JP2002542755A - 電気ピーク負荷分配器 - Google Patents
電気ピーク負荷分配器Info
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- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/12—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
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- H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
- H02J2310/50—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load for selectively controlling the operation of the loads
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- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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- Y02B70/30—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
- Y02B70/3225—Demand response systems, e.g. load shedding, peak shaving
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- Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
- Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
- Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
- Y04S20/20—End-user application control systems
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
本発明は、ピーク負荷分配方法および装置に関する。ピーク負荷分配器(10)は、負荷が利用可能な電力を制御することにより、電力分配システムでの需要を減少させる。この装置は、AC電流入力を取り入れ、マイクロコントローラが制御アルゴリズムを実行して、遅延可能な負荷への電力出力を開閉する。出力は、一般的に、負荷にかける電力と直列に配置されて、負荷を不能にするか、またはピーク需要を下げる。
Description
【0001】 (関連出願のクロスリファレンス) 本出願は、1999年4月16日に出願され、「電気ピーク負荷分配器」とい
う発明の名称の米国特許仮出願第60/129,826号の優先権の利益を享受
する。
う発明の名称の米国特許仮出願第60/129,826号の優先権の利益を享受
する。
【0002】 (技術分野) 本発明は、一般的に、電力分配の分野に関し、さらに詳しく言えば、ピーク電
力需要を最小限に抑えるように適用された電力分配器に関する。
力需要を最小限に抑えるように適用された電力分配器に関する。
【0003】 (背景技術) これまでの傾向として、居住用だけでなく商業的な利用の場でも電力使用量が
増加しつつある。通常、ビジネスの場では、さまざまなシステムを動作させるた
めに大量の電力を使用するユーザが数多く存在するため、このようなシステムを
2つ以上同時に動作させる場合、電力の需要が極めて高くなる。
増加しつつある。通常、ビジネスの場では、さまざまなシステムを動作させるた
めに大量の電力を使用するユーザが数多く存在するため、このようなシステムを
2つ以上同時に動作させる場合、電力の需要が極めて高くなる。
【0004】 電力の需要が高い場合、電力供給会社は、最大の見込み需要に対応できるだけ
の電力をもたなければならない。このような需要と見込みを見据え、電力供給会
社は、発電能力とその需要に見合う能力とを備えることが要求される。通常、発
電会社に建設された工場施設は、大部分時間の電気需要をはるかに超える能力を
備えたものであるため、非効率性が生じる。逆に、24時間のうち数時間の間、
比較的需要がほとんどない期間があり、その後、特に高い需要が見込まれる短い
期間が続く。その結果、高い能力を備えた発電会社は、長い時間期間事実上浪費
され、短期間だけ使用される。したがって、電力のピーク需要を供給し得る発電
会社に過度の設備投資がかかる。
の電力をもたなければならない。このような需要と見込みを見据え、電力供給会
社は、発電能力とその需要に見合う能力とを備えることが要求される。通常、発
電会社に建設された工場施設は、大部分時間の電気需要をはるかに超える能力を
備えたものであるため、非効率性が生じる。逆に、24時間のうち数時間の間、
比較的需要がほとんどない期間があり、その後、特に高い需要が見込まれる短い
期間が続く。その結果、高い能力を備えた発電会社は、長い時間期間事実上浪費
され、短期間だけ使用される。したがって、電力のピーク需要を供給し得る発電
会社に過度の設備投資がかかる。
【0005】 電力需要に応じて電気料金を増額して電力を使用するユーザに課金するという
比較的単純な解決策を講じることにより、電力のピーク需要の問題を解消する努
力がこれまで行われてきた。このようなシステムが歳入を生み、その歳入で電力
会社はシステムを強化することはできるが、電力会社により過剰能力を備えた建
造物を防ぐことにはならない。さらに、既存の規制システムにより、電力会社が
見込み需要の発電を行う工場施設の投資を最終的なユーザに負担させることが規
制当局に許可されているため、電力会社は、電力使用レベルを減少させることに
通常あまり関心がない。発電会社側に電力需要を減少させる気がなければ、最終
的なユーザが自分で利用する電力を減少させるためにできうる最善の事を行うよ
うに、ユーザ側の努力を強いることになる。使用する全電力がモニタされ、需要
が所定のレベルに達すると、ある優先順位で一定の電気負荷が選択的に切断され
るシステムが考案されてきた。需要が低下すると、負荷の優先順位に応じて負荷
を再接続するために、さまざまなシステムが利用されてきた。これらの従来技術
のシステムは、一般的に、情報を格納し、電力使用をモニタし、格納した情報に
基づいてさまざまな決定を行う電子データ処理手段の何らかの形態を含む非常に
複雑なシステムの形態をとるものである。このようなシステムは、必然的に高価
なものとなり、大規模なユーザ群の場や、大規模な電力システムが利用される場
でしか使用できない傾向がある。例えば、Manning等の米国特許第4,0
66,913号において、ある程度機械的にタイマ、サーモスタット、コイルお
よびスイッチを用いて、より高い優先順位の負荷がより低い優先順位の他の負荷
を不能にすることにより動作する電気負荷分配器が開示されている。Sturr
ockの米国特許第4,163,271号において、電流が存在するときを求め
る電流感知手段を備える切り換え手段を設け、一定の電流引き込み制限で負荷を
無効にするように電流感知手段によりスイッチ手段に動作させることにより、電
気負荷分配器が従来技術の欠点を解消している。
比較的単純な解決策を講じることにより、電力のピーク需要の問題を解消する努
力がこれまで行われてきた。このようなシステムが歳入を生み、その歳入で電力
会社はシステムを強化することはできるが、電力会社により過剰能力を備えた建
造物を防ぐことにはならない。さらに、既存の規制システムにより、電力会社が
見込み需要の発電を行う工場施設の投資を最終的なユーザに負担させることが規
制当局に許可されているため、電力会社は、電力使用レベルを減少させることに
通常あまり関心がない。発電会社側に電力需要を減少させる気がなければ、最終
的なユーザが自分で利用する電力を減少させるためにできうる最善の事を行うよ
うに、ユーザ側の努力を強いることになる。使用する全電力がモニタされ、需要
が所定のレベルに達すると、ある優先順位で一定の電気負荷が選択的に切断され
るシステムが考案されてきた。需要が低下すると、負荷の優先順位に応じて負荷
を再接続するために、さまざまなシステムが利用されてきた。これらの従来技術
のシステムは、一般的に、情報を格納し、電力使用をモニタし、格納した情報に
基づいてさまざまな決定を行う電子データ処理手段の何らかの形態を含む非常に
複雑なシステムの形態をとるものである。このようなシステムは、必然的に高価
