JP6029587B2 - 高電圧エネルギーハーベスティング及び変換再生可能エネルギー公益事業規模電力システム、及び該システムのための視覚監視及び制御システム - Google Patents
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Description
この出願は、2010年10月5日付け出願の米国仮出願第61/389,816号、及び2011年5月12日付け出願の米国仮出願第61/485,384号の利益を主張する。各出願は参照によりその全体がここに組み込まれる。
本発明は、一般に、再生可能エネルギー公益事業規模電力システムに関し、特に、高電圧エネルギーハーベスティング及び変換再生可能エネルギー収集及び変換システム、及び該システムのための視覚監視及び制御システムに関する。
コンバータの並列のプラス及びマイナス出力は、DCリンク(図1及び図2におけるDCリンクバス22として特定される)に直列で高DC電圧にて(例えば2.5 kV DC)で接続される(締め付けられる)。該高DC電圧は各DC−DCコンバータの出力電圧(例えば1.25kV DC)の2倍である。図1のワンラインダイアグラムを再び参照して、複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機(図2に示す)が複数の太陽光電池モジュール30に接続され得る。
14 中央グリッド同期多相調整電流源インバータシステム
14a−14d グリッドインバータパッケージ(GrIP)モジュール
16 随意バーチャル投入監視及び制御システム
16a バーチャル投入設備ウォッチドッグ(VIEW)モジュール
16b 中央制御モジュール
17 セキュアデータリンク
18 昇圧器
20 太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機(SPOT)
20a DC−DCコンバータ
20b プロセッサ
20c トランシーバ
20c’ 送信及び受信アンテナ
22 DCリンク
30 太陽光電池モジュール
31 光電池列
32 台座
Claims (11)
- 再生可能エネルギー公益事業規模電力システムであって、
高電圧再生可能エネルギーハーベスティングネットワークを備え、
該高電圧再生可能エネルギーハーベスティングネットワークは、
複数列の光電池モジュールにして、各光電池モジュールがDC出力部を有する複数列の光電池モジュールと、
複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機にして、各太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機が、前記複数列の光電池モジュールの少なくとも1つのDC出力部に接続する少なくとも1列の太陽エネルギーオプティマイザ入力部を有し、前記複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機各々が、プラスDCリンク及びマイナスDCリンクを有するDCリンクに接続する共通出力部を基準とするプラス高電圧DC出力部及びマイナス高電圧DC出力部を有し、前記プラス高電圧DC出力部が前記プラスDCリンクに接続し、前記マイナス高電圧DC出力部が前記マイナスDCリンクに接続し、前記共通出力部が前記DCリンクの共通部に接続し、前記複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機各々が、可変周波数制御共鳴インバータを持つ少なくとも一つのDC−DCコンバータを有し、前記可変周波数制御共鳴インバータが、前記DC出力部に接続する共鳴インバータ入力部と、絶縁変圧器により整流器の入力部に接続する共鳴インバータ出力部とを有し、前記整流器が、プラス整流出力部及びマイナス整流出力部に接続する出力部を有し、前記プラス整流出力部及びマイナス整流出力部が前記DCリンクに接続する複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機と、
複数のグリッドインバータパッケージモジュールを有する中央グリッド同期多相調整電流源インバータシステムにして、前記複数のグリッドインバータパッケージモジュール各々が、前記DCリンクに接続する入力部を有する中央グリッド同期多相調整電流源インバータシステムとを備える再生可能エネルギー公益事業規模電力システム。 - 前記少なくとも一つのDC−DCコンバータ各々は、
4つのDC−DCコンバータにして、該4つのDC−DCコンバータが第1DC−DCコンバータ別個組及び第2DC−DCコンバータ別個組を備え、該4つのDC−DCコンバータ各々は、前記少なくとも1列の太陽エネルギーオプティマイザ入力部各々に接続される光電池列インバータ入力部と、プラス整流出力部及びマイナス整流出力部とを有し、前記第1DC−DCコンバータ別個組が前記プラスDCリンクに並列に接続される前記プラス整流出力部を有し、前記第2DC−DCコンバータ別個組は前記マイナスDCリンクに並列に接続されるマイナス整流出力部を有し、前記第1DC−DCコンバータ別個組の前記マイナス整流出力部と第2DC−DCコンバータ別個組のプラス整流出力部はDCリンクの前記共通部に共に共通に接続される4つのDC−DCコンバータと、
前記4つのDC−DCコンバータ各々の光電池列インバータ入力部における光電池列インバータ入力電圧及び光電池列インバータ入力電流を検出及び監視するため、及び、前記4つのDC−DCコンバータ各々を最大電力点へと制御するためのプロセッサと、
