BR102017024983B1 - Método de controle de distribuição de energia de uma pluralidade de inversores para uma ou mais cargas e sistema de distribuição de energia para energizar uma ou mais cargas - Google Patents

Método de controle de distribuição de energia de uma pluralidade de inversores para uma ou mais cargas e sistema de distribuição de energia para energizar uma ou mais cargas Download PDF

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Abstract

CONTROLE DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA DENTRO DE UM SISTEMA CONVERSOR MODULAR USANDO CÁLCULOS DE EFICIÊNCIA. A presente invenção refere-se a um método, que é descrito para controlar a distribuição de energia de uma pluralidade de inversores para uma ou mais cargas. O método compreende determinar, com o uso de um ou mais processadores de computador, uma pluralidade de possíveis combinações da pluralidade de inversores para atender as demandas de carga correspondendo a uma ou mais cargas. Cada combinação possível da pluralidade de combinações possíveis inclui um respectivo conjunto de um ou mais inversores da pluralidade de inversores. O método adicionalmente compreende acessar, a partir de uma memória acoplada com um ou mais processadores de computador, uma ou mais funções de eficiência predefinidas associadas com um ou mais inversores; selecionar, com base em uma ou mais funções de eficiência predefinidas, uma combinação da pluralidade de possíveis combinações; e transmitir sinais de controle para o conjunto de um ou mais inversores correspondendo à combinação selecionada para assim energizar uma ou mais cargas.

Description

ANTECEDENTES
[0001] A presente invenção refere-se, de modo geral, à gestão de energia, e, mais especificamente, ao controle de distribuição de energia de uma pluralidade de inversores paralelos dentro de uma arquitetura de conversor modular usando cálculos de eficiência. Veículos modernos, tal como uma aeronave, usam uma grande quantidade de eletrônicos, motores, aquecedores, e outro equipamento eletricamente acionado. Os motores elétricos são, em particular, onipresentes em veículos modernos e acionam tudo, de bombas hidráulicas a ventiladores de cabine. Convencionalmente, cada um destes motores elétricos é acionado por um controlador de motor independente. Cada controlador de motor é dimensionado para poder conduzir a quantidade máxima de corrente exigida para energizar seu respectivo motor em plena potência por um período prolongado de tempo (e, em geral, inclui adicionalmente alguma capacidade adicional para segurança) sem superaquecimento ou mau funcionamento.
[0002] Como resultado, uma aeronave conduz inúmeros controladores, cada um dos quais é tipicamente superdimensionado e subutilizado na maior parte do tempo. Em outras palavras, o controlador de motor inclui capacidade suficiente para fazer o motor funcionar em plena potência por um período maior de tempo mais uma margem de segurança, mas os motores raramente, ou nunca, funcionam em plena capacidade. Isto se deve ao fato de os próprios motores terem alguma margem de segurança incorporada e ao fato de, na maioria das vezes, os motores operarem em um regime de demanda inferior (por exemplo, o ventilador da cabine nem sempre está no "alto"). Além disso, alguns motores são apenas usados ocasionalmente, ou durante segmentos de voo específicos, e não são utilizados no restante do tempo. Como resultado, muitos dos complementos de controladores de motor pesados e de alto custo de uma aeronave passam a maior parte de sua vida útil inativos ou operando significativamente abaixo de suas potências úteis nominais.
[0003] Para melhor utilizar a capacidade do controlador do motor, um sistema conversor modular pode prover múltiplos controladores de motor modulares, atribuíveis e dinamicamente reconfiguráveis que podem trabalhar sozinhos ou em paralelo com outros controladores de motor paralelos para atender os requisitos de controle de potência. O sistema conversor conecta um ou mais controladores, conectados em paralelo, a cada carga elétrica ativa na aeronave, conforme necessário, para atender as demandas de potência existentes. O aumento da utilização de controladores de motor pode prover uma redução correspondente no peso e no custo do sistema.
[0004] Durante a operação do sistema conversor modular, uma pluralidade de inversores pode ser operada em paralelo para energizar um motor elétrico ou outra carga elétrica. Convencionalmente, o número de inversores paralelos usados para acionar uma carga elétrica específica é baseado unicamente na demanda de potência da carga elétrica e na potência nominal dos inversores, mas não considera a eficiência de cada inversor dentro de tal disposição paralela. Por exemplo, com base na contribuição de energia de cada inversor paralelo para coletivamente atender a demanda de potência, um ou mais dos inversores paralelos podem ser operados em menos da eficiência máxima do inversor, o que tende a aumentar os requisitos de energia e de custo.
SUMÁRIO
[0005] Uma concretização provê um método de controlar a distribuição de energia de uma pluralidade de inversores para uma ou mais cargas. O método compreende determinar, com o uso de um ou mais processadores de computador, uma pluralidade de possíveis combinações da pluralidade de inversores para atender as demandas de carga correspondendo a uma ou mais cargas. Cada combinação possível da pluralidade de possíveis combinações inclui um respectivo conjunto de um ou mais inversores da pluralidade de inversores. O método adicionalmente compreende acessar, a partir de uma memória acoplada com um ou mais processadores de computador, uma ou mais funções de eficiência predefinidas associadas com um ou mais inversores, e selecionar, com base em uma ou mais funções deeficiência predefinidas, uma combinação da pluralidade de combinações. O método adicionalmente compreende transmitir sinais de controle para o conjunto de um ou mais inversores correspondendo à combinação selecionada para assim energizar uma ou mais cargas.
[0006] Outra concretização provê um sistema de distribuição de energia para energizar uma ou mais cargas. O sistema de distribuição de energia compreende uma pluralidade de inversores e um controlador compreendendo um ou mais processadores de computador. O controlador é configurado para determinar uma pluralidade de combinações possíveis da pluralidade de inversores para atender as demandas de carga correspondendo a uma ou mais cargas. Cada combinação possível da pluralidade das combinações possíveis inclui um respectivo conjunto de um ou mais inversores da pluralidade de inversores. O controlador é adicionalmente configurado para acessar, a partir de uma memória acoplada com um ou mais processadores de computador, uma ou mais funções de eficiência predefinidas associadas com um ou mais inversores, e selecionar, com base em uma ou mais funções de eficiência predefinidas, uma combinação da pluralidade de combinações possíveis. O controlador é adicionalmente configurado para transmitir sinais de controle para o conjunto de um ou mais inversores correspondendo à combinação selecionada para assim energizar uma ou mais cargas.
[0007] Outra concretização provê um método de controlar a distribuição de energia de uma pluralidade de inversores para uma ou mais cargas. O método compreende determinar, com o uso de um ou mais processadores de computador, uma pluralidade de combinações possíveis da pluralidade de inversores para atender as demandas de carga correspondendo a uma ou mais cargas. Cada combinação possível da pluralidade de combinações possíveis inclui um respectivo conjunto de um ou mais inversores da pluralidade de inversores. O método adicionalmente compreende acessar, a partir de uma memória acoplada com um ou mais processadores de computador, uma ou mais funções de eficiência predefinidas associadas com um ou mais inversores, e atribuir, para cada combinação possível da pluralidade de combinações possíveis, uma respectiva prioridade com base em uma eficiência de um ou mais inversores do respectivo conjunto. O método adicionalmente compreende selecionar uma combinação da pluralidade de combinações possíveis com base na respectiva prioridade, e transmitir sinais de controle para o conjunto de um ou mais inversores correspondendo à combinação selecionada para assim energizar uma ou mais cargas.
[0008] As características, funções e vantagens que foram discutidas podem ser alcançadas independentemente em várias concretizações ou podem ser combinadas em ainda outras concretizações, detalhes adicionais das quais podem ser vistos com referência à seguinte descrição e desenhos.
BREVE DESCRIÇÃO DAS ILUSTRAÇÕES
[0009] A fim de que a maneira na qual as características da presente invenção acima citadas possam ser entendidas em detalhes, uma descrição mais específica da invenção, resumida brevemente acima, pode ser feita por meio de referência às concretizações, algumas das quais são ilustradas nos desenhos anexos. Será notado, contudo, que os desenhos anexos ilustram apenas concretizações típicas desta invenção e não são, portanto, considerados como limitando seu escopo, visto que a invenção pode ser admitida em outras concretizações igualmente eficazes.
[0010] A Figura 1 ilustra um sistema conversor modular exemplificativo, de acordo com uma concretização.
[0011] A Figura 2 é um diagrama de blocos de um controlador de cálculo de eficiência exemplificativo para um sistema conversor modular, de acordo com uma concretização.
[0012] A Figura 3 é um gráfico que ilustra uma função de eficiência exemplificativa de um inversor, de acordo com uma concretização.
[0013] A Figura 4 ilustra um método exemplificativo de controlar a distribuição de energia de uma pluralidade de inversores para uma ou mais cargas, de acordo com uma concretização.
