(57)【要約】ＤＣ電源及びＤＣ電源と連結された入力を含む複数の電力モジュールを含んでいる、分散電力システムにおける保護方法。電力モジュールは、直列ストリングを形成するために１つ又はそれ以上の他の電力モジュールと直列に連結された出力を含んでいる。インバータは、直列ストリングと連結されている。インバータは、ストリングからの電力入力を変換して出力電力を生産している。インバータが出力電力の生産を中断する時、電力モジュールのそれぞれは、停止され、それによってインバータへの電力入力は、中止される。【選択図】図５Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣ出力を提供する複数のＤＣ電力モジュールと、
前記ＤＣ電力モジュールと連結され、出力電力を提供するために前記ＤＣ電力モジュールから受信した前記ＤＣ出力を変換するインバータと、
前記インバータが前記出力電力を生産することを中断すると、前記ＤＣ出力を中止するように構成された保護機構と、を備えている分散電力システム。
【請求項２】
前記インバータが、電気負荷に接続されており、
前記電気負荷に接続され、前記電気負荷の少なくとも１つの電気パラメータを監視するように構成された監視機構と、
前記監視機構と連結され、前記少なくとも１つの電気パラメータが所定の仕様を超えると、前記インバータに前記出力電力を中断させるように構成された停止機構と、を更に備えている、請求項１に記載の分散電力システム。
【請求項３】
前記ＤＣ電力モジュールが、少なくとも１つの直列ストリングの中で連結されており、前記保護機構が、前記直列ストリングの電流を感知する、請求項２に記載の分散電力システム。
【請求項４】
スイッチが前記直列ストリングと直列に接続されており、前記保護機構が予め指定された最小閾値電流より少ない、前記直列ストリングを通る前記電流を感知する構成、又は
スイッチが前記直列ストリングと並列に接続されており、前記保護機構が予め指定された最大閾値電流より大きい、前記ストリングの前記電流を感知する構成、の１つによる、前記直列ストリングと前記インバータとの間に配置されたスイッチを更に備えている、請求項３に記載の分散電力システム。
【請求項５】
前記インバータが、前記電気負荷に接続されており、
前記電気負荷に接続され、前記電気負荷の少なくとも１つの電気パラメータを監視する監視機構と、
前記監視機構と連結され、前記少なくとも１つの電気パラメータが所定の仕様を超えると、前記インバータに前記出力電力を中断させる停止機構と、
前記停止機構に基づいて信号を提供する、前記インバータと連結された信号提供機構と、
前記ＤＣ電力モジュールと個別に連結された複数の受信器と、
前記信号の有無に基づいて前記個別の電力モジュールが、前記ＤＣ出力を前記インバータに供給することができるようにする、前記受信機と個別に連結された複数のイネーブル機構と、を更に備えている、請求項１に記載の分散電力システム。
【請求項６】
前記信号は、
キープアライブ信号であって、前記イネーブル機構が、前記キープアライブ信号の前記存在に基づいて前記個別の電力モジュールが前記入力電力を前記インバータへ供給することができるようにする、キープアライブ信号又は
停止信号であって、前記イネーブル機構が、前記停止信号の前記存在に基づいて前記個別の電力モジュールの動作を停止させ、前記インバータへの前記入力電力の供給を中断する、停止信号の１つである、請求項５に記載の分散電力システム。
【請求項７】
前記ＤＣ電力モジュールが、少なくとも１つの直列ストリングの中で連結されており、前記保護機構が、前記電気負荷から前記直列ストリングへの電流リップルを検出するように構成された、請求項２に記載の分散電力システム。
【請求項８】
前記直列ストリングの前記電流リップルを前記電気負荷の前記周波数からアップコンバートするためにアップコンバータを更に備えている、請求項７に記載の分散電力システム。
【請求項９】
前記ＤＣ電力モジュールのそれぞれが、個別の電力調整器と連結されたＤＣ電源を備えている、請求項１に記載の分散電力システム。
【請求項１０】
前記信号が、
前記直列ストリング内部の前記インバータへの前記電力入力上で能動的に付加されるもの又は、
前記電力モジュールの前記受信器が、無線で伝送される信号を受信する、前記信号提供機構によって無線で伝送されるもの、の１つである、請求項５に記載の分散電力システム。
【請求項１１】
ＤＣ出力を提供する複数のＤＣ電力モジュールと、
前記ＤＣ電力モジュールから受信した入力電力を変換して出力電力を提供するように、前記ＤＣ電力モジュールと連結された入力及び負荷と連結された出力を有するインバータと、
前記負荷と連結され、前記負荷の少なくとも１つの電気パラメータを監視するように構成された監視機構と、
前記監視機構と連結され、前記少なくとも１つの電気パラメータが所定の仕様を超えると、前記インバータに前記出力電力を中断させるように構成された停止機構と、を備えている分散電力システム。
【請求項１２】
制御信号を前記複数のＤＣ電力モジュールに送信する送信器を更に備えている、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記信号に基づいて前記入力電力を前記インバータへ前記供給することを中止するように構成された保護機構を更に備えている、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記ＤＣ電力モジュールが、少なくとも１つの直列ストリングの中で連結されており、前記ＤＣ電力モジュールのそれぞれが、個別の電力調整器と連結されたＤＣ電源を備えている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
複数のＤＣ電力モジュールと、前記ＤＣ電力モジュールから受信した入力電力を変換し出力電力を供給するように、前記ＤＣ電力モジュールと連結された入力及び負荷と連結された出力を有するインバータと、を含む分散電力システムにおける方法において、
前記インバータの動作を監視することと、
前記インバータが前記出力電力の生産を中断すると、前記インバータへの前記入力電力の前記提供を中止することと、を備えている方法。
【請求項１６】
前記インバータが、負荷に接続されており、
（ｂ）前記負荷の少なくとも１つの電気パラメータを監視することと、
（ｃ）前記少なくとも１つの電気パラメータが所定の仕様を超えると、前記出力電力の生産を中断することと、の段階を更に備えている、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ＤＣ電力モジュールが、少なくとも１つの直列ストリングの中で連結されており、
（ｄ）前記出力電力の生産の前記中断が行われると、前記直列ストリングと前記インバータとの間に配置されるスイッチを始動させることと、
（ｅ）前記スイッチの前記始動が行われると、前記直列ストリングを通って流れる電流の変化を感知することと、
