JP2023106562A - 非線形負荷を有するデジタル電力分配システム - Google Patents

非線形負荷を有するデジタル電力分配システム Download PDF

Info

Publication number
JP2023106562A
JP2023106562A JP2023086946A JP2023086946A JP2023106562A JP 2023106562 A JP2023106562 A JP 2023106562A JP 2023086946 A JP2023086946 A JP 2023086946A JP 2023086946 A JP2023086946 A JP 2023086946A JP 2023106562 A JP2023106562 A JP 2023106562A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
source
load
voltage
distribution system
terminals
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2023086946A
Other languages
English (en)
Inventor
イーブズ スティーブン
Eaves Stephen
ムウィニエツ スタンレー
Mlyniec Stanley
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
VoltServer Inc
Original Assignee
VoltServer Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by VoltServer Inc filed Critical VoltServer Inc
Publication of JP2023106562A publication Critical patent/JP2023106562A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/12—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to underload or no-load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/06—Two-wire systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/40—Testing power supplies
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/16—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to fault current to earth, frame or mass
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H5/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection
    • H02H5/12—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to undesired approach to, or touching of, live parts by living beings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00002—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by monitoring
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00006—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment
    • H02J13/00016—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment using a wired telecommunication network or a data transmission bus
    • H02J13/00017—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment using a wired telecommunication network or a data transmission bus using optical fiber
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00032—Systems characterised by the controlled or operated power network elements or equipment, the power network elements or equipment not otherwise provided for
    • H02J13/00036—Systems characterised by the controlled or operated power network elements or equipment, the power network elements or equipment not otherwise provided for the elements or equipment being or involving switches, relays or circuit breakers
    • H02J13/0004—Systems characterised by the controlled or operated power network elements or equipment, the power network elements or equipment not otherwise provided for the elements or equipment being or involving switches, relays or circuit breakers involved in a protection system
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/01—Arrangements for reducing harmonics or ripples
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/02—Details
    • H04L12/10—Current supply arrangements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/30—State monitoring, e.g. fault, temperature monitoring, insulator monitoring, corona discharge

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Abstract

【課題】伝送線路と接触している異物や個人又はデジタル電力分配システムに存在する故障を検出するデジタル電力分配システム及び方法を提供する。【解決手段】デジタル電力分配システムは、ソース端子間の電圧を示す信号を含むフィードバックを提供するソースセンサと、ソースセンサからフィードバックを受け取り、電源とソース端子との間のインピーダンスを実質的に増減させる制御信号を生成するソース制御部と、非線形負荷が負荷端子４６、４６’から引き出す電流が、非ゼロ電圧閾値未満で少なくとも１桁低下させる非線形負荷ＬＥＤ又はダイオード３０～３０’’’と、電荷を蓄積しサンプル期間中にその電荷を放電するための負荷側の削減された静電容量であって、電圧閾値未満で非線形負荷によって引き出される少なくとも１桁低い電流を提供するためのレベルまで削減される静電容量Ｃ２と、ソース制御部からの制御信号に応答するスイッチ手段３と、を含む。【選択図】図５

