УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГИЕЙ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ИСТОЧНИКОВ
ALTERNATIVE SOURCE ENERGY CONTROL

Перекрестная ссылка на родственные заявки
[0001] Данная заявка испрашивает приоритет предварительной заявки США №60/916764 от 8 мая 2007 г.
Область техники
Изобретение касается систем преобразования энергии альтернативных источников и способов управления подачей питания при помощи системы подачи питания от альтернативных источников.
Предшествующий уровень техники
[0002] В настоящее время больше, чем когда-либо прежде, компании и отдельные люди зависят от бесперебойной подачи электроэнергии в электронные устройства. Без электроэнергии компании могут быть неспособны производить товары или вообще работать, например, если деятельность компании связана с поступлением информации через Интернет. Без электроэнергии коммерческие предприятия и отдельные граждане могут стать совершенно недееспособными в отношении критических видов деятельности, таких как изготовление товаров, предоставление услуг и проведение операций с личными финансовыми средствами (например, подача налоговых деклараций и оплата счетов). При такой сильной зависимости от электроэнергии отдельные граждане и компании часто хотели бы быть в состоянии незамедлительно устранять перебои в подаче электроэнергии и/или иметь резервные источники питания, чтобы их деятельность и/или коммерческие операции не подвергались серьезному влиянию.
[0003] Альтернативные источники энергии, такие как солнечная энергия, являются желательными источниками энергии, как для домашнего использования, так и для коммерческого использования. Для домашнего использования пользователи могут нуждаться в альтернативных источниках энергии вследствие того, что их дома не подсоединены к электрической сети, или могут пожелать иметь альтернативные источники энергии в дополнение к электроэнергии из электрической сети. Для зданий, не подключенных к электрической сети (автономных), солнечные панели могут быть использованы для получения солнечной энергии, преобразования солнечной энергии в электрическую энергию и аккумулирования электрической энергии в батареях для будущего использования. Например, батареи могут использоваться для подачи электроэнергии в ночное время или в другие периоды времени, когда солнечная энергия недоступна. Такие автономные системы могут быть сложными, дорогими и большими по своим размерам. Для зданий, подключенных к электрической сети, системы для преобразования солнечной энергии не используют аккумуляторные батареи и работают параллельно с электрической сетью. Если электрическая сеть находится в пределах нормативных требований, тогда энергия, получаемая с помощью солнечной системы, используется на месте по требованию, при этом избыточная энергия, обеспечиваемая солнечными системами, выдается в сеть, а энергия сверх энергии, обеспечиваемой солнечной системой, используется для питания нагрузок, питающихся от сети.
[0004] Для систем, работающих на солнечной энергии, подключенных к электрической сети, существуют проблемы безопасности, связанные с обслуживанием электрической сети во время кратковременных нарушений электроснабжения или длительных перерывов в электроснабжении. Когда электроснабжение находится за пределами нормативных требований (например, кратковременное нарушение электроснабжения или длительный перерыв в электроснабжении), энергия не должна поступать в сеть во время ремонта сети, чтобы рабочие, ремонтирующие сеть, не были поражены электрическим током при работе ниже источника питания.
Краткое изложение существа изобретения
[0005] Система преобразования энергии в соответствии с изобретением включает в себя систему преобразования электроэнергии, содержащую преобразователь энергии постоянного тока в энергию переменного тока; первый выход, конфигурированный для соединения с электрической сетью; первый вход, конфигурированный для соединения с электрической сетью; вторые выходы, каждый из которых конфигурирован для соединения с соответствующей нагрузкой переменного тока; выключатель электрической сети, соединенный с преобразователем и с первым выходом; выключатели нагрузки, соединенные с преобразователем, вторыми выходами и с первым входом; и контроллер, соединенный с выключателями нагрузки и с первым выходом и конфигурированный для определения, удовлетворяет ли энергия из электрической сети, по меньшей мере, одному критерию, причем контроллер дополнительно конфигурирован для управления выключателем электрической сети и выключателями нагрузки для соединения преобразователя с первым выходом и для соединения первого входа со вторыми выходами, если, по меньшей мере, один критерий удовлетворяется, а в противном случае для управления выключателем электрической сети и выключателями нагрузки для отсоединения преобразователя от первого выхода и для соединения преобразователя с, по меньшей мере, одним из вторых выходов.
[0006] Варианты осуществления таких систем преобразования электроэнергии могут включать в себя один или более следующих признаков. Контроллер конфигурирован для подачи в преобразователь сигнала указания режима в зависимости от того, удовлетворяется ли, по меньшей мере, один критерий. Преобразователь конфигурирован для работы с режиме CSI или в режиме VSI в соответствии с сигналом указания режима, полученным из контроллера. В режиме CSI преобразователь конфигурирован для подачи энергии с напряжением первого выхода с соответствующим током в соответствии с количеством энергии, доступным из преобразователя, а в режиме VSI преобразователь конфигурирован для подачи энергии с заданным напряжением и током, определяемым нагрузками переменного тока, соединенными со вторыми выходами. Заданным напряжением является приблизительно такое же напряжение, как напряжение, обеспечиваемое электрической сетью, когда электрическая сеть в исправном состоянии. По меньшей мере, один критерий включает в себя, по меньшей мере, одно из допустимого диапазона напряжения и допустимого диапазона частоты. Контроллер дополнительно конфигурирован для определения того, что система непреднамеренно не отсоединена. Контроллер соединен со вторыми выходами и конфигурирован для управления выключателями нагрузки переменного тока для изменения распределения электроэнергии, подаваемой преобразователем, на участки второго выхода, если электроэнергия, подаваемая на вторые выходы, превышает количество электроэнергии, доступное для преобразователя. Контроллер конфигурирован для принуждения выключателя нагрузки переменного тока, связанного с подсоединенной в данный момент, неоткладываемой нагрузкой переменного тока с низшим приоритетом, отсоединять преобразователь от соответствующего выхода, если электроэнергия, подаваемая на вторые выходы, превышает количество энергии, доступное для преобразователя. Выключатели нагрузки конфигурированы для установки в первое положение, соединяющее вторые выходы с преобразователем, во второе положение, соединяющее вторые выходы с первым входом, и в третье положение, не соединяющее вторые выходы ни с преобразователем, ни с первым входом. Системы могут включать в себя второй вход, конфигурированный для соединения с источником питания переменного тока, отдельным от электрической сети, причем выключатели нагрузки дополнительно соединены со вторым входом. Выключатели нагрузки конфигурированы для установки в первое положение, соединяющее вторые выходы с преобразователем, во второе положение, соединяющее вторые выходы с первым входом, в третье положение, соединяющее вторые выходы со вторым входом, и в четвертое положение, не соединяющее вторые выходы ни с преобразователем, ни с первым входом, ни со вторым входом.
[0007] Дополнительная примерная система преобразования электроэнергии в соответствии с изобретением включает в себя систему преобразования электроэнергии, содержащую первый вход, конфигурированный для приема напряжения постоянного тока из первого источника питания постоянного тока; второй вход, конфигурированный для соединения с электрической сетью; первый выход, конфигурированный для соединения с электрической сетью; вторые выходы, каждый из которых конфигурирован для соединения с соответствующей нагрузкой переменного тока; модуль разводки питания, соединенный с первым выходом и вторыми выходами; и преобразователь постоянного тока в переменный ток, соединенный с первым входом и модулем разводки питания, причем преобразователь конфигурирован для избирательной работы либо в первом, либо во втором режиме, при этом в первом режиме преобразователь работает как источник тока, преобразуя напряжение постоянного тока, принимаемое из первого входа, и выдавая переменный ток в модуль разводки питания, а во втором режиме преобразователь действует как источник напряжения, преобразуя напряжение постоянного тока, принимаемое из первого входа, и напряжение переменного тока заданного уровня.
[0008] Варианты осуществления таких систем преобразования энергии могут включать в себя один или более следующих признаков. Преобразователь конфигурирован для осуществления первого и второго режимов в ответ на первое указание о том, что электрическая сеть соединена с первым выходом и находится, соответственно, в допустимом состоянии и недопустимом состоянии. Системы могут включать в себя контроллер, соединенный с первым выходом и преобразователем и конфигурированный для определения, по меньшей мере, одного из: является ли допустимым напряжение из электрической сети, является ли допустимой частота энергии из электрической сети, и не является ли система непреднамеренно отсоединенной, и для обеспечения первого указания в преобразователь. Контроллер соединен с модулем разводки питания и конфигурирован для обеспечения второго указания допустимости энергии, принимаемой системой из электрической сети, и модуль разводки питания конфигурирован для разводки энергии из преобразователя на первый выход, если принимаемая энергия сети является допустимой, и для избирательной разводки энергии из преобразователя на вторые выходы, если принимаемая энергия сети является недопустимой. Модуль разводки питания соединен и конфигурирован для избирательной разводки энергии со второго входа на вторые выходы, если принимаемая энергия сети является допустимой. Системы могут включать в себя модуль отсоединения постоянного тока, соединенный с первым входом и конфигурированный для приведения в действие вручную избирательного подсоединения/отсоединения источника напряжения постоянного тока к преобразователю и от преобразователя. Системы могут включать в себя третий вход, конфигурированный для соединения с источником питания переменного тока, отдельным от электрической сети. Системы могут включать в себя второй источник питания постоянного тока, включающий в себя устройство для аккумулирования энергии; и двунаправленный преобразователь постоянного тока в постоянный ток, соединенный с устройством для аккумулирования энергии и с преобразователем постоянного тока в переменный ток.
[0009] Дополнительная система преобразования энергии в соответствии с изобретением включает в себя систему преобразования электроэнергии, содержащую преобразователь энергии постоянного тока в энергию переменного тока, конфигурированный для приема энергии постоянного тока из, по меньшей мере, одного источника питания постоянного тока; выключатель сети, соединенный с преобразователем и конфигурированный для соединения с электрической сетью; избирательные соединения, соединенные с преобразователем, причем избирательные соединения включают в себя линии нагрузки, конфигурированные для соединения с нагрузкой переменного тока, причем избирательные соединения конфигурированы для избирательного соединения преобразователя с линиями нагрузки; и контроллер, соединенный с избирательными соединениями и конфигурированный для соединения с электрической сетью, причем контроллер конфигурирован для определения того, удовлетворяет ли энергия из электрической сети, по меньшей мере, одному критерию, и управления выключателем сети для отсоединения преобразователя от электрической сети, и для управления избирательными соединениями для соединения преобразователя с, по меньшей мере, одной из линий нагрузки, если, по меньшей мере, один критерий не удовлетворяется, причем контроллер дополнительно конфигурирован для управления избирательными соединениями для изменения распределения электроэнергии, подаваемой преобразователем в линии нагрузки, если электроэнергия, подаваемая в линии нагрузки, превышает количество энергии, доступное для преобразователя.
[0010] Варианты осуществления таких систем преобразования энергии могут включать в себя один или более следующих признаков. Контроллер конфигурирован так, чтобы заставить избирательные соединения изменять распределение электроэнергии, подаваемой преобразователем в линии нагрузки, в зависимости от, по меньшей мере, одного критерия, отличающегося от мощности, потребляемой на линиях нагрузки. Контроллер конфигурирован так, чтобы заставить избирательный соединительный элемент, связанный с подсоединенной в данный момент, неоткладываемой нагрузкой переменного тока с низшим приоритетом, отсоединять преобразователь от соответствующей линии нагрузки, если электроэнергия, подаваемая в линии нагрузки, превышает количество энергии, доступное для преобразователя. Системы могут включать в себя модуль для аккумулирования энергии, соединенный с преобразователем и контроллером, причем контроллер конфигурирован для отсоединения подсоединенной в данный момент, откладываемой нагрузки от преобразователя перед попыткой использования энергии из модуля для аккумулирования энергии для питания подсоединенных в данный момент нагрузок, если электроэнергия, доступная из преобразователя из, по меньшей мере, одной солнечной панели, является недостаточной для питания подсоединенных в данный момент нагрузок. Каждое из избирательных соединений конфигурировано для установки в первое положение, соединяющее соответствующую одну из линий нагрузки с преобразователем, во второе положение, соединяющее соответствующую одну из линий нагрузки с электрической сетью, и в третье положение, не соединяющее соответствующую одну из линий нагрузки ни с преобразователем, ни с электрической сетью. Избирательные соединения дополнительно конфигурированы для соединения с источником питания переменного тока, отдельным от электрической сети. Каждое из избирательных соединений конфигурировано для установки в первое положение, соединяющее соответствующую одну из линий нагрузки с преобразователем, во второе положение, соединяющее соответствующую одну из линий нагрузки с электрической сетью, в третье положение, соединяющее соответствующую одну из линий нагрузки с источником питания переменного тока, и в четвертое положение, не соединяющее соответствующую одну из линий нагрузки ни с преобразователем, ни с электрической сетью, ни с источником питания переменного тока. Преобразователь энергии постоянного тока в энергию переменного тока конфигурирован для приема энергии постоянного тока из первого источника питания постоянного тока через однонаправленное соединение, при этом система может включать в себя второй источник питания постоянного тока, включающий в себя устройство для аккумулирования энергии; и двунаправленный преобразователь постоянного тока в постоянный ток, соединенный с устройством для аккумулирования энергии и с преобразователем энергии постоянного тока в энергию переменного тока. Контроллер конфигурирован для соединения и отсоединения нагрузок с преобразователем и от преобразователя на основе допустимых источников питания для соответствующих нагрузок.
