與發(fā)電機(jī)聯(lián)用的負(fù)載切斷控制模塊的制作方法
【專利摘要】一種用于與由發(fā)電機(jī)供電的電力系統(tǒng)聯(lián)用的負(fù)載管理設(shè)備，該負(fù)載管理設(shè)備選擇性地添加和切斷發(fā)電機(jī)上的負(fù)載以防止發(fā)電機(jī)過載。負(fù)載管理設(shè)備在學(xué)習(xí)模式期間學(xué)習(xí)各個負(fù)載的負(fù)載曲線，且執(zhí)行一個或多個負(fù)載切斷過程以控制哪些電力負(fù)載正在加載發(fā)電機(jī)。
【專利說明】與發(fā)電機(jī)聯(lián)用的負(fù)載切斷控制模塊

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體涉及負(fù)載管理系統(tǒng)，尤其涉及用于當(dāng)發(fā)電機(jī)將電功率供給到電力系統(tǒng)時(例如，當(dāng)通?？捎玫墓秒娫幢恢袛嗷蛘哂捎谄渌虿豢捎脮r)，自動地添加和切斷發(fā)電機(jī)上的電力負(fù)載的設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)電機(jī)具有廣泛的應(yīng)用。通常，發(fā)電機(jī)以待機(jī)模式操作，在待機(jī)模式中，通過公用電源所提供的電功率被監(jiān)控，使得如果來自公用電源的商用電功率停用或者由于其他原因被中斷一定的時段，則發(fā)電機(jī)的引擎自動或者由用戶手動地啟動，使發(fā)電機(jī)提供應(yīng)急電功率或者備用電功率。更具體地，引擎驅(qū)動交流發(fā)電機(jī)，提供電流以通常通過專用的配電面板(即，轉(zhuǎn)換面板)對所選擇的被連接到發(fā)電機(jī)的電力負(fù)載("電路")供電。
[0003]當(dāng)通過交流發(fā)電機(jī)所生成的電功率達(dá)到用戶期望的預(yù)定的電壓和頻率時，轉(zhuǎn)換開關(guān)將由用戶利用的負(fù)載從商用輸電線轉(zhuǎn)換到發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)然后將電功率供給到所選擇的負(fù)載，這些負(fù)載通常被視為關(guān)鍵負(fù)載，例如，HVAC設(shè)備、冰箱、照明設(shè)備、油池泵、井泵、和醫(yī)療設(shè)備(如果適用的話)。
[0004]美國國家電氣規(guī)范的2008版本(NEC 2008)要求增大額定發(fā)電機(jī)輸出與發(fā)電機(jī)上最大可能載荷的比值。因此，為了滿足NEC規(guī)定的供給/負(fù)荷要求，與以前所需的發(fā)電機(jī)相t匕，當(dāng)今需要更大的發(fā)電機(jī)，或者必須限制連接到發(fā)電機(jī)的負(fù)載。更大的發(fā)電機(jī)通常在購置成本和操作成本上更昂貴、具有更大的物理占用空間、且噪聲更大。例如，當(dāng)發(fā)電機(jī)用來對住宅提供應(yīng)急功率或者備用功率時，通常期望掩蓋或者通過其他方式淡化發(fā)電機(jī)的外觀。類似地，許多房主協(xié)會(homeower’s associat1n)具有噪音排放規(guī)格,這最終限制可以使用的發(fā)電機(jī)的尺寸。因而，通常需要體積較小的發(fā)電機(jī)。然而，降低發(fā)電機(jī)的物理尺寸通常會導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的額定功率輸出的降低，這會限制在公用電源中斷期間由發(fā)電機(jī)供電的電力負(fù)載的數(shù)量。然而，甚至當(dāng)公用電源不可用時，許多用戶更愿意對盡可能多的電力負(fù)載供電。采用NEC 2008，可連接到發(fā)電機(jī)的負(fù)載的數(shù)量進(jìn)一步受到限制。
[0005]工程師在設(shè)計較小的發(fā)電機(jī)而不犧牲功率輸出所面對的挑戰(zhàn)之一是:當(dāng)發(fā)電機(jī)用來在公用電源中斷或故障期間將電功率供給到連接到發(fā)電機(jī)的負(fù)載時，防止發(fā)電機(jī)的過載。一個解決方案需要電工通過轉(zhuǎn)換面板僅硬線化(hardwire)發(fā)電機(jī)能夠支持的那些負(fù)載。因此，對于該傳統(tǒng)的有線方法，如果發(fā)電機(jī)的尺寸被設(shè)計成供給200安培(Amp)的輸出，例如，連接到發(fā)電機(jī)的電力負(fù)載通過轉(zhuǎn)換面板的總的電流消耗會被限制到約200Amp。NEC2008允許用戶使他們的監(jiān)控的功率使用例如持續(xù)30天作為用于峰值功率使用的記錄。該數(shù)據(jù)然后可以用來選擇合適尺寸的發(fā)電機(jī)。然而，該過程通常是昂貴的且通常將導(dǎo)致用戶需要或者要求更大尺寸的發(fā)電機(jī)。
