组列41、42、43、44、45的通电和断电的流程图。步骤50至步骤58 与图10相同，并且由步骤60、61、62和63代表的每个组列是复制的，除了在能量持续高于X kW时对每个接触器Kl至K5分别进行通电。类似地，当能量下降至低于X kW时，接触器K5至Kl 断电。替代地，并且本系统的优点包括负载补偿设备20中的可编程微处理器，所述可编程微 处理器允许通电的顺序改变，并且可W将任何顺序编程到负载补偿设备20中。
[0131] 系统的设计者选择了考虑若干因素的X，所述若干因素包括每个太阳能组列41至 45的设计kW规模。仅作为示例，如果包括太阳能阵列26和逆变器25的太阳能组列能够产生 IOkW的功率(假设效率为100%)，则可W将X选择为10.5kW。运是为了防止太阳能组列恢复 上线却仅是再次被隔离(还称为开关循环），运是因为使太阳能组列恢复上线会使得系统输 出能量(超过系统的OkW的输出下限）。当在90秒内消耗大于10.5kW的设定速率时，K1通电， 运使PV组列41的IOkW恢复上线。当PV组列的相关联的接触器24闭合从而供应其逆变器的功 率时，该PV组列位于"线上"。消耗(假设子电路16的场所负载保持恒定)将随后下降到低于 10.5kW的消耗上限直至0.化W( 10 .化W-IOkW = O . 5kW) dKI保持通电，除非消耗改变为输出 (沿着功率流的反向方向的低于OkW的消耗下限的输出）或者消耗再次上升到高于10.5kW。 消耗可W改变为输出，因为用户电路16的负载减小，或者PV组列41的能量电源增大，或者运 两种因素的组合。类似地，如果用户电路16的负载增大或者PV组列41的可再生能量电源减 小或者运两种因素的组合，消耗可再次上升到高于10.5kW。如果在超过90秒的时间内消耗 再次上升到高于10.5kW的时间，则K2通电W使PV组列42同样恢复上线。
[0132] 上文中所给出的IOkW太阳能组列示例给出太阳能组列的100%效率的W上假设。 在系统10的真实太阳能馈送示例中，X值可被选择为在太阳能组列的设计额定值的87%的 范围内。运是因为太阳能组列不会是100%的效率并且很少超过其额定值的87%。作为X的 值的额定的太阳能组列功率输出的87%允许X值在大多数时间而不是在所有时间下大于太 阳能组列的真实世界功率输出。对于具有额定值为IOkW的逆变器的太阳能组列，X值可W由 此选择为8.7kW，因为太阳能组列的产能极少大于8.7kW。类似的设计方法可W应用于诸如 风力满轮机的其它可再生能量产生组列。在系统10的其它示例中，在每个组列的发电量保 持适当恒定(例如水力能量）的情况下，可W将X值设定为略高于发电组列的已知恒定功率 输出。
[0133] 上述内容是将负载补偿设备20配置为有限消耗设备或0输出设备的示例，其中，上 限被设定为10.5kW，并且用于0输出的下限被设定为OkW。因此，负载补偿设备20控制PV系统 8从而使消耗被维持在消耗上限与消耗下限之间可能的设定范围内。
[0134] 为了将负载补偿设备20配置为有限输出设备，例如，将输出上限设定为X kW的输 出（反向方向的功率流）。因此，可W将高达X kW的功率从PV系统输出到干线电源11。如果输 出高于X kW的时间为设定的时间量，负载补偿设备20将使PV组列中的一个离线(通过断开 相关联的接触器24将PV组列隔离）W使输出速率低于设定的输出限制。
[0135] 可W理解的是，上述示例依赖于通过开关K1-K5对PV组列的隔离W使PV系统8的功 率输出在负载补偿设备20的控制下增大或减小。类似地，可W通过采用二进制或数字控制 对逆变器25中的每一个处的功率输出进行电子控制来增大/加强或减小/减弱PV系统8的输 出。
[0136] 可W控制逆变器25W使相应的逆变器25处的功率并行加强和减弱。替代地，可W 加强或减弱来自逆变器25中仅一个逆变器的功率输出，随后，可W-个接一个地加强或减 弱其它逆变器的功率输出，W使PV系统8的所需的功率输出匹配所需的负载曲线（W将消 耗/输出保持在消耗/输出限制内）。
