JP5639952B2 - 同期コンデンサの慣性を制御するためのシステム及び方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、全体的に、同期コンデンサに関し、より具体的には同期コンデンサの慣性の制御に関する。

同期コンデンサは、発電用途など幅広い種類の応用分野で利用される。発電用途では、同期コンデンサは通常、地域配電グリッドに対して電気条件を調整するのに利用される。同期コンデンサは、そのシャフトが何れにも取り付けられず自由にスピンできる特殊なモータである。

発電システム内の電力擾乱事象の間、同期コンデンサの回転は典型的には所望値から変動する。例えば、配電グリッド内のライン障害により、通常、同期コンデンサのスローダウンを引き起こすことになる。これらの望ましくない変動は通常、風力タービン及び光起電力セルなどの再生可能な電源と併せて利用される同期コンデンサにおいてより大きくなる。同期コンデンサは通常、一定のＨ値、すなわち固有のスピン慣性量又は持続時間を有する。しかしながら、同期コンデンサのＨ値に対して実用上の限界がある。加えて、フライホイールを使用することでは、種々の電力擾乱事象に対応するよう同期コンデンサのＨ値を所望値にまで高めるには不十分である場合が多い。

米国特許第６，０９３，９７５号公報

上述の必要性及び／又は問題点の一部又は全ては、本発明の特定の実施形態により対処することができる。本発明の実施形態は、同期コンデンサの慣性を制御するシステム及び方法を含むことができる。本発明の１つの実施形態によれば、同期コンデンサの慣性を制御するシステムが開示される。本システムは、モータ、該モータに結合される双方向電源、及び少なくとも１つの制御装置を含むことができる。モータは、コンデンサシャフトの回転を変更して、電力擾乱事象中の同期コンデンサの所望の慣性を得るように構成することができる。少なくとも１つの制御装置は、電力擾乱事象を識別し、所望の慣性を得るためにモータに供給する又はモータから受け取る電力量を特定するよう構成することができる。加えて、少なくとも１つのコントローラは、特定された電力量に基づいて、電源からモータ又はモータから電源への電力供給を制御するよう構成することができる。

本発明の別の実施形態によれば、同期コンデンサの慣性を制御する方法が開示される。コンデンサシャフトの回転を変更して、電力擾乱事象中の同期コンデンサの所望の慣性を得るように構成されたモータを設けることができる。加えて、モータに電力を供給するか、又はモータから電力を受け取るよう構成された双方向電源を設けることができる。電力擾乱事象は、１つ又はそれ以上のコンピュータデバイスを含むコントローラにより識別することができる。所望の慣性を得るために電源からモータに供給し、又はモータから電源が受け取る電力量は、コントローラにより特定することができる。特定された電力量に基づいて、コントローラは、電源からモータへ又はモータから電源への電力供給を制御することができる。

本発明の更に別の実施形態によれば、同期コンデンサの慣性を制御する方法が開示される。同期コンデンサの作動は、同期コンデンサに関連する電力擾乱事象を識別するために１つ又はそれ以上のコンピュータデバイスを含むコントローラによって監視することができる。識別された事象の影響は、コントローラにより特定することができる。特定された影響に基づいて、コントローラは、コンデンサシャフトに結合され、シャフトの回転を変更して同期コンデンサの所望の慣性を得るように構成されたモータの動作を制御することができる。

本発明の種々の実施形態の手法を通して、追加のシステム、方法、装置、特徴、及び態様が実現される。本発明の他の実施形態及び態様は、本明細書で詳細に説明され、請求項に記載された本発明の一部とみなされる。他の実施形態及び態様は、本明細書及び図面を参照すると理解することができる。

以上において本発明を概略的に説明してきたが、ここで必ずしも縮尺通りではない添付図面を参照する。

本発明の例示的な実施形態による、同期コンデンサの慣性を制御するのに利用できる１つの例示的なシステムの概略図。 本発明の例示的な実施形態による、同期コンデンサの慣性を制御するための１つの例示的な方法のフローチャート。

次に、本発明の全てではなく一部の実施形態を示している添付図面を参照しながら、本発明の例示的な実施形態を以下でより詳細に説明する。当然のことながら、本発明は、下記に説明した実施形態と同様のもの又は該実施形態と異なるものとすることができる様々な形態を含むことができる。同様の参照符号は全体を通じて同じ要素を表す。

同期コンデンサの慣性を制御するためのシステム及び方法が開示される。本発明の例示的な実施形態によれば、モータは、同期コンデンサに付随するコンデンサシャフトの回転を変更するよう構成することができる。この点に関して、同期コンデンサの所望慣性は、電力擾乱事象中に達成及び／又は維持することができる。本発明の種々の実施形態における要望に応じて、交流モータ又は直流モータなどの幅広い種類の好適なモータを利用することができる。特定の実施形態において、キャパシタバンク又はバッテリバンクなどの双方向電源をモータに結合することができる。電源は、識別された擾乱事象中にモータに電力を供給し、又はモータから電力を受け取るよう構成することができる。加えて、要望に応じて、電源は、電力擾乱事象の識別前にモータ及び／又は同期コンデンサに関連する電力ラインにより充電することができる。