[0006]另一類型的解決方案是使用控制模塊，例如，在第2007/0222295號美國公開所描述的控制模塊，其基于在發(fā)電機(jī)上產(chǎn)生的要求來添加或者切斷負(fù)載。采用該基于微處理器的模塊，如果給定的負(fù)載被關(guān)閉或者以其他方式?jīng)]有對發(fā)電機(jī)加載，則控制模塊將負(fù)載添加在發(fā)電機(jī)上。類似地，如果聯(lián)機(jī)負(fù)載的電流消耗超過發(fā)電機(jī)的額定輸出或者過載條件的一些其他代表值，則控制模塊將命令信號提供到一個或多個遠(yuǎn)程可控開關(guān)以切斷(在電學(xué)上斷開連接)一個或多個電力負(fù)載，直到在發(fā)電機(jī)上的負(fù)荷匹配于或者低于發(fā)電機(jī)的額定輸出。多個負(fù)載通常被劃分優(yōu)先級，通過劃分優(yōu)先級設(shè)置添加或者切斷負(fù)載的次序，即，遠(yuǎn)程可控開關(guān)被切換。在該方面，如果將新的負(fù)載添加到待由發(fā)電機(jī)供電的負(fù)載，則負(fù)載必須被重新劃分優(yōu)先級。該重新劃分優(yōu)先級通常需要電工對負(fù)載如何連接到轉(zhuǎn)換面板或者改變遠(yuǎn)程可控開關(guān)和負(fù)載的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行重新布線，使得控制模塊以正確的次序連接負(fù)載和與負(fù)載斷開連接。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明旨在與由發(fā)電機(jī)供電的電力系統(tǒng)聯(lián)用的負(fù)載管理設(shè)備，該負(fù)載管理設(shè)備選擇性地添加和切斷在發(fā)電機(jī)上的負(fù)載以防止發(fā)電機(jī)過載。負(fù)載管理設(shè)備在學(xué)習(xí)模式期間學(xué)習(xí)各個負(fù)載的負(fù)載曲線且執(zhí)行一個或多個負(fù)載切斷過程以控制哪個電力負(fù)載加載到發(fā)電機(jī)?；陬A(yù)置的偏好順序，負(fù)載管理設(shè)備不需要添加或切斷負(fù)載。在該方面，負(fù)載管理設(shè)備不限于當(dāng)新負(fù)載被添加到電力系統(tǒng)時要求熟練的專業(yè)人員(例如，持證電工)重新布線的預(yù)布線布置。
[0008]本發(fā)明可以體現(xiàn)在與住宅、辦公大樓等連接的功率管理模塊和發(fā)電機(jī)中。在該實施方式中，功率管理模塊包括第一輸入，所述第一輸入接收來自所述發(fā)電機(jī)可用的電功率的電源值，和至少一個第二輸入，所述至少一個第二輸入接收用于所述多個電力負(fù)載的電力負(fù)荷值。該模塊還具有處理器，所述處理器被編程用以適應(yīng)性地添加和切斷接收來自所述發(fā)電機(jī)的電功率的負(fù)載，以保持發(fā)電機(jī)上的載荷在所述電源值處或者低于所述電源值。
[0009]本發(fā)明還體現(xiàn)在用于控制通過多個電力負(fù)載放置在發(fā)電機(jī)上的載荷的負(fù)載管理設(shè)備中。該設(shè)備包括適于測量發(fā)電機(jī)的電流輸出的電流傳感裝置和可操作用以將所述多個電力負(fù)載可切換地連接到所述發(fā)電機(jī)的多個遠(yuǎn)程可控開關(guān)裝置?？刂破鞅痪幊逃靡詫㈤_關(guān)信號提供到所述遠(yuǎn)程可控開關(guān)裝置，以將所述電力負(fù)載單獨(dú)地連接到所述發(fā)電機(jī)，使得由所述所連接的電力負(fù)載所放置于所述發(fā)電機(jī)上的總載荷不超過預(yù)置的過載值。另外，所述控制器還被編程用以添加或切斷電力負(fù)載，使得所述預(yù)置的過載值不被超過且所述發(fā)電機(jī)上的所述總載荷基本上處于預(yù)置的效率值。