なものとなり、大規模なユーザ群の場や、大規模な電力システムが利用される場
でしか使用できない傾向がある。例えば、Manning等の米国特許第4,0
66,913号において、ある程度機械的にタイマ、サーモスタット、コイルお
よびスイッチを用いて、より高い優先順位の負荷がより低い優先順位の他の負荷
を不能にすることにより動作する電気負荷分配器が開示されている。Sturr
ockの米国特許第4,163,271号において、電流が存在するときを求め
る電流感知手段を備える切り換え手段を設け、一定の電流引き込み制限で負荷を
無効にするように電流感知手段によりスイッチ手段に動作させることにより、電
気負荷分配器が従来技術の欠点を解消している。
【0006】 (発明の開示) 本発明によれば、さらに現在でも当分野が抱える問題を熟慮した上で、本発明
は、単一の電力ユーザのさまざまな電気負荷を分配するようにされた負荷分配器
を特徴とする。
は、単一の電力ユーザのさまざまな電気負荷を分配するようにされた負荷分配器
を特徴とする。
【0007】 一態様において、本発明は、負荷入力とセンサ出力を有する電流センサと、電
流センサに接続された制御ユニットとを具備し、制御ユニットが、センサ出力に
接続された電流センサ入力と、電流センサの電流に応答するようにされた少なく
とも1つの制御出力と、少なくとも1つの制御出力のそれぞれに接続された制御
スイッチと、メモリを有し、電流センサ入力と少なくとも1つの制御出力に電気
的に結合されたマイクロコントローラとを備える電力分配器を特徴とする。
流センサに接続された制御ユニットとを具備し、制御ユニットが、センサ出力に
接続された電流センサ入力と、電流センサの電流に応答するようにされた少なく
とも1つの制御出力と、少なくとも1つの制御出力のそれぞれに接続された制御
スイッチと、メモリを有し、電流センサ入力と少なくとも1つの制御出力に電気
的に結合されたマイクロコントローラとを備える電力分配器を特徴とする。
【0008】 一実施例において、マイクロコントローラは、タイマおよびタイマスイッチを
含む。
含む。
【0009】 別の実施例において、メモリは、非タイマプロセスとタイマプロセスを含み、
非タイマプロセスは、電流センサの電流が第1のしきい値を超えるとき、少なく
とも1つの出力に電力を分配する命令と、電流センサの電流が第2のしきい値を
下回るとき、少なくとも1つの出力への電力を遮断する命令とを含み、タイマプ
ロセスは、電流センサの電流が第1の時間間隔の間しきい値を超えるとき、少な
くとも1つの出力に電力を分配する命令と、電流が第2の時間間隔の間しきい値
を超えている状態を維持するとき、少なくとも1つの出力への電力を遮断する命
令とを含む。
非タイマプロセスは、電流センサの電流が第1のしきい値を超えるとき、少なく
とも1つの出力に電力を分配する命令と、電流センサの電流が第2のしきい値を
下回るとき、少なくとも1つの出力への電力を遮断する命令とを含み、タイマプ
ロセスは、電流センサの電流が第1の時間間隔の間しきい値を超えるとき、少な
くとも1つの出力に電力を分配する命令と、電流が第2の時間間隔の間しきい値
を超えている状態を維持するとき、少なくとも1つの出力への電力を遮断する命
令とを含む。
【0010】 別の実施例において、電流センサは変流器である。
【0011】 さらなる別の実施例において、電流センサは、それぞれが固有の電流レベルを
有する複数のコンダクタを受け入れるようにされた入力を含む。
有する複数のコンダクタを受け入れるようにされた入力を含む。
【0012】 さらなる別の実施例において、タイマは、線周波数に基づくものである。
【0013】 別の態様において、本発明は、複数のしきい値をもつ第1の電流を有する第1
の負荷を設けることと、第1の電流のしきい値をモニタして、第2の電流を有す
る第2の負荷を設けることと、第1の電流のしきい値に基づいて、第2の負荷へ
の第2の電流を選択的に遮断および再分配することとを含む電力分配システムに
おいて電力を制御する方法を特徴とする。
の負荷を設けることと、第1の電流のしきい値をモニタして、第2の電流を有す
る第2の負荷を設けることと、第1の電流のしきい値に基づいて、第2の負荷へ
の第2の電流を選択的に遮断および再分配することとを含む電力分配システムに
おいて電力を制御する方法を特徴とする。
【0014】 一実施例において、第2の電流の選択的遮断と再分配は、第1の電流が第1の
しきい値を超えるとき、第2の負荷へ第2の電流を分配することと、第1の電流
が第2のしきい値を下回るとき、第2の負荷への第2の電流を遮断することとを
含む。
しきい値を超えるとき、第2の負荷へ第2の電流を分配することと、第1の電流
が第2のしきい値を下回るとき、第2の負荷への第2の電流を遮断することとを
含む。
【0015】 別の実施例において、複数のしきい値は経時的に変化し、第2の電流の選択的
遮断と再分配は、第1の電流が第1の時間間隔の間しきい値を超えるとき、第2
の負荷へ第2の電流を分配することと、第1の電流が第2の時間間隔の間しきい
値を超えている状態を維持するとき、第2の負荷への第2の電流を遮断すること
とを含む。
遮断と再分配は、第1の電流が第1の時間間隔の間しきい値を超えるとき、第2
の負荷へ第2の電流を分配することと、第1の電流が第2の時間間隔の間しきい
値を超えている状態を維持するとき、第2の負荷への第2の電流を遮断すること
とを含む。
【0016】 別の実施例において、上記方法は、追加の電流を有する少なくとも1つの追加
の負荷を設けることと、第1の電流と第2の電流のしきい値の少なくとも1つに
基づいて、少なくとも1つの追加の負荷への追加の電流を選択的に遮断および再
分配することとを含む。
の負荷を設けることと、第1の電流と第2の電流のしきい値の少なくとも1つに
基づいて、少なくとも1つの追加の負荷への追加の電流を選択的に遮断および再
分配することとを含む。
【0017】 さらなる別の態様において、本発明は、それぞれが複数の負荷を有する複数の
回路と、ピーク負荷分配器とを具備し、ピーク負荷分配器が、負荷入力とセンサ
入力とを有する電流センサと、電流センサに電気的に結合された制御ユニットと
を備える電気分配システムを特徴とする。
回路と、ピーク負荷分配器とを具備し、ピーク負荷分配器が、負荷入力とセンサ
入力とを有する電流センサと、電流センサに電気的に結合された制御ユニットと
を備える電気分配システムを特徴とする。
【0018】 一実施例において、電気分配システムは、ピーク負荷分配器に接続された遠隔
式メータ通信モジュールをさらに含む。
式メータ通信モジュールをさらに含む。
【0019】 本発明の装置の一つの利点は、電流の振幅と時間に基づいて制御アルゴリズム
を実行する単一のマイクロプロセッサチップを設けて、さまざまな優先順位の負
荷への出力コンタクトを開閉することである。出力コンタクトは、一般的に、負
荷にかけられる電力と直列に配置されて、ピーク需要を下げるように負荷を不能
にすることである。
を実行する単一のマイクロプロセッサチップを設けて、さまざまな優先順位の負
荷への出力コンタクトを開閉することである。出力コンタクトは、一般的に、負
荷にかけられる電力と直列に配置されて、ピーク需要を下げるように負荷を不能
にすることである。
【0020】 別の利点は、コントローラアルゴリズムのタイミング部分により、ピーク需要
期間中の時間の一部で制御された負荷が動作可能になることである。
期間中の時間の一部で制御された負荷が動作可能になることである。
【0021】 さらなる利点は、システムが電気負荷をモニタすることであり、日中または夜
間異なる時間でモニタされた負荷に存在または不在する電流のレベルにより、回
路の完了または中断が決定される。
間異なる時間でモニタされた負荷に存在または不在する電流のレベルにより、回
路の完了または中断が決定される。
【0022】 本発明の他の目的、利点および能力は、本発明の好適な実施形態を示す添付の
図面を参照しながら、以下の記載から明らかになるであろう。
図面を参照しながら、以下の記載から明らかになるであろう。
【0023】 (実施形態の詳細な説明) いくつかの図面の中で対応する部品に同様の参照符号を付した図面を参照しな
がら、最初に、電気リード13により電流センサ12に接続された制御ユニット
11を備えるピーク負荷分配器(PLD)10を図示した図1を参照する。電流
リード13により、電流センサ12のコイルワイヤが制御ユニット11に位置す
る電流センサ用入力プラグ14に接続される。電流センサ12は、非接触電流セ
ンサとして作用する。電流センサ12には、モニタする負荷が接続される。モニ
タされた負荷から測定される電流が電流センサ12を流れ、リード13を通って
出力電圧を与えて、制御ユニット11へ入力する。ピーク電力の使用中、制御ユ