特定の実施形態において、プロセッサ駆動制御装置のような制御装置は、電力擾乱事象を識別するよう構成することができる。例えば、制御装置は、同期コンデンサの動作を監視するよう構成された１つ又はそれ以上のセンサからの測定データを受け取ることができ、更に、受け取った測定データの少なくとも一部を利用して電力擾乱事象を識別することができる。１つ又はそれ以上のタコメータ又は速度トランスデューサ、１つ又はそれ以上の変流器、及び／又は１つ又はそれ以上の計器用変圧器などの幅広い種類のセンサは、本発明の種々の実施形態において要望に応じて制御装置と通信することができる。要望に応じて、制御装置は、電力擾乱事象中に所望慣性を達成するために電源からモータに供給し、又はモータから電源が受け取る電力量を特定又は算出することができる。次いで、制御装置は、この特定に基づいて電源からモータ又はモータから電源への電力の供給を制御することができる。特定の実施形態において、制御装置は、電源からモータ又はモータから電源への電力供給の制御を促進する１つ又はそれ以上の可変周波数駆動器（「ＶＦＤ」）及び／又は直流（「ＤＣ」）駆動器を含むか、或いはこれらに関連付けることができる。

本発明の種々の実施形態は、同期コンデンサの慣性の制御を促進する１つ又はそれ以上の特定用途のコンピュータ、システム、及び／又は特定機械を含むことができる。特定用途のコンピュータ又は特定機械は、種々の実施形態において要望に応じた幅広い種類の異なるソフトウェアモジュールを含むことができる。以下でより詳細に説明するように、特定の実施形態において、これら種々のソフトウェア構成要素を利用して、電力擾乱事象を識別し、１つ又はそれ以上のモータを用いた同期コンデンサの慣性を制御することができる。

本明細書で記載される本発明の特定の実施形態は、同期コンデンサの慣性の制御を促進する技術的効果を有することができる。加えて、本発明の特定の実施形態は、１つ又はそれ以上のモータを利用して同期コンデンサの慣性を供給する、或いは制御する技術的効果を有することができる。この点に関して、同期コンデンサの慣性は、電力擾乱事象中に制御及び／又は維持することができる。

図１は、本発明の例示的な実施形態による、同期コンデンサの慣性を制御するのに利用できる１つの例示的なシステム１００の概略図である。システム１００は、同期コンデンサ１０５、少なくとも１つのモータ１１０、電源１１５、及びコントローラ１２０又は制御装置を含むことができる。モータ１１０は、電力擾乱事象中に同期コンデンサ１０５のスピン回転を変更するよう構成することができる。コントローラ１２０は、同期コンデンサ１０５に影響を及ぼす可能性のある電力擾乱事象を識別し、電源１１５とモータ１１０との間の電力供給を制御して、識別される電力擾乱事象中の同期コンデンサの所望の慣性又はスピン回転を達成するよう構成することができる。

図１を参照して、同期補償器と呼ぶこともできる同期コンデンサ１０５は、そのシャフト１２２が何らかに取り付けられず、自由にスピンできる特殊な同期モータとすることができる。同期コンデンサ１０５は、該コンデンサ１０５が取り付けられる配電グリッドに関する電気条件の調整を促進することができる。図示のように、同期コンデンサ１０５は、発電装置（例えば、ガスタービン、風力タービン、蒸気タービン、光起電力セル、その他）と関連して利用される電力ライン及び／又は好適な配電グリッドに接続された電力ラインなど、１つ又はそれ以上の電力ライン１２４と通信することができる。特定の実施形態において、同期コンデンサ１０５は、必要に応じて無効電力を生成又は吸収し、グリッドの電圧を支持し、又はグリッドの力率を特定レベルに維持することができる。本発明の種々の実施形態において要望に応じて幅広い種類の好適な同期コンデンサを利用することができる。要望に応じて、同期コンデンサは、特定の用途に合わせたサイズにすることができる。

同期コンデンサ１０５は、慣性値又はＨ値を有することができる。Ｈ値は、コンデンサ１０５の固有の慣性を表すことができる。換言すると、Ｈ値は、周波数の変動、ダウンした電力ライン、ライン短絡障害、グリッド障害、又は過渡事象など、同期コンデンサ１０５に供給される電力が妨げられる電力擾乱時に同期コンデンサ１０５が回転を続ける時間的継続を表すことができる。本発明の特定の実施形態において、１つ又はそれ以上のフライホイール１２６は、コンデンサ１０５のＨ値を増大させるため、及び／又はコンデンサ１０５及びシャフト１２２の回転の変化を平滑にするために、任意選択的にシャフト１２２に接続することができる。種々の実施形態において、要望に応じて何れかの数のフライホイール１２６を利用することができる。

本発明の１つの態様によれば、少なくとも１つのモータ１１０は、シャフト１２２を回転させ、及び／又はコンデンサ１０５を駆動するよう構成することができる。本発明の種々の実施形態において要望に応じて幾つかのモータを設けることができる。要望に応じて、モータは、同期コンデンサ１０５のサイズ又は容量に応じたサイズにすることができる。加えて、何れかの交流（「ＡＣ」）及び／又は直流（「ＤＣ」）モータなど、幅広い種類の好適なタイプのモータを利用することができる。１つの例示的な実施形態において、３相ＡＣモータを利用することができる。要望に応じて、モータ１１０は、電源１１５から電力を受け取り、受け取った電力を利用してシャフト１２２を駆動し、これにより同期コンデンサ１０５の慣性を維持及び／又は変更することができる。加えて、要望に応じて、モータ１１０は、シャフト１２２の回転により電力を引き出して、電源１１５及び／又は別の装置に該電力を供給し、これにより同期コンデンサ１０５の慣性を維持及び／又は変更することができる。例えば、モータ１１０を利用して、同期コンデンサ１０５の慣性を維持及び／又は変更するために、第１の方向でシャフト１２２に力を加えることができる。別の実施例として、モータ１１０の方向は反転させてもよく、モータ１１０を利用して第１の方向とは反対の第２の方向でシャフト１２２に力を加え、同期コンデンサ１０５の慣性を維持及び／又は低減することができる。