[0010]本發(fā)明還可以體現(xiàn)在管理發(fā)電機(jī)上的電功率消耗的方法中。在一個實施方式中，該方法包括:基于通過多個電力負(fù)載的各個電力負(fù)載放置在公用電源上的電力載荷，對所述多個電力負(fù)載單獨(dú)地劃分優(yōu)先級，所述公用電源通常將電功率供給到所述多個電力負(fù)載。該方法還包括在所述公用電源中斷時，將所述多個電力負(fù)載電連接到所述發(fā)電機(jī)，使得所述發(fā)電機(jī)能夠?qū)㈦姽β使┙o到所述多個電力負(fù)載。以及，如果在所述發(fā)電機(jī)上的載荷超過預(yù)置的載荷值，則將所述多個電力負(fù)載與所述發(fā)電機(jī)電隔離，然后基于來自所述多個電力負(fù)載的優(yōu)先級劃分的偏好次序，將所述多個電力負(fù)載單獨(dú)地重新連接到所述發(fā)電機(jī)。在該方面，所述多個電力負(fù)載以所述偏好次序被重新連接，直到作為所連接的所述電力負(fù)載的所述電力負(fù)載產(chǎn)生的載荷達(dá)到所述預(yù)置的載荷值。
[0011]從以下具體說明和附圖，本發(fā)明的其他目的、特征和優(yōu)點對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將變得明顯。然而，應(yīng)該理解，盡管指出了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，然而【具體實施方式】和特定實施例通過例證而非限制的方式給出。在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以做出多種變化和變型而不脫離其精神，且本發(fā)明包括所有這樣的變型。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]附圖示出執(zhí)行本發(fā)明當(dāng)前所構(gòu)思的最佳方式。
[0013]在附圖中:
[0014]圖1是在公用電源的中斷期間將電功率供給到電力系統(tǒng)的備用電源系統(tǒng)或者緊急電源系統(tǒng)的示意圖；
[0015]圖2是用于使用根據(jù)本發(fā)明的實施方式的圖1的電源系統(tǒng)的負(fù)載管理設(shè)備的示意圖；和
[0016]圖3和圖4是列舉根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的負(fù)載管理過程的步驟的流程圖。

【具體實施方式】
[0017]圖1示出用于將發(fā)電機(jī)12與位于建筑物16(例如，住宅)的內(nèi)部中的主配電面板或者負(fù)載中心14互相連接的電源進(jìn)線布置10。在圖1的電源進(jìn)線布置中，轉(zhuǎn)換開關(guān)18被安裝成與主面板14相鄰，且借助由在主面板14和轉(zhuǎn)換開關(guān)18之間延伸的導(dǎo)管20所封閉的一系列導(dǎo)線與主面板14互相連接。
[0018]第一導(dǎo)管22從發(fā)電機(jī)12延伸到轉(zhuǎn)換開關(guān)18。第二導(dǎo)管24從公用電源26延伸到轉(zhuǎn)換開關(guān)18。第一導(dǎo)管22和第二導(dǎo)管24以常規(guī)的方式連接到轉(zhuǎn)換開關(guān)18，因此本文不再進(jìn)一步闡述。
[0019]在優(yōu)選的實施方式中，在公用電源中斷時，使發(fā)電機(jī)12自動運(yùn)行。在該方面，用戶不需要手動啟動發(fā)電機(jī)12以開始備用電功率的供給。如本領(lǐng)域中所已知的，當(dāng)公用電源中斷時，轉(zhuǎn)換開關(guān)18將信號發(fā)送到發(fā)電機(jī)12，使發(fā)電機(jī)12啟動。
[0020]現(xiàn)參考圖2，本發(fā)明提供了用于與發(fā)電機(jī)12和轉(zhuǎn)換開關(guān)18聯(lián)用的負(fù)載管理設(shè)備28。可以添加到現(xiàn)有的電源進(jìn)線布置10的負(fù)載管理設(shè)備28包括:控制模塊30、遠(yuǎn)程可控斷路器32、和電流傳感器34。在一個實施方式中，電流傳感器34是電流互感器。電流傳感器34提供電流信號，當(dāng)發(fā)電機(jī)將功率提供到功率轉(zhuǎn)換開關(guān)18時，該電流信號正比于由發(fā)電機(jī)12所提供的功率輸出的AC電流，且當(dāng)公用電源將電功率輸送到功率轉(zhuǎn)換開關(guān)18時，該電流信號正比于通過公用電源26所提供的功率輸出的AC電流。如本領(lǐng)域中所已知的，轉(zhuǎn)換開關(guān)18在發(fā)電機(jī)12和公用電源26之間切換負(fù)載中心14的連接。對于典型的住宅安裝，轉(zhuǎn)換開關(guān)18是200Amp的開關(guān)，且?guī)в刑砑拥睫D(zhuǎn)換開關(guān)18的負(fù)載側(cè)的電流傳感器34。當(dāng)發(fā)電機(jī)12將電功率輸送到功率轉(zhuǎn)換開關(guān)18的電路(“電力負(fù)載”)時，電流傳感器34測量在發(fā)電機(jī)12上的電流消耗。