ニット11には、いくつかの他の負荷が接続されてよい。制御ユニット11に接
続されることにより、電流センサ12を流れる電流に応じて、追加の負荷は制御
可能であり、必ずオンまたはオフにされる。制御する負荷の1つが、リード17
a、17bを介して接続されてよく、追加の負荷が、リード18a、18bを介
して接続されてよい。別の実施形態において、制御ユニットは、追加の負荷を制
御するように適用された追加の負荷用の入力を含む。
がら、最初に、電気リード13により電流センサ12に接続された制御ユニット
11を備えるピーク負荷分配器(PLD)10を図示した図1を参照する。電流
リード13により、電流センサ12のコイルワイヤが制御ユニット11に位置す
る電流センサ用入力プラグ14に接続される。電流センサ12は、非接触電流セ
ンサとして作用する。電流センサ12には、モニタする負荷が接続される。モニ
タされた負荷から測定される電流が電流センサ12を流れ、リード13を通って
出力電圧を与えて、制御ユニット11へ入力する。ピーク電力の使用中、制御ユ
ニット11には、いくつかの他の負荷が接続されてよい。制御ユニット11に接
続されることにより、電流センサ12を流れる電流に応じて、追加の負荷は制御
可能であり、必ずオンまたはオフにされる。制御する負荷の1つが、リード17
a、17bを介して接続されてよく、追加の負荷が、リード18a、18bを介
して接続されてよい。別の実施形態において、制御ユニットは、追加の負荷を制
御するように適用された追加の負荷用の入力を含む。
【0024】 制御ユニット11には、タイマ(図示せず)が装備されている。以下、タイマ
の動作をさらに詳細に記載する。制御アルゴリズム間の選択を行うために、タイ
マスイッチ15が使用される。一実施形態において、2つの制御アルゴリズム、
すなわち、タイマモードおよび非タイマモードが使用される。この実施形態にお
いて、タイマスイッチ15は、タイマモードと非タイマモード間の切り換えを行
うために使用される。スイッチ15が非タイマ位置にある場合、出力コンタクト
17a、17bおよび18a、18bは、感知した電流が一定値を超えると開き
、感知した電流が一定値を下回ると閉じる。スイッチがタイマ位置にある場合、
感知した電流がしきい値より高いと、制御された負荷がオンおよびオフに繰り返
される。以下、2つのモードについて詳細に記述する。いずれのモードにおいて
も、ピーク負荷の時間期間中、制御された負荷は選択的にオンおよびオフにされ
得る。
の動作をさらに詳細に記載する。制御アルゴリズム間の選択を行うために、タイ
マスイッチ15が使用される。一実施形態において、2つの制御アルゴリズム、
すなわち、タイマモードおよび非タイマモードが使用される。この実施形態にお
いて、タイマスイッチ15は、タイマモードと非タイマモード間の切り換えを行
うために使用される。スイッチ15が非タイマ位置にある場合、出力コンタクト
17a、17bおよび18a、18bは、感知した電流が一定値を超えると開き
、感知した電流が一定値を下回ると閉じる。スイッチがタイマ位置にある場合、
感知した電流がしきい値より高いと、制御された負荷がオンおよびオフに繰り返
される。以下、2つのモードについて詳細に記述する。いずれのモードにおいて
も、ピーク負荷の時間期間中、制御された負荷は選択的にオンおよびオフにされ
得る。
【0025】 電力入力リード16a、16bは、入力電力を制御ユニット11に与えるよう
に適用される。一実施形態において、制御ユニット11に供給される入力電力は
、100〜130VACに規定され、入力電流レンジは、0〜100アンペアA
Cに規定される。負荷Aおよび負荷Bのコンタクト17a、17bおよび18a
、18Bのそれぞれの出力コンタクトは、UL接点定格をもつものであってよい
。
に適用される。一実施形態において、制御ユニット11に供給される入力電力は
、100〜130VACに規定され、入力電流レンジは、0〜100アンペアA
Cに規定される。負荷Aおよび負荷Bのコンタクト17a、17bおよび18a
、18Bのそれぞれの出力コンタクトは、UL接点定格をもつものであってよい
。
【0026】 誘導または抵抗: 2〜30アンペア@12〜24VAC モータ: 1HP@120VAC モータ: 2HP@240VAC タングステン: 5アンペア@240VAC バラスト: 6アンペア@277VAC これらの定格は、出力コンタクト17a、17bおよび18a、18bがもち
得る定格の例である。他の実施形態において、UL接点定格は、追加または他の
値をもつものであってよい。
得る定格の例である。他の実施形態において、UL接点定格は、追加または他の
値をもつものであってよい。
【0027】 一実施例において、電流センサ12による電流測定の精度は、+/−0.5ア
ンペアであり、タイミング精度は、電力線周波数に基づき、出力制御タイミング
は、通常、+/−1秒内で繰り返される。一般的な実施形態において、動作温度
は、−20℃と+70℃である。
ンペアであり、タイミング精度は、電力線周波数に基づき、出力制御タイミング
は、通常、+/−1秒内で繰り返される。一般的な実施形態において、動作温度
は、−20℃と+70℃である。
【0028】 一実施形態において、PLD制御ユニット11は、プラスチックフェノール基
板に収容された単一のプリント回路基板(PCB)上に組み立てられる。PCB
にはケースが取り付けられ、耐湿性を備えるために、PCBにコーティングが施
される。電流センサ12は、通常、実施形態において最適な測定を行うために、
コイルに適切な巻数をもつプラスチック成形されたケースを備えた変流器である
。
板に収容された単一のプリント回路基板(PCB)上に組み立てられる。PCB
にはケースが取り付けられ、耐湿性を備えるために、PCBにコーティングが施
される。電流センサ12は、通常、実施形態において最適な測定を行うために、
コイルに適切な巻数をもつプラスチック成形されたケースを備えた変流器である
。
【0029】 一般的に、PLD10は、負荷が利用可能な電力を制御することにより、電力
分配システムでの需要を減少させる。この装置は、AC電流入力を取り入れ、マ
イクロコントローラ(以下に記載)が制御アルゴリズムを実行して、遅延可能な
負荷への電力出力コンタクト17a、17b、18a、18bを開閉する。出力
17a、17b、18a、18bは、一般的に、負荷にかける電力と直列に配置
されて、負荷を不能にするか、またはピーク需要を下げる。一実施例において、
モニタされる負荷は、夏季に稼動する家庭にある空気調節装置であってよい。2
つの制御される負荷は、衣類乾燥機や湯沸し器であってよい。このような実施例
において、空気調節装置により使用される電流をモニタするために、PLD10
が有益である。最も暑い時間帯に多くの電流が使われるため、湯沸し器や衣類乾
燥機への電力を据え置くことが望ましい場合がある。より温度が低い時間帯には
、電力の需要がなくなるため、衣類乾燥機や湯沸し器への電力が回復される。
分配システムでの需要を減少させる。この装置は、AC電流入力を取り入れ、マ
イクロコントローラ(以下に記載)が制御アルゴリズムを実行して、遅延可能な
負荷への電力出力コンタクト17a、17b、18a、18bを開閉する。出力
17a、17b、18a、18bは、一般的に、負荷にかける電力と直列に配置
されて、負荷を不能にするか、またはピーク需要を下げる。一実施例において、
モニタされる負荷は、夏季に稼動する家庭にある空気調節装置であってよい。2
つの制御される負荷は、衣類乾燥機や湯沸し器であってよい。このような実施例
において、空気調節装置により使用される電流をモニタするために、PLD10
が有益である。最も暑い時間帯に多くの電流が使われるため、湯沸し器や衣類乾
燥機への電力を据え置くことが望ましい場合がある。より温度が低い時間帯には
、電力の需要がなくなるため、衣類乾燥機や湯沸し器への電力が回復される。
【0030】 図2は、図1のPLD10で使用される電子回路の一実施形態の略図である。
この略図は、例示的なものであって、電流センサ12と制御ユニット11に使用
する回路の一実施例にすぎない。この実施形態において、電流センサ12は、一
対のU鉄心の形をしたフェライト変圧器X1である。一実施形態において、U鉄
心の脚の上方に、1000巻数の34番磁石ワイヤ付きのボビンが配置されて、
一次巻線(入力電流)からの磁束を磁石ワイヤコイルに結合する。二次巻線コイ
ルの2つのワイヤにわたってレジスタR4が配置されて、一定の長さのワイヤに
よりCN3に接続される電圧出力を与える。一実施例において、レジスタR4は
、1KΩであり、接続ワイヤの長さは、約3フィートである。CN3は、図1の
入力プラグ14に相当する制御ユニット11のCN2とつながる。センサの電圧
