KR101314075B1 - 그리드 응답 제어 디바이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기 그리드 상에서의 부하 및 발생 사이의 밸런스를 나타내는 물리적 변수에 응답하는 부하 제어 디바이스에 관한 것이다. 제어 디바이스는 그리드의 물리적 변수의 이전 기록으로부터 유도된 물리적 변수의 중심 값에 관련시켜 그리드의 물리적 변수의 전류 값에 기초하여 부하의 에너지 소모를 변경한다. 그리드 응답 제어 디바이스는 또한 그리드 변수 부하 제어가 제공되어야 하는지 여부를 결정할 때 부하가 최후 변화된 에너지 소모 이후 시간을 고려한다.

전기 그리드, 부하 제어 디바이스, 중심 값, 이력 기반 값, 물리적 변수

Description

그리드 응답 제어 디바이스{GRID RESPONSIVE CONTROL DEVICE}

본 발명은 전기 그리드 상에서의 공급과 발생 사이의 밸런스를 제어하기 위한 수 단 및 방법에 관한 것이다.

신뢰할 수 있는 전기 소스는 현대 생활의 모든 측면들에서 필수적이다.

신뢰할 수 있는 전기를 제공하는 것은 현재 매우 복잡한 기술적 도전이다. 이것은 모든 형태들(핵, 석탄, 오일, 천연 가스, 하이드로 전력, 지구 열학, 광기전성, 등등), 및 부하(load), 예를 들어 전기를 사용하는 기구들, 기재들 등등에 대해 발생 설비로 구성된 전기 시스템의 실시간 평가 및 제어를 포함한다.

전기는 스위칭 스테이션들에 의해 상호접속된 전송 라인들로 구성된 배전 네트워크를 통하여 공급된다. 발생된 전기는 일반적으로 전기 전송 손실들(열을 통한)을 감소시키기 위하여 변압기들에 의해 고전압들(230-765kV)로 '승압'된다. 발생기들, 배전 네트워크들 및 부하들은 전기 전력 그리드를 포함한다.

전력 그리드의 신뢰할 수 있는 동작은 현재 전기가 사용되는 순간 생산되어야 하기 때문에 복잡하고, 이것은 전력 발생 및 수요가 연속적으로 밸런싱되어야 하는 것을 의미한다. 종래 전력 관리 시스템들에서, 전기 공급은 전기 발생을 계획, 제어 및 조정함으로써 수요에 대해 밸런싱되었다.

발생 대 수요의 매칭 실패는 발생이 수요를 초과할 때 AC 전력 시스템의 주파수가 증가하고 발생이 수요에 미치지 못할 때 감소하게 한다.

영국에서, 전력청들은 50Hz의 공칭 주파수를 유지하여야 하고 ±1/2%의 변동이 허용되었다. 미국에서, 이런 공칭 주파수는 60Hz이다. 비행기 같은 몇몇 폐루프 시스템들에서, 공칭 주파수는 400Hz이다. 공칭 주파수는 그리드가 제어되고 안정한 이런 주파수를 유지하기 위하여 설계된 AC 전력 주파수이다.

주파수의 랜덤한, 작은 변화들은 부하가 사용되고 사용되지 않고 발생기들이 수요 변화들을 따르도록 출력을 변경하기 때문에 정상적이다. 그러나, 주파수의 큰 편차는 발생기들의 회전 속도가 허용 한계를 넘어서 움직이게 하고, 이것은 발생기 터빈들 및 다른 장비를 손상시킬 수 있다.

주파수 변화들은 부하들을 손상시킬 수 있다.

±1/2%의 주파수 변화는 현대 반도체 기계 사용 정밀도 측면에서 큰 신호이다.

발생 대 수요 매칭의 현재 공급측 스타일 아키텍쳐는 문제들을 가진다. 현재, 극히 낮은 주파수들이 다루어지지 않을 때, 즉 수요가 발생을 웃돌 때, 자동 언더 주파수 부하 나눔은 트리거될 수 있고, 이것은 전기 시스템의 총 붕괴를 방지하기 위하여 고객 오프라인을 차단시킨다. 이것은 시스템을 안정화시키는 효과를 가지지만, 극히 불편하고 심지어 사용자에게 위험하다.