前記複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機からの複数の高電圧再生可能エネルギーハーベスティングネットワークデータ、及び複数の中央グリッド同期多相調整電流源インバータシステムデータの送信及び受信のためのアンテナに接続されるトランシーバとを備える請求項1の再生可能エネルギー公益事業規模電力システム。 - 前記DCリンクは、
複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機水平バスにして、前記複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機水平バス各々が前記プラス高電圧DC出力部と、前記マイナス高電圧DC出力部と、前記複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機から選択された別個の複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機の共通出力部とを有する複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機水平バスと、
複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機垂直バスにして、前記複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機水平バス各々が前記複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機垂直バスの別個の一つに接続される複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機垂直バスとを備え、
前記再生可能エネルギー公益事業規模電力システムは、中央制御システムを更に備え、該中央制御システムは、
前記複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機水平バスに接続された前記複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機及び前記複数のグリッドインバータパッケージモジュール間で、複数の高電圧再生可能エネルギーハーベスティングネットワークデータを通信するための手段と、
複数の高電圧再生可能エネルギーハーベスティングネットワークデータ及び複数の中央グリッド同期多相調整電流源インバータシステムデータを送信及び受信するための手段とを備える請求項1の再生可能エネルギー公益事業規模電力システム。 - 前記プロセッサは、前記可変周波数制御共鳴インバータの動作周波数を変えることにより、前記4つのDC−DCコンバータ各々を最大電力点へと制御する請求項2の再生可能エネルギー公益事業規模電力システム。
- 高電圧再生可能エネルギーハーベスティングネットワークを備える公益事業規模再生可能エネルギーシステムからの再生可能エネルギーを取り入れ、変換し、監視し、かつ制御する方法であって、
前記高電圧再生可能エネルギーハーベスティングネットワークは、複数列の光電池モジュールにして、該複数列の光電池モジュール各々が収集器DC出力部を有する複数列の光電池モジュールと、複数のグリッドインバータパッケージモジュールを有する中央グリッド同期多相調整電流源インバータシステムとを備え、
前記方法は、前記高電圧再生可能エネルギーハーベスティングネットワーク内に分散する複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機により、前記複数列の太陽電池モジュールの収集器DC出力を最大電力点へと最適化する工程にして、該複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機各々が、プラスDCリンク及びマイナスDCリンクを有するDCリンクに接続される共通出力部を基準とするプラス高電圧DC出力部及びマイナス高電圧DC出力部を有し、前記プラス高電圧DC出力部が前記プラスDCリンクに接続され、前記マイナス高電圧DC出力部が前記マイナスDCリンクに接続され、前記共通出力部が前記DCリンクの共通部に接続され、太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機各々が、可変周波数制御共鳴インバータを持つ少なくとも一つのDC−DCコンバータを有し、前記可変周波数制御共鳴インバータが、収集器DC出力部の少なくとも一つに接続される共鳴インバータ入力部と、絶縁変圧器により整流器の出力部に接続される共鳴インバータ出力部とを有し、前記整流器が、プラス整流出力部及びマイナス整流出力部に接続される出力部を有し、前記プラス整流出力部及びマイナス整流出力部がDC出力部により前記DCリンクに接続される該工程と、
前記複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機の前記DC出力部をDCリンクにより中央グリッド同期多相調整電流源インバータシステムに接続する工程とを含む方法。 - 再生可能エネルギー公益事業規模電力システムであって、
高電圧再生可能エネルギーハーベスティングネットワークを備え、
該高電圧再生可能エネルギーハーベスティングネットワークは、
複数列の光電池モジュールにして、各光電池モジュールが列DC出力部を有する複数列の光電池モジュールと、
