发电负载控制的制作方法

本发明总的来说涉及公用电网内的可再生能源发电。特别地，本发明涉及一种用于控制可再生能源到一个或更多个负载的分配的系统、方法和装置。本公开的实施例总的来说涉及绿色技术。

背景技术：

本文中对任何现有技术的引用不应被视为承认此现有技术在本申请的优先权日期构成相关技术领域中的公知常识的任何部分。

电力或者电功率是现代生活的基本部分。在住宅、企业、机构和其它场所中，消费者以各种方式使用电力。公用设施通过传输网络和线路和变压器来输送由发电厂产生的电功率。此网络在下文中被称为“输配电网络”、“电网”、“网”或者“电力网”。

为了减少二氧化碳的排放，居民和企业被鼓励安装从可再生能源(诸如太阳能辐照、空气和地热、风、波浪和潮汐)捕捉能量的装置。可再生能源装置可采用各种形式，包含(例如)太阳能热水器、太阳能光伏发电机、风力涡轮机以及波浪和潮汐发电机。可再生发电系统(例如，风能和太阳能发电系统)提供各种优点，包含从实际上取之不尽的供给源提供安全电功率。可再生能源除了环境因素之外，还包含例如输电损耗低和供应安全等优点，这是因为能量生产通常位于电力消费者附近，因此减小传输距离。

然而，因风力强度的改变、太阳能的气候上和季节上的改变所致的可再生能源的能量供应的不稳定性对向消费者供应可靠的电能造成阻碍，并且因此，终端消费者通常保持连接到主电网。多数企业和家庭使用的峰值电功率通常是在白天时间，特别是在空调需求最大的夏季月份期间。阳光充足的地理区域对于例如通过光伏电池进行太阳能收集来说是理想的。通常，所收集的太阳能用于对蓄电装置(例如，电池)充电而该蓄电装置然后可用于在夜间对灯供电，或者被转换为ac并供应到通常用电网电力供电的负载。

虽然一直鼓励居民和企业安装从可再生能源捕捉能量的装置以用于个人消耗或将多余的电功率提供到电网中，但存在与个别居民和企业将电功率供应回电网相关联的问题，这些问题未被良好理解，也不为人所知。

例如，在许多居民或企业的地理位置相同的情形下，将多余电功率从这些居民和企业供应回电网导致局部电压变动问题。当然，电压变动是当考虑电力发电机通过电网提供到终端消费者的电力质量时的重要参数。在电压变动受到影响以致于电压增大或减小而超出通常接受的电压阈值的情形下，居民和企业将注意到电压增大和减小。虽然过大电压可具有损坏连接到电网的设备的影响，但电压不能维持在常用电压变动参数内的影响因发光变得比其正常操作更亮或更暗而最为显著。不能将电压变动维持在可接受的阈值内会影响电负载的操作和许多电气装置的预期使用寿命。

随着消费者被越来越多地鼓励连接较多可再生能源以用于个人消耗并且也被鼓励将多余电能提供回电网中，与在整个电网上维持对终端消费者的电力质量关联的问题增多。

终端消费者寻求降低与消耗来自发电配电公用设施的电功率相关联的成本，他们面临的另一问题是：在终端消费者超过“峰值需求”阈值的情形下，被征收大量税费。就这来说，网络配电公用设施通常建立“峰值需求”阈值，并在任一终端消费者超过此阈值的情形下，网络公用设施对于提供的大于此阈值的电功率提高每千瓦时的服务费用。建立峰值需求阈值的根本原因是由于与提供能够供应峰值电力负载的网络相关联的资本成本。

因此，运营电网的网络公用设施设法阻止终端消费者汲取超过特定阈值的电功率，特别是在日间的峰值需求时段，这是因为在峰值时段期间向所有终端消费者提供峰值需求引起要求通过网络供应的最大量电力。网络上的总峰值电力需求通常确定了用于提供足以满足此峰值需求的电力所需的资本成本。网络公用设施所征收的税费的影响在于：既不鼓励终端消费者从电网要求超出特定阈值的电功率，也从超过该峰值需求阈值的任何终端消费者提取溢价，以有助于与提供能够提供此峰值需求的网络相关联的资本成本。实际上，网络公用设施实施“用户付费”策略，以使得超过峰值需求阈值的那些终端消费者需要支付溢价，溢价反映了建立可提供该峰值电力需求的网络所提高的资本成本。