정전 후 그리드는 특히 민감한 스테이지이고 복구는 느리다. 큰 발생기들은 일반적으로 시작 또는 재시작에 몇몇 전력이 이용될 수 있게 다른 발생기들을 요구한다. 만약 전력이 이용될 수 없으면, 상기 발생기(들)은 시작할 수 없다. 따라서 그리드 시스템들은 "블랙(black) 시동" 서비스들로서 공지된 서비스들을 가지며, 그리드의 나머지가 작동하지 않을 때(즉, 블랙) 조차, 발생 서브셋은 발생을 시작 및 계속하기 위한 능력을 가진다. 그리드 오퍼레이터들은 발생 및 부하를 복구하기 위한 시퀀스들을 준비 계획한다. 이들은 우선 한정된 초기 공급기들이 통신 및 제어를 제공하고, 그 다음 보다 큰 발생기들을 시동하기 위하여 사용되고, 그후 부하가 증가하는 발생 이용 가능성에 매칭하도록 점진적으로 접속되는 것을 보장한다.

블랙 시동의 전체 과정은 내포된다. 정전은 매우 드문 경우이고, 실제 위기를 제외하고 실행될 수 있는 것이 아니다. 포함된 모두는 심한 압력하에 있고, 시스템들은 정상 동작 범위 밖에서 동작된다(때때로 설계 범위 밖에서). 부하 또는 발생이 부가될 때의 매 단계는 시스템에 충격을 주고 그리드는 이런 충격이 발생한 후 안정화를 위하여 몇초 또는 몇분이 걸릴 수 있다. 작은 증가 변화가 형성되는 것에 대한 해설이 제안된다. 이것은 필연적으로 전체 과정을 느리게 하고, 여전히 재접속될 것에 대한 정전을 늘린다.

가능한 한 많이 부하 분할을 보장하기 위하여, 전력 시스템은 언제든 가장 중요한 발생기 또는 전송 설비의 손실(즉, 가장 중요한 하나의 우발 사건)을 대처할 수 있도록 동작될 것이다. 따라서, 그리드는 큰 랜덤한 결함이 전체적으로 시스템을 위태롭게 하지 않도록 일반적으로 용량 미만에서 동작된다. 그러나, 이것은 발생이 가능한 한 효과적으로 동작하지 못하는 것을 의미하고, 그 결과 전기 공급 비용이 증가한다.

여름철의 높은 에어 컨디셔닝(air conditioning) 및 다른 냉각 부하들 및 겨울철의 넓은 공간 가열 부하들은 피크 부하들의 일반적인 원인이다. 그러나, 그리드 오퍼레이터들은 문제들을 예상하기 위하여 엄격한 계획 및 오랜 기간 평가, 일년 앞서, 계절에 앞서, 주에 앞서, 일에 앞서, 시간에 앞서 그리고 실시간 동작 우발성 분석들을 포함하는 동작 연구들을 사용한다.

예상되지 않은 것은 여전히 발생할 수 있고, 이것은 가장 큰 우발성을 보상하기 위하여 시스템이 헤드룸(headroom)과 함께 동작하는 이유이다. 유틸리티들은 과도한 부하들을 만족시키기 위한 여분의 발생을 위한 약간의 가능성을 남기기 위해 필요할 때 또는 선택적으로 용량 측면에서 메인 발생기들을 동작시키지 않을 때 부가적인 전기를 제공하기 위하여 높은 비용으로 운용하는 부가적인 피킹 발생기들을 사용할 수 있다. 이들 방법들 모두는 시스템이 용량에 보다 가깝게 동작하는 것 보다 높은 단위 비용의 전기를 발생시킨다.

이전에 사용된 것으로 부하 및 발생 매칭을 위해 다른 아키텍쳐가 제안되었다. 일반적인 생각은 부하 관리에 의해 수요측을 이용하여 부하 및 발생 사이의 차를 보상하는 것이다.

한정된 논문이 그리드 안정화에 기여하도록 부하, 또는 수요를 사용하는 개념 측면에서 존재한다.