出力CN3は、入力電流が5アンペアの場合、約3.5VACである。
この略図は、例示的なものであって、電流センサ12と制御ユニット11に使用
する回路の一実施例にすぎない。この実施形態において、電流センサ12は、一
対のU鉄心の形をしたフェライト変圧器X1である。一実施形態において、U鉄
心の脚の上方に、1000巻数の34番磁石ワイヤ付きのボビンが配置されて、
一次巻線(入力電流)からの磁束を磁石ワイヤコイルに結合する。二次巻線コイ
ルの2つのワイヤにわたってレジスタR4が配置されて、一定の長さのワイヤに
よりCN3に接続される電圧出力を与える。一実施例において、レジスタR4は
、1KΩであり、接続ワイヤの長さは、約3フィートである。CN3は、図1の
入力プラグ14に相当する制御ユニット11のCN2とつながる。センサの電圧
出力CN3は、入力電流が5アンペアの場合、約3.5VACである。
【0031】 100VAC〜130VACの入力電力は、CN1の端子1および2(図1の
16a、16b)に接続される。電圧降下抵抗器R1が、交流をブリッジ整流器
IC1に送る。コンデンサCE1により、ブリッジ整流器IC1の全波整流され
た出力がフィルタリングされる。このDC電圧は、出力中継器RL2のコイルの
片側と、クランピングダイオードD1の陰極側に直接印加される。出力中継器R
L1およびRL2は、24V.C.コイルを有し、48ボルトと同等の負荷を形
成するように接続される。クランピングダイオードD1は、直列の中継器RL1
、RL2のコイルの組み合わせに対して並列に設けられる。クランピングダイオ
ードD1は、中継器RL1、RL2のコイルが電源を遮断されたときに生じる逆
電圧を短絡させる。電力金属・酸化物・半導体電界効果トランジスタ(MISF
ET)T1が、単一のチップマイクロコントローラIC2で制御されるように、
中継器RL1、RL2を流れる電流をオンおよびオフに切り換える。以下、マイ
クロコントローラIC2について詳細に記載する。電圧降下抵抗器R1は、励起
時に中継器RL1、RL2のコイルに流れる電流を制限する。
16a、16b)に接続される。電圧降下抵抗器R1が、交流をブリッジ整流器
IC1に送る。コンデンサCE1により、ブリッジ整流器IC1の全波整流され
た出力がフィルタリングされる。このDC電圧は、出力中継器RL2のコイルの
片側と、クランピングダイオードD1の陰極側に直接印加される。出力中継器R
L1およびRL2は、24V.C.コイルを有し、48ボルトと同等の負荷を形
成するように接続される。クランピングダイオードD1は、直列の中継器RL1
、RL2のコイルの組み合わせに対して並列に設けられる。クランピングダイオ
ードD1は、中継器RL1、RL2のコイルが電源を遮断されたときに生じる逆
電圧を短絡させる。電力金属・酸化物・半導体電界効果トランジスタ(MISF
ET)T1が、単一のチップマイクロコントローラIC2で制御されるように、
中継器RL1、RL2を流れる電流をオンおよびオフに切り換える。以下、マイ
クロコントローラIC2について詳細に記載する。電圧降下抵抗器R1は、励起
時に中継器RL1、RL2のコイルに流れる電流を制限する。
【0032】 電圧降下抵抗器R2とZanierダイオードDZ1とともに、ブリッジ整流
器IC1の出力から、低圧電源+5Dが引き出される。コンデンサCE2と抵抗
器R2は、電力入力が変動している間の電源+5Dのフィルタである。ブリッジ
整流器IC1のマイナス側2には、電源+5Dの戻り電流DGが接続される。
器IC1の出力から、低圧電源+5Dが引き出される。コンデンサCE2と抵抗
器R2は、電力入力が変動している間の電源+5Dのフィルタである。ブリッジ
整流器IC1のマイナス側2には、電源+5Dの戻り電流DGが接続される。
【0033】 一実施形態において、IC2は、低電力汎用プログラマブルマイクロプロセッ
サであり、これは、12個の入出力ピンRA1、RA2、RA3、RA4、RB
0、RB1、RB2、RB3、RB4、RB5、RB6、RB7と、1つのカウ
ンタピンRTCCと、内部発振器回路(図示せず)に接続された2つの発振器ピ
ンOSC1、OSC2と、接地ピンGNDと、制御電圧ピンVDDと、MCLR
ピンとを備える。マイクロコントローラIC2は、内部リセットブラウンアウト
保護回路(図示せず)と、アナログ比較器(図示せず)と、プログラム可能な参
照電圧を含む。マイクロコントローラIC2は、以下に記載するように、比較制
御を行うために使用される。電源+5Dは、VDD入力とMCLR入力に接続さ
れて、マイクロコントローラIC2に電力を供給する。チップには、コンデンサ
C2が並列に接続され、動作中電流を短く突発させる。抵抗器R7とコンデンサ
C1は、ピンOSC1に接続されるオンチップ発振器(図示せず)のタイミング
網として使用される単純なRC網を形成する。一実施例において、10KΩ抵抗
器と100pFコンデンサにより、約600kHzの発振器周波数が発生する。
全タイミングは、60Hz線周波数に基づいているため、発振器の実際の周波数
は、マイクロコントローラIC1や制御ユニット11の動作にとって重要なもの
ではない。カウンタピンRTCCと入出力ピンRB0は共に接続される。マイク
ロコントローラIC2は、内部ダイオード保護網を備える。2つのピンRTCC
およびRB0は、入力RB0に位置するダイオード保護網が、ディジタル電源が
働かなければ10分の6ボルト内にAC正弦波を抑えるように接続される。2つ
のピンRTCCとRB0との間に抵抗器R2が接続されて、C1での線周波数源
からマイクロコントローラIC2への電流を制限する。
サであり、これは、12個の入出力ピンRA1、RA2、RA3、RA4、RB
0、RB1、RB2、RB3、RB4、RB5、RB6、RB7と、1つのカウ
ンタピンRTCCと、内部発振器回路(図示せず)に接続された2つの発振器ピ
ンOSC1、OSC2と、接地ピンGNDと、制御電圧ピンVDDと、MCLR
ピンとを備える。マイクロコントローラIC2は、内部リセットブラウンアウト
保護回路(図示せず)と、アナログ比較器(図示せず)と、プログラム可能な参
照電圧を含む。マイクロコントローラIC2は、以下に記載するように、比較制
御を行うために使用される。電源+5Dは、VDD入力とMCLR入力に接続さ
れて、マイクロコントローラIC2に電力を供給する。チップには、コンデンサ
C2が並列に接続され、動作中電流を短く突発させる。抵抗器R7とコンデンサ
C1は、ピンOSC1に接続されるオンチップ発振器(図示せず)のタイミング
網として使用される単純なRC網を形成する。一実施例において、10KΩ抵抗
器と100pFコンデンサにより、約600kHzの発振器周波数が発生する。
全タイミングは、60Hz線周波数に基づいているため、発振器の実際の周波数
は、マイクロコントローラIC1や制御ユニット11の動作にとって重要なもの
ではない。カウンタピンRTCCと入出力ピンRB0は共に接続される。マイク
ロコントローラIC2は、内部ダイオード保護網を備える。2つのピンRTCC
およびRB0は、入力RB0に位置するダイオード保護網が、ディジタル電源が
働かなければ10分の6ボルト内にAC正弦波を抑えるように接続される。2つ
のピンRTCCとRB0との間に抵抗器R2が接続されて、C1での線周波数源
からマイクロコントローラIC2への電流を制限する。
【0034】 出力中継器RL1、RL2を制御する電力MISFET T1のゲートには、
マイクロコントローラIC2のピンRA3が接続される。電力上昇および降下中
、マイクロコントローラIC2がその出力を能動的に制御しているとき、抵抗器
R6がMISFET T1の電源供給をオフの状態に保つ。マイクロコントロー
ラIC2のピンRB3は、受動的な内部引き上げ抵抗器を備え、タイマスイッチ
SW1(図1の15)用の入力である。タイマスイッチは、RB3ピンを接地に
するか、または内部引き上げ抵抗器が、電源+5Dからの電圧を入力できるよう
にする。
マイクロコントローラIC2のピンRA3が接続される。電力上昇および降下中
、マイクロコントローラIC2がその出力を能動的に制御しているとき、抵抗器
R6がMISFET T1の電源供給をオフの状態に保つ。マイクロコントロー
ラIC2のピンRB3は、受動的な内部引き上げ抵抗器を備え、タイマスイッチ
SW1(図1の15)用の入力である。タイマスイッチは、RB3ピンを接地に
するか、または内部引き上げ抵抗器が、電源+5Dからの電圧を入力できるよう
にする。
【0035】 電流センサ12からのAC電圧は、参照符号19で示されたコネクタCN2か
ら得られる。ダイオードD2がAC電圧入力を整流し、抵抗器R5とコンデンサ
CE3が整流された信号をフィルタリングする。マイクロコントローラIC2の
ピンRA1、RA0は、マイクロコントローラIC2の内部にある2つの異なる