Description

デジタル電力、又はデジタル電気は、電力が離散的な制御可能なエネルギーのユニット
で分配される、任意の電力形式と位置付けることができる。パケットエネルギー転送（Ｐ
ＥＴ）は、米国特許第８，０６８，９３７号明細書、米国特許第８，７８１，６３７号明
細書（Ｅａｖｅｓ２０１２）及び米国特許第９，４１９，４３６号明細書（Ｅａｖｅｓレ
シーバ特許）に開示された新しいタイプのデジタル電力プロトコルである。
従来のアナログ電力システムと比較した、デジタル電力伝送システムにおける主要な識
別要因は、電気エネルギーが離散的なユニットに分けられ、エネルギーの個々のユニット
は、安全性、効率性、回復力、制御又は経路指定を最適化する目的で使用され得るアナロ
グ及び／又はデジタル情報と関連付けることができるということである。ＰＥＴシステム
におけるエネルギーは、離散的な数量、又は量子として転送されるので、それは「デジタ
ル電力」又は「デジタル電気」と呼ぶことができる。
Ｅａｖｅｓ２０１２によって説明されるように、ソース制御部及び負荷制御部は、送電
線によって接続される。Ｅａｖｅｓ２０１２のソース制御部は、電源から送電線を周期的
に絶縁し（接続を切り）、線路が絶縁される直前及び直後にソース制御部端子に存在する
電圧特性を、少なくとも、分析する。電力線が絶縁される期間は、Ｅａｖｅｓ２０１２に
よって「サンプル期間」と呼ばれており、ソースが接続される期間は、「転送期間」と呼
ばれる。サンプル期間の前、間及び後の線路上の電圧の上昇及び減衰の速度は、送電線上
に障害状態が存在しているかどうか明らかにする。測定可能な障害は、短絡、高い線路抵
抗又は線路と不適切に接触した個人の存在を含むが、これらに限定されない。
米国特許出願公開第２０１６／０１３４３３１号明細書（Ｅａｖｅｓ電力要素）は、デ
ジタル電力トランスミッタと呼ばれるデバイスへの、さまざまな構成でのＥａｖｅｓ２０
１２のソース側構成要素のパッケージ化について説明している。
米国特許第９，４１９，４３６号明細書（Ｅａｖｅｓレシーバ特許）は、デジタル電力
レシーバと呼ばれるデバイスへのＥａｖｅｓ２０１２の負荷側構成要素のさまざまな構成
のパッケージ化について説明している。レシーバは、デジタル電気形式を従来のアナログ
ＤＣ形式に戻して変換する。
米国特許出願公開第２０１７／０２１４２３６Ａ１号明細書は、多数のデジタル電力レ
シーバを単一伝送線路に並列取り付けで配置し、したがって各レシーバに配分されるトラ
ンスミッタハードウェアの量を削減するための方法及び装置について説明している。
ＬＥＤ照明などの、非線形負荷に給電するためのデジタル電気システムを構成するため
の方法及び装置が本明細書に説明され、方法及び装置を行うための装置のさまざまな実施
形態は、以下に説明される要素、機構及びステップの一部又はすべてを含み得る。
デジタル電力分配システムは、ソース端子間の電圧を示す信号を含むフィードバックを
提供するように構成されたソースセンサと、ソースセンサからフィードバックを受け取り
、電源とソース端子との間のインピーダンスを実質的に増減させる制御信号を生成するよ
うに構成されたソース制御部と、非線形負荷が負荷端子から引き出す電流が、非ゼロ電圧
閾値未満で少なくとも１桁低下するように構成された非線形負荷と、電荷を蓄積しサンプ
ル期間中にその電荷を放電するための、負荷側の削減された静電容量（すなわち、負荷が
線形であった場合に必要とされることになる静電容量から削減された静電容量）であって
、削減された静電容量は、電圧閾値未満で非線形負荷によって引き出される少なくとも１
桁低い電流を提供するためのレベルまで削減される、削減された静電容量と、ソース制御
部からの制御信号に応答するソース切断デバイスとを含む。ソース制御部は、サンプル期
間中にソース切断デバイスを開くことによって非線形負荷への電力の供給を周期的に遮断
するように構成されて、遮断中に少なくともソース端子電圧を測定することを可能にする
。論理デバイスが少なくともソース制御部に実装され、ソース切断デバイスを開き、ソー
ス切断デバイスが開かれたとき少なくとも１つのソース端子電圧測定を行うように構成さ
れる。ソース端子電圧測定は、ソース端子間のインピーダンス及びソース端子間の静電容
量の対応する放電速度を表し、ソース端子電圧測定が所定の上限及び下限から外れるかど
うか決定することになっている。所定の上限及び下限外にあるソース端子電圧測定は、ソ
ース若しくは負荷端子と、又は伝送線路と接触している異物又は個人が存在すること、又
はデジタル電力分配システムに故障が存在することを示す。論理デバイスは、電圧測定が
所定の上限及び下限の範囲に入る場合ソース切断デバイスを閉じる信号を生成する。
本明細書に説明される方法及び装置の実施形態は、発光ダイオード（ＬＥＤ）又はダイ
オードのような特性を有する（例えば、暖房又は太陽電池のためのダイオードなどの）他
の負荷のための新規のデジタル電気構成に着目することによってＥａｖｅｓ２０１２及び
Ｅａｖｅｓレシーバ特許の初期の研究に立脚する。ダイオードは、それに印加される電圧
に非線形に比例する電流引き出しを有する非線形負荷である。ダイオードは閾値電圧を有
し、その点において、ダイオードは、本質的に電流を引き出さない状態から、ソースから
実質的な電流を引き出す状態へ遷移する。デジタル電気システムが非線形負荷に給電して
いる場合、単純化された、より低コストのレシーバを使うことができる。非線形負荷の特
定の特性を活用するための方法及び装置が同様に本明細書に説明される。
デジタル電気に固有のパケットエネルギー転送（ＰＥＴ）プロトコルを実行する際に、
全エネルギーパケット期間の一部分がソースから負荷へのエネルギーの転送のために配分
される。パケット期間のこの部分は、転送期間と呼ばれる。パケット期間の残りの時間は
、障害を検出しデータを転送するために配分される。パケット期間のこの部分は、サンプ
ル期間と呼ばれる。１つの実施形態で、システムのソース側の制御部は、サンプル期間中
に伝送線路電圧の減衰を監視する。減衰速度の変化は、短絡又は伝送線路導体との人間の
接触を含む、さまざまな障害状態を示し得る。
システムの負荷側で、レシーバと呼ばれるデバイスが、デジタル電力形式を従来のアナ
ログＤＣ形式に戻して変換する。レシーバには、通常、電流がソースから負荷に給電する
方向にのみ流れることを可能にする、負荷側切断スイッチが含まれる。その最も単純な形
態で、負荷切断スイッチはダイオードである。電流は、切断スイッチを通ってレシーバの
ＤＣリンクセクションに流れる。レシーバの以前の形態では、ＤＣリンクは、電流がレシ
ーバに対して遮断されるエネルギーパケット期間のサンプル期間中にエネルギーを蓄積す
るために、通常コンデンサを含む。リンクコンデンサによって提供されるエネルギー蓄積
なしで、ＤＣリンク電圧は、任意の感知可能な負荷がレシーバから引き出されるサンプル
期間中にゼロに降下することになる。この降下は、今度は、各サンプル期間に負荷への電
力を遮断することになり、それは、ほとんどの場合、ほとんどの負荷デバイスにとって許
容できない条件である。そのうえ、新しいパケット期間が始まるたびに、デジタル電力ト
ランスミッタは、負荷デバイスを再起動する必要があることになる。多くの負荷デバイス
は、それらの定常電流よりもずっと高い起動電流を引き出すので、絶え間ない負荷の再起
動は、トランスミッタからの電流にスパイクを引き起こすことになり、それにより短絡障
害に起因してトランスミッタが線路を遮断する可能性がある。
負荷切断スイッチが単純なダイオードであり、且つＤＣリンクコンデンサが存在しない
場合、サンプル期間中のＤＣリンクの両端の電圧の降下は、トランスミッタからレシーバ
まで延びるデジタル送電線における電圧の損失を同様にもたらすことになる。伝送線路電
圧は、指定されたダイオード構成のＤＣリンクよりも著しく高くなり得ないので、この電
圧損失が起こる。トランスミッタアルゴリズムは、電圧降下を線間短絡又は伝送線路との
人間の接触によって引き起こされた障害と解釈することになるので、伝送線路電圧降下は
、トランスミッタによって障害状態として認知されることになる。
ストリングをパルス幅変調（ＰＷＭ）モードで動作させることができる場合に周期的遮
断を許容可能とすることができるので、ＬＥＤ光ストリング（又は他のダイオードのよう
