JP2016506708A - 電力グリッド負荷システムの信号レベル・ベースの制御 - Google Patents

Abstract

本発明は、ＤＣ又はＡＣの電力ケーブルがかなりのハードウェア構造を付加することなく、接続されている負荷装置のオン／オフ制御及び調光に使用される、負荷制御システムに関する。当該制御は、ＤＣ又はＡＣバス電圧の変化により達成される。グリッドコントローラは、前記バス電圧を変化させることによって、接続されている負荷装置のグループ全体に対するオン／オフ制御及び調光を実施することができる。このフィーチャを利用したい又は理解する、接続されている負荷装置は、変わらない。電圧降下の効果を低減するために、較正手順が提供される。前記較正手順は、最初に前記接続されている負荷装置を較正モードへと起動し、次いで前記負荷装置が望ましくない電圧降下に対する個々の補正を構築することを可能にするように、複数の予め規定された出力レベル命令を開始する。

Description

本発明は、電力グリッドに接続されている負荷を制御する装置及び方法の分野に関する。詳細には、本発明は、直流（ＤＣ）グリッド照明システムの照明器具のオン／オフ制御及び調光に関する。

従来の電力システムは、中央局の交流（ＡＣ）電力を、高圧伝送線及び下方の電圧分配線を介して、白熱光、ＡＣモーター及び他のＡＣ機器において電力を使用している家庭及び企業に移動させるように設計されていた。今日の電子装置（例えば、コンピュータ、蛍光灯、可変速度ドライブ、及び多くの他の家庭及び企業機器及び器具）は、直流（ＤＣ）入力を必要とする。しかしながら、これらのＤＣ装置の全ては、前記建物のＡＣ電力を使用のためのＤＣに変換することを必要とし、この変換は、典型的には非効率的な整流器を使用している。更に、分配された更新可能な電力光源（例えば、屋上ソーラー）により生成されるＤＣ電力は、当該建物の電気システムと提携するためにＡＣに変換されなければならず、後に、多くの最終的な用途のためにＤＣに再変換されなければならない。これらのＡＣ―ＤＣ転換（又は屋上ソーラーの場合におけるＤＣ―ＡＣ―ＤＣ）は、結果としてかなりのエネルギー損失をもたらしている。

１つの考えられる解決案は、ＤＣマイクログリッドであり、これは、前述の変換損失を最小化する又は完全に取り除く建物（又は供給している幾つかの建物）内のＤＣグリッドである。前記ＤＣマイクロ・グリッド・システムにおいて、ＡＣ電力は、高効率の整流器を使用している前記ＤＣグリッドに入るとき、ＤＣに変換され、次いで、前記ＤＣグリッドは、前記電力を前記ＤＣグリッドにより供給されているＤＣ構成要素に直接的に分配する。平均して、このようなシステムは、ＡＣ／ＤＣ変換の損失を、約１０％の平均的損失から５％まで下げる。更に、屋上光電装置（ＰＶ）及び他の分配されるＤＣ生成は、前記ＤＣマイクログリッドを介して、二重の変換損失（ＤＣからＡＣ、ＡＣからＤＣ）を伴うことなく、ＤＣ機器に直接的に供給されることができ、このことは、前記ＤＣ生成出力がＡＣシステムに供給される場合に必要とされるであろう。

ＤＣグリッドの主な有利な点は、前記電力駆動列の部分を集中化することによって、効率が改善されることができる点にある。ＤＣグリッドのために、ＡＣ電源の整流及び力率補正が、単一の高出力装置において提供されることができる。更なる有利な点は、ＰＶ設備からＤＣ電力を直接的に導入することによって、ＡＣへの及びＡＣからの余計な二重変換が、不要にされることができる点にある。このことは、ＰＶ設備の有効性を著しく増大させる。更なる有利な点は、前記ＤＣ電圧は、正弦波の本線の二重平均平方根（ＲＭＳ）値より高く選択されることができるので、電力ケーブルの低下された電流ストレスである。前記直流電圧は、典型的には、最大のＡＣ本線の電圧のピーク電圧である。更に、無効電力が存在しないので、ＤＣグリッド内の無効電力と関連する銅損失（copper losses）がない。最終的に、このようにして前記電力を分割することは、ハードウェアの量及び費用の大きな低減をもたらす。

１つの大きな整流器及びグリッドコントローラと非常に単純な負荷ドライバ（例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）ドライバ）とを有することは、各々が本線フィルタ、整流器及びＰＦＣブーストモジュールを必要とする多数の本格的な（full fledged）ＡＣ本線ドライバを有するよりも、ずっと効果的である。

前記ＤＣグリッドのアーキテクチャの他の結果は、きめの細かい制御が前記グリッド電圧にわたって供給されることができることにある。このことは、前記正弦波の本線電圧が当該負荷の条件に依存して変化する振幅及び本線電流高調波歪みを有するＡＣ本線と、明確に異なる。