US 4,317,049(Schweppe 등)은 전기 공급 및 수요 모두가 서로 응답하고 등가 상태를 유지하고자 하는 종래 전기 전력 관리에 대한 다른 기본적인 사상을 제안한 다.

이 명세서는 두 등급의 사용 장치들을 식별한다. 제 1 타입은 함수(funtion)를 충족하기 위하여 하나의 시간 기간에 걸쳐 특정 양의 에너지 요구 및 에너지가 공급되는 정확한 시간에 대한 무관심을 특징으로 하는 에너지 타입 사용 장치들이다. 예들은 공간 조절 장치, 온수기들, 냉장고들, 공기 압축기들, 펌프들, 등등이다. 제 2 등급은 특정 시간에 전력을 요구하는 것을 특징으로 하는 전력 타입 사용 장치이다. 상기 장치들은 만약 전력이 목표된 시간 및 비율로 공급되지 않으면 그 함수를 충족할 수 없다. 예들은 조명, 컴퓨터들, TV들 등등을 포함한다.

Schweppe 등의 특허의 주파수 적응성 전력 에너지 리스케쥴러(FAPER)는 에너지 타입 사용 장치들에 FAPER의 적용에 의해 전력 관리를 제공하였다. Schweppe 등의 특허는 특히 물을 저장 탱크에 펌핑하기 위한 물 펌프에 FAPER의 제공을 논의한다.

물 탱크의 물 레벨은 최소 허용 가능한 레벨(Y_min) 및 최대 허용 가능한 레벨(Y_max)을 가진다. 본래, 물 펌프는 레벨이 최소 레벨로 떨어지거나 미만일 때 물을 저장 탱크로 펌핑하기 위하여 스위칭 온되고 최대 레벨에 도달될 때 펌프 오프된다. 그렇지 않으면, 펌프는 정지한다.

FAPER은 시스템 주파수에 따라 이들 제한들(Y_max, Y_min)을 변경한다. 따라서, 고주파수 기간(전기 수요 부족), 즉 그리드 주파수가 정상 보다 높게 증가할 때, 펌프가 작동하게 하는 최소 물 레벨(Y_min)은 증가되고 최대 물 레벨(Y_max)은 또한 상승된다. 따라서, 펌프는 보다 높은 레벨에서 스위치 온하고 FAPER의 제어 하에 있지 않은 동작 보다 높은 레벨에서 정지한다. 이것은 발생 초과가 시작되는 것을 의미한다. 동일한 원리를 사용하여, 전기 주파수가 그리드 공칭 주파수 보다 밑으로 떨어질 때(발생 부족), 최소 및 최대 물 레벨들은 낮아진다. 이런 하강은 온 상태인 펌프들이 곧 스위치 오프되고 오프 상태의 펌프들이 일반적인 것보다 늦게 스위치 온되는 것을 유발하고, 따라서 보다 적은 전기를 사용하여 부하를 감소시킨다.

Schweppe에 따라, 상기 제한들의 상승(특히 최대값) 및 제한들의 하강(특히 최소값)은 사용자 목표 또는 안전성 요구에 의해 규정된 범위 한도를 가져야 한다. 따라서, 제한들은 특정 범위까지만 확장할 수 있어야 하고, 그렇지 않으면 탱크는 허용되지 않게 비거나 넘칠 수 있다.

이 특허에서 Schweppe에 의해 커버되지 않은 넓은 개념은 몇몇 종류의 에너지 저장소를 통합하고 듀티 사이클로 동작하는 소모 장치들이 그리드 응답 작동을 제공하는데 유용하다는 것이다. 운행할 때, 에너지 저장소는 보충되거나 충전되고, 따라서 저장소의 잠재적 에너지는 증가한다. 상기 장치들이 운행되지 않을 때, 그 함수는 에너지를 저장하기 위한 부하의 능력으로 인해 유지된다.

FAPER은 가이드로서 그리드 주파수를 사용하여 장치에 의해 제공된 서비스에 대한 손상 없이 부하의 소모 시간을 변경한다. 따라서, 장치의 잠재적 에너지는 그리드 주파수가 저장된 장치에 공급되는 에너지 양을 최대화하기 위하여 높을 때 증가된다. 이것은 임의의 초과를 보상한다. 불충분한 발생 시간 동안(높은 주파수), 장치의 잠재적 에너지는 낮아지고, 그리드에 에너지를 방출하고 부족량을 보상한다.