な負荷）は、ユニークな応用例である。このモードで、所定の期間にわたる「オン」時間
対「オフ」時間の比率は、発せられる光の強度を調節するように調整され得る。期間が十
分に短く、且つ十分に高周波数で繰り返される場合、オン／オフ遷移は、人間の目に識別
できなくなり、単により低い又はより高い光強度として見られる。
この性質により、レシーバからＤＣリンクコンデンサを除去する機会が与えられ、加え
て、負荷切断スイッチ、又はダイオードをレシーバ回路から除去することが可能になる。
より詳細に示すように、ダイオードは非線形負荷特性を呈する。ＬＥＤの直列接続ストリ
ングの場合、非線形負荷関係は、入力電圧が上昇するときＬＥＤアレイに電流が流入し始
める所定の電圧閾値が存在することを意味する。ＬＥＤストリングに印加される電圧がこ
の閾値よりも低いとき、微量の電流だけがＬＥＤストリングに流入し、又はＬＥＤストリ
ングから流出することになる（例えば、閾値よりも上でＬＥＤストリングを通って流れる
電流の１／１０未満）。特性は、デジタル電気システムに取り付けられた損傷した又は不
適合のＬＥＤストリングが存在するかどうか検出することができるという新規の利益を提
供する、トランスミッタ障害検出アルゴリズムに組み込まれ得る。ＬＥＤ照明のために説
明された応用特有の設計を使用するとき、全体としてより安全で、より信頼性が高く、よ
り低コストのデジタル電力システムが構築され得る。
安全な電力分配システムの一実施形態のブロック図である。 ソース制御部の一実施形態のより詳細なブロック図である。 負荷が直列接続されたＬＥＤストリングである、電力分配システムの略図である。 ＬＥＤストリングに給電するときの伝送線路電圧特性の略図である。 ＬＥＤストリングが単純化された負荷回路を可能にする、電力分配システムの略図である。 負荷が、直列電流調整器を装備した直列接続されたＬＥＤストリングである、電力分配システムの略図である。
本発明のさまざまな実施態様の前述及び他の特徴及び利点は、以下の、本発明のより広
い範囲内のさまざまな概念及び具体的な実施形態のより具体的な説明から明らかになる。
主題は、いずれの特定の実装方式にも限定されないので、上で提起され、以下でより詳細
に論じられる、主題のさまざまな実施態様は、多数の方法のいずれで実装されてもよい。
具体的な実装及び応用の実施例は、主として例示的な目的で提供される。
別途本明細書で定義され、使用され、又は位置付けられない限り、（技術的及び科学的
用語を含む）本明細書で使用される用語は、関連技術の文脈におけるそれらの通義と矛盾
しない意味を有すると解釈するべきであり、本明細書で明確にそのように定義されない限
り、理想化された、又は過度に形式的な語義で解釈するべきではない。
本明細書で使用される専門用語は、特定の実施形態を説明することを目的としており、
例示的な実施形態を限定するものであるように意図されない。本明細書で使用される、「
１つの」（“ａ”）及び「１つの」（“ａｎ”）などの、単数形は、文脈がそうでないこ
とを示さない限り、同様に複数形を含むように意図される。加えて、用語、「含む」、「
含んでいる」、「備える」及び「備えている」は、述べられた要素又はステップの存在を
指定するが、１つ又は複数の他の要素又はステップの存在又は追加を妨げない。
デジタル電力、又はデジタル電気は、電力が離散的な制御可能なエネルギーのユニット
で分配される、任意の電力形式と位置付けることができる。デジタル電気システムは、ト
ランスミッタ及びレシーバ要素の両方から電気伝送線路を周期的に絶縁して、起こり得る
障害又は伝送配線との人間の接触を反映するアナログ線路特性を分析する。
電力分配システム安全保護デバイスは、電気的障害又は安全上の問題が発生した場合、
特に個人が露出した導体と接触した場合に、電力を検出して切断するための電子監視を有
する電力分配システムを含み得る。より具体的には、電力分配システムは、ＬＥＤ照明の
ために使用され得る。
Ｅａｖｅｓ２０１２で当初説明された、代表的なデジタル電力システムが図１に示され
る。システムは、ソース端子４４、４４’を有するソース１、並びに少なくとも１つの負
荷２及び負荷端子４６、４６’を備え、端子は、ソース１と負荷２との間の電気的結合を
提供する。ＰＥＴプロトコルは、送電線からソースを周期的に切断するためにスイッチ手
段（Ｓ１）３を操作することによって始められる。スイッチが開（非導電）状態であると
き、線路は同様に、分離ダイオード（Ｄ１）４の阻止作用によって、負荷に存在し得る任
意の蓄積エネルギーから絶縁される。
Ｅａｖｅｓ２０１２は、Ｄ１に取って代わり得るいくつかのバージョンの代替スイッチ
を提案したが、すべてのバージョンは、本発明に関連して同様の結果を有することになる
。コンデンサ（Ｃ３）５は、回路の負荷側のエネルギー蓄積素子を表す。
伝送線路は、固有の線間抵抗（Ｒ４）６及び静電容量（Ｃ１）７を有する。ＰＥＴシス
テムアーキテクチャは、Ｅａｖｅｓ２０１２によって説明されるように、追加の線間抵抗
（Ｒ３）８及び静電容量（Ｃ２）９を加える。スイッチ（Ｓ１）３が開かれる瞬間に、コ
ンデンサ（Ｃ１）７及び（Ｃ２）９は、抵抗器（Ｒ４）６及び（Ｒ３）８の相加値に反比
例する速度で減衰する電荷を蓄積している。コンデンサ（Ｃ３）５は、ダイオード（Ｄ１
）４の逆阻止作用に起因して、抵抗器（Ｒ３）８及び（Ｒ４）６を通じて放電しない。コ
ンデンサ（Ｃ１）７及び（Ｃ２）９に含まれる電荷の量は、それらの両端の電圧に比例し
、ソース制御部１１によって、点１０において測定され得る。
Ｅａｖｅｓ２０１２で説明されるように、コンデンサ（Ｃ１）７及び（Ｃ２）９に蓄積
されたエネルギーの減衰速度の変化は、伝送線路上のクロスライン障害の存在を示し得る
。正常動作と障害との差は、Ｅａｖｅｓ２０１２によって提示されたように、図２に例示
される。
図１を再び参照すると、スイッチ（Ｓ１）３、ソース制御部１１、及び抵抗器（Ｒ３）
８の組み合わせは、トランスミッタ２０と呼ぶことができる。ダイオード（Ｄ１）４、コ
ンデンサ（Ｃ２）９、及びコンデンサ（Ｃ３）５の組み合わせは、レシーバ２１と呼ぶこ
とができる。
伝送線路は、固有の線間抵抗（Ｒ４）６及び静電容量（Ｃ１）７を有する。ＰＥＴシス
テムアーキテクチャは、Ｅａｖｅｓ２０１２によって説明されるように、追加の線間抵抗
（Ｒ３）８及び静電容量（Ｃ２）９を加える。スイッチ（Ｓ１）３が開かれる瞬間に、コ
ンデンサ（Ｃ１）７及び（Ｃ２）９は、抵抗（Ｒ４）６及び（Ｒ３）８の相加値に反比例
する速度で減衰する電荷を蓄積している。コンデンサ（Ｃ３）５は、分離ダイオード（Ｄ
１）４の逆阻止作用に起因して、抵抗器（Ｒ３）８及び（Ｒ４）６を通じて放電しない。
コンデンサ（Ｃ１）７及び（Ｃ２）９に含まれる電荷の量は、それらの両端の電圧に比例
し、ソース制御部１１によって、点１０において測定され得る。
Ｅａｖｅｓ２０１２で説明されるように、コンデンサ（Ｃ１）７及び（Ｃ２）９に蓄積
されたエネルギーの減衰速度の変化は、伝送線路上にクロスライン障害があることを示し
得る。正常動作２５とクロスライン障害２６中の電圧減衰との電圧減衰の差は、図２に例
示される。
ＬＥＤストリングを有するデジタル電力システムを動作させるための本明細書に説明さ
れる方法における差別化要因は、ＬＥＤの非線形負荷特性を活用して、図１のコンデンサ
（Ｃ３）５に対する小さい又は無視できる静電容量値を利用する単純化されたレシーバ設
計を実装し、したがって、トランスミッタからのパルス幅変調（ＰＷＭ）調光の利益、並
びにコンデンサ（Ｃ３）５のコスト及び信頼性の懸念の排除を可能にすることに見いださ
れる。１つの実施形態で、ＬＥＤは、負荷切断（Ｄ１）４の代わりに機能して、ただコン
デンサ（Ｃ２）９を必要とするだけであるように、レシーバをさらに単純化することがで
きる。ソース制御部１１によって実行されるアルゴリズムは、線間障害に起因する、閾値
電圧を下回る伝送線路電圧のより速い減衰を検出し、スイッチ（Ｓ１）３を開くことによ
って電力を遮断する。
図３で、ＬＥＤ光について典型的であるように、負荷２は、ＬＥＤ３０、３０’、３０
’’、３０’’’の直列ストリングを備える。コンデンサ（Ｃ３）５の静電容量が、サン
プル期間中にＬＥＤストリングによって引き出されるエネルギーと比較して小さい場合、
コンデンサ（Ｃ３）５の両端の電圧は、急速に降下することになり、ダイオード（Ｄ１）