本発明の特定の実施形態において、モータ１１０は更に、同期コンデンサ１０５の始動、又はコンデンサ１０５の始動の支援をするために利用することができる。同期コンデンサ１０５の始動中、モータ１１０を利用して、コンデンサ１０５が定常状態条件のような所望の状態又は条件に達するまでシャフト１２２を回転又は駆動することができる。コンデンサ１０５が所望の状態に達すると、モータ１１０は、電力擾乱事象が識別されるまでフリーホイール状態にすることができる。電力擾乱事象の識別に基づいて、モータ１１０を利用して、同期コンデンサ１０５の慣性を維持及び／又は変更することができる。

引き続き図１を参照すると、電源１１５は、モータ１１０に電力を供給し及び／又はモータ１１０からの電力を受け取るよう構成された幾つかの好適な電源を含むことができる。特定の実施形態において、電源１１５は、双方向電源とすることができる。加えて、特定の実施形態において、第１の電源は、モータ１１０に電力を供給するのに利用することができ、第２の電源は、モータ１１０からの電力を受け取るのに利用することができる。本発明の特定の実施形態において要望に応じて幅広い種類の好適な電源を利用することができる。好適な電源の実施例は、限定ではないが、１つ又はそれ以上のキャパシタ、特殊キャパシタ、及び／又はキャパシタバンク、１つ又はそれ以上のバッテリもしくはバッテリバンク、その他を含む。電源１１５は、電力擾乱事象中にモータ１１０に電力を供給し及び／又はモータ１１０からの電力を受け取るよう構成することができる。例えば、バッテリバンク又はキャパシタバンクを利用して、グリッド周波数の低下を引き起こす電力擾乱事象中にモータ１１０に電力を供給することができる。別の実施例として、バッテリバンク又はキャパシタバンクを利用して、グリッド周波数の変更を引き起こす識別される擾乱事象中にモータ１１０からの電力を受け取ることができる。この点に関して、モータを利用し、同期コンデンサ１０５の慣性を制御及び／又は維持することができる。

特定の実施形態において、電源１１５（例えば、バッテリ、キャパシタ、その他）は、電力擾乱事象を識別する前にモータ１１０及び／又はライン１２４により給電又は充電することができる。例えば、コンデンサ１０５の定常状態動作中、電源１１５を充電するためにモータ１１０を利用して電源１１５に電力を提供することができる。別の実施例として、コンデンサ１０５の定常状態動作中、コンデンサ１０５に関連する１つ又はそれ以上の電力ライン１２４（例えば、グリッドライン）を利用して、電源１１５を充電することができる。他の実施形態では、タービン又は別のモータなどの別の電源を利用して、電力擾乱事象を識別する前に電源１１５を充電することができる。

特定の実施形態において、電源１１５を充電し及び／又は電源１１５の充電を制御するよう構成された充電器１２８を設けることができる。例えば、ＡＣ−ＤＣ構成要素を含む充電器１２８は、ライン１２４から電力を受け取り、電源１１５を充電するよう構成することができる。要望に応じて、充電器１２８のＤＣ構成要素は、サイリスタベースの構成要素、絶縁ゲートバイポーラトランジスタベース（「ＩＧＢＴ」）の構成要素、及び／又は他の何れか好適な構成要素とすることができる。従って、充電器１２８は、ＤＣ信号をＤＣ電源１１５に提供するために受け取ったＡＣ信号を整流し、ＤＣ信号をＤＣ電源１１５に提供することができる。加えて、要望に応じて、充電器１２８は、電源１１５から電力を受け取り、受け取った電力の少なくとも一部をライン１２４に供給するよう構成することができる。この点に関して、電源１１５を利用し、ライン１２４及び／又は送電グリッドに関して望ましい状態を維持することができる。別の実施例として、充電器１２８は、モータ１１０からの電力を受け取り、同様の手法で電源１１５を充電するよう構成することができる。更に別の実施例として、充電器１２８は、電源１１５を充電するよう構成された別個の電源（例えば、別のモータ、タービン、その他）とすることができる。

本発明の特定の実施形態において要望に応じて、１つ又はそれ以上の可変周波数ドライブ（「ＶＦＤ」）を設けることができる。例えば、１つ又はそれ以上のＶＦＤは、ＡＣモータを含む実施形態において設けることができる。ＶＦＤを利用して、モータ１１０に供給される及び／又はモータ１１０から引き出される電力の周波数を制御することによってモータ１１０の回転速度を制御することができる。この点に関して、ＶＦＤは、モータ１１０の電力を制御することができる。図１に示すように、第１のＶＦＤは、始動ドライブ１３０として設けることができ、第２のＶＦＤは、慣性ドライブ１３２又はＨドライブとして設けることができる。しかしながら、要望に応じて、２つのＶＦＤを組み合わせて単一のＶＦＤにすることができ、及び／又は追加のＶＦＤを利用することもできる。加えて、要望に応じて、ＶＦＤ１３０、１３２の１つ又はそれ以上をコントローラ１２０に導入するか、又は制御装置に統合することができる。