[0014] As Figuras 5, 6 e 7 ilustram métodos exemplificativos de seleção de uma combinação de inversores com base em uma ou mais funções de eficiência predefinidas, de acordo com várias concretizações.
[0015] A Figura 8 ilustra um método exemplificativo de controlar a distribuição de energia de uma pluralidade de inversores para uma ou mais cargas, de acordo com uma concretização.
[0016] Para facilitar o entendimento, numerais de referência idênticos foram usados, quando possível, para designar elementos idênticos que são comuns às figuras. É contemplado que os elementos descritos em uma concretização podem ser beneficamente utilizados em outras concretizações sem recitação específica. As ilustrações referidas aqui não devem ser entendidas como sendo desenhadas em escala, a menos que especificamente salientado. Também, os desenhos são frequentemente simplificados e os detalhes ou os componentes omitidos para fins de clareza de apresentação e explanação. Os desenhos e a discussão servem para explicar os princípios discutidos abaixo, onde designações semelhantes indicam elementos similares.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[0017] Para aperfeiçoar o uso eficiente de uma pluralidade de inversores paralelos dentro de uma disposição de conversor modular para energizar uma ou mais cargas elétricas, um controlador seleciona uma combinação de inversores de uma pluralidade de combinações possíveis com base em uma ou mais funções de eficiência predefinidas associadas com a pluralidade de inversores paralelos. Em algumas concretizações, o controlador seleciona a combinação com base em valores de perda total de energia determinados para cada combinação da pluralidade de combinações possíveis. Em algumas concretizações, o controlador seleciona a combinação com base em valores de eficiência determinados (compostos) para cada combinação da pluralidade de combinações possíveis. Em algumas concretizações, a pluralidade de combinações possíveis é classificada pelos valores de eficiência determinados e recebe uma relativa prioridade. Em algumas concretizações, o controlador seleciona a combinação de acordo com uma função de custo predefinido que considera os valores de eficiência determinados, os valores de perda total de energia, e/ou a relativa prioridade atribuída.
[0018] Em algumas concretizações, o controlador é configurado para dinamicamente atualizar a combinação selecionada de inversores com base em uma mudança na capacidade de produção de energia de pelo menos um inversor do conjunto de um ou mais inversores correspondendo à combinação selecionada e/ou a uma mudança nas demandas de carga de uma ou mais cargas. Desta forma, a disposição de conversor modular é geralmente capaz de aumentar a utilização de controladores de motor e outras cargas elétricas, o que pode resultar em uma redução de peso e de custo de todo o sistema.
[0019] Com referência à Figura 1, um sistema conversor modular 100 controla uma pluralidade de inversores 125 dispostos em paralelo e que é configurada para acionar uma ou mais cargas elétricas 135. Os inversores 125 podem compreender, por exemplo, e sem limitação, qualquer dos transistores bipolares de porta isolada (IGBTs), transistores de efeito de campo metal-óxido-semicondutor (MOSFETs), e transistores bipolares de junção (BJTs). As cargas elétricas 135 podem compreender múltiplos tipos e/ou diferentes tipos de máquinas de corrente alternada (CA) ou corrente contínua (CC), tais como motores elétricos. Conforme mostrado, a pluralidade de inversores 125 compreende cinco (5) inversores 125-1, 125-2, 125-3, 125-4, 125-5 e uma ou mais cargas elétricas 135 compreendem três (3) cargas 135-1, 135-2, 135-3, mas diferentes implementações podem incluir diferentes números de inversores 125 e/ou cargas elétricas 135.
[0020] Cada inversor 125 recebe um sinal de potência de entrada (representado como uma tensão CC VDC) em um nó de entrada 120 que é comum à pluralidade de inversores 125. Outras implementações podem incluir uma pluralidade de diferentes sinais de entrada (por exemplo, tensões CC apresentando diferentes magnitudes) providos para inversores selecionados 125. Cada inversor 125 gera uma saída de potência CA solicitada (por exemplo, apresentando um nível de tensão solicitado, frequência, forma de onda, etc.) com base no sinal de entrada recebido e com base nos sinais de controle do inversor 140 providos por um controlador de acionamento paralelo 115. Em algumas concretizações, cada inversor da pluralidade de inversores 125 é substancialmente igual (por exemplo, um mesmo modelo apresentando classificações elétricas substancialmente idênticas e/ou outras características elétricas). Em outras concretizações, a pluralidade de inversores 125 compreende pelo menos dois inversores diferentes 125.
[0021] Em geral, cada carga elétrica 135 pode ser energizada usando um ou mais inversores selecionados da pluralidade de inversores 125. Em algumas concretizações, um ou mais inversores 125 são selecionados usando sinais de controle de comutação 145 que são gerados pelo controlador de acionamento paralelo 115 e aplicados a uma rede de comutação dinamicamente reconfigurável 130 disposta entre os inversores 125 e as cargas elétricas 135. A rede de comutação 130 pode ser implementada usando quaisquer elementos de comutação adequados, representados como comutadores de potência 130-1, 1302, 130-3, 130-4, 130-5. Alguns exemplos não limitativos de comutadores de potência 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5 incluem relés de estado sólido, relés mecânicos, transistores, e outros comutadores de potência controláveis. O controlador de acionamento paralelo 115 controla a operação de cada comutador de potência 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5 usando sinais de controle de comutação 145 aplicados à rede de comutação 130. Enquanto cinco (5) comutadores de potência 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5 correspondendo a cinco (5) inversores 125 são representados, diferentes implementações podem incluir diferentes números de comutadores de potência dentro da rede de comutação 130. Além disso, em algumas concretizações, a rede de comutação 130 é operada como um dispositivo de proteção de curto-circuito e/ou de sobrecorrente. Por exemplo, os elementos de comutação que são associados com a carga de curto-circuito ou sobrecorrente são configurados para se abrirem quando ocorre detecção de uma falha.
[0022] Em algumas concretizações, o controlador de acionamento paralelo 115 é configurado para dinamicamente reconfigurar a rede de comutação 130 para prover em tempo real inúmeros inversores apropriados 125 em paralelo para acionar uma carga elétrica 135. Em outras palavras, quando a demanda de potência para uma carga elétrica específica 135 aumentar, o controlador de acionamento paralelo 115 poderá transmitir sinais de controle de comutação atualizados 145 que fazem com que a rede de comutação 130 coloque inversores adicionais 125 em paralelo para atender a maior demanda de potência. Contrariamente, quando a demanda de potência de uma carga elétrica 135 diminuir, o controlador de acionamento paralelo 115 poderá transmitir sinais de controle de comutação atualizados 145 que fazem com que a rede de comutação 130 desengate um ou mais inversos 125. O controlador de acionamento paralelo 115 pode subsequentemente colocar os inversores desengatados 125 em paralelo com outros inversores 125 para acionar outras cargas elétricas 135. Em alguns casos, o controlador de acionamento paralelo 115 pode transmitir sinais de controle de comutação atualizados 145 com base em uma mudança determinada na capacidade de produção de energia de pelo menos um inversor. Por exemplo, devido à deterioração ou devido à falha de ocorrência, a capacidade de produção de energia de um primeiro inversor 125 pode ser reduzida ou eliminada (isto é, tornada não funcional). O controlador de acionamento paralelo 115 pode responsivamente aumentar ou substituir o primeiro inversor 125 por um segundo inversor 125 apresentando uma capacidade de produção de energia adequada com base nas demandas de potência da carga elétrica 135. Contrariamente, quando a capacidade de produção de energia de um primeiro inversor 125 for aumentada, o controlador de acionamento paralelo 115 poderá desengatar um segundo inversor 125.
[0023] Em algumas concretizações, o controlador de acionamento paralelo 115 é armazenado e executado em um controlador embutido. O controlador de acionamento paralelo 115 pode compreender, por exemplo, e sem limitação, um microcontrolador, um processador, um arranjo de portas programáveis em campo (FPGA), ou um circuito integrado de aplicação específica (ASIC). Em algumas concretizações, o controlador de acionamento paralelo 115 usa um simulador/emulador de tempo real ou é executado em tempo real.
[0024] O controlador de acionamento paralelo 115 é configurado para prover os sinais de controle de inversor 140 de acordo com um ou mais algoritmos predeterminados. Os inversores 125 geralmente proveem sinais de feedback, tais como valores de corrente e/ou de tensão, para o controlador de acionamento paralelo 115, que são aplicados ao(s) algoritmo(s) selecionado(s). No caso em que uma ou mais das cargas 135 compreendem motores elétricos, o controlador de acionamento paralelo 115 seleciona algoritmo(s) de controle de motor apropriado(s) para gerar os sinais de controle de inversor 140. Alguns exemplos não limitativos de algoritmos de controle de motor incluem controle orientado a campo (FOC), controle de torque direto (DTC), e controle de tensão sobre frequência (V/F). Diferentes algoritmos de controle de motor podem ser úteis para eficientemente acionar os vários tipos de motor de um veículo associado (por exemplo, motores de indução, motores síncronos, motores síncronos de ímã permanente (PM), motores CC desprovidos de escovas, etc.). Por exemplo, uma aeronave típica pode incluir um motor-gerador de arranque para os motores principais (um motor tipo PM), um ventilador de ar de impacto (motor de indução), e motor de compressor (motor tipo PM) de um sistema de controle ambiental (ECS), e um ou mais motores síncronos, todos os quais podem apresentar diferentes requisitos de energia.