４を順方向にバイアスし続けることになる。コンデンサ（Ｃ３）５の両端のこの電圧降下
は、今度は、図４に例示されるように、伝送線路の両端の電圧を急速に降下させることに
なる。電圧降下は、スイッチ（Ｓ１）３が開かれる直前の点３４における電圧とスイッチ
（Ｓ１）３が開かれた直後の点３６における電圧との差として例示される。点３６から点
３８までの減衰速度の急激な減少は、電流を乗じた伝送線路の直列抵抗に比例する電圧降
下であり、伝送線路ＩＲ降下とも呼ばれる。次の遷移は点３６から３８までである。ＬＥ
Ｄストリングは、切断スイッチ（Ｓ１）３の開放後に電力を引き出し続けるので、この遷
移は、図３のコンデンサ（Ｃ２）９及び（Ｃ３）５のドレインに起因する緩やかな電圧の
減衰である。図４を参照すると、最も遅い速度の電圧減衰は、点３８と４０との間で起こ
る。この期間中、電圧は、ＬＥＤストリングのターンオン閾値電圧未満に減衰しており、
ＬＥＤは、ほとんど又はまったく電力を引き出していない。この時点で、ダイオード（Ｄ
１）４は、逆方向にバイアスされるようになって、コンデンサ（Ｃ３）５の放電を停止す
ることになり、伝送線路電圧減衰は、抵抗器（Ｒ３）８及び（Ｒ４）６を通じたコンデン
サ（Ｃ１）７及び（Ｃ２）９の放電に起因することになる。伝送線路上にクロスライン障
害がある場合、前に説明され図２に例示されたように、減衰速度は増加することになる。
コンデンサ（Ｃ３）５の値を削減することに特有の利点がある。コンデンサ（Ｃ３）５
が大きいとき、それはレシーバにおけるかなりの費用と容量を提示する。ＬＥＤ照明応用
で、ＬＥＤは、コンデンサに結合され得る熱を生成する。この熱伝達は、コンデンサの寿
命を減少させる。ＬＥＤ電源で使用されるコンデンサは、歴史的に主たる破損点であった
。コンデンサ（Ｃ３）５を小さくすることの別の利点は、エネルギーパケットの転送時間
とサンプル時間との比率を調光のために変化させることを可能にすること、又はＬＥＤ光
の強度を変化させることを可能にすることである。
オフ時間に対するオン時間の比率を変化させることは、一般に、パルス幅変調（ＰＷＭ
）として業界に知られている。ＰＷＭ調光を可能にするために、コンデンサ（Ｃ３）５上
の電圧は、ＬＥＤストリングに流入する電流を削減するために、各サンプル期間中に速や
かに減衰しなければならない。
大きいＣ３静電容量で低いオン時間比率においてＰＷＭを実装しようと試みることは、
ＰＷＭサイクルのオン時間部分の始めにコンデンサ（Ｃ３）５を再充電する必要があるた
びに、非常に高いピーク電流をもたらすことになる。この性質は再び、ＬＥＤストリング
のＰＷＭ調光を可能にすることが望ましいとき、コンデンサ（Ｃ３）５に小さい、さらに
は無視できる、静電容量値を実装することの利点につながる。
Ｅａｖｅｓ２０１２及びＥａｖｅｓレシーバ特許におけるような、デジタル電力レシー
バの以前の表現で、図３のダイオード（Ｄ１）４は、負荷切断デバイスの一実施形態であ
り、デジタル電力システムの負荷側の一部として説明された。しかしながら、ＰＷＭ調光
が実装されることになっている事例では、図３のコンデンサ（Ｃ３）５を除去することが
でき、ダイオードデバイスであるＬＥＤは、負荷切断デバイスとして機能することができ
る。この構成は、図５に描写され、そこではＬＥＤ３０、３０’、３０’’、３０’’’
の１つ又は複数が図３のレシーバ２１のダイオード（Ｄ１）４の代わりに機能する。コン
デンサ（Ｃ３）５の不在で、図５のレシーバ２１は、コンデンサ（Ｃ２）９だけに削減さ
れる。ＬＥＤは、エネルギーパケットのサンプル期間全体を通して電力を引き出し続けな
いので、コンデンサ（Ｃ３）５を除去した後にパケットエネルギー転送を可能にするのは
、ＬＥＤストリングの非線形負荷特性である。以前説明したように、図４を参照すると、
点３８と４０との間で、伝送線路電圧は、ＬＥＤストリングのターンオン閾値電圧未満に
減衰しており、ＬＥＤは、ほとんど又はまったく電力を引き出していない。ＬＥＤストリ
ングが線形負荷特性を有し、それによって（例えば抵抗器と同じように）最小のターンオ
ン閾値を有さない場合、伝送線路は、急速にゼロに減衰することになり、伝送線路障害を
示す電圧減衰を検出することを不可能にし、ひいてはパケットエネルギー転送を実装する
ことを不可能にする。
図５のソース制御部１１は、制御アルゴリズムを実行して、ＰＷＭデューティサイクル
を変化させて、必要とされる強度、効率及び有効寿命を最適化するＬＥＤへの平均動作電
流を維持することができる。ＰＷＭは、ソース切断スイッチ（Ｓ１）３の「オン時間」対
「オフ時間」を変化させるソース制御部１１によって実装される。ＬＥＤ照明設計の当業
者によって広く知られているように、ＬＥＤ閾値電圧が、ＬＥＤ温度に反比例しており、
最適な動作条件を決定しデューティサイクルを調節して平均ＬＥＤストリング電流を変化
させるためにトランスミッタ制御部によって使用され得ることは、注目に値する。
コンデンサ（Ｃ３）５なしで、又はコンデンサ（Ｃ３）５に対する非常に小さい静電容
量値でパケットエネルギー転送を実装することの困難の１つの領域は、図４に点３４と３
６との間の遷移で明らかにされる伝送線路ＩＲ降下間の差を検出すること、及び図４に点
３６と３８との間で描写されるように、ストリングの最小閾値電圧に到達する前にＬＥＤ
ストリングの電力引き出しに起因する伝送線路の電圧減衰を検出することが困難になるこ
とである。Ｅａｖｅｓ２０１２で説明されたように、伝送線路におけるＩＲ降下を検出す
ることは、インライン障害の検出の重要な部分である。インライン障害の実施例は、伝送
線路の抵抗を大幅に増加させる接続不良又は損傷ケーブルであり、それにより、かなりの
量の障害エネルギーが異常な領域で散逸し、それによってケーブルを過熱し、場合によっ
ては火災を引き起こすことになる。ＩＲ降下が検出可能でない本開示の方法で、インライ
ン障害検出の第２の方法は、ＬＥＤストリングに上下の電力制限を割り当てる。ストリン
グによる正常よりも高い電力引き出しは、ＬＥＤストリング外で散逸する過剰なエネルギ
ーに起因して、障害状態を示すことになる。低すぎる電力引き出しは、同様に、接続不良
、損傷したＬＥＤストリング又は不適合のＬＥＤストリングによって生じることになる。
図５を参照すると、インライン障害を検出するための第３の方法は、所定のＬＥＤ閾値
電圧とソース１の電位との差を計算する。所定の閾値電圧は、図４に例示されるように、
例示された点３８と４０との間で伝送線路電圧を測定することによって、各エネルギーパ
ケット中にソース制御部１１によって検証される。それから方程式［Ｉｍａｘ＝Ｐｍａｘ
／ｄＶ］に基づいて最大電流を計算することができ、式中Ｉｍａｘは、Ｐｍａｘの最大複
合インライン電力散逸を保証するために許される最大電流である。ｄＶは、ソース制御部
１１によって測定された、ソース１の電位と閾値電圧との電圧の差である。ｄＶは、ＬＥ
Ｄ電力消費に起因する直列線路電圧降下の成分を含むので、最大電力制限は、複合制限と
呼ばれる。ＬＥＤストリングが給電されるとき、ｄＶは、以下の３つの成分、すなわち、
ａ）正常なＬＥＤ負荷電流に起因する、伝送線路における任意の直列電圧降下、ｂ）ＬＥ
Ｄに給電することに起因する、それらのターンオン閾値を上回るＬＥＤストリング電圧の
上昇、及びｃ）障害に起因する伝送線路における異常な抵抗に起因する、任意の追加の直
列電圧降下を含むことになる。インライン障害に起因する電圧降下の絶対測定ではないが
、本方法は、ＬＥＤストリング外の伝送線路で散逸されるインライン電力がＰｍａｘ未満
であることを保証する。ＬＥＤストリングへの最大電力送配のために、図５に示されるよ
うに、ソース１の値にできる限り近い値のＬＥＤ閾値電圧を有して、ｄＶをより小さい値
とし、Ｉｍａｘをそれに応じてより大きい値とすることが有利である。インライン電力散
逸を限定するこの第３の方法の利点は、ＬＥＤストリングの電力定格を前もって決定する
必要がないことである。方法を容易にするために、ＬＥＤストリングは、ターンオン閾値
電圧に対する所定の範囲指定に従う。
インライン電力散逸を測定するために使用されるすべての方法論で、図５に示されるよ
うに、切断スイッチ（Ｓ１）３を開くように作用し、伝送線路への電力を遮断するソース