始動ドライブ１３０は、同期コンデンサ１０５の始動中にモータ１１０への電力供給を制御するよう構成することができる。特定の実施形態において、始動ドライブ１３０は、電力ライン１２４から、又は電力グリッドからモータ１１０に電力を提供することができる。他の実施形態では、始動ドライブ１３０は、電源１１５からモータ１１０に電力を提供することができる。この点に関して、モータ１１０を利用して、コンデンサ１０５を始動するためにシャフト１２２の回転を支援することができる。コンデンサ１０５が、定常状態条件などの所望の状態に到達すると、始動ドライブ１３０をモータ１１０から切断することができる。

慣性ドライブ１３２は、電力擾乱事象中にモータ１１０への又はモータ１１０からの電力の供給を制御するよう構成することができる。例えば、シャフト１２２の回転の低下につながる電力擾乱事象中に、慣性ドライブ１３２は、電源１１５からモータ１１０に電力を提供することができる。別の実施例として、シャフト１２２の回転の増大につながる電力擾乱事象中には、慣性ドライブ１３２は、モータ１１０から電力を引き出し、該電力を電源１１５及び／又はシステム１００の他の構成要素に提供することができる。特定の実施形態において、慣性ドライブ１３２によりモータ１１０に供給され又はモータ１１０から引き出される電力量は、電力擾乱事象の特定及び／又は推定される影響に基づくことができる。加えて、上述のように、電力量は、電力擾乱事象中に慣性ドライブ１３２により動的に調整又は変更することができる。例えば、コントローラ１２０は、電力擾乱事象を識別し、識別された事象の影響を特定することができる。次いで、コントローラ１２０は、同期コンデンサ１０５の所望慣性を制御及び／又は維持するために、モータ１１０に電力を提供し、又はモータ１１０から電力を引き出すよう慣性ドライブ１３２に指示することができる。コントローラ１２０は、電力擾乱事象を通じて連続してコンデンサ１０５を監視し、要望に応じて、電力量を調整することができる。

要望に応じて、１つ又はそれ以上のスイッチ１３４を利用して、ＶＦＤ及び／又はモータ１１０に接続された他の電力又は電流制御装置間を切り換えることができる。例えば、図１に示すように、始動ドライブ１３０と慣性ドライブ１３２との間でモータ１１０への接続を切り換えるよう構成されたスイッチ１３４を設けることができる。スイッチ１３４は、同期コンデンサ１０５の始動中にモータ１１０に始動ドライブ１３０を接続するよう構成することができる。コンデンサ１０５により定常状態作動条件などの所望の状態に到達すると、スイッチ１３４は、始動ドライブ１３０を切断するよう構成することができる。次いで、スイッチ１３４は、始動ドライブ１３０が切断されたとき、又は電力擾乱事象が識別されたときに慣性ドライブ１３２をモータ１１０に接続することができる。特定の実施形態において、スイッチ１３４は、好適な機械式、電気機械式、又は電気式スイッチとすることができる。他の実施形態では、スイッチ１３４は、コンピュータプログラム、コンピュータ実装命令、及び／又は制御ロジックにおいて具現化される論理スイッチとすることができる。

ＤＣモータを含む本発明の実施形態において、幾つかの好適なＤＣドライブ又はＤＣ制御装置を利用して、モータ１１０に提供される電力量を制御することができる。これらのＤＣドライブは、ＡＣモータと共に使用する上述のＶＦＤと同様の機能を果たすことができる。

加えて、幾つかのセンサ１３６、１３７、１３８、検知デバイス、及び／又は測定装置を設けることができる。センサ１３６、１３７、１３８は、同期コンデンサ１０５に関連する幅広い種類の作動条件及び／又は動作パラメータを監視及び／又は測定するよう構成することができる。要望に応じて、センサ１３６、１３７、１３８は、更に、測定データをコントローラ１２０に伝達又は他の方法で提供するよう構成することができる。以下でより詳細に説明するように、コントローラ１２０は、受け取った測定データの少なくとも一部を利用して電力擾乱事象を識別するよう構成することができる。本発明の種々の実施形態において要望に応じて幅広い種類のセンサを利用することができる。例えば、１つ又はそれ以上の変流器１３６及び／又は計器用変圧器１３７を利用して、同期コンデンサ１０５に接続されたラインに関する状態を監視することができる。この点に関して、電流及び／又は電圧測定を行うことができ、該測定値を利用して、ライン１２４及び／又はグリッド内の電流及び／又は電圧の変化を識別することができる。別の実施例として、１つ又はそれ以上のタコメータ１３８又は速度トランスデューサを利用し、シャフト１２２の回転を監視することができる。タコメータ１３８を利用してシャフト１２２の回転速度を監視することができ、該回転速度を利用して、コンデンサ１０５に関連するＡＣライン周波数及び／又は周波数変化率を特定することができる。この点に関して、スピン回転及び／又は同期コンデンサ１０５の慣性及び／又はグリッド内の周波数を監視することができる。

図１を引き続き参照すると、システム１００は、コントローラ１２０又は制御装置を含むことができる。特定の実施形態において、コントローラ１２０は、発電プラント及び／又は発電システムに関連する中央コントローラとすることができる。好適なコントローラの幾つかの実施例は、Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｍｐａｎｙ製のＭａｒｋ（商標）ＶＩ制御システム及びＭａｒｋ（商標）ＶＩｅ制御システムである。コントローラ１２０は、電力擾乱事象を識別し、該電力擾乱事象の識別に基づいてシステム１００の１つ又はそれ以上の他の構成要素の作動を制御するよう構成することができる。

