合には「Ｘより小さいか等しい」と共に「Ｘより大きいか等しい」（例えばＸは数値である）も開示されている。本出願を通して、幾つかの異なるフォーマットでデータが提供されることと、このデータが終点及び始点とデータ点の組み合わせの範囲を表すことも言うまでもない。例えば、特定のデータ点「１０」と特定のデータ点「１５」とが開示される場合に、１０及び１５より大きい、１０及び１５より大きいか等しい、１０及び１５より小さい、１０及び１５より小さいか等しい、１０及び１５に等しいは、１０と１５の間としても開示されると考えられることは言うまでもない。二つの特定の単位の間の各単位も開示されることもまた言うまでもない。例えば、１０及び１５が開示される場合には、１１，１２，１３，１４も開示されている。
【００７６】
様々な例示的実施形態が上に記載されたが、請求項により記載される発明の範囲を逸脱することなく、幾つかの変更のいずれかが様々な実施形態に加えられ得る。例えば、記載した様々な方法ステップが実施される順序は代替実施形態では変更されることが多く、他の代替実施形態では一以上の方法ステップが全て省略されてもよい。様々な装置及びシステムの実施形態の任意の特徴が幾つかの実施形態では含まれて他の実施形態では含まれなくてもよい。それ故、上記の記載は主として例示的な目的で提示され、請求項に提示される発明の範囲を制限するものと解釈されるべきではない。
【００７７】
本明細書に含まれる例及び図例は、主題が実践され得る特定の実施形態を限定ではなく例として示す。上述のように、本開示の範囲から逸脱することなく構造的及び論理的な代案及び変更が行われ得るように、他の実施形態がこれから利用及び導出されてもよい。進歩性のある主題のこのような実施形態は、一以上が実際に開示されている場合に、単に簡便性の為に、そして単一の発明又は進歩的概念に本出願の範囲を自発的に制限することは意図せずに、「発明」の語により個別的又は集合的に本明細書で言及され得る。故に、特定の実施形態が本明細書に図示及び記載されたが、同じ目的を達成するように考案された何らかの仕組みが、示された特定の実施形態に置き換えられてもよい。本開示では、様々な実施形態のいかなる、そして全ての改変又は変更を含むことが意図されている。上記の実施形態の組み合わせと、本明細書で明確に記載されていない他の実施形態は、上の記載を検討することで当業者に明白になるだろう。
【符号の説明】
【００７８】
１００  マイクロインバータ
１０２  タービンコントローラ
１０４  同期整流器コントローラ
１０６  ＤＣ／ＤＣブーストコンバータ
１０７  ブーストコントローラアルゴリズム
１０８  ソーラーパネルコントローラ
１１０  ＭＰＰＴコントローラ
１１１，１１２，１１３，１１４  電気コネクタ
１２０  インバータ側
１２２  インバータ
１２４  フィルタ
１２６  インバータコントローラアルゴリズム
１２８  単独運転防止コントローラアルゴリズム
１２９  ＰＬＬ
１３０  マイクロプロセッサ
１３１  接続ボード
１４０  ユーザインタフェース画面
１８２  電源
１８４  バッテリ
２００  基本システム
２０２  風力タービン
２０４  負荷
３００  オフグリッドシステム
３０２  風力タービン
３０４  ソーラーパネル
３０６  負荷
３０８  貯蔵装置
３１０  オングリッドシステム
３１２  風力タービン
３１４  ソーラーパネル
３１６  負荷
３１８  貯蔵装置
３２０  グリッド
４００  従来ケーブル
４０２  標準的雌型ソケット
４１０  負荷センター
４２０  切替スイッチ
４３０  グリッド
４４０  負荷
６０２  風力タービン
６０４  ソーラーパネル
６０６  データ獲得装置
６０８  グリッド
６１０  貯蔵装置
６１２  未加工データ
６２０  電波信号
６２２  電子レンジ
６２４  洗濯機
６２６  テレビ
７０２  未加工データ
７０４  一意識別子
７０６  追跡可能データ
８０２  追跡可能データ
８０４  処理データ
８０５  通信ネットワーク
８０６  クラウドプラットフォーム
８０８  スマートデバイス
１００２  人工知能アルゴリズム
１００４  遠隔装置
１０１２  人工知能アルゴリズム
１１０２，１１０４  リスト
１１０８  アルゴリズム
１２０２  風力タービン
１２０４  ソーラーパネル
１２０６  貯蔵装置
１２１０  通信ネットワーク
１２１２  負荷
１２５０  外部グリッド接続
【図１Ａ】
2022500986.tif 000003
【図１Ｂ】
2022500986.tif 000004
【図１Ｃ】
2022500986.tif 000005
【図１Ｄ】
2022500986.tif 000006
【図１Ｅ】
2022500986.tif 000007
【図１Ｆ】
2022500986.tif 000008
【図１Ｇ】
2022500986.tif 000009
【図２】
2022500986.tif 000010
【図３Ａ】
2022500986.tif 000011
【図３Ｂ】
2022500986.tif 000012
【図３Ｃ】
2022500986.tif 000013
【図４Ａ】
2022500986.tif 000014
【図４Ｂ】
2022500986.tif 000015
【図４Ｃ】
2022500986.tif 000016
【図５】
2022500986.tif 000017
【図６Ａ】
2022500986.tif 000018
【図６Ｂ】
2022500986.tif 000019
【図７】
2022500986.tif 000020
【図８】
2022500986.tif 000021
【図９Ａ】
2022500986.tif 000022
【図９Ｂ】
2022500986.tif 000023
【図１０．Ａ】
2022500986.tif 000024
【図１０．Ｂ】
2022500986.tif 000025
【図１１．Ａ】
2022500986.tif 000026
【図１１．Ｂ】
2022500986.tif 000027
【図１２．Ａ】
2022500986.tif 000028
【図１２．Ｂ】
2022500986.tif 000029
【図１２．Ｃ】
2022500986.tif 000030
【図１２．Ｄ】
2022500986.tif 000031
【国際調査報告】
2022500986.tif 000032
2022500986.tif 000033
2022500986.tif 000034