制御部１１によって、所定の制限が越えられる場合、電力はＬＥＤストリングに対して遮
断されることになる。
図３のコンデンサ（Ｃ３）５が除去される、図５の構成の有益な面は、伝送線路上だけ
ではなく、ＬＥＤストリングの内部回路内にあるクロスライン障害が、パケットエネルギ
ー転送の正常な部分として検出され得ることである。この能力は、図４を参照することに
よってさらに例示される。点３８と４０との間の期間は、伝送線路電圧がＬＥＤストリン
グの閾値電圧未満に落ちている、遅い減衰領域である。図５を参照すると、ストリングの
回路内の抵抗器（Ｒ５）３２を介して障害抵抗がもたらされる場合、ストリング内のいく
つかのＬＥＤを迂回する抵抗器（Ｒ５）３２の作用によって表されるように、所定の予想
される閾値電圧が下がることになる。変化は、図５のソース制御部１１によって検出可能
であり、ソース制御部１１は、スイッチ（Ｓ１）３を開くように作用し、したがって伝送
線路への電力を遮断することになる。
説明された装置及び方法は、１つの伝送線路上に並列に多数のレシーバを配置する方法
と互換性がある。これは、多数のＬＥＤ光ストリングが１つの伝送線路を共有することを
可能にして、伝送システムのコストを削減することになる。方法論は、Ｅａｖｅｓによっ
て米国特許出願公開第２０１７／０２１４２３６Ａ１号明細書でさらに説明された。
ＬＥＤは、それらの順方向電圧に対して負温度係数を有すると業界の人々に知られてい
る。この負温度係数は、より温かいＬＥＤのストリングに、それが並列に接続されるより
冷たいストリングよりも多くの電流を引き出させる効果を有する。より高い電流は、より
温かいストリングをさらに高い温度に到達させ、それによってさらに高い電流などを引き
出す。図６を参照すると、ここで負荷２は、直列電流調整器４２とともに直列ＬＥＤスト
リング３０、３０’、３０’’、３０’’’を備える。電流調整器は、パワーエレクトロ
ニクスの当業者に周知であり、さまざまな製造業者から線形且つ能動的なスイッチングバ
ージョンで入手可能である。電流調整器は、ある範囲の入力電圧にわたって一定のＬＥＤ
電流を維持する。電流調整器を装備した、多数のＬＥＤストリングをレシーバ２１の出力
において並列に配置することができ、ＬＥＤストリングは、適切な所定のＬＥＤ電流を維
持することになる。代わりに、電流調整器を有する１つのＬＥＤストリングのためにそれ
ぞれ機能する、多数のレシーバを共通のＰＥＴ伝送線路上に並列に配置することができ、
それらは、適切な所定のＬＥＤ電流を維持することになる。
派生効果
ソース制御部１１は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、プログラマブル論
理デバイス又は制御アルゴリズムを実行するための他の適当なデジタル回路などの、論理
デバイスを含み得る。制御部１１は、コンピューティングデバイスとすることができ、本
開示のシステム及び方法は、コンピューティングシステム環境に実装することができる。
システム及び方法とともに使用するのに適し得る、周知のコンピューティングシステム環
境及びその構成要素の実施例は、パーソナルコンピュータ、サーバコンピュータ、ハンド
ヘルド又はラップトップデバイス、タブレットデバイス、スマートフォン、マルチプロセ
ッサシステム、マイクロプロセッサベースのシステム、セットトップボックス、プログラ
ム可能な家電製品、ネットワークＰＣ、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ
、上記のシステム又はデバイスのいずれかを含む分散コンピューティング環境などを含む
が、これらに限定されない。典型的な計算システム環境並びにそれらの動作及び構成要素
については、多くの既存の特許（例えば、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｃｏｒｐ．が所有する米
国特許第７，１９１，４６７号明細書）で説明される。
方法は、プログラムモジュールなどの、非一時的コンピュータ実行可能命令を介して遂
行され得る。一般に、プログラムモジュールは、特定のタスクを行うか、又は特定のタイ
プのデータを実装する、ルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ
構造などを含む。方法は、通信ネットワークを通してリンクされる遠隔処理デバイスによ
ってタスクが行われる、分散コンピューティング環境で同様に実践され得る。分散コンピ
ューティング環境で、プログラムモジュールは、メモリ記憶デバイスを含むローカルコン
ピュータ記憶媒体及び遠隔コンピュータ記憶媒体の両方に位置し得る。
本明細書に説明されるプロセス及び機能は、コンピュータにソフトウェア命令の形で非
一時的に格納され得る。コンピュータの構成要素は、コンピュータプロセッサ、メモリと
して機能するコンピュータ記憶媒体、及びメモリを含むさまざまなシステム構成要素をコ
ンピュータプロセッサに結合するシステムバスを含み得るが、これらに限定されない。シ
ステムバスは、メモリバス又はメモリコントローラ、周辺バス、及びさまざまなバスアー
キテクチャのいずれかを使用するローカルバスを含む、いくつかのタイプのバス構造のう
ちのいずれかとすることができる。
コンピュータは、通常、プロセッサによってアクセス可能であり、揮発性及び不揮発性
の媒体並びに取り外し可能及び取り外し不可能な媒体の両方を含む、１つ又は複数のさま
ざまなコンピュータ可読媒体を含む。例として、コンピュータ可読媒体は、コンピュータ
記憶媒体及び通信媒体を備え得る。
コンピュータ記憶媒体は、非一時的状態でソフトウェア及びデータを格納することがで
き、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール又は他のデータなどの、
ソフトウェア及びデータの記憶のための任意の方法又は技術で実装された揮発性及び不揮
発性、取り外し可能及び取り外し不可能な媒体の両方を含む。コンピュータ記憶媒体は、
ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ若しくは他のメモリ技術、ＣＤ－ＲＯ
Ｍ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）若しくは他の光ディスク記憶装置、磁気カセット
、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置若しくは他の磁気記憶デバイス、又は所望の情報を
格納するために使用することができ、プロセッサによってアクセスし実行することができ
るその他の媒体を含むが、これらに限定されない。
メモリは、リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）及びランダム・アクセス・メモリ（ＲＡ
Ｍ）などの、揮発性及び／又は不揮発性メモリの形のコンピュータ記憶媒体を含む。起動
中などに、コンピュータ内の要素間で情報を転送するのを助ける基本ルーチンが含まれる
、基本入出力システム（ＢＩＯＳ）は、通常、ＲＯＭに格納される。ＲＡＭには、通常、
プロセッサによって直ちにアクセス可能であり、且つ／又は現在操作されている、データ
及び／又はプログラムモジュールが含まれる。
コンピュータは、（ａ）取り外し不可能な不揮発性磁気媒体から読み出し、又はこれに
書き込むハードディスク駆動装置、（ｂ）取り外し可能な不揮発性磁気ディスクから読み
出し、又はこれに書き込む磁気ディスク駆動装置、及び（ｃ）ＣＤ ＲＯＭ又は他の光媒
体などの取り外し可能な不揮発性光ディスクから読み出し、又はこれに書き込む光ディス
ク駆動装置などの、他の取り外し可能／取り外し不可能な、揮発性／不揮発性コンピュー
タ記憶媒体を同様に含み得る。コンピュータ記憶媒体は、通信インタフェースによってシ
ステムバスと結合することができ、インタフェースは、例えば、構成要素間でデジタル又
は光信号を伝送するための導電配線及び／又は光ファイバ経路を含み得る。例示的な動作
環境で使用され得る他の取り外し可能／取り外し不可能な、揮発性／不揮発性コンピュー
タ記憶媒体は、磁気テープカセット、フラッシュ・メモリ・カード、デジタル多用途ディ
スク、デジタル・ビデオ・テープ、ソリッドステートＲＡＭ、ソリッドステートＲＯＭな
どを含む。