[0025] Embora não representado, o sistema conversor modular 100 pode adicionalmente incluir uma rede de comutação de controle com base em software ou com base em hardware que é configurada para aplicar um algoritmo selecionado de uma pluralidade de algoritmos predeterminados a um ou mais inversores selecionados 125. A rede de comutação de controle pode ser incluída dentro do controlador de acionamento paralelo 115 ou separadamente implementada.
[0026] Em algumas concretizações, o sistema conversor modular 100 compreende um controlador de cálculo de eficiência 110 que é configurado para selecionar uma combinação específica dos inversores 125 com base na informação de eficiência associada com os inversores 125. Em algumas concretizações, o controlador de cálculo de eficiência 110 é incluído dentro do controlador de acionamento paralelo 115. Em outras concretizações, o controlador de cálculo de eficiência 110 é incluído em um circuito integrado (IC) separado. O controlador de sistema 105 é configurado para se comunicar com dispositivo(s) externo(s), tal como um controlador de veículo, para obter comandos operacionais do controlador de veículo e para prover sinais de feedback operacional (por exemplo, sinais de status) e/ou outra informação para o controlador de veículo. Conforme mostrado, o controlador de cálculo de eficiência 110 recebe uma ou mais solicitações de carga (isto é, sinais de demanda de carga 155) de um controlador de sistema 105, e seleciona uma combinação relativamente eficiente dos inversores 125 para atender as solicitações de carga. O controlador de cálculo de eficiência 110 transmite sinais de seleção de combinação 150 para o controlador de acionamento paralelo 115, que influenciam os sinais de controle de comutação 145 e/ou os sinais de controle de inversor 140 gerados pelo controlador de acionamento paralelo 115. Em algumas concretizações, os sinais de seleção de combinação 150 incluem apenas informação de combinação (isto é, qual inversor da pluralidade de inversores 125 é incluído em uma combinação selecionada para energizar uma carga elétrica específica 135). Neste caso, o controlador de acionamento paralelo 115 pode determinar como distribuir o carregamento entre os inversores 125 da combinação selecionada. Por exemplo, o controlador de acionamento paralelo 115 pode distribuir o carregamento igualmente entre os inversores selecionados 125. Em outras concretizações, a combinação de sinais de seleção 150 pode incluir informação adicional, tal como uma distribuição de energia entre os inversores 125 da combinação selecionada.
[0027] Uma implementação exemplificativa do controlador de cálculo de eficiência 110 é representada na Figura 2. O controlador de cálculo de eficiência 110 compreende um processador 205 e uma memória 210. O processador 205 inclui, em geral, qualquer elemento de processamento capaz de executar várias funções aqui descritas. Enquanto representado como um único elemento dentro do controlador de cálculo de eficiência 110, o processador 205 se destina a representar um único processador, múltiplos processadores, um processador ou processadores apresentando múltiplos núcleos, bem como combinações dos mesmos. A memória 210 pode incluir uma variedade de meios legíveis por computador selecionados para o relativo desempenho ou outras capacidades: meios voláteis e/ou não voláteis, meios removíveis e/ou não removíveis, etc. A memória 210 pode incluir cache, memória de acesso aleatório (RAM), armazenamento, etc. O armazenamento incluído na memória 110 tipicamente provê uma memória não volátil para o controlador de cálculo de eficiência 110, e pode incluir um ou mais elementos de armazenamento diferentes, tais como uma memória Flash, uma unidade de disco rígido, uma unidade de estado sólido, um dispositivo de armazenamento óptico, e/ou um dispositivo de armazenamento magnético.
[0028] O controlador de cálculo de eficiência 110 é configurado para determinar uma pluralidade de combinações possíveis 215 (combinação 215-1, 215-2, ..., 215-k) dos inversores para atender as demandas de carga correspondendo a uma ou mais cargas elétricas. Em algumas concretizações, o controlador de cálculo de eficiência 110 determina, para uma solicitação de carga específica correspondendo a uma carga elétrica, um número mínimo de inversores necessários para atender ao requisito de energia da carga elétrica. A pluralidade de combinações possíveis 215 pode incluir pelo menos uma combinação que inclui mais inversores do que o número mínimo determinado.
[0029] Em algumas concretizações, cada das combinações possíveis 215 representa uma atribuição de inversores específicos para energizar uma ou mais cargas elétricas sem especificar a quantidade de energia a ser produzida por cada inversor individual. Em um exemplo não limitativo, uma primeira combinação atribui inversores 125-1, 125-2 para energizar a carga elétrica 135-1, atribuir o inversor 125-3 para energizar a carga elétrica 135-2, e atribui o inversor 125-4 para energizar a carga elétrica 135-3. O inversor 125-5 permanece não atribuído dentro da primeira combinação e está disponível para requisitos de carga dinâmica. Em algumas concretizações, cada combinação possível 215 assume uma distribuição de carregamento predefinido dos inversores incluídos na mesma. Por exemplo, a combinação possível 215 pode assumir um carregamento igual de cada inversor dentro da combinação possível 215 (isto é, dividindo a quantidade de demanda de potência igualmente).
[0030] Em outras concretizações, cada das combinações possíveis 215 representa uma atribuição de inversores específicos e uma distribuição de carga associada. Por exemplo, uma primeira combinação pode especificar três inversores (125-1, 125-2, 125-3) para energizar uma carga elétrica de acordo com uma primeira distribuição de carga (por exemplo, cada inversor recebe 1/3 da demanda de potência), e uma segunda combinação pode especificar os mesmos três inversores com uma segunda distribuição de carga (por exemplo, 50% para o inversor 125-1, 25% para o inversor 125-2, e 25% para o inversor 125-3). Em alguns casos, a distribuição de carga para os inversores de uma combinação possível específica 215 pode ser selecionada com base na eficiência relativa dos inversores em diferentes níveis de produção de energia, diferentes classificações de potência dos inversores, etc.
[0031] Para cada combinação da pluralidade de combinações possíveis 215 (isto é, combinações 215-1, 215-2, ..., 215-k), o controlador de cálculo de eficiência 110 determina um valor de eficiência HI, H2, ... Hk (isto é, eta-sub1, eta-sub2, e assim por diante) associado com a energização de uma ou mais cargas elétricas usando a combinação 215-1, 215-2, ., 215-k. Os valores de eficiência H1, H2, ..., Hk são determinados com base em uma ou mais funções de eficiência 230 associadas com a operação de cada dos inversores incluídos na combinação possível específica 215-1, 215-2, ., 215-k. Em geral, as funções de eficiência 230 descrevem uma eficiência do inversor em um nível de produção de energia específico. Por exemplo, um inversor pode ter diferentes perdas de comutação correspondendo a diferentes níveis de produção de energia, afetando toda a eficiência do inversor. Uma função de eficiência exemplificativa 230 é representada no gráfico 300 da Figura 3. Em um caso ideal, cada inversor incluído em uma combinação específica será operado em seu respectivo valor máximo de eficiência n max_inv (isto é, eta-sub(max-inv)) em um ponto operacional 305. No valor máximo de eficiência nmax_inv, o inversor produz um nível de potência Pnmax_inv. Entretanto, é possível que a potência demandada por uma carga elétrica (e que pode dinamicamente mudar durante a operação) não venha a corresponder ao nível de potência Pnmax_inv, e que um ou mais inversores de uma combinação específica sejam operados distante do valor máximo de eficiência Pnmax_inv.
[0032] De volta à Figura 2, em algumas concretizações, o valor de eficiência n1, n2, ., nk representa um valor de eficiência composto - em outras palavras, uma combinação de uma pluralidade de valores de eficiência (das funções de eficiência 230) associados com os inversores específicos. Por exemplo, se uma combinação possível específica 215 incluir três inversores eletricamente idênticos operados em um mesmo nível de potência (isto é, resultando em cada inversor operando com um mesmo valor de eficiência Qinv) (isto é, eta-sub(inv)), o valor de eficiência composto da combinação seria o produto multiplicativo dos diferentes valores de eficiência, ou (ninv)3. Em outros exemplos, os inversores podem ter diferentes propriedades elétricas e/ou podem ser operados em diferentes níveis de tensão, de tal modo que um valor de eficiência composto determinado seja calculado usando funções aritméticas mais complexas (por exemplo, uma combinação ponderada dos valores de eficiência do inversor).