従来の負荷の制御の取り組み（例えば、０―１０Ｖ、デジタルアドレス可能照明インターフェース（ＤＡＬＩ）、デジタルマルチプレックス（ＤＭＸ）及びＫＮＸ等）は、別個の制御ケーブルに依存しており、ＤＣ照明により使用されることもできる。更に、ＩＥＥＥスペック１９０１『電力線ネットワークにおけるブロードバンドのためのＩＥＥＥ基準（IEEE Standard for Broadband over Power Line Networks）』に記述されているような電力線通信が使用されることもできる。

しかしながら、このような制御の解決案は、通常、相当に複雑であり、付加的なハードウェア設備を必要としている。

本発明の目的は、最大電力変換効率によって、ローカルＤＣ源及びＡＣ本線の両方からの制御された直流電圧を電気的負荷に供給することができる改善された電力コンバータ・システムを提供することにある。

この目的は、添付の請求項１に記載の装置（コントローラ側）、請求項２に記載の装置（負荷側）、請求項１１に記載の方法（コントローラ側）、請求項１２に記載の方法（負荷側）、及び請求項１５に記載のコンピュータプログラムにより達成される。従って、請求項に記載の解決案は、相互関係のあるコントローラ側及び負荷側の見地に分けられる。

従って、少なくとも１つの負荷装置に対する電力グリッドシステムを介する電力供給は、グリッドコントローラの出力における電力供給の信号レベルを測定し、前記少なくとも１つの負荷装置に前記制御命令を信号送出するように、受け取られた制御命令に基づいて前記グリッドコントローラにおける前記信号レベルを制御するための制御ループに影響を与えることによって、前記電力グリッドシステムの最小許容信号レベルと最大許容信号レベルとの間の第１の所定領域内で信号レベルを変化させることにより制御される。前記負荷の側において、前記負荷装置の入力における前記電力供給の信号レベルが測定され、測定された前記信号レベルは、前記信号レベルが前記第１の所定領域に属する場合、制御命令に翻訳され（translated）、前記負荷装置の出力（例えば、放射出力）は前記制御命令に従って制御される。

従って、利用可能な電力ケーブルは、ハードウェアの複雑さ及び費用を付加することなく制御目的のために使用されることができる。負荷の制御は、これによりグリッドコントローラ・レベルにおいて、電力グリッド（ＡＣ又はＤＣグリッド）内に組み込まれることができる。余分な通信線が必要なく、余分なハードウェアも前記グリッドコントローラ又はグリッド負荷（例えば照明器具）内で必要とされない。この通信メカニズムは、アナログの電圧レベルの読み出しに基づいており、大きいケーブルネットワークにおける電圧降下の効果を緩和するために（自動的な）較正を支持するように向上されることができる。

第１の見地によれば、前記制御命令は、前記負荷装置の出力をオン若しくはオフに切替える又は制御する（例えば調光）ための命令であっても良い。従って、前記電力グリッドに接続されている負荷装置の出力電力のオン／オフ制御及び変化は、単に前記電力供給の信号レベル（例えば電圧又は電流レベル）を単に予め選択された値まで変化させることにより達成されることができる。

前記第１の見地と組み合わせられることができる第２の見地によれば、前記グリッドコントローラ装置は、ユーザインターフェース又はセンサから前記制御命令を受け取ることができる。このことにより、前記電力グリッドに接続されている前記負荷装置は、ユーザの動作（切替え動作、回転動作等）によって、又はセンサ（例えば光センサ、動きセンサ、タッチセンサ、切替えセンサ等）の出力に基づいて制御されることができる。

上述の第１の及び第２の見地のうちの少なくとも１つと組み合わされることができる第３の見地によれば、前記電力供給の前号レベルは、前記制御命令に従って前記少なくとも１つの負荷装置の所望の出力レベルに関連するように、前記制御命令に基づいて変化されることができる。従って、前記電力グリッド上の前記信号レベルは、接続された負荷装置における出力レベルの所望の変化を直接的に反映する。
前記電力グリッド上の前記信号レベルが、（当該提案される制御機能を支持しない従来の負荷装置に影響を及ぼさない）前記第１の所定領域内で増大する場合、前記負荷装置は、自身の出力レベルが増大されることを得ることができ、逆もまた同じである。更に、具体的な信号レベルは、前記負荷装置のオン及びオフ状態を信号送出するのに使用されることができる。

上述の第１乃至第３の見地のうちの少なくとも１つと組み合わされることができる第４の見地によれば、較正モードは、前記信号レベルを、前記第１の所定領域よりも高く又は低く位置されている第２の所定領域の値まで変化させることにより起動されることができる。このことは、前記電力グリッドの接続ケーブルに沿った電圧降下のために前記負荷装置における受け取られた信号レベルの変化が、自身の基準値を較正するように前記負荷装置を前記較正モードに設定することにより補償されることができるという有利な点を提供する。前記第４の見地の具体的な実施例によれば、前記グリッドコントローラ装置は、前記較正モードの間、所定の順序において前記第１の所定領域内の異なる信号レベルの所定の系列を生成することができる。この所定の系列は、次いで、前記較正モードの間、前記負荷装置において測定されることができ、測定された値は、受け取られた信号レベルを前記較正モードの終了後に前記制御命令に翻訳するための基準値として記憶され使用されることができる。