駆動装置及びそれらの関連コンピュータ記憶媒体は、コンピュータ可読命令、データ構
造、プログラムモジュール及びコンピュータ用の他のデータの記憶を提供する。例えば、
コンピュータの内部又は外部のハードディスク駆動装置は、オペレーティングシステム、
アプリケーションプログラム、及びプログラムデータを格納し得る。
本明細書に説明される非線形負荷の主要な実施例はＬＥＤアレイであるが、他の可能な
応用例がある。例えば、ダイオードの直列アレイから発熱体が構築され得る。ダイオード
は、電流が順方向にバイアスされた方向にそれらを通過するとき、熱を発生する。発熱体
の１つの用途は、ヘアドライヤにある。ヘアドライヤは、ヘアドライヤに供給する伝送線
路でも、又はヘアドライヤ内部のどこでも電気的障害を検出するシステムの能力のため、
水に浸かったときでも電気的に安全なことになる。
本教示と矛盾しない追加の実施例は、以下の番号付き条項で開示される。
１． 電源及び電源と電気的に結合されたソース端子を含むソース側から負荷端子を含む
負荷側へのエネルギーの転送を調整するためのデジタル電力分配システムであって、電力
分配システムは、
ａ）少なくともソース端子間の電圧を示す信号を含むフィードバックを提供するように
構成されたソースセンサと、
ｂ）ソースセンサからのフィードバックを受け取るように構成され、フィードバックに
応答して、電源とソース端子との間のインピーダンスを実質的に増減させる制御信号を生
成するように構成された、電力分配システムのソース側のソース制御部と、
ｃ）負荷側にあり負荷端子から電流を引き出すために負荷端子と電気的に結合された非
線形負荷であって、非線形負荷は、それが負荷端子から引き出す電流が、印加電圧が非ゼ
ロ電圧閾値未満に降下したときに少なくとも１桁低下するように構成される、非線形負荷
と、
ｄ）電荷を蓄積しサンプル期間中にその電荷を放電するための、負荷側の削減された静
電容量であって、削減された静電容量は、電圧閾値未満で非線形負荷によって引き出され
る少なくとも１桁低い電流を提供するためのレベルまで削減される、削減された静電容量
と、
ｅ）ソース制御部からの制御信号に応答するソース切断デバイスであって、ソース制御
部は、サンプル期間中にソース切断デバイスを開くことによって非線形負荷への電力の供
給を周期的に遮断するように構成されて、遮断中に少なくともソース端子電圧を測定する
ことを可能にする、ソース切断デバイスと、
ｆ）少なくともソース制御部に実装され、ソース切断デバイスを開き、ソース切断デバ
イスが開かれたとき少なくとも１つのソース端子電圧測定を行うように構成された論理デ
バイスであって、ソース端子電圧測定は、ソース端子間のインピーダンス及びソース端子
間の静電容量の対応する放電速度を表し、ソース端子電圧測定が所定の上限及び下限から
外れるかどうか決定することになっており、所定の上限及び下限外にあるソース端子電圧
測定は、ソース若しくは負荷端子と、又は伝送線路と接触している異物又は個人が存在す
ること、又はデジタル電力分配システムに故障が存在することを示し、電圧測定が所定の
上限及び下限の範囲に入る場合ソース切断デバイスを閉じる、論理デバイスと、
を備える、デジタル電力分配システム。
２． ソース制御部は、電源から非線形負荷への電力が変化するように、ソース切断スイ
ッチが開かれる時間をそれが閉じられる時間に対する比率で変化させるように構成される
、条項１に記載のデジタル電力分配システム。
３． 非線形負荷は、並列動作下で、又は変化する伝送線路電圧で、非線形負荷を通る電
流の調整を可能にする電流調整器を装備する、条項１又は２に記載のデジタル電力分配シ
ステム。
４． 非線形負荷は、負荷部品の温度を示す電圧を有するように構成され、それによって
、負荷に熱的損傷を与え得る条件を推定し、ソース電流を調節して負荷の寿命又は性能を
最適化する能力を加える、条項１～３のいずれか一項に記載のデジタル電力分配システム
。
５． デジタル電力分配システムのソース側の電源からデジタル電力分配システムの負荷
側へのエネルギーの転送を調整するための方法であって、方法は、
ａ）ソース側のソース端子間の電圧を測定し、ソースセンサを使用して、少なくとも電
圧を示す信号を含むフィードバックを生成するステップと、
ｂ）ソース制御部においてフィードバックを受け取り、フィードバックに応答して制御
信号を生成するステップであって、制御信号は、電源とソース端子との間のインピーダン
スを実質的に増減させる、ステップと、
ｃ）電源から負荷側の非線形負荷へ電流を供給するステップであって、非線形負荷によ
って引き出される電流は、印加電圧が非ゼロ電圧閾値未満に降下したときに少なくとも１
桁減少する、ステップと、
ｄ）負荷側の削減された静電容量を使用して電荷を蓄積し、その電荷を放電して、非線
形負荷に印加される電圧閾値未満の電圧で、サンプル期間中に少なくとも１桁低い電流を
非線形負荷に提供するステップと、
ｅ）削減された静電容量から電荷を放電するサンプル期間中にソース切断デバイスを開
くことによって非線形負荷への電力の供給を周期的に遮断し、遮断中にソース端子電圧を
測定するステップと、
ｆ）少なくともソース制御部で論理デバイスを使用して、ソース切断デバイスを開き、
ソース切断デバイスが開かれたとき少なくとも１つのソース端子電圧測定を行うステップ
であって、ソース端子電圧測定は、ソース端子間のインピーダンス及びソース端子間の静
電容量の対応する放電速度を表し、ソース端子電圧測定が所定の上限及び下限から外れる
かどうか決定し、所定の上限及び下限外にあるソース端子電圧測定は、ソース若しくは負
荷端子と、又は伝送線路と接触している異物又は個人が存在すること、又はデジタル電力
分配システムに故障が存在することを示し、電圧測定が所定の上限及び下限の範囲に入る
場合ソース切断デバイスを閉じる、ステップと、
を含む、方法。
６． ソース制御部を使用して、電源から非線形負荷への電力を変化させるように、ソー
ス切断スイッチが開かれる時間をそれが閉じられる時間に対する比率で変化させるステッ
プをさらに含む、条項５に記載の方法。
７． 非線形負荷は、電流調整器を装備し、方法は、電流調整器を使用して、並列動作下
で、又は変化する伝送線路電圧で、非線形負荷を通る電流を調整するステップをさらに含
む、条項５又は６に記載の方法。
８． 非線形負荷は、負荷部品の温度を示す電圧を有するように構成され、方法は、負荷
に熱的損傷を与え得る条件を推定し、ソース電流を調節して負荷の寿命又は性能を最適化
するステップをさらに含む、条項５～７のいずれか一項に記載の方法。
したがって、開示される発明の範囲は、与えられた実施例よりむしろ、添付の特許請求
の範囲及びそれらの法的均等物によって決定されるべきである。本発明の実施形態を説明
する際に、明確化のために具体的な専門用語が使用されている。説明の目的で、具体的な
用語は、同様の結果を達成するために同様の方法で動作する技術的及び機能的均等物を少
なくとも含むように意図される。加えて、本発明の特定の実施形態が複数のシステム要素
又は方法ステップを含むいくつかの事例で、それらの要素又はステップは、単一要素又は
ステップで置き換えることができ、同じく、単一要素又はステップは、同じ目的を果たす
複数の要素又はステップで置き換えることができる。そのうえ、本発明はその特定の実施
形態を参照して示され説明されたが、当業者は、形態及び詳細におけるさまざまな代用及
び変更が本発明の範囲から逸脱することなくそこでなされ得ることを理解することになる
。さらにまた、他の実施態様、機能及び利点は、同様に本発明の範囲内であり、本発明の
すべての実施形態は、必ずしも利点のすべてを達成する又は上述の特性のすべてを持つ必
要はない。加えて、１つの実施形態に関連して本明細書に論じたステップ、要素及び特徴
は、同じく、他の実施形態とともに使用され得る。さらに、「背景技術」節で識別された
構成要素、ステップ及び特徴は、本開示に不可欠であり、本発明の範囲内で本開示の他の
場所で説明された構成要素及びステップとともに、又はそれらの代わりに使用され得る。
段階が特定の順序で列挙される方法特許請求項で、－参照を容易にするために加えられた
順序付き前置文字の有無にかかわらず－段階は、用語及び語法によって別途指定又は暗示
されない限り、それらが列挙される順序に時間的に限定されると解釈するべきではない。