[0033] Em algumas concretizações, o controlador de cálculo de eficiência 110 determina uma combinação mais eficiente 220 da pluralidade de combinações possíveis 215, onde a combinação mais eficiente 220 corresponde a um valor máximo de eficiência nmax da pluralidade de valores de eficiência QI, n2, ■■■, nk. Em alguns casos, a combinação mais eficiente 220 pode ser selecionada como a combinação selecionada 225 para energizar uma carga elétrica específica, mas isto não é um requisito. Por exemplo, nos casos de manutenção, depuração, ou quaisquer cenários de operação obrigatória, a combinação selecionada 225 pode ser menos eficiente do que a combinação mais eficiente 220. Em algumas concretizações, um ou mais sistemas externos, tais como os Sistemas de Gestão de Controle de Voo, podem ser configurados para substituir a combinação selecionada 225.
[0034] Em algumas concretizações, o controlador de cálculo de eficiência 110 determina uma respectiva prioridade 2351, 2352, ■, 235k (isto é, 235-sub 1, 235-sub2, e assim por diante) para cada combinação possível da pluralidade de combinações possíveis 215 com base na pluralidade de valores de eficiência ni, n2, •••, nk. Por exemplo, com o uso das combinações possíveis k 215, a combinação mais eficiente 220 pode receber um maior valor de prioridade (por exemplo, um valor de prioridade de 1), e a combinação menos eficiente da pluralidade de combinações 215 pode receber um menor valor de prioridade (por exemplo, um valor de prioridade de k). Em algumas concretizações os valores de prioridade relativos para diferentes combinações possíveis 215 serão considerados quando da seleção da combinação selecionada 225 de acordo com uma função de custo predefinido 240. Por exemplo, a seleção de uma das combinações possíveis 215 que não é a combinação mais eficiente 220 pode ser penalizada com a aplicação dos valores de prioridade a um vetor de peso predefinido 245 incluído dentro da função de custo predefinido 240.
[0035] Além disso, em algumas concretizações, o controlador de cálculo de eficiência 110 determina um valor de perda de potência Ploss, 1, Ploss, 2, •, Ploss, k (isto é, P-sub(perda, 1), P-sub(perda-2), e assim por diante) para cada combinação possível da pluralidade de combinações possíveis 215. O valor de perda de potência Ploss, 1, Ploss, 2, •, Ploss, k pode se basear na pluralidade de valores de eficiência n1, n2, •, nk. Para a combinação mais eficiente 220, um valor mínimo de perda de potência Ploss, min (que é P-sub(perda, min)) é determinado pelo controlador de cálculo de eficiência 110. Em algumas concretizações, a função de custo predefinido 240 considera uma diferença entre o valor de perda de potência Ploss, 1, Ploss, 2, •, Ploss, k e o valor mínimo de perda de potência Ploss, min quando da seleção da combinação selecionada 225. Em um exemplo não limitativo, a função de custo predefinido 240 compreende uma função quadrática mista inteira que considera o vetor de peso predefinido 245 como um termo de primeira ordem e uma soma das diferenças de perda de potência quadrada como um termo de segunda ordem. Um exemplo de uma função quadrática mista inteira como a função de custo predefinido 240 é discutida em maiores detalhes com relação à Figura 8 abaixo. Em outras concretizações, a função de custo predefinido 240 pode ser qualquer função adequada com base em um ou mais valores de eficiência n 1, n2, • • •, nk, nos valores de perda de potência Pioss, 1, Pioss, 2, ..., Pioss, k, e nas prioridades 235i- 235k.
[0036] Em aigumas concretizações, o controiador de cáicuio de eficiência 110 apiica a função de custo predefinido 240 para determinar um vaior de custo 2501, 2502, •, 250k para cada combinação possívei da piuraiidade de combinações possíveis 215. Neste caso, o controiador de cáicuio de eficiência 110 determina quai dos vaiores de custo 2501, 2502, •, 250k corresponde a um vaior de custo mínimo 250min, e seieciona a combinação possívei 215 correspondendo ao vaior de custo mínimo 250min. A combinação seiecionada 225 apresentando o vaior de custo mínimo 250min pode corresponder à combinação mais eficiente 220, mas isto não é uma necessidade.
[0037] A Figura 4 iiustra um método exempiificativo 400 de controiar a distribuição de energia de uma piuraiidade de inversores para uma ou mais cargas eiétricas, de acordo com uma concretização. O método 400 é geraimente executado por um ou mais processadores de computador de um ou mais controiadores, tai como o controiador de acionamento paraieio ou o controiador de cáicuio de eficiência descritos com reiação à Figura 1. O método 400 começa no bioco 405, onde um ou mais processadores de computador são usados para determinar uma piuraiidade de combinações possíveis da piuraiidade de inversores para atender as demandas de carga correspondendo a uma ou mais cargas. Cada combinação possívei da piuraiidade de combinação da piuraiidade de combinações possíveis inciui um respectivo conjunto de um ou mais inversores da piuraiidade de inversores.
[0038] No bioco 415, uma ou mais funções de eficiência predefinidas associadas com um ou mais inversores são acessadas a partir de uma memória acoplada com um ou mais processadores de computador. Em alguns casos, cada inversor da pluralidade de inversores apresenta classificações elétricas e/ou características elétricas substancialmente idênticas, de tal modo que uma única função de eficiência corresponda à operação de cada inversor da pluralidade de inversores.
[0039] No bloco 425, um ou mais processadores de computador selecionam, com base em uma ou mais funções de eficiência predefinidas, uma combinação da pluralidade de combinações. No bloco 435, um ou mais processadores de computador transmitem sinais de controle para o conjunto de um ou mais inversores correspondendo à combinação selecionada para assim energizar uma ou mais cargas.
[0040] No bloco 445, um ou mais processadores de computador determinam (1) uma mudança na capacidade de produção de energia de pelo menos um inversor do conjunto de um ou mais inversores correspondendo à combinação selecionada, ou (2) uma mudança nas demandas de carga de uma ou mais cargas.
[0041] No bloco 455, um ou mais processadores de computador selecionam, com base em uma ou mais funções de eficiência predefinidas e na mudança determinada, uma segunda combinação da pluralidade de combinações possíveis. No bloco 465, um ou mais processadores de computador transmitem sinais de controle para o conjunto de um ou mais inversores correspondendo à segunda combinação selecionada para assim energizar uma ou mais cargas. Em algumas concretizações, o conjunto correspondendo à primeira combinação difere do conjunto correspondendo à segunda combinação por pelo menos um inversor. O método 400 termina depois da conclusão do bloco 465.
[0042] As Figuras 5, 6 e 7 ilustram métodos exemplificativos de selecionar uma combinação de inversores com base em uma ou mais funções de eficiência predefinidas, de acordo com várias concretizações. Por exemplo, os métodos mostrados em cada uma das Figuras 5, 6 e 7 podem correspondem ao bloco 425 do método 400 acima discutido.
[0043] O método da Figura 5 começa no bloco 505, onde um ou mais processadores calculam, com base em uma ou mais funções de eficiência predefinidas, um valor máximo de eficiência correspondendo à pluralidade de combinações possíveis. No bloco 515, um ou mais processadores calculam um valor mínimo de perda de potência correspondendo ao valor máximo de eficiência. No bloco 525, um ou mais processadores calculam, para cada combinação possível da pluralidade de combinações e com base em uma ou mais funções de eficiência predefinidas, um respectivo valor de perda de potência para a combinação possível. No bloco 535, um ou mais processadores aplicam o respectivo valor de perda de potência a uma função de custo. Em algumas concretizações, a aplicação do respectivo valor de perda de potência compreende determinar a função de custo com base em uma diferença entre o valor de perda de potência e o valor mínimo de perda de potência. No bloco 545, um ou mais processadores seleciona, com base no respectivo valor de perda de potência aplicado à função de custo, uma combinação da pluralidade de combinações possíveis e apresentando o custo mais baixo. O método da Figura 5 termina depois da conclusão do bloco 545.
[0044] O método da Figura 6 começa no bloco 605, onde um ou mais processadores determinam um valor de eficiência para cada combinação possível da pluralidade de combinações possíveis. No bloco 615, um ou mais processadores determinam a combinação mais eficiente correspondendo a um maior valor de eficiência. No bloco 625, um ou mais processadores atribuem uma respectiva prioridade a cada das combinações possíveis com base nos valores de eficiência determinados. No bloco 635, um ou mais processadores determinam um vetor de peso com base na prioridade. No bloco 645, um ou mais processadores selecionam, com base em uma função de custo predefinido configurada para aplicar o vetor de peso para penalizar a seleção de combinações apresentando valores de eficiência menores do que a combinação mais eficiente, uma combinação da pluralidade de combinações possíveis e apresentando o custo mais baixo. O método da Figura 6 termina depois da conclusão do bloco 645.
[0045] O método da Figura 7 começa no bloco 705, onde um ou mais processadores atribuem, para cada combinação possível da pluralidade de combinações possíveis, uma respectiva prioridade com base em uma eficiência composta de um ou mais inversores do respectivo conjunto. No bloco 715, um ou mais processadores selecionam uma combinação com base na respectiva prioridade. O método da Figura 7 termina depois da conclusão do bloco 715.