比較器へのアナログ入力として構成されてよい。各比較器への1つの入力は、オ
ンチッププログラム可能な参照電圧に内部接続されてよい。参照電圧の値は、フ
ァームウェア制御(以下に記載)下で変更され、比較を行うために用いるヒステ
リシスを生成するために使用される。アナログ入力は、レイアウトの都合上、両
方の比較器の逆の入力に接続される。中継器RL1の出力コンタクト(図1の1
7a、17b)は、CN1の端子3および4に直接接続される。中継器RL2の
出力コンタクト(18a、18b)は、CN1の端子5および6に直接接続され
る。これらは乾接触であり、電力を供給するものではない。
ら得られる。ダイオードD2がAC電圧入力を整流し、抵抗器R5とコンデンサ
CE3が整流された信号をフィルタリングする。マイクロコントローラIC2の
ピンRA1、RA0は、マイクロコントローラIC2の内部にある2つの異なる
比較器へのアナログ入力として構成されてよい。各比較器への1つの入力は、オ
ンチッププログラム可能な参照電圧に内部接続されてよい。参照電圧の値は、フ
ァームウェア制御(以下に記載)下で変更され、比較を行うために用いるヒステ
リシスを生成するために使用される。アナログ入力は、レイアウトの都合上、両
方の比較器の逆の入力に接続される。中継器RL1の出力コンタクト(図1の1
7a、17b)は、CN1の端子3および4に直接接続される。中継器RL2の
出力コンタクト(18a、18b)は、CN1の端子5および6に直接接続され
る。これらは乾接触であり、電力を供給するものではない。
【0036】 一実施例において、マイクロコントローラIC2は、低電力8ビット単一チッ
プマイクロコントローラである。チップは、512×14リードオンリーメモリ
(ROM)と、80バイトランダムアクセスメモリ(RAM)と、13個の個別
に選択可能な入出力ピンと、外部イベントをカウント可能な8ビットカウンタと
を備える。特別なオンチップの特徴は、上述したように、プログラム可能な参照
と、2つの個々に適合性のあるアナログ比較器を含む。他の特別な特徴は、オン
チップ電力オンリセット、パワーアップタイマ、発振器スタートアップタイマ、
ブラウンアウト保護およびウォッチドッグタイマを含む。
プマイクロコントローラである。チップは、512×14リードオンリーメモリ
(ROM)と、80バイトランダムアクセスメモリ(RAM)と、13個の個別
に選択可能な入出力ピンと、外部イベントをカウント可能な8ビットカウンタと
を備える。特別なオンチップの特徴は、上述したように、プログラム可能な参照
と、2つの個々に適合性のあるアナログ比較器を含む。他の特別な特徴は、オン
チップ電力オンリセット、パワーアップタイマ、発振器スタートアップタイマ、
ブラウンアウト保護およびウォッチドッグタイマを含む。
【0037】 一実施例において、上述したように、発振器は、約600kHzの発振器周波
数を発生するために、10kΩ抵抗器と100pFコンデンサを備えたRC構造
である。電力線周波数は、9ビットカウンタ入力に接続される。カウント数が2
55を超えると、カウンタは中断を引き起こすことができる。この中断は、1秒
のメインループ時間を作り、中断ごとにカウンタを195(255−60)にリ
セットすることにより秒をカウントするために使用される。1秒経つと、アナロ
グ入力の論理値が決定されて、適切な状態論理およびタイマが、出力を制御する
ように作用する。
数を発生するために、10kΩ抵抗器と100pFコンデンサを備えたRC構造
である。電力線周波数は、9ビットカウンタ入力に接続される。カウント数が2
55を超えると、カウンタは中断を引き起こすことができる。この中断は、1秒
のメインループ時間を作り、中断ごとにカウンタを195(255−60)にリ
セットすることにより秒をカウントするために使用される。1秒経つと、アナロ
グ入力の論理値が決定されて、適切な状態論理およびタイマが、出力を制御する
ように作用する。
【0038】 図1を再度参照すると、スイッチ15は、タイマおよび非タイマモードの1つ
を選択する。一実施例において、スイッチ15が非タイマ位置にある場合、出力
17a、17b、18a、18bは、電流が5.5アンペアを超えると開き、電
流が4.5アンペアを下回るまで開状態を維持する。同様に、図2を参照すると
、CN2で感知された電流が5.5アンペアを超えると、中継器RL1、RL2
が開き、電流が4.5アンペアを下回るまで開状態を維持する。
を選択する。一実施例において、スイッチ15が非タイマ位置にある場合、出力
17a、17b、18a、18bは、電流が5.5アンペアを超えると開き、電
流が4.5アンペアを下回るまで開状態を維持する。同様に、図2を参照すると
、CN2で感知された電流が5.5アンペアを超えると、中継器RL1、RL2
が開き、電流が4.5アンペアを下回るまで開状態を維持する。
【0039】 図3は、タイマモードにおける出力17a、17bおよび18a、18bの状
態を表すヒステリシスを示す。
態を表すヒステリシスを示す。
【0040】 スイッチ15がタイマ位置15aにある場合、PLD10はタイマモードで動
作する。タイマモードの目的は、入力電流がしきい値よりも高いときに、出力1
7a、17bおよび18a、18bに接続された制御された負荷をオンおよびオ
フの状態にサイクルさせることである。30分のうち全最小限度の20分間、出
力をオンに保つことが好ましい。PLD10に電力が供給されると、出力17a
、17bおよび18a、18bは、例えば、比較器の負荷を保護するために5分
間開く。出力17a、17bおよび18a、18bは、少なくとも10分間閉じ
る。入力電流が、少なくとも5分間しきい値を持続して超えなければ、出力17
a、17bおよび18a、18bは、閉じたままである。出力17a、17b、
18a、18bは、電力がオフにされ再度オンにされるまで、または入力電流が
5分間持続してしきい値を超えるまで、閉じたままである。入力電流が5分間持
続してしきい値を超えれば、出力17a、17bおよび18a、18bは、5分
間開いたままであり、少なくとも10分間再度閉じる。入力電流が持続してしき
い値を超える場合、このタイミングは、5分のオフ状態と10分のオン状態を2
サイクル行い、全部で10分のオフ状態と20分のオフ状態となる。
作する。タイマモードの目的は、入力電流がしきい値よりも高いときに、出力1
7a、17bおよび18a、18bに接続された制御された負荷をオンおよびオ
フの状態にサイクルさせることである。30分のうち全最小限度の20分間、出
力をオンに保つことが好ましい。PLD10に電力が供給されると、出力17a
、17bおよび18a、18bは、例えば、比較器の負荷を保護するために5分
間開く。出力17a、17bおよび18a、18bは、少なくとも10分間閉じ
る。入力電流が、少なくとも5分間しきい値を持続して超えなければ、出力17
a、17bおよび18a、18bは、閉じたままである。出力17a、17b、
18a、18bは、電力がオフにされ再度オンにされるまで、または入力電流が
5分間持続してしきい値を超えるまで、閉じたままである。入力電流が5分間持
続してしきい値を超えれば、出力17a、17bおよび18a、18bは、5分
間開いたままであり、少なくとも10分間再度閉じる。入力電流が持続してしき
い値を超える場合、このタイミングは、5分のオフ状態と10分のオン状態を2
サイクル行い、全部で10分のオフ状態と20分のオフ状態となる。
【0041】 図4は、出力対時間、入力電流対時間、電力(VAC)対時間を表す3つのグ
ラフを示す。一実施例において、グラフBは、家庭または事業で一般的に電気器
具により使用される電流を表す。グラフAの出力は、電子レンジなどの追加的な
負荷を表すものであってよい。別の実施例において、グラフA、B、Cは、町や
都市におけるより大規模な分配システムを表すものであってよい。
ラフを示す。一実施例において、グラフBは、家庭または事業で一般的に電気器
具により使用される電流を表す。グラフAの出力は、電子レンジなどの追加的な
負荷を表すものであってよい。別の実施例において、グラフA、B、Cは、町や
都市におけるより大規模な分配システムを表すものであってよい。
【0042】 グラフCを参照すると、PLD10は、5分で電力が供給されている。グラフ
Bでは、15分まで入力電流が5.5アンペアしきい値を下回る状態である。グ
ラフAでは、出力は開状態で開始するが、10分で閉じる。19分のところで、
グラフBにおいて、電流が4.5アンペアを下回るが、少なくとも5分間持続し
て入力がしきい値を上回っていないため、グラフAでは出力は閉状態のままであ
る。入力電流は、30分まで5.5アンペアを下回った状態である。電流は、6
5分まで4.5アンペアを上回った状態であるため、グラフAでは、電流が4.
