(57)【要約】  本発明は、交流（ＡＣ）電源５の力率を変更するための照明ネットワークを提供する。前記照明ネットワークは、制御装置によって、前記ＡＣ電源の前記力率を調節するように前記ＡＣ電源に制御可能に結合される第１無効タイプの無効構成要素を有する照明器具２、３を含む。前記制御装置は、前記ＡＣ電源の力率を示す力率信号に基づいて前記照明器具の結合を制御する。前記力率信号は、第２無効タイプの無効負荷を備える機器６であって、前記照明器具のうちのいずれか１つと異なる機器によって影響を及ぼされる。好ましくは、前記第１無効タイプは容量性であり、前記第２無効タイプは誘導性である。
2020522099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＣ電源に接続するよう適合される複数の照明器具であって、各照明器具が、発光装置と、前記ＡＣ電源に選択的に結合可能な第１無効タイプの無効構成要素とを含む複数の照明器具と、
制御装置であって、
前記ＡＣ電源の力率を示す力率信号であって、前記ＡＣ電源に接続される第２無効タイプの無効負荷を備える機器によって影響を及ぼされた力率信号を受信し、
受信した、前記機器によって影響を及ぼされた前記力率信号に基づいて、前記ＡＣ電源の前記力率を調節するように、前記ＡＣ電源への各照明器具の前記無効構成要素の結合を制御するよう適合される制御装置とを有する照明ネットワーク。
【請求項２】
前記第１無効タイプが容量性であり、前記第２無効タイプが誘導性であり、
各照明器具が、前記無効構成要素とは別の照明ドライバを更に含む請求項１に記載の照明ネットワーク。
【請求項３】
前記照明ネットワークが、前記ＡＣ電源の第１の分配分岐に接続可能であるよう適合され、第２無効タイプの無効負荷を備える前記機器が、同じ第１の分配分岐内にあり、前記照明ネットワークが、前記第１の分配分岐における前記ＡＣ電源の前記力率を検出するよう適合される力率検出器を更に有し、前記制御装置が、前記力率検出器から前記力率信号を受信するよう適合される、又は
前記照明ネットワークが、前記ＡＣ電源の第１の分配分岐に接続可能であるよう適合され、前記第２無効タイプの無効負荷を備える前記機器が、前記ＡＣ電源の第２の異なる分配分岐内にあり、前記制御装置が、前記第２の分配分岐内の前記第２無効タイプの無効負荷を備える前記機器に関連する遠隔力率検出器から前記力率信号を受信するよう適合される請求項１に記載の照明ネットワーク。
【請求項４】
前記複数の照明器具が、２つ以上の照明器具の少なくとも２つのセットを含み、
前記制御装置が、
２つ以上の照明器具の各セットに供給されるＡＣ電源に関連する各々の力率信号を取得し、
前記複数の照明器具における各照明器具の前記無効構成要素の結合を、その照明器具の前記セットに関連する前記力率信号に基づいて制御するよう適合される請求項１又は２のいずれか一項に記載の照明ネットワーク。
【請求項５】
２つ以上の照明器具のセット内の各照明器具が同じノードに接続され、２つ以上の照明器具の各セットが異なるノードに接続される請求項４に記載の照明ネットワーク。
【請求項６】
２つ以上の照明器具の少なくとも１つのセットが、第２無効タイプの無効負荷を備える１つ以上の機器の各々のセットと関連付けられ、前記制御装置が、前記２つ以上の照明器具の少なくとも１つのセットの前記無効構成要素の結合を制御するよう適合される請求項４又は５のいずれか一項に記載の照明ネットワーク。
【請求項７】
前記制御装置が、各照明器具の前記無効構成要素の結合を、前記ＡＣ電源の分配階層における、各々の前記照明器具と、前記第２無効タイプの無効負荷を備える機器との間の近接関係に更に基づいて、制御するよう適合される請求項１乃至６のいずれか一項に記載の照明ネットワーク。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項の照明ネットワークと、
少なくとも１つの前記機器とを有する電気ネットワーク。
【請求項９】
少なくとも１つの機器の各々が、誘導性機器を含み、随意に、各誘導性機器が、暖房、換気及び空調ユニット、エレベータ、ファン、プリンタ、スキャナ又はファックス機を含み、前記第２無効タイプの前記無効負荷が、誘導コイル又はモータを含む請求項８に記載の電気ネットワーク。
【請求項１０】
前記照明ネットワークが、前記ＡＣ電源の第１の分配分岐に接続されるよう適合され、第２無効タイプの無効負荷を備える前記少なくとも１つの機器が、同じ第１の分配分岐に接続され、前記照明ネットワークが、前記照明ネットワークの入力ノードにおける前記ＡＣ電源の前記力率を検出するよう適合される力率検出器を更に有し、前記制御装置が、前記力率検出器から前記力率信号を受信するよう適合される、又は
前記照明ネットワークが、前記ＡＣ電源の第１の分配分岐に接続されるよう適合され、前記第２無効タイプの無効負荷を備える前記少なくとも１つの機器が、前記ＡＣ電源の第２の異なる分配分岐内にあり、前記電気ネットワークが、前記第２の分配分岐における前記ＡＣ電源の前記力率を検出するよう適合される遠隔力率検出器を更に有し、前記制御装置が、前記遠隔力率検出器から前記力率信号を受信するよう適合される請求項８又は９のいずれか一項に記載の電気ネットワーク。
【請求項１１】
前記制御装置が、前記複数の照明器具のサブセットを、ＡＣ分配階層における、前記サブセットと、前記第２無効タイプの無効負荷を備える前記少なくとも１つの機器との間の近接関係に更に基づいて、選択するよう適合される請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の電気ネットワーク。
【請求項１２】
ＡＣ電源に接続するよう適合される２つ以上の照明器具を有する照明ネットワークを制御する方法であって、各照明器具が、発光装置と、前記ＡＣ電源に選択的に結合可能な第１無効タイプの無効構成要素とを有し、前記方法が、
前記ＡＣ電源の力率を示す力率信号であって、前記ＡＣ電源に接続される第２無効タイプの無効負荷を備える機器によって影響を及ぼされた力率信号を受信するステップと、
受信した前記力率信号に基づいて、前記ＡＣ電源の前記力率を調節するように、前記ＡＣ電源への各照明器具の前記無効構成要素の結合を制御するステップとを有する方法。
【請求項１３】
前記方法が、前記照明ネットワークのノードにおける前記ＡＣ電源の前記力率を検出するステップを更に有し、前記第１無効タイプが容量性であり、前記第２無効タイプが誘導性であり、各照明器具が、前記無効構成要素とは別の照明ドライバを更に有する請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記複数の照明器具が、２つ以上の照明器具の少なくとも２つのセットを含み、前記方法が、
２つ以上の照明器具の各セットに供給されるＡＣ電源に関連する各々の力率信号を取得するステップと、
前記複数の照明器具における各照明器具の前記無効構成要素の結合を、その照明器具の前記セットに関連する前記力率信号に基づいて制御するステップとを有する請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
プログラムがコンピュータにおいて実行されるときに請求項１２及び１４のいずれか一項に記載の方法を実施するよう適合されるコンピュータプログラムコード手段を含むコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明ネットワークの分野に関し、とりわけ、交流（ＡＣ）電源を受け取る照明ネットワークに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力配電ネットワークは、電圧及び周波数の変動、並びに電力線における高調波成分及び無効電力のばらつきのために、主電源の品質が低いという問題に直面する。主電源の品質を改善するために、主電源と、接続されている負荷との間で少なくとも無効電力のバランスを取ること（即ち、供給と需要のバランスを取ること）が、よくなされる。
【０００３】
一般に、負荷への電力の供給と需要のバランスを取るために、発電が、負荷需要に追従するよう変更される。しかしながら、負荷の急変、又は発電機のシャットダウンなどの発電能力の急変があり得るので、この発電の変更のみに頼ることは、必ずしも効率的で確実であるとは限らない。
【０００４】