因此，终端使用者面临为他们要求超过网络提供商所建立的峰值需求阈值的任何电功率支付溢价的问题。因此，许多终端消费者设法避免从网络汲取超过峰值需求阈值的电力，并因此已安装有效的可再生能源，这些可再生能源将在峰值需求期间提供充足电功率，以减少使用者从电网汲取的电力。

在已安装充足可再生能源以适应峰值需求之后，许多终端消费者发现他们从可再生能源获得多余的电能，并且在峰值需求期间之后，终端消费者可以将能量从他们的可再生能源供应回电网中。鉴于与消费者位于接近的地理区域内的不充足局部电压变动相关联的前述问题，终端消费者所面临的问题是复杂的，这是因为他们面临着竞争性需求：避免从网络汲取超过峰值需求阈值的电功率，同时设法避免将过量的电功率供给供应回到电网中，这导致局部电压变动问题，并影响到对局部地理区域内的所有终端消费者提供的电力的质量。

显然有利的是，可设计用于隔离和控制电能从局部可再生能源或常规电网到负载的分配的装置，该装置至少改进上述问题中的一些。特别地，有益的是，该装置具有调节负载及利用在可再生能源系统的峰值产生期间产生的能量的能力，或至少提供适用的替代的能力。

此外，有利的是，除监视流过主开关的电力的量以及根据用户定义的偏好控制负载的连接和/或断开及电能从可再生能源到负载的分配之外，装置可用于监视通过主开关的电功率的流动方向(即，电力从电网流向房屋，或从房屋流向电网)。

技术实现要素：

根据第一方面，本发明提供一种负载控制装置，用于控制多个电负载中的至少一个的连接，所述多个电负载由至少一个可再生能源发电机或干线电源供电，其中所述至少一个可再生能源发电机从可再生能源得到能量；该负载控制装置包括：能量传感器，用于测量能量参数，其中能量参数是代表由能量传感器输出的可再生能量的量的值，能量传感器的能量参数与所述至少一个可再生能源发电机的输出成正比；控制器构件，根据所测量的能量参数来确定可连接或断开的电负载的量；开关装置，用于基于控制器构件的输出而连接和断开所述至少一个电负载，并且其中随着能量参数改变，控制器构件的输出改变以连接和断开电负载。

在一实施例中，可再生能源发电机和可再生能源可以是以下各者中的任何一个或更多个：a)太阳能光伏发电机；b)风力涡轮机；c)波浪和潮汐发电机；或d)通过使用下落或流动水的重力而产生的水电。

在太阳能光伏发电机(其使用dc电力)中，能量传感器可包括以与所述至少一个太阳能光伏发电机相同的定向和斜度布置的具有类似特性的太阳能光伏面板，以使得所述能量参数和光伏面板所输出的能量的量与所述至少一个太阳能光伏发电机所输出的能量的量成正比。所述能量参数以及光伏面板所输出的能量的量可以是所述至少一个太阳能光伏发电机所输出的能量的量的百分比。

或者，在太阳能光伏发电机中，能量传感器可包括使用与所述至少一个太阳能光伏发电机实质上相同的定向和斜度而定位的太阳能辐照度计，以使得所述能量参数和太阳能辐照度计所输出的能量的量与所述至少一个太阳能光伏发电机所输出的能量的量成正比。开关装置可随着太阳辐照度计的值增大和减小而闭合和打开，以连接和断开电负载。

或者，在太阳能光伏发电机中，能量传感器可包括从所述至少一个太阳能光伏发电机感测dc电压、dc电压和dc功率的双向电压和/或电流感测装置。能量传感器可位于以下位置中的任何一个或更多个中：a)逆变器的dc侧上；b)在光伏发电机的输出处的dc隔离开关处或附近；和/或c)在光伏发电机中与一个或更多个光伏面板并联。

太阳能光伏发电机可还包括用于将来自太阳能光伏发电机的直流(dc)转换为交流(ac)的逆变器。能量传感器可包括从逆变器感测ac电压、ac电流和ac功率的双向电压和/或电流感测装置。