本発明の更なる見地において、電力変換を制御するコンピュータプログラムであって、当該コンピュータプログラムが前記グリッドコントローラ又は前記負荷装置を制御している対応するコンピュータ又はコンピュータ装置内で走らされた場合、前記グリッドコントローラ装置又は前記負荷装置に上述の方法のステップを実行させる符号化手段を有する、コンピュータプログラムが、提供される。

上述の装置及び制御システムは、回路基板に取り付けられることができる単一のチップ若しくはチップの集合又はハードウェア回路として実施化されることができる。前記チップ又はチップの集合は、プログラム又はソフトウェア・ルーチンにより制御されるプロセッサを有することができる。

添付の請求項１又は２に記載の装置、請求項１１又は１２に記載の方法、及び請求項１５に記載のコンピュータプログラムを決定している本質は、特に、従属請求項に規定されているような、類似する及び／又は同一の好ましい実施例を有することを理解されたい。

本発明の好ましい実施例は、対応する独立請求項と従属請求項との如何なる組み合わせであっても良いことを理解されたい。

本発明のこれら及び他の見地は、以下記載されている実施例を参照することによって、明らかになり説明されるであろう。

様々な実施例による制御システムの模式的なブロック図である。 第１の実施例による様々なＤＣグリッド電圧に対する動作状態を示している図である。 第２の実施例による様々なＤＣグリッド電圧に対する動作状態を示している図である。 第３の実施例による較正状態を含む様々なＤＣグリッド電圧に対する動作状態を示している図である。 前記第３の実施例による当該較正手順のフロー図である。 第３の実施例による当該較正手順の概要を有する図である。

以下の実施例は、電力ケーブルが、著しいハードウェア及び費用を付加することなく制御の信号送出のために使用されるＤＣマイクログリッドに基づいたＤＣグリッド照明システムのための改善された制御システムに関する。このことを用いて、メカニズムは、同じグリッドコントローラに接続されている全ての照明器具又は他の負荷装置が、調光される、オン／オフされる、又はそうでなければグループとして制御されることを可能にする。従って、このことは、グループベースの制御のための非常に効率的かつ非常に低コストな解決案である。

以下の実施例によって提案される解決案は、本線調光（例えば、フェーズカット制御又は位相角制御等）に関連付けられている如何なる複雑な問題もたらさない。これは、当該提案された制御機能を使用しないＤＣが使用可能な従来の負荷装置と十分に互換性を持つ。

図１は、ＤＣグリッドコントローラ３０と負荷装置としての例示的なＤＣグリッド照明器具４０とを有する様々な実施例による制御システムの模式的なブロック図を示している。グリッドコントローラ３０は、ＡＣ本線１０、電池、及び／又は１つ若しくは一連のＰＶパネル、モジュール２０若しくは他の更新可能なもの、又はフライホイール等のような、如何なる数の電力源からの電力も受け取ることができる。図１の制御されたＤＣマイクログリッドは、制御される負荷（例えば、ＤＣグリッド照明器具４０）が前記ＤＣグリッドに対して調整される照明器具を有することができる専門の建物の照明アプリケーションにおいて使用されることができる。

従って、ＤＣ電力は、前記ＰＶモジュール２０のような、他の源からの電力を受け取ることもできる高電力ＡＣ本線整流器及び力率補正又は補償（ＰＦＣ）装置３２を有するＤＣグリッドコントローラ３０によって集中化された態様において制御される。グリッドコントローラ３０は、前記ＰＶ設備が電力の需要を満たすことができない場合、最大電力点追跡（ＭＰＰＴ）ユニット３４によって前記ＰＶモジュール２０を最適に使用する及びＡＣ本線電力によって前記ＤＣグリッドを補うことを試みることができる。

更に、グリッドコントローラ３０は、電力供給の信号レベルとして前記ＤＣ出力電圧を変更する又は変化させるように制御を実行するローカル・マイクロコントローラ３９を有する。このことは、整流器／ＰＦＣユニット３２の制御ループの操作により達成されることができる。このことを行う多くの実用的な仕方が、存在する。例えば、デジタル／アナログコンバータ（ＤＡＣ）３８及びＤＣ出力調整器３６内の誤差増幅器（図示略）に対する加算抵抗（図示略）が使用されることができる。ＤＣ出力調整器３６（整流器／ＰＦＣユニット３２ではなく）を制御することは、ＤＣ出力調整器３６が常に利用可能である一方で、幾つかの条件において、整流器／ＰＦＣユニット３２の前記調整器がシャットダウンされ、電圧調節は、ことによるとＰＶモジュール３４によって行われるという有利な点を提供する。