現在、この問題を部分的に解決するために、エンドユーザが、ピーク時（ピーク負荷管理）又は公共会社（utility company）の要求時（需要応答）に、負荷の少なくとも一部を削減／シャットダウンするデマンドサイドマネジメント（ＤＳＭ）が使用され得る。
【０００５】
GB2411971Aは、街灯に適用され得る力率調節デバイスについて記載している。力率調節デバイスは、街灯の力率を計測するために、街灯の入力電流及び電圧を検出する。街灯の回路のコンデンサが、負荷への電力の供給と需要のバランスを取るのに役立つように、力率調節ユニットによって電源と負荷との間で切り替えられる。
【０００６】
US20150130363A1は、入力において、整流器と平行に複数のコンデンサを備えるＬＥＤ駆動デバイスを開示している。コンデンサは、ＬＥＤ駆動デバイス内のコンバータの入力電圧又は出力電圧に基づいて選択的にオンに切り替えられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来技術の不利な点は、従来技術が、単一の街灯などの単一の照明器具に制限され、その特定の照明器具の力率しか補償できないことである。複数の照明器具を含む照明ネットワークにおいては、前記照明器具の各々に力率調節デバイスを配備することは経済的ではない。更に、照明ネットワーク及び他の機器を含むより大きな電気ネットワークにおいては、従来技術によるデバイスを使用する場合には、照明ネットワークは、それ自体を補償することしかできない。このようなネットワークは、他の機器によって引き起こされる力率低下を補償することはできない。
【０００８】
US7531922B1は、照明を使用して施設全体の力率補正を実施するための方法及び装置を開示している。このソリューションは、電子照明安定器が、意図的に、力率１ではない負荷（non-unity power factor load）を与えるものである。前記安定器は、建物の別の場所で生成される異なる力率若しくは異なる高調波歪みを意図的に打ち消す力率若しくは高調波歪みを生成するよう、及び／又は高調波歪みの低減若しくは力率１をもたらすようプログラムされる。この従来技術の不利な点は、前記安定器は一般に能動回路であり、前記安定器の制御ループは容易ではない機能を実現するための調整をされる必要があることから、前記安定器の挙動を変更するのが相対的に複雑であることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施形態の基本的な考え方は、或る照明器具が別の機器の力率低下を補償することができるような分散方式での力率補償の実施である。前記照明器具と前記別の機器との両方とも同じＡＣ電源に接続されるが、それらは、階層型電気配電ネットワーク内の同じ場所にあってもよく、又は異なる場所にあってもよい。前記階層型配電ネットワークの主ＡＣ入力において、力率は、補償され、公共プロバイダへの要求を減らすことができる。前記照明器具は、前記別の機器の力率低下と関連するコマンドを遠隔制御装置から受信することが可能である。
【００１０】
本発明は、請求項によって規定される。
【００１１】
本発明の或る態様による例によれば、交流（ＡＣ）電源に接続するよう適合される複数の照明器具であって、各照明器具が、発光装置と、前記ＡＣ電源に選択的に結合可能な第１無効タイプの無効構成要素とを含む複数の照明器具と、前記ＡＣ電源の力率を示す力率信号であって、前記ＡＣ電源に接続される第２無効タイプの無効負荷を備える機器によって影響を及ぼされた力率信号を受信し、受信した、前記機器の前記力率信号に基づいて、前記ＡＣ電源の前記力率を調節するように、前記ＡＣ電源への各照明器具の前記無効構成要素の結合を制御するよう適合される制御装置とを有する照明ネットワークが提供される。
【００１２】
前記照明ネットワークは、照明ネットワーク内の照明器具が、系統電力品質補正（grid power quality correction）に関与することを可能にする。とりわけ、照明器具には、主電源などのＡＣ電源に制御可能に結合され得る（例えば、コンデンサ、インダクタ又はスーパーキャパシタを含む）無効構成要素が設けられる。幾つかの例においては、前記無効構成要素は、前記ＡＣ電源の少なくとも一部を（例えば、接地又は基準電圧に）シャントし得る。
【００１３】
これは、前記照明ネットワークがＡＣ電源の力率及び電圧平衡を制御することを可能にする。従って、前記照明ネットワークは、ＡＣ電源の力率を改善すること、及び／又は電圧不平衡を減らすことによって、低品質のＡＣ電源を補償するのに役立ち得る。このような照明ネットワークは、とりわけ、前記照明ネットワークが、有効／無効補償に関与する建物に取り付けられる場合に、系統（grid）の安定化に役立ち得る。
【００１４】
従来技術のUS7531922B1との違いは、照明器具内のドライバ又は安定器をプログラム又は調整せず、照明ドライバとは異なる前記無効構成要素の結合又は分離しか必要としないことである。このアプリケーションは非常に便利である。
【００１５】
前記ＡＣ電源の前記力率を制御するために、前記制御装置は、受信した力率信号に基づいて、各々の２つ以上の照明器具の第１無効タイプの２つ以上の無効構成要素の結合を制御する。従って、照明器具の無効構成要素が前記ＡＣ電源の前記力率の制御を可能にするように管理されるシステムレベル実施が供給される。
【００１６】
これは、前記ＡＣ電源の前記力率をどのように／どこで補償するか又は別の方法で調節するかのより正確な制御を可能にする。このやり方においては、ＡＣ電源の補償が、単一の照明器具に集中されるのではなく、照明ネットワーク全体にわたって分散され得る。これは、更に、力率管理の改善された技法を、場所別管理又は管理されるべき照明器具のグループ化のようなシステム全体レベルで実施することを可能にし得る。
【００１７】
受信される前記力率信号は、第２無効タイプの無効負荷を備える（即ち、必ずしも照明器具に関連しない）機器によって影響を及ぼされ、それに応じて変化する。このやり方においては、前記照明器具の前記無効構成要素の制御は、電気ネットワーク上の、ＨＶＡＣシステムなどの無効負荷を備える他の機器の需要によって引き起こされる力率の偏差を補償し得る。そのため、電気ネットワーク全体の力率が、その電気ネットワークの照明ネットワークによって補正又は改善され得る。
【００１８】
前記力率信号は、建物への主電源入力、又は前記主電源入力と前記主電源入力から電力を引き出す負荷との間の中間ノードに配置され得るエネルギ計器から取得され得る。これは、前記照明システムが、（単一の照明器具だけではなく）複数の異なる負荷に供給される低い力率を補償するのに役立つことを確実にする。
【００１９】
好ましくは、前記第１無効タイプの各無効構成要素は、容量性構成要素及び誘導性構成要素のうちの同じ一方であり、前記第２無効タイプの無効負荷は、容量性負荷及び誘導性負荷のうちの他方である。幾つかの他の実施形態においては、各照明器具の前記無効構成要素は、例えば、前記ＡＣ電源の前記力率の改善された制御を供給するために個別に制御可能な容量性及び誘導性構成要素を含んでもよい。
【００２０】
好ましくは、前記第１無効タイプは容量性であり、前記第２無効タイプは誘導性である。前記電気ネットワークにおける多くの重い負荷は、モータ／コンプレッサを備えるもの、例えば、エアコン、冷蔵庫、電気エレベータのような誘導性のものである。従って、この実施形態は、前記力率に対するそれらの重い負荷の影響をより良好に軽減し得る。
【００２１】
（前記照明器具を備える）前記照明ネットワークは、前記ＡＣ電源の第１の分配分岐に接続可能であるよう適合されてもよく、ここでは、第２無効タイプの無効負荷を備える前記機器は、同じ第１の分配分岐内にあり、前記照明ネットワークは、前記照明ネットワークの入力ノードにおける前記ＡＣ電源の前記力率を検出するよう適合される力率検出器を更に有し、前記制御装置は、前記力率検出器から前記力率信号を受信するよう適合される。この場合、前記照明ネットワークは、同じ分配分岐において機器と混在／交互配置されることができ、故に、前記ＡＣ電源の前記力率に影響を及ぼす機器の近くで力率補償が行われ得る。
【００２２】