FAPER로부터 이동하여, 다른 개선된 "응답 부하 시스템"은 본 발명자에 의한 GB 2361118에 개시된다. 응답 부하 시스템은 FAPER 장치들과 동일한 하기 원리에 기초하고, 그리드 안정성은 수요측 그리드 응답을 사용하여 최소한 도움을 받고, 응답 방법으로 이루어지고 부하를 위한 온/오프 스위칭 타이밍에 대한 개연론적 방법들의 추가 강화를 제공받을 수 있다.

FAPER이 가지는 한 가지 문제는 어떠한 랜더마이제이션(randomization)없이, 주파수의 가장 작은 이동이 동일한 방식으로 응답하고 동시에 수행하여 제공되는 FAPER을 이용하는 모든 모드들에서 발생할 수 있다는 것이다. 이것은 그리드 상에 불안정한 영향을 유발한다. 보다 점진적인 응답이 요구되고 응답 부하 시스템은 각각의 장치가 랜더마이즈드 함수(randomized function)를 사용하여 응답하는 주파수들을 분배함으로써 이런 응답을 제공하였다.

상기된 바와 같이, GB 2361118의 응답 부하 시스템은 장치가 센서티브한(sensitive) 주파수를 선택하기 위한 확률 기반 방법을 규정한다. 이런 방식으로, 응답 부하 장치 개체수의 점진적으로 보다 큰 부분은 시스템 주파수가 그리드의 공칭 주파수로부터 시작할 때 부하를 변화시킨다.

보다 상세히, 응답 부하 시스템은 장치가 센서티브한 고주파 및 저주파 모두를 선택하기 위하여 랜덤마이저(randomiser)를 사용한다. 이것은 주파수가 각각 증가 또는 감소할 때 점점 부하가 점진적으로 스위치 온 또는 오프되므로 FAPER 장치에 비해 바람직하다.

장치들이 센서티브한 고주파 및 저주파들에 대한 랜덤 입력들은 시간에 따라 수정된다. 이 단계는 집단에서 응답 장치들의 임의의 단점들을 분배하고 하나의 장치가 바람직하지 않은 주파수 트리거들에 의해 타격을 받지않는 것을 보장하는 장점을 가진다. 예를들어, 만약 특정 장치가 주파수의 가장 작은 변화를 일정하게 감지하였고 다른 장치가 극한 그리드 스트레스 상황의 주파수 응답만을 제공하는 넓은 트리거 주파수를 가진다면 적당하지 않다.

이 시스템의 한가지 문제는 제어기가 조작될 수 있다는 것이다. 에어 컨디셔닝 사용자들과 같은, 사용자들은 제어를 나타내기 위하여 선택할 수 있어야 하는데, 그 이유는 주목되는 주파수 응답 부하 변화의 결과로서 목표된 것 이상의 실내의 약간의 가열/냉각으로 인한 것이다. 따라서, 만약 에어 컨디셔너(air conditioner)가 보다 낮은 온도 범위에서 발생하면, 에어 컨디셔너가 부지런히 동작하고 그리드 주파수 증가로 인해 더 자주 동작하며, 사용자는 이것을 인지하고 주파수가 허용 가능한 레벨로 리턴하기 전에 에어 컨디셔닝을 낮추고, 그 후 응답은 손실된다.

부분적으로 상기 문제로 인해, 영국 특허 출원 번호 0322278.3의 그리드 안정 시스템이 형성되었다. 그리드 안정 시스템은 사전 그리드 스트레스 세팅시 주파수를 고정함으로써 최종 사용자가 주파수 응답 함수를 무효화하는 것을 막는다. 이런 방식에서, 온도 조절 장치 같은 설정 포인트 제어기의 조종은 높은 스트레스 기간 동안 쓸모없다.

그리드 안정 시스템은 3가지 상태의 시스템을 규정하고, 상기 3가지 상태는 정상, 스트레스 및 위험 상태이다. 그리드의 스트레스 레벨은 상기 3개의 그리드 상태 중 어느 것이 관련있는지 결정한다.