様々な実施例によれば、調光レベル（例えば、オフレベルから最大出力レベルまで）は、照明器具４０へのＤＣグリッドの２つの電力接続のみを使用して信号送出される。このことを達成するために、グリッドコントローラ３０のマイクロコントローラ３９は、ユーザインターフェース（例えば、光スイッチ、リモコン等）に結合されることができるユーザ又は（リモコン）センサの何れかからの制御命令を受け取る及び受け入れることができる。次いで、マイクロコントローラ３９は、グリッドコントローラ３０の制御ループに影響を与えるように（例えば、上述の態様において、受け取られた前記ユーザ命令に基づいて前記ＤＣ出力電圧を変化させるように）適応化されている。

グリッドコントローラ３０は、ＡＣをＤＣに変換する『本線』グリッドコントローラ、又は大きな設備における小さなセクション若しくはフロアレベルのＤＣ／ＤＣグリッドコントローラであっても良い。グリッドコントローラ３０は、第１の所定範囲（例えば、ＤＣグリッドに対して可能にされている最小電圧レベル（例えば３６０Ｖ）と最大電圧レベル（例えば４００Ｖ）と間の全領域）内でＤＣ出力調整器３６の出力電圧を変化さるのに適応化されていても良く、前記出力電圧は、グリッドコントローラ３０の出力端子において局所的に測定され、２つの抵抗器の直列接続として図１において示されている電圧除算回路を介して、マイクロコントローラ３９の入力に転送される。

図１に示されているように、ＤＣ照明器具４０は、電力供給入力において、測定された電圧レベルのグリッドコントローラ３０から信号送出される制御命令への翻訳に基づいて、自身の発光素子（例えば、ＬＥＤ）を流れる電流の量、及び従って自身の出力電力（即ち放射線電力）に影響を与えるように電流源４４を制御するマイクロコントローラ４２も有する。代替的なものとして、アナログの仕方における同じ出力制御機能を達成することも可能である。このようなアナログ制御は、パルス幅変調（ＰＷＭ）調光を介して又は直流制御を介して達成されることができる。両方の場合において、ＤＣ照明器具４０は、グリッドコントローラ３０と類似する分圧器を介して自身の電力供給入力端子において、前記ローカルＤＣグリッド電圧を検出する又は測定することができなければならない。

ＤＣ照明器具４０の調光及びオン／オフ制御のための提案された制御メカニズムは、提案された制御フィーチャを利用しない装置とも十分に互換性を有することができる。このような従来の装置又は負荷は、指定された制限の動作の範囲内で前記ＤＣバス電圧の小さい変化を見るのみである。

前記実施例による提案された制御システムによって、オン／オフ制御、調光及び／又は他の負荷制御は、今や、所定領域内の前記ＤＣバス電圧の変化によって、可能である。多くの方式が可能であり、幾つかの例のみが以下の実施例において記載されている。

図２は、第１の実施例による様々なＤＣグリッド電圧Ｖ_ｇｒｉｄに対する動作状態を示している図である。この例においては、例えば３８０Ｖ_ＤＣの公称バス電圧が想定されている。前記公称バス電圧は、１００％の相対的な出力電力レベルＰ％を示すように前記実施例において使用されることができ、従って、この例においては３８６Ｖ_ＤＣに設定されることができる最大許容電圧（Ｖ_ｈｉｇｈ）よりも低い基準電圧（Ｖ_ｏｎ）として使用されることができる一方で、最小許容バス電圧は３６０Ｖ_ＤＣに設定されることができる。この場合、３６５Ｖ_ＤＣの電圧レベルは、０％電力又はオフレベル（Ｖ_ｌｏｗ）を示すように使用されることができる。１００％レベルと０％レベルとの間の全ての値は、要求されている調光値に線形に対応することができる（例えば、３７２．５Ｖ_ＤＣは５０％調光（即ちＶ_ｍｉｄ）に対応する）。勿論、他の非線形関係も、同様に、所望により可能である。

ＤＣグリッドコントローラ３０は、今、上述の第１の所定領域内で前記ＤＣバス電圧を適切に変化させることによって、ＤＣ照明器具４０又は他の負荷若しくは装置のグループ全体に対するオン／オフ制御及び調光を実施することができる。この制御フィーチャを解釈する又は使用するために適応化されていない又は起動されない装置は、影響を受けない。第１の所定領域内の低い電圧において、ＬＥＤドライバのような『定電力』型の装置である場合、当該装置は、僅かにより多くの電流を引き出す。

前記グリッド電圧を変化させることが可能であるので、グリッドコントローラ３０は、今、対応する制御動作を開始するために電圧レベルを介した少なくとも以下の制御命令を信号送出できる：
●オフ命令：ＤＣ照明器具４０をオフにする（図２のＯＦＦモード）ために、前記電圧はＶ_ｌｏｗ電圧よりも下まで低下され、これは、シャットダウンすることを必要とするＤＣ照明器具４０内のマイクロコントローラ４２に信号送出される。
●調光命令：調光するために、前記電圧はＶ_ｌｏｗ＜Ｖ_ｇｒｉｄ＜Ｖ_ｏｎ（図２のＤＩＭモード）であることを必要とし、ＤＣ照明器具４０の相対的な出力電力は