他の実施形態においては、前記照明ネットワークは、前記ＡＣ電源の第１の分配分岐に接続可能であり、ここでは、前記第２無効タイプの無効負荷を備える前記機器は、前記ＡＣ電源の第２の異なる分配分岐内にあり、前記制御装置は、前記第２の分配分岐内の前記第２無効タイプの無効負荷を備える前記機器に関連する遠隔力率検出器から前記力率信号を受信するよう適合される。配電ネットワークにおいては、異なる種類のデバイスは、時として、制御／モニタしやすいように異なる分岐に配置される。しかしながら、或る分岐内の前記照明器具は、それでも、別の分岐内の別の機器を補償するために使用されることができ、公共プロバイダによって供給される前記主電源入力における前記力率は、それでも、改善される。
【００２３】
それ故、電気ネットワークの様々な場所における前記ＡＣ電源の前記力率を検出するよう適合される力率検出器が供給され得る。幾つかの実施形態においては、前記力率検出器は、（例えば、建物全体に関連する）特定の電気ネットワークへの主電源をモニタする。他の実施形態においては、前記力率検出器は、前記主電源から電力を引き出す１つ以上の負荷に関連するノードにおいて供給される電源をモニタする。前記力率検出器は、エネルギ計器又はエネルギサブ計器を含み得る。
【００２４】
前記力率検出器は、とりわけ、前記複数の照明器具の分配分岐における力率、又は前記第２無効タイプの無効負荷を備える前記機器の分配分岐における力率を検出し得る。それ故、検出される前記力率は、前記照明器具／他の機器の近くのもの、又は前記照明器具／他の機器からより遠くのものであり得る。
【００２５】
随意に、前記力率検出器は、前記照明器具と、第２無効タイプの無効負荷を備える前記機器との組み合わせが接続される中間ノードにおける力率を検出する。しかしながら、前記力率検出器は、代わりに、前記第２無効タイプの無効負荷を備える前記機器のみが接続される中間ノードにおける力率を検出してもよい。
【００２６】
随意に、前記複数の照明器具は、２つ以上の照明器具の少なくとも２つのセットを含み、前記制御装置は、２つ以上の照明器具の各セットに供給されるＡＣ電源に関連する各々の力率信号を取得し、前記複数の照明器具における各照明器具の前記無効構成要素の結合を、その照明器具の前記セットに関連する前記力率信号に基づいて制御するよう適合される。
【００２７】
２つ以上の照明器具のグループ／セットが供給されてもよい。照明器具の各グループは、そのＡＣ電源の分配分岐を表す、前記ＡＣ電源の各々のノードと関連付けられ得る。ノードは、照明器具の各々のグループ／セットに関連する様々な機器への電源をモニタする、通信ポートを備えるエネルギ計器又はサブ計器によって表され得る。前記制御装置は、通信ポートを介して前記計器を読み取ることによって、これらの様々な機器のための各々の力率信号を取得するよう適合され得る。
【００２８】
このやり方においては、前記ＡＣ電源の前記力率の調節は、照明器具のグループ／セットによって別々に実施され得る。とりわけ、照明器具のグループ／セットは、そのセットに関連する力率信号に基づいて別々に前記力率を調節するよう適合され得る。これは、全ての照明器具を同様に制御する必要がなく、照明器具を個々に又はグループで制御する際の更なる柔軟性を提供する。
【００２９】
幾つかの実施形態においては、２つ以上の照明器具のセット内の各照明器具は、同じノードに接続され、２つ以上の照明器具の各セットは、異なるノード又は分配分岐に接続される。
【００３０】
このやり方においては、前記照明器具は、配電ネットワーク内の様々な場所／レベル／分岐に配置される。これは、より良い補償を供給するように、異なる場所／レベル／分岐にある照明器具の適切なグループを選択することを可能にする。
【００３１】
随意に、２つ以上の照明器具の少なくとも１つのセットは、第２無効タイプの無効負荷を備える１つ以上の機器の各々のセットと関連付けられ、前記制御装置は、第２無効タイプの無効負荷を備える各々の機器の力率に従って、前記２つ以上の照明器具の少なくとも１つのセットの前記無効構成要素の結合を制御するよう適合される。
【００３２】
従って、照明器具の各セットは、前記第２無効タイプの無効負荷を備える特定の機器に供給されるＡＣ電源の前記力率の調節を担当し得る。これは、特定の機器に専用の照明器具を供給することによって力率調節のより正確な制御が実現され得るので、力率調節／補正を改善し得る。
【００３３】
前記制御装置は、各照明器具の前記無効構成要素の結合を、前記ＡＣ電源の分配階層における、前記照明器具と、前記第２無効タイプの無効負荷を備える機器との間の近接関係に更に基づいて、制御するよう適合され得る。
【００３４】
それ故、前記制御装置は、照明器具の前記無効構成要素を、前記照明器具と、前記第２無効タイプの無効負荷を備える前記機器との間の位置関係に基づいて制御することが可能であり得る。
【００３５】
これは、（前記第２無効タイプの）無効負荷を備える機器の近く又はそばの照明器具の前記無効構成要素を制御することを可能にし得る。（前記第２無効タイプの）無効負荷を備える前記機器の近くの（前記第１無効タイプ）の無効構成要素の補償の供給は、例えば、より遠くに位置する無効負荷を備える機器の補償と比べて、前記ＡＣ電源の前記力率の補償を改善することが明らかになった。
【００３６】
前記位置関係は、前記照明器具自体が前記第２無効タイプの無効負荷を備える機器にどのくらい近いかを示す物理的近接度を表してもよく、又は電源と前記照明器具及び（前記第２無効タイプの）無効負荷を備える前記機器の接続が互いにどのくらい近いかを示すネットワーク近接度を表してもよい。従って、前記位置関係は、間のワイヤの長さ、メートル単位の距離、間の構成要素の数、間の他の負荷／照明器具の数、間の計器／ノードの数、階層距離などのうちの１つ以上であり得る。
【００３７】
力率補償／調節を実施するために近くの照明器具を選択する利点は、電流高調波がワイヤに流れる有効長を減らすという利点である。例えば、前記補償が、より遠い照明器具によって実施される場合には、電流高調波が、前記照明器具のためのより遠いノードまで伝達される必要がある。
【００３８】
上記のような照明ネットワークを有すると共に、前記ＡＣ電源に接続される前記第２無効タイプの無効負荷を備える少なくとも１つの機器を有する電気ネットワークの概念も提案する。
【００３９】
前記電気ネットワークは、建物、場所又は他のインフラと関連付けられ得る。実施形態による照明ネットワークは、電気ネットワーク内の前記第２無効タイプの無効負荷を備える前記少なくとも１つの機器によって引き起こされる無効電力における変化を補償することによって、前記電気ネットワークの電力効率を改善し得ることは明らかであるだろう。
【００４０】
前記第２無効タイプの無効負荷を備える少なくとも１つの機器の各々が、１つ以上の誘導性負荷を含んでもよく、各機器は、随意に、暖房、換気及び空調（ＨＶＡＣ）ユニット、エレベータ、ファン、プリンタ、スキャナ及び／又はファックス機を含む。それらの機器における前記第２無効タイプの無効負荷は、一般に、誘導コイル、コンプレッサ、及び／又はモータを含む。
【００４１】
幾つかの例においては、前記照明ネットワークは、前記ＡＣ電源の第１の分配分岐に接続されるよう適合され、ここでは、第２無効タイプの無効負荷を備える前記少なくとも１つの機器も、同じ第１の分配分岐に接続され、前記照明ネットワークは、前記照明ネットワークの入力ノードにおける前記ＡＣ電源の前記力率を検出するよう適合される力率検出器を更に有し、前記制御装置は、前記力率検出器から前記力率信号を受信するよう適合される。
【００４２】
他の例においては、前記照明ネットワークは、前記ＡＣ電源の第１の分配分岐に接続されるよう適合され、ここでは、前記第２無効タイプの無効負荷を備える前記少なくとも１つの機器は、前記ＡＣ電源の第２の異なる分配分岐内にあり、前記電気ネットワークは、前記第２の分配分岐における前記ＡＣ電源の前記力率を検出するよう適合される遠隔力率検出器を更に有し、前記制御装置は、前記遠隔力率検出器から前記力率信号を受信するよう適合される。
【００４３】
随意に、前記制御装置は、前記複数の照明器具のサブセットを、ＡＣ分配階層における、前記サブセットと、前記第２無効タイプの無効負荷を備える前記少なくとも１つの機器との間の近接関係に更に基づいて、選択するよう適合される。
【００４４】