[0011] Еще одна система преобразования энергии в соответствии с изобретением включает в себя систему преобразования электроэнергии, включающую в себя преобразователь энергии постоянного тока в энергию переменного тока; выходы, каждый из которых конфигурирован для соединения с нагрузкой переменного тока; выключатели нагрузки, соединенные с преобразователем и выходами; и контроллер, соединенный с выключателями нагрузки и с выходами и конфигурированный для управления выключателями нагрузки для избирательного соединения преобразователя с выходами для избирательного обеспечения энергии переменного тока из преобразователя энергии постоянного тока в энергию переменного тока на выходы в зависимости от, по меньшей мере, одной характеристики, связанной с выходами, отличающейся от мощности, потребляемой на выходах.
[0012] Варианты осуществления таких систем преобразования энергии могут включать в себя один или более следующих признаков. Системы могут включать в себя первый источник постоянного тока, который однонаправлено соединен с преобразователем энергии постоянного тока в энергию переменного тока для выдачи энергии постоянного тока в преобразователь энергии постоянного тока в энергию переменного тока, и система может включать в себя второй источник постоянного тока, включающий в себя устройство для аккумулирования энергии; и двунаправленный преобразователь постоянного тока в постоянный ток, соединенный с устройством для аккумулирования энергии и с преобразователем энергии постоянного тока в энергию переменного тока. Системы могут включать в себя двунаправленный преобразователь постоянного тока в постоянный ток, соединенный с преобразователем постоянного тока в переменный ток и конфигурированный для соединения с устройством для аккумулирования энергии. Первый источник постоянного тока включает в себя, по меньшей мере, одно из: генератора выходной мощности постоянного тока и, по меньшей мере, одной солнечной панели. Упомянутой, по меньшей мере, одной характеристикой является, по меньшей мере, одно из: разрешено ли конкретному выходу принимать энергию из конкретного источника и соединен ли конкретный выход с откладываемой нагрузкой переменного тока. Системы могут включать в себя генератор переменного тока, соединенный с выключателями нагрузки.
[0013] Способ управления подачей энергии при помощи системы подачи питания включает в себя этапы, на которых определяют, соединяется ли электрическая сеть с доступной допустимой первой энергией переменного тока с системой подачи питания; принимают первую энергию постоянного тока в преобразователе постоянного тока в переменный ток из первого источника питания постоянного тока, отличающегося от устройства для аккумулирования энергии, и преобразуют принятую первую энергию постоянного тока из первого источника питания постоянного тока во вторую энергию переменного тока; обеспечивают вторую энергию переменного тока в электрическую сеть, если определено, что электрическая сеть с доступной допустимой энергией соединена с системой подачи питания; обеспечивают вторую энергию переменного тока в первую нагрузку переменного тока, из множества нагрузок переменного тока, соединенную с системой подачи питания, если определено, что электрическая сеть с доступным допустимым питанием не соединена с системой подачи питания; причем вторая энергия переменного тока подается в первую нагрузку переменного тока в зависимости от, по меньшей мере, одной характеристики первой нагрузки переменного тока, помимо мощности, потребляемой нагрузкой переменного тока.
[0014] Варианты осуществления такого способа могут включать в себя один или более следующих признаков. По меньшей мере, одна характеристика включает в себя возможность приостановки соответствующей нагрузки. По меньшей мере, одна характеристика включает в себя разрешение соответствующей нагрузке принимать энергию из первого источника постоянного тока. На этапе, на котором обеспечивают вторую энергию переменного тока в первую нагрузку переменного тока, дополнительно обеспечивают вторую энергию переменного тока в количестве только до пороговой величины. Способы могут включать в себя этап, на котором обеспечивают третью энергию переменного тока во вторую нагрузку переменного тока из нагрузок переменного тока в зависимости от того, разрешен ли второй нагрузке переменного тока принимать энергию, принимаемую из источника третьей энергии переменного тока. Способы могут включать в себя этапы, на которых принимают вторую энергию постоянного тока в преобразователе постоянного тока в переменный ток из второго источника питания постоянного тока, включающего в себя устройство для аккумулирования энергии, и преобразуют принятую вторую энергию постоянного тока из второго источника питания постоянного тока в третью энергию переменного тока. Способы могут включать в себя этап, на котором принимают третью энергию переменного тока из генератора переменного тока. Способы могут включать в себя этапы, на которых принимают вторую энергию постоянного тока в преобразователе постоянного тока в переменный ток из второго источника постоянного тока, включающего в себя устройство для аккумулирования энергии, и преобразуют принятую вторую энергию постоянного тока из второго источника постоянного тока в четвертую энергию переменного тока; принимают пятую энергию переменного тока из генератора переменного тока; и суммируют четвертую и пятую энергии переменного тока для образования третьей энергии переменного тока. Первая и вторая нагрузки переменного тока являются физически отдельными, так что вторая и третья энергии переменного тока обеспечиваются в физически отдельные нагрузки.
[0015] Примерный способ управления подачей питания при помощи системы подачи питания включает в себя этапы, на которых: обеспечивают характеристики нагрузок переменного тока; обеспечивают указание альтернативных источников питания, какие из альтернативных источников питания разрешены для питания каких из нагрузок переменного тока, и приоритет использования альтернативных источников питания, причем альтернативные источники питания соединяются с системой подачи питания, причем альтернативные источники питания отличаются от электрической сети; и запитывают, по меньшей мере, одну из нагрузок переменного тока с использованием, по меньшей мере, одного из альтернативных источников питания, без использования электрической сети, на основе характеристик нагрузок переменного тока, приоритета использования альтернативных источников питания, и того, какие из альтернативных источников питания разрешены к питанию каких из нагрузок переменного тока.
[0016] Варианты осуществления такого способа могут включать в себя один или более следующих признаков. Характеристики включают в себя возможность приостановки нагрузки. Альтернативные источники питания включают в себя источник возобновляемой энергии постоянного тока, и способы могут включать в себя этапы, на которых определяют, соединяется ли электрическая сеть с доступной допустимой энергией переменного тока с системой подачи питания; и подают энергию в электрическую сеть из возобновляемого источника энергии постоянного тока, если определено, что электрическая сеть с доступной допустимой энергией соединена с системой подачи питания. Подача питания на нагрузки переменного тока включает подачу питания на нагрузки переменного тока без превышения порога мощности. При подаче питания на нагрузки переменного тока отсоединяют питание конкретной одной из нагрузок переменного тока, если энергия, потребляемая запитываемыми нагрузками, превышает доступную энергию, подаваемую в данный момент альтернативными источниками питания в нагрузки переменного тока. На этапе, на котором отсоединяют питание, дополнительно выбирают конкретную одну из нагрузок переменного тока на основе, по меньшей мере, одной из характеристик нагрузки. На этапе, на котором отсоединяют питание, дополнительно выбирают конкретную одну из нагрузок переменного тока на основе приоритета использования альтернативных источников питания.
[0017] Различные варианты осуществления, описанные в данном документе, могут обеспечить одну или более из следующих возможностей. Солнечная энергия может быть использована в фотогальваническом преобразователе, соединенном с сетью, для обеспечения электроэнергией пользователя (например, здание) в периоды времени, когда энергия сети находится за пределами заданных нормативных требований. Система солнечной энергии может работать не только как система, соединенная с сетью, но и как автономная система, т.е. работает либо в автономном режиме, либо в сетевом режиме. Энергия из ограниченного источника питания может эффективно распределяться в одну или более нагрузок. Можно предотвратить поражение электрическим током людей, работающих в электрической сети ниже от здания, или другого лица, использующего систему солнечной энергии. Фотогальваническая система, соединенная с сетью, может быть выполнена более надежной по сравнению с ранее существовавшими системами. В фотогальванической системе, соединенной с сетью, эффективность использования энергии может быть повышена.
[0018] Эти и другие возможности станут более понятными из нижеследующего подробного описания, чертежей и формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов осуществления со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых
[0019] Фиг.1 изображает схему устройства подачи энергии для здания, подключенного для приема энергии и из электрической сети, и от солнечных панелей;
[0020] Фиг.2 - блок-схема системы фотогальванического преобразователя с расщепленной фазой, соединенной с электрической сетью;
[0021] Фиг.3 - принципиальная электрическая схема системы, показанной на фиг.2;
[0022] Фиг.4 - блок-схема процесса подачи энергии в устройство, показанное на фиг.1, с использованием системы, показанной на фиг.2-3;
[0023] Фиг.5 - принципиальная электрическая схема однофазной системы фотогальванического преобразователя, соединенной с электрической сетью;
[0024] Фиг.6 - принципиальная электрическая схема системы фотогальванического преобразователя с расщепленной фазой, соединенной с электрической сетью, с резервным устройством для аккумулирования энергии;
[0025] Фиг.7 - блок-схема некоторых этапов процесса, показанного на фиг.4;
[0026] Фиг.8 - принципиальная электрическая схема другой системы фотогальванического преобразователя, соединенной с электрической сетью;
[0027] Фиг.9А - структурная схема альтернативного выключателя нагрузки;
[0028] Фиг.9В - структурная схема выключателя питания, генератора переменного тока и преобразователя постоянного тока в переменный для использования в системе подачи питания;
[0029] Фиг.10 - блок-схема некоторых этапов процесса, показанного на фиг.4;
[0030] Фиг.11 - блок-схема некоторых этапов процесса, показанного на фиг.4.
Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
[0031] Описание, представленное в данном документе, раскрывает, помимо прочего, технологии, осуществленные в способах и/или устройствах, для обеспечения солнечной энергией здания, соединенного с электрической сетью. Например, солнечные панели могут соединяться с преобразователем постоянного тока в переменный ток (т.е. с инвертором) через разъединитель постоянного тока. Преобразователь избирательно соединяется через выключатели с нагрузками переменного тока здания и избирательно соединяется с электрической сетью. Когда электрическая сеть находится в пределах нормативных требований, преобразователь обеспечивает подачу энергии из солнечных панелей в сеть, а когда сеть находится за пределами нормативных требований, преобразователь подсоединяется при помощи соответствующих выключателей для подачи энергии из солнечных панелей в нагрузки. Контроллер отслеживает состояние напряжения сети и управляет выключателями, соединяющими преобразователь с сетью и нагрузками таким образом, что преобразователь отключается от сети и соединяется с нагрузками, когда сеть находится за пределами нормативных требований, и преобразователь подсоединяется к сети, когда сеть находится в пределах нормативных требований. Дополнительно, контроллер может регулировать выключатели, соединяющие преобразователь с нагрузками, чтобы эффективно использовать энергию из солнечных панелей, если энергии недостаточно для надлежащего электропитания всех нагрузок. Другие варианты осуществления находятся в пределах объема описания и формулы изобретения.
[0032] Схема 10 (фиг.1) электрофикации здания включает в себя здание 12 и электрическую сеть 14. Электрическая сеть 14 соединяется с нагрузками в пределах здания 12 для питания нагрузок (не показаны). На здании размещается комплект солнечных панелей 16, конфигурированный для преобразования солнечной энергии в электрическую энергию для питания нагрузок здания 12. Солнечные панели 16 способны также преобразовывать солнечную энергию для электропитания нагрузок здания 12. Солнечные панели 16 способны дополнительно преобразовывать солнечную энергию в электрическую энергию для выдачи в электрическую сеть 14, чтобы уменьшать счета за энергию, которые должен оплачивать собственник здания 12 за энергию, получаемую из сети 14. Например, энергия, подаваемая из солнечной панели 16 через соответствующие схемы в здании 12 в электрическую сеть 14, может принуждать прибор для измерения энергии, прикрепленный к зданию 12 для контроля энергии, получаемой из электрической сети 14, вращаться в обратную сторону, показывая энергию, подаваемую из здания 12 в электрическую сеть 14.
[0033] Система 20 (фиг.2) распределения энергии включает в себя схему 22 размыкателя постоянного тока, модуль 24 для распределения и преобразования электроэнергии, и основную электрическую панель 26. Система 20 может находиться полностью или частично в здании 12. Как показано, размыкатель 22 постоянного тока соединяется через линию 28 с солнечными панелями 16. Размыкатель 22 постоянного тока дополнительно соединяется с модулем 24 для распределения и преобразования энергии, который соединен через линию 30 с электрической панелью 26. Линия 30 может фактически содержать множество электрических линий и может находиться в одном механическом канале. Основная электрическая панель 26 соединяется через одну или более линий 32 с соответствующими нагрузками переменного тока в пределах здания 12 и через соответствующие линии 33 с электрической сетью.
[0034] Схема 22 (фиг.3) размыкателя постоянного тока содержит выключатель 34. Выключателем 34 является многополюсный выключатель, конфигурированный для избирательного соединения солнечных панелей 16 с модулем 24. Выключатель 34 механически приводится в действие при помощи ручки 35 для соединения панели 16 с модулем 24 или для отсоединения панели 16 от модуля 24, например, для обслуживания модуля 24. Однако в своем обычном рабочем режиме выключатель 34 замкнут, тем самым соединяя панель 16 с модулем 24, и данный режим описан ниже.