Claims (8)

  1. 電源及び前記電源と電気的に結合されたソース端子を含むソース側から負荷端子を含む
    負荷側へのエネルギーの転送を調整するためのデジタル電力分配システムであって、前記
    電力分配システムは、
    ａ）少なくとも前記ソース端子間の電圧を示す信号を含むフィードバックを提供するよ
    うに構成されたソースセンサと、
    ｂ）前記ソースセンサからの前記フィードバックを受け取るように構成され、前記フィ
    ードバックに応答して、前記電源と前記ソース端子との間のインピーダンスを実質的に増
    減させる制御信号を生成するように構成された、前記電力分配システムの前記ソース側の
    ソース制御部と、
    ｃ）前記負荷側にあり前記負荷端子から電流を引き出すために前記負荷端子と電気的に
    結合された非線形負荷であって、前記非線形負荷は、前記非線形負荷が前記負荷端子から
    引き出す前記電流が、印加電圧が非ゼロ電圧閾値未満に降下したときに少なくとも１桁低
    下するように構成される、非線形負荷と、
    ｄ）電荷を蓄積しサンプル期間中に前記電荷を放電するための、前記負荷側の削減され
    た静電容量であって、前記削減された静電容量は、前記電圧閾値未満で前記非線形負荷に
    よって引き出される前記少なくとも１桁低い電流を提供するためのレベルまで削減される
    、削減された静電容量と、
    ｅ）前記ソース制御部からの前記制御信号に応答するソース切断デバイスであって、前
    記ソース制御部は、前記サンプル期間中に前記ソース切断デバイスを開くことによって前
    記非線形負荷への電力の供給を周期的に遮断するように構成されて、前記遮断中に少なく
    とも前記ソース端子電圧を測定することを可能にする、ソース切断デバイスと、
    ｆ）少なくとも前記ソース制御部に実装され、前記ソース切断デバイスを開き、前記ソ
    ース切断デバイスが開かれたとき少なくとも１つのソース端子電圧測定を行うように構成
    された論理デバイスであって、前記ソース端子電圧測定は、前記ソース端子間のインピー
    ダンス及び前記ソース端子間の静電容量の対応する放電速度を表し、前記ソース端子電圧
    測定が所定の上限及び下限から外れるかどうか決定することになっており、前記所定の上
    限及び下限外にある前記ソース端子電圧測定は、前記ソース若しくは負荷端子と、又は伝
    送線路と接触している異物又は個人が存在すること、又は前記デジタル電力分配システム
    に故障が存在することを示し、前記電圧測定が前記所定の上限及び下限の範囲に入る場合
    前記ソース切断デバイスを閉じる、論理デバイスと、
    を備える、デジタル電力分配システム。
  2. 前記ソース制御部は、前記電源から前記非線形負荷への前記電力が変化するように、ソ
    ース切断スイッチが開かれる時間を前記ソース切断スイッチが閉じられる時間に対する比
    率で変化させるように構成される、請求項１に記載のデジタル電力分配システム。
  3. 前記非線形負荷は、並列動作下で、又は変化する伝送線路電圧で、前記非線形負荷を通
    る電流の調整を可能にする電流調整器を装備する、請求項１に記載のデジタル電力分配シ
    ステム。
  4. 前記非線形負荷は、負荷部品の温度を示す電圧を有するように構成され、それによって
    、前記負荷に熱的損傷を与え得る条件を推定し、ソース電流を調節して負荷の寿命又は性
    能を最適化する能力を加える、請求項１に記載のデジタル電力分配システム。
  5. デジタル電力分配システムのソース側の電源から前記デジタル電力分配システムの負荷
    側へのエネルギーの転送を調整するための方法であって、前記方法は、
    ａ）前記ソース側のソース端子間の電圧を測定し、ソースセンサを使用して、少なくと
    も前記電圧を示す信号を含むフィードバックを生成するステップと、
    ｂ）ソース制御部において前記フィードバックを受け取り、前記フィードバックに応答
    して制御信号を生成するステップであって、前記制御信号は、前記電源と前記ソース端子
    との間のインピーダンスを実質的に増減させる、ステップと、
    ｃ）前記電源から前記負荷側の非線形負荷へ電流を供給するステップであって、前記非
    線形負荷によって引き出される前記電流は、印加電圧が非ゼロ電圧閾値未満に降下したと
    きに少なくとも１桁減少する、ステップと、
    ｄ）前記負荷側の削減された静電容量を使用して電荷を蓄積し、前記電荷を放電して、
    前記非線形負荷に印加される前記電圧閾値未満の電圧で、サンプル期間中に少なくとも１
    桁低い電流を前記非線形負荷に提供するステップと、
    ｅ）前記削減された静電容量から電荷を放電する前記サンプル期間中にソース切断デバ
    イスを開くことによって前記非線形負荷への電力の前記供給を周期的に遮断し、前記遮断
    中に前記ソース端子電圧を測定するステップと、
    ｆ）少なくとも前記ソース制御部で論理デバイスを使用して、前記ソース切断デバイス
    を開き、前記ソース切断デバイスが開かれたとき少なくとも１つのソース端子電圧測定を
    行うステップであって、前記ソース端子電圧測定は、前記ソース端子間のインピーダンス
    及び前記ソース端子間の静電容量の対応する放電速度を表し、前記ソース端子電圧測定が
    所定の上限及び下限から外れるかどうか決定し、前記所定の上限及び下限外にある前記ソ
    ース端子電圧測定は、前記ソース若しくは負荷端子と、又は伝送線路と接触している異物
    又は個人が存在すること、又は前記デジタル電力分配システムに故障が存在することを示
    し、前記電圧測定が前記所定の上限及び下限の範囲に入る場合前記ソース切断デバイスを
    閉じる、ステップと、
    を含む、方法。
  6. 前記ソース制御部を使用して、前記電源から前記非線形負荷への前記電力を変化させる
    ように、ソース切断スイッチが開かれる時間を前記ソース切断スイッチが閉じられる時間
    に対する比率で変化させるステップをさらに含む、請求項５に記載の方法。
  7. 前記非線形負荷は、電流調整器を装備し、前記方法は、前記電流調整器を使用して、並
    列動作下で、又は変化する伝送線路電圧で、前記非線形負荷を通る電流を調整するステッ
    プをさらに含む、請求項５に記載の方法。
  8. 前記非線形負荷は、負荷部品の温度を示す電圧を有するように構成され、前記方法は、
    前記負荷に熱的損傷を与え得る条件を推定し、ソース電流を調節して負荷の寿命又は性能
    を最適化するステップをさらに含む、請求項５に記載の方法。
JP2023086946A 2017-10-15 2023-05-26 非線形負荷を有するデジタル電力分配システム Pending JP2023106562A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762572495P 2017-10-15 2017-10-15
US62/572,495 2017-10-15
JP2020520765A JP7330957B2 (ja) 2017-10-15 2018-10-05 非線形負荷を有するデジタル電力分配システム