[0046] A Figura 8 ilustra um método exemplificativo 800 de controlar a distribuição de energia de uma pluralidade de inversores de uma ou mais cargas, de acordo com uma concretização. Em geral, o método 800 pode ser executado por um ou mais controladores em conjunção com uma ou mais concretizações discutidas aqui. Por exemplo, o método 800 provê um exemplo não limitativo do método 400 discutido acima com relação à Figura 4. Além disso, o método 800 usa uma configuração exemplificativa de cinco (5) inversores e três (3) cargas ("Carga-1", "Carga-2" e "Carga-3"), conforme mostrado na Figura 1, embora números diferentes também sejam possíveis.
[0047] O método 800 começa no bloco 805, onde um ou mais controladores carregam uma curva de eficiência de inversor. A curva de eficiência de inversor geralmente corresponde à função de eficiência predefinida discutida acima. No bloco 810, um ou mais controladores ajustam uma variável de tempo (t) igual a zero. No bloco 815, a variável de tempo t é atualizada com ΔT.
[0048] No bloco 820, um ou mais controladores recebem sinais de demanda de carga, descritos como sinais de demanda de carga P (t), P (t), e P (t), de um controlador de sistema. No bloco 825, um ou mais controladores determinam se o sistema tem uma ou mais demandas de carga no tempo t. Se os sinais de demanda de carga P (t), P (t), e P (t) forem zero (indicando uma condição de não carga) (ramificação "NÃO"), um ou mais controladores retornarão para o bloco 815 e esperarão pela próxima informação de demanda de carga. Se qualquer dos sinais de demanda de carga P (t), P (t), e P (t) for não zero (ramificação "SIM")", o método procederá para o bloco 830.
[0049] Dentro deste exemplo, cada "Combinação de inversores" representa um ou mais inversores que são combinados entre si em paralelo para acionar uma carga específica. Mais especificamente, a Combinação de inversores- 1 aciona a Carga-1, a Combinação de inversores-2 aciona a Carga-2, e a Combinação de inversores-3 aciona a Carga-3. Devido ao fato de a demanda de potência de cada carga poder variar como uma função do tempo, o número de inversores incluídos dentro de cada Combinação de inversores pode ser dinamicamente alterado (isto é, aumentado e/ou diminuído) a fim de atender as demandas de potência variadas. Com o uso da Carga-1 e da Combinação de inversores-1 como um exemplo, em um instante, pode haver apenas um (1) inversor na Combinação de inversores-1 pelo fato de a demanda de potência da Carga-1 ser relativamente pequena. Em outro momento, a Combinação de inversores -1 pode incluir cinco (5) inversores em paralelo pelo fato de a demanda de potência da Carga-1 ser muito alta. Em ainda outro instante, a Combinação de inversores-1 pode incluir zero (0) inversores, visto que a demanda de potência da Carga-1 é zero.
[0050] Um conjunto exemplificativo de variáveis usadas para selecionar combinações de inversores de acordo com o método 800 é provido na Tabela 1, e um conjunto exemplificativo de restrições é provido na Tabela 2.TABELA 1
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TABELA 2
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[0051] NO blOcO 830, um Ou mais cOntrOles determinam O tamanhO mínimO para cada cOntagem de COmbinaçãO de inversOres: N1(t), N2(t), e N3(t) na Combinação de inversores-1, -2 e -3 de acordo com as demandas de potência da Carga-1, -2 e -3. Um conjunto exemplificativo de etapas para determinar o tamanho mínimo é provido na Tabela 3.TABELA 3
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[0052] No bloco 835, um ou mais controladores calculam todas as combinações de inversores possíveis W(m) e as registram em uma tabela. Um ou mais controladores podem adicionalmente determinar uma contagem de carga(s) que estão em uma condição de não carga. Um conjunto exemplificativo de etapas para determinar o tamanho mínimo é provido na Tabela 4, um conjunto exemplificativo de etapas para registrar as atribuições é provido na Tabela 5, e um conjunto exemplificativo de atribuições é provido na Tabela 6.TABELA 4
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TABELA 5
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TABELA 6
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[0053] No bloco 840, um ou mais controladores calculam a saída de potência para cada inversor de acordo com as combinações de inversores possíveis determinadas na Tabela 6. Um conjunto exemplificativo de equações usadas para calcular a saída de potência é provido na Tabela 7.TABELA 7
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[0054] No bloco 845, um ou mais controladores obtêm valor(es) de eficiência ŋ Inv_combin-1,2,3 e valor máximo de eficiência ŋInv_Max usando a curva de eficiência de inversor carregado. Um conjunto exemplificativo de equações usadas para obter os diferentes valores de eficiência é provido na Tabela 8.TABELA 8
Figure img0009
[0055] No bloco 850, um ou mais controladores criam uma tabela de prioridade de configuração de combinação de inversores para classificar cada Combinação de inversores para a Carga-1, -2 e -3 em uma ordem de prioridade, de tal modo que, para cada carga, a Combinação de inversores com o maior valor de eficiência apresente uma ordem de prioridade mais alta. Uma prioridade mais alta sugere que a Combinação de inversores irá resultar em uma eficiência mais alta do sistema e, portanto, deve ser implementada primeiro.
[0056] Para cada carga, a Combinação de inversores com o valor máximo de eficiência é a mais ideal e terá o número de prioridade maior.Por outro lado, a Combinação de inversores com o valor mínimo de eficiência em cada carga é a menos ideal e terá o número de prioridade menor. Se mais de uma Combinação de Inversores em cada carga tiver o mesmo valor de eficiência, um ou mais controladores atribuirão estas combinações de inversores para a mesma ordem de número de prioridade.
[0057] Se a Carga-n for uma condição de não carga, então nenhum inversor será usado e seu valor de eficiência ijinv_combin-n será zero. Neste caso especial, o número de prioridade deve ser constante para cada Combinação de inversores porque esta carga não tem nenhum fator de peso para determinar a ótima combinação de inversores (no bloco 860).
[0058] No bloco 855, um ou mais controladores calculam uma perda total de energia para cada Combinação de inversores descrita na Tabela 6, e também calculam uma perda de potência total mínima. Um conjunto exemplificativo de equações usado para calcular a perda total de energia e a perda de potência total mínima é provido na Tabela 9. TABELA 9
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[0059] No bloco 860, um ou mais controladores determinam uma Combinação de inversores com a eficiência total máxima do sistema ao solucionar um problema de controle misto inteiro. Um conjunto exemplificativo de etapas usado para determinar a Combinação de inversores é provido na Tabela 10.TABELA 10
Figure img0011
Restrições de Comutação 1) Conexão de cada inversor j na carga k:
Figure img0012
k = carga j = inversor Nl = última carga no sistema operacional paralelo Nj = último inversor no sistema operacional paralelo 2) Restrição de cada inversor j pode ser apenas conectada a uma carga no instante t.
Figure img0013
3) Conexão de cada configuração de combinação de inversores i para a carga k.
Figure img0014
i = toda a combinação de inversores possível para a carga k 4) Restrição baseada nas prioridades de configuração de combinação de inversores
Figure img0015
Ni = última combinação de inversores para a carga k Nl = última configuração de combinação de inversores para a carga k
[0060] O objetivo é o de maximizar a eficiência de todo o sistema com a minimização da perda total de energia no(s) inversor(es) enquanto que ao mesmo tempo satisfaz demandas de carga(s) através da Combinação de inversores-1, -2 e -3 dinamicamente mutável. O termo quadrático em menos quadrados da função de custo penaliza os inversores para trabalharem fora de sua ótima faixa de perda de potência. Com a formulação do problema de controle em um programa quadrático misto inteiro, poderia ser então determinada a combinação de inversores ótima que terá o menor custo de penalidade.
Figure img0016
[0061] No bloco 865, um ou mais controladores controlam o sistema de acionamento de motor usando a ótima combinação de inversores determinada. No bloco 870, um ou mais controladores determinam se um comando foi recebido do controlador do sistema. Caso negativo (ramificação "NÃO"), o método retornará para o bloco 815 para aguardar por sinais de demanda de carga adicionais originários do controlador do sistema. Se o comando de parar tiver sido recebido (ramificação "SIM"), o método 800 será finalizado.
[0062] Além disso, a invenção compreende exemplos de acordo com as seguintes cláusulas:
[0063] Cláusula 1. Método de controlar a distribuição de energia de uma pluralidade de inversores para uma ou mais cargas, o método compreendendo: determinar, com o uso de um ou mais processadores de computador, uma pluralidade de combinações possíveis da pluralidade de inversores para atender as demandas de carga correspondendo a uma ou mais cargas, cada combinação possível da pluralidade de combinações possíveis incluindo um respectivo conjunto de um ou mais inversores da pluralidade de inversores; acessar, a partir de uma memória acoplada com um ou mais processadores de computador, uma ou mais funções de eficiência predefinidas associadas com um ou mais inversores; selecionar, com base em uma ou mais funções de eficiência predefinidas, uma combinação da pluralidade de combinações possíveis; e transmitir sinais de controle para o conjunto de um ou mais inversores correspondendo à combinação selecionada para assim energizar uma ou mais cargas.