[0035] Модуль 24 включает в себя преобразователь 36 постоянного тока в переменный ток, выключатель 40 сети, выключатели 42-45 нагрузки, комбинированный блок 46 контроллера и датчика напряжения сети, предохранители 48, а электрическая панель 26 включает в себя линии 50, 52, 54, соединенные с электрической сетью 14, линии 62-65, соединенные с нагрузкой переменного тока, и размыкатели 72-77 цепи. Блок 46 контроллера и датчика в дальнейшем упоминается как контроллер 46 и датчик 46. Кроме того, хотя показаны только четыре выключателя 42-45 и соответствующие предохранители 48 и линии 62-65 нагрузки, могут быть использованы другие количества. Каждый из выключателей 42-45 может находиться в любом из трех положений: соединяющем соответствующую ему линию 62-65 нагрузки с соответствующей линией 50, 52 питания, соединяющем его линию 62-65 нагрузки с преобразователем 36 или соединяющем его линию 62-65 нагрузки с положением отсоединения/клеммой 92-95 (например, разомкнутая схема, не соединенная ни с преобразователем 36, ни с линиями 50, 52 питания). Контроллер/датчик 46 может включать в себя один или более процессоров (и может совместно использовать один процессор), которые способны считывать и исполнять инструкции программных кодов, хранящихся в памяти, для выполнения функций, описанных в данном документе. Преобразователь 36 соединяется с выключателем 34 размыкателя постоянного тока и конфигурирован для преобразования энергии постоянного тока, принимаемой из солнечных панелей 16, в энергию переменного тока в соответствии с сигналом, принимаемым из датчика 46 электрической сети. Преобразователь 36 конфигурирован для работы либо в качестве инвертора источника тока (CSI) в режиме CSI, либо в качестве инвертора источника напряжения (VSI) в режиме VSI в соответствии с тем, выдает сетевой датчик 46, соответственно, сигнал CSI или сигнал VSI. Датчик 46 будет принуждать преобразователь 36 работать в режиме CSI, если электрическая сеть с допустимой энергией подсоединена, и будет принуждать преобразователь 36 работать в режиме VSI, если электрическая сеть с допустимой энергией не подсоединена. Режим VSI может использоваться в кратковременные или длительные периоды отсутствия электрической сети с допустимой энергией, и даже в случаях, когда электрическая сеть вообще не подсоединена. Преобразователь 36 содержит нейтральную линию, соединенную с линией 54 в электрической панели 26, которая соединена с нейтральной линией электрической сети 14. Первая (например, электрическая фаза 0°) линия 82 преобразователя 36 соединена с одним контактом выключателя 40 и с выключателями 42, 44, а вторая линия 84 (например, электрическая фаза 180°) соединена с другим контактом выключателя 40 и с выключателями 43, 45. Выключатели 42-45 конфигурированы для избирательного соединения либо линий 50, 52 питания из электрической сети 14 (через размыкатель 72-75 цепи), либо линий 82, 84 питания из преобразователя 36 (через предохранители) с линиями 62-65 нагрузки переменного тока, соединенными с нагрузками переменного тока в пределах здания 12. Выключатель 40 конфигурирован для избирательного соединения или отсоединения линий 82, 84 питания из преобразователя 36 с линиями 50, 52 питания, соединенными с электрической сетью 14 (через размыкатели 76, 77 цепи). В режиме CSI преобразователь 36 обеспечивает такой большой ток, который является доступным из энергии, принимаемой из солнечных панелей 16, и выдает данный ток с напряжением, определяемым напряжением электрической сети, в линии 50, 52 питания, и по желанию 54. В режиме VSI преобразователь 36 конфигурирован для обеспечения заданного напряжения, например 120 В, из линии в нейтраль, т.е. из линии 82 или 84 в нейтраль 54, и 240 В из линии в линию, т.е. из линии 82 в линию 84, имитируя электрическую сеть 14 или иными словами выступая в роли заменителя электрической сети 14. Для надлежащей имитации электрической сети 14 в режиме VSI напряжение на нейтральной линии 54 регулируется, чтобы находиться приблизительно в средней точке между выходными напряжениями 82 и 84 преобразователя 36 постоянного тока в переменный ток. Входное напряжение в преобразователь 36 может поступать прямо из солнечных панелей 16 или из панелей 16 через преобразователь постоянного тока в постоянный ток, который может быть частью самого преобразователя 36. Регулирование может осуществляться пассивными средствами (например, большой батареей разделительных конденсаторов) или активными средствами. Схемы, регулирующие напряжение нейтральной линии, могут быть частью преобразователя 36 или отдельным блоком в модуле 24.
[0036] Контроллер/датчик 46 электрической сети конфигурирован для определения того, находится ли электрическая сеть в пределах нормативных требований к энергии, для управления выключателем 40 и подачи в преобразователь 36, соответственно, сигнала CSI/VSI. Контроллер/датчик 46 соединяется, через размыкатели 76, 77 цепи, с линиями 50, 52 питания, соединенными с электрической сетью 14. Данный датчик 46 конфигурирован для измерения энергии, обеспечиваемой электрической сетью 14. Контроллер/датчик 46 дополнительно конфигурирован для определения того, находится энергия, обеспечиваемая электрической сетью 14, в пределах нормативных требований (например, в пределах допустимых диапазонов напряжения и частоты, таких как диапазоны, определенные в IEEE 1547 или UL 1741) или за пределами нормативных требований, например, во время кратковременного нарушения электроснабжения или длительного перерыва в электроснабжении. Контроллер/датчик 46 дополнительно конфигурирован для определения того, не отсоединен ли модуль 24 непреднамеренно, и не создает ли тем самым угрозы безопасности (например, см. патент США №7015597 для способов определения непреднамеренного отсоединения). Контроллер/датчик 46 дополнительно соединен с выключателем 40 и конфигурирован для контроля того, разомкнут или замкнут выключатель 40. Контроллер/датчик 46 конфигурирован таким образом, что если энергия из электрической сети находится в пределах нормативных требований, то датчик 46 будет управлять выключателем 40, замыкая его, тем самым, соединяя преобразователь 36 с линиями 50, 52 питания, и будет передавать в преобразователь 36 сигнал CSI/VSI, предписывающий преобразователю 36 работать в режиме CSI. Контроллер/датчик 46 конфигурирован таким образом, что если энергия из электрической сети 14 находится за пределами нормативных требований, то выключатель 40 будет размыкаться, и датчик 46 будет передавать в преобразователь 36 сигнал CSI/VSI, предписывающий преобразователю 36 работать в режиме VSI. Контроллер/датчик дополнительно соединен и конфигурирован для управления выключателями 42-45 таким образом, что если электрическая сеть 14 находится в пределах нормативных требований, то выключатели 42-45 соединяют линии 50, 52 с линиями 62-65 нагрузки переменного тока, а если электрическая сеть 14 находится за пределами нормативных требований, то выключатели 42-45 соединяют преобразователь 36 с линиями 62-65 нагрузки переменного тока.
[0037] Контроллер 46 конфигурирован для регулирования выключателей 42-45 для согласования приоритетов разных нагрузок. Контроллер 46 конфигурирован для управления положением выключателей 42-45 в зависимости от режима преобразователя 36 (т.е. состояния электрической сети, в пределах или за пределами нормативных требований, которое регистрируется с помощью датчика 46 электрической сети). Контроллер 46 дополнительно соединен с линиями 62-65 нагрузки переменного тока и дополнительно конфигурирован для управления положением выключателей 42-45 в зависимости от энергии, доступной из преобразователя 36 из солнечных панелей 16, количеств энергии, требуемых нагрузками переменного тока, соединенными с линиями 62-65 нагрузки переменного тока, и приоритетов, связанных с нагрузками переменного тока. Контроллер 46 хранит в себе приоритеты, связанные с нагрузками, соединенными с линиями 62-65. Контроллер 46 может программироваться, например, пользователем, для сохранения приоритетов на основе различных критериев, например наличия или отсутствия устройства управления с замкнутой обратной связью в нагрузках, связанных с линиями 62-65. Контроллер 46 может программироваться посредством приема признаков нагрузок, в ответ на которые контроллер 46 может назначать приоритет. Контроллер 46 может назначить более высокий приоритет нагрузке, которая не содержит устройства управления с замкнутой обратной связью (например, устройству для открывания гаражных дверей) и назначить более низкий приоритет нагрузке, которая содержит устройство управления с замкнутой обратной связью (например, холодильнику или электропечи). Контроллер 46 может отслеживать энергию, обеспечиваемую в нагрузки через линии 62-65, и сравнивать обеспечиваемую энергию с приоритетами, связанными с линиями 62-65, и требуемыми мощностями, связанными с данными линиями 62-65, которые дополнительно хранятся в контроллере 46. Контроллер 46 может определять, не требуется ли обеспечение большей энергии в нагрузку с более высоким приоритетом по сравнению с подаваемой в данный момент, когда энергия доступна на линии, соединенной с нагрузкой с более низким приоритетом. Нагрузками с более высоким приоритетом обычно являются нагрузки, которые не являются откладываемыми или не содержат своих собственных устройств управления (например, светильники, устройства для открывания гаражных дверей), тогда как нагрузки с более низким приоритетом обычно откладываемые и/или содержат свои собственные устройства управления (например, нагревательные устройства, холодильники) и поэтому способны компенсировать временное отключение энергии. Контроллер 46 может управлять соответствующими выключателями 42-45 для размыкания соединений между преобразователем 36 и выключателем (выключателями) 42-45 с более низким приоритетом, чтобы сохранить доступность энергии для нагрузки (нагрузок) с более высоким приоритетом. Контроллер 46 будет принуждать выключатель (выключатели) 42-45 с более низким приоритетом соединять линию (линии) 62-65 нагрузки с размыкающей клеммой (клеммами) 92-95. Это обеспечит разомкнутую цепь между преобразователем 36 и линией (линиями) нагрузки 62-65, соответствующий выключатель (выключатели) 42-45 которой находится (находятся) в разомкнутом положении, и обеспечивает разомкнутую цепь между линиями 50, 52 электрической сети и соответствующей линией (линиями) 62-65 нагрузки, так что ни преобразователь 36, ни линии 50, 52 электрической сети не соединяются с соответствующей линией (линиями) 62-65 нагрузки. Пример такого устройства описан в заявке на патент США 10/952565. Предпочтительно, контроллер 46 будет принуждать только один или более выключателей 42-45 размыкаться, если нагрузки будут стремиться потреблять больше энергии на линиях 62-65 по сравнению с доступной в данный момент от преобразователя 36 и солнечных панелей 16. Таким образом, контроллер 46 обеспечивает интеллектуальное управление нагрузкой для питания нагрузок переменного тока.
[0038] В работе, ссылаясь на фиг.4, с дополнительной ссылкой на фиг.1-3, процесс 110 избирательного обеспечения энергии из солнечных панелей 16 в электрическую сеть 14 или в домашние нагрузки с использованием системы 20 включает показанные этапы. Однако процесс 110 является только примерным и неограничивающим. Процесс 110 может быть изменен, например, посредством добавления, удаления или перестановки этапов.
[0039] На этапе 112 солнечные панели 16 преобразуют солнечную энергию в электрическую энергию. Электрическая энергия передается через размыкатель 20 постоянного тока в модуль 24 и, более конкретно, в преобразователь 36 постоянного тока в переменный ток.
[0040] На этапе 114 определяется, обеспечивает ли электрическая сеть 14 энергию в пределах нормативных требований и не отсоединен ли модуль 24 непреднамеренно. Датчик 46 электрической сети отслеживает энергию в линиях 50, 52 из электрической сети 14 посредством размыкателей 76, 77 цепи. Датчик 46 определяет, находится ли энергия в пределах допустимых диапазонов напряжений и частот для электрической сети 14. Определяется также, соединено ли устройство, выступающее в качестве электрической сети 14, с модулем 24. Таким образом, определяется, соединена ли электрическая сеть, имеющая допустимую энергию, с модулем 24. Если датчик 46 определяет, что энергия в пределах нормативных требований не принимается, тогда процесс 110 переходит на этап 122, а если датчик 46 определяет, что энергия в пределах нормативных требований принимается, то процесс 110 переходит на этап 116.
[0041] На этапе 116 электрическая сеть 14 соединяется с линиями 62-65 нагрузки переменного тока. Контроллер/датчик 46 управляет выключателями 42-45, соединяя линии 52-54 электрической сети с линиями 62-65 нагрузки переменного тока.
[0042] На этапе 118 преобразователь 36 соединяется с электрической сетью 14. Контроллер/датчик 46 управляет выключателем 40 таким образом, что выключатель замыкается, соединяя преобразователь 36 с линиями 50, 52 электрической сети. Таким образом, преобразователь 36 может обеспечивать энергию через линии 82, 84 и выключатель 40 в линии 50, 52 электрической сети.
[0043] На этапе 120 контроллер/датчик 46 передает в преобразователь 36 сигнал CSI/VSI, указывающий, что напряжение электрической сети находится в пределах допустимых диапазонов напряжений и частот. Сигнал CSI/VSI указывает преобразователю 36 работать в режиме CSI. Таким образом, данный сигнал может называться сигналом CSI. Преобразователь 36 реагирует на сигнал CSI для работы в режиме CSI, преобразуя энергию из солнечных панелей 16 в энергию переменного тока и обеспечивая энергию переменного тока в электрическую сеть 14.
[0044] На этапе 122, притом, что датчик 46 сети определяет, что электрическая сеть 14 не находится в пределах нормативных требований, преобразователь 36 отсоединяется от электрической сети 14. Контроллер/датчик 46 управляет выключателем 40, размыкая выключатель 40, чтобы отсоединить преобразователь 36 от линий 50, 52 электрической сети.
[0045] На этапе 124 контроллер 46 указывает преобразователю 36 работать в режиме VSI. Контроллер 46 передает в преобразователь 36 сигнал VSI для работы в режиме VSI. Таким образом, данный сигнал может называться сигналом VSI.