能量传感器可包括为逆变器而内建或作为即插即用装置以感测ac电压、ac电流和ac功率的双向电压和/或电流感测装置。逆变器可以是可编程的以识别其输出功率，并且可操作以随着逆变器的输出随着能量参数而改变，连接或断开电负载。

能量传感器可包括在干线电源处感测ac电压、ac电流和ac功率的双向电压和/或电流感测装置。

电流感测装置可以是全电流测量装置。或者，电流感测装置可以是电流互感器，该电流互感器使用作为初级绕组的初级导体以及围绕环形铁心卷绕的次级线圈以测量电流，其中该环形铁心是围绕主导体而定位。电压感测装置可以是电压互感器或电势互感器，例如仪表互感器。

控制器构件可进一步包括处理构件，其中处理构件接收表示能量参数的信号作为输入，并确定可连接或断开的电负载的量，以适应于从可移除的能源可获得电力的量。处理构件可以是微处理器。

处理构件可进一步包括接通值和切断值，用于随着能量参数改变而控制连接或断开的负载的量。切断值和接通值可以是两个不同值。接通值和切断值可以是可变地控制的，能够被手动地调整或可根据由微处理器执行的计算机指令代码而自动地调整。

开关装置可进一步包括可由处理构件操作以连接或断开电负载的电控开关。电控开关可包括处于控制器构件中的开关电路以及依据所述至少一个电负载定位以连接或断开所述至少一个电负载的电磁线圈和触点。

该装置可包括可由处理构件操作以连接或断开多个电负载的多个电控开关。开关和相关联的电负载可随着能量参数改变以连接或断开，以控制消耗的电功率的量。开关和相关联的电负载可根据由处理构件执行的计算机指令代码来操作，所述计算机指令代码被编程为随着能量参数变化而控制所连接或断开的负载的量。

多个电负载可包括至少一个受控负载和至少一个不受控负载。多个负载可包括固定负载和可变负载。受控负载中的至少一个可包括至少一个可变负载。处理构件可在所述计算机指令代码的控制下导致对可变负载以改变量的电力供应电功率，以适应该可变负载。

负载控制装置可包括用于在多个电负载、可再生能源发电机、能量传感器、控制器构件、开关装置和干线电源之间传递信息的数据网络。

根据另一方面，本发明提供一种用于控制多个电负载中的至少一个的方法，所述多个电负载由至少一个可再生能源发电机或干线电源供电，其中所述至少一个可再生能源发电机从可再生能源得到能量；该方法包括：使用能量传感器来测量能量参数；由控制器基于所测量的能量参数来确定可连接或断开的电负载的量；基于控制器构件的输出来连接和/或断开电负载；并且其中能量参数是代表由能量传感器输出的可再生能量的量的值，能量传感器的能量参数与所述至少一个可再生能源发电机的输出成比例。

根据另一方面，本发明提供一种计算机指令代码，其可在计算机处理器上执行以控制多个电负载中的至少一个，所述多个电负载由所述至少一个可再生能源发电机或干线电源供电，其中所述至少一个可再生能源发电机从可再生能源得到能量；该计算机指令代码导致：使用能量传感器来测量能量参数；由控制器根据所测量的能量参数来确定可连接或断开的电负载的量；基于控制器的输出来连接和/或断开电负载，其中能量参数是代表由能量传感器输出的可再生能量的量的值，能量传感器的能量参数与所述至少一个可再生能源发电机的输出成比例。

附图说明

根据下文给出的详细描述并根据本发明的一个或更多个实施例的附图，将更全面地理解本发明，但是，本发明的一个或更多个实施例不应视为限制本发明，而仅是为了便于解释和理解。