[0064] Cláusula 2. Método, de acordo com a cláusula 1, no qual a seleção de uma combinação da pluralidade de combinações possíveis compreende: calcular, para cada combinação possível da pluralidade de combinações possíveis e com base em uma ou mais funções de eficiência predefinidas, um respectivo valor de perda de potência para a combinação possível; e selecionar, com base no respectivo valor de perda de potência aplicado a uma função de custo predefinido, uma combinação da pluralidade de combinações possíveis e apresentando o custo mais baixo.
[0065] Cláusula 3. Método, de acordo com a cláusula 2, no qual a função de custo predefinido compreende uma função quadrática mista inteira.
[0066] Cláusula 4. Método, de acordo com a cláusula 2, que adicionalmente compreende: calcular, com base em uma ou mais funções de eficiência predefinidas, um valor máximo de eficiência correspondendo à pluralidade de combinações possíveis; e calcular um valor mínimo de perda de potência correspondendo ao valor máximo de eficiência, em que a função de custo predefinido se baseia em uma diferença entre o valor de perda de potência e o valor mínimo de perda de potência.
[0067] Cláusula 5. Método, de acordo com a cláusula 1, no qual a seleção de uma combinação da pluralidade de combinações possíveis compreende: determinar um valor de eficiência para cada combinação possível da pluralidade de combinações possíveis; determinar a combinação mais eficiente correspondendo a um valor de eficiência maior; e selecionar, com base em uma função de custo predefinido configurada para aplicar um vetor de peso para penalizar a seleção de combinações apresentando valores de eficiência menores do que a combinação mais eficaz, uma combinação da pluralidade de combinações possíveis e apresentando o custo mais baixo.
[0068] Cláusula 6. Método, de acordo com a cláusula 5, que adicionalmente compreende: atribuir uma respectiva prioridade a cada das combinações possíveis com base nos valores de eficiência determinados; e determinar o vetor de peso com base na prioridade.
[0069] Cláusula 7. Método, de acordo com a cláusula 1, que adicionalmente compreende: determinar uma mudança na capacidade de produção de energia de pelo menos um inversor do conjunto de um ou mais inversores correspondendo à combinação selecionada ou uma mudança nas demandas de carga de uma ou mais cargas; selecionar, com base em uma ou mais funções de eficiência predefinidas e na mudança determinada, uma segunda combinação da pluralidade de combinações possíveis; e transmitir sinais de controle para o conjunto de um ou mais inversores correspondendo à segunda combinação selecionada para assim energizar uma ou mais cargas.
[0070] 8. Método, de acordo com a cláusula 1, no qual a seleção de uma combinação da pluralidade de combinações possíveis compreende: atribuir, para cada combinação possível da pluralidade de combinações possíveis, uma respectiva prioridade com base em uma eficiência composta de um ou mais inversores do respectivo conjunto; e selecionar uma combinação com base na respectiva prioridade.
[0071] Cláusula 9. Sistema de distribuição de energia para energizar uma ou mais cargas, o sistema de distribuição de energia compreendendo: uma pluralidade de inversores; e um controlador compreendendo um ou mais processadores de computador e configurado para: determinar uma pluralidade de combinações possíveis da pluralidade de inversores para atender demandas de carga correspondendo a uma ou mais cargas, cada combinação possível da pluralidade de combinações possíveis incluindo um respectivo conjunto de um ou mais inversores da pluralidade de inversores; acessar, a partir de uma memória acoplada com um ou mais processadores de computador, uma ou mais funções de eficiência predefinidas associadas com um ou mais inversores; selecionar, com base em uma ou mais funções de eficiência predefinidas, uma combinação da pluralidade de combinações possíveis; e transmitir sinais de controle para o conjunto de um ou mais inversores correspondendo à combinação selecionada para assim energizar uma ou mais cargas.
[0072] Cláusula 10. Sistema de distribuição de energia, de acordo com a cláusula 9, no qual a seleção de uma combinação da pluralidade de combinações possíveis compreende: calcular, para cada combinação possível da pluralidade de combinações possíveis e com base em uma ou mais funções de eficiência predefinidas, um respectivo valor de perda de potência para a combinação possível; e selecionar, com base no respectivo valor de perda de potência aplicado a uma função de custo predefinido, uma combinação da pluralidade de combinações possíveis e apresentando o custo mais baixo.
[0073] Cláusula 11. Sistema de distribuição de energia, de acordo com a cláusula 10, no qual a função de custo predefinido compreende uma função quadrática mista inteira.
[0074] Cláusula 12. Sistema de distribuição de energia, de acordo com a cláusula 10, no qual o controlador é adicionalmente configurado para: calcular, com base em uma ou mais funções de eficiência predefinidas, um valor máximo de eficiência correspondendo à pluralidade de combinações possíveis; e calcular um valor mínimo de perda de potência correspondendo ao valor máximo de eficiência, em que a função de custo predefinido se baseia em uma diferença entre o valor de perda de potência e o valor mínimo de perda de potência.
[0075] Cláusula 13. Sistema de distribuição de energia, de acordo com a cláusula 9, no qual a seleção de uma combinação da pluralidade de combinações possíveis compreende: determinar um valor de eficiência para cada combinação possível da pluralidade de combinações possíveis; determinar a combinação mais eficiente correspondendo ao maior de valor de eficiência; e selecionar, com base em uma função de custo predefinido configurada para aplicar um vetor de peso para penalizar a seleção de combinações apresentando valores de eficiência menores do que a combinação mais eficiente, uma combinação da pluralidade de combinações possíveis e apresentando o custo mais baixo.
[0076] Cláusula 14. Sistema de distribuição de energia, de acordo com a cláusula 13, no qual o controlador é adicionalmente configurado para: atribuir uma respectiva prioridade a cada uma das combinações possíveis com base nos valores de eficiência determinados; e determinar o vetor de peso com base na prioridade.
[0077] Cláusula 15. Sistema de distribuição de energia, de acordo com a cláusula 9, no qual o controlador é adicionalmente configurado para: determinar uma mudança na capacidade de produção de energia de pelo menos um inversor do conjunto de um ou mais inversores correspondendo à combinação selecionada ou uma mudança nas demandas de carga de uma ou mais cargas; selecionar, com base em uma ou mais funções de eficiência predefinidas e na mudança determinada, uma segunda combinação da pluralidade de combinações possíveis; e transmitir sinais de controle para o conjunto de um ou mais inversores correspondendo à segunda combinação selecionada para assim energizar uma ou mais cargas.
[0078] Cláusula 16. Sistema de distribuição de energia, de acordo com a cláusula 9, no qual a seleção de uma combinação da pluralidade de combinações possíveis compreende: atribuir, para cada combinação possível da pluralidade de combinações possíveis, uma respectiva prioridade com base em uma eficiência composta de um ou mais inversores do respectivo conjunto; e selecionar uma combinação com base na respectiva prioridade.
[0079] Cláusula 17. Método de controlar a distribuição de energia de uma pluralidade de inversores para uma ou mais cargas, o método compreendendo: determinar, com o uso de um ou mais processadores de computador, uma pluralidade de combinações possíveis da pluralidade de inversores para atender as demandas de carga correspondendo a uma ou mais cargas, cada combinação possível da pluralidade de combinações possíveis incluindo um respectivo conjunto de um ou mais inversores da pluralidade de inversores; acessar, a partir de uma memória acoplada com um ou mais processadores de computador, uma ou mais funções de eficiência predefinidas associadas com um ou mais inversores; atribuir, para cada combinação possível da pluralidade de combinações possíveis, uma respectiva prioridade com base em uma eficiência composta de um ou mais inversores do respectivo conjunto; selecionar uma combinação da pluralidade de combinações possíveis com base na respectiva prioridade; e transmitir sinais de controle para o conjunto de um ou mais inversores correspondendo à combinação selecionada para assim energizar uma ou mais cargas.
[0080] Cláusula 18. Método, de acordo com a cláusula 17, no qual a prioridade atribuída é aplicada a uma função de custo predefinido, e no qual a seleção de uma combinação da pluralidade de combinações possíveis com base na respectiva prioridade compreende: determinar, para cada combinação possível da pluralidade de combinações possíveis e com base na função de custo predefinido, um respectivo custo da combinação possível; e selecionar uma combinação da pluralidade de combinações possíveis e apresentando o custo mais baixo.
[0081] Cláusula 19. Método, de acordo com a cláusula 17, que adicionalmente compreende: determinar um vetor de peso com base na prioridade atribuída, em que uma função de custo predefinido aplica o vetor de peso para penalizar a seleção de combinações apresentando valores de eficiência menores do que uma combinação mais eficiente apresentando a maior eficiência composta.