5アンペアを上回るかぎり、出力は5分間のオフ状態と10分間のオン状態をサ
イクルする。PLD10が電力供給されるごとに、サイクルは、出力17a、1
7bおよび18a、18bを5分間開き、少なくとも10分間閉じるサイクルが
始まる。
Bでは、15分まで入力電流が5.5アンペアしきい値を下回る状態である。グ
ラフAでは、出力は開状態で開始するが、10分で閉じる。19分のところで、
グラフBにおいて、電流が4.5アンペアを下回るが、少なくとも5分間持続し
て入力がしきい値を上回っていないため、グラフAでは出力は閉状態のままであ
る。入力電流は、30分まで5.5アンペアを下回った状態である。電流は、6
5分まで4.5アンペアを上回った状態であるため、グラフAでは、電流が4.
5アンペアを上回るかぎり、出力は5分間のオフ状態と10分間のオン状態をサ
イクルする。PLD10が電力供給されるごとに、サイクルは、出力17a、1
7bおよび18a、18bを5分間開き、少なくとも10分間閉じるサイクルが
始まる。
【0043】 一般に、2つの出力17a、17b、18a、18bは、乾接触の常時開の中
継器(図2のRL1、RL2)であり、PLD10に電力が供給されないときに
開状態にある。このような開状態により、PLD10が電力を失い、出力17a
、17bおよび18a、18bを制御できなければ、制御される装置がオフ状態
にされる。
継器(図2のRL1、RL2)であり、PLD10に電力が供給されないときに
開状態にある。このような開状態により、PLD10が電力を失い、出力17a
、17bおよび18a、18bを制御できなければ、制御される装置がオフ状態
にされる。
【0044】 ピーク負荷分配器のソフトウェア制御 上述したように、マイクロコントローラIC2は、通常、内部ファームウェア
にプログラムされたソフトウェア命令を含む。一般に、PLD10は、ダウンタ
イム後、またはPLD10がタイムアウトした場合や、PLD10や取り付けら
れた負荷を保護するために遮断された場合に、内部パワーアップタイマやウォッ
チドッグタイマによりリセットされた後に電力が供給される。PLD10のソフ
トウェアは、パワーアップタイマかウォッチドッグタイマのいずれかによりリセ
ットされた後、マイクロコントローラIC2により処理される第1の命令のアド
レスであるパワーアップリセットベクトルを含む。
にプログラムされたソフトウェア命令を含む。一般に、PLD10は、ダウンタ
イム後、またはPLD10がタイムアウトした場合や、PLD10や取り付けら
れた負荷を保護するために遮断された場合に、内部パワーアップタイマやウォッ
チドッグタイマによりリセットされた後に電力が供給される。PLD10のソフ
トウェアは、パワーアップタイマかウォッチドッグタイマのいずれかによりリセ
ットされた後、マイクロコントローラIC2により処理される第1の命令のアド
レスであるパワーアップリセットベクトルを含む。
【0045】 マイクロコントローラIC2のソフトウェアは、入力と出力のセットアップ、
カウンタとカウンタレジスタの初期化、中断の初期化および最初の5分間出力を
オフ状態に維持するためのパワーアップフラグの予備設定を含む初期化ルーチン
とともに、追加のコンフィグレーションルーチンを含む。
カウンタとカウンタレジスタの初期化、中断の初期化および最初の5分間出力を
オフ状態に維持するためのパワーアップフラグの予備設定を含む初期化ルーチン
とともに、追加のコンフィグレーションルーチンを含む。
【0046】 図5は、PLD10のメインループ動作を示す流れ図の一実施例である。メイ
ンループ50は、システム機能をなす処理およびテストのすべてを含むプログラ
ムループの開始である。各時間間隔、通常、1秒の開始時、メインループ50が
再度始まり、アナログ比較およびヒステリシス51で始まり、次のタイマ間隔の
待機52で終了する。
ンループ50は、システム機能をなす処理およびテストのすべてを含むプログラ
ムループの開始である。各時間間隔、通常、1秒の開始時、メインループ50が
再度始まり、アナログ比較およびヒステリシス51で始まり、次のタイマ間隔の
待機52で終了する。
【0047】 アナログ比較およびヒステリシス51では、マイクロコントローラIC2の内
部アナログ比較器が固有のヒステリシスをもたないため、4.5アンペアに相当
する、通常、3.15ボルトの電圧に最初に設定される内部プログラム可能な参
照電圧を用いて、ソフトウェアと同等のものが構成される。
部アナログ比較器が固有のヒステリシスをもたないため、4.5アンペアに相当
する、通常、3.15ボルトの電圧に最初に設定される内部プログラム可能な参
照電圧を用いて、ソフトウェアと同等のものが構成される。
【0048】 図6は、図5の比較およびヒステリシス51を示す。開始点として、最初の参
照電圧が、4.5アンペアの電流に相当する値(例えば、3.15ボルト)に設
定される62。入力電流は、4.5アンペアを超えたかを決定するためにチェッ
クされる63。63で入力電流が4.5アンペアを下回れば、論理は偽に設定さ
れる51a。63で入力電流が4.5アンペアよりも大きければ、参照電圧は、
5.5アンペアに相当する、通常、3.85ボルトの電圧に設定される64。入
力電流は、5.5アンペアを上回るかを決定するためにチェックされる65。6
5で入力電流が5.5アンペアを上回れば、論理は真に設定される51b。65
で入力電流が5.5アンペアを下回れば、最後の比較器出力が真であったかが決
定される。66で最後の比較器出力が真であれば、論理出力は51bで真のまま
である。66で最後の比較器出力が真でなければ、論理出力は偽に設定される5
1a。
照電圧が、4.5アンペアの電流に相当する値(例えば、3.15ボルト)に設
定される62。入力電流は、4.5アンペアを超えたかを決定するためにチェッ
クされる63。63で入力電流が4.5アンペアを下回れば、論理は偽に設定さ
れる51a。63で入力電流が4.5アンペアよりも大きければ、参照電圧は、
5.5アンペアに相当する、通常、3.85ボルトの電圧に設定される64。入
力電流は、5.5アンペアを上回るかを決定するためにチェックされる65。6
5で入力電流が5.5アンペアを上回れば、論理は真に設定される51b。65
で入力電流が5.5アンペアを下回れば、最後の比較器出力が真であったかが決
定される。66で最後の比較器出力が真であれば、論理出力は51bで真のまま
である。66で最後の比較器出力が真でなければ、論理出力は偽に設定される5
1a。
【0049】 図5を再度参照すると、比較器の論理状態を基に、2つの倫理状態51a、5
1bの1つで終了する2つの論理枝がある。スイッチ15は、タイマモードまた
は非タイマモードの動作のいずれが選択されているかを決定するためにテストさ
れる53a、53b。53a、53bでタイマモードが選択されていなければ、
比較器の出力論理状態は、54で出力を直接制御するために使用される。53a
、53bでタイマモードが選択されていれば、出力は、内部ソフトウェアカウン
タとフラグにより制御される。一実施形態において、内部カウンタとフラグは、
汎用RAMに位置し、タイミングアルゴリズムプログラム制御下にある。一般的
に、比較器の真の論理出力が生じると、真のカウンタが毎秒インクリメントされ
る。真のカウンタが300秒(5分)を超えると始めて、オフカウンタは300
秒(5分)間プレロードされ、オンカウンタは600秒(10分)間プレロード
される。
1bの1つで終了する2つの論理枝がある。スイッチ15は、タイマモードまた
は非タイマモードの動作のいずれが選択されているかを決定するためにテストさ
れる53a、53b。53a、53bでタイマモードが選択されていなければ、
比較器の出力論理状態は、54で出力を直接制御するために使用される。53a
、53bでタイマモードが選択されていれば、出力は、内部ソフトウェアカウン
タとフラグにより制御される。一実施形態において、内部カウンタとフラグは、
汎用RAMに位置し、タイミングアルゴリズムプログラム制御下にある。一般的
に、比較器の真の論理出力が生じると、真のカウンタが毎秒インクリメントされ
る。真のカウンタが300秒(5分)を超えると始めて、オフカウンタは300
秒(5分)間プレロードされ、オンカウンタは600秒(10分)間プレロード
される。
【0050】 図7は、図5の偽状態論理およびタイミング56を示す。ソフトウェアの真カ
ウンタと最初のタイムフラグがクリアされる71。その後、オフカウンタがゼロ
に等しいかが決定される72。72でオフカウンタがゼロに等しければ、出力は
オフに設定される54。72でオフカウンタがゼロに等しくなければ、オフカウ
ンタはデクレメントされ73、出力はオンに設定される54。
ウンタと最初のタイムフラグがクリアされる71。その後、オフカウンタがゼロ
に等しいかが決定される72。72でオフカウンタがゼロに等しければ、出力は
オフに設定される54。72でオフカウンタがゼロに等しくなければ、オフカウ
ンタはデクレメントされ73、出力はオンに設定される54。
【0051】 図8は、図5の状来論理およびタイミング55を示す。ソフトウェアの真のカ
ウンタがインクリメントされる80。真のカウンタが6分よりも大きければ81
、最初のタイムフラグがクリアされているかがチェックされる82。82で最初