[0021]遠(yuǎn)程可控斷路器32通過連接線36與控制模塊30通信連接，該連接線36可以是用來傳輸控制信號的任何常規(guī)傳輸導(dǎo)線?？商孢x地，遠(yuǎn)程可控斷路器32和控制模塊30可分別包括無線通信裝置(例如，發(fā)射器、接收器和天線等)，用于將控制信號無線發(fā)送到遠(yuǎn)程可控斷路器32。
[0022]遠(yuǎn)程可控斷路器32優(yōu)選是代替負(fù)載中心14的常規(guī)斷路器的模制外殼式斷路器。在該方面，斷路器32與所選擇的電路38可操作地關(guān)聯(lián)且除了提供切換之外，還提供電路保護(hù)功能。
[0023]在一個實施方式中，對于各個電路38，存在遠(yuǎn)程可控斷路器32?？商孢x地，如圖2中所示，所選擇的電路40可以不具有與其關(guān)聯(lián)的遠(yuǎn)程可控斷路器32。在這樣的實施方式中，具有常規(guī)斷路器42的電路40不是借助從控制模塊30所接收的命令來選擇性地連接發(fā)電機(jī)12或者與發(fā)電機(jī)12斷開連接。因此，這些電路會總是能使負(fù)荷施加在發(fā)電機(jī)12上，除非它們的斷路器42已經(jīng)被手動切換到關(guān)閉(OFF)位置?？梢詷?gòu)思，這些“非可切換的”電路將用于那些電路(其中，例如，在公用電源中斷期間，房主總是需要由發(fā)電機(jī)12供電)，例如，醫(yī)療器械、HVAC系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、油池泵等?？梢岳斫?，例如，遠(yuǎn)程可控斷路器32的數(shù)量隨著每次安裝而變化且必須符合通過由美國電氣規(guī)范(Nat1nal Electrical Code)所需的負(fù)荷計算要求。
[0024]可以構(gòu)思:當(dāng)公用電源或者發(fā)電機(jī)將功率輸送到功率轉(zhuǎn)換開關(guān)時，可以獲取電流信息。在該方面，在本發(fā)明的一個實施方式中，當(dāng)公用電源將電功率提供到電源進(jìn)線箱時，控制模塊30周期性地執(zhí)行學(xué)習(xí)循環(huán)。而在一個優(yōu)選的學(xué)習(xí)方式中構(gòu)思多種類型的學(xué)習(xí)過程時，控制模塊30控制遠(yuǎn)程可控斷路器32以將它們的相應(yīng)電路38首先與公用電源隔離。此后，控制模塊30每次使各個負(fù)載返回聯(lián)機(jī)一次。各個電路38被再次連接到公用電源且允許實現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)。一旦實現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)，即，在公用電源上的電流消耗已經(jīng)穩(wěn)定，則控制模塊30讀取電流傳感器34的輸出且在存儲器(未示出)中將所連接的負(fù)載的電流值存儲為負(fù)載的負(fù)載曲線。負(fù)載然后再次與公用電源隔離。該過程然后重復(fù)用于各個遠(yuǎn)程可控負(fù)載直到各個負(fù)載的負(fù)載曲線被存儲。優(yōu)選地，反復(fù)地執(zhí)行學(xué)習(xí)模式使得負(fù)載曲線被例行更新以解釋在單獨(dú)的電路中的載荷特性的變化。
[0025]如下文更全面地闡述，本發(fā)明限制需要控制在發(fā)電機(jī)12上的負(fù)載的添加和切斷的輸入數(shù)量。在一個優(yōu)選的實施方式中，通過控制模塊30來添加和切斷負(fù)載所需的信息是各個負(fù)載的負(fù)載曲線、用于發(fā)電機(jī)12的輸出、以及用于發(fā)電機(jī)12的額定功率。還可以構(gòu)思:控制模塊30可以被編程用以基于發(fā)電機(jī)12的額定輸出確定發(fā)電機(jī)12的最佳負(fù)荷值(即，最大的效率值)。例如，盡管發(fā)電機(jī)12可以規(guī)定為支持200Amp的消耗，然而控制模塊30可以以一定百分比(例如，額定輸出的80%)設(shè)置最佳值，因此，對于該實施例，將在發(fā)電機(jī)12上的穩(wěn)態(tài)負(fù)荷限制到160Amp的消耗。