コントローラ１２０は、幾つかの好適なプロセッサ駆動装置を含むことができる。例えば、コントローラ１２０は、幾つかの特定用途コンピュータ又は特定機械、特定用途向け回路、プログラマブルロジックコントローラ（「ＰＬＣ」）、マイクロコントローラ、パーソナルコンピュータ、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ、スーパーコンピュータ、及び同様のものを含むことができる。特定の実施形態では、コントローラ１２０の作動は、コントローラ１２０に関連する１つ又はそれ以上のプロセッサにより実行されるコンピュータ実行命令又はコンピュータ実装命令により制御することができる。命令は、本発明の種々の実施形態で要望に応じて１つ又はそれ以上のソフトウェア構成要素において具現化することができる。命令の実行は、電力擾乱事象を識別して、該識別に基づきシステム１００の他の構成要素の作動を制御するよう作動可能な特定用途コンピュータ又は他の特定機械を形成することができる。コントローラ１２０の作動を制御する１つ又はそれ以上のプロセッサは、コントローラ１２０に導入されるか、及び／又は１つ又はそれ以上の好適なネットワークを介してコントローラ１２０と通信することができる。本発明の特定の実施形態において、コントローラ１２０の作動及び／又は制御は、複数の処理構成要素間に分散させることができる。

コントローラ１２０は、１つ又はそれ以上のプロセッサ１４０、１つ又はそれ以上のメモリ１４１、１つ又はそれ以上のネットワークインタフェースデバイス１４２、１つ又はそれ以上の入力／出力（「Ｉ／Ｏ」）インタフェース１４３、及び／又は１つ又はそれ以上のアナログ−デジタル（「Ａ／Ｄ」）及び／又はデジタル−アナログ（「Ｄ／Ａ」）コンバータ１４４を含むことができる。１つ又はそれ以上のメモリデバイス１４１は、例えば、キャッシュ、読み出し専用メモリデバイス、ランダムアクセスメモリデバイス、磁気記憶装置、その他など、何れかの好適なメモリデバイスとすることができる。１つ又はそれ以上のメモリデバイス１４１は、例えば、システム１００のコンデンサ１０５及び／又は他の構成要素、オペレーティングシステム（「ＯＳ」）、コンデンサモジュール１４７、及び事象モジュール１４８の作動に関連するデータ１４５のような、コントローラ１２０により利用されるデータ、実行可能命令、及び／又は種々のプログラムモジュールを記憶することができる。データ１４５は、同期コンデンサ１０５、モータ１１０、始動ドライブ１３０、慣性ドライブ１３２、電源１１５、スイッチ１３４、充電器１２８、その他の作動に関連する何れかの好適なデータ（例えば、コンデンサ１０５に関連する測定データ及び／又は事象データ）を含むことができる。ＯＳ１４６は、コントローラ１２０の一般的動作を促進及び／又は制御する実行可能命令及び／又はプログラムモジュールを含むことができる。例えば、ＯＳ１４６は、プロセッサ１４０による他のソフトウェアプログラム及び／又はプログラムモジュールの実行を促進することができる。

コンデンサモジュール１４７は、同期コンデンサ１０５の一般的動作を制御するよう構成することができる。例えば、コンデンサモジュール１４７は、コンデンサ１０５の始動を制御することができる。そうすることで、コンデンサモジュール１４７は、始動ドライブ１３０の作動を制御することができる。加えて、コンデンサモジュール１４７は、コンデンサ１０５の幾つかの動作特性を監視することができる。例えば、コンデンサモジュール１４７は、種々のセンサ１３６、１３７、１３８から測定データを受け取り、受け取ったデータを利用して、電圧特性、周波数特性、及び／又は電流特性など、コンデンサ１０５及び／又はライン１２４の種々の動作特性を監視することができる。このようにすることで、コンデンサモジュール１４７及び／又は事象モジュール１４８は、電力擾乱事象を識別することができる。例えば、電力擾乱事象は、コンデンサ１０５及び／又はライン１２４の１つ又はそれ以上の動作特性の変化に基づいて識別することができる。

電力擾乱事象は、限定ではないが、ライン又はグリッド周波数の変動、ダウンしたライン、ライン短絡障害、グリッド障害、電圧スパイク、及び／又は種々の過渡条件に伴う事象を含む、本発明の種々の実施形態において要望に応じて識別することができる。特定の電力擾乱事象は、グリッド周波数の低下、及び／又は同期コンデンサ１０５の回転速度及び／又は慣性の減少をもたらす可能性がある。他の電力擾乱事象は、グリッド周波数の増大、及び／又は同期コンデンサ１０５の回転速度及び／又は慣性の増大をもたらす可能性がある。