である。
●オン命令：前記照明器具を最大出力電力（図２のＯＮモード）にするために、前記グリッド電圧はＶ_ｏｎを超えなければならいが、Ｖ_ｈｉｇｈより高くない。

ＤＣ照明器具４０が関係付けられている限り、これは、前記入力電圧を測定し、例えば、記憶された基準値との比較に基づいて前記測定された値から関連する制御命令に翻訳し、得られた制御命令に依存して適当な光調整を実施する、例えば、電流源４４によって、前記出力電流を調整する又はＰＷＭデューティサイクルを変化させることのみを必要とする。前記第１の実施例において、任意の較正モード（ＣＡＬ）の信号送出のための電圧レベルは、オン電圧閾値Ｖ_ｏｎよりも高い第２の所定領域から選択される。従って、オン電圧閾値Ｖ_ｈｉｇｈより高い何らかの電圧レベル（即ち最大許容バス電圧）は、前記ＤＣ照明器具を前記較正モード（ＣＡＬ）に設定する。任意の較正モード（ＣＡＬ）は、第３の実施例に関連して後述される。

図３は、第２の実施例による、様々なＤＣグリッド電圧のための動作状態を示している図であり、任意の較正モード（ＣＡＬ）の信号送出のための電圧レベルは、前記オン電圧閾値（即ち最小許容バス電圧）よりも高いというよりはむしろ前記オフ電圧閾値（即ち前記最小許容バス電圧）よりも低く設定される。従って、第２の所定領域は、前記最小許容バス電圧よりも低く位置され、前記オフ電圧閾値よりも低い如何なる電圧レベルも、前記ＤＣ照明器具４０を前記較正モード（ＣＡＬ）に設定する。

ここまで記載したように、上述の第１の及び第２の実施例による制御メカニズムは、前記ＤＣグリッドのケーブルにおける電圧降下の効果を考慮に入れていない。前記調光レベルの制御領域０％〜１００％は、小さい電圧レベル変化（例えば３６５Ｖ〜３８０Ｖ）に基づいており、長いケーブル又は大きい負荷を備えるグリッドにおいて臨界的である。電圧降下に対して補正がないと、結果として不均等な調光レベルをもたらし得る、又は照明器具が低い調光レベルにあらなければならない場合に照明器具をオフにさえし得る。このことの理由は、前記ケーブルの非ゼロ抵抗により、より多くの電流が引き出されるにつれて前記電圧は次第により低くなり、当該ケーブルに沿ったより大きい電圧降下を生成するからである。従って、前記ケーブルの長さ及び電力を消費するものの位置は、結果として生じる電圧降下に対する相当な影響を有する。

この不利益な効果は、非線形な振る舞いを有するので、当該状況において、更に複雑になる。既に上述したように、ＬＥＤドライバは、基本的に『定電力シンク』として振る舞う。これは、前記入力電圧に関係なく、同じ量の電力を消費しようとする。従って、低下された入力電圧は電流の増大をもたらし、次いで、平衡に達するまで、再び更なるケーブル損失及び低い入力電圧をもたらす。複数の消費するもの（例えば、前記ＤＣグリッドの負荷、照明器具又は他の電力を消費する装置）を有するシステムにおいて、所与の装置に対する前記入力電圧は、（測定を実施することなく）或る負荷の条件において、何であるか正確に決定することは、困難である又は不可能である。以下の第３の実施例により提案される較正のメカニズムは、この問題を解決することができる。

図４は、前記第３の実施例による較正状態を含む様々なＤＣグリッド電圧に対する動作状態を表している図である。図４において、エラー曲線及び較正状態（後に説明される）が、示されている。太線は、電圧降下が考慮される場合の振る舞いを示しており、点線は所望の理想的な振る舞いを示している。或る負荷条件に関して、期待される入力電圧を計算することは容易に可能ではない。このために、制御関数は、ローカルな測定値に基づいて実施化されることができる。前記システムがデジタル双方向通信を有することができないという事実のため、当該較正機能は、当該較正を実施するように厳しく指定された仕方に依存し得て、イベントをマークするために前記ＤＣバス電圧を利用する。従って、このことは、アルゴリズムに基づく純粋なソフトウェアの実施化として（例えば、対応するマイクロプロセッサ３９及び４２において）実施化されることができる。

提案されている較正手順は、前記グリッド電圧を変化させることによって、グリッドコントローラ３０から、接続されている前記負荷装置（例えば、ＤＣ照明器具４０）までの一方向の通信によって、電圧降下の効果を低減させるのに役立つ。更に、詳細には、前記較正手順は、前記接続された負荷装置を較正モード（ＣＡＬ）へと先ず起動することにより開始される。この後に、前記接続された装置が、観察されている電圧降下に対する個々の補正を構築することを可能にする複数の予め規定されたステップが続く。