[0026]現(xiàn)參考圖3，現(xiàn)將闡述在公用電源失去時控制模塊30的操作。應(yīng)該理解，控制模塊30可以被編程用以在公用電源失去時不同地操作。
[0027]在所示出的過程44中，在框46處，當(dāng)公用電源失去時，控制模塊30首先打開所有的遠(yuǎn)程可控斷路器32。在觀測到預(yù)置的延遲周期48之后，在框50處，控制模塊30然后啟動發(fā)電機(jī)12。在發(fā)電機(jī)12已經(jīng)預(yù)熱且實現(xiàn)相對的穩(wěn)態(tài)操作之后，在框52處，轉(zhuǎn)換開關(guān)18轉(zhuǎn)換負(fù)載(即，負(fù)載中心14)以接收來自發(fā)電機(jī)12的電功率?？刂颇K30然后在框54處讀取電流傳感器34的輸出以在框56處確定來自發(fā)電機(jī)12可用的電功率。如果編程做到這一點，控制模塊30然后從框54處可用的電功率讀數(shù)確定對于發(fā)電機(jī)12的負(fù)荷效率值。然而，可以理解，控制模塊30可以被不同地編程且因此將發(fā)電機(jī)12的負(fù)荷限制在可用的功率級別或者一些其他的導(dǎo)出值。例如，可以構(gòu)思:控制模塊30可包括加載有數(shù)據(jù)的存儲器(未示出)，該數(shù)據(jù)例如為提供在最佳發(fā)電機(jī)效率與對于所用的特定的模擬發(fā)電機(jī)的可用的發(fā)電機(jī)輸出或者開銷。因此，可以構(gòu)思:控制模塊30的存儲器可以預(yù)加載用于各個型號的發(fā)電機(jī)的性能曲線或者數(shù)據(jù)。
[0028]一旦發(fā)電機(jī)12上的載荷限值在框54或者框56處被計算、導(dǎo)出或者以其他方式確定，則然后使控制模塊30開始使遠(yuǎn)程可控負(fù)載聯(lián)機(jī)，即，加載發(fā)電機(jī)12。可以理解，如果負(fù)載中心14配備有常規(guī)的斷路器42，則當(dāng)公用電源不可用且發(fā)電機(jī)12運(yùn)行時，那些負(fù)載(即，分支電路)被自動地連接到發(fā)電機(jī)12。因此，當(dāng)過程44使控制模塊30開始使遠(yuǎn)程可控負(fù)載聯(lián)機(jī)時，控制模塊30必須考慮在發(fā)電機(jī)12上已有的聯(lián)機(jī)負(fù)載。
[0029]在優(yōu)選的實施方式中，遠(yuǎn)程可控負(fù)載每次被聯(lián)機(jī)一個負(fù)載，使得控制模塊30可以確定各個負(fù)載在發(fā)電機(jī)12上的影響?？刂颇K使負(fù)載聯(lián)機(jī)的次序可以被改變以適應(yīng)用戶偏好或者可以是自適應(yīng)的。例如，在一個實施方式中，基于在存儲器中所存儲的負(fù)載曲線，控制模塊30依次使負(fù)載先于較小的負(fù)載與較大的負(fù)載聯(lián)機(jī)?？商孢x地，用戶可以期望先于較大的負(fù)載與較小的負(fù)載聯(lián)機(jī)。
[0030]在自適應(yīng)系統(tǒng)中，使控制模塊30確定負(fù)載的組合，其最大化來自發(fā)電機(jī)12的可用功率。因此，在該實施方式中，過程44使控制模塊30在框58處對所有已知的負(fù)載核查負(fù)載曲線，然后在框60處對負(fù)載的各個組合一起重復(fù)地分組以確定使哪個負(fù)載聯(lián)機(jī)。應(yīng)該理解，可以進(jìn)行各種數(shù)據(jù)分析以確定考慮對于控制模塊30的各種組合。此外，可以構(gòu)思:負(fù)載可以基于用戶偏好被分配加權(quán)因子，例如，使得用戶所期望的負(fù)載被給予優(yōu)先處理。還可以構(gòu)思:其他加權(quán)因子可以被分配到各個負(fù)載。例如，季節(jié)信息或者日時信息可以用來對負(fù)載加權(quán)以具有較高的優(yōu)先級。因此，例如，包括家用AC單元的負(fù)載可以在夏季月份中的白天期間可以更大幅度地加權(quán)。