電力擾乱事象が識別されると、事象モジュール１４８は、識別された事象に関連する１つ又はそれ以上の適切な制御措置をとるよう構成することができる。例えば、事象モジュール１４８は、ライン１２４及び／又は同期コンデンサ１０５に関する識別事象（例えば、グリッド周波数）の影響及び／又は潜在的影響（例えば、コンデンサ１０５の回転速度及び／又は慣性に関する影響）を特定することができる。要望に応じて、幾つかの測定値及び／又は予測モデルを利用して、識別電力擾乱事象の影響及び／又は潜在的影響を特定することができる。事象モジュール１４８は、付加的に、コンデンサ１０５の慣性を所望レベルに維持又は調整するために、モータ１１０により供給され及び／又はモータから受け取るべき電力量を特定することができる。例えば、事象モジュール１４８は、シャフト１２２を回転させて同期コンデンサ１０５の慣性を維持又は変更するために、電源１１５からモータ１１０に供給する電力量を特定することができる。別の実施例として、事象モジュール１４８は、シャフト１２２の回転を減速し、これによりコンデンサ１０５の慣性の維持又は変更をもたらすために、モータ１１０によりシャフト１２２から引き出すべき電力量を特定することができる。この点に関して、コンデンサ１０５の回転速度及び／又は慣性は、識別された電力擾乱事象に応答して及び／又は事象全体にわたって、ライン１２４及び／又は電力グリッドの安定正を強化するよう制御することができる。

引き続き図１を参照すると、ネットワークインタフェースデバイス１４２は、ローカルエリアネットワーク、広域エリアネットワーク、インターネット、無線周波（「ＲＦ」）ネットワーク、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）対応ネットワーク（ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ ＳＩＧ，ＩＮＣ．が所有する商標）、何れかの好適な有線ネットワーク、何れかの好適な無線ネットワーク、又は有線及び無線ネットワークの何れかの好適な組み合わせなど、幾つかの好適なネットワークへのコントローラ１２０の接続を可能にすることができる。この点に関して、コントローラ１２０は、システム１００の他の構成要素及び／又は外部装置又はシステムと通信することができる。Ｉ／Ｏインタフェース１４３は、コントローラ１２０と、１つ又はそれ以上の入力／出力デバイス（例えば、ディスプレイ、キーパッド、コントロールパネル、タッチスクリーンディスプレイ、リモコン、マイクロフォン、その他、など、コントローラ１２０とユーザとの対話を可能にする１つ又はそれ以上のユーザインタフェースデバイス）との間の通信を可能にすることができる。加えて、Ａ／Ｄ及び／又はＤ／Ａコンバータ１４４は、センサ１３６、１３７、１３８などのシステム１００の他の構成要素からのデータの受信及び／又はこれら構成要素へのコマンド及び／又はデータの通信を可能にすることができる。例えば、アナログデータをセンサ１３６、１３７、１３８から受け取り、好適なＡ／Ｄコンバータにより処理されてデジタルデータを生成することができ、該データはコントローラ１２０により更に処理することができる。別の実施例として、コントローラ１２０のデジタルコマンドは、１つ又はそれ以上の受信者アナログデバイスにコマンドを通信する前に好適なＤ／Ａコンバータにより処理することができる。要望に応じて、幾つかの好適な接続部１５０により、コントローラ１２０とセンサ１３６、１３７、１３８のようなシステム１００の他の構成要素との間の通信を可能にすることができる。幅広い種類の異なるタイプの好適な接続部を利用して、例えば、直接ネットワーク接続、ローカルエリアネットワーク接続、広域エリアネットワーク接続、インターネット接続、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）対応接続（ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ ＳＩＧ，ＩＮＣ．が所有する商標）、無線ネットワーク接続、セルラーネットワーク接続、何れかの好適な有線ネットワーク接続、及び／又は何れかの好適な接続の組み合わせなどの通信を可能にすることができる。

要望に応じて、本開示の実施形態は、図１に示す構成要素よりも多く又は少ない構成要素を備えたシステムを含むことができる。図１のシステム１００は、例証として提供されているに過ぎない。

図２は、本発明の例示的な実施形態による、同期コンデンサの慣性を制御するための１つの例示的な方法２００のフローチャートである。方法２００は、図１の同期コンデンサ１０５と関連するコントローラ１２０など、同期コンデンサに関連する好適なコントローラにより実施することができる。方法２００は、ブロック２０５にて始めることができる。

ブロック２０５において、同期コンデンサ１０５の作動に関連するデータを受け取ることができる。
例えば、同期コンデンサ１０５及び図１に示すライン１２４などのコンデンサ１０５に付随する１つ又はそれ以上の電力ライン又は電力グリッドの作動に関連する測定データを受け取ることができる。特定の実施形態において、データは、図１に示すセンサ１３６、１３７、１３８など、コンデンサ１０５及び／又はライン１２４を監視するよう構成された１つ又はそれ以上の好適なセンサから受け取ることができる。例えば、測定データは、変流器、計器用変圧器、及び／又はタコメータから受け取ることができる。

ブロック２１０において、電力擾乱事象が識別されるかどうかに関する判定を実施することができる。例えば、受け取ったデータの少なくとも一部を分析し、電力擾乱事象が起こっているか否かを判定することができる。上記で詳細に記載されるように、本発明の種々の実施形態において要望に応じて幅広い種類の異なるタイプの電力擾乱事象を識別することができる。例えば、電力グリッド及び／又はコンデンサ内の周波数に影響を及ぼす電力擾乱事象を識別することができる。別の実施例として、回転速度及び／又は同期コンデンサ１０５の慣性に影響を及ぼす電力擾乱事象を識別することができる。ブロック２１０において、電力擾乱事象が識別されないか又は電力擾乱事象がもはや識別されていないと判定された場合、処理はブロック２１５に進むことができる。ブロック２１５において、図１に示す電源１１５などの１つ又はそれ以上の電源は、後続の又は次の電力擾乱事象の識別の前に充電又は放電することができる。例えば、１つ又はそれ以上のバッテリ及び／又はキャパシタは、後続の電力擾乱事象の識別前に充電することができる。別の実施例として、１つ又はそれ以上のバッテリ又はキャパシタは、バッテリ又はキャパシタに電力を提供できるように、後続の電力擾乱事象の前に放電又は部分的に放電することができる。要望に応じて、第１の電源は充電することができ、第２の電源は放電することができる。次いで、処理はブロック２０５に進むことができる。