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020520765A Division JP7330957B2 (ja) 2017-10-15 2018-10-05 非線形負荷を有するデジタル電力分配システム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023106562A true JP2023106562A (ja) 2023-08-01

Family

ID=66101687

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020520765A Active JP7330957B2 (ja) 2017-10-15 2018-10-05 非線形負荷を有するデジタル電力分配システム
JP2023086946A Pending JP2023106562A (ja) 2017-10-15 2023-05-26 非線形負荷を有するデジタル電力分配システム

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020520765A Active JP7330957B2 (ja) 2017-10-15 2018-10-05 非線形負荷を有するデジタル電力分配システム

Country Status (9)

Country Link
US (2) US20200295559A1 (ja)
EP (1) EP3676922A4 (ja)
JP (2) JP7330957B2 (ja)
CN (1) CN111448732B (ja)
BR (1) BR112020007251A2 (ja)
CA (1) CA3078614A1 (ja)
IL (1) IL273917B2 (ja)
MX (1) MX2020007094A (ja)
WO (1) WO2019074779A1 (ja)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2971424C (en) * 2014-12-19 2019-07-30 Lutron Electronics Co., Inc. Calibration of a load control device for a light-emitting diode light source
US11054457B2 (en) 2017-05-24 2021-07-06 Cisco Technology, Inc. Safety monitoring for cables transmitting data and power
US10809134B2 (en) 2017-05-24 2020-10-20 Cisco Technology, Inc. Thermal modeling for cables transmitting data and power
US10541758B2 (en) 2017-09-18 2020-01-21 Cisco Technology, Inc. Power delivery through an optical system
US10732688B2 (en) 2018-03-09 2020-08-04 Cisco Technology, Inc. Delivery of AC power with higher power PoE (power over ethernet) systems
US10958471B2 (en) 2018-04-05 2021-03-23 Cisco Technology, Inc. Method and apparatus for detecting wire fault and electrical imbalance for power over communications cabling
US11061456B2 (en) 2019-01-23 2021-07-13 Cisco Technology, Inc. Transmission of pulse power and data over a wire pair
US10790997B2 (en) 2019-01-23 2020-09-29 Cisco Technology, Inc. Transmission of pulse power and data in a communications network
EP3963826B1 (en) 2019-05-03 2023-12-20 Panduit Corp. Method of detecting a fault in a pulsed power distribution system
US11063630B2 (en) 2019-11-01 2021-07-13 Cisco Technology, Inc. Initialization and synchronization for pulse power in a network system
US11088547B1 (en) 2020-01-17 2021-08-10 Cisco Technology, Inc. Method and system for integration and control of power for consumer power circuits
US11797350B2 (en) 2020-02-25 2023-10-24 Cisco Technology, Inc. Method and apparatus for providing data center functions for support of an electric vehicle based data center
US11438183B2 (en) 2020-02-25 2022-09-06 Cisco Technology, Inc. Power adapter for power supply unit
US11637497B2 (en) 2020-02-28 2023-04-25 Cisco Technology, Inc. Multi-phase pulse power short reach distribution
US11708002B2 (en) 2020-08-03 2023-07-25 Cisco Technology, Inc. Power distribution and communications for electric vehicle
US11831109B2 (en) 2020-12-15 2023-11-28 Cisco Technology, Inc. Electrical connector with integrated electronic controlled power switch or circuit breaker safety device
US11923678B2 (en) 2021-08-05 2024-03-05 Cisco Technology, Inc. Supplying fault managed power
EP4381302A1 (en) * 2021-09-11 2024-06-12 Astronics Advanced Electronic Systems Corp. Method for monitoring abnormal conditions in an electrical distribution system
TW202343993A (zh) 2021-12-31 2023-11-01 美商科斯考普科技有限公司 具有整合機殼之資料及高壓電力網路
WO2023191985A1 (en) 2022-03-30 2023-10-05 Commscope Technologies Llc Bonded pair hybrid cable
WO2023230089A1 (en) 2022-05-26 2023-11-30 Commscope Technologies Llc Recessed power cable transition panel
CN117922461A (zh) * 2022-10-14 2024-04-26 神基科技股份有限公司 车辆电源供应回路监控系统及车辆电源供应回路监控方法

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU669937B2 (en) * 1992-10-30 1996-06-27 Electric Power Research Institute, Inc. Active power line conditioner with synchronous transformation control
US5789928A (en) * 1995-11-01 1998-08-04 Sundstrand Corporation Circuit and method for discriminating the source of waveform distortion in an electric power generation and distribution system
US6753670B2 (en) * 2002-03-06 2004-06-22 Andrew S. Kadah Universal energy regulating controller circuit
US7256554B2 (en) * 2004-03-15 2007-08-14 Color Kinetics Incorporated LED power control methods and apparatus
US8068937B2 (en) 2008-02-09 2011-11-29 Stephen Spencer Eaves Power distribution system with fault protection using energy packet confirmation
US8174148B2 (en) 2008-08-07 2012-05-08 Crucs Holdings, Llc Controllable electrical outlet and a method of operation thereof
EP2327275B1 (en) * 2008-08-19 2016-02-10 Nxp B.V. A surge protection circuit having serially connected series switches
US20120075759A1 (en) 2009-10-27 2012-03-29 Stephen Spencer Eaves Safe Exposed Conductor Power Distribution System
US8781637B2 (en) * 2009-10-27 2014-07-15 Voltserver Inc. Safe exposed conductor power distribution system
US8294388B2 (en) * 2010-05-25 2012-10-23 Texas Instruments Incorporated Driving system with inductor pre-charging for LED systems with PWM dimming control or other loads
JP5572454B2 (ja) * 2010-06-29 2014-08-13 日立アプライアンス株式会社 Ｌｅｄ点灯装置
CN202121309U (zh) * 2011-01-11 2012-01-18 常安集团有限公司 智能型线路保护器
CN102098848A (zh) * 2011-01-24 2011-06-15 广州南科集成电子有限公司 高功率因数恒流led照明电路
KR101247208B1 (ko) * 2012-08-07 2013-03-26 엠티엔시 (주) 누전 차단 장치
CN202856317U (zh) * 2012-08-31 2013-04-03 厦门华侨电子股份有限公司 Led灯条短路保护控制电路
US9155146B2 (en) * 2012-09-07 2015-10-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Light source apparatus and light emitting diode package
BR112015013043B1 (pt) * 2012-12-07 2022-04-05 Voltserver Inc. Sistema de distribuição de força de condutor exposto seguro
MX359782B (es) 2014-01-19 2018-10-10 Voltserver Inc Método y aparato para una red de potencia digital.
US9184795B2 (en) 2014-01-26 2015-11-10 VoltServer, Inc. Packet energy transfer in-line communications
KR101440492B1 (ko) 2014-04-29 2014-09-18 (주)더블유제이이엔에스 전기화재 예방 및 과부하 차단기능을 구비한 수배전반
US9853689B2 (en) 2014-11-07 2017-12-26 VoltServer, Inc. Packet energy transfer power control elements
CN104466905B (zh) * 2014-12-23 2017-07-25 珠海格力电器股份有限公司 一种故障电弧保护装置及其方法
EP3405800B1 (en) 2016-01-24 2022-04-06 Voltserver, Inc. Method and apparatus for parallel operation of packet energy transfer receivers
ES2910925T3 (es) * 2016-02-08 2022-05-17 Voltserver Inc Sistema de transmisión de electricidad digital por transferencia de energía por paquetes de detección inversa
IL270145B2 (en) 2017-04-26 2023-12-01 Voltserver Inc Methods for verifying the integrity of a digital power line

Also Published As

Publication number Publication date
IL273917B1 (en) 2024-04-01
EP3676922A4 (en) 2021-03-10
CN111448732B (zh) 2022-10-21
CN111448732A (zh) 2020-07-24
EP3676922A1 (en) 2020-07-08
WO2019074779A1 (en) 2019-04-18
JP2020537480A (ja) 2020-12-17
US20200295559A1 (en) 2020-09-17
JP7330957B2 (ja) 2023-08-22
US11831144B2 (en) 2023-11-28
US20220190587A1 (en) 2022-06-16
MX2020007094A (es) 2020-12-11
BR112020007251A2 (pt) 2020-10-13
CA3078614A1 (en) 2019-04-18
IL273917B2 (en) 2024-08-01
IL273917A (en) 2020-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7330957B2 (ja) 非線形負荷を有するデジタル電力分配システム
US9379578B2 (en) Systems and methods for multi-state power management
US10849198B2 (en) Light emitting diode thermal foldback control device and method
CN107872196B (zh) 具有限压器件的光伏系统
US9066392B2 (en) LED driving device and LED driving method using same
US20200119568A1 (en) System and method for charging a battery pack
JP5746345B2 (ja) 可変直列インピーダンスによる固体光源の温度制御
WO2019129016A1 (zh) 一种电源监测方法、系统和电源
US20100154858A1 (en) System and method for selectively controlling a solar panel in segments
US20130328529A1 (en) System and method for balancing multi-cell battery systems
US20100264737A1 (en) Thermal control for an encased power supply in an led lighting module
US10177706B2 (en) Method and device for regulating the supply of a photovoltaic converter
EP3738185B1 (en) Electronic apparatus and control method thereof
FR3069698B1 (fr) Appareil commandable de coupure d'un courant electrique et ensemble electrique comprenant cet appareil
CA3196659A1 (en) Electric vehicle charging control method and apparatus
US20150022120A1 (en) Light emitting diode apparatus with over current protection function and system having the same
US20110279062A1 (en) Dc power supply unit and led lighting apparatus
KR20230041663A (ko) 배터리 관리 시스템
CN219164212U (zh) 板卡保护电路及装置
KR20180089821A (ko) 배터리 관리 시스템 및 배터리 관리 시스템의 충전 제어 방법
WO2024062042A1 (en) Psu compatible load adaption
KR20160092418A (ko) 백라이트 장치
JP2023522734A (ja) 照明器具のための光源ドライバ
GB2559708A (en) Systems and methods for charging a battery pack

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230616

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230616

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240520

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240521