[0031]在框60處已經(jīng)確定被認(rèn)為優(yōu)化發(fā)電機(jī)12上的載荷的負(fù)載組合之后，通過將合適的控制信號提供到對應(yīng)的遠(yuǎn)程可控斷路器32，在框62處，控制模塊30然后以組合添加第一負(fù)載。在框64處，控制模塊30然后讀取電流傳感器34的輸出。在框66處，控制模塊30然后確定另外的發(fā)電機(jī)開銷是否可用。如果是可用68，則控制模塊30回到框62且以分組添加下一個負(fù)載。過程44然后經(jīng)過框64和框66直到另外的發(fā)電機(jī)開銷是不可用的。因此，當(dāng)另外的發(fā)電機(jī)開銷不可用時70，控制模塊30回到框64且維持現(xiàn)狀直到另外的發(fā)電機(jī)開銷變得可用。
[0032]因此，可以理解，當(dāng)控制模塊30命令遠(yuǎn)程可控斷路器32依次使遠(yuǎn)程可控負(fù)載聯(lián)機(jī)時，控制模塊30繼續(xù)讀取電流傳感器34的輸出使得被聯(lián)機(jī)的負(fù)載的數(shù)量或者組合可以根據(jù)發(fā)電機(jī)12的輸出的變化來調(diào)整。
[0033]現(xiàn)參考圖4，在遠(yuǎn)程控制電路38加載到發(fā)電機(jī)12的任何時刻，通過控制模塊30來執(zhí)行切斷過程72。切斷過程72被設(shè)計成發(fā)電機(jī)12的輸出出現(xiàn)下降的任何時刻，切斷負(fù)載。在該方面，在框74處，切斷過程72開始讀取電流傳感器34的輸出。在框76處，控制模塊30然后確定在發(fā)電機(jī)12上的載荷是否超過在框56處所確定的負(fù)荷效率值。如果是(直線78)，則控制模塊30然后將命令信號發(fā)送到遠(yuǎn)程可控斷路器32之一以移動到打開(OPEN)或者OFF位置，以便使對應(yīng)的電路38與發(fā)電機(jī)電隔離。在優(yōu)選的實施方式中，最后添加的負(fù)載是在過載條件下切斷的第一負(fù)載；然而，可以理解，本發(fā)明不限于此且其他方案可以用來確定切斷負(fù)載的次序，例如，基于負(fù)荷值切斷負(fù)載。如果負(fù)荷值不超過效率值(直線82)，則該過程回到框74。然而，如果負(fù)載在框80處被切斷，則過程72使控制模塊30回到框74且重新確定發(fā)電機(jī)12上的負(fù)荷是否超過負(fù)荷效率值(框76)。如果仍然是這樣，則在框80處，另一負(fù)載必須被切斷。該循環(huán)持續(xù)直到發(fā)電機(jī)12上的負(fù)荷低于負(fù)荷效率值。
[0034]還可以構(gòu)思，控制模塊30在學(xué)習(xí)模式期間可以確定多種組合以連接到發(fā)電機(jī)12，其中，控制模塊30從公用電源26與負(fù)載的各種組合選擇性地連接/斷開連接。這些“組合”負(fù)載曲線然后可以存儲在存儲器中(未示出)且用來控制哪個負(fù)載被聯(lián)機(jī)，公用電源從而變得不可用。
[0035]再次簡略地參考圖3，可以理解，如果控制模塊30被編程用以根據(jù)發(fā)電機(jī)12的可用電功率得出負(fù)荷效率值，則控制模塊根據(jù)發(fā)電機(jī)12的輸出的變化反復(fù)更新負(fù)荷效率值。因此，例如，如果發(fā)電機(jī)12的可用輸出應(yīng)該下降或上升，則控制模塊30確定新的負(fù)荷效率值且采用更新值執(zhí)行過程44的其他步驟。
[0036]可以構(gòu)思:控制模塊30可以與自動控制負(fù)載(例如，恒溫控制的AC單元)進(jìn)行通信連接，使得控制模塊30基于該負(fù)載的操作狀態(tài)可以使負(fù)載聯(lián)機(jī)或者切斷負(fù)載。因此，例如，如果含有恒溫控制的家用AC單元的負(fù)載最初被連接到發(fā)電機(jī)12且運(yùn)行以對住宅提供冷卻空氣，然后通過如恒溫器(未示出)的命令被關(guān)閉，則控制模塊30接收來自恒溫器的信號(通過輸電線或者通過無線通信)，其通知控制模塊30:AC已經(jīng)被暫時關(guān)閉。控制模塊30然后添加新的負(fù)載以補(bǔ)償發(fā)電機(jī)12上負(fù)荷的降低。然而，為了確保當(dāng)恒溫器使AC單元再次運(yùn)行時發(fā)電機(jī)12不過載，當(dāng)恒溫器指示AC恢復(fù)操作時控制模塊30接收來自恒溫器的信號。在收到這樣的信號時，控制模塊30從發(fā)電機(jī)12切斷負(fù)載。在一個實施方式中，控制模塊30以最后打開/首先關(guān)閉(last on/first off)的方式切斷負(fù)載。當(dāng)然，本發(fā)明并不受這樣的限制，且可以根據(jù)不同的方案切斷負(fù)載。
[0037]在一個實施方式中，控制模塊30容納在較小尺寸的外殼(未示出)內(nèi)，這允許其牢固地安裝到用戶的配電面板(例如，轉(zhuǎn)換面板18)。控制模塊30可具有其本身的電池(未示出)或者可以關(guān)閉發(fā)電機(jī)12的電池(未示出)。