（ｆ）前記直列ストリングを通って流れる電流の変化を感知すると、前記モジュールからの前記電力出力を停止することと、を更に備えている、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
（ｄ）前記出力電力の生産の前記中断が行われると、前記電力モジュールへの信号を提供することと、
（ｅ）前記電力モジュールで前記信号を受信することと、
（ｆ）前記信号の有無に基づいて、前記電力モジュールが、前記入力電力を前記インバータへ供給することができるようにすることと、の段階を更に備えている、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
（ｄ）前記負荷から前記直列ストリングのリップル電流を検出することと、
（ｅ）前記リップル電流に基づいて、前記電力モジュールが前記入力電力を前記インバータへ供給することができるようにすることと、の段階を更に備えている、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記信号の提供をすることが、
前記インバータからの前記信号又はそこからの前記出力電力を提供すること、
前記インバータへの前記電力入力上で前記信号を能動的に付加すること又は
前記信号を無線伝送信号として無線伝送すること、の１つを備えている、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分散電力システムにおける単独運転防止に、より厳密には、単独運転を防止している間に光起電分散電力設備機器及び要員を保護するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
公共事業ネットワークは、公益事業顧客に電力システムを提供している。公益事業会社から顧客への電力配電は、配電グリッドと呼ばれるグリッド状のやり方で接続された公共事業配線のネットワークを利用している。配電グリッドは、グリッドにエネルギーを供給する公共事業会社に加えて、グリッドにエネルギーを供給する多くの独立したエネルギー源で構成されており、各独立したエネルギー源は、分散電力（ＤＰ）発電システムと呼ばれている。現代の公共事業ネットワークは、公共事業電源、顧客負荷及び電力をネットワークにも供給する分散発電システムを含んでいる。分散発電システムの数及び種類は、急速に増えており、光起電、風力発電、水力発電、燃料電池及び電池のような蓄電システム、超電導フライホイール及びコンデンサ型、更に従来式及び変速ディーゼル機関、スターリング機関、ガスタービン及びマイクロタービンを含む機械装置を含み得る。これらの分散発電システムは、それらが公共事業電源と同時に動作するように公共事業ネットワークに接続されている。
【０００３】
現代の公共事業ネットワークが直面する１つの一般的な問題は、単独運転の発生である。単独運転とは、公共事業電力供給装置がネットワークの一部から接続を断たれた後、分散発電システムが、公共事業ネットワークから切断されているにもかかわらず、公共事業ネットワークのそれらの一部に電力を供給し続けている状態である。全ての光起電システムは、安全規制に適合するために単独運転防止検出システムを有していなければならない。そうでなければ、グリッドが単独のダウンストリームとして電力を発電している光起電設備から遮断された後、光起電設備は、修理要員を感電させる又は感電死させる可能性がある。単独状態は、公共事業ネットワークの秩序正しい再接続を困難にし、設備機器にも危害を及ぼす。このため、単独状態が検出及び排除されることは重要である。
【０００４】
単独運転を防ぐために、幾つかの技法が提案されてきた。例えば、１つの方法は、主発電源とＤＰシステムとの間の公共事業システムの全ての回路遮断器上の補助接点の監視を含んでいる。補助接点は、公共事業電源の開回路遮断器を表している状態に変化がないかどうかを監視される。公共事業回路遮断器は、通常外部保護継電器によって監視及び引き外しが行われる。公共事業の喪失が回路遮断器の補助接点の状態の変化によって検出された場合、移行された引き外しスキームは、公共事業と分散電力システムとの間の相互接続を開くために用いられる。移行された引き外しスキームは、監視されている公共事業電源の補助接点を使用する。補助接点は、局所的相互接続遮断器の引き外しの誘因となる可能性がある他の装置と並列に接続されている。補助接点が状態を変えると、局所的相互接続遮断器で引き外しが誘発される。これは、単独状態が発生することを防止する。その様な方法の欠点は、公共事業の隔離点（公共事業回路遮断器が開く点）が、多くの場合、接続状態信号を局地的分散電力システム制御システムへ再度戻すことが実用的ではないだけ、局地的分散電力システムから離れていることである。
【０００５】
現在使用されている又は提案されている単独運転防止スキームは、受動的スキーム及び能動的スキームを含んでいる。受動的スキームは、例えば電圧不足又は超過、周波数不足又は超過、周波数の変化率、位相跳躍又はシステム高調波などのようなグリッド信号の局地的監視に基づいている。能動的スキームは、例えばインピーダンス測定のような結果的なグリッド信号の監視の能動的信号注入、又は例えば能動的周波数偏移又は能動的電圧変位のような能動的制御の能動的信号注入に基づいている。能動的スキームを用いると、幾つかの歪みが出力電流波形に生じる場合があり、それによって、検出が高速であるほど、標準的には、より高い総合的な高調波歪みをもたらし、単独運転検出時間と波形歪みとの間にトレードオフを引き起こす。
【０００６】
複数の太陽電池パネル１０１を含む、従来式の太陽光分散電力システム１０の設備を、図１で図示している。各個別の太陽電池パネル１０１によって供与される電圧は低いので、幾つものパネル１０１は、パネル１０１のストリング１０３を形成するために直列に接続されている。大きい設備用に、より高電流が必要とされる場合、幾つかのストリング１０３は、総合システム１０を形成するために並列に接続され得る。相互接続された太陽電池パネル１０１は、屋外に備え付けられ、最大電力点追尾（ＭＰＰＴ）モジュール１０７、続いてインバータ１０４に接続される。ＭＰＰＴ１０７は、図１に示すように、一般に、インバータ１０４の一部として実装される。ＤＣ電源１０１からの収穫電力は、インバータ１０４に送出され、インバータは、直流（ＤＣ）を、通常６０Ｈｚで１１０Ｖ又は２２０Ｖ若しくは５０Ｈｚで２２０Ｖである、所望の電圧及び周波数を有する交流（ＡＣ）に変換する。インバータ１０４からのＡＣ電流は、その後電気器具を作動させるために使用され得る又は電力グリッドに供給され得る。
【０００７】