複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機にして、各太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機が、前記複数列の光電池モジュールの少なくとも1つの列DC出力部に接続する少なくとも1列の太陽エネルギーオプティマイザ入力部を有し、前記複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機各々が、プラスDCリンク及びマイナスDCリンクを有するDCリンクに接続する共通出力部を基準とするプラス高電圧DC出力部及びマイナス高電圧DC出力部を有し、前記プラス高電圧DC出力部が前記プラスDCリンクに接続し、前記マイナス高電圧DC出力部が前記マイナスDCリンクに接続し、前記共通出力部が前記DCリンクの共通部に接続し、前記複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機各々が、可変周波数制御共鳴インバータを持つ少なくとも一つのDC−DCコンバータを有し、前記可変周波数制御共鳴インバータが、前記列DC出力部に接続する共鳴インバータ入力部と、絶縁変圧器により整流器の入力部に接続する共鳴インバータ出力部とを有し、前記整流器が、前記DCリンクに接続される高電圧DC出力部に対するプラス整流出力部に接続される出力部を有する複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機とを備え、
前記DCリンクは、
複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機水平バスにして、前記複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機水平バス各々が前記プラス高電圧DC出力部と、前記マイナス高電圧DC出力部と、前記複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機から選択された別個の複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機の共通出力部とを有する複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機水平バスと、
複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機垂直バスにして、前記複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機水平バス各々が前記複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機垂直バスの別個の一つに接続される複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機垂直バスとを備え、
該再生可能エネルギー公益事業規模電力システムは、
複数のグリッドインバータパッケージモジュールを有する中央グリッド同期多相調整電流源インバータシステムにして、前記複数のグリッドインバータパッケージモジュール各々が、前記DCリンクに対する入力部を有する中央グリッド同期多相調整電流源インバータシステムと、
前記高電圧再生可能エネルギーハーベスティングネットワークと、前記複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機水平バスに接続される前記複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機と、前記中央グリッド同期多相調整電流源インバータシステムとを監視及び制御するためのバーチャル投入監視システム及び中央制御システムとを備える再生可能エネルギー公益事業規模電力システム。 - 前記複数列の光電池モジュール各々は複数の太陽電池モジュールを備え、
前記複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機各々は、
4つのDC−DCコンバータにして、該4つのDC−DCコンバータが第1DC−DCコンバータ別個組及び第2DC−DCコンバータ別個組を備え、該4つのDC−DCコンバータ各々は、前記少なくとも1列の太陽エネルギーオプティマイザ入力部に接続される光電池列インバータ入力部と、プラス整流出力部及びマイナス整流出力部とを有し、前記第1DC−DCコンバータ別個組は前記プラスDCリンクに並列に接続される前記プラス整流出力部を有し、前記第2DC−DCコンバータ別個組は前記マイナスDCリンクに並列に接続されるマイナス整流出力部を有し、前記第1DC−DCコンバータ別個組の前記マイナス整流出力部と第2DC−DCコンバータ別個組のプラス整流出力部がDCリンクの前記共通部に共に共通に接続される4つのDC−DCコンバータと、
前記4つのDC−DCコンバータ各々の光電池列インバータ入力部における光電池列インバータ入力電圧及び光電池列インバータ入力電流を検出及び監視するため、及び、前記4つのDC−DCコンバータ各々を最大電力点へと制御するためのプロセッサと、
前記複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機からの複数の高電圧再生可能エネルギーハーベスティングネットワークデータ、及び、複数の中央グリッド同期多相調整電流源インバータシステムデータの、前記バーチャル投入監視システム及び中央制御システムへの及びからの送信及び受信のためのアンテナに接続されるトランシーバとを備える請求項6の再生可能エネルギー公益事業規模電力システム。 - 前記中央制御システムは、
前記複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機及び前記複数のグリッドインバータパッケージモジュール間で通信するための手段と、
複数の高電圧再生可能エネルギーハーベスティングネットワークデータ及び複数の中央グリッド同期多相調整電流源インバータシステムデータを送信及び受信するための手段と、