[0046] На этапе 126 преобразователь 36 реагирует на сигнал VSI для работы в режиме VSI и соединяется с нагрузками переменного тока. Контроллер 46 передает сигналы управления, принуждая выключатели 42-45 соединять выходные линии 82, 84 преобразователя 36 с линиями 62-65 нагрузки переменного тока, соответственно. Энергия из преобразователя 36 при заданном напряжении (например, 120 В) выдается из преобразователя 36 в нагрузки переменного тока через линии 62-65 нагрузки переменного тока. Если получаемый ток превышает допустимый предельный или пороговый ток (например, вследствие короткого замыкания в нагрузке) в любом из выключателей 42-45, тогда соответствующий предохранитель 48 перегорает, тем самым отсоединяя преобразователь 36 от соответствующей линии 62-65 нагрузки переменного тока.
[0047] На этапе 128 контроллер определяет, имеется ли достаточная энергия для питания нагрузок переменного тока. Контроллер 46 отслеживает имеющуюся в наличии энергию, которая зависит от солнечных панелей 16 и преобразователя 36, для линий 62-65 нагрузки переменного тока и сравнивает данную имеющуюся в наличии энергию с хранящимися в памяти контроллера 46 величинами относительно допустимой, требуемой мощности для каждой из нагрузок. Если контроллер 46 определяет, что имеется в наличии достаточная энергия для нагрузок, тогда процесс 110 возвращается на этап 114. Если же контроллер 46 определяет, что в наличии имеется меньшая энергия, чем требуется для полного приведения в действие нагрузок, соединенных с линиями 62-65 нагрузок, тогда процесс переходит на этап 130.
[0048] На этапе 130 контроллер 46 управляет тем, как доступная энергия распределяется в нагрузки. Контроллер 46 определяет, достаточна ли энергия, обеспечиваемая в нагрузку с высшим приоритетом. Если нагрузка с высшим приоритетом питается недостаточной энергией, то контроллер 46 принуждает выключатели 42-45, соответствующие нагрузке с низшим приоритетом, размыкаться, отсоединяя преобразователь 36 от нагрузки с низшим приоритетом. Данный анализ продолжается с отсоединением нагрузки с ближайшим низшим приоритетом до тех пор, пока не будет подаваться достаточная энергия в нагрузку с высшим приоритетом. Затем контроллер 46 определяет, достаточной ли энергией питается нагрузка с ближайшим высшим приоритетом, и если она питается недостаточной энергий, отсоединяет от преобразователя 36 нагрузку с ближайшим низшим приоритетом. Это продолжается до тех пор, пока все подсоединенные нагрузки не будут питаться достаточной энергией. Процесс 110 возвращается на этап 114, чтобы снова определить, обеспечивает ли теперь электрическая сеть 14 напряжение в пределах допустимых диапазонов напряжений и частот. Если напряжение и частота из электрической сети 14 восстанавливается или становится в пределах допустимых диапазонов, тогда процесс 110 переходит на этап 116, и соединение преобразователя 36 с линиями 62-65 нагрузки переменного тока прекращается, и регулирование выключателей 42-45 не осуществляется.
[0049] Другие варианты осуществления находятся в пределах объема описания и формулы изобретения. Например, могут быть размещены другие компоновки электрической сети. Например, хотя система 20, показанная на фиг.3, предназначена для использования с электрической сетью с расщепленной фазой, ссылаясь на фиг.5, однофазная система 510 распределения энергии может быть использована с однофазной электрической сетью переменного тока. Как и преобразователь на фиг.3, преобразователь 512 постоянного тока в переменный ток конфигурирован для работы либо в качестве инвертора источника тока (CSI) в режиме CSI, либо в качестве инвертора источника напряжения (VSI) в режиме VSI в соответствии с тем, обеспечивает датчик 546 сети, соответственно, сигнал CSI или сигнал VSI. В системе 510 преобразователь 512 постоянного тока в переменный ток содержит нейтральную линию, соединенную с линией 554, которая соединяется с нейтральной линией электрической сети. Преобразователь 512 содержит выходную линию 514, соединенную с выключателем 540 и с выключателями 542-545. Выключатели 542-545 конфигурированы для избирательного соединения либо линии 550 питания из электрической сети либо выходной линии 514 преобразователя 512 с линиями 521-524 нагрузки переменного тока. Выключатель 540 конфигурирован для избирательного соединения/отсоединения выходной линии 514 преобразователя 512 с линией 550 питания и от линии 550 питания, соединенной с электрической сетью. В режиме CSI преобразователь 512, предпочтительно, обеспечивает такой большой ток, который доступен из энергии, принимаемой из солнечных панелей, и обеспечивает ток, при напряжении, определяемом напряжением электрической сети, в линию 550 питания. В режиме VSI преобразователь 512 обеспечивает заданное напряжение, например 230 Вольт, из линии в нейтраль, имитируя электрическую сеть или, иными словами, выступая в роли заменителя электрической сети. Как и датчик/контроллер 46, показанный на фиг.3, контроллер/датчик 546 электрической сети конфигурирован для определения того, находится ли электрическая сеть в пределах нормативных требований, управления выключателем 540 и обеспечения в преобразователь 512, соответственно, сигнала CSI/VSI. Так же как и датчик/контроллер 46, контроллер 546 дополнительно соединен и конфигурирован для управления выключателями 542-545, в зависимости от состояния электрической сети и в зависимости от доступности энергии из солнечных панелей в соотношении с приоритетом нагрузок 521-524 переменного тока.
[0050] Кроме того, может быть использован резерв запасенной энергии. Ссылаясь на фиг.6, система 230 распределения энергии включает в себя двунаправленный преобразователь 232 постоянного тока в постоянный ток, устройство 234 для аккумулирования энергии, в данном случае батарею, и контроллер 236. Двунаправленный преобразователь 232 конфигурирован для преобразования энергии в соответствующее напряжение постоянного тока для передачи энергии из солнечных панелей в батарею 234 или из батареи 234 в преобразователь 238. Двунаправленный преобразователь 232 соединен с контроллером 236 и управляется при помощи контроллера 236 для обеспечения энергии из батареи 234 в преобразователь 238 постоянного тока в переменный, если электрическая сеть находится за пределами нормативных требований, а солнечные панели обеспечивают меньшую энергию, преобразуемую преобразователем 238 постоянного тока в переменный ток, по сравнению с требуемой нагрузками переменного тока. Преобразователь 232 дополнительно управляется при помощи контроллера 236 для обеспечения энергии из солнечных панелей в батарею 234 для зарядки батарей 234, если электрическая сеть находится за пределами нормативных требований, а солнечные панели обеспечивают большую энергию, преобразуемую преобразователем 238 постоянного тока в переменный ток, по сравнению с требуемой нагрузками переменного тока. Контроллер 236 дополнительно конфигурирован для регулирования распределения энергии в нагрузки переменного тока для обеспечения доступности энергии для питания нагрузок, как описано выше. Преобразователь 232 может содержать свой собственный процессор, независимый от процессора в контроллере 236.
[0051] В работе, ссылаясь на фиг.7 с дополнительной ссылкой на фиг.1-4 и 6, процесс 710 для определения того, какие нагрузки подсоединять/отсоединять для приема энергии или от приема энергии, и соединения/отсоединения соответствующих нагрузок, например этапы 126, 128, 130, показанные на фиг.4, с использованием системы 20 или системы 230, в соответствии с необходимостью, включает в себя показанные этапы. Однако процесс 710 является только примерным и неограничивающим. Процесс 710 может быть изменен, например, посредством добавления, удаления или перестановки этапов. Кроме того, хотя в приведенном ниже описании дается ссылка на солнечную энергию, процесс 710 одинаково применим для использования с другими источниками энергии, в частности другими возобновляемыми источниками энергии (например, ветряными, геотермальными, водными, биотопливом, анаэробным расщеплением и др.).
[0052] На этапе 712 определяется одна или более характеристик нагрузок переменного тока. Характеристиками являются, предпочтительно, характеристики, отличающиеся от энергопотребления каждой из нагрузок переменного тока. Например, контроллер 46 определяет откладываемость каждой из нагрузок переменного тока. Данное определение может принимать множество форм, например программирование контроллера 46 пользователем.
[0053] На этапе 714 определяются доступные источники питания, их приоритеты и разрешения источников/нагрузок. Например, контроллер 46 определяет наличие солнечных панелей 16 и устройства 234 для аккумулирования энергии. Контроллер 46 также определяет приоритет желаемого порядка использования источников. Кроме того, контроллер 46 определяет допустимые комбинации нагрузок и источников. Данные определения могут осуществляться множеством способов, например, посредством программирования контроллера 46. Некоторые нагрузки могут быть разрешены для использования энергии, полученной из некоторых источников (например, устройство для открывания гаражной двери может быть разрешено для использования солнечной энергии, но не энергии батареи, тогда как холодильник может использовать любой доступный источник питания). Кроме того, разрешения источников/нагрузок могут изменяться, например, в зависимости от времени (например, микроволновой печи может быть разрешено подключаться к преобразователю постоянного тока в постоянный ток в дневное время, но не ночью). В качестве дополнительного примера, конкретной нагрузке может быть разрешено соединяться только с электрической сетью, с альтернативным источником питания переменного тока (если используются альтернативные выключатели нагрузки (см. фиг.9)), или с конкретным типом источника постоянного тока, например, солнечными панелями, но не с устройством для аккумулирования энергии (например, батареей).
[0054] На этапе 716 запитывают одну или более нагрузок переменного тока на основе характеристик нагрузок, доступной энергии, приоритета источников и разрешенных комбинаций нагрузок/источников. Контроллер 46 пытается запитывать нагрузки на основе их характеристик. Например, контроллер 46 пытается запитывать все неоткладываемые нагрузки переменного тока, прежде чем пытаться запитывать любую из откладываемых нагрузок. Нагрузки могут наделяться приоритетом в пределах категорий откладываемая и неоткладываемая. Кроме того, данные категории являются примерными характеристиками, которые могут быть использованы, но не единственными. Если доступна достаточная энергия из источника или источников, разрешенных для запитывания конкретной нагрузки, которой контроллер разрешает принимать энергию, тогда контроллер 46 запитывает конкретную нагрузку, используя минимальное количество разрешенных источников, в порядке приоритета. Кроме того, если энергия, потребляемая нагрузками, подсоединенными в данный момент, превышает доступную энергию (например, доступная энергия уменьшается и/или потребляемая энергия увеличивается), тогда контроллер отсоединяет одну или более нагрузок на основе их характеристик и приоритета источника, до тех пор пока доступная энергия не будет соответствовать или превышать потребляемую энергию. Перед соединением конкретной нагрузки с конкретным источником или принятием решения о том, отсоединять ли конкретную нагрузку от конкретного источника, можно сделать запрос о том, является ли данное соединение разрешенным, при этом соединение осуществляется/не прерывается, если оно является разрешенным, и не осуществляется/прерывается, если оно не является разрешенным.
[0055] На этапе 718 аккумулируется избыточная энергия. Если источники способны обеспечивать больше энергии по сравнению с потребляемой в данный момент всеми нагрузками переменного тока, тогда избыточная энергия обеспечивается в устройство 234 для аккумулирования энергии, если таковое имеется в наличии, в частности энергия из возобновляемого источника энергии, например, из солнечных панелей 16.
[0056] Другие варианты осуществления находятся в пределах объема и сущности прилагаемой формулы изобретения. Например, благодаря сущности программного обеспечения, функции, описанные выше, могут быть реализованы с использованием программного обеспечения, аппаратного оборудования, аппаратно-программного обеспечения, или любых их сочетаний. Признаки, реализующие функции, могут также физически находиться в различных положениях, в том числе быть распределенными, так что участки функций реализуются в разных физических местоположениях. Кроме того, один или более предохранителей 48 могут быть заменены размыкателями цепи. Кроме того, хотя отслеживание того, находится ли напряжение электрической сети в пределах нормативных требований, был описан последовательно (например, этап 114 после этапа 120 или 130), он может осуществляться периодически параллельно, периодически или непрерывно (например, этап 114 параллельно с этапами с более высокими числовыми ссылочными позициями на фиг.4). Кроме того, хотя использован термин "выключатель", данный термин не является ограничивающим и включает в себя различные виды управляемых избирательных соединителей.
[0057] Контроллер может быть конфигурирован для регулирования доступности энергии для нагрузок переменного тока на основе других факторов, отличающихся от описанных факторов и/или в периоды времени, когда энергия сети находится в пределах нормативных требований. Например, контроллер может принимать сигнал (например, из энергетической компании, подающей энергию сети) для контроля управления выключателями нагрузки, чтобы отключать системы кондиционирования воздуха или другие устройства в часы пиковой нагрузки. В качестве другого примера, контроллер может управлять выключателями нагрузки для управления доступностью энергии в зависимости от времени суток (например, в пиковые периоды в отличие от непиковых периодов) для управления энергией, потребляемой из сети, например, на основе существующего тарифа за энергию.