図５は、前記第３の実施例による時限較正手順のフロー図を示している。図２及び４の第１及び第３の実施例において、グリッドコントローラ３０は、最大許容バス電圧Ｖ_ｈｉｇｈを越える前記第２の所定領域まで前記グリッド電圧を増大させることによって、前記較正モードを起動するのに適している。このことは、ステップＳ５０１において行われる。しかしながら、前記電圧は、前記第２の所定領域の上限としての所定の最大安全グリッド電圧を超えるべきではない。前記較正状態を起動するための高電圧の使用は、なだれ効果（an avalanche effect）が重い負荷の下でさえ達成されることができるという有利な点を有する。グリッドコントローラ３０に最も近い前記負荷装置は、このトリガ電圧をまず観察する又は検出し、オフになる。このことは、前記ケーブル又は線上の前記負荷を減少させ、付加的な負荷装置をこれらの較正モードへと起動し、やはりオフにさせる。次いで、依然としてステップＳ５０１において、グリッドコントローラ３０は、安定した状態が存在することを確認するのに適応化されている。このことは、負荷条件が現在一定でなければならない（即ち、もはや負荷装置もオフにされない）ことを意味する。ひとたびこのことが前記場合であると決定されると、実際の較正手順が開始する。

ステップＳ５０２において、前記グリッド電圧は、前記第１の所定領域内でオンレベル電圧Ｖ_ｏｎまで減少する。このことは、グリッドコントローラ３０及び負荷装置（例えば、ＤＣ照明器具４０）の両方における時限較正手順の開始をマークする。前記ＤＣグリッドに接続されている全ての負荷装置は、グリッド電圧のこの減少を見て、１００％電力に変わる。安定状態に到達するとすぐに、前記接続された負荷装置は、自身が測定した入力電圧の値をメモリに記憶させる。次いで、ステップＳ５０３において、グリッドコントローラ３０は、所定の順序における所定のステップの前記第１の所定領域内の調光電圧（例えば、１００％、８０％、６０％、４０％、２０％）に踏み込むのに適している。再び、毎回、前記接続された負荷装置は、前記入力電圧を測定する及び当該測定の結果を自身のメモリに記憶することができる。明らかに、各負荷装置は、当該状況の具体的な負荷条件によってもたらされる、異なる入力電圧を見ている。

ステップＳ５０４において、グリッドコントローラ３０は、グリッド電圧をオフレベル電圧Ｖ_ｌｏｗまで下げ、前記負荷装置が自身のターンオフ点を決定するのを可能にする。

グリッドコントローラ３０は、通常の使用条件における較正に関して幾つかのエラー余白を得るために、明らかに、前記オンレベル電圧Ｖ_ｏｎに対して僅かに高い値及び前記オフレベルの値Ｖｏｆｆに対して僅かに低い値を使用することができる。

以下の表は、ＤＣ照明器具４０の較正のための前記第３の実施例による上述の較正手順の間、信号送出端部の両方における動作の系列を示している。

前記較正手順の全ての遷移は、グリッドコントローラ３０とＤＣ照明器具４０との間の同期を可能にするために、厳しく指定された時間間隔を有することができる。

前記較正手順が完了された後、前記接続された負荷装置（例えばＤＣ照明器具４０）は前記ＤＣグリッドのケーブル又は線に沿った電圧降下の効果を補償するために測定された値及び得られた制御動作のこれらの翻訳を補正することができる。この較正ステップは、前記グリッドの変化が生じる（例えば、装置が付加される、異動される又は取り除かれる）度に繰り返されることができる。このことは、如何なる手動の介入も伴わずにグリッドコントローラ３０によって自動的になされることができる。

グリッドコントローラ３０は、自動的にＤＣグリッド内の変化（例えば、前記電力レベルの変化）を検出し、新しい命令を出す前に較正手順を実行することもできる。

イベントの同期は、或る電圧レベルを超えることによって（例えば、較正モードに変化する）及び電圧レベルの変化と組み合わされた或る相の期間に関する相互知識（例えば、調光相の較正）によって、部分的に起こり得る。

図６は、更に詳細に前記電圧レベル及びタイミングによる前記第３の実施例による前記較正手順における概要を有している図である。２つの電圧（Ｖ_ｇｒｉｄ及びＶ_ｌａｍｐ）及び前記第３の実施例による較正手順におけるこれらの変化は、水平軸が時間軸であり垂直軸が測定された電圧値を示している上側の時間図における第１のグラフにおいて示されている。下側の時間図は、当該較正工程の各部において、前記光出力（即ち、調光レベル（ＤＬ）の第２のグラフを示している。前記上側の時間図における２つの電圧（Ｖ_ｇｒｉｄ及びＶ_ｌａｍｐ）のグラフ間の領域は、（誇張された）電圧降下及び得られる効果を示している。図６の実施例において、グリッドコントローラ出力（Ｖ_ｇｒｉｄ）と最大負荷において観察される照明器具入力（Ｖ_ｌａｍｐ）との間のケーブル損失は、結果として１０Ｖの電圧降下をもたらす。