图1是根据本发明的使用独立传感器的装置的实施例的框图；

图2图示根据本发明的实施例的使用dc侧感测的装置的框图；

图3图示根据本发明的实施例的使用ac侧感测的装置的框图；

图4示出根据本发明的实施例的使用干线开关处的感测的装置的框图；

图5示出根据本发明的实施例的并有感测和控制的经修改的逆变器的框图；

图6图示图1的装置的示意性单线图；

图7图示图2的装置的示意性单线图；

图8图示图3的装置的示意性单线图；

图9图示图4的装置的示意性单线图；

图10图示图5的装置的示意性单线图；

图11示出与可变负载控制一起使用的图5的装置的示意性单线图；

图12图示并有图1到图4的装置并与可变负载控制一起使用的示意性单线图；

图13示出图1的装置的主要部件的框图；

图14图示根据本发明的实施例的使用干线开关处的感测的图5的装置的示意性单线图；

图15图示并有图14的装置并使用数字输出来控制可变负载的示意性单线图；

图16示出使用数字输出来控制可变负载的图5的装置的示意性单线图；

图17图示使用干线开关处的感测来控制可变负载的图5的装置的示意性单线图；

图18图示并有图1到图4的装置并使用二进制受控开关来控制可变负载的示意性单线图；以及

图19图示并有图1到图4的装置并使用rs485或数字受控开关来控制可变负载的示意性单线图。

具体实施方式

以下描述仅以举例方式给出，用以提供关于本发明主题和一个或更多个实施例的更准确理解。

所描述的实施例总的来说涉及用于控制多个电负载62中的至少一个的负载控制装置10。电负载由可再生能源发电机和/或干线电源供电，其中可再生能源发电机从可再生能源得到能量。根据本发明的装置的实施例通常用于太阳能光伏馈送电网设施，以根据由能量传感器输出的可再生能量的量来接通和切断电负载。由能量传感器输出的可再生能量的量与可再生能源发电机的输出成比例。

可再生能量是从持续补充的资源(例如，阳光、风、雨、潮汐、波浪和地热)获得。因此，本发明不限于可再生能源的任何特定来源。例如，除太阳能系统之外，风力涡轮机也已用于提供清洁或可再生能量。风力涡轮机通过包括转子、齿轮箱和发电机的系统而从风的动能产生ac电力。ac电力被整流为dc电力，并且被进一步转换为具有与可从本地电网获得的ac电力相同的频率的ac电力。同样，水电是用于表示通过水力发电而产生的电力，其中电功率的产生是通过使用下降或流动的水的重力。

光伏(pv)是通过使用展现光伏效应的半导体而将太阳能辐照转换为直流电的产生电功率的方法。光伏发电使用由含有光伏材料的许多太阳能电池构成的太阳能面板。pv系统由一个或更多个光伏(pv)面板、dc/ac电力转换器或逆变器、电互连件以及相关联的开关和接触器构成。所产生的电力可被存储、直接使用(岛式电厂/独立电厂)或馈送到电网中，或与一个或多个家用可再生能源发电机组合以馈送到小型电网中。

下文描述是基于使用太阳能的实施例以及光伏面板的使用。然而，可再生能量的产生不仅限于此使用。另外，以下段落中所提及的隔离表示电隔离与机械隔离两者。因此，干线电网电源与可再生能源供电两者的隔离可并有机械隔离与电隔离两者，以便保护干线电源和可再生能源供给两者及它们的相关部件。

干线电源或电网电源以通用交流(ac)电力的形式提供电力。世界范围的许多不同干线电力系统可用于家用和轻型商用电器和照明的操作。系统之间的主要差异主要在于其电压、频率、插头与插座(插孔或插口)和接地系统(接地)。负载控制装置10可连接到单相系统或多相系统。

干线电力或电网供电经由输电线而馈送到住宅，并通常是经由电表而馈送。并有电网馈送可再生能源发电设备意味当消费者产生比其自身的使用所需多的电力时，盈余可供应回电网。产生电力并将电力供应回“电网”的消费者通常具有专用设备和安全装置，以在电网故障(短路)或维护的状况下保护电网部件(以及消费者的设备)。

本发明的装置10用于太阳能光伏馈送电网设施，以根据由能量传感器输出的可再生能量的量来接通和切断电负载。换句话说，负载取决于可从形成dc发电输入的光伏能源发电机获得的能量的量而开关。可获得的能量的量是通过可用于从光伏发电机产生电力的太阳能辐照的量来确定。

太阳能pv系统与风力系统和水力系统一起可统称为逆变能源系统(ies)。当连接到网络时，这些系统可将电力馈送回电网中。因此，ies包括具有dc能源以及将dc能源传递到ac负载的逆变器的系统。ies执行发电源模块(太阳能pv)的可变dc输出到可馈送到供电网络的公用频率ac电力的转换。