本発明の別の態様による例によれば、交流（ＡＣ）電源に接続するよう適合される２つ以上の照明器具を有する照明ネットワークを制御する方法であって、各照明器具が、発光装置と、前記ＡＣ電源に選択的に結合可能な第１無効タイプの無効構成要素とを有し、前記方法が、前記ＡＣ電源の力率を示す力率信号であって、少なくとも、前記ＡＣ電源に接続される第２無効タイプの無効負荷を備える機器であって、前記照明器具のうちのいずれか１つと異なる機器によって影響を及ぼされた力率信号を受信するステップと、受信した前記力率信号に基づいて、前記ＡＣ電源の前記力率を調節するように、前記ＡＣ電源への各照明器具の前記無効構成要素の結合を制御するステップとを有する方法が提供される。
【００４５】
前記方法は、前記照明ネットワークのノードにおける前記ＡＣ電源の前記力率を検出するステップを更に有してもよい。
【００４６】
前記複数の照明器具は、２つ以上の照明器具の少なくとも２つのセットを含んでもよく、前記方法は、随意に、２つ以上の照明器具の各セットに供給されるＡＣ電源に関連する各々の力率信号を取得するステップと、前記複数の照明器具における各照明器具の前記無効構成要素の結合を、その照明器具の前記セットに関連する前記力率信号に基づいて制御するステップとを有する。
【００４７】
随意に、前記方法は、各照明器具の前記無効構成要素の結合を、前記照明器具と、前記第２無効タイプの無効負荷を備える機器との間の位置関係に更に基づいて、制御するステップを更に有する。
【００４８】
プログラムがコンピュータにおいて実行されるときに上記の方法を実施するよう適合されるコンピュータプログラムコード手段を含むコンピュータプログラム製品も提供され得る。
【００４９】
下記の実施例を参照して、本発明のこれら及び他の態様を説明し、明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
ここで、添付図面を参照して、本発明の例を詳細に説明する。
【図１】電気ネットワークにおける第１実施形態による照明ネットワークを示す。
【図２】第１実施形態による照明ネットワークのための照明器具を図示する。
【図３】より複雑な電気ネットワークにおける実施形態による照明ネットワークを図示する。
【図４】別の電気ネットワークにおける実施形態による照明ネットワークを図示する。
【図５】力率補償の前の、電気回路の、照明負荷、他の負荷及び合計負荷の力率三角形を図示する。
【図６】力率補償の後の、電気回路の、照明負荷、他の負荷及び合計負荷の力率三角形を図示する。
【図７】実施形態による方法を図示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
本発明は、交流（ＡＣ）電源の力率を変更するための照明ネットワークを提供する。照明ネットワークは、制御装置によって、ＡＣ電源の力率を調節するようにＡＣ電源に制御可能に結合される無効構成要素を有する照明器具を含む。制御装置は、ＡＣ電源の力率を示す力率信号に基づいて照明器具の結合を制御する。前記力率信号は、第２無効タイプの無効負荷を備える機器であって、照明器具のうちのいずれか１つと異なる機器によって影響を及ぼされる。
【００５２】
本発明の概念によれば、制御装置と複数の照明器具とを有する照明ネットワークが提案される。各照明器具は、ＡＣ電源に選択的に結合可能な無効構成要素又は負荷を有し、無効構成要素の結合は、制御装置によって制御される。それによって、制御装置は、照明器具の無効構成要素のＡＣ電源への結合を制御することにより、（無効負荷を備える他の機器によって影響を及ぼされ得る）ＡＣ電源の力率を調節し得る。
【００５３】
実施形態は、照明器具には中央制御装置によって制御可能な無効構成要素が設けられ得るという認識に少なくとも部分的に基づいている。これは、中央制御装置が、決定される力率に基づいて複数の照明器具の動作を制御することを可能にする。これは、ＡＣ電源の力率の改善されたより正確な制御を可能にする。
【００５４】
例示的な実施形態は、例えば、主電源に接続される（ＨＶＡＣシステムなどの）無効負荷を備える機器を一般に有する建物又は他のインフラのための電気ネットワークにおいて使用され得る。
【００５５】
「無効構成要素」及び「無効負荷」という用語は、任意のインピーダンス装置であって、このようなインピーダンス装置を含む回路における電流と電圧との間の位相差を変える任意のインピーダンス装置を指す。無効構成要素／負荷の例は、コンデンサ、インダクタ、モータ、ＨＶＡＣシステムなどのあらゆる容量性又は誘導性の構成要素／負荷を含む。一般に、無効負荷による需要が増加するにつれて、負荷及び入力ＡＣ主電源の両方の電流と電圧との間の誘導位相差が増加する。
【００５６】
電気ネットワークのＡＣ電源の力率の制御を可能にすることは、ＡＣ電源の電圧平衡の制御を同様に可能にし得る。
【００５７】
「力率」という用語は、一般に、（ＡＣ電源によって負荷に供給される）実際の電力と、ＡＣ電源から給電される回路における皮相電力との比率であると理解される。即ち、力率は、ＡＣ電源によって供給される電力と、負荷に伝達される電力との間の関係の特性である。理解しやすいように、力率は、ＡＣ電源に関連している。「ＡＣ電源の力率」という用語は、そのＡＣ電源によって負荷に供給される実際の電力と、負荷によって使用される皮相電力との比率である。従って、ＡＣ電源の力率は、ＡＣ電源によって給電されるネットワーク又はサブネットワークの力率でもあり得る。１未満の力率は、電圧波形と電流波形とが同相ではないことを示す。
【００５８】
図１は、ＡＣ電源５に接続される単純な電気ネットワーク１０との関連において、第１実施形態による照明ネットワーク１を図示している。電気ネットワーク１０は、建物又は他のインフラの電気ネットワークを表し得る。
【００５９】
電気ネットワーク１０は、複数の照明器具２、３及び制御装置４から形成される照明ネットワーク１を有する。複数の照明器具は、第１照明器具２と、第２照明器具３とを有する。各照明器具は、電気ネットワーク１０のための交流（ＡＣ）電源５に接続される。各照明器具は、発光装置（図示せず）と、第１無効タイプの無効構成要素／負荷（図示せず）とを有し、第１無効タイプの無効負荷は、ＡＣ電源５に選択的に又は制御可能に結合可能である。
【００６０】
電気ネットワーク１０は、ＡＣ電源５に接続される第２無効タイプの無効負荷を備える少なくとも１つの他の機器６、７も有する。とりわけ、第２無効タイプの無効負荷を備える少なくとも１つの他の機器は、無効負荷を備える第１機器６と、無効負荷を備える第２機器７とを有する。
【００６１】
第２無効タイプの無効負荷は、機器の組み合わせ無効負荷であるとみなされ得る。当然、第２無効タイプの無効負荷は、単一の機器に起因してもよく、又は２つ以上の機器に起因してもよい。
【００６２】
第１無効タイプと第２無効タイプとは異なる。例えば、第１無効タイプの無効構成要素は、好ましくは、容量性構成要素を有し、又は容量性構成要素から成り、第２無効タイプの無効負荷を備える機器は、好ましくは、誘導性負荷を有し、又は誘導性負荷から成る。第２無効タイプの無効負荷を備える機器は、例えば、コイル、コンプレッサ、又はモータなどの誘導性負荷を含んでもよく、例えば、機器は、暖房、換気及び空調（ＨＶＡＣ）システム、エレベータ、ファン、プリンタ、スキャナ、ファックス機などを含んでもよい。
【００６３】
少なくとも１つの他の機器の各々は、一緒に第２無効タイプの全体無効負荷を形成する１つ以上の個別の無効負荷（例えば、コンデンサ又はインダクタ）を有してもよい。好ましくは、少なくとも１つの機器の全体無効負荷は、誘導性負荷である（即ち、機器の全てのコンデンサ／インダクタの組み合わせは、全体誘導性負荷をもたらす）。
【００６４】
照明ネットワーク１の制御装置４は、ＡＣ電源の力率を示す力率信号ＰＦＡＣを受信するよう適合される。力率信号は、例えば、ＡＣ電源の計器８によって生成され得る。力率信号は、第２無効タイプの無効負荷を備える１つ以上の機器６、７に応じたものである／によって影響を及ぼされる。無効負荷を備える機器による需要が変化する（例えば、それらがオン／オフに切り替えられる）ときに、ＡＣ電源の力率がそれに応じて変化することは明らかであるだろう。
【００６５】
制御装置４は、力率信号に基づいて照明器具２、３の第１無効タイプの無効構成要素（図示せず）の結合を制御するように適合される。第１無効タイプの無効構成要素を制御することにより、ＡＣ電源の力率は、単一の制御装置４によって集中制御され得る。力率信号ＰＦＡＣに基づく無効負荷の制御によって、第２無効タイプ６、７の無効負荷を備える１つ以上の機器に起因する力率信号の偏差は、補正、補償又は別の方法で変更され得る。
【００６６】