그리드의 스트레스 레벨은 주파수 값들을 제한하기 위하여 현재 그리드 주파수를 비교하고 현재 주파수가 정상 상태, 스트레스 상태 또는 위험 상태를 나타내기 위하여 선택된 제한들 내로 떨어지는지를 결정함으로써 결정될 수 있다.

절대 값이 무엇이든 주파수의 빠른 변화들은 그리드 주파수의 변화 속도에 대한 제한들을 규정함으로써 그리드 스트레스 레벨의 표시기들로서 사용된다.

그리드 스트레스 레벨은 시간에 따라 공칭 그리드 주파수로부터의 그리드 주파수의 도함수를 적분함으로써 표시될 수 있다. 따라서, 비록 주파수 시작 범위가 매우 작더라도, 충분히 긴 시간 동안 시작하면, 그리드 스트레스 또는 위험 조건은 여전히 결정된다.

그러므로 그리드 상태는 그리드 안정 시스템에 따라 공칭의 빠른 주파수 변화로부터 및 누적하여 크지만 필수적으로 임의의 주어진 시간에서 바람직한 주파수 변화 외측에 있는 순시의 큰 주파수 출발들을 고려하여 결정되고, 상기 출발들 모두는 그리드 스트레스의 신호이다. 각각의 이들 가능한 타입의 그리드 표시기들은 그리드가 공칭 상태, 스트레스 상태 또는 위험 상태에 있는지를 개별적으로 또는 결합하여 결정하는 연관된 제한 세트를 가진다.

그리드 상태가 결정되면, 즉 그리드가 정상 상태인지, 스트레스 상태인지 또는 위험 상태인지가 결정되면, 그리드 안정화 시스템의 제어기는 결정된 그리드 상태에 따라 그리드 응답 작용을 채택한다. 정상 상태가 결정되면, 상기 장치는 본래 응답 부하 장치와 동일한 방식으로 주파수 변화들에 대한 응답을 제공한다. 따라서, 그리드 주파수가 트리거 주파수를 결정하는 온도 이상 상승할 때, 오프 장치들은 추가 발생을 처리하기 위하여 스위치 온할 것이다. 그리드 주파수가 저주파 트리거 값 미만으로 떨어지는 경우, "온" 장치들은 그리드 상에서의 부하를 감소시키기 위하여 스위치 오프할 것이다.

만약 FAPER 발명에 따라 동작하면, 부하와 연관된 물리적 변수(물 레벨, 온도)는 이 시간 동안 여전히 최소 및 최대 값들 내에서 제어되지만, 상기 제한들은 장치들이 스위치 온되고 만약 제어된 장치가 정상 주파수 제한들 내에서 동작하면 이미 온된 장치들이 보다 길게 온으로 머물러 있도록 확장된다. 유사하게, 과도하게 높은 그리드 주파수의 기간들 내에서, 오프 장치들은 물리적 변수의 보다 낮은 제한이 확장되기 때문에 보다 긴 시간 동안 오프에 머물 것이다.

물 탱크의 예를 사용하여, 그리드 주파수가 보다 높은 주파수 제한들 보다 증가할 때, 오프 장치들은 스위치 온하고 온 장치들은 물리적 변수가 확장된 제한에 도달하거나 주파수가 다시 보다 높은 주파수 제한들 아래로 리턴할 때까지 온에 머물 것이다. 만약 물 탱크 깊이의 정상 범위가 1 및 1.5 미터 사이에 놓이면, 예를들어 만약 그리드 주파수가 보다 높은 주파수 제한들 보다 높게 상승하면, 오프 장치들은 스위치 온하고 온 장치들은 예를들어 1.7 미터의 확장된 물 깊이까지 온에 머물 것이다. 따라서, 물 탱크의 잠재적 최대 레벨은 정상 레벨 보다 높게 상 승된다. 게다가, 이런 방식으로 제어되는 물 펌프들의 개체의 위치 에너지는 물의 평균 깊이를 증가시킬 것이다. 이것은 높은 그리드 주파수를 형성하고, 어느 정도의 범위까지 보다 높은 주파수를 보상할 과도한 그리드 에너지를 저장하는 과도한 발생을 보상하기 위하여 사용한다. 주파수가 보다 낮은 주파수 제한들 아래로 떨어질 때, 이 에너지는 예를들어 0.8 미터의 보다 낮은 확장된 물리적 변수 제한 까지 오프 장치들을 스위칭 온하고 오프 장치들을 오프로 유지함으로써 그리드로 보답된다. 이것은 다수 개체의 장치들이 위치 에너지를 감소시키게 하고 에너지 차를 그리드에 공급한다. 이것은 저주파수에서 발생되는 발생 부족을 보상하기 위하여 사용한다.