[0038]如上文所指出的，在本發(fā)明的一個實施方式中，基于發(fā)電機(jī)12的輸出，控制模塊30確定添加和切斷哪些負(fù)載。在該方面，可以理解，本發(fā)明提供了一種不依賴于發(fā)電機(jī)12的尺寸的負(fù)載管理系統(tǒng)。該負(fù)載管理系統(tǒng)適于發(fā)電機(jī)的瞬時輸出且確定對于發(fā)電機(jī)上各個負(fù)載的負(fù)載曲線。因此，當(dāng)新負(fù)載被添加到系統(tǒng)時，控制模塊30在學(xué)習(xí)模式期間將學(xué)習(xí)對于新負(fù)載的負(fù)載曲線，然后將新負(fù)載視為與系統(tǒng)上的其他負(fù)載相同。在該方面，與當(dāng)新負(fù)載添加到系統(tǒng)時要求重新布線和/或優(yōu)先級變化的其他負(fù)載管理系統(tǒng)不同，本發(fā)明適于新負(fù)載而不要求重新布線或者重新排序。
[0039]本發(fā)明可以做出多種變化和變型而不脫離其精神。根據(jù)所附的權(quán)利要求書，這些變化的范圍將變得明顯。
【權(quán)利要求】
1.一種管理發(fā)電機(jī)上的電功率消耗的方法，包括: 基于通過多個電力負(fù)載的各個電力負(fù)載放置在公用電源上的電力載荷，對所述多個電力負(fù)載單獨(dú)地劃分優(yōu)先級，所述公用電源通常將電功率供給到所述多個電力負(fù)載； 在所述公用電源中斷時，將所述多個電力負(fù)載電連接到所述發(fā)電機(jī)，使得所述發(fā)電機(jī)能夠?qū)㈦姽β使┙o到所述多個電力負(fù)載；以及 如果在所述發(fā)電機(jī)上的載荷超過預(yù)置的載荷值，則將所述多個電力負(fù)載與所述發(fā)電機(jī)電隔離，然后基于來自所述多個電力負(fù)載的優(yōu)先級劃分的偏好次序，將所述多個電力負(fù)載單獨(dú)地重新連接到所述發(fā)電機(jī)，其中所述多個電力負(fù)載以所述偏好次序被重新連接，直到作為所連接的所述電力負(fù)載的所述電力負(fù)載產(chǎn)生的載荷達(dá)到所述預(yù)置的載荷值。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述多個電力負(fù)載以階梯式偏好次序被重新連接使得每次將一個電力負(fù)載重新電連接到所述發(fā)電機(jī)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括基于來自所述發(fā)電機(jī)的可用電功率，設(shè)定所述預(yù)置的載荷值。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，還包括監(jiān)控所述發(fā)電機(jī)的功率輸出值且響應(yīng)于可用電功率的變化而調(diào)整所述預(yù)置的載荷值。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中對所述多個電力負(fù)載劃分優(yōu)先級還包括:識別關(guān)鍵負(fù)載以及對所述關(guān)鍵負(fù)載排序，使得所述偏好次序首先使關(guān)鍵負(fù)載先于非關(guān)鍵負(fù)載重新連接到所述發(fā)電機(jī)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中關(guān)鍵負(fù)載包括對AC單元、制冷單元和醫(yī)療設(shè)備中的至少一個提供電功率的電路。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括當(dāng)所述多個電力負(fù)載由所述公用電源供給電功率時，再次反復(fù)地對所述多個電力負(fù)載重新劃分優(yōu)先級。