のタイムフラグがクリアされていれば、出力電力はオフに設定される83。さら
に、83で、オフカウンタが5分に設定され、オンカウンタが10分に設定され
る。その後、83で最初のタイムフラグも設定される。82で、最初のタイムフ
ラグがクリアされていなければ、真のカウンタは5分に設定される84。その後
、オフカウンタが0分に等しいかが決定される85a。85aでオフカウンタが
0分に等しければ、オンカウンタが0分に等しいかが決定される85b。85a
で、オフカウンタが0分に等しくなければ、オフカウンタがデクリメントされ8
7a、出力はオフに設定される54。85bで、オンカウンタが0分に等しくな
ければ、オンカウンタがデクリメントされ87b、出力はオンに設定される54
。
ウンタがインクリメントされる80。真のカウンタが6分よりも大きければ81
、最初のタイムフラグがクリアされているかがチェックされる82。82で最初
のタイムフラグがクリアされていれば、出力電力はオフに設定される83。さら
に、83で、オフカウンタが5分に設定され、オンカウンタが10分に設定され
る。その後、83で最初のタイムフラグも設定される。82で、最初のタイムフ
ラグがクリアされていなければ、真のカウンタは5分に設定される84。その後
、オフカウンタが0分に等しいかが決定される85a。85aでオフカウンタが
0分に等しければ、オンカウンタが0分に等しいかが決定される85b。85a
で、オフカウンタが0分に等しくなければ、オフカウンタがデクリメントされ8
7a、出力はオフに設定される54。85bで、オンカウンタが0分に等しくな
ければ、オンカウンタがデクリメントされ87b、出力はオンに設定される54
。
【0052】 さらに図8を参照すると、81で、真のカウンタが5分よりも大きくなければ
、最初のタイムフラグはクリアにされ88、出力はオンに設定される54。
、最初のタイムフラグはクリアにされ88、出力はオンに設定される54。
【0053】 以下の表は、図7および図8に関して上述した真および偽の論理およびタイミ
ングの要約である。
ングの要約である。
【0054】
【表1】
【0055】 図5、図6、図7および図8を参照すると、54で物理的な出力がオンまたは
オフにされた後、プログラムは、60Hzカウンタが60または1秒に達するの
を待機する。その後、プログラムは、メインループ50へと再度分岐する(図5
)。
オフにされた後、プログラムは、60Hzカウンタが60または1秒に達するの
を待機する。その後、プログラムは、メインループ50へと再度分岐する(図5
)。
【0056】 上述したソフトウェア技術および方法は、ディジタル電子回路において、また
はコンピュータハードウェア、ファームウェア(上述したように)、ソフトウェ
アまたはそれらの組み合わせにおいて実行されてよい。プログラム可能なプロセ
ッサにより実行するための機械読取可能な記憶装置に実際に組み込まれたコンピ
ュータプログラムプロダクトにおいて装置が実行されてよく、入力データで動作
して出力を発生することにより機能させるために、命令からなるプログラムを実
行するプログラム可能なプロセサにより方法が実行されてよい。データ記憶シス
テム、少なくとも1つの入力装置および少なくとも1つの出力装置からデータお
よび命令を受信し、それらからデータおよび命令を送信するように結合された少
なくとも1つのプログラム可能なプロセッサを含むプログラム可能なシステムで
実行可能な1以上のコンピュータプログラムにおいて、さらなる実施形態が好適
に実行されてよい。高水準の手順またはオブジェクト指向のプログラミング言語
において、またはコンパイル可能であり、または解消可能なアセンブリまたは機
械言語において、各コンピュータプログラムが実行されてよい。適切なプロセッ
サとして、例えば、汎用および専用プロセッサが挙げられる。一般的に、プロセ
ッサが、リードオンリメモリおよび/またはRAMから命令およびデータを受信
する。コンピュータプログラムの命令およびデータを組み込むのに適した記憶装
置として、例えば、EPROM、EEPROMおよびフラッシュメモリ装置など
の半導体メモリ装置、内部ハードディスクおよびリムーバブルディスクなどの磁
気ディスク、光磁気ディスク、およびCD−ROMディスクを含む不揮発性メモ
リのあらゆる形態のものが挙げられる。前述した任意のものが、特別に設計され
た特定用途向け集積回路(ASIC)により補充されるか、それに組み込まれて
よい。
はコンピュータハードウェア、ファームウェア(上述したように)、ソフトウェ
アまたはそれらの組み合わせにおいて実行されてよい。プログラム可能なプロセ
ッサにより実行するための機械読取可能な記憶装置に実際に組み込まれたコンピ
ュータプログラムプロダクトにおいて装置が実行されてよく、入力データで動作
して出力を発生することにより機能させるために、命令からなるプログラムを実
行するプログラム可能なプロセサにより方法が実行されてよい。データ記憶シス
テム、少なくとも1つの入力装置および少なくとも1つの出力装置からデータお
よび命令を受信し、それらからデータおよび命令を送信するように結合された少
なくとも1つのプログラム可能なプロセッサを含むプログラム可能なシステムで
実行可能な1以上のコンピュータプログラムにおいて、さらなる実施形態が好適
に実行されてよい。高水準の手順またはオブジェクト指向のプログラミング言語
において、またはコンパイル可能であり、または解消可能なアセンブリまたは機
械言語において、各コンピュータプログラムが実行されてよい。適切なプロセッ
サとして、例えば、汎用および専用プロセッサが挙げられる。一般的に、プロセ
ッサが、リードオンリメモリおよび/またはRAMから命令およびデータを受信
する。コンピュータプログラムの命令およびデータを組み込むのに適した記憶装
置として、例えば、EPROM、EEPROMおよびフラッシュメモリ装置など
の半導体メモリ装置、内部ハードディスクおよびリムーバブルディスクなどの磁
気ディスク、光磁気ディスク、およびCD−ROMディスクを含む不揮発性メモ
リのあらゆる形態のものが挙げられる。前述した任意のものが、特別に設計され
た特定用途向け集積回路(ASIC)により補充されるか、それに組み込まれて
よい。
【0057】 多くの実施形態を上述してきた。しかしながら、本発明の趣旨および範囲から
逸脱することなく、さまざまな修正がなされてよいことを理解されたい。以下に
、いくつかの例を示す。
逸脱することなく、さまざまな修正がなされてよいことを理解されたい。以下に
、いくつかの例を示す。
【0058】 多数の回路を有する電気分配システムにおいて、PLD10は、1つの負荷を
モニタして、第2および第3の負荷を遅延させるために使用されてよい。さらに
、第2および第3の負荷は、第4および第5の負荷を遅延されるために使用され
てよい。このようなカスケード式の負荷は、所望の電力分配効率が最大になるま
で続けられる。
モニタして、第2および第3の負荷を遅延させるために使用されてよい。さらに
、第2および第3の負荷は、第4および第5の負荷を遅延されるために使用され
てよい。このようなカスケード式の負荷は、所望の電力分配効率が最大になるま
で続けられる。
【0059】 また、PLD10は、電力会社がPLD10を遠隔操作できるように、遠隔式
のメータ読取通信システムに接続されてよい。このような遠隔操作は、上述した
ような一連のコンピュータシステムおよびソフトウェア命令において実行されて
よい。
のメータ読取通信システムに接続されてよい。このような遠隔操作は、上述した
ような一連のコンピュータシステムおよびソフトウェア命令において実行されて
よい。
【0060】 別の例において、PLD10は、標準的な回路パネルに接続された多数のコン
タクタを供給するマイクロタービン発電機を含む電気分配システムに実行されて
よい。PLD10は、所定の電流レベルまたは「トリガ」点で、または電力網の
停電により電流が流れないことで、システムを自動的に中断できる単一の電源に
接続されてよい。
タクタを供給するマイクロタービン発電機を含む電気分配システムに実行されて
よい。PLD10は、所定の電流レベルまたは「トリガ」点で、または電力網の
停電により電流が流れないことで、システムを自動的に中断できる単一の電源に
接続されてよい。
【0061】 さらなる例において、PLD10は、数千の負荷をPLD10または複数のP
LD10からなるシステムに接続する電気分配システムにおいて実行されてよい
。1以上のPLD10は、正確にずらした遅延アルゴリズムで符号化されてよい
。停電時のように、負荷が電力を拒む状況において、ブレーカやリクローザが負
荷への電力を回復するときに、大きな過渡電流が流れる。このような電力の回復
は同時に発生することがある。PLDまたは複数のPLD10からなるシステム
は、時間をずらして大きな過渡電流の分配を遅延させるために使用されてよい。
これを実行することにより、中央網の電力分配システムの停電後に電力が回復し
たときに必要なピーク電流が大幅に減少される。したがって、通常のさまざまな
負荷を同時に同期させないことにより、電力会社は、通常のさまざまな負荷がピ
ーク需要を同時発生することで停電を起こさずに、分配供給を回復することがで
きる。消費者は、停電により生じる高ピーク始動需要の課金を被ることがなくな