前記バーチャル投入監視システムと通信するための手段とを備える請求項6の再生可能エネルギー公益事業規模電力システム。 - 前記バーチャル投入監視システムは、バーチャル投入設備ウォッチドッグコンピュータシステムを備え、
該バーチャル投入設備ウォッチドッグコンピュータシステムは、
複数の高電圧再生可能エネルギーハーベスティングネットワークデータ及び複数の中央グリッド同期多相調整電流源インバータシステムデータを収集するため;
3次元視覚型バーチャルリアリティディスプレイ環境における前記複数の高電圧再生可能エネルギーハーベスティングネットワークデータ及び前記複数の中央グリッド同期多相調整電流源インバータシステムデータの視覚表示のため;及び、
前記複数列の光電池モジュールの利用可能な照射に基づく高電圧電気グリッドへの投入のための高電圧再生可能エネルギーハーベスティングネットワークからの電力出力を予測するため、のものである請求項6の再生可能エネルギー公益事業規模電力システム。 - 前記プロセッサは、前記可変周波数制御共鳴インバータの動作周波数を変えることにより、前記4つのDC−DCコンバータ各々を最大電力点へと制御する請求項7の再生可能エネルギー公益事業規模電力システム。
- 高電圧再生可能エネルギーハーベスティングネットワークを備える公益事業規模再生可能エネルギーシステムからの再生可能エネルギーを取り入れ、変換し、監視し、かつ制御する方法であって、
前記高電圧再生可能エネルギーハーベスティングネットワークは、複数列の光電池モジュールにして、該複数列の光電池モジュール各々が列DC出力部を有する複数列の光電池モジュールと、
複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機にして、各太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機が、前記複数列の光電池モジュールの少なくとも1つの前記列DC出力部に接続する少なくとも1列の電力オプティマイザ入力部を有し、前記複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機各々が、プラスDCリンク及びマイナスDCリンクを有するDCリンクに接続する共通出力部を基準とするプラス高電圧DC出力部及びマイナス高電圧DC出力部を有し、前記プラス高電圧DC出力部が前記プラスDCリンクに接続し、前記マイナス高電圧DC出力部が前記マイナスDCリンクに接続し、前記共通出力部が前記DCリンクの共通部に接続し、前記複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機各々が、可変周波数制御共鳴インバータを持つ少なくとも一つのDC−DCコンバータを有し、前記可変周波数制御共鳴インバータが、前記列DC出力部に接続する共鳴インバータ入力部と、絶縁変圧器により整流器の入力部に接続する共鳴インバータ出力部とを有し、前記整流器が、プラス整流出力部及びマイナス整流出力部に接続する出力部を有し、前記プラス整流出力部及びマイナス整流出力部がDCリンクに接続する高電圧DC出力部を有する複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機とを備え、
前記DCリンクは、
複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機水平バスにして、前記複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機水平バス各々が前記プラス高電圧DC出力部と、前記マイナス高電圧DC出力部と、前記複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機から選択された別個の複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機の共通出力部とを有する複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機水平バスと、
複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機垂直バスにして、前記複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機水平バス各々が前記複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機垂直バスの別個の一つに接続される複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機垂直バスとを備え、
前記高電圧再生可能エネルギーハーベスティングネットワークは、複数のグリッドインバータパッケージモジュールを有する中央グリッド同期多相調整電流源インバータシステムを備え、
該方法は、前記複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機が前記複数の太陽エネルギーオプティマイザ及び送信機水平バスに接続される3次元視覚型バーチャルリアリティディスプレイ環境において前記高電圧再生可能エネルギーハーベスティングネットワークを視覚投入監視する工程と、
前記3次元視覚型バーチャルリアリティディスプレイ環境と通信する、高電圧再生可能エネルギーハーベスティングネットワーク及び中央グリッド同期多相調整電流源インバータシステムを中央制御する工程とを含む方法。
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