制御装置４は、力率調節に関与する照明器具の数を調節することによって、照明器具によってもたらされる力率調節の大きさを調節し得る。例えば、第１照明器具２しか力率調節に関与するよう制御されない場合には、第１照明器具２及び第２照明器具３の両方が力率調節に参加するよう制御される場合と比べて、力率が調節される程度はより少ないだろう。
【００６７】
それによって、制御装置４は、ＡＣ電源の力率の制御を可能にするための照明器具の無効負荷／構成要素の制御のシステムレベル実施を供給する。とりわけ、ＡＣ電源の力率は、電気システムの測定力率に従って調節され得る。これは、ＡＣ電源の力率の補正、補償及び／又は改善がなされることを可能にする。これは、従来技術のGB2411971Aのデバイス／機器レベルでの補償とは明らかに異なる。
【００６８】
照明システムには、任意の数の、例えば、少なくとも１００個又は少なくとも１０００個の照明器具があり得る。これは、建物／場所のために必要とされる全ての照明器具を表し得る。照明器具の数が多いほど、ＡＣ電源の力率は大きさ及び／又は精度の点でより多く調節され得る。
【００６９】
例えば、各々1μFの無効負荷又は構成要素を有する１０００個の照明器具は、1μFの無効負荷を有する１００個の照明器具に比べて、力率の大きさのより大きな調節を可能にする。しかしながら、各々0.1μFの無効負荷を有する１０００個の照明器具は、1μFの無効負荷を有する１００個の照明器具と比較して、力率のより正確な調節を可能にする（が、力率の大きさの調節は同じである）。
【００７０】
制御装置は、幾つかの実施形態においては、電気ネットワークの中央エネルギマネージャであり得る。この明細の目的のために、「計器」及び「力率検出器」という用語は、置き換え可能なものとみなされる。
【００７１】
図２は、第１実施形態による照明ネットワーク１の照明器具２の実施形態を示している。
【００７２】
照明器具２は、発光装置２１と、ＡＣ電源５に選択的に結合可能な第１無効タイプの無効構成要素２２とを有する。
【００７３】
照明装置２１は、１つ以上のＬＥＤ、又はハロゲン電球などの他の発光要素を含み得る。好ましくは、照明装置２１は、２つ以上のＬＥＤのＬＥＤストリングを有する。
【００７４】
第１無効タイプの無効構成要素２２は、好ましくは、シャントコンデンサであり、シャントコンデンサを介してＡＣ電源５を選択的にシャントするよう適合される。
【００７５】
単純な実施例においては、無効負荷２２は、ＡＣ電源５と接地／基準電圧との間に直列に接続される少なくとも１つのコンデンサ及びスイッチ（例えばＢＪＴ又はＭＯＳＦＥＴ）を含み得る。スイッチは、ＡＣ電源と基準電圧との間にコンデンサを選択的に接続し、それによって、ＡＣ電源の力率を変更するように、切り替えられ得る。
【００７６】
幾つかの他の又は更なる実施形態においては、無効負荷は、インダクタ、可変インダクタ又は可変コンデンサを含み得る。
【００７７】
或る実施形態においては、シャントコンデンサは、従来の照明器具によって使用され得る照明器具の主電源バッファ又は平滑コンデンサを補足するものである。他の例においては、主電源バッファ又は平滑コンデンサの一部が力率補償のために使用され得る。
【００７８】
照明器具２は、ＡＣ電源５への無効構成要素２２の結合を制御するよう適合される照明器具制御装置２４を有する。とりわけ、照明器具制御装置２４は、制御装置４から信号を受信し、受信した信号に基づいて無効負荷２２の動作を制御し得る。
【００７９】
照明器具制御装置２４及び制御装置４は、有線又は無線の通信チャネルを使用して通信し得る。使用され得る適切な無線通信プロトコルは、赤外線リンク、ZigBee、Bluetooth（登録商標）、IEEE 802.11規格などに従う無線ローカルエリアネットワークプロトコル、2G、3G又は4G通信プロトコルなどを含む。適切な有線通信プロトコルは、例えばIEEE 802.3規格に従う、イーサネット（登録商標）技術、又は場合によりDALI手法（DALI methodologies）を含む。他のフォーマットは、当業者にはすぐに分かるだろう。
【００８０】
他の実施形態においては、第１無効タイプの無効構成要素２２は、制御装置４が第１無効タイプの無効構成要素２２の動作を直接制御するように、制御装置４から直接信号を受信するよう適合され得る。
【００８１】
このやり方においては、制御装置４が、例えば、直接又は照明器具制御装置２４を介して、各照明器具の第１無効タイプの無効構成要素２２の結合を制御することは明らかであるだろう。
【００８２】
無効構成要素２２がＡＣ電源にどのように結合するかを制御することによって、ＡＣ電源の力率は調節され得る。例えば、制御装置４は、照明器具２の無効構成要素２２をＡＣ電源５に対して結合又は分離することによって、（照明器具の外部の）第２無効タイプの無効負荷を備える機器における変化に応答し得る。
【００８３】
従って、照明ネットワーク５は、照明ネットワーク５の外部の機器又は他の負荷によって引き起こされるＡＣ電源の力率を改善し得る。とりわけ、中央又は単一の制御装置が、各照明器具の動作を制御し得る。これは、新しい制御戦略（照明器具のサブセットのみの結合など）を実施することを可能にし、照明器具制御装置の負担を軽減し、それによって、システムの効率を向上させる。
【００８４】
それによって、照明ネットワーク１の各照明器具２は、ＡＣ電源５の無効電力補償が必要とされるときはいつも照明器具制御装置２４によって（照明器具２の他の構成要素と並列に）ＡＣ電源５に接続され得る、切り替え可能な（コンデンサなどの）無効構成要素２２を有する。
【００８５】
照明器具２は、少なくともＡＣ電源を使用して照明装置２１を駆動するよう適合される照明ドライバ２５も有する。幾つかの例においては、照明ドライバ２５はＡＣ／ＤＣコンバータを含む。従って、ＡＣ電源５が、照明器具の照明装置２１に給電し得る。
【００８６】
照明器具２は、エネルギ蓄積システム２６、２７も含み得る。エネルギ蓄積システムは、バッテリ２６及びバッテリ制御回路２７を含む。バッテリ２６は、発光装置２１に利用可能なＡＣ電源５の電力が発光装置２１を駆動するために必要とされる電力よりも多いときに、バッテリ制御回路２７によって（照明ドライバ２５を介して）充電され得る。バッテリは、発光装置２１に利用可能なＡＣ電源の電力が発光装置を駆動するために必要とされる電力よりも少ないときに、発光装置２１を駆動するために、バッテリ制御回路２７によって放電され得る。これは、例えば、ＡＣ電源の中断によるもの、又は（例えば、ＡＣ電源５の不適切な力率の補償時の）無効負荷２２のＡＣ電源への結合によるものであり得る。
【００８７】
照明器具２は、ＡＣ電源を受け取るよう適合される入力端子２８を含み得る。これは、例えば、単一のノード又は差動ノードのペアで構成され得る。無効負荷２２は、入力端子に（又は入力端子の差動ノード間に）制御可能に接続可能であり得る。これは、照明器具がＡＣ電源の力率の制御に寄与することを可能にする。
【００８８】
図３は、より複雑な電気ネットワーク３０との関連において、第２実施形態による照明ネットワークを図示している。この場合も先と同様に、電気ネットワークは、建物又は他のインフラの電気ネットワークを表し得る。
【００８９】
電気ネットワーク３０は、ＡＣ電源５（例えば、主電源）を受け取る。ＡＣ電源５の力率は、力率信号ＰＦＡＣを生成する（主）計器８によってモニタされ得る。
【００９０】
ＡＣ電源５は、電気ネットワーク３０の複数の分配分岐３１、３２又はサブネットワーク間で分配される。各分配分岐は、ＡＣ電源５からの異なる分かれ道又は分岐を表し、負荷の異なるグループ又はセットに関連付けられ得る。電気ネットワーク３０は、第１分配分岐３１と第２分配分岐３２とを有する。各分配分岐は、それ自体の個別のＡＣ電源を有するとみなされ得る。
【００９１】
分配分岐３１、３２は、電気ネットワークの同じノードを介してＡＣ電源に接続する構成要素／負荷を含む。
【００９２】
好ましい実施形態においては、計器８は、電気ネットワーク３０の配電盤の役割を果たす、又は前記配電盤に組み込まれる。配電盤は、複数の分配分岐間でＡＣ電源を分配するよう適合される。他の実施形態においては、別の専用の配電盤があってもよい。随意に、配電盤８は、各分配分岐を互いから絶縁し得る。
【００９３】