上述の通り、各太陽電池パネル１０１は、比較的非常に低い電圧及び電流を供給する。太陽電池設計者が直面している問題は、太陽電池パネルの低電圧の組み合わせから１２０Ｖ又は２２０Ｖ二乗平均平方根（ＲＭＳ）で標準ＡＣ電流を生産することである。低電圧から高電力を送出するには、凡そ電流ｉ２の二乗の大きい伝導損を引き起こす非常に高い電流を必要とする。更に、インバータ１０４のような、ＤＣ電流をＡＣ電流に変換するために使用される電力インバータは、入力電圧が２の平方根を乗じた出力ＲＭＳ電圧より幾らか高い時、最も効率的である。故に、多くの適用では、太陽電池パネル１０１のような電源は、正確な電圧又は電流に達するように組み合わされる。多数のパネル１０１は、ストリング１０３の中で接続され、ストリング１０３は、電力インバータ１０４に並列に接続される。パネル１０１は、インバータ１０４に必要な最小電圧に達するために直列に接続される。複数のストリング１０３は、より高い電力出力を可能にするように、より高い電流を供給するアレイに並列に接続される。
【０００８】
図１Ｂは、ＭＰＰＴ回路１０７及びインバータ１０４に接続されたＤＣ電源、例えば太陽電池パネル１０１ａから１０１ｄの１つの直列ストリング１０３を図示している。電流耐電圧（ＩＶ）特徴は、各ＤＣ電源１０１の左に表示されている（１１０ａから１１０ｄ）。各ＤＣ電源１０１では、出力電圧が増えるにつれて電流は減っている。幾つかの電圧値では、電流はゼロに向かって進んでおり、幾つかの適用では、電圧値は負の値であると推測され、これは電源がシンクになっていることを意味している。迂回ダイオード（図示せず）は、電源がシンクになることを回避するために使用されている。電流及び電圧の積（Ｐ＝ｉ＊Ｖ）に等しい各電源１０１の電力出力は、電源から引き込まれた電圧によって変化する。電流の下落点に近い或る電流及び電圧では、電力はその最大に達する。この最大電力点（ＭＰＰ）で発電電池を作動させることが望ましい。ＭＰＰＴの目的は、電源から最大電力を引き出すために、この点を見つけ出して、この点でシステムを作動させることである。
【０００９】
一般的な従来式の太陽電池アレイでは、ＭＰＰＴモジュール１０７を使用してシステム１０の統合された電力出力を最適化するために、異なるアルゴリズム及び技法を使用している。ＭＰＰＴモジュール１０７は、全ての太陽電池パネル１０１から引き出された電流をまとめて受け入れ、最大平均電力を提供するためにこの電流に関する最大電力点を追尾し、その結果、より多くの電流が引き出される場合、パネルからの平均電圧が降下し始め、このようにして、収穫電力を下げる。ＭＰＰＴモジュール１０７は、システム１０から最大平均電力を生み出す電流を維持する。
【００１０】
しかしながら、電源１０１ａから１０１ｄは、単一のＭＰＰＴ１０７に直列に接続されているので、ＭＰＰＴ１０７は、個別の直列に接続された電源１０１の最大電力点の或る平均である最大電力点を選択する。実際には、ＭＰＰＴ１０７は、大抵の場合、ほんの僅かの電源１０１にとって最適である、又は電源１０１のどれにとっても最適ではないＩ−Ｖ点で作動する可能性が高い。図１Ｂの実施例では、選択された点は、電源１０１ｂにとっての最大電力点であるが、電源１０１ａ、１０１ｃ及び１０１ｄにとっての最大電力点から外れている。その結果、この配列は、最善の達成可能な効率で動作しない。
【００１１】
本出願は、同時係属中の米国特許出願第１１／９５０２７１号「ＤＣ電源を使用する分散電力収穫システム」（“Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｐｏｗｅｒ  Ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｕｓｉｎｇ  ＤＣ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｏｕｒｃｅｓ”）、例えば光起電パネルのような各電源の出力と連結された例えばＤＣ／ＤＣコンバータのような電力コンバータの使用、で開示されている。電力コンバータは、最大電力レベルの入力電力を監視及び制御することによって入力電力を出力電力へ変換している。このシステムは、更に、単独運転防止問題に取り組むために使用することができる。
【００１２】
本明細書で使用する用語「漏洩」は、一般的に低レベルで及び一般的には不十分な隔離が原因で電気信号配線に放散される又は伝導される電力を指している。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の以下の概要は、本発明の幾つかの態様及び特徴の基本的な理解のために付記される。本概要は、本発明の広範囲に及ぶ概説ではなく、よって本発明のキーとなる又は重要な要素を特に特定すること又は本発明の範囲を線引きすることは意図されていない。本概要の唯一の目的は、下文で提示されるより詳細な記述の前置きとして、簡略化した形態で本発明の幾つかの概念を提示することである。
【００１４】
本発明の１つの態様によると、分散電力システムの中に、複数のＤＣ電源及びＤＣ電源と個別に連結された入力を含む複数の電力モジュールが提供されている。電力モジュールは、直列ストリングを形成するために直列に連結された出力をそれぞれ含んでいる。インバータは、直列ストリングと連結されている。インバータは、ストリングからの電力入力を変換して出力電力を生産している。電力モジュールの保護機構は、インバータが出力電力の生産を中断すると、電力モジュールを停止してインバータへの電力入力を中止する。標準的には、インバータは、電気グリッドに接続されている。電気グリッドの１つ又はそれ以上の電気パラメータを監視している監視機構は、電気グリッドに取り付けられている。電気パラメータの１つ又はそれ以上が所定の仕様を超えると、インバータが出力電力の生産を中断する又はグリッドから接続を断つ停止機構は、監視機構に取り付けられている。スイッチは、直列ストリングとインバータとの間に配置されれば望ましい。スイッチは、停止機構によって始動され、保護機構は、スイッチが始動された時に直列ストリングを流れる電流の変化を感知する。スイッチが直列ストリングと直列に接続される場合、保護機構は、直列ストリングの中の予め指定された最小閾値電流より少ない電流を感知する、又はスイッチが直列ストリングと並列に接続される場合、保護機構は、ストリングの中の予め指定された最大閾値電流より大きい電流を感知する。或いは、停止機構に基づいて信号を発信する信号発信機構が、インバータに取り付けられる。複数の受信器が、電力モジュールに個別に取り付けられる。受信器は信号を受信し、受信器に個別に取り付けられた複数のイネーブル機構は、信号の有無に基づいて個別の電力モジュールが入力電力をインバータへ供給することができるようにする。信号がキープアライブ信号である場合、イネーブル機構は、キープアライブ信号の存在に基づいて個別の電力モジュールが入力電力をインバータへ供給することができるようにする。信号が停止信号である場合、イネーブル機構は、停止信号の存在に基づいて個別の電力モジュールの動作を停止させ、インバータへの入力電力の供給を中断する。直列ストリングの中の信号は、随意的には、電気グリッドから送られるものであり、電気グリッドの周波数で検出される又は電気グリッドの周波数からアップコンバートされたより高い周波数で検出される。直列ストリングの中の信号は、随意的には、インバータから送られるものである又はそこからの出力電力であり、インバータの切り替え周波数で検出される。信号は、随意的には、直列ストリングからインバータへの電力入力上で付加される。信号は、信号発信機構によって無線で伝送されてもよく、電力モジュールのそれぞれの受信器は、無線伝送信号を受信する。