太阳能辐照度是太阳以被人感知为阳光的电磁辐射的形式产生的辐照的量度(地球表面上每单位面积的功率)。虽然太阳的能量输出相对恒定，但由于在任何特定位置在一年中随着天气变化带来的变化，太阳能辐照度在一个地理位置到另一地理位置之间显著变化。随着地球旋转相对于太阳不成一定角度的那些区域经历最强的辐照度。产生直流(dc)电力的太阳能电池随着阳光的强度或辐照度改变而提供波动的输出。因此，太阳能电池的输出将随着太阳能辐照度改变而改变。如本领域的技术人员将了解的是，这对准确地确定可由任何特定太阳能设施充足地供电的电负载的量以及何时该负载可被满足造成特定的负担。

图1图示本发明的实施例，其中负载控制装置10包括用于测量太阳能辐照度的独立传感器20。优选的是，能量传感器20是具有与用在dc发电机30中的pv类似的特性的pv面板。或者，能量传感器20可以是邻近于dc发电机30或太阳能光伏发电机30布置的太阳能辐照度计。传感器20通常邻近于dc发电机30布置，并使用与dc发电机30相同的定向和斜度。如本领域的技术人员应了解的是，能量传感器20被设计成输出与由dc发电机30输出的能量的量成正比的能量的量。

通常，太阳能辐照度计包括提供关于太阳能辐照度或由表面辐射的单位面积功率的输出读数的传感器或检测器，例如，封装在气密密封的容器中的硅光电二极管。这些量的si单位是瓦/平方米(w/m²)。

能量传感器20提供的输出被供应到负载控制器21的输入。负载控制器21将能量传感器20的输出转换为一值或能量参数，该值或能量参数通常是与dc发电机30的输出成正比的百分比。例如，如果能量传感器20是200w的太阳能面板，那么在50％下，太阳能面板的输出将是100w，并且在200w下，输出将是100％。假设太阳能辐照度是改变的量，那么将从dc发电机30预期此相同改变。因此，当能量传感器20输出50％(100w)时，dc发电机30也将输出50％。对于10kw的设置来说，dc发电机在50％下的输出将是5kw。

使用上述实例，发电机负载控制器21可开关以因此控制受控负载62中总计5kw。这可以是需要5kw的一个电负载62，或可以是两个2.5kw电负载62。同样，如下文关于图11和图12所描述，电负载也可以是需要0到5kw的可变输入以进行操作的可变负载100。

本发明允许随着太阳能或辐照的量或可获得性增大，额外的受控负载62连接到现场。因此，本发明预想仅在太阳能可用时运行受控负载62。同样，还提供在太阳能或太阳能辐照减少时，关断所连接的负载62的能力。

图1到图5图示本发明的不同实施例，并且通常不同之处仅在于获取来自能量传感器或感测的输入的位置。图1图示独立传感器20的使用。在图2中，从dc发电机30的dc侧获取传感器输入22。这可以是直接从逆变器40的dc侧、在dc发电机30的输出处的dc隔离开关处或附近，或在dc发电机30中与一个或更多个pv面板并联地获取。图3示出从逆变器40的ac侧获取的传感器输入42。图4图示感测干线电源50处的ac电压的传感器输入51。图5图示负载控制器70形成逆变器40的一部分的另一实施例。这可在物理上在逆变器40内布线，或可以是连接到逆变器40的ac侧的输出的即插即用型装置。此实施例中的输入传感器是从逆变器40的ac侧获取。

传感器输入22、42、51通常是在相应输入处感测dc或ac电压、dc或ac电流和dc或ac功率的双向电压和/或电流感测装置。例如，ac或dc电流感测装置可以是全电流感测装置，或者是使用作为初级绕组的初级导体以及围绕环形铁心卷绕的次级线圈来测量电流的电流互感器，其中该环形铁心设置为围绕主导体。同样，电压感测装置可以是电压互感器或电势互感器，例如仪表互感器。

图1到图5均包括在大多数太阳能光伏馈送电网设施中可见的类似部件。例如，全部电路包含一种dc发电机30、逆变器40、发电供应连接点41、不受控负载61和受控负载62以及干线电源50。还如图6到图12所示，典型设施将还包含将主电网50与电负载61、62隔离的干线开关90。另外，可再生能源主开关44将还隔离可再生能源dc发电机30与干线电源50和电负载61、62。