2
[0058] Другие варианты осуществления находятся в пределах объема описания и формулы изобретения. Например, ссылаясь на фиг.8, система 410 распределения энергии включает в себя модуль 412 связи, передатчик 414 используемости, измерительные узлы 416, 418 и датчик сети и контроллер 420 для управления нагрузкой. Узлы 416, 418 конфигурированы и соединены для измерения/контроля линий, соединенных с нагрузками, так что нагрузками являются контролируемые нагрузки. Узлы 416, 418 и передатчик 414, предпочтительно, конфигурированы для беспроводной связи (например, с использованием радиочастотных (РЧ) сигналов, сигналов ZigBee и др.), так что передатчик 414 используемости может принимать информацию от узлов 416, 418 относительно энергии, подаваемой в контролируемые нагрузки. В качестве альтернативы узлы 416, 418 могут взаимодействовать с передатчиком 414 при помощи одного или более проводных соединений. Узлы 416, 418 могут быть различных видов, например, устройства для контроля состояния безразрывности цепи, устройства для контроля проходящей мощности, "интеллектуальные размыкатели" и др. Например, устройства для контроля состояния безразрывности цепи могут использоваться в качестве подводов из энергосистемы общего пользования в основную панель пользователя. Передатчик 414, предпочтительно, соединен проводом с датчиком/контроллером 420 и модулем 412 связи и конфигурирован для передачи информации, например, в цифровой форме, в контроллер 420 и модуль 412. Модуль 412 связи, например, беспроводная карта, предпочтительно, конфигурирован для беспроводной связи с удаленно размещенными устройствами для обеспечения информации о системе 410, хотя может быть использовано проводное соединение. Система 410 может быть дистанционно контролируемой посредством приема информации из модуля 412 и дистанционно управляемой посредством обеспечения команд в контроллер 420 через модуль 412. Например, пользователь, такой как конечный пользователь/домовладелец, установщик/гарантийный провайдер, сторонний собственник-оператор, энергетическая компания, сторонняя организация, продающая информацию энергетической компании, и др., может контролировать систему 410. Пользователь может управлять нагрузками для эффективности использования энергии, например, управления электрическим водонагревателем, как если бы нагреватель содержал программируемый термостат. Графический пользовательский интерфейс (GUI) может быть предоставлен пользователю через модуль 412 связи, например, на веб-странице, для отображения используемости энергии, выработки возобновляемой энергии и др., при помощи системы 410. Удаленный терминал (например, физически подобный программируемому термостату) может быть предоставлен пользователю для отображения используемости энергии, выработки возобновляемой энергии и др. при помощи системы 410. Информация о системе 410 может обеспечиваться в различных видах, например, в виде процента оптимальной работы, в научных единицах (например, "Сегодня система выработала 13,4 кВт-часов") и др. Пользователь может быть также информирован об экологических преимуществах системы 410, например, "Сегодня система сохранила Х граммов СО".
[0059] Другие варианты осуществления находятся в пределах объема описания и формулы изобретения. Например, хотя в приведенном выше описании рассматривается соединение откладываемых нагрузок на основе доступной энергии и энергии, используемой нагрузками, могут быть использованы другие факторы, в отдельности или в сочетании, на этапах 316, 334 для определения того, какие откладываемые нагрузки должны запитываться, что может привести в результате к другому использованию доступной энергии, например, не максимизируя количество использованной доступной энергии. Например, откладываемые нагрузки могут иметь приоритеты, связанные с ними, максимальные периоды отключения и/или минимальные периоды подключения и др. Таким образом, используя пример из неоткладываемых нагрузок Нагрузка 1 на 10 Вт, Нагрузка 2 на 20 Вт (притом, что Нагрузка 1 имеет более высокий приоритет по сравнению с Нагрузкой 2), и откладываемых нагрузок Нагрузка 3 на 30 Вт и Нагрузка 4 на 40 Вт, при доступности 72 Вт солнечной энергии, сначала подсоединяются Нагрузка 1, Нагрузка 2 и Нагрузка 4, максимизируя использование доступной энергии (используя 70 из доступных 72 Вт). Если Нагрузка 3 имеет максимальный период отключения, равный 45 минутам, и минимальный период включения, равный 10 минутам, то данные периоды могут перекрывать максимизацию использования энергии на этапах 316, 334. По истечении 45 минут включения Нагрузки 1, Нагрузки 2 и Нагрузки 4 (в сумме 70 Вт) контроллер 236 отсоединит Нагрузку 4 и подсоединит Нагрузку 3, чтобы выполнить требование максимального периода отключения Нагрузки 3, несмотря на то, что суммарная нагрузка составляет всего лишь 60 Вт из доступных 72 Вт. Контроллер 236 будет удерживать Нагрузку 3 подсоединенной в течение ее 10-минутного минимального периода подключения, затем возвратится к максимизации суммарной нагрузки посредством отсоединения Нагрузки 3 и подсоединения Нагрузки 4 (восстанавливая нагрузку 70 Вт). Если откладываемым нагрузкам были назначены приоритеты, то они могут также перекрывать максимизацию подаваемой энергии. Например, если Нагрузка 3 имеет более высокий приоритет по сравнению с Нагрузкой 4, то контроллер 46 будет подсоединять Нагрузку 1, Нагрузку 2 и Нагрузку 3 для получения в сумме 60 Вт, несмотря на то, что 70 Вт, которые в сумме составляют Нагрузка 1, Нагрузка 2 и Нагрузка 4, выше.
[0060] Другие варианты осуществления находятся в пределах объема описания и формулы изобретения. Например, вспомогательный источник энергии может принимать виды, отличающиеся от устройства для аккумулирования энергии и преобразователя постоянного тока в постоянный ток, например, генератора выходной мощности постоянного тока. Кроме того, выключатели нагрузки могут иметь другие конфигурации. Например, как показано на фиг.9, альтернативный выключатель 900 нагрузки, для использования в системах, раскрытых в данном документе, содержит четыре выбираемые клеммы, причем четвертая клемма 902 соединяется с источником 904 переменного тока, отличающимся от сети, например генератором переменного тока. Выключатель 900 нагрузки, предпочтительно, предусмотрен для каждой нагрузки переменного тока. Возможны также другие конфигурации выключателя нагрузки. Как показано на фиг.9В, выключатель 910 нагрузки может соединять с выключателями нагрузок переменного тока либо электрическую сеть, либо генератор 904 переменного тока. Энергия из генератора 904 переменного тока может суммироваться с энергией переменного тока из преобразователя постоянного тока в переменный ток и подаваться в выключатели нагрузок переменного тока. Датчик и контроллер 914 соединен и конфигурирован для приема энергии из сети и генератора 904 переменного тока, управления положением выключателя 910 и управления режимом преобразователя 912 постоянного тока в переменный ток. Если датчик/контроллер 914 определяет, что электрическая сеть с доступной допустимой энергией переменного тока соединена с выключателем 910, то контроллер 914 приводит в действие выключатель 910 таким образом, что преобразователь 912 постоянного тока в переменный ток соединяется с сетью, и отправляет сигнал CSI в преобразователь 912 постоянного тока в переменный ток, принуждая преобразователь 912 работать в режиме CSI. Если датчик/контроллер 914 определяет, что электрическая сеть с доступной допустимой энергией переменного тока не соединена с выключателем 910, а генератор 904 переменного тока выдает допустимую энергию, тогда контроллер 914 приводит в действие выключатель 910 таким образом, что генератор 904 переменного тока соединяется с преобразователем 912 постоянного тока в переменный ток, и отправляет в преобразователь 912 сигнал CSI. Если датчик/контроллер 914 определяет, что электрическая сеть с доступной допустимой энергией переменного тока не соединена с выключателем 910, а генератор 904 переменного тока не выдает допустимую энергию, тогда контроллер 914 приводит в действие выключатель 910 таким образом, что преобразователь 912 постоянного тока в переменный ток отсоединяется как от электрической сети, так и от генератора 904, и отправляет в преобразователь 912 сигнал VSI. Кроме того, входная энергия постоянного тока может приниматься из источников, отличающихся от солнечных панелей, например из источников, выдающих электрическую энергию, полученную от ветра, геотермальных источников, воды (например, плотин, приливов-отливов, волн), анаэробного расщепления и/или биотоплива и др.
[0061] В работе, ссылаясь на фиг.10 с дополнительной ссылкой на фиг.1-4 и 6, процесс 300 включает в себя показанные этапы. Процесс 300 является примерным вариантом осуществления участков процесса 710, показанного на фиг.7. В процессе 300 откладываемые нагрузки являются неразрешенными для питания из устройства для аккумулирования энергии. Процесс 300 обеспечивает управление тем, какие соединения с нагрузкой осуществляются или размыкаются в зависимости от количества нагрузок, доступной энергии и объема запаса энергии. Этапы 302, 304, 306, 308, 310, 312, 314, 316 предназначены для осуществления попыток питания большего количества нагрузок, этапы 318, 320, 322 предназначены для управления избыточной энергией, а этапы 318, 324, 326, 328, 330, 332, 334, 336 предназначены для управления соединениями, когда нагрузка превышает доступную энергию. Однако процесс 300 является только примерным и неограничивающим. Процесс 300 может быть изменен, например, посредством добавления, удаления или перестановки этапов. Например, этапы 306, 308, 320, 322, 328, 332, предпочтительно, исключаются для таких систем, как система 20, которые не содержат устройства для аккумулирования энергии, но, предпочтительно, включаются для таких систем, как система 230, которые включают в себя устройства для аккумулирования энергии.
[0062] На этапе 302 делается запрос о том, какие неоткладываемые нагрузки подсоединены. Контроллер 46, 236 определяет, все ли неоткладываемые нагрузки подсоединены к преобразователю 36, 238 постоянного тока в переменный ток для получения энергии из солнечных панелей 16. Если все неоткладываемые нагрузки подсоединены, тогда процесс 300 переходит на этап 312, описанный ниже, а в противном случае переходит на этап 304.
[0063] На этапе 304, притом, что не все неоткладываемые нагрузки подсоединены к преобразователю 36, делается запрос о количестве доступной энергии из солнечных панелей 16. Контроллер 46, 236 определяет, достаточная ли солнечная энергия доступна для подсоединения отсоединенной в данный момент неоткладываемой нагрузки с высшим приоритетом для приема солнечной энергии. Если достаточная энергия доступна из солнечных панелей 16 для разрешенной нагрузки, тогда процесс 300 переходит на этап 310, описанный ниже, а в противном случае переходит на этап 306.
[0064] На этапе 306, притом, что недостаточная энергия из солнечных панелей 16 доступна для отсоединенной в данный момент, неоткладываемой нагрузки с высшим приоритетом, которой разрешено принимать солнечное электропитание, или для отсоединенной в данный момент неоткладываемой нагрузки с высшим приоритетом, которой не разрешено принимать солнечное электропитание, делается запрос о том, имеется ли достаточная аккумулированная энергия, доступная для отсоединенной в данный момент, неоткладываемой нагрузки с высшим приоритетом, которой разрешено получать питание из аккумулированной энергии. Контроллер 46, 236 определяет, имеется ли в наличии устройство для аккумулирования энергии и содержит ли оно достаточные запасы энергии, при суммировании с доступной солнечной энергией, для питания нагрузки с высшим приоритетом, которая в данный момент отсоединена, является откладываемой и разрешенной к подсоединению для получения питания из устройства для аккумулирования энергии. Если достаточная аккумулированная энергия недоступна и/или не существует такой разрешенной нагрузки, тогда процесс 300 переходит на этап 318, описанный ниже, а в противном случае переходит на этап 308.
[0065] На этапе 308 аккумулированная энергия используется для обеспечения питания неоткладываемой нагрузки с высшим приоритетом, которой разрешено получать питание из устройства для аккумулирования энергии. Контроллер 236 принуждает соответствующий выключатель из выключателей 242-245 подсоединить неоткладываемую нагрузку с высшим приоритетом, которая ранее была отсоединена и которой разрешено получать питание из устройства для аккумулирования энергии. Контроллер 236 дополнительно обеспечивает подачу энергии из устройства 234 для аккумулирования энергии через преобразователь 232 постоянного тока в постоянный ток параллельно с энергией из солнечных панелей 16 для питания только что подсоединенной нагрузки. Процесс 300 переходит на этап 318, описанный ниже.
[0066] На этапе 310 отсоединенная в данный момент, неоткладываемая нагрузка с высшим приоритетом, допущенная к солнечной энергии, подсоединяется для получения энергии из солнечных панелей 16. Контроллер 46, 236 приводит в действие соответствующий выключатель из выключателей 42-45, 242-245 для соединения отсоединенной в данный момент, неоткладываемой нагрузки с высшим приоритетом, притом, что она имеет соответствующее разрешение, для получения энергии из солнечных панелей 16, притом, что контроллер 46, 236 определил, что достаточная энергия доступна из солнечных панелей 16 для питания данной нагрузки и что нагрузка в надлежащем порядке допущена для такого соединения. Процесс 300 переходит на этап 318, описанный ниже.
[0067] На этапе 312, притом, что контроллер 46 определил, что все неоткладываемые нагрузки подсоединены, делается запрос о подсоединении откладываемых нагрузок. Контроллер 46, 236 определяет, все ли откладываемые нагрузки в данный момент подсоединены для приема энергии. Если да, то процесс 300 переходит на этап 318, описанный ниже, а в противном случае переходит на этап 314.
[0068] На этапе 314, притом, что не все откладываемые нагрузки соединены с преобразователем 36, 238, делается запрос о том, достаточная ли солнечная энергия доступна для отсоединенной откладываемой нагрузки, которой разрешено получать солнечную энергию. Контроллер 46, 236 определяет, достаточная дополнительная солнечная энергия доступна для отсоединенной в данный момент откладываемой нагрузки, имеющей допуск получать солнечную энергию. Если такая энергия недоступна из солнечных панелей 16 для разрешенной нагрузки, тогда процесс 300 переходит на этап 318, описанный ниже, а в противном случае переходит на этап 316.