しかしながら、力擾乱事象が識別されたと判定された場合、処理はブロック２２０に進むことができる。ブロック２２０において、識別された電力擾乱事象の影響又は潜在的影響を特定又は算出することができる。特定の実施形態において、受け取ったデータの少なくとも一部を利用して、電力擾乱事象の影響又は潜在的影響を特定することができる。例えば、グリッド周波数の変化又は電圧変化は、影響又は潜在的影響を特定する際に利用することができる。

ブロック２２５において、同期コンデンサ１０５の所望慣性を達成するために、図１に示すモータなどのモータにより供給され、又はモータ１１０から受け取るはずの電力量を特定又は算出することができる。特定の実施形態において、電力量の特定は、影響又は潜在的影響に少なくとも部分的に基づくことができる。例えば、図１に示すシャフト１２２のようなコンデンサに付随するシャフトを回転させて同期コンデンサ１０５の慣性を維持又は変更するために、電源１１５からモータ１１０に供給する電力量に関する特定を実施することができる。別の実施例として、シャフト１２２の回転を低下又は減速し、これによりコンデンサ１０５の慣性の維持及び／又は制御変更をもたらすために、モータ１１０によりシャフト１２２から引き出される電力料に関する特定を実施することができる。特定される電力量は、識別された電力擾乱事象にわたって及び／又は事象後に発電システム又は電力グリッド内で比較的安定した状態を維持するために、同期コンデンサ１０５の回転速度及び／又は慣性を制御する電力量とすることができる。

ブロック２３０において、モータ１１０との間の電力供給は、特定された電力量に少なくとも部分的に基づいて制御することができる。例えば、電力は、シャフト１２２を回転させるために電源１１５からモータ１１０に供給することができる。別の実施例として、電力は、モータ１１０から引き出され又は取り出され、要望に応じて、シャフト１２２の回転を減速するよう電源１１５に供給することができる。この点に関して、コンデンサ１０５の回転速度及び／又は慣性は、発電システム又はグリッドの安定性を高めるために、識別された電力擾乱事象に応答して、及び／又は事象全体にわたって制御することができる。次いで、処理はブロック２０５に進むことができる。

要望に応じて、コンデンサ１０５及び／又はライン１２４又はグリッドの動作特性は、コンデンサ１０５が作動中の間に連続的に監視することができる。従って、図２は、コンデンサ１０５が連続的に電力擾乱事象を監視しているループとして示している。

図２の方法２００で説明した処理は、必ずしも図２に記載した順序で実施しなければならない訳ではなく何らかの好適な順序で実施してもよい。加えて、本発明の特定の実施形態において、図２に記載の要素又は処理のほぼ全てを実施することができる。

以上、本発明の例示的な実施形態によるシステム、方法、装置、及び／又はコンピュータプログラム製品のブロック図並びにフロー図を参照して、本発明を説明している。ブロック図及びフロー図の１つ又はそれ以上のブロック、並びにブロック図及びフロー図におけるブロックの組み合わせはそれぞれ、コンピュータ実行可能プログラム命令により実施することができる点は理解される。同様に、本発明の一部の実施形態によれば、ブロック図及びフロー図の一部のブロックは、必ずしも提示した順序で実行する必要がない場合があり、或いは、全てを実行することが必ずしも必要ではない場合もある。

これらのコンピュータ実行可能プログラム命令は、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、プロセッサ、又は他のプログラマブルデータ処理装置にロードされて特定機械を生成し、コンピュータ、プロセッサ、又は他のプログラマブルデータ処理装置上で実行される命令が、フローチャートの１つ又は複数のブロックにおいて指定される１つ又はそれ以上の機能を実施する手段をもたらすようになる。これらのコンピュータ実行可能プログラム命令はまた、コンピュータ可読メモリ内に格納することができ、コンピュータ又は他のプログラマブルデータ処理装置に特定の方法で機能するよう指示することができ、コンピュータ可読メモリ内に格納された命令は、１つ又は複数のフロー図ブロックにおいて指定された１つ又はそれ以上の機能を実施する命令手段を含む、製造物品をもたらすようになる。例証として、本発明の実施形態は、コンピュータ可読プログラムコード又はプログラム命令が組み込まれたコンピュータ使用可能媒体を含むコンピュータプログラム製品を提供することができ、上記コンピュータ可読プログラムコードは、１つ又は複数のフロー図ブロックにて指定される１つ又はそれ以上の機能の実施を実行するよう適合されている。コンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置上にロードされて、一連の操作段階又はステップをコンピュータ又は他のプログラム可能装置上で実施させ、コンピュータ又は他のプログラム可能装置上で実行される命令が１つ又は複数のフロー図ブロックにおいて指定される機能を実施するための段階又はステップを提供するようなコンピュータ実装プロセスをもたらすことができる。