開始の条件は、グリッドコントローラ３０の３８０Ｖの出力電圧と（前記ＤＣグリッドの前記接続ケーブルに沿った１０Ｖの電圧降下による）照明器具４０の入力における３７０Ｖの測定された電圧とである。これは較正されていないので、照明器具４０は、このことを４０％の調光レベルＶ'４０％と誤解し、この結果、６０％のエラーが較正されていない状態（ＵＮＣＡＬ）における調光レベルにおいて観察される。ここで、当該較正は、この間に全ての照明器具がオフになる較正トリガ電圧Ｖ_ｃａｌまでの上昇（ＣＡＬ_ＵＰ）によって、始まり、較正保持期間（ＣＡＬ_ＨＯＬＤ）が後続する。次に、グリッドコントローラ３０は、調光較正ステップＣＡＬ_１００からＣＡＬ_ＯＦＦの全てを進行する。照明器具４０は、測定された入力電圧に基づいて各ステップによって、自身の光出力と整合するように適応化されている。最終的な動作は、１００％の相対電力まで行くことによって、通常モードに戻ることである。

従って、前記第３の実施例によれば、（自動の）較正手順が、大きいケーブルネットワークにおける電圧降下を補償するために導入される。

前記第１乃至第３の実施例により提案された制御システムは、調光不可能な装置との互換性を有し、典型的な３８０ＶのＤＣシステムに限定されない。これは、イーサネット（ＰｏＥ）システム上のＩＥＥＥ８０２．３準拠の電力において、照明器具がＰｏＥ通信の選択肢を有することなく調光機能を有することを可能にするために、利用されることもできる。当該光源又は照明器具は、高輝度放出（ＨＩＤ）ランプ、低圧水銀放電ランプ、ＬＥＤランプ、又はＬＥＤ及び／若しくはＨＩＤのアレイであっても良い。更に、前記ＨＩＤランプは、水銀蒸気ランプ、メタルハライド（ＭＨ）ランプ、セラミックＭＨランプ、ナトリウム蒸気ランプ、キセノン・ショートアークランプ又は他の種類のランプであっても良い。

更に一般的には、提案されるオン／オフ及び調光制御並びに較正は、当該グリッド電圧のきめ細かい制御が可能である様々なＤＣ（そしてＡＣさえも）グリッド・アプリケーションにおいて使用されることができる。これは、調光可能な振る舞いが望まれている如何なる種類のアプリケーションに対しても関連する。従って、本発明は、上述の実施例の照明アプリケーションに限定されるものではない。むしろ、前記制御負荷装置は、ファン、センサ、モーター、可変速度ドライバ等のような如何なる他の電気的な負荷であっても良い。

更に、本発明は、前記グリッド電圧レベルを介した負荷制御に限定されるものではない。前記制御命令は、グリッドコントローラ３０によって、前記ＤＣ又はＡＣグリッドに供給されるグリッド電流を介して信号送出されることもできる。

更に、前記第１乃至第３の実施例のグリッドコントローラ３０は、ユーザが前記ＤＣグリッド電圧を変更することによって、前記接続された負荷装置を制御することを可能にするユーザインターフェースを有することができる。前記ユーザインターフェースは、ユーザにグリッドコントローラ３０の出力電圧を介して制御命令を発行することを可能にするための有線又は無線のデータ接続を介してグリッドコントローラ３０と接続されている電気的入力設定ユニットとして実施化されることができる。前記電気的入力設定ユニットは、当該建物から離れて位置されている外部ユニットであっても良く、又は前記ＤＣグリッドの前記建物内に位置されている内部ユニットであっても良い。他の選択肢として、前記電気的入力設定ユニットは、接続された前記負荷装置がインターネットを介して制御されることができるようにインターネットを介してグリッドコントローラ３０と接続されることもできる。

開示されている前記実施例に対する他の変化は、添付図面、本明細書及び添付請求項の熟慮により、添付請求項に記載の本発明を実施する際に当業者により理解され、行われることができる。特に、前記第１乃至第３の実施例の上述の制御及び較正手順の少なくとも２つが、単一の実施例に組み込まれることもできる。

要約すると、本発明は、ＤＣ又はＡＣの電力ケーブルがかなり大きいハードウェア構造を付加することなく、接続されている負荷装置のオン／オフ制御及び調光に使用される、負荷制御システムに関する。当該制御は、ＤＣ又はＡＣバス電圧の変化により達成される。
グリッドコントローラは、前記バス電圧を変化させることによって、接続されている負荷装置のグループ全体に対するオン／オフ制御及び調光を実施することができる。このフィーチャを利用したい又は利用することを理解している、接続されている負荷装置は、変わらない。電圧降下の効果を低減するために、較正手順が提供される。前記較正手順は、最初に前記接続されている負荷装置を較正モードへと起動し、次いで前記負荷装置が望ましくない電圧降下に対する個々の補正を構築することを可能にするように、複数の予め規定された出力レベル命令を開始する。

添付の請求項において、「有する」なる語は他の要素又はステップを排除するものではなく、単数形は複数形を排除するものではない。

単一のユニット又は装置が、前記請求項において詳述されている幾つかの項目の機能を実現しても良い。或る手段が相互に異なる従属クレームにおいて詳述されているという単なる事実は、これらの手段の組合せが有効に使用されることができないことを示すものではない。