【００１５】
本発明の別の態様によると、ＤＣ電源及び各々がＤＣ電源と連結された入力をそれぞれが含んでいる複数の電力モジュールを含む分散電力システムの中の保護方法が提供されている。電力モジュールは、直列ストリングを形成するために直列に連結された出力をそれぞれが含んでいる。インバータは、直列ストリングと連結されている。インバータは、ストリングからの電力入力を変換して出力電力を生産している。インバータが、出力電力の生産を中断すると、電力モジュールのそれぞれは停止され、それによってインバータへの電力入力は、中止される。インバータが、電気グリッドに接続され、出力電力を供給する時、グリッドの１つ又はそれ以上の電気パラメータは監視される。グリッドの１つ又はそれ以上の電気パラメータが所定の仕様を超えると、インバータは停止され、それによって出力電力の生産は、中断される又はインバータは、グリッドから接続を断たれる。インバータが停止されると、直列ストリングとインバータとの間に配置されるスイッチは、始動される。スイッチが始動されると、直列ストリングを流れる電流の変化は、感知される。或いは、停止機構に基づいて信号が発信される。複数の受信器が、電力モジュールにそれぞれ取り付けられている。受信器は、個別の電力モジュールが、信号の有無に基づいて入力信号をインバータへ供給することができるようにする信号を受信する。信号がキープアライブ信号である場合、個別の電力モジュールは、キープアライブ信号の存在に基づいて入力電力をインバータへ供給する。信号が停止信号である場合、個別の電力モジュールは、停止信号の存在に基づいてインバータへの入力電力の供給を中断する。信号は、電気グリッドから送られた直列ストリングの中の電流に基づいて、電気グリッドの周波数で検出されてもよい又は電気グリッドの周波数からアップコンバートされたより高い周波数で検出されてもよい。直列ストリングの中の信号は、随意的には、インバータから送られたもの又はそこからの出力電力であり、インバータの切り替え周波数で検出される。信号は、随意的には、直列ストリングからインバータへの電力入力上で能動的に付加される。信号は、無線で伝送されてもよく、電力モジュールのそれぞれの中の受信器は、無線伝送信号を受信する。
【００１６】
前述の態様及び／又は他の態様は、添付の作図と併せて考察すれば以下の詳細な記述から明白となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ＤＣ電源として光起電パネルを使用する従来式の電力収穫システムを図解している。
【図１Ｂ】図１の１つの直列ストリングＤＣ電源に関する電流対電圧特性曲線を図解している。
【図２】同時係属中の米国特許出願第１１／９５０２７１号で先に開示された分散電力収穫回路を図解している。
【図３】同時係属中の米国特許出願第１１／９５０２７１号で先に開示された、例示的なＤＣ／ＤＣコンバータを図解している。
【図４】本発明の態様による、単独運転状態の間の保護のためのシステムを図解している。
【図４Ａ】本発明の態様による、単独運転状態の間の保護のためのシステムを図解している。
【図４Ｂ】図４及び図４Ａのシステムをより詳細に図解している。
【図４Ｃ】図４及び図４Ａのシステムをより詳細に図解している。
【図４Ｄ】図４及び図４Ａのシステムを使用する本発明の１つの態様による方法を図解している。
【図５】本発明の他の態様による単独運転状態の間の保護のためのシステムを図解している。
【図５Ａ】本発明の他の態様による単独運転状態の間の保護のためのシステムを図解している。
【図５Ｂ】本発明の実施形態によるシステムがレトロフィットとして図１のシステムのような先行技術に適用されている実施例を図解している。
【図６】本発明の更に別の態様による、単独運転状態の保護のためのシステムを図解している。
【図６Ａ】本発明の更に別の態様による、単独運転状態の保護のためのシステムを図解している。
【図６Ｂ】本発明の更に別の態様による、単独運転状態の保護のためのシステムを図解している。
【図７】本発明の更に別の態様による、単独運転状態の間の保護のためのシステムを図解している。
【図７Ａ】本発明の更に別の態様による、単独運転状態の間の保護のためのシステムを図解している。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本明細書の中に組み込まれ、その一部を構成している添付図面は、本発明の実施形態を例示しており、解説と併せて本発明の原理を説明及び図解する働きをする。図面は、線図を用いた手法で図解される実施形態の様々な特徴を説明することを目的としている。図面は、実際の実施形態のあらゆる特徴も、また描写する要素の相対寸法を描写することも意図されるものではなく、並びに必ずしも原寸に比例して描かれているわけではない。
【００１９】
本発明は、添付図面を参照しながらほんの一例として本明細書で説明される。
【００２０】
本発明の実施形態に関してこれより詳細に述べてゆくが、本発明の実施例は、添付図面に図解されており、図面を通して類似番号は、類似の要素を指している。図面を参照しながら本発明を説明するために、実施形態を下文に記載する。
【００２１】
本明細書における考察は、主として光起電システムにおける単独運転防止に関し、より具体的には、米国特許出願第１１／９５０２７１号で先に開示された当該システムに関するが、本発明は、更に、従来式の光起電分散電力システムと、風力タービン、水力タービン、燃料電池、バッテリー、超伝導フライホイール及びコンデンサのような蓄積システム及び従来式の可変速度ディーゼル機関、スターリング機関、ガスタービン及びマイクロタービンを含む機械装置を（これらに限定するわけではないが）含む他の分散電力システムと、を使用しながら、非限定的な実施例によって、選択的に構成されてもよい。
【００２２】
前置きとして、本発明の態様は重要な安全性の恩恵を有していることに留意することは重要である。本発明の実施形態によるシステムは、例えば太陽電池パネルが日光に曝されている時には、高電圧を出力しないので、本発明の或る態様による光起電システムを設置又は保守作業を行う間、据え付け者は、電撃又は感電死の危険から保護される。同様に、インバータへ供給される高電圧直流は、安全に止められるので、消防士は、燃焼中の建物への主電気スイッチ切った後でさえ、水を通じた高電圧ＤＣ伝導を心配せずに燃焼中の建物の中へ突入すること又は建物の屋根に水を放水することを安全に行うことができる。
【００２３】
本発明の実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、その適用において以下の記述で説明される又は図面で図解される構成要素の設計及び配列の詳細に限定されないことを理解頂きたい。本発明は、他の実施形態でも可能であり又は様々な方法で実施、実行することができる。更に、本明細書で採用している表現及び専門用語は、説明を目的とするものであって、制限的なものであるとみなされるべきではないことを理解されたい。