图6到图10图示本发明的实施例，并且特别地，负载控制器21以及受负载控制器21控制以打开和闭合受控电负载62的继电器或开关80、81、82、83。为了隔离和激励受控负载62，负载控制器21使用接触器80到83(k1到k4)以激励或隔离每一受控电负载62。每一接触器80、81、82、83是用于对电力电路进行开关的电控开关。接触器80、81、82、83受激励构件或电路23、24、25、26控制，所述激励构件或电路23、24、25、26具有用于激励k1到k4接触器80、81、82、83中的每一个的独立电路。dc发电机30(可再生能源)和干线50还并有负载隔离开关或断路器63、64，一旦发生错误状况或保护装置由于过电压或欠电压、过电流或欠电流或者过频率或欠频率而激励，则所述负载隔离开关或断路器63、64断路。开关63、64将隔离并保护每一电负载61、62。另外，逆变器40具有dc隔离器32与ac隔离器43两者以及用于保护逆变器40的断路器44，一旦发生错误状况或保护装置由于过电压或欠电压、过电流或欠电流或者过频率或欠频率而激励，则dc隔离器32与ac隔离器43两者以及断路器44断路。最后，dc发电机30具有dc隔离器开关31，一旦发生错误状况或保护装置由于过电压或欠电压、过电流或欠电流或者过频率或欠频率而激励，则dc隔离器开关31保护dc发电机30。

当存在被传感器20或传感器输入22、42、51感测到的充足辐照时，电控负载62由负载控制器21接通。另外，当所感测的辐照减小到一定水平以下时，电控负载62切断。应注意，负载控制器21中所设定的接通值可以是与负载控制器21中所设定的切断值不同的值。例如，如果能量传感器20是200w的太阳能面板，那么在50％下，太阳能面板的输出将是100w，并且在200w下，输出将是100％。这相当于dc发电机30在50％下输出5kw并且在100％下输出10kw，或与此情形成正比。负载控制器20被设置成当传感器20输出100w时，接通单个5kw受控负载62，并且可被编程为在能量传感器上的值是80w或40％的情形下切断。开启值不同于关断值。

图6图示如上文参照图1所描述的、使用独立传感器20(输入a)作为负载控制器20的输入的单线图。负载控制器21通过开关27而与干线电隔离。

图7图示如上文参照图2所描述、使用从dc发电机30的dc侧获取的传感器输入22(输入b)的单线图。

图8图示如上文参照图3所描述、使用从逆变器40的ac侧获取的传感器输入42(输入c)的单线图。

图9图示如上文参照图4所描述、使用从干线电源50获取的传感器输入51(输入d)的单线图，。

图10图示负载控制器70形成逆变器40的一部分的单线图。此实施例中的输入传感器可以取自逆变器40的ac侧或dc侧。并且，如果制造在逆变器40中，那么输入传感器可形成系统、编程、测量或参考的任一部分，并且可从ac或dc的任一侧或两者的组合获取。

图11和图12图示用于控制可变负载100(例如，池泵)的本发明的实施例。可变负载100被认为是在功率需求上具有可变的变化，并且通常这些改变不具有固定模式。图11示出负载控制器70形成逆变器40的一部分的可变受控负载100。此实施例中的输入传感器是取自逆变器40的ac侧，其中负载控制器70的输出101用于对可变负载100进行控制。图12图示了到负载控制器21的剩余输入a、b、c、d，以及用以控制可变受控负载100的可变负载控制输出101。

另外举例来说，可变负载控制可用于例如以下各者的项目：热水系统，板式加热器，空调，灌溉用泵，电池充电，或任何大体上非基本负载。随着发电斜降或减少，代替于仅关断负载，将降低对负载的电力输入或可用电力。负载将按照与灯泡从调光器开关接收能量或马达从变速驱动器接收能量基本上相同的方式接收剩余能量。