図１のアーキテクチャにおけるグリッドコントローラ３０及び照明器具４０の上述の処理及び／又は制御のステップは、コンピュータプログラムのプログラムコード手段として及び／又は専用のハードウェアとして実施化されることができる。関連するコンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に又は他のハードウェアの一部として供給される、光記憶媒体又は固体状態媒体のような、適切な媒体上に記憶されている／配布されていても良いが、例えば、インターネット又は他の有線又は無線電気通信システムを介するような、他の形態において配布されることもできる。

コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に又は他のハードウェアの一部として供給される、光記憶媒体又は固体状態媒体のような、適切な媒体上に記憶されている又は配布されることができるが、例えば、インターネット又は他の有線又は無線電気通信システムを介するような、他の形態において配布されることもできる。

添付請求項における如何なる符号も、この範囲を制限するものとしてみなしてはならない。

Claims (15)

1. 電力グリッドシステムを介した少なくとも１つの負荷装置への電力供給を制御する装置であって、グリッドコントローラの出力における前記電力供給の信号レベルを測定し、前記少なくとも１つの負荷装置への前記制御命令を信号送出するように、受け取られた制御命令に基づいて前記信号レベルを制御するための制御ループに影響を与えることによって、前記電力グリッドシステムの最小許容信号レベルと最大許容信号レベルとの間の第１の所定領域内の前記信号レベルを変化させる装置。
2. 前記電力グリッドシステムに接続された負荷装置の出力を制御する装置であって、前記負荷装置の入力における前記電力供給の信号レベルを測定し、前記信号レベルが前記電力グリッドシステムの最小許容信号レベルと最大許容信号レベルとの間の第１の所定領域内に属する場合、前記信号レベルを制御命令に翻訳し、前記制御命令に従う前記出力を変化させる、装置。
3. 前記電力グリッドシステムは、直流（ＤＣ）電力グリッドシステムであり、前記信号レベルは電圧レベルである、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記制御命令は、前記負荷装置の出力をオン若しくはオフに切替える又は制御するための命令である、請求項１又は２に記載の装置。
5. 前記制御命令をユーザインターフェース又はセンサから受け取る、請求項１に記載の装置。
6. 前記制御命令に従って前記少なくとも１つの負荷装置の所望の出力レベルに関連するように前記信号レベルを変化させる、請求項１に記載の装置。
7. 前記信号レベルを前記第１の所定領域より高く又は低く位置されている第２の所定領域の値まで変化させることによって、較正モードを起動する、請求項１に記載の装置。
8. 前記第１の所定領域より高く又は低く位置されている第２の所定領域内の測定された信号レベルに応答して前記負荷装置を較正モードへと設定する、請求項２に記載の装置。
9. 前記較正モードの間、所定の順序における前記第１の所定領域内の異なる信号レベルの所定の系列を生成する、請求項７に記載の装置。
10. 前記較正モードの間、前記第１の所定領域内の異なる信号レベルの所定の系列を測定し、測定された値を記憶し、記憶された前記値を、前記較正モードの後に、受け取られた信号レベルを前記制御命令に翻訳するために使用する、請求項８に記載の装置。
11. 少なくとも１つの負荷装置に対して電力グリッドシステムを介して電力供給を制御する方法であって、グリッドコントローラ装置の出力において、前記電力供給の信号レベルを測定するステップと、制御命令を前記少なくとも１つの負荷装置へ信号送出するように、受け取られた前記制御命令に基づいて前記信号レベルを制御するための制御ループに影響を与えることによって、前記電力グリッドシステムの最小許容信号レベルと最大許容信号レベルとの間の第１の所定領域内で前記信号レベルを変化させるステップとを有する方法。
12. 電力グリッドシステムに接続されている負荷装置の出力を制御する信号レベル方法であって、前記負荷装置の入力において前記電力供給の信号レベルを測定するステップと、前記信号レベルが前記電力グリッドシステムの最小許容信号レベルと最大許容信号レベルとの間の第１の所定領域に属する場合、前記信号レベルを制御命令に翻訳するステップと、前記制御命令に従って前記出力を変化させるステップとを有する方法。
13. 前記第１の所定領域よりも高く又は低く位置されている第２の所定領域の値まで前記信号レベルを変化させることによって較正モードを起動するステップと、前記較正モードの間、所定の順序において前記第１の所定領域内の異なる信号レベルの所定の系列を生成するステップとを有する、請求項１１の方法。
14. 前記第１の所定領域よりも高く又は低く位置されている第２の所定領域内の測定された信号レベルに応答して前記負荷装置を較正モードへと設定するステップと、前記較正モードの間、前記第１の所定領域内の異なる信号レベルの所定の系列を測定するステップと、測定された値を記憶し、前記較正モードの後、受け取られた前記信号レベルを前記制御命令に翻訳するために記憶された前記値を使用するステップとを有する、請求項１２に記載の方法。
15. コンピュータ上で走らされた場合、請求項１１又は１２のステップを生じさせるコンピュータプログラム。

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