[0137] 对逆变器25的电子控制允许逆变器25保持连接到场所电路16(无隔离)但具有由 控制器20控制的在0 %到100 %之间的功率输出的功率输出变量。与其选择性地隔离太阳能 组列W管理来自PV系统8的功率输出，不如将来自逆变器25的功率输出控制在0 %功率输出 与100%功率输出之间。对来自逆变器的功率输出的控制被称为电子控制。与太阳能组列的 分步隔离相比，逆变器25的电子控制提供了更快的功率增强和减弱时间。与逆变器25的隔 离相比，来自PV系统8的输出还可W通过逆变器25输出的电子控制采用更小的增量/步长来 控制。对逆变器25、90的电子控制可W提供几乎无限的控制W调节(增大或减小)来自PV系 统8的功率输出。
[0138] 参考图13和图14描述了在负载补偿期间控制单个逆变器90加强或减弱的示例。
[0139] 图12示出了本发明的另一种使用，其中，能量负载补偿系统用作主从设施。主/从 是通信的模型，其中，一个设备或过程(主级70)具有对一个或多个其它设备(从级73、74、 75)的单向控制。主负载补偿设备70具有对每个从设备73、74、75的控制。在每个住宅46中， 通过由主负载补偿设备70进行通电和断电的相应接触器72(S1到S3)对从负载补偿设备73、 74、75进行控制。每个住宅具有可再生能源26。￥阵列）、逆变器25、子电路16、^及从隔离开 关23。主负载补偿设备70控制电网连接的可再生能量设施W及其它负载16的微型电网。同 负载补偿设备20-样，主负载补偿设备70已被设计为对干线电源11中的功率流的正向方向 和反向方向两者进行连续地测量和监测。
[0140] 例如，如果连接了可再生能量的输出，当功率处于正向方向（消耗)时，主负载补偿 设备70将把第一从设备73与被设计并将其大小调整为经过协议的馈网电价的逆变器25和 太阳能阵列26连接W输出馈送到电网的可再生能量。如果由子电路16产生了更多的正向功 率或消耗，主负载补偿设备70将使其它的从级74、75通电W补偿干线电源11的负载的使用。 类似地，当正向功率或负载减小时，主负载补偿设备70将隔离其它的从级74、75W防止可再 生能源26的过度发电。如果主负载补偿设备70没有感测到负载，第一从级73也将被隔离。本 领域技术人员应当确定，可W实施任意数量的从级，并且使每个从机通电的顺序也可W改 变，并且本发明仅通过示例的方式示出了=个从级。
[0141] 类似地，可W通过二进制/数字控制来对从单元的逆变器25的功率输出进行电子 控制W加强或减弱主控制器70或从控制器73、74、75所需的功率。
[0142] 主从构造的示例性使用是在具有租赁旅行车46的旅行车停车场中和在具有私人 计量设施16和诸如卫生间等其它便利设施16(其它负载)的固定场所中。如图12中所示，主 负载补偿设备70可W监测并控制作为从级的租赁场所。
[0143] 本系统的另一可选附加项是用于监测并控制系统10周围的数据传输的数据网络 (未示出）的使用。通过示例的方式并如图12中所示，主控制器70控制相应的单元设施46中 的每个从负载补偿设备73、74、75。数据网络是电子通信过程，该过程允许本发明中的数据 的有序传输和接收，运包括在干线电源11上感测到的负载和至相应的设施46的控制信号。 数据网络可W是被设计为在各个设施46之间传递数据的私人数据网络或公共数据网络。
[0144] 已将本发明作为新的设施示出，其中，负载补偿设备20和70安装在具有相关联的 部件的各个新的设施中。本发明还扩展到仅替换常规逆变器(图13)或安装逆变器外部的调 制器设备(图17)的设施。
[0145] 在图13中，逆变器90包括负载补偿设备20,负载补偿设备20可W通过电压和电流 感测30、34来测量和监测干线电源11上的负载并调节逆变器90处的功率输出。在制造过程 中所有部件被安装在逆变器90中。已对本实施例进行设计从而根据本发明的另一个实施例 可W用逆变器90替代常规的逆变器25。
[0146] 图14至图16还示出了本实施例的单线图，其中，逆变器90被安装并示出了电压（图 16)和电流感测（图15) W及从电压和电流感测电路到逆变器90中的输入。