【００２４】
これより図面を参照してゆくが、図２は、米国特許出願第１１／９５０２７１号で先に開示された分散電力収穫回路２０を図解している。回路２０は、複数の分散電源、例えば太陽電池パネル２０１ａから２０１ｄの単一の電力供給装置へ接続を可能にしている。太陽電池パネル２０１の直列ストリング２０３は、インバータ２０４と連結されてもよく、又は太陽電池パネル２０１の複数の接続されたストリング２０３が、単一のインバータ２０４に接続されてもよい。構成２０では、各太陽電池パネル２０１ａから２０１ｄは、別々の電力調整器、ここではコンバータ回路又はモジュール２０５ａから２０５ｄに個別に接続されている。各太陽電池パネル２０１は、関連付けられる電力コンバータ回路２０５と共に発電要素２２２を形成している。（図２では当該発電要素２２２は、１つだけ表示されている。）各コンバータ２０５ａから２０５ｄは、接続された太陽電池パネル２０１ａから２０１ｄの電力特性に最適に適応し、電力をコンバータ２０５の入力から出力へ効率的に転送している。コンバータ２０５ａから２０５ｄは、標準的にはマイクロプロセッサ制御の切り替えコンバータ、例えばバックコンバータ、ブーストコンバータ、バック／ブーストコンバータ、フライバック又はフォワードコンバータ等である。コンバータ２０５ａから２０５ｄは、更に、例えばブック及びブーストコンバータの直列接続のような複数の構成要素コンバータを含んでいてもよい。各コンバータ２０５ａから２０５ｄは、制御ループ２２１、例えばコンバータの出力電流又は電圧からではなく太陽電池パネル２０１から入ってくるコンバータの入力から送られるフィードバック信号を受信するＭＰＰＴループを含んでいる。コンバータ２０５のＭＰＰＴループは、最大電力がそれぞれの取り付けられたパネル２０１ａから２０１ｄから抽出されるような方法で、標準的にはパルス幅変調（ＰＷＭ）による切り替え変換の１つ又はそれ以上のデューティサイクルを変えることで、最適電力点で各太陽電池パネル２０１ａから２０１ｄからの入力電圧及び電流をロックする。コンバータ２０５の制御要素は、コンバータ入力で最大電力点を動的に追尾する。フィードバックループ２２１は、従来式のＤＣ／ＤＣ電圧コンバータによって行われるように出力電圧上でフィードバックループを閉じるのではなく、最大入力電力を追尾するために入力電力上で閉じられる。
【００２５】
各コンバータ２０５ａから２０５ｄの中に、ひいては各太陽電池パネル２０１ａから２０１ｄに対して別々のＭＰＰＴを有する結果、各ストリング２０３は、直列に接続される、異なる数又は異なる仕様、大きさ及び／又は型のパネル２０１ａから２０１ｄを有してもよい。図２のシステム２０は、温度、太陽放射、日陰又は太陽電池パネル２０１ａから２０１ｄの１つ又はそれ以上に影響を及ぼす他の性能要因の変化に反応するために、各太陽電池パネル２０１ａから２０１ｄの出力上でＭＰＰＴを連続的に行っている。結果的に、コンバータ２０５ａから２０５ｄ内部のＭＰＰＴ回路は、最大可能電力を各パネル２０１ａから２０１ｄから収穫し、他の太陽電池パネル２０１ａから２０１ｄに影響を及ぼすパラメータにかかわらずこの電力を出力として転送する。
【００２６】
コンバータ２０１ａから２０１ｄの出力は、インバータ２０４への入力を形成している単一のＤＣ出力の中へ直列に接続されている。インバータ２０４は、コンバータ２０１ａから２０１ｄの、ＡＣ電力供給装置へ直列に接続されたＤＣ出力を変換している。インバータ２０４は、インバータ２０４の入力で電圧に調節するように設定されてもよい。この実施例では、独立した制御ループ２２０は、インバータ２０４への入力電圧を或る設置値、例えば４００ボルトに維持している。インバータ２０４の入力での電流は、利用可能な及び光起電パネル２０１によって発電される電力によって標準的には固定されている。
【００２７】
各国で、グリッドに接続することを合法的に許可されるために、インバータ１０４、２０４は、現地の電気に関する規制法に適合するように設計されれば望ましい。電気に関する規制法は、一般的には、数ある中でも、例えば２２０から２６０二乗平均平方根電圧Ｖであるようなグリッドの最小及び最大電圧及び例えば４５から５５Ｈｚであるような認可周波数の範囲を指示する。グリッドが許容値を逸脱した場合は必ず、インバータ１０４、２０４は、グリッドから接続を断つことを求められる。グリッドからの接続切断は、標準的には、インバータ１０４、２０４を制御するソフトウェア及び例えば電圧、周波数などのグリッドパラメータを常に監視する制御回路構成を使用して行われる。
【００２８】
システム１０では、太陽電池パネル１０１は、インバータ１０４に直接的に（例えば直並列に）接続されている。単独運転状態が検出されると、インバータ１０４は、グリッドから接続を断たれる。そのような訳で、インバータ１０４は、電流を引くことを中断し、その結果パネル１０１は、標準的には、通常の作動電圧より２５％高い、比較的高い開回路電圧を出力する。公称使用電圧より２５％高い開回路電圧は、標準的には安全であり、（米国では許可された６００ＶＤＣ、欧州では１０００ＶＤＣ未満）より高い開回路電圧を処理することができるように設計されたインバータ１０４に対する標準的な定格である。
【００２９】
システム２０では、電力をコンバータ２０５の出力へ「押し出す」電力コンバータ２０５が存在している。インバータ２０４によって検出された単独運転状態下では、インバータ２０４は停止され、電流は、コンバータ２０５とインバータ２０４との間には流れない。その結果として、システム２０では、インバータ２０４への入力での開回路電圧は、インバータ１０４、２０４の開回路最大電圧定格より高い危険電圧に達する。
【００３０】
図３に関してこれより述べてゆくが、ここでは、同時継続中の米国特許出願第１１／９５０２７１号で先に開示された例示的なＤＣ／ＤＣコンバータ２０５を図解している。ＤＣ／ＤＣコンバータは、出力回路の要件に応じて、ＤＣ電圧入力をより高い又はより低いＤＣ電圧出力へ上げる又は下げるために使用されている。しかしながら、図３の実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０５は、電力コンバータとして使用されており、即ち入力電力を出力電力へ転送しており、入力電圧は、入力でのＭＰＰＴに従って変化しており、更に出力電流は、インバータ１０４、２０４への定入力電圧によって決められる。つまり、入力電圧及び電流は、いつ何時でも変化する可能性があり、出力電圧及び電流は、ＤＣ電源２０１の作動状態に応じていつ何時でも変化する可能性がある。
【００３１】
コンバータ２０５は、入力端子３１４及び３１６で対応するＤＣ電源２０１に接続されている。ＤＣ電源２０１の変換電力は、出力端子３１０、３１２を通って回路へ出力される。入力端子３１４、３１６及び出力端子３１０、３１２との間に、コンバータ回路は、入力及び出力コンデンサ３２０、３４０、逆流防止ダイオード３２２、３４２及び制御要素３０６及び誘導子３０８を含む電力変換回路を含んでいる。