[0082] Cláusula 20. Método, de acordo com a cláusula 17, que adicionalmente compreende: determinar uma mudança na capacidade de produção de energia de pelo menos um inversor do conjunto de um ou mais inversores correspondendo à combinação selecionada ou a uma mudança nas demandas de carga de uma ou mais cargas; selecionar, com base em uma ou mais funções de eficiência predefinidas e na mudança determinada, uma segunda combinação da pluralidade de combinações possíveis; e transmitir sinais de controle para o conjunto de um ou mais inversores correspondendo à segunda combinação selecionada para assim energizar uma ou mais cargas.
[0083] As descrições das várias concretizações da presente invenção foram apresentadas para fins de ilustração, mas não se destinam a ser exaustivas ou limitadas às concretizações descritas. Muitas modificações e variações ficarão evidentes àqueles versados na técnica sem se afastar do escopo e do espírito das concretizações descritas. A terminologia usada aqui foi escolhida para melhor explicar os princípios das concretizações, a aplicação prática ou o aperfeiçoamento técnico sobre tecnologias encontradas no mercado, ou para permitir que outros versados na técnica compreendam as concretizações aqui descritas.
[0084] Conforme será apreciado por aquele versado na técnica, aspectos da presente invenção podem ser concretizados como um sistema, um método, ou um produto de programa de computador. Consequentemente, aspectos da presente invenção podem ter a forma de uma concretização totalmente de hardware, uma concretização totalmente de software (incluindo firmware, software residente, microcódigo, etc.) ou uma concretização que combina aspectos de software e hardware que podem ser geralmente referidos aqui como um "circuito", um "módulo" ou um "sistema". Adicionalmente, aspectos da presente invenção podem ter a forma de um produto de programa de computador concretizado em um ou mais meio(s) legível(veis) por computador apresentando código de programa legível por computador concretizado nos mesmos.
[0085] Qualquer combinação de um ou mais meios legíveis por computador pode ser utilizada. O meio legível por computador pode ser um meio de sinal legível por computador ou um meio de armazenamento legível por computador. Um meio de armazenamento legível por computador pode ser, por exemplo, um sistema eletrônico, magnético, óptico, eletromagnético, infravermelho ou semicondutor, ou qualquer combinação adequada destes, embora não fique limitado a estes. Exemplos mais específicos (ou uma lista não exaustiva) do meio de armazenamento legível por computador incluiriam o seguinte: uma conexão elétrica apresentando um ou mais fios, um disquete de computador portátil, um disco rígido, uma memória de acesso aleatório (RAM), uma memória apenas de leitura (ROM), uma memória apenas de leitura programável e apagável (EPROM ou memória Flash), uma fibra óptica, uma memória apenas de leitura de disco compacto portátil (CD-ROM), um dispositivo de armazenamento óptico, um dispositivo de armazenamento magnético, ou qualquer combinação adequada destes. No contexto deste documento, um meio de armazenamento legível por computador pode ser qualquer meio tangível que possa conter ou armazenar um programa para uso por um sistema, um aparelho, ou um dispositivo de execução de instrução ou em conexão com os mesmos.
[0086] Um meio de sinal legível por computador pode incluir um sinal de dados propagado com o código de programa legível por computador concretizado aqui, por exemplo, em uma banda base ou como parte de uma onda portadora. Tal sinal propagado pode ter qualquer de uma variedade de formas, incluindo, mas não limitada, à forma eletromagnética, à forma óptica, ou a qualquer combinação adequada das mesmas. Um meio de sinal legível por computador pode ser qualquer meio legível por computador que não seja um meio de armazenamento legível por computador e que possa se comunicar, propagar, ou transportar um programa para uso por um sistema, um aparelho, ou um dispositivo de execução de instrução ou em conexão com os mesmos.
[0087] O código de programa concretizado em um meio legível por computador pode ser transmitido usando qualquer meio apropriado, incluindo, mas não limitado a, um cabo sem fio, com fio, de fibra óptica, RF, etc., ou qualquer combinação adequada destes.
[0088] O código de programa de computador para executar as operações para aspectos da presente invenção pode ser gravado em combinação com uma ou mais linguagens de programação, incluindo uma linguagem de programação orientada por objeto, tal como Java, Smalltalk, C++ ou semelhante, e linguagens de programação procedural convencional, tal como a linguagem de programação "C" ou linguagem de programação similar. O código de programa pode ser totalmente executado no computador do usuário, parcialmente no computador do usuário, como um pacote de software autônomo, parcialmente no computador do usuário e parcialmente em um computador remoto ou totalmente no computador remoto ou servidor. Neste último cenário, o computador remoto pode ser conectado ao computador do usuário através de qualquer tipo de rede, incluindo uma rede de área local (LAN) ou uma rede de área ampla (WAN), ou a conexão pode ser feita em um computador externo (por exemplo, através da Internet usando um Provedor de Serviço da Internet).
[0089] Aspectos da presente invenção são descritos acima com referência às ilustrações de fluxograma e/ou diagramas de blocos de métodos, aparelhos (sistemas) e produtos de programa de computador de acordo com as concretizações da invenção. Será entendido que cada bloco das ilustrações de fluxograma e/ou diagramas de blocos, e combinações de blocos nas ilustrações de fluxograma e/ou diagramas de bloco, podem ser implementados por instruções de programa de computador. Estas instruções de programa de computador podem ser providas para um processador de um computador de uso geral, computador de propósito especial, ou outro aparelho de processamento de dados programável para produzir uma máquina, de tal modo que as instruções, que são executadas via o processador do computador ou outro aparelho de processamento de dados programável, criem um meio para implementar as funções/procedimentos especificados no fluxograma e/ou bloco ou blocos do diagrama de blocos.
[0090] Estas instruções de programa de computador podem ser também armazenadas em um meio legível por computador que pode direcionar um computador, outro aparelho de processamento de dados programável, ou outros dispositivos para funcionar de maneira específica, de tal modo que as instruções armazenadas no meio legível por computador produzam um artigo de fabricação incluindo instruções que implementam a função/procedimento especificado no fluxograma e/ou bloco ou blocos do diagrama de blocos.
[0091] As instruções de programa de computador podem ser também carregadas em um computador, em outro aparelho de processamento de dados programável, ou em outros dispositivos para fazer com que uma série de etapas operacionais seja executada no computador, em outro aparelho programável ou em outros dispositivos para produzir um processo implementado por computador de tal maneira que as instruções que são executadas no computador ou em outro aparelho programável provejam processos para implementar as funções/procedimentos especificados no fluxograma e/ou bloco ou blocos do diagrama de blocos.
[0092] O fluxograma e os diagramas de bloco nas Figuras ilustram a arquitetura, a funcionalidade, e a operação de implementações possíveis de sistemas, métodos e produtos de programa para computador de acordo com várias concretizações da presente invenção. Sob este aspecto, cada bloco no fluxograma ou diagramas de blocos pode representar um módulo, um segmento, ou uma parte de instruções, que compreendem uma ou mais instruções executáveis para implementar a(s) função(ções) lógica(s) especificada(s). Em algumas implementações alternativas, as funções indicadas no bloco podem ocorrer fora da ordem indicada nas figuras. Por exemplo, dois blocos mostrados em sucessão podem, de fato, ser executados substancialmente de forma simultânea, ou os blocos podem, às vezes, ser executados na ordem inversa, dependendo da funcionalidade envolvida. Será também notado que cada bloco dos diagramas de blocos e/ou ilustração de fluxograma, e combinações de blocos nos diagramas de blocos e/ou ilustração de fluxograma, podem ser implementados por sistemas baseados em hardware de propósito especial que executam as funções ou os procedimentos especificados ou que executam combinações de instruções de computador e hardware de propósito especial.
[0093] Enquanto o antecedente é dirigido a concretizações da presente invenção, outras concretizações da invenção poderão ser concebidas sem se afastar do escopo básico da mesma, o escopo da mesma sendo determinado pelas reivindicações apresentadas a seguir.

Claims (15)

1. Método (400) de controle de distribuição de energia de uma pluralidade de inversores (125) para uma ou mais cargas (135), o método sendo executado usando um ou mais processadores de computador (205), o método caracterizado pelo fato de que compreende: determinar (405), uma pluralidade de combinações possíveis (215) da pluralidade de inversores (125) para atender as demandas de carga (155) correspondendo a uma ou mais cargas (135), cada combinação possível da pluralidade de combinações possíveis (215) incluindo um respectivo conjunto de um ou mais inversores (125) da pluralidade de inversores (125); acessar (415), de uma memória (210) acoplada com o um ou mais processadores de computador (205), uma ou mais funções de eficiência predefinidas (230) associadas com a operação dos inversores (125) de cada um dos respectivos conjuntos, em que cada uma das uma ou mais funções de eficiência predefinidas (230) descreve uma eficiência de um respectivo dos inversores (125) do respectivo conjunto em níveis particulares de produção de energia, em que a referida eficiência é afetada pelo respectivo dos inversores (125) do respectivo conjunto tendo diferentes perdas de comutação correspondentes a diferentes níveis de produção de energia; selecionar (425, 150), com base em um respectivo valor de eficiência determinado para cada uma da pluralidade de combinações possíveis (215), com base em uma ou mais funções de eficiência predefinidas (230), uma combinação (225) da pluralidade de combinações possíveis (215) que é relativamente eficiente, em que cada respectivo valor de eficiência está associado à alimentação de uma ou mais cargas elétricas (135) usando a respectiva combinação (225); e transmitir (435) sinais de controle (140) para o conjunto de um ou mais inversores (125) correspondendo à combinação (225) selecionada para assim energizar uma ou mais cargas (135).