GB 2361118의 응답 부하 시스템에 따라 동작되면, 제어 제한들은 변화되지 않고 유지되지만, 장치는 스위칭 온될 수 있거나 만약 장치가 센서티브했던 주파수를 넘어 시스템 주파수가 이동되면 스위치 오프될 수 있다. 따라서 장치는 제어 제한들에 도달하기 전에 스위칭되고, 이런 추가 스위칭은 부하를 변경하고 시스템을 밸런싱하기 위하여 필요한 부하 변화에 기여한다.

다시 물 탱크의 예를 사용하여, 저주파수는 장치가 예를들어 1.4m에서 스위치 오프되게 하고 따라서 만약 1.5m의 제한이 도달되면 그 보다 일찍 스위치 오프하게 하고, 반대로 고주파수는 장치가 예를들어 1.1m에서 스위칭 온하게 하고 따라서 만약 1m의 보다 낮은 제한에 도달되면 이보다 빨리 스위칭 온되게 한다.

함께, 이들은 비록 각각의 개별 장치가 제어 제한들 내에서 동작하더라도, 주파수가 낮을 때 장치들의 개체의 평균 물 레벨이 낮아지게 하고, 주파수가 높을 때 높아지게 한다.

특정 장치에 대한 주파수 제한들은 상부 주파수 범위 및 하부 주파수 범위내에 속하도록 선택된다. 이전에 논의된 응답 부하에서, 랜덤마이저는 특히 높은 트리거 주파수 및 특히 낮은 트리거 주파수를 선택하기 위하여 사용되어, 장치들의 개체는 각각 상부 주파수 범위 및 하부 주파수 범위내에 분포되는 높은 트리거 주파수들을 및 낮은 트리거 주파수들을 가진다. 따라서, 윈도우는 높은 트리거 주파수들 분포 및 낮은 트리거 주파수들 분포 사이에 제공된다. 이 윈도우는 공칭 주파수 근처에 중심을 둔다. 윈도우는 즉 비록 거기에 인가된 주파수 응답 제어기를 가지지 않지만, 그리드의 주파수가 윈도우 내에 놓이도록 충분히 공칭 그리드 주파수에 가까울 때 제어된 부하, 예를들어 물탱크, 냉장고 또는 에어 컨디셔너가 완전히 정상으로 동작하게 한다. 응답은 단지 그리드 주파수가 이 윈도우 외부로 연장할때만 제공된다.

스트레스된 상태가 결정되는 경우, 장치의 제어 제한들은 감지된 물리적 변수(예를들어, 온도)의 설정 포인트를 조절하기 위한 제어 패널의 조절이 쓸모없도록 사전 스트레스 설정시 고정된다. 따라서, 제어된 부하의 사용자는 예를들어 온도 조절 장치 제어를 사용함으로써 부하들 세팅을 조절할 수 없다. 응답 장치가 에어 컨디셔너들을 제어하면, 실내 온도에서 그리드 응답 유도 변화는 인지될 수 있다. 사용자는 온도 조절 장치에 의해 온도 변화를 카운터하는 것을 결정할 수 있다. 그리드 안정화 시스템의 응답 부하 장치는 그리드가 스트레스 조건내에 있는 것으로 결정될 때 설정 포인트 조절을 무효화한다. 이것은 그리드가 그리드 스트레스 기간 동안 특히 센서티브할 때 중요하고 제공된 응답을 무효화한 사용자들은 그리드의 불안정화를 악화시킬 수 있다.