ることにより利益を得る。
LD10からなるシステムに接続する電気分配システムにおいて実行されてよい
。1以上のPLD10は、正確にずらした遅延アルゴリズムで符号化されてよい
。停電時のように、負荷が電力を拒む状況において、ブレーカやリクローザが負
荷への電力を回復するときに、大きな過渡電流が流れる。このような電力の回復
は同時に発生することがある。PLDまたは複数のPLD10からなるシステム
は、時間をずらして大きな過渡電流の分配を遅延させるために使用されてよい。
これを実行することにより、中央網の電力分配システムの停電後に電力が回復し
たときに必要なピーク電流が大幅に減少される。したがって、通常のさまざまな
負荷を同時に同期させないことにより、電力会社は、通常のさまざまな負荷がピ
ーク需要を同時発生することで停電を起こさずに、分配供給を回復することがで
きる。消費者は、停電により生じる高ピーク始動需要の課金を被ることがなくな
ることにより利益を得る。
【0062】 したがって、上述した記載は、本発明の本質の説明を目的としたものであると
理解されたい。さらに、本発明の範囲から逸脱することなく、本発明のさまざま
な修正が可能であり、したがって、従来技術により課せられ添付の請求項に記載
されているような制限のみが設けられることが望ましい。
理解されたい。さらに、本発明の範囲から逸脱することなく、本発明のさまざま
な修正が可能であり、したがって、従来技術により課せられ添付の請求項に記載
されているような制限のみが設けられることが望ましい。
【図1】 制御モジュールと電流センサを備えたピーク負荷分配器の実施形態を示す図で
ある。
ある。
【図2】 制御モジュールと電流センサの実施形態の略図である。
【図3】 電流ヒステリシスループである。
【図4】 時間と、出力、電流入力および電力との関数を組み合わせたグラフである。
【図5】 マイクロコントローラ論理の一実施例の流れ図である。
【図6】 論理状態とタイミングの流れ図である。
【図7】 論理状態とタイミングの別の流れ図である。
【図8】 論理状態とタイミングのさらなる別の流れ図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ, BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,C U,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,GD ,GE,GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN, IS,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,L K,LR,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK ,MN,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO, RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,T M,TR,TT,UA,UG,US,UZ,VN,YU ,ZA,ZW
Claims (17)
- 【請求項1】 負荷入力とセンサ出力を有する電流センサと、 前記電流センサに接続された制御ユニットとを具備し、前記制御ユニットが、 センサ出力に接続された電流センサ入力と、 前記電流センサの電流に応答するようにされた少なくとも1つの制御出力と、 前記少なくとも1つの制御出力のそれぞれに接続された制御スイッチと、 メモリを有し、前記電流センサ入力と前記少なくとも1つの制御出力に電気
的に結合されたマイクロコントローラとを備える電力分配器。 - 【請求項2】 マイクロコントローラが、タイマを含む請求項1に記載の電
力分配器。 - 【請求項3】 タイマスイッチをさらに含む請求項2に記載の電力分配器。
- 【請求項4】 メモリが、非タイマプロセスとタイマプロセスを含む請求項
3に記載の電力分配器。 - 【請求項5】 非タイマプロセスは、電流センサの電流が第1のしきい値を
超えるとき、前記少なくとも1つの出力に電力を分配する命令と、電流センサの
電流が第2のしきい値を下回るとき、前記少なくとも1つの出力への電力を遮断
する命令とを含む請求項4に記載の電力分配器。 - 【請求項6】 タイマプロセスは、電流センサの電流が第1の時間間隔の間
しきい値を超えるとき、前記少なくとも1つの出力に電力を分配する命令と、電
流が第2の時間間隔の間しきい値を超えている状態を維持するとき、前記少なく
とも1つの出力への電力を遮断する命令とを含む請求項4に記載の電力分配器。 - 【請求項7】 前記電流センサは、変流器である請求項1に記載の電力分配
器。 - 【請求項8】 前記電流センサは、それぞれが固有の電流レベルを有する複
数のコンダクタを受け入れるようにされた入力を含む請求項1に記載の電力分配
器。 - 【請求項9】 タイマは、線周波数に基づくものである請求項2に記載の電
力分配器。 - 【請求項10】 電力分配システムにおいて電力を制御する方法であって、 複数のしきい値をもつ第1の電流を有する第1の負荷を設けることと、 第1の電流のしきい値をモニタして、第2の電流を有する第2の負荷を設ける
ことと、 第1の電流のしきい値に基づいて、第2の負荷への第2の電流を選択的に遮断
および再分配することとを含む方法。 - 【請求項11】 第2の電流の選択的遮断と再分配は、 第1の電流が第1のしきい値を超えるとき、第2の負荷へ第2の電流を分配す
ることと、 第1の電流が第2のしきい値を下回るとき、第2の負荷への第2の電流を遮断
することとを含む請求項10に記載の方法。 - 【請求項12】 複数のしきい値は、時間の経過とともに変化する請求項1
0に記載の方法。 - 【請求項13】 第2の電流の選択的遮断と再分配は、 第1の電流が第1の時間間隔の間しきい値を超えるとき、第2の負荷へ第2の
電流を分配することと、 第1の電流が第2の時間間隔の間しきい値を超えている状態を維持するとき、
第2の負荷への第2の電流を遮断することとを含む請求項12に記載の方法。 - 【請求項14】 追加の電流を有する少なくとも1つの追加の負荷を設ける
ことと、 第1の電流と第2の電流のしきい値の少なくとも1つに基づいて、少なくとも
1つの追加の負荷への追加の電流を選択的に遮断および再分配することとをさら
に含む請求項10に記載の方法。 - 【請求項15】 それぞれが複数の負荷を有する複数の回路と、 ピーク負荷分配器とを具備し、前記ピーク負荷分配器が、 負荷入力とセンサ入力とを有する電流センサと、 前記電流センサに電気的に結合された制御ユニットとを備える電気分配シス
テム。 - 【請求項16】 前記ピーク負荷分配器は、 センサ出力に接続された電流センサ入力と、 前記電流センサの電流に応答するようにされた少なくとも1つの制御出力と、 前記少なくとも1つの制御出力のそれぞれに接続された制御スイッチと、 メモリを有し、前記電流センサ入力と前記少なくとも1つの制御出力に電気的
に結合されたマイクロコントローラとを備える請求項15に記載の電気分配シス
テム。 - 【請求項17】 ピーク負荷分配器に接続された遠隔式メータ通信モジュー
ルをさらに具備する請求項16に記載の電気分配システム。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US12982699P | 1999-04-16 | 1999-04-16 | |
US60/129,826 | 1999-04-16 | ||
PCT/US2000/010089 WO2000064027A1 (en) | 1999-04-16 | 2000-04-14 | Electrical peak load distributor |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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---|---|
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ES2538484T3 (es) * | 2003-01-21 | 2015-06-22 | Whirlpool Corporation | Un proceso para gestionar y reducir la demanda de potencia de electrodomésticos y componentes de los mismos, y sistema que utiliza dicho proceso |
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KR100801042B1 (ko) * | 2005-09-02 | 2008-02-11 | 김선영 | 자동전원차단콘센트 |
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-
2000
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