従って、ブロック図及びフロー図のブロックは、指定される機能を実施するための手段の組み合わせ、指定機能を実施する段階又はステップの組み合わせ、並びに指定機能を実施するためのプログラム命令手段に対応する。また、ブロック図及びフロー図の各ブロック並びにブロック図及びフロー図におけるブロックの組み組み合わせは、指定の機能、段階又はステップ、或いは専用ハードウェア及びコンピュータ命令の組み合わせを実施する専用ハードウェアベースのコンピュータシステムにより実施することができることは、理解されるであろう。

現時点で最も実用的且つ好ましい実施形態であると考えられるものに関して本発明を説明してきたが、本発明は、開示した実施形態に限定されるものではなく、逆に添付の請求項の範囲内に含まれる様々な修正形態及び均等な構成を保護するものであることを理解されたい。

本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、更に、あらゆる当業者があらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる包含の方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。

１００ システム
１０５ 同期コンデンサ
１１０ モータ
１１５ 電源
１２０ コントローラ
１２２ シャフト
１２４ 電源ライン
１２６ フライホイール
１２８ 充電器
１３０ 始動ドライブ
１３２ 慣性ドライブ又はＨドライブ
１３４ スイッチ
１３６ 変流器
１３７ 計器用変圧器
１３８ タコメータ
１４０ プロセッサ
１４１ メモリ
１４２ ネットワークインタフェースデバイス
１４３ Ｉ／Ｏインタフェース
１４４ Ａ／Ｄ及びＤ／Ａコンバータ
１４５ データファイル
１４６ オペレーティングシステム
１４７ コンデンサモジュール
１４８ 事象モジュール
１５０ 制御ライン
２００ 方法
２０５ ブロック
２１０ ブロック
２１５ ブロック
２２０ ブロック
２２５ ブロック
２３０ ブロック

Claims (10)

1. 同期コンデンサ（１０５）の慣性を制御するためのシステム（１００）であって、
   電力擾乱事象中にコンデンサシャフト（１２２）の回転を変更して前記同期コンデンサ（１０５）の所望慣性を得るように構成されたモータ（１１０）と、
   前記モータ（１１０）に結合された双方向電源（１１５）と、
   （ｉ）前記電力擾乱事象を識別（２１０）し、（ｉｉ）識別された前記電力擾乱事象を使用して、前記所望の慣性を得るために前記モータ（１１０）に供給する電力量又は前記モータ（１１０）から受け取る電力量を特定（２２５）して、（ｉｉｉ）前記特定された電力量に基づいて、前記電源（１１５）から前記モータ（１１０）へ、又は前記モータ（１１０）から前記電源（１１５）への電力供給を制御（２３０）する、よう構成された少なくとも１つの制御装置と、
   を備えるシステム（１００）。
2. 前記少なくとも１つの制御装置（１２０）が更に、
   前記識別された事象の影響を特定（２２０）し、
   前記特定された影響に少なくとも部分的に基づいて電力量を特定する、
   よう構成される、
   請求項１に記載のシステム（１００）。
3. 前記モータ（１１０）が交流モータ又は直流モータのうちの１つを含む、
   請求項１または２に記載のシステム（１００）。
4. 前記少なくとも１つの制御装置が、前記電源（１１５）から前記モータ（１１０）へ、又は前記モータ（１１０）から前記電源（１１５）への電力供給を制御（２３０）するよう構成された可変周波数駆動器（１３２）及び／又は直流駆動器のうちの少なくとも１つを含む、
   請求項１乃至３のいずれかに記載のシステム（１００）。
5. 前記可変周波数駆動器（１３２）又は直流駆動器が、第１の可変周波数駆動器又は第１の直流駆動器を含み、更に、前記同期コンデンサ（１０５）の始動中に前記モータ（１１０）への電力供給を制御するよう構成された第２の可変周波数駆動器（１３０）及び／又は第２の直流駆動器を備える、
   請求項４に記載のシステム（１００）。
6. 前記電源（１１５）が、（ｉ）１つ又はそれ以上のキャパシタ又は（ｉｉ）１つ又はそれ以上のバッテリのうちの少なくとも１つを含む、
   請求項１乃至５のいずれかに記載のシステム（１００）。
7. 前記電源（１１５）は、（ｉ）前記モータ（１１０）又は（ｉｉ）前記同期コンデンサ（１０５）に関連する電源ライン（１２４）のうちの少なくとも１つにより前記電力擾乱事象の識別（２１０）の前に充電される、
   請求項１乃至６のいずれかに記載のシステム（１００）。
8. 前記同期コンデンサ（１０５）の動作を監視するよう構成された１つ又はそれ以上のセンサ（１３６、１３７、１３８）を更に備え、前記少なくとも１つの制御装置（１２０）が更に、前記１つ又はそれ以上のセンサ（１３６、１３７、１３８）から測定データを受け取り、該受け取った測定データの一部に少なくとも部分的に基づいて前記電力擾乱事象を識別（２１０）するよう構成されている、
   請求項１乃至７のいずれかに記載のシステム（１００）。
9. 前記１つ又はそれ以上のセンサが、（ｉ）タコメータ（１３８）、（ｉｉ）変流器（１３６）及び（ｉｉｉ）計器用変圧器（１３７）のうちの少なくとも１つを含む、
   請求項８に記載のシステム（１００）。
10. 前記コンデンサシャフト（１２２）に接続された１つ又はそれ以上のフライホイール（１２６）を更に備える、
    請求項１乃至９のいずれかに記載のシステム（１００）。
    

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