[0069] На этапе 316 одна или более откладываемых нагрузок, которые в данный момент отсоединены и которым разрешено получать солнечную энергию, подсоединяются для получения такой солнечной энергии. Контроллер 46, 236, предпочтительно, подсоединяет и отсоединяет (в соответствии с необходимостью) откладываемую нагрузку или нагрузки таким образом, чтобы максимизировать суммарную нагрузку на преобразователь 36, 238 постоянного тока в переменный ток и солнечные панели 16 без превышения порогового значения мощности (ТРР, например, максимального значения мощности, МРР). В качестве альтернативы для определения того, какую нагрузку (нагрузки) подсоединять, могут использоваться другие критерии, отличающиеся от максимизации суммарной нагрузки в пределах ТРР. Контроллер 46, 236, предпочтительно, определяет, какая из отсоединенных откладываемых нагрузок с разрешением для получения солнечной энергии, может быть подсоединена для получения такой энергии таким образом, что суммарная энергия, потребляемая подсоединенными в данном случае нагрузками, будет максимальной доступной нагрузкой, которая в сумме меньше, чем ТРР, с учетом уже подсоединенных откладываемых и неоткладываемых нагрузок. Процесс 300 переходит на этап 318.
[0070] На этапе 318 делается запрос о суммарной энергии, потребляемой подсоединенными нагрузками, в сравнении с ТРР. Контроллер 46, 236 суммирует энергию, потребляемую различными нагрузками на линиях 62-65, 262-265, определяя суммарную энергию, потребляемую нагрузками в данный момент. Контроллер 46, 236 может определять ТРР или его эквивалент множеством способов, например, посредством контроля напряжения от солнечных панелей до преобразователя 36, 238. Контроллер 46, 236 определяет, является ли суммарная нагрузка в данный момент больше, чем ТРР. Если суммарная нагрузка в данный момент больше, чем ТРР, тогда процесс 300 переходит на этап 324, описанный ниже, а в противном случае (если суммарная нагрузка меньше или равна ТРР), тогда процесс 300 переходит на этап 320.
[0071] На этапе 320, притом, что суммарная нагрузка меньше или равна ТРР, делается запрос о том, является ли доступным аккумулирование энергии. Контроллер 236 определяет доступно ли аккумулирование энергии, посредством определения, имеется ли в наличии устройство 234 для аккумулирования энергии, и если да, то является ли оно заполненным. Если аккумулирование энергии не доступно, например, либо вследствие отсутствия устройства 234 для аккумулирования энергии или если устройство 234 для аккумулирования энергии заполнено, тогда процесс 300 переходит на этап 302, а в противном случае переходит на этап 322.
[0072] На этапе 322, притом, что было определено, что аккумулирование энергии является доступным, избыточная энергия аккумулируется в устройстве 234 для аккумулирования энергии. Контроллер 236 отправляет сигналы управления в преобразователь 232 постоянного тока в постоянный ток для регулирования количества энергии, выдаваемой из солнечных панелей 16 в преобразователь 232 постоянного тока в постоянный ток. Например, контроллер может заставить широтно-импульсный модулятор в преобразователе 232 постоянного тока в постоянный ток регулировать свой рабочий цикл для выдачи большей энергии, обеспечивая передачу большей энергии в устройство 234 для аккумулирования энергии. Процесс 300 возвращается на этап 302.
[0073] На этапе 324, притом, что суммарная энергия, потребляемая нагрузками, больше, чем ТРР, делается запрос о том, имеется ли единственная нагрузка, большая, чем ТРР, и доступна ли аккумулированная энергия. Контроллер 46, 236 определяет, что имеется единственная нагрузка ТРР, у которой потребляемая энергия превышает ТРР, и аккумулированная энергия недоступна. Если это так, тогда процесс 300 переходит на этап 336, описанный ниже, а в противном случае процесс переходит на этап 326.
[0074] На этапе 326, притом, что единственная нагрузка не превышает ТРР и/или аккумулированная энергия является доступной, делается запрос о соединении откладываемых нагрузок. Контроллер 46, 236 определяет, подсоединены ли в данный момент какие-либо откладываемые нагрузки к преобразователю 36, 238. Данный запрос, предпочтительно, делается перед запросом о доступности аккумулированной энергии (см. этап 328, описанный ниже), чтобы отклонить откладываемые нагрузки перед использованием аккумулированной энергии. Если имеются подсоединенные в данный момент откладываемые нагрузки, тогда процесс 300 переходит на этап 344, описанный ниже, а в противном случае переходит на этап 328.
[0075] На этапе 328, притом, что было определено, что не имеется подсоединенных откладываемых нагрузок, делается запрос относительно доступной аккумулированной энергии. Контроллер 236 определяет, доступна ли в устройстве 234 достаточная аккумулированная энергия, в совокупности с энергией из солнечных панелей 16, для питания неоткладываемых нагрузок, которым разрешено получать питание из аккумулированной энергии, т.е. чтобы, по меньшей мере, устранить разницу между имеющейся в данный момент нагрузкой и энергией, доступной из солнечных панелей 16. Если да, тогда процесс 300 переходит на этап 332, описанный ниже, а в противном случае переходит на этап 330.
[0076] На этапе 330, при отсутствии устройства для аккумулирования энергии или притом, что контроллер 236 определил, что доступна недостаточная аккумулированная энергия, суммируемая с энергией из солнечных панелей 16, для питания всех подсоединенных в данный момент неоткладываемых нагрузок, которым разрешено получать питание из аккумулированной энергии, контроллер 46, 236 приводит в действие соответствующий выключатель из выключателей 42-45, 242-245 для отсоединения подсоединенной в данный момент, неразрешенной неоткладываемой нагрузки с низшим приоритетом или, если таковой не имеется, подсоединенной в данный момент, разрешенной неоткладываемой нагрузки с низшим приоритетом. Процесс 300 возвращается на этап 302.
[0077] На этапе 332 аккумулированная энергия используется, чтобы дополнить питание подсоединенных в данный момент нагрузок. Контроллер 236 обеспечивает подачу энергии из устройства 234 для аккумулирования энергии параллельно с энергией из солнечных панелей 16, чтобы устранить разницу между суммарной нагрузкой и ТРР из солнечных панелей 16. Например, контроллер 236 может регулировать широтно-импульсный модулятор в преобразователе 232 постоянного тока, чтобы получать различную энергию из устройства 234 для аккумулирования энергии.
[0078] На этапе 334, притом, что контроллер 46, 236 определил, что имеются подсоединенные откладываемые нагрузки для принятия энергии, одна или более откладываемых нагрузок отсоединяется. Контроллер 46, 236 приводит в действие один или более соответствующих выключателей из выключателей 42-45, 242-245 для отсоединения и подсоединения (в соответствии с необходимостью) одной или более откладываемых нагрузок таким образом, что оставшаяся комбинация соединенных нагрузок потребляет как можно больше энергии, с учетом энергии, потребляемой подсоединенными в данный момент откладываемыми нагрузками, из преобразователя 36, 238 постоянного тока в переменный ток, по возможности без превышения ТРР. Процесс 300 возвращается на этап 302.
[0079] На этапе 336, притом, что контроллер 46, 236 определил, что единственная нагрузка превышает ТРР и доступна недостаточная аккумулированная энергия для питания единственной нагрузки при суммировании с солнечной энергией, нагрузка, превышающая ТРР, отсоединяется от преобразователя 36, 238. Контроллер 46, 236 приводит в действие соответствующий выключатель из выключателей 42-45, 242-245 для отсоединения единственной нагрузки, потребляемая энергия которой превышает ТРР, независимо от откладываемости или приоритета данной нагрузки. Процесс 300 возвращается на этап 302.
[0080] Процесс 300 повторяется для непрерывного регулирования соединений нагрузок, чтобы регулировать, какие нагрузки подсоединяются на основе доступной энергии. Контроллер 46, 236, предпочтительно, обеспечивает питание всех неоткладываемых нагрузок, если доступна достаточная энергия. Предпочтительно, неоткладываемые нагрузки наделяются приоритетами и запитываются в соответствии с их приоритетами, если доступна недостаточная энергия для запитывания всех неоткладываемых нагрузок, включая энергию из устройства для аккумулирования энергии. Предпочтительно дополнительно контроллер 46, 236 обеспечивает аккумулирование избыточной энергии, если имеется в наличии устройство для аккумулирования энергии, и использует доступную аккумулированную энергию для обеспечения неоткладываемых нагрузок, когда доступна недостаточная энергия из солнечных панелей 16. Кроме того, контроллер 46, 236, предпочтительно, максимизирует энергопотребление откладываемой нагрузки в рамках доступной энергии, например, если доступна недостаточная энергия для запитывания всех откладываемых нагрузок.
[0081] Могут быть использованы другие варианты осуществления процессов для определения того, какие нагрузки подсоединять для получения энергии, и для соединения данных нагрузок для получения энергии. Например, в процессе 300 этап 326 выполняется перед этапом 328, чтобы отклонить откладываемую нагрузку перед использованием аккумулированной энергии. Однако запрос этапа 328 может выполняться перед запросом этапа 326, например, если предпочтительно использовать аккумулированную энергию перед отклонением откладываемой нагрузки. Кроме того, в вариантах осуществления, в которых отсутствует устройство для аккумулирования энергии, определения доступной аккумулированной энергии, доступного аккумулирования энергии или наличия устройства для аккумулирования энергии могут быть опущены.
Пример 1
[0082] Для данного примера, участки процесса 300 описаны в качестве примерного варианта осуществления системы 20. В данном примере имеется в наличии четыре нагрузки (Нагрузка 1 на 10 Вт, Нагрузка 2 на 20 Вт, Нагрузка 3 на 30 Вт, Нагрузка 4 на 40 Вт), причем две являются неоткладываемыми (Нагрузка 1 имеет более высокий приоритет по сравнению с Нагрузкой 2) и две являются откладываемыми, и отсутствует устройство для аккумулирования энергии. Кроме того, пример начинается на восходе солнца или приблизительно на восходе, так что в течение некоторого периода времени солнечная энергия отсутствует, но солнечные панели 16 начинают получать солнечную энергию. Предполагается также, что электрическая сеть вышла из строя, и что каждый из выключателей 42-45 находится в разомкнутом положении, не соединяющем нагрузки 62-65 ни с линиями 50, 52 питания, ни с преобразователем 36 постоянного тока в переменный ток.
[0083] Когда солнечная энергия становится доступной, контроллер 46 отслеживает солнечную энергию в соотношении с энергией нагрузки для неоткладываемой нагрузки с высшим приоритетом до тех пор, пока появляется достаточная солнечная энергия для питания данной нагрузки. На этапе 302 контроллер 46 определяет, что все неоткладываемые нагрузки не подсоединены, и таким образом процесс 300 переходит на этап 304. На этапе 304 контроллер 46 определяет, что имеется недостаточная солнечная энергия, например 8 Вт, для питания Нагрузки 1, ведущая к этапу 306, на котором контроллер 46 определяет, что отсутствует достаточная аккумулированная энергия, в данном случае 0 Вт, для питания Нагрузки 1. Таким образом, процесс 300 переходит на этап 318. В данном случае отсутствует нагрузка, и имеется некоторое незначительное количество доступной энергии, например, 2 Вт, поэтому энергопотребление меньше, чем ТРР. Процесс 300 переходит на этап 320, где контроллер 46 определяет, что отсутствует доступный запас энергии, поэтому процесс 300 возвращается на этап 302. Данный процесс продолжается до тех пор, пока не появляется достаточная солнечная энергия для питания неоткладываемой нагрузки с высшим приоритетом.
[0084] Предполагая, что доступная солнечная энергия достигает 10+ Вт, например, 11 Вт, Нагрузка 1 подсоединяется, чтобы принимать солнечную энергию. При наличии данного условия контроллер 46, на этапе 310, принуждает соответствующий выключатель, например выключатель 42, подсоединить Нагрузку 1 к преобразователю 36, чтобы принимать энергию из солнечных панелей 16. На этапе 318 энергопотребление меньше, чем ТРР, однако запас энергии отсутствует, поэтому процесс 300 переходит через этап 320 и возвращается на этап 302.
[0085] Предыдущие этапы процесса 300, а именно этапы 302, 304, 306, 318, 320, 302... повторяются до тех пор, пока не появляется достаточная энергия для питания неоткладываемой нагрузки с ближайшим наивысшим приоритетом, в данном случае Нагрузки 2. Предполагая, что достаточная энергия в конечном итоге обеспечивается панелями 16, например, 32 Вт, тогда процесс 300 будет проходить через этапы 302, 304, 310 для подсоединения Нагрузки 2 к преобразователю 36. Если бы дополнительно имелись в наличии неоткладываемые нагрузки, тогда процессы, описанные выше, повторялись бы для подсоединения данных нагрузок, предполагая, что панели 16 обеспечивают достаточную энергию.
[0086] Когда все неоткладываемые нагрузки подсоединены, контроллер 46 определяет, имеется ли достаточная энергия для подсоединения откладываемых нагрузок, и если да, то осуществляет данное соединение. Если все неоткладываемые нагрузки подсоединены к преобразователю 36, а откладываемые нагрузки не подсоединены к преобразователю 36, то процесс 300 переходит с этапа 302 на этап 312 и затем на этап 314. Если солнечная энергия, превышающая 60 Вт (энергия для Нагрузки 1 + Нагрузки 2 + Нагрузки 3 (откладываемой нагрузки, использующей наименьшую энергию)), недоступна из преобразователя 36, тогда процесс 300 переходит на этапы 318, 320, 302, 312 и возвращается на этап 314 до тех пор, пока не будет доступно, по меньшей мере, 60 Вт, например 64 Вт, в каковой момент процесс 300 переходит на этап 316. На этапе 316 контроллер 46 определяет, что Нагрузка 3 может быть подсоединена к преобразователю 36 без перегрузки преобразователя 36 для максимизации использования доступной энергии. Если бы были доступны 75 Вт, тогда контроллер 46 подсоединил бы к преобразователю 36 Нагрузку 4 и отсоединил бы Нагрузку 3, если в данный момент она подсоединена. Контроллер 46 принуждает нагрузку (нагрузки), в данном случае Нагрузку 3, при доступной общей мощности 64 Вт, подсоединяться к преобразователю 36. Процесс 300 проходит через этапы 318, 320, 302, 312, 314 до тех пор, пока не будут подсоединены не менее чем все откладываемые нагрузки, и нагрузка не будет превышать ТРР. Процесс 300 продолжается для подсоединения Нагрузки 4, когда суммарная доступная мощность превышает 100 Вт. Предполагая, что все откладываемые нагрузки дополнительно подсоединены к преобразователю 36, и суммарная нагрузка не превышает ТРР, тогда процесс 300 будет замыкаться через этапы 302, 312, 318, 320, 302...