图13示出负载控制器21的主要部件的框图。负载控制器21包括来自独立传感器20的输入28以及传感器输入22、42和51、到用于受控负载62的接触器80、81、82、83的输出23、24、25、26以及到可变受控负载100的输出101。为了控制受控负载62和可变负载100的接通和切断，负载控制器21并有微处理器110。微处理器110还可包含显示器(未示出)以及用于改变切断设定以适用于特定负载或设施的可变控制项。切断值可以是可手动调整的或由微处理器110中的软件自动调整的可变控制项。微处理器110通常将计算机的中央处理单元(cpu)的功能并入在单个集成电路(ic)上或最多几个集成电路上。微处理器110是一种多用途可编程器件，其接收数字数据作为输入，根据其存储器中存储的指令来处理所述数字数据，并将结果提供作为输出。负载控制装置10还可包括用于在多个电负载61、62、100，可再生能源dc发电机30，能量传感器20或传感器输出22、28、42、51，控制器构件21，开关装置80、81、82、83、101和干线电源50之间传递信息的数据网络。

图14图示其中负载控制器70形成逆变器40的一部分的本发明的另一实施例。图5与图14之间的主要差异在于感测输入处于干线开关90处。负载控制器70的输出k1到k4控制受控负载62的接触器k1到k4的打开和闭合。如图5和图14所示，负载控制器70可在物理上在逆变器40内布线，或可以是连接到逆变器40的ac侧的输出的即插即用型装置。或者，该即插即用装置可连接到逆变器40的输入或dc侧。

图15和图16也图示形成逆变器40的一部分的负载控制器70，其具有可变受控负载62的数字输出控制开关120。在图15中，输入感测是从干线输入51获取，并且在图16中，输入感测是从逆变器40的ac或dc侧获取。数字信号或二进制开关120包含任何数字信号，其中该数字信号是表示离散值(经量化的离散时间信号)的序列的物理信号。在图15到图16中，可变控制负载62可取决于所感测的输入而斜升或斜降。

图17图示形成逆变器40的一部分的负载控制器70，然而输入感测是从干线输入51获取。并且输出是如上所述的可变负载控制器101。

图18示出结合负载控制器21和单个可变负载62使用的二进制负载控制开关110。另外，图19图示用于控制多个可变受控负载62的串行接口111(rs485)。

如多数附图所示，设施还可包括不被负载控制器21切换的不受控负载61。

本发明提供一种装置10，其中装置10将使用感测器或感测装置和/或到逆变器的dc电压或电流(或功率)或从逆变器输出的ac电压或电流(或功率)来测量并监视辐照度，以产生将与从dc发电系统输出的能量的量成正比的能量参数。此值被最好地表示为由传感器装置测量的百分比值，并且等于dc发电系统的输出的百分比值。百分比值的使用仅用于辅助来最好地表示能量参数，就像可容易地等同于除百分比之外的其它值的值一样。例如，该值可被表示为比率(即，相同种类的两个数字之间的关系)，或简单地表示为可有助于限定特定系统的参数(即，特性、特征或可测量因子)。另外举例来说，如果ies由于零净馈入而倾斜回来，则能量参数可包括可用百分比。换句话说，此时前向功率等于系统中的反向馈送功率。

负载控制器21用于随着太阳能的值或可获得性增大而将额外负载连接到现场。这提供仅在可获得太阳能时运行受控负载的优点。同样，本发明提供在太阳能减少时，关断所连接的受控负载的能力。

本发明的实施例可通过单个或多个开关装置来实施。负载控制器21可控制多个开关80、81、82、83。多个开关的操作、操作次序、切换组合等可被预设或可编程到负载控制器21的微处理器110中。这可以适用于来自传感器20的输入或传感器输入22、28、42、51、受控负载62或者受控负载62与可变受控负载100的组合的百分比。例如，开关80、81、82、83可一个接一个地斜升；开关可一个接一个地反向斜降；开关可均匀地间隔或按比率地间隔；开关可以独立工作而不相互影响；或每个开关的接通值和断路值可被预设，或可以通过可变控制项或通过编程来调整。通过电子切换或编程切换，这可使用数字或二进制式切换来实现。同样，控制器21还可具有串行端口或rs485端口。

数字信号或二进制切换包含任何数字信号，其是表示离散值(量化的离散时间信号)的序列的物理信号，例如任意比特流序列或数字化(经样并模/数转换)的模拟信号序列。术语数字信号可以指数字通信中使用的表示比特流或其它离散值序列的任何连续时间波形信号，或在离散数量的电压电平之间切换的脉冲串信号(也被称为例如线编码信号或基带传输信号)，数字电子器件或串行通信中发现的信号，或数字化模拟信号的脉冲编码调制(pcm)表示。