8.一種用于控制通過多個電力負(fù)載放置在發(fā)電機(jī)上的載荷的負(fù)載切斷設(shè)備，其中各個電力負(fù)載具有負(fù)載曲線，所述設(shè)備包括: 電流傳感裝置，所述電流傳感裝置適于測量發(fā)電機(jī)的電流輸出； 多個遠(yuǎn)程可控開關(guān)裝置，所述多個遠(yuǎn)程可控開關(guān)裝置可操作用以將所述多個電力負(fù)載可切換地連接到所述發(fā)電機(jī)；和 控制器，所述控制器被編程用以將開關(guān)信號提供到所述遠(yuǎn)程可控開關(guān)裝置，以將所述電力負(fù)載單獨(dú)地連接到所述發(fā)電機(jī)，使得由所述所連接的電力負(fù)載所放置于所述發(fā)電機(jī)上的總載荷不超過預(yù)置的過載值，且其中所述控制器還被編程用以添加或切斷電力負(fù)載，使得所述預(yù)置的過載值不被超過且所述發(fā)電機(jī)上的所述總載荷基本上處于預(yù)置的效率值。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述控制器是具有可執(zhí)行代碼的可編程裝置，所述可執(zhí)行代碼使所述控制器從所述發(fā)電機(jī)的可用功率值確定哪個電力負(fù)載電連接到所述發(fā)電機(jī)。
10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中所述控制器被編程用以從所述發(fā)電機(jī)的額定功率輸出確定所述預(yù)置的過載值。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述控制器被編程用以在失去公用電源時使所有的負(fù)載與所述發(fā)電機(jī)電隔離，此后基于所學(xué)習(xí)的所述多個電力負(fù)載的負(fù)載曲線，以階梯方式將所述電力負(fù)載重新連接到所述發(fā)電機(jī)。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述控制器被編程用以執(zhí)行學(xué)習(xí)模式，其中，所述多個電力負(fù)載的所述負(fù)載曲線被學(xué)習(xí)，以及其中當(dāng)所述公用電源將電功率輸送到所述多個電力負(fù)載時，執(zhí)行所述學(xué)習(xí)模式。
13.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述控制器還被編程用以以預(yù)定的時間間隔反復(fù)執(zhí)行所述學(xué)習(xí)模式。
14.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中所述控制器還被編程用以周期性地從所述公用電源添加和切斷負(fù)載且確定具有接近于所述預(yù)置的效率值的聯(lián)合功率消耗的所述電力負(fù)載的一個或多個組合。
15.—種用于管理放置在發(fā)電機(jī)上的負(fù)載的功率管理模塊,該發(fā)電機(jī)正在對多個通常由公用電源供電的電力負(fù)載供給電功率，所述模塊包括: 第一輸入，所述第一輸入接收來自所述發(fā)電機(jī)可用的電功率的電源值； 至少一個第二輸入，所述至少一個第二輸入接收用于所述多個電力負(fù)載的電力負(fù)荷值；和 處理器，所述處理器被編程用以適應(yīng)性地添加和切斷接收來自所述發(fā)電機(jī)的電功率的負(fù)載，以保持發(fā)電機(jī)上的載荷在所述電源值處或者低于所述電源值。
16.如權(quán)利要求15所述的功率管理模塊,其中所述第一輸入包括測量所述發(fā)電機(jī)的電流輸出的電流互感器。
17.如權(quán)利要求16所述的功率管理模塊，其中所述處理器還被編程用以學(xué)習(xí)所述多個電力負(fù)載的各個電力負(fù)載的負(fù)載曲線，且其中所述處理器被編程用以當(dāng)公用電源對所述多個電力負(fù)載提供電功率時，學(xué)習(xí)所述負(fù)載曲線。
18.如權(quán)利要求17所述的功率管理模塊，其中當(dāng)將新的電力負(fù)載添加到所述多個電力負(fù)載時，所述處理器還被編程用以學(xué)習(xí)所述新的電力負(fù)載的負(fù)載曲線。
19.如權(quán)利要求15所述的功率管理模塊，還包括多個遠(yuǎn)程可控開關(guān)，其中各個開關(guān)被可通信地連接到所述處理器且可操作用以選擇性連接電力負(fù)載到所述發(fā)電機(jī)和使電力負(fù)載與所述發(fā)電機(jī)斷開連接。
【文檔編號】H02J9/06GK104272556SQ201380020686
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2013年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月17日
【發(fā)明者】弗朗西斯·X·威德爾, 雅各布·J·托馬斯, 史蒂文·J·威爾考克斯, 格雷格·維斯施塔特, 卡邁恩·福特 申請人:杰耐瑞克動力系統(tǒng)公司