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que selecionar uma combinação (225) da pluralidade de combinações possíveis (215) compreende: calcular (525), para cada combinação (225) possível da pluralidade de combinações possíveis (215) e com base em uma ou mais funções de eficiência predefinidas (230), um respectivo valor de perda de potência (Pioss, 1, ..., Pioss, k) para a combinação possível (225); e selecionar (545), com base no respectivo valor de perda de potência aplicado a uma função de custo predefinido (240), uma combinação (225) da pluralidade de combinações possíveis (215) e apresentando o custo mais baixo.
3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a função de custo predefinido compreende uma função quadrática mista inteira.
4. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende: calcular (505), com base em uma ou mais funções de eficiência predefinidas (230), um valor máximo de eficiência (nmax) correspondendo à pluralidade de combinações possíveis (215); e calcular (515) um valor mínimo de perda de potência (Ploss, min) correspondendo ao valor máximo de eficiência, em que a função de custo predefinido é baseada em uma diferença entre o valor de perda de potência e o valor mínimo de perda de potência.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que selecionar uma combinação (225) da pluralidade de combinações possíveis (215) compreende: determinar (605) um valor de eficiência (ni, ..., nk) para cada combinação possível (225) da pluralidade de combinações possíveis (215); determinar (615) uma combinação (225) mais eficiente (220) correspondendo ao maior valor de eficiência (nmax) dos valores de eficiência determinados para cada combinação possível (225) da pluralidade de combinações possíveis (215); e selecionar (645), com base em uma função de custo predefinido (240) configurada para aplicar um vetor de peso (245) para penalizar a seleção de combinações apresentando valores de eficiência menores do que a combinação mais eficaz, uma combinação (225) da pluralidade de combinações possíveis (215) e apresentando o menor custo (250min).
6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende: atribuir (625) uma respectiva prioridade (2351, ..., 235k) a cada uma das combinações possíveis (215) com base nos valores de eficiência determinados; e determinar (635) o vetor de peso com base na prioridade.
7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende: determinar (445) (1) uma mudança na capacidade de produção de energia de pelo menos um inversor do conjunto de um ou mais inversores (125) correspondendo à combinação (225) selecionada ou (2) uma mudança nas demandas de carga de uma ou mais cargas (135); selecionar (455), com base em uma ou mais funções de eficiência predefinidas (230) e na mudança determinada, uma segunda combinação (225) da pluralidade de combinações possíveis (215); e transmitir (465) sinais de controle para o conjunto de um ou mais inversores (125) correspondendo à segunda combinação selecionada para assim energizar uma ou mais cargas (135).
8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que selecionar uma combinação (225) da pluralidade de combinações possíveis (215) compreende: atribuir (705), para cada combinação possível (225) da pluralidade de combinações possíveis (215), uma respectiva prioridade (235i, ..., 235k) com base em uma eficiência composta (ni, ..., nk) de um ou mais inversores (125) do respectivo conjunto; e selecionar (715) uma combinação (225) com base na respectiva prioridade.
9. Sistema de distribuição de energia (100) para energizar uma ou mais cargas (135), o sistema de distribuição de energia caracterizado pelo fato de que compreende: uma pluralidade de inversores (125); e um controlador (110, 115) que compreende um ou mais processadores de computador (205) e configurado para: determinar (405) uma pluralidade de combinações possíveis (215) da pluralidade de inversores (125) para atender demandas de carga (155) correspondendo a uma ou mais cargas elétricas (135), cada combinação possível (225) da pluralidade de combinações possíveis (215) incluindo um respectivo conjunto de um ou mais inversores da pluralidade de inversores (125); acessar (415), de uma memória (210) acoplada com o um ou mais processadores de computador (205), uma ou mais funções de eficiência predefinidas (230) associadas com a operação dos inversores (125) de cada um dos respectivos conjuntos, em que cada uma das uma ou mais funções de eficiência predefinidas (230) descreve uma eficiência de um respectivo dos inversores (125) do respectivo conjunto em níveis particulares de produção de energia, em que a referida eficiência é afetada pelo respectivo dos inversores (125) do respectivo conjunto tendo diferentes perdas de comutação correspondentes a diferentes níveis de produção de energia; selecionar (425, 150), com base em um respectivo valor de eficiência determinado para cada uma da pluralidade de combinações possíveis (215), com base em uma ou mais funções de eficiência predefinidas (230), uma combinação (225) da pluralidade de combinações possíveis (215) que é relativamente eficiente, em que cada respectivo valor de eficiência está associado à alimentação de uma ou mais cargas elétricas (135) usando a respectiva combinação (225); e transmitir (435) sinais de controle (140) para o conjunto de um ou mais inversores (125) correspondendo à combinação (225) selecionada para assim energizar uma ou mais cargas (135).
10. Sistema de distribuição de energia, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que selecionar uma combinação (225) da pluralidade de combinações possíveis (215) compreende: calcular (525), para cada combinação possível (225) da pluralidade de combinações possíveis (215) e com base em uma ou mais funções de eficiência predefinidas (230), um respectivo valor de perda de potência (Pioss, 1, ..., Pioss, k) para a combinação possível (225); e selecionar (545), com base no respectivo valor de perda de potência aplicado a uma função de custo predefinido (240), uma combinação (225) da pluralidade de combinações possíveis (215) e apresentando o custo mais baixo.
11. Sistema de distribuição de energia, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a função de custo predefinido compreende uma função quadrática mista inteira.
12. Sistema de distribuição de energia, de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que o controlador é adicionalmente configurado para: calcular (505), com base em uma ou mais funções de eficiência predefinidas (230), um valor máximo de eficiência (nmax) correspondendo à pluralidade de combinações possíveis (215); e calcular (515) um valor mínimo de perda de potência (Ploss, min) correspondendo ao valor máximo de eficiência, em que a função de custo predefinido se baseia em uma diferença entre o valor de perda de potência e o valor mínimo de perda de potência.
13. Sistema de distribuição de energia, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que selecionar uma combinação (225) da pluralidade de combinações possíveis (215) compreende: determinar (605) um valor de eficiência (ni, ..., nk) para cada combinação possível (225) da pluralidade de combinações possíveis (215); determinar (615) uma combinação mais eficiente (220) correspondendo ao maior de valor de eficiência (nmax) dos valores de eficiência determinados para cada combinação possível (225) da pluralidade de combinações possíveis (215); e selecionar (645), com base em uma função de custo predefinido (240) configurada para aplicar um vetor de peso (245) para penalizar a seleção de combinações apresentando valores de eficiência menores do que a combinação mais eficiente, uma combinação (225) da pluralidade de combinações possíveis (215) e apresentando o custo mais baixo (250min), e, opcionalmente, no qual o controlador é adicionalmente configurado para: atribuir (625) uma respectiva prioridade (235i, ..., 235k) a cada das combinações possíveis (215) com base nos valores de eficiência determinados; e determinar (635) o vetor de peso com base na prioridade.
14. Sistema de distribuição de energia, de acordo com qualquer das reivindicações 9 a 13, caracterizado pelo fato de que o controlador é adicionalmente configurado para: determinar (445) (1) uma mudança na capacidade de produção de energia de pelo menos um inversor do conjunto de um ou mais inversores (125) correspondendo à combinação selecionada ou (2) uma mudança nas demandas de carga de uma ou mais cargas (135); selecionar (455), com base em uma ou mais funções de eficiência predefinidas (230) e na mudança determinada, uma segunda combinação (225) da pluralidade de combinações possíveis (215); e transmitir (465) sinais de controle para o conjunto de um ou mais inversores (125) correspondendo à segunda combinação (225) selecionada para assim energizar uma ou mais cargas (135).
15. Sistema de distribuição de energia, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que selecionar uma combinação (225) da pluralidade de combinações possíveis (215) compreende: atribuir (705), para cada combinação possível da pluralidade de combinações possíveis (215), uma respectiva prioridade (2351, ., 235k) com base em uma eficiência composta (ni, ..., nk) de um ou mais inversores (125) do respectivo conjunto; e selecionar (715) uma combinação (225) com base na respectiva prioridade.
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