串行端口是串行通信物理接口，信息通过该物理接口一次一个比特地传入或传出。rs485是定义用于平衡数字多点系统中的驱动器和接收器的电气特性的标准。实施rs48标准的数字通信网络可在长距离和电噪声环境中有效地使用。多个接收器可以以线性多分支构造(alinear,multi-dropconfiguration)连接到这样的网络。这些特性使得这样的网络在工业环境和类似应用中是有用的。

任何上述开关拓扑可以向可使用该信息的自动化系统提供值/等。例如，对于家庭或工业，该信息可用作现场相关的使用偏好、使用时间。

本发明的实施例可被构造成使得受控负载62或可变受控负载100接通或闭合以连接，以使得当监视装置输入达到一定值时，对应的开关将闭合。对于多个开关来说，可发生切换的不同组合和不同次序。同样，一旦辐照度已降低到比使开关闭合的值低，切断值或开关打开可变化。例如，切断值可小于或等于接通值。此差别可被预设或可经由可变控制项来调整。打开值小于闭合值提供差别，以防止循环，这允许负载保持连接并可能地从电网使用其能量的一部分，并且还提供设计者的偏好及关于装置使用和应用的灵活性。

以下实例仅是以举例的方式来提供，并且不应被认为是对根据本发明的装置、系统和方法的可能使用的限制。本领域技术人员将容易理解，关于本发明的实施例，许多不同的用途是可用的。以下实例描述在日间的各个时间产生比在现场使用的能量更多的能量的现有太阳能设施。

实例1——在典型的家中，当居住者离开时，大部分可再生能量可输出到电网。负载控制装置10将允许非必需负载使用从可再生能源可获得的过量电力。例如，加热热水系统、池过滤、空调等，它们可连接或断开以吸收任何过量可用电力，因此避免电力到电网的任何输出。

实例2——仅当可获得过量可再生能源的电力并且可以使用浮子开关来关断灌溉泵时，农民才从井中泵水以灌注坝。不是使用来自电网的“错峰电力”或“受控电价电力”，而是在可用时使用不期望的太阳能产生的电力来填充坝，而不是将过量电力输出回电网。

实例3——根据本发明的系统、方法和/或控制装置可配有可变负载输出，这样的可变负载输出斜升和斜降以适应过量负载。例如，通过热水加热器，通过电阻元件，“热泵”式加热系统或具有变频空调机组的空调器，电机已经斜升和斜降以适应负载。类似地，池泵使泵电机的速度斜升和斜降。因此，可变负载可斜升和斜降以适应超出基本负载所需要的任何过剩发电量，由此使得能够将过量的可再生能源发电用于例示目的，而不是馈送回电网。

本领域技术人员还将认识到，根据本发明的控制装置的操作方法允许用户考虑到可再生能源提供的可用电力供应并且考虑到电网和可再生能源发电机连接到的房屋之间的总电力流，而控制电负载的连接和断开。电力流的测量(包含电力流的量和方向)使用户能够对负载控制装置编程，以基本上避免电力从房屋输出到电网，且因此避免或降低因电力从房屋馈送到电网导致的局部电压变动问题的影响。

此外，本领域的技术人员还应了解，负载控制装置的操作方法可根据本发明来实施，以使用户能够监视从电网流到房屋的电力量并激活负载控制装置来连接可再生能源或断开非必需负载，以便避免房屋从电网汲取超过峰值电力需求阈值的电力，或减少这种情况的发生。

当然，将认识到，在本说明书中对于电功率的引用，特别是对ac电功率的测量的引用包括测量有功功率和无功功率的单独分量。

变形

应认识到，已仅通过说明性实例来给出前文描述，并且本领域的技术人员将清楚的所有其它修改和改变被认为落入如本文所阐述的本发明的广泛范围和界限内。

在本说明书中，术语“包括”应理解为具有与术语“包含”类似的宽泛含义，并且将被理解为暗示包括所述的整体或步骤或整体或步骤的组，但不排除任何其它整体或步骤或者整体或步骤的组。该定义也适用于术语“包括”的变化形式。