[0087] Если в какой-то момент суммарная нагрузка превышает ТРР, тогда процесс 300 работает для уменьшения нагрузки. Суммарная нагрузка может превышать ТРР в результате уменьшения доступного количества солнечной энергии, например, обусловленного облачным покровом, заходом солнца и др., и/или желаемого увеличения нагрузки (например, нагрузка включается и/или увеличивает свою потребность в энергии, например, пользователь включает микроволновую печь, контроллер холодильника увеличивает использование энергии и др.). Например, если ТРР уменьшается с 64 Вт до 52 Вт, тогда на этапе 318 контроллер 46 определяет, что нагрузка превышает ТРР, и процесс 300 переходит на этап 324. На этапе 324 контроллер 46 определяет, имеется ли единственная нагрузка, которая превышает доступную мощность, т.е. ТРР и любую аккумулированную энергию ("недопустимая" нагрузка при данных условиях). Если да, то контроллер 46 отсоединяет данную нагрузку от преобразователя 36 на этапе 336 посредством приведения соответствующего выключателя 42-45 в его положение отсоединения. В данном случае суммарная нагрузка превышает ТРР, но единственная нагрузка не превышает доступную мощность, и, таким образом, контроллер 46 определяет, на этапе 326, что имеется в наличии откладываемая нагрузка Нагрузка 3, соединенная с преобразователем 36, и принуждает Нагрузку 3 отсоединиться на этапе 334. Если бы доступная мощность уменьшилась с 104 Вт (при подсоединении всех четырех нагрузок) до 93 Вт, тогда контроллер отсоединил бы Нагрузку 3 на этапе 334 и оставил бы Нагрузку 4 подсоединенной, максимизируя используемую доступную мощность. Если доступная мощность дополнительно уменьшается, например, с 52 Вт до 26 Вт, тогда контроллер 46 определит, что нагрузка превышает ТРР (этап 318), что единственная нагрузка не несет ответственности за дефицит мощности (этап 324), что откладываемые нагрузки не подсоединены (этап 326), что аккумулированная энергия недоступна (этап 328), и, следовательно, принуждает подсоединенную в данный момент, неоткладываемую нагрузку с низшим приоритетом, в данном случае Нагрузку 2, отсоединиться на этапе 330 посредством перемещения соответствующего выключателя, в данном случае выключателя 43, в его положение отсоединения. Если имеющаяся доступная мощность падает ниже 10 Вт, тогда контроллер 46 дополнительно отсоединит Нагрузку 1 на этапе 330. Если мощность снова увеличивается, например, небо проясняется, тогда можно подсоединять больше нагрузок, в соответствии с необходимостью, с помощью этапов 316, 310.
Пример 2
[0088] Для данного примера участки процесса 300 описаны в качестве примерного варианта осуществления системы 230. В данном примере имеется в наличии четыре нагрузки (Нагрузка 1 на 10 Вт, Нагрузка 2 на 20 Вт, Нагрузка 3 на 30 Вт, Нагрузка 4 на 40 Вт), причем две являются неоткладываемыми (Нагрузка 1 имеет более высокий приоритет по сравнению с Нагрузкой 2) и две являются откладываемыми, и устройство для аккумулирования энергии, в данном случае батарея, 234. Кроме того, данный пример начинается с утраты или почти с утраты энергии сети, с полностью заряженной батареей 234, способной обеспечивать 25 Вт, и с панелями 16, принимающими солнечную энергию, при возможности использования 200 Вт энергии панелей 16. Таким образом, каждый из выключателей 242-245 соединяет соответствующие ему нагрузки 262-265 с соответствующими линиями 250, 252 питания, а не с преобразователем 238. Ссылаясь на фиг.4, контроллер 236 определяет на этапе 114, что электрическая сеть находится за пределами нормативных требований. Таким образом, на этапе 122 контроллер отсоединяет преобразователь 238 от электрической сети посредством размыкания выключателя 240 и на этапе 124 отправляет в преобразователь 238 сигнал CSI/VSI для введения режима VSI. На этапах 126, 128, 130, как более подробно проиллюстрировано и описано при помощи процесса 300, показанного на фиг.10, контроллер 236 определяет, какие нагрузки подсоединять/отсоединять для/от принятия энергии, и подсоединяет/отсоединяет соответствующие нагрузки.
[0089] Ссылаясь на фиг.6 и 10, контроллер 236 конфигурирован для соединения нагрузок с преобразователем 238 в соответствии с их энергопотреблением и доступной энергией из панелей 16 и батареи 234. Контроллер 236 определяет на этапе 302, что не все, в данный момент ни одна, из нагрузок не соединена с преобразователем 238, определяет на этапе 304, что достаточная солнечная энергия доступна для питания Нагрузки 1, и принуждает выключатель 262 подсоединить Нагрузку 1 к преобразователю 238 на этапе 310. Контроллер 236 определяет на этапе 318, что суммарная нагрузка, равная 10 Вт, меньше чем ТРР, равное 200 Вт, и определяет на этапе 320, что аккумулирование энергии недоступно, поскольку батарея 234 является заряженной. Процесс 300 возвращается на этап 302, и контроллер 236 определяет на этапе 304, что имеется достаточная солнечная энергия для Нагрузки 2, и соединяет Нагрузку 2 с преобразователем 238 на этапе 310. Процесс 300 снова проходит через этапы 318 и 320 и возвращается на этап 302. На этапе 302 контроллер 236 определяет, что Нагрузка 1 и Нагрузка 2 подсоединены к преобразователю 238 и, таким образом, определяет на этапе 312, что не все, в данном случае ни одна, из откладываемых нагрузок Нагрузки 3, Нагрузки 4 не подсоединена к преобразователю 238. Контроллер 236 определяет на этапе 314, что дополнительная солнечная энергия доступна для Нагрузки 3 и Нагрузки 4 (200 Вт - 10 Вт - 20 Вт > 30 Вт + 40 Вт), и подсоединяет Нагрузку 3 и Нагрузку 4 к преобразователю 238. Притом, что все нагрузки подсоединены, процесс 300 циклически проходит через этапы 302, 312, 318, 320 до тех пор, пока не происходит изменение в существующем положении.
[0090] Если уменьшается доступная солнечная энергия и/или увеличивается нагрузка, так что суммарная нагрузка превышает ТРР, тогда контроллер 236 оценивает, не отсоединить ли какую-либо нагрузку (нагрузки), и если да, то какую нагрузку (нагрузки). Например, если солнечная энергия, доступная из панелей, уменьшается ниже 100 Вт, например до 78 Вт, тогда контроллер 236 на этапе 318 определяет, что нагрузка превышает ТРР, определяет на этапе 324, что единственная нагрузка не превышает ТРР, определяет на этапе 326, что откладываемые нагрузки Нагрузка 3, Нагрузка 4 подсоединены, и отсоединяет Нагрузку 3 от преобразователя 238 посредством перемещения выключателя 244 в его положение отсоединения. Если доступная солнечная энергия уменьшается до какой-либо энергии, меньшей, чем суммарная неоткладываемая нагрузка плюс суммарная, подсоединенная в данный момент, откладываемая нагрузка, тогда контроллер 236 повторно определяет, какие, если таковые имеются, откладываемые нагрузки подсоединены к преобразователю 238. Если энергия уменьшается, например, до 63 Вт, тогда контроллер 236 отсоединяет Нагрузку 4 от преобразователя 238 посредством перемещения выключателя 245 в его положение отсоединения и подсоединяет Нагрузку 3 к преобразователю 238 посредством перемещения выключателя 244, соединяя линии 264 нагрузки с преобразователем 238. Если солнечная энергия уменьшается ниже суммарной неоткладываемой нагрузки, тогда контроллер 236 будет пытаться запитывать неоткладываемые нагрузки с использованием батареи 234. Например, если солнечная энергия уменьшается до 27 Вт, тогда контроллер 236 определит на этапе 318, что нагрузка превышает ТРР, определит на этапе 324, что единственная нагрузка не превышает ТРР, определит на этапе 326, что откладываемые нагрузки не подсоединены, определит на этапе 328, что достаточная аккумулированная энергия доступна для дополнения солнечной энергии для питания имеющейся в данный момент суммарной нагрузки (27 Вт + 25 Вт > 30 Вт), и подсоединит батарею 234 параллельно с панелями 16 на этапе 332. Контроллер 236 управляет рабочим циклом ШИМ 233 для подачи требуемого количества энергии в преобразователь 238 (например, 3 Вт в плюсе, т.е. полученные из преобразователя 232). Если суммарная солнечная и аккумулированная энергия уменьшается ниже суммарной неоткладываемой нагрузки, например, всего 28 Вт, тогда контроллер 236 отсоединяет на этапе 330 подсоединенную в данный момент неоткладываемую нагрузку с низшим приоритетом, в данном случае Нагрузку 2. Если суммарная солнечная энергия и аккумулированная энергия уменьшается ниже последней подсоединенной неоткладываемой нагрузки, например, уменьшается до 6 Вт (6 Вт солнечная и 0 Вт батарея), тогда контроллер 236 определяет на этапе 318, что нагрузка превышает ТРР (10 Вт > 4 Вт), определяет на этапе 324, что единственная нагрузка превышает ТРР и что недостаточная аккумулированная энергия доступна для суммирования с солнечной энергией для питания нагрузки (2 Вт<6 Вт (т.е. 10 Вт-4 Вт)), и отсоединяет единственную нагрузку на этапе 336.
[0091] Если батарея 234 разряжена, по меньшей мере, частично, тогда контроллер 236 может подзарядить батарею 234, если энергия доступна из солнечных панелей 16. Если доступная солнечная энергия, например, 72 Вт, превышает энергию, используемую подсоединенными нагрузками, в данном случае 70 Вт (две неоткладываемые нагрузки, Нагрузка 1 и Нагрузка 2, плюс откладываемая нагрузка, Нагрузка 4), тогда контроллер 236 может определить на этапе 320, что аккумулирование энергии в батарее 234 является доступным, и сохранить разницу, в данном случае 2 Вт в минусе (т.е. отведенные в преобразователь 232), между ТРР и суммарной нагрузкой подсоединенных нагрузок в батарее 234. Контроллер 236 может управлять количеством аккумулируемой энергии посредством управления рабочим циклом ШИМ 233 в двунаправленном преобразователе 232 постоянного тока в постоянный ток для получения соответствующего количества энергии из солнечных панелей 16, оставляя достаточную энергию для питания подсоединенных нагрузок. Контроллер 236 может сохранить немного меньше, чем разница между ТРР и нагрузкой, для обеспечения соответствующего питания подсоединенных нагрузок.
Пример 3
[0092] Для данного примера участки процесса 300 описаны в качестве примерного варианта осуществления системы 230. В данном примере имеется в наличии четыре нагрузки (Нагрузка 1 на 10 Вт, Нагрузка 2 на 20 Вт, Нагрузка 3 на 30 Вт, Нагрузка 4 на 40 Вт), причем две являются неоткладываемыми (Нагрузка 1 имеет более высокий приоритет по сравнению с Нагрузкой 2) и две являются откладываемыми, и устройство для аккумулирования энергии, в данном случае батарея 234. Кроме того, данный пример начинается с утраты или почти с утраты энергии сети, с батареей 234, полностью заряженной и способной обеспечивать 25 Вт, и с панелями 16, не принимающими солнечную энергию, и, следовательно, доступно 0 Вт энергии от панелей 16. Таким образом, каждый из выключателей 242-245 соединяет соответствующие ему нагрузки 262-265 с соответствующими линиями 250, 252 питания, а не с преобразователем 238. Ссылаясь на фиг.4, контроллер 236 определяет на этапе 114, что электрическая сеть находится за пределами нормативных требований. Таким образом, на этапе 122 контроллер отсоединяет преобразователь 238 от электрической сети посредством размыкания выключателя 240, и на этапе 124 передает в преобразователь 238 сигнал CSI/VSI для введения режима VSI. На этапах 126, 128, 130, как более подробно проиллюстрировано и описано при помощи процесса 300, показанного на фиг.10, контроллер 236 определяет, какие нагрузки подсоединять/отсоединять для/от принятия энергии, и подсоединяет/отсоединяет соответствующие нагрузки.