各分配分岐３１、３２は、各々の力率検出器又はサブ計器３５、３６と関連付けられ得る。サブ計器は、その分岐におけるＡＣ電源の力率信号ＰＦ１、ＰＦ２を測定するよう適合され得る。従って、サブ計器３５、３６は、特定の分配分岐のための専用の力率検出器の役割を果たし得る。
【００９４】
第１分配分岐３１は第１サブ計器３５を有し、第２分配分岐３２は第２サブ計器３６を有する。第１サブ計器は、第１力率信号ＰＦ１を生成するために第１分配分岐３１におけるＡＣ電源の力率を検出し、第２サブ計器は、第２力率信号ＰＦ２を生成するために第２分配分岐３２におけるＡＣ電源の力率を検出する。
【００９５】
計器８及び各サブ計器３１、３２は、各々、別々の力率信号ＰＦＡＣ、ＰＦ１、ＰＦ２を、任意の有線又は無線通信チャネルを使用して制御装置４に渡し得る。従って、制御装置４は、電気ネットワークのＡＣ電源、第１分配分岐のＡＣ電源、第２分配分岐のＡＣ電源などを各々表す１つ以上の力率信号ＰＦＡＣ、ＰＦ１、ＰＦ２を取得し得る。このようにして取得される各力率信号は、各々の分配分岐又はネットワーク３０全体のいずれかにおけるＡＣ電源の力率を表すことは明らかであるだろう。
【００９６】
各サブ計器はまた、その分配分岐の負荷のための配電盤（即ち、サブ配電盤）の役割を果たしてもよく、又は前記配電盤に組み込まれてもよく、随意に、分配分岐の負荷を互いから絶縁してもよい。
【００９７】
第１分配分岐３１は、複数の照明器具２ａ、３ａと、１つ以上の機器６ａ、７ａとを有する。前述のように、各照明器具は、発光装置と、第１無効タイプの無効構成要素とを有する。各機器の無効負荷は互いに異なってもよい。全ての機器の組み合わせ無効負荷は、第２無効タイプの無効負荷を形成し得る。
【００９８】
第２分配分岐３２は、同様に、複数の照明器具２ｂ、３ｂと、１つ以上の機器６ｂ、７ｂとを有する。従って、各分配分岐は、照明器具２ａ、３ａ、及び機器６ａ、７ａの組み合わせを含む。
【００９９】
従って、照明ネットワークは、照明器具の２つ以上のセット３１、３２を含む。
【０１００】
制御装置４は、ＡＣ電源への照明器具２ａ、３ａ、２ｂ、３ｂの無効構成要素の結合を制御して、それにより、ＡＣ電源の力率を制御する。これは、とりわけ、特定の分配分岐におけるＡＣ電源の制御を可能にする。制御装置４は、この制御を多くの異なるモードで実施し得る。
【０１０１】
各サブネットワークが独立してそれ自体の力率の調節を実施する動作モードにおいては、制御装置４は、少なくとも第１サブ計器３５から受信した第１力率信号ＰＦ１に基づいて、第１分配分岐の照明器具２ａ、３ａの無効構成要素を制御する。制御装置４は、同様に、少なくとも第２サブ計器３６から受信した第２力率信号ＰＦ２に基づいて、第２分配分岐３２の照明器具２ｂ、３ｂの無効構成要素を制御し得る。
【０１０２】
ＡＣ電源の力率の補正又は他の変更を実施するために、制御装置４は、ＡＣ電源への（複数の照明器具内に配置される）第１無効タイプの複数の無効構成要素の結合を制御する。
【０１０３】
力率のこの制御される変更の大きさは、異なる数の第１無効タイプの無効構成要素をＡＣ電源に結合すること、異なる数の照明器具を力率補償に関与させること、力率補償に関与する照明器具のパターンを調節することなどによって、変更され得る。照明器具が、可変インピーダンスを有する第１無効タイプの無効構成要素（例えば、可変コンデンサ又は可変インダクタ）を含む場合、制御装置４は、力率調節の精度を高めるために第１無効タイプの個々の無効構成要素のインピーダンスを制御し得る。
【０１０４】
従って、制御装置４は、各々が照明器具の各々のセット３１、３２及び無効負荷を備える他の機器と関連付けられているサブ計器３５、３６から力率を読み取って、それにより、影響を及ぼされている力率を備えるＡＣ電源を有するサブネットワーク又は分配分岐を識別する。制御装置４は、力率補償に関与するよう、影響を及ぼされているサブネットワーク又は分岐の照明器具を制御する。従って、制御装置４は、特定の分配分岐３１内の照明器具２ａ、３ａの第１無効タイプの無効構成要素に、その同じ分配分岐内の第２無効タイプの無効負荷を備える機器６ａ、７ａによって引き起こされる力率偏差を補正又は補償させ得る。従って、照明器具の各セット３１、３２は、照明器具のそのセットに供給されるＡＣ電源の力率に基づいて制御される。
【０１０５】
照明器具２ａ、３ａの無効構成要素を、その照明器具２ａ、３ａの分配分岐３１と関連する力率信号ＰＦ１に基づいて制御することは、負荷６ａ、７ａが力率に影響を及ぼすときに同じサブネットワーク３１内で力率補償が実施されることを確実にする。これは、力率補正の質及び効率を向上させる。
【０１０６】
このやり方においては、制御装置４は、第１分配分岐におけるＡＣ電源の力率に基づいて、第１分配分岐内の照明器具の第１無効構成要素の結合を制御する。それによって、第１分配分岐の照明器具は、第１分配分岐内の第２無効タイプの無効負荷を備える機器によって引き起こされる力率における変化を補償し得る。
【０１０７】
それ故、照明ネットワークは、ＡＣ電源の第１分配分岐３１に接続可能であってもよく、１つ以上の機器が同じ第１分配分岐内にあり、照明ネットワークは、第１分配分岐におけるＡＣ電源の力率を検出するよう適合される力率検出器を更に有し、制御装置は、力率検出器から力率信号を受信するよう適合される。
【０１０８】
各サブネットワークがネットワーク全体の力率の調節に寄与する動作モードにおいては、制御装置４は、電気ネットワーク全体の力率信号ＰＦＡＣに基づいて第１分配分岐３１及び第２分配分岐３２の照明器具２ａ、３ａ、２ｂ、３ｂの無効構成要素を制御する。従って、電気ネットワーク３０の力率のシステム全体補償があり得る。これは、ＡＣネットワークの力率を補正するために大量の補償が必要とされる場合（例えば、特定の分配分岐の照明器具がその分配分岐におけるＡＣ電源を補正することができない場合）に、照明器具の全補正能力が活用され得るので、とりわけ有用であり得る。
【０１０９】
従って、力率補正は、グループ又は分配分岐レベルのものだけである必要はない。むしろ、力率補正は、電気ネットワーク全体レベルのものであってもよい。例えば、主計器８は、電気ネットワーク３０の力率を読み取ることができ、制御装置４は、無効電力補償に関与するよう（各々の分配分岐内の）照明器具のグループに指示することができる。この場合には、グループ又はサブネットワークレベルにおいて有効力率を測定する代わりに、建物又はネットワーク全体レベルにおいて有効力率が測定される。
【０１１０】
「マルチネットワーク」動作モードにおいては、制御装置４は、第１分配分岐と関連する第１力率信号ＰＦ１、及び第２分配分岐と関連する第２力率信号ＰＦ２に基づいて、第１ネットワークの照明器具２ａ、３ａの無効構成要素を制御する。
【０１１１】
従って、制御装置は、特定の分岐内の１つ以上の照明器具の無効構成要素を、その特定の分岐、及び電気ネットワーク３０の他の分岐におけるＡＣ電源の力率に基づいて、制御し得る。従って、各サブネットワークは、それ自体のサブネットワーク及び他のサブネットワークに基づいてＡＣ電源の力率の調節に寄与し得る。
【０１１２】
好ましくは、制御装置は、照明器具のセット間の近接度に基づいて照明器具のセットを制御する。例えば、照明システムが照明器具の５つのセットを有し、第３セットに関連する力率が逸脱している場合には、制御装置は、第２、第３及び第４セット内の照明器具を制御し得る。これは、ワイヤにおける電流高調波の流れの有効長を減らし得る。
【０１１３】
マルチネットワーク動作モードは、ＡＣ電源の力率の偏差は第２分配分岐３２に起因するが、第２分配分岐だけではこの偏差を補正することはできない場合に、とりわけ有利であり得る。このやり方においては、第１分配分岐３１内の照明器具が、ＡＣ電源の力率の補正を支援し得る。
【０１１４】
当業者は、制御装置４が、前述の手法の様々な態様を組み合わせる任意の数の異なるモードに従って動作し得ることを理解するだろう。とりわけ、照明器具の無効構成要素は、ネットワーク全体と関連する力率信号ＰＦＡＣ及び異なるサブネットワークと関連する力率信号ＰＦ１、ＰＦ２に従って制御され得る。
【０１１５】
従って、照明器具の無効構成要素の動作を有利に制御するために、力率信号の任意の組み合わせ（例えば、力率信号ＰＦＡＣ及び第１力率信号ＰＦ１）が使用され得る。
【０１１６】
少なくとも１つの実施形態においては、分配分岐は、建物の特定の階と関連付けられてもよい。従って、第１分配分岐は１階において電源に接続される全ての負荷を含んでもよく、第２分配分岐は２階において電源に接続される全ての負荷を含んでもよい。