【００３２】
ダイオード３４２は、極性を備えて出力３１２と直列になっているので、電流は、コンバータ２０５の中に逆流しない。ダイオード３２２は、ＤＣ電流に対して短絡の役割を果たす誘導子３０８を通る陽極の出力リード線３１２と、太陽電池パネル２０１へ逆流する出力３１２からの電流を回避するような極性を帯びた陰極の入力リード線３１４との間に連結されている。
【００３３】
電位差は、パネル２０１の太陽電池で生産される電子正孔対が原因で、電線３１４及び３１６の間に存在している。コンバータ２０５は、連続的に、パネル２０１によって提供される電流及び電圧を監視すること及び最大電力点追尾アルゴリズムを使用することによって、ピーク電力点で太陽電池パネル２０１から電流を抽出して最大電力出力を維持している。制御要素３０６は、ＭＰＰＴ回路又はピーク電力追尾を行うためのアルゴリズムを含んでいる。ピーク電力追尾及びパルス幅変調（ＰＷＭ）は、所望の入力電圧及び電流を達成するために同時に行われる。制御要素３０６の中のＭＰＰＴは、例えば山登り法（Ｐ＆Ｏ）、漸増伝導性などのような任意の従来式のＭＰＰＴであってもよい。しかしながら、注目すべきは、ＭＰＰＴは、パネル２０１上で直接的に、即ちコンバータ２０５の出力ではなく、コンバータ２０５への入力で行われる。発電された電力は、その後出力端子３１０及び３１２に転送される。複数のコンバータ２０５の出力は、直列に接続され得るので、１つのコンバータ２０５の陽極リード線３１２は、次のコンバータ２０５の陰極リード線３１０へ接続される。
【００３４】
図３では、コンバータ２０５は、バックプラスブーストコンバータとして示されている。本明細書で使用される用語「バックプラスブースト」は、図３で示されるようにその後にすぐブーストコンバータが続くバックコンバータであり、「直列のバック／ブーストコンバータ」として文献で見ることもある。電圧が低下される場合、ブースト部分は、実質的に短くなる。電圧が上昇される場合、バック部分は、実質的に短くなる。用語「バックプラスブースト」は、電圧が上昇される又は低下されるべき時に使用することができる伝統的なトポロジーであるバック／ブーストトポロジーとは異なり、「カスケードのバック／ブースト」として時々文献で見られる。「バック／ブースト」トポロジーの効率は、本質的にバック又はブーストより低くなる。更に、所与の要件のために、バック／ブーストコンバータは、機能するためにバックプラスブーストコンバータより大きい受動要素を必要とするであろう。従って、図３のバックプラスブーストトポロジーは、バック／ブーストトポロジーよりも高い効率を有している。しかしながら、図３の回路は、降圧しているのか又は昇圧しているかを連続的に判定している。所望の出力電圧が入力電圧と差がないような幾つかの状態では、バック及びブーストの両方の部分が作動可能であり得る。
【００３５】
制御要素３０６は、バックコンバータ回路及びブーストコンバータ回路と共に使用するためにパルス幅変調、ＰＷＭ又はデジタルパルス幅変調、ＤＰＷＭを含んでいてもよい。制御要素３０６は、バックコンバータ及びブーストコンバータの両方を制御しており、バック又はブーストの働きが機能するべきか否かを判定している。幾つかの状況では、バック及びブースト部分の両方が同時に働く場合がある。即ち、入力電圧及び電流は、出力電流及び電圧の選択とは無関係に選択される。更に、入力値かそれとも出力値の選択は、ＤＣ電源の作動に応じていつ何時でも変更することができる。従って、図３の実施形態では、コンバータ２０５は、入力電圧及び電流の選択された値は、出力要件に応じていつでもアップコンバート又はダウンコンバートされ得るように構成されている。
【００３６】
１つの実装では、コンバータ２０５の機能性の幾つかを具現化する集積回路（ＩＣ）３０４を使用してもよい。ＩＣ３０４は、随意的には、戸外の太陽熱発電の設備に存在する過酷な気温の両極端に耐えることができる単一のＡＳＩＣである。ＡＳＩＣ３０４は、２５年より長い、優れた平均故障間隔（ＭＴＢＦ）のために考案され得る。しかしながら、複数の集積回路を使用する個別的な解決手法を、同様の方法で使用してもよい。図３に示される例示的な実施形態では、コンバータ３０５のバックプラスブースト部分は、ＩＣ３０４として実装されている。実施上の配慮点は、システムの他のセグメント化につながってもよい。例えば、本発明の１つの態様では、ＩＣ３０４は、２つのＩＣ、システムの中で高電流及び電圧を処理する１つのアナログＩＣ及び制御論理を含んでいる１つの簡素な低電圧デジタルＩＣを含んでいてもよい。アナログＩＣは、個別的な構成要素、ＦＥＴドライバー、Ａ／Ｄ等で代替的に実装されてもよい、電力ＦＥＴを使用して実装されてもよい。デジタルＩＣは、制御要素３０６を形成してもよい。
【００３７】
示される例示的な回路２０５では、バックコンバータは、入力コンデンサ３２０、トランジスタ３２８及び３３０、トランジスタ３２８と並列に配置されるダイオード３２２及び誘導子３０８を含んでいる。トランジスタ３２８、３３０は、それぞれ寄生ボディダイオード３２４、３２６を有している。ブーストコンバータは、バックコンバータと共有される誘導子３０８、トランジスタ３４８及び３５０、トランジスタ３５０と並列に配置されるダイオード３４２及び出力コンデンサ３４０を含んでいる。トランジスタ３４８、３５０は、それぞれ寄生ボディダイオード３４４、３４６を有している。
【００３８】
システム２０は、直列に接続され、ストリング２０３から電流を運ぶコンバータ２０５を含んでいる。直列に接続されたコンバータ２０５の１つの故障が、故障したコンバータ２０５に開回路を引き起こす場合、電流はコンバータ２０５のストリング２０３の全体を流れなくなり、それによってシステム２０の機能を中断させることになる。本発明の態様は、電気構成要素が、コンバータ２０５の１つの内部で電気構成要素が故障した場合に電流を運ぶ、当該電気構成要素に関連付けられる１つ又はそれ以上の迂回経路を有しているコンバータ回路２０５を提供する。例えば、コンバータのバック又はブーストのどちらかの部分のそれぞれの切り替えトランジスタは、独自のダイオード迂回路を有している。更に、誘導子３０８の故障の際、電流は寄生ダイオード３４４、３４６を通って故障した誘導子３０８を迂回する。
【００３９】