[0147] 图17示出了另一个布置，其中，负载补偿系统100被安装为逆变器25外部的调制器 设备101。在该布置中，设备101为与先前的负载补偿设备20具有相同能力但由逆变器25单 独供电的单独设备。在该布置中，设备101易用作现有可再生能量设施的改造。改造方案通 常替换装备或向现有设施增加装备W能够对干线电源11中的功率流的正向方向和反向方 向两者进行连续地测量和监测。调制器设备101向干线电源11和负载16提供可变输出并且 可W通过电压和电流感测30、34来测量和监测干线电源11上的负载，并且在按照感测到的 负载在调制器101处调节功率输出和/或无功功率输出。
[0148] 图18至图20示出了相应的负载补偿设备20、90、100的方框图。在图18中示出了负 载补偿设备20,负载补偿设备20包括微处理器111、显示器110、具有来自电压和电流感测 30、34的输入的电压和电流感测输入端子112。在负载补偿设备20中还提供了连接控制信号 输出113的控制继电器22和输出端子115。
[0149] 图19示出了逆变器90的方框图，逆变器90包括微处理器111、显示器110、具有来自 电压和电流感测30、34的输入的电压和电流感测输入端子112。来自可再生能源76(PV阵列） 的输入被馈送到输入端子116并随后被馈送到逆变器90的微处理器111和电子控制板/调节 器114。在115还提供了输出113和包括输出端子的控制继电器。
[0150] 图20示出了调制器101，调制器101包括来自逆变器25和可再生能源的输入W及负 载补偿设备20的包括微处理器111、显示器110、具有来自电压和电流感测30、34的输入的电 压和电流感测输入端子112的所有剩余部件。在115还提供了负载补偿设备20的电子控制 板/调节器114、输出113、W及包括输出端子的控制继电器。
[0151] 图1和6不包括向干线电源11的能量输出。可W对Kl接触器进行编程从而提供馈网 电价和输出。
[0152] 本发明中使用的并在图3中示出的逆变器25示出了多相逆变器25。替代地，本发明 还可W使用在每个相位上的单相逆变器25来实施。运提供的附加优点是在不影响其它两个 相位的情况下能够对单个相位上的负载进行补偿。因此，可W实施多相系统中的任何一个 或多个相位W补偿该相位上的负载。
[0153] 替代地，对于太阳能阵列26的每块板来说，逆变器25可W包括如图21中所示的微 型逆变器120。微型逆变器120将来自太阳能阵列的一个或两个太阳能电池板26的直流化C) 电能转换为交流(AC)。
[0154] 组合来自多个微型逆变器120的输出并且通常将输出馈送到电网。微型逆变器120 与连接到多个太阳能电池板的常规组列或中央逆变器设备形成对比。
[0155] 与常规中央逆变器相比，微型处理器120具有多个优点。主要的优点是，在任何一 个太阳能电池板上的少量的遮蔽物、残渣或雪线，或者即使是完全的板故障也不会不成比 例地减少整个阵列的输出。每个微型逆变器通过对其连接的板进行最大功率点追踪来获得 最优功率。
[0156] 仅通过示例的方式，可W如图21中所示实施微型逆变器120系统，其中，每个微型 逆变器120被当作从设备并且由主负载补偿设备125控制。类似地，每个微型逆变器120可W 具有其本身的用于每个光伏模块26的负载补偿设备20。运与参考图13至图16所描述的实施 例类似，其中，微型逆变器120将替代逆变器90。
[0157] 图22示出了包括负载补偿设备20的能量负载补偿系统10的另一个实施例。图22的 负载补偿设备20包括分别用于开关接触器1(1、1(2、1(3、1(4、1(5和1(6的开关5￥1、5￥2、5￥3、5胖4、 SW5和SW6。开关SWl至SW6还可W用于对如图23中所示的逆变器25的功率输出进行数字控 制。
[0158] 图23示出了补偿系统10的实施例，其中，前四个开关SWl、SW2、SW3和SW4可W用于4 位数字控制W改变逆变器25的功率输出。每个开关SWl、SW2、SW3和SW4连接到逆变器25的相 应的数字控制输入。每个开关可W是断开或闭合的，从而