[0093] Ссылаясь на фиг.6 и 10, контроллер 236 может попытаться запитывать неоткладываемые нагрузки, используя батарею 234. Контроллер 236 определяет на этапе 302, что ни одна из неоткладываемых нагрузок Нагрузка 1, Нагрузка 2 не подсоединена к преобразователю 238, определяет на этапе 304, что солнечная энергия для Нагрузки 1 недоступна, определяет на этапе 306, что достаточная аккумулированная энергия в батарее 234 доступна для питания Нагрузки 1, и обеспечивает энергию из батареи 234 для питания Нагрузки 1 посредством управления ШИМ 233 для потребления 10 Вт из батареи 234. Аналогичным образом контроллер 236 мог бы запитывать Нагрузку 2, если бы батарея содержала, по меньшей мере, 30 Вт доступной энергии. Однако в данном случае контроллер 236 определяет на этапе 306, что батарея 234 содержит недостаточную энергию для питания отсоединенной в данный момент неоткладываемой нагрузки с высшим приоритетом, т.е. Нагрузки 2 (25 Вт < 10 Вт + 20 Вт).
[0094] В работе, ссылаясь на фиг.11 с дополнительной ссылкой на фиг.1-4, 6, 7 и 9, процесс 800 включает в себя показанные этапы. Процесс 800 является примерным вариантом осуществления участков процесса 710, показанного на фиг.7, и содержит множество общих признаков с процессом 300, показанным на фиг.10. В процессе 800 этапы, подобные этапам, показанным на фиг.10, обозначены одинаковыми ссылочными позициями, а их описания дополнены, изменены для процесса 800 или опущены в данном описании. Процесс 800 управляет подачей энергии в нагрузки из альтернативных источников энергии, в данном случае источника солнечной энергии, например солнечных панелей 16 (хотя процесс 800 не ограничивается солнечной энергией), генератора переменного тока, например генератора 904, и устройства для аккумулирования энергии, например устройства 234. Процесс 800 является только примерным и неограничивающим. Процесс может быть изменен, например, посредством добавления, удаления или перестановки этапов. Например, этапы 326 и 327, описанные ниже, могут меняться местами (так же, как и соответствующие этапы 333, 334). Процесс 800 показывает, что энергия, предпочтительно, используется в соответствии с приоритетом, сначала солнечная энергия, затем энергия генератора, затем аккумулированная энергия. Процесс 800 также показывает, что существует предпочтение подсоединять неоткладываемые нагрузки перед откладываемыми нагрузками, и если потребление энергии должно быть уменьшено, отклонять откладываемые нагрузки перед неоткладываемыми нагрузками, и отклонять нагрузки, которым не разрешено использовать аккумулированную энергию перед использованием или увеличением использования аккумулированной энергии.
[0095] На этапах 302 и 312 делаются запросы о том, все ли разрешенные неоткладываемые или откладываемые нагрузки подсоединены, соответственно. Только если неподсоединенной неоткладываемой нагрузке будет разрешено принимать энергию из одного из альтернативных источников энергии, процесс 800 переходит с этапа 302 на этап 304. По аналогии, только если неподсоединенной откладываемой нагрузке будет разрешено принимать энергию из одного из альтернативных источников энергии, процесс 800 переходит с этапа 312 на этап 314.
[0096] Этапы 304, 305, 306, 308, 309, 310 иллюстрируют, что контроллер анализирует, доступна ли энергия из альтернативных источников в порядке приоритета для питания отсоединенных в данный момент неоткладываемых нагрузок с высшим приоритетом. Если соответствующая энергия доступна, и комбинация источник/нагрузка является допущенной (разрешенной), тогда нагрузка подсоединяется к соответствующему преобразователю постоянного тока в переменный ток (например, для источников 16, 234) и/или к генератору. После этапов 308, 309 и 310 процесс возвращается, соответственно, на этапы 306, 305 и 304, чтобы определить, можно ли подсоединить другую нагрузку благодаря достаточной доступной аккумулированной энергии, энергии генератора или солнечной энергии, соответственно.
[0097] Этапы 313, 314, 315, 316, 317, 319 иллюстрируют, что контроллер анализирует, доступна ли энергия из альтернативных источников в порядке приоритета для питания отсоединенных в данный момент откладываемых нагрузок. На этапе 315 соответствующая нагрузка (нагрузки) подсоединяется (подсоединяются) к генератору таким образом, чтобы суммарная нагрузка на генератор, предпочтительно, была максимизирована без превышения предела мощности генератора. На этапе 319 энергия из устройства для аккумулирования энергии подается параллельно с солнечной энергией, если таковая имеется, обеспечиваемой в соответствующую нагрузку (нагрузки).
[0098] Этапы 326, 327 и 329 принятия решения и соответствующие им этапы приведения в действие показывают, что если энергия, потребляемая из преобразователя постоянного тока в переменный превышает доступную мощность, откладываемые нагрузки отсоединяются перед использованием аккумулированной энергии для питания нагрузок. На этапе 334, притом, что было определено на этапе 326, что, по меньшей мере, одна откладываемая нагрузка подсоединена, одна или более подсоединенных откладываемых нагрузок выбирается и отсоединяется, чтобы попытаться максимизировать нагрузку на преобразователь постоянного тока в переменный ток без превышения ТРР. На этапе 327, притом, что откладываемые нагрузки не подсоединены, контроллер делает запрос о том, имеются ли подсоединенные нагрузки, которым не разрешено использовать аккумулированную энергию. Если такие нагрузки имеются, тогда процесс 800 переходит на этап 333, на котором одна или более неоткладываемых нагрузок, которым не разрешено использовать аккумулированную энергию, отсоединяются, чтобы попытаться максимизировать нагрузку на преобразователь постоянного тока в переменный ток без превышения ТРР. На этапе 329, притом, что только откладываемые нагрузки, которым разрешено использовать аккумулированную энергию, подсоединены для получения энергии, контроллер определяет, имеется ли достаточная аккумулированная энергия, доступная для питания подсоединенных нагрузок. Если имеется достаточная энергия, тогда процесс 800 переходит на этап 332, а в противном случае переходит на этап 331. На этапе 331 контроллер принуждает неоткладываемую нагрузку с низшим приоритетом отсоединиться, тем самым прекращая потребление энергии.
[0099] На этапе 341 контроллер определяет, не превышает ли суммарная нагрузка на генератор предела мощности генератора. Если нет, тогда процесс 800 возвращается на этап 302, а в противном случае переходит на этап 343.
[0100] На этапе 343 контроллер определяет, имеются ли какие-либо подсоединенные откладываемые нагрузки. Если подсоединенных в данный момент откладываемых нагрузок не имеется, тогда процесс 800 переходит на этап 347, на котором контроллер принуждает неоткладываемую нагрузку с низшим приоритетом отсоединиться, тем самым прекращая потребление энергии. Если контроллер определяет на этапе 343, что имеются подсоединенные откладываемые нагрузки, тогда процесс 800 переходит на этап 345.
[0101] На этапе 345, притом, что контроллер определил, что имеются откладываемые нагрузки, подсоединенные для приема энергии, одна или более откладываемых нагрузок отсоединяются. Контроллер приводит в действие один или более соответствующих выключателей нагрузки для отсоединения и подсоединения (в соответствии с необходимостью) одной или более откладываемых нагрузок таким образом, чтобы оставшаяся комбинация подсоединенных нагрузок потребляла как можно больше энергии, с учетом энергопотребления подсоединенных в данный момент откладываемых нагрузок, из генератора по возможности без превышения предела мощности генератора. Процесс 800 возвращается на этап 302.
[0102] Фиг.11 является примерным, и возможно множество модификаций. Например, с этапов 333 и 334 процесс может переходить на этап 318, вместо этапа 341, что может увеличить скорость, с которой достигается установившееся состояние подсоединенных нагрузок. Кроме того, нагрузкам могут быть установлены максимальные периоды отключения и/или минимальные периоды включения и/или могут быть изменены их разрешения и/или могут быть изменены их характеристики (например, статус откладываемая/неоткладываемая). Предпочтительно, если статус или разрешение изменяется, то он изменяется на временной основе. Продолжительность изменения может быть постоянной или может изменяться в зависимости от желаемых критериев (например, времени суток). Таким образом, например, откладываемой нагрузке может быть установлен максимальный период отключения, который, в случае его превышения, принуждает контроллер временно изменить статус нагрузки, переводя ее из статуса откладываемой в статус неоткладываемой. В качестве другого примера, нагрузка, которой не разрешено использовать аккумулированную энергию, может иметь временно измененное разрешение, чтобы позволить ей использовать аккумулированную энергию, например, если превышен установленный максимальный период ее отключения. Кроме того, данные альтернативы применимы к вариантам осуществления, отличающимся от варианта осуществления, показанного на фиг.11, например, другим вариантам осуществления фиг.7, включая варианты осуществления фиг.10.
[0103] Другие варианты осуществления находятся в пределах объема описания и формулы изобретения. Например, преобразователи постоянного тока в переменный ток и управляемые выключатели могут физически размещаться в обычном ящике или коробке. Кроме того, функции управления и/или датчика могут содержаться в преобразователях постоянного тока в переменный ток. Кроме того, преобразователь 238 показан на фиг.6 с одной парой входов или портов для приема энергии постоянного тока из множества источников постоянного тока, однако на практике одна пара входов, показанная на фиг.6, может быть реализована при помощи множества пар физически отдельных входов. Множество пар может соединяться с различными точками преобразователя 238, например, с линиями из солнечных панелей 16, соединенными с повышающим напряжение блоком, и с линиями из устройства 234 для аккумулирования энергии, подсоединенного между повышающим блоком и блоком преобразования постоянного тока в переменный ток. Одна пара входов или множество пар входов может называться входом. Точно так же множество физически отдельных соединений между системой подачи питания и электрической сетью может называться входом. Кроме того, энергия постоянного тока, обеспечиваемая из множества источников, может суммироваться перед преобразованием в энергию переменного тока или, эквивалентно, преобразовываться в энергию переменного тока и затем суммироваться, с частями энергии переменного тока, получаемыми из соответствующих источников постоянного тока. Энергия переменного тока, обеспечиваемая в одну или более нагрузок переменного тока, может быть только из одного источника или из множества источников (или постоянного тока и/или переменного тока). Кроме того, однонаправленный источник, например солнечные панели, предпочтительно, защищен от обратной подачи энергии (в отличие от двунаправленного преобразователя постоянного тока 232 в постоянный ток), используя известные технологии, такие как диоды в линиях, соединяющих однонаправленный источник с преобразователем постоянного тока в переменный ток.
[0104] Другие варианты осуществления находятся в пределах объема раскрытия и формулы изобретения. Например, в соединенной с сетью системе преобразования, включающей в себя альтернативный источник энергии (например, солнечные панели, источник энергии ветра и др.) и электрическую панель, соединенную с электрической сетью и с множеством нагрузок переменного тока, преобразователь энергии может быть конфигурирован для функционирования в качестве инвертора источника тока, обеспечивающего переменный ток в электрическую сеть, если электрическая сеть обеспечивает приемлемое качество энергии, и функционирования в качестве инвертора источника напряжения, обеспечивающего напряжение переменного тока в нагрузки переменного тока, если электрическая сеть обеспечивает неприемлемое качество энергии. В качестве другого примера, система преобразования энергии может включать в себя преобразователь энергии постоянного тока в энергию переменного тока; первый выход, конфигурированный для соединения с электрической сетью; первый вход, конфигурированный для соединения с электрической сетью; вторые выходы, каждый конфигурированный для соединения с нагрузкой переменного тока; выключатель электрической сети, соединенный с преобразователем и с первым выходом; выключатели нагрузки, соединенные с преобразователем, вторыми выходами и первым входом; контроллер, соединенный с выключателями нагрузки и первым выходом и конфигурированный для определения того, удовлетворяет ли энергия из электрической сети, по меньшей мере, одному критерию, причем контроллер дополнительно конфигурирован для управления выключателем электрической сети и выключателями нагрузки для соединения преобразователя с первым выходом и соединения первого входа со вторыми выходами, если, по меньшей мере, один критерий удовлетворяется, и в противном случае для управления выключателем электрической сети и выключателями нагрузки для отсоединения преобразователя от первого выхода и для избирательного соединения преобразователя со вторыми выходами; источник постоянного тока, соединенный с контроллером и с преобразователем энергии постоянного тока в энергию переменного тока; измерительные узлы, конфигурированные для контроля энергии, обеспечиваемой в нагрузки переменного тока, и обеспечения первой информации о контролируемой энергии; передатчик используемости, конфигурированный для связи с измерительными узлами и с контроллером для приема первой информации из измерительных узлов и обеспечения второй информации, связанной с первой информацией, в контроллер; и модуль связи, соединенный с контроллером и передатчиком используемости и конфигурированный для передачи третьей информации, связанной со второй информацией, в устройство и приема четвертой информации из устройства и передачи команд, связанных с четвертой информацией, в контроллер.
[0105] Другие варианты осуществления находятся в пределах объема раскрытия и формулы изобретения. Например, могут быть использованы варианты осуществления систем подачи питания, которые не соединяются с электрической сетью и, возможно, не содержат соединения для этого. Режим VSI преобразователя постоянного тока в переменный ток одинаково применим независимо от того, способна или не способна система принимать энергию из электрической сети или обеспечивать энергию в электрическую сеть. Если электрическая сеть не должна соединяться с системой подачи питания, то возможны некоторые упрощения в отношении систем, описанных выше. Например, выключатели нагрузки, предпочтительно, не содержат соединительной точки для соединения с электрической сетью (например, выключатели 92-95 на фиг.3 могут содержать только две клеммы для соединения с клеммой нагрузки), датчик/контроллер может быть упрощен, чтобы не включать в себя соединения и датчик для контроля сети, и выключатель электрической сети не требуется (например, выключатель 40 на фиг.3 может быть исключен).
[0106] Кроме того, в данном документе может быть описано больше чем одно изобретение.