【０１１７】
当然、更なる分配分岐（例えば、第３分配分岐、第４分配分岐など）があってもよい。このやり方においては、照明器具の３つ以上のセットがあってもよい。幾つかの例においては、分配分岐におけるＡＣ電源が、更にサブ分配分岐に分けられてもよい。このようなサブ分配分岐内の照明器具は、上記の分配分岐と同様のやり方で、例えば、電気ネットワーク、「特許」分配分岐及び／又はサブ分配分岐のＡＣ電源の力率を示す１つ以上の力率信号に基づいて、制御され得る。
【０１１８】
好ましくは、制御装置は、第２無効タイプの無効負荷を形成する機器に対する照明器具の近接度に基づいて、どの照明器具が力率調節に関与するかを選択する。
【０１１９】
電気ネットワークが、第２無効タイプの無効負荷を備える単一の機器と、１００個の照明器具を含む照明ネットワークとを有するシナリオを考える。第２無効タイプの無効負荷を備える機器によって引き起こされる力率偏差を補償するために１０個の照明器具しか必要とされない状況においては、制御装置は、第２無効タイプの単一の無効負荷に最も近い１０個の照明器具の動作を制御し得る。
【０１２０】
幾つかの実施形態においては、全ての照明器具及び（少なくとも第２無効タイプの無効負荷を含む）他の負荷が、制御装置４と通信するための通信ポートを有する。制御装置４は、負荷及び照明器具をそれらの通信アドレスによって識別することが可能であってもよく、全ての機器及び照明器具の物理的な又は（例えば、ＡＣ電源の分配階層における）相対的な位置を取得してもよい。制御装置は、機器に最も近い照明器具の無効負荷を切り替え得る。
【０１２１】
従って、実施形態においては、全ての照明器具が、通信目的のための通信アドレス（例えば、MAC ID、IPアドレス、又はDALIアドレス）を有する。これらのアドレスは、照明器具又は照明ネットワークの設置中に、テーブルマッピングの形式で制御装置（例えば、中央エネルギマネージャ）にロードされ得る。このやり方においては、制御装置は、照明器具がどのグループに属するか、照明器具に隣接するグループ、及び照明器具の物理的な位置を知り得る。
【０１２２】
照明器具を選択するために、制御装置は、必要とされる力率補正の量に基づいてアルゴリズムを実行し得る。より多くの無効電力が補償される必要がある場合には、より多くの照明器具が選択される。
【０１２３】
機器に対する照明器具の近接度の決定は、照明器具と機器との間のワイヤの有効長の決定を含み得る。
【０１２４】
近接度に基づく制御方法は、高ピーク電流経路の削減に役立つ。とりわけ、機器に最も近い照明器具を（力率を調節するために）を選択することは、ワイヤにおける電流高調波の流れの有効長を減らすのに役立つ。より遠い照明器具によって補償が行われる場合には、低い電流高調波を有する電源がより遠い照明器具まで伝送され、このことは、電気ネットワークの他の構成要素に供給される電源に影響を及ぼし得る。
【０１２５】
図４は、異なる電気ネットワーク４０との関連において、第３実施形態による照明ネットワークを図示している。電気ネットワーク４０は、第１分配分岐４１に接続される負荷が複数の照明器具２ａ、２ｂ、２ｃから成り、第２分配分岐４２に接続される負荷が１つ以上の機器６ａ、６ｂ、６ｃから成ることを除いて、図３の電気ネットワーク３０と同様である。
【０１２６】
従って、電気ネットワーク４０においては、照明ネットワークは、ＡＣ電源５の第１の分配分岐に接続可能であり、機器は、ＡＣ電源５の第２の異なる分配分岐に接続される。従って、照明器具と機器とが、ＡＣ電源５からの異なる分配分岐に接続される。
【０１２７】
制御装置４は、第２の分配分岐内の第２無効タイプの無効負荷を備える機器と関連する遠隔力率検出器から遠隔力率信号ＰＦ２を受信するよう適合される。ここでは、遠隔力率検出器は、第２の分配分岐の第２サブ計器４６として実施されている。
【０１２８】
制御装置４は、遠隔力率信号ＰＦ２に基づいて（複数の照明器具２ａ、２ｂ、２ｃの各々の）第１無効タイプの無効構成要素の結合を制御する。
【０１２９】
このやり方においては、第１の分配分岐内に配置される照明器具が、第２の異なる分配分岐内の無効負荷を備える１つ以上の機器によって引き起こされる力率偏差を補償又は補正するために使用される。従って、第１の分配分岐が、第２の分配分岐によって引き起こされるＡＣ電源の力率の低下を補償するよう適合され得る。
【０１３０】
第１サブ計器４５は、例えば、（例えば、照明器具の無効構成要素が適切に制御されているかどうかを示すために）第１の分配分岐の力率について制御装置４にフィードバックを供給し得る。幾つかの実施形態においては、制御装置４はまた、第１サブ計器からの力率信号（図示せず）に基づいて照明器具の無効構成要素の結合を制御してもよい。
【０１３１】
図５は、力率補正が実施される前の、照明負荷の電力三角形５１と、他の負荷の電力三角形５２と、電気ネットワーク４０の合計／組み合わせ負荷の電力三角形５３とを図示している。
【０１３２】
電力三角形は、皮相電力Ｓと、無効電力Ｑと、有効／実際の電力Ｐとの間の関係を図示している。無効電力は、多くの場合、負荷にとって使用不可能な電力とみなされ、多くの場合、一般にvol-ampere reactiveと呼ばれる「var」単位で測定される。皮相電力Ｓと、無効電力Ｑと、有効電力Ｐと、力率ＰＦとの間の関係は、次の式に従ってよく知られている。
【数１】
2020522099.tif 000003
【数２】
2020522099.tif 000004
【０１３３】
ここで、Θは、一般に位相角と呼ばれる、電力三角形内の皮相電力と有効電力との間の角度である。
【０１３４】
電気ネットワーク４０が100kVAの合計負荷を有する以下のシナリオついて説明する。
【０１３５】
30％は、電気ネットワーク内の全ての照明器具から成り、約0.9遅れ（lag）の照明負荷力率を有する照明負荷に関連する（即ち、照明負荷は30kVAであり）。従って、照明負荷の皮相電力Ｓ５１は30kVAであり、無効電力Ｑ５１は13kvarであり、有効電力Ｐ５１は27kWである。
【０１３６】
照明負荷は、電気ネットワークの照明ネットワークに相当し得る。これは、第３実施形態による電気ネットワークの第１の分配分岐４１によって表され得る。
【０１３７】
合計負荷の残りの70％は、電気ネットワークの他の負荷に関連し、他の負荷は、第２無効タイプの無効負荷を備える少なくとも１つの機器を含む。他の負荷は、70kVAの皮相電力Ｓ５２、及び0.8遅れの別の負荷力率（ＰＦ５２）を有する。他の機器は、電気ネットワークの第２の分配分岐４２によって表され得る。このようなシナリオにおいては、これらの他の機器に関連する有効又は実際の電力Ｐ５２は、以下のように式（１）に基づいて計算される。
【数３】
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【０１３８】
その後、（第２無効タイプの無効負荷を備える機器を含む）他の機器の無効電力Ｑ５２が、以下のように式（２）に基づいて計算される。
【数４】
2020522099.tif 000006
【０１３９】
合計皮相電力Ｓ５３は100kVAであり、合計無効電力Ｑ５３は55kvarであり、合計有効電力Ｐ５３は83kWである。これは、本質的に、照明負荷Ｓ５１、Ｑ５１，Ｐ５１及び他の負荷Ｓ５２、Ｑ５２、Ｐ５２の各々の電力を合計している。ネットワーク全体の力率又は遅れは（例えば、式（1）に従って計算される）0.83である。
【０１４０】
上記のシナリオにおいては、電気ネットワークのＡＣ電源の力率又は遅れを改善するために、最大42kvarだけ他の機器の無効電力を最小化するための範囲がある。これは、他の負荷へのＡＣ電源の力率を示す力率信号に適切に基づいて、（複数の照明器具の）第１無効タイプの無効構成要素／負荷の結合を制御することによって実施され得る。
【０１４１】
例えば、このシナリオにおいては、無効電力は、誘導性負荷を備える機器によって引き起こされる遅れである（即ち、第２無効タイプの無効負荷はインダクタである）。それにより、（各々の照明器具によって含まれる）第１無効タイプの無効構成要素は、インダクタによって引き起こされる遅れを補償するために、コンデンサであり得る。
【０１４２】