図４に関してこれより述べてゆくが、ここでは、本発明の実施形態による、単独運転状態の間の保護のためのシステム４０を図解している。簡潔にするために、単一のストリング４２３は、分散電源、例えば各電力コンバータ４０５ａから４０５ｄに接続された太陽電池パネル２０１ａから２０１ｄのものが示されている。直列ストリング４２３は、電線４１２及び４１０を通ってインバータ４０４に入力されている。インバータ４０４の出力は、電気グリッドに接続され、電源を当該グリッドに供給している。インバータ４０４は、標準的には、電圧及び／又は周波数などの電気グリッドの１つ又はそれ以上のパラメータを監視する監視及び検出機構４０１を含んでいる。グリッドパラメータの１つ又はそれ以上が仕様を超えていて、単独運転状態を示している場合、監視及び検出機構４０１は、標準的には、インバータ４０４を停止させる又はインバータ４０４は、グリッドから接続を断たれることで、出力電力は、インバータ４０４からグリッドへ供給されなくなる。同時に、信号４１４は、入力コンデンサ４０８の前でインバータ４０４の入力に設置され得るスイッチ機構４０３へ伝送される。スイッチ機構４０３は、随意的には、インバータ４０４とパッケージ化される又はインバータ４０４と一体化され、別々にパッケージ化されてもよい。この実施例では、信号４１４は、スイッチ機構４０３を始動させるので、スイッチ４０３が始動されると、直列ストリング４２３及び電線４１０、４１２を流れる電流は、突然変化することになる。
【００４０】
図４Ａに関してこれより述べてゆくが、ここでは、コンバータ４０５をより詳細に図解している。コンバータ４０５は、直列ストリング４２３を通る電流の変動を感知すると、電力変換を停止及び中断するように制御要素３０６に信号を送る電流感知機構４０７を装備している。標準的には、電流感知機構４０７は、データを制御要素３０６へ連続的に送り続けるアナログ／デジタルコンバータを含んでいる。制御要素３０６は、電流の遮断を検出し、コンバータ４０５を停止することを適宜決定する。
【００４１】
更に図４Ｂ及び図４Ｃに関してこれより述べてゆくが、ここでは、スイッチ機構４０３をより詳細に図式的に図解している。図４Ｂは、スイッチ４０３が直列ストリング４２３と直列に接続されている直列構成のスイッチ機構４０３を図解しており、図４Ｃは、スイッチ４０３が直列ストリング４２３と並列に接続されている並列構成を図解している。直列構成（図４Ｂ）では、スイッチ４０３は、インバータ４０４の通常作動中には閉じている。単独状態が検出されると、直列スイッチ４０３は、インバータ４０４が停止している間開く。電流感知機構４０７は、ゼロ電流を感知すると、出力電流が予め指定された最小値を下回っていて、制御要素３０６がコンバータ４０５の電力変換を停止するように、制御要素３０６に信号を送る。並列構成（図４Ｃ）では、スイッチ４０３は、インバータ４０４の通常作動中には開いている。単独状態が検出されると、並列スイッチ４０３は、インバータ４０４が停止している間閉じる。直列ストリング４２３の全ての電流が最小負荷でスイッチ４０３を通って流れる状態で、電流は、予め指定された最大電流を上回るまで増やされる。電流感知機構４０７は、最大電流を感知すると、出力電流が最大の予め指定された値を上回っていて、制御要素３０６が電力変換を停止するように、制御要素３０６に信号を送る。異なる実施形態のスイッチ機構４０３は、本出願に適切な電流及び電圧定格を備えた機械式スイッチ又はソリッドステートスイッチによって具現化されてもよい。スイッチ機構４０３は、本発明の幾つかの実施形態を実施する間、開端子を横切るアーク放電が回避されるように、電力工学の当業者によって選択されれば望ましい。
【００４２】
図４Ｄに関してこれより述べてゆくが、ここでは、本発明の実施形態による方法を図解している。決定ブロック４５０では、インバータ１０４、２０４からの出力電力は、常に監視されている。出力電力が中断されると、電力コンバータ４０５は、停止される。
【００４３】
単独運転状態の間の保護のための本発明の他の実施形態によるシステム５０を図解している、図５に関してこれより述べてゆく。簡潔にするために、単一のストリング５２３は、分散電源、例えば各電力コンバータ５０５ａから５０５ｄに接続された太陽電池パネル２０１ａから２０１ｄのものが示されている。直列ストリング５２３は、電線４１２及び４１０を通ってインバータ５０４に入力されている。インバータ５０４の出力は、電気グリッドに接続され、電源を当該グリッドに供給している。インバータ５０４は、標準的には、電圧及び／又は周波数などの電気グリッドの１つ又はそれ以上のパラメータを監視する監視及び検出機構４０１を含んでいる。グリッドパラメータの１つ又はそれ以上が仕様を超えていて、単独運転状態を示している場合、監視／検出機構４０１は、標準的には、インバータ５０４を停止する又はグリッドから接続を断つことで、出力電力は、インバータ５０４からグリッドへ供給されなくなる。通常作動中、配線通信送信器５０３は、例えば直列ストリング５２３に取り付けられた直流（ＤＣ）入力配線４１０及び４１２上で１キロヘルツから１００メガヘルツの間、キープアライブ信号を付加する。
【００４４】
図５Ａに関してこれより述べてゆくが、ここでは、コンバータ５０５をより詳細に図解している。キープアライブ信号は、配線通信受信器５０７によって常に監視及び検出されている。受信器５０７がキープアライブ信号を感知する間だけ、受信器５０７は、イネーブル信号を制御要素３０６に提供する。制御要素３０６が受信器５０７からイネーブル信号を受信しない時、制御要素３０６は、コンバータ５０５の電力変換を遮断する。
【００４５】
或いは、「キープアライブ」信号の代わりに、単独運転状態が検出された時、監視及び検出機構４０１によって最初に生成される中断信号５１４が、受信器５０７へ伝送される。中断信号は、直列ストリング５２３の電力配線の上に変動（例えば１０Ｋｈｚから１００Ｍｈｚ）信号を付加することによって、配線通信を通じて伝送される。受信器５０７は、中断信号を受信し、例えば単一のディスエーブルビットを使用して中断信号を制御要素３０６に伝える。制御要素３０６は、ディスエーブル信号を受信すると、電力をコンバータ５０５の出力へ変換することを中断する。標準的には、コンバータ５０５が機能しない時、他のコンバータ５０５からの電流が通過することを許可する迂回モードに進む。そのような訳で、中断信号は、全てのコンバータ５０５から全ての電力中断がストリング５２３に提供されるまで継続され得る。
【００４６】
システム５０では、コンバータ５０５は、システム２０の制御要素２０５にあるようなフィードバックループ２２１を有していることが示されているが、スイッチ機構４０３を使用しているシステム４０及び／又は直列ストリングへの配線通信を使用しているシステム５０で図解されるような本発明の実施形態は、先行技術システム１０に適用されるようなフィードバックループ２２１の無いコンバータを使用する他の分散電力システムにも適用することができ且つ恩恵を見つけ出すことができることを当業者であれば理解されるであろうことに留意されたい。同様に、従来式のインバータ１０４は、インバータ製造業者によって又はレトロフィットとして通信送信器５０３をインバータ１０４に加えることで、インバータ５０４の代わりに使用され得る。例えば、図５Ｂは、図１のシステムのような先行技術システムに対するレトロフィットとして適用される本発明の或る実施形態によるシステムを図解している。この実施例では、検出機構４０１及びスイッチ機構４０３は、グリッドと従来式インバータ１０４との間に設置されている。無論、検出機構４０１及びスイッチ機構４０３は、レトロフィットではなく、例えば元々の設備としてインバータに組み込まれてもよい。更に、本明細書に記載する他の実装を、検出機構４０１及びスイッチ機構４０３の代わりに使用してもよい。監視及び検出機構４０１及びスイッチ機構４０３又は通信送信器５０３の１つをシステム１０に組み込むことの利点は、設置、保守及び消火を行う間に役立つ。
【００４７】
図６に関してこれより述べてゆくが、ここでは、単独運転状態の間の保護のための本発明の別の実施形態によるシステム６０を図解している。簡潔にするために、単一のストリング６２３は、分散電源、例えば各電力コンバータ６０５ａから６０５ｄに接続された太陽電池パネル２０１ａから２０１ｄのものが示されている。直列ストリング６２３は、電線４１２及び４１０を通って従来式インバータ１０４に入力されている。インバータ１０４の出力は、電気グリッドに接続され、電源を当該グリッドに供給している。インバータ１０４は、標準的には、電圧及び／又は周波数などの電気グリッドの１つ又はそれ以上のパラメータを監視する監視及び検出機構４０１を含んでいる。グリッドパラメータの１つ又はそれ以上が仕様を超えていて、単独運転状態を示している場合、監視／検出機構４０１は、標準的には、インバータ１０４を停止するので、出力電力は、インバータ１０４からグリッドへ供給されなくなる。通常作動中、インバータ１０４のコンデンサは、交流電流（ＡＣ）の全てを遮断するわけではないので、又は１００／１２０Ｈｚは、配線４１０、４１２を通って直列ストリング６２３の中へ意図的に漏洩されるので、１００Ｈｚ（又は米国では１２０Ｈｚ）リップル電流は、配線４１０、４１２の間及び直列ストリング６２３の中で検出可能である。
【００４８】
図６Ａに関してこれより述べてゆくが、ここでは、コンバータ６０５をより詳細に図解している。１００／１２０Ｈｚ漏洩は、受信器６０７によって常に監視及び検出されている。受信器６０７がグリッドから漏洩を感知する間だけ、受信器６０７は、イネーブル信号を制御要素３０６に提供する。制御要素３０６が受信器６０７からイネーブル信号を受信しない時、制御要素３０６は、コンバータ６０５の電力変換を停止する。
【００４９】
或いは又は更に、インバータ１０４の１つ又はそれ以上の切り替え周波数、標準的には１６Ｋｈｚ又は３２ＫＨｚは、漏洩として検出され得る、又は意図的に配線４１２、４１０に沿って直列ストリング６２３に提供され得る。受信器６０７は、インバータ１０４が作動している間、１６／３２ＫＨｚインバータ切り替え周波数を検出し、イネーブル信号を制御要素に提供するように構成されている。
【００５０】
グリッドからの漏洩を受信器６０７でより速く検出することができるようにするために、１００／１２０Ｈｚをより高い周波数にアップコンバージョンするための本発明の実施形態による簡略化したブロック図を示している、図６Ｂに関してこれより述べてゆく。１００ヘルツ又は１００ヘルツ信号は、直列ストリング６２３及び配線４１０、４１２の中の直流構成要素を取り除くためにコンデンサ６３１によってＡＣ結合されている。１００／１２０Ｈｚ信号は、１００Ｈｚ又は１２０Ｈｚ単極ＤＣリップルが実現されるように、全波整流器６３５によって随意的に増幅及び整流される。１００／１２０Ｈｚ単極信号は、分割される。１００／１２０Ｈｚの１つの部分である単極リップルは、コンパレータ／デジタル化回路６３９の中などで方形波に変換される。１００／１２０Ｈｚ単極リップルの第２の部分は、位相シフター６３３の中で例えば４００Ｈｚの既知の位相シフトを経験し、第２のコンパレータ／デジタル化回路６３１へ出力する。２つのデジタル化回路６３９、６３１の２つの出力は、例えば８００Ｈｚの非常に高い周波数の信号を出力するＸＯＲ回路６３３で排他的ＯＲを経験する。
【００５１】
単独運転状態の間の保護のための本発明の他の実施形態によるシステム７０を図解している、図７に関してこれより述べてゆく。簡潔にするために、単一のストリング７２３は、分散電源、例えば各電力コンバータ７０５ａから７０５ｄに接続された太陽電池パネル２０１ａから２０１ｄのものが示されている。直列ストリング７２３は、電線４１２及び４１０を通ってインバータ７０４に入力されている。インバータ７０４の出力は、電気グリッドに接続され、電源を当該グリッドに供給している。インバータ７０４は、標準的には、電圧及び／又は周波数などの電気グリッドの１つ又はそれ以上のパラメータを監視する監視及び検出機構４０１を含んでいる。グリッドパラメータの１つ又はそれ以上が仕様を超えていて、単独運転状態を示している場合、監視及び検出機構４０１は、標準的には、インバータ７０４を停止する又はグリッドからインバータ７０４の接続を断つことで、出力電力は、インバータ７０４からグリッドへ供給されなくなる。通常作動中、無線送信器７０３は、例えば１００メガヘルツから１０ギガヘルツの間の信号を無線で伝送している。
【００５２】
図７Ａに関してこれより述べてゆくが、ここでは、コンバータ７０５をより詳細に図解している。無線信号は、無線受信器７０７によって受信され、常に監視及び検出されている。受信器７０７がグリッドから無線信号を感知する間だけ、受信器７０７は、イネーブル信号を制御要素３０６に提供する。制御要素３０６が受信器７０７からイネーブル信号を受信しない時、制御要素３０６は、コンバータ７０５の電力変換を停止する。
【００５３】
本発明は、特定の実施例に関して説明されてきたが、当該実施例は、あらゆる点において制限的ではなく例証的であるよう意図されている。当業者であれば理解されるように、ハードウェア、ソフトウェア及びファームウェアの数多くの異なる組み合わせは、本発明を実施するのに適切であるであろう。更に、本発明の他の実装は、ここで開示する本発明の明細書及び実施について考察すれば当業者には明白であろう。記載される実施形態の様々な態様及び／又は構成要素は、単独で又はサーバー技術の任意の組み合わせで使用されてもよい。本明細書及び実施例は、単に例証的なものとして考えられるように意図されており、本発明の真の範囲及び精神は、次に示す特許請求の範囲で示されている。
【図１】
2012511299.tif 000003
【図１Ｂ】
2012511299.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2012511299.tif 000009
【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
2012511299.tif 000011
【図５】
2012511299.tif 000012
【図５Ａ】
2012511299.tif 000013
【図５Ｂ】
2012511299.tif 000014
【図６】
2012511299.tif 000015
【図６Ａ】
2012511299.tif 000016
【図６Ｂ】
2012511299.tif 000017
【図７】
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【図７Ａ】
2012511299.tif 000019
【国際調査報告】
2012511299.tif 000020