それ故、複数の照明器具による（ＡＣ電源の）望ましい合計無効電力補償ＱＤＥＳは42kvar（即ち、他の負荷の無効電力）である。複数の照明器具の照明負荷によって供給される合計無効電力補償ＱＴＯＴは、照明器具の数（Ｎ）、及び単一の照明器具の個別の無効電力補償（ＱＬＵＭ）に依存し、これは、照明器具は実質的に同じであると仮定すれば、以下のとおりでる。
【数５】
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【０１４３】
第１無効タイプの無効負荷として静電容量ＣＬＵＭを持つコンデンサを有する単一の照明器具の個別の無効電力補償は、以下のように計算され得る。
【数６】
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【０１４４】
ここで、Ｖは、照明器具に供給されるＡＣ電源の電圧であり、ｆは、照明器具に供給されるＡＣ電源の周波数である。第１無効タイプの無効負荷が、代わりに、インダクタである場合には、式（６）は、よく知られている原理に従って適切に置き換えられ得る。
【０１４５】
ＡＣ電源が、一般的な230V、50Hzの主電源であると仮定すれば、式（６）は、以下のように簡略化され得る。
【数７】
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【０１４６】
それ故、2.7μFという任意のコンデンサ値を用いると、単一の照明器具の個別の無効電力補償ＱＬＵＭは45varと計算できる。合計無効電力補償ＱＴＯＴを、望ましい合計無効電力ＱＤＥＳに設定し、式（５）を適用すると、他の負荷を補償するために必要とされる照明器具の総数を以下のように計算することができる。
【数８】
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【０１４７】
従って、一般的な主電源のＡＣ電源の場合は、第２無効タイプの無効負荷を有する機器の0.8という力率又は遅れを完全に補償するためには、約９３３個の照明器具の（2.7μFという値を持つコンデンサである）第１無効タイプの無効構成要素が接続される必要がある。従って、制御装置は、（第２無効タイプの無効負荷を含む）他の負荷によって引き起こされる力率又は遅れを完全に補償するために、９３３個の照明器具の無効負荷をＡＣ電源に制御可能に結合し得る。
【０１４８】
制御装置は、それによって、適切な数の第１無効タイプの無効構成要素をＡＣ電源に制御可能に結合することにより、力率補正を実施し得る。従って、制御装置は、力率補正に関与する照明器具の数を制御する。
【０１４９】
図６は、力率補正が上記のように実施された後の、照明負荷の電力三角形６１と、他の負荷／機器の電力三角形６２と、電気ネットワークの合計／組み合わせ負荷の電力三角形６３とを図示している。
【０１５０】
照明負荷の有効電力Ｐ６１は、同じ27kWのままである。無効電力は、ＡＣ電源への第１無効タイプの無効構成要素の結合により、-29kvar（即ち、負の値）に変わっている。力率補正前の照明負荷の無効電力と、力率補正後の照明負荷の無効電力との間の差は、42kvar（即ち、力率補正前の電気ネットワークの他の負荷の無効電力）である。照明負荷の皮相電力Ｓ６１は、39kVAである。
【０１５１】
他の負荷の、有効電力Ｐ６２、無効電力Ｑ６２及び皮相電力Ｓ６２は、力率補正の前後で同じままである。
【０１５２】
力率補正後の合計負荷の有効電力Ｐ６３は、83kWのままである一方で、合計負荷の無効電力Ｑ６３は、照明負荷の電力補正により、55kvarから13kVarに減少している。従って、ＡＣ電源への第１無効タイプの無効負荷の結合は、第２無効タイプの負荷を備える機器によって引き起こされる力率の変化を完全に補償している。
【０１５３】
皮相電力Ｓ６３も84kVAに減少している。
【０１５４】
従って、電気システムの電力効率は大幅に改善されている。ＡＣ電源の系統安定性及び電力品質も改善されている。
【０１５５】
上記のシナリオは、単に理解を深めるために記載されている。当業者は、第１無効タイプの無効構成要素は、ＡＣ電源の力率の適切な制御又は調節を可能にするだろう他の値のインダクタ又はコンデンサを代わりに又は更に含み得ることを理解するだろう。
【０１５６】
遅れ力率（正の無効電力）は、電流が電圧より遅れていることを示し、進み力率（負の無効電力）は、電流が電圧より進んでいる（又は電圧が電流より遅れている）ことを示す。誘導性負荷は力率を遅らせ、容量性負荷は力率を進ませる。
【０１５７】
ここで図７を参照すると、交流（ＡＣ）電源に接続するよう適合される２つ以上の照明器具を有する照明ネットワークを制御する方法７も提案されており、各照明器具は、発光装置と、ＡＣ電源に選択的に結合可能な第１無効タイプの無効構成要素とを有し、前記方法は、ＡＣ電源の力率を示す力率信号であって、ＡＣ電源に接続される第２無効タイプの無効負荷を備える少なくとも１つの機器であって、照明器具とは異なる少なくとも１つの機器に応じた力率信号を受信するステップ７１と、ＡＣ電源の力率を調節するために、受信した力率信号に基づいて、ＡＣ電源への各照明器具の無効構成要素の結合を制御するステップ７２とを有する。
【０１５８】
上述のように、実施形態は制御装置を利用する。制御装置は、ハードウェア及び／又はソフトウェアを用いる多くの方法で、必要とされる様々な機能を実施するよう実現され得る。プロセッサは、必要とされる様々な機能を実施するためにソフトウェア（例えば、マイクロコード）を用いてプログラムされ得る１つ以上のマイクロプロセッサを用いる制御装置の一例である。しかしながら、制御装置は、プロセッサを用いて実現されてもよく、又はプロセッサを用いずに実現されてもよく、更に、幾つかの機能を実施するための専用ハードウェアと、他の機能を実施するためのプロセッサ（例えば、１つ以上のプログラムされるマイクロプロセッサ及び関連回路）との組み合わせとして実現されてもよい。
【０１５９】
本開示の様々な実施形態において用いられ得る制御装置の構成要素の例は、従来のマイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ASIC）及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA）を含むが、これらに限定されない。
【０１６０】
様々な実施例において、プロセッサ又は制御装置は、RAM、PROM、EPROM、及びEEPROMのような揮発性及び不揮発性コンピュータメモリなどの１つ以上の記憶媒体と関連づけられ得る。記憶媒体は、１つ以上のプロセッサ及び／又は制御装置において実行されるときに、必要とされる機能を実施する１つ以上のプログラムでコード化され得る。様々な記憶媒体は、プロセッサ若しくは制御装置内に取り付けられてもよく、又は前記記憶媒体に記憶されている１つ以上のプログラムがプロセッサ又は制御装置にロードされ得るような、可搬型のものであってもよい。
【０１６１】
本願明細書において使用されているような、「第１無効タイプの無効構成要素」及び「第２無効タイプの無効負荷」という用語は、単に、このような構成要素／負荷が、異なる位相角を有すること、又は異なるように力率に影響を及ぼすことを示しているに過ぎない。例として、第１及び第２無効タイプの無効負荷の両方が、容量性負荷を含んでもよく、又は第１及び第２無効タイプの無効負荷の両方が、誘導性負荷を含んでもよい。
【０１６２】
当業者は、請求項に記載の発明を実施する際に、図面、明細及び添付の請求項の研究から、開示されている実施例に対する他の変形を、理解し、達成し得る。請求項において、「有する」という用語は、他の要素又はステップを除外せず、単数形表記は、複数の存在を除外しない。単に、特定の手段が、互いに異なる従属請求項において挙げられているという事実は、これらの手段の組み合わせが有利になるように用いられることができないことを示すものではない。請求項における如何なる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されてはならない。
【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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【国際調査報告】
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