극한 상황들에서, 정전 위험이 존재할 때, 그리드 위험 상태는 결정될 수 있다. 그리드 위험 상태에서, 그리드 안정화 시스템은 물리적 가변 제한들의 제어를 풀고 이들 제한들이 바람직한 범위 외측으로 이동하게 한다. 고주파 그리드 상태에서, 부하들은 그리드 위험 상태가 벗어날 때까지 스위칭 온되고 저주파 그리드 위험 상태에서, 응답 부하(예를들어, 냉장고)는 위험 상태가 벗어날 때까지 스위치 오프된다. 스위칭 온 및 스위칭 오프는 제어 제한들과 무관하게 수행되고, 따라서 예를들어 냉장고는 바람직한 최소값 아래로 떨어지게 연속적으로 냉각되거나 냉장고는 바람직한 최대 온도 이상의 주변 조건까지 따뜻하게 될 수 있다. 이들 극한 조치들은 대안이 정전일 때 가장 중요한 그리드 조건으로 취해져야 한다.

종래 기술 주파수 및 응답 제어 디바이스들의 모델링은 상기된 종래 기술 그리드 응답 부하들이 가지는 이전에 알려지지 않은 문제들을 커버하지 못한다.

응답이 시간 기간 동안 영향을 미친 후, 장치들의 개체는 물리적 변수 제어 제한들에 접근하고 과도한 비율로 스위칭하기 시작한다는 것이 발견되었다. 예를들어, 주파수 응답 장치에 의해 제어된 냉장고 유니트는 고주파 또는 저주파의 유지된 기간 후 확장된 온도 제한들에 도달할 것이다. 공칭 그리드 주파수 보다 높은 주파수의 예를 사용하여, 장치들은 저주파 제한에 도달된 후 스위칭 오프할 때까지 스위치 온할 것이지만, 온도가 저온 이상으로 다시 진행하면 장치는 그리드 주파수가 보다 높은 주파수 제한들 이상인지를 검사하고, 만약 그렇다면 즉각적으로 다시 스위칭 온할 것이다. 이것은 장치가 물리적 변수 제한들에 가까운 유니트에 주파수 응답을 제공하고자 할 때 매우 빈번한 스위칭을 유발한다. 이것은 제어된 부하들을 손상시킬 수 있기 때문에 목표된 작용을 하지 않는다. 부하의 과도하게 발진하는 온 및 오프 스위칭은 장치의 수명을 감소시킬 것이다.

또한, 이전 그리드 주파수 응답 부하들의 모델링은 그리드 주파수상에 예상되지 않은 효과를 가지는 것을 알게 되었다. 응답 장치들이 보다 명확하고, 보다 저소음인 그리드 주파수를 제공하기 위하여 그리드 주파수를 부드럽게 하는 것이 가정된다. 그러나, 이것은 모델링 동안 완전히 지지되지 못하고 그리드 주파수의 몇몇 이전에 공지된 이상한 작용은 응답 부하들의 결과로서 관찰되었다.

종래 기술 그리드 응답 제어 디바이스들은 정전으로부터 그리드 복구에 어떠한 특정 도움을 제공하는 것이 아니고, 이 때 보다 많이 요구되는 응답의 안정화 효과를 제공한다.

여러 목적 중에서, 본 발명은 전력 그리드 상에서의에 개선된 안정화 효과를 제공하는 것이다.

본 발명은 또한 에너지 저장소의 전력공급을 제어하는 그리드 응답 장치의 동작 동안 에너지 저장소의 전력 스위칭을 감소시키는 것이다.

본 발명은 또한 정전 후 그리드 시작을 돕는 것이다. 특히, 본 발명은 정전 시작 과정 동안 시스템에 대한 쇼크들을 감소시키는 것이다. 부하들 및 발생기들은 보다 빠르게 재접속될 수 있어서, 복구 속도를 증가시킨다.

본 발명의 장치는 종래 기술 그리드 응답 제어 디바이스들이 가지는 상기된 문제들을 극복하는 것이다.

제 1 측면에 따라, 본 발명은 전기 그리드 상에서의 부하의 에너지 소모를 제어하기 위한 제어 디바이스를 제공하고, 상기 제어 디바이스는:

상기 그리드의 물리적 변수의 값들을 시간 기간에 걸쳐 감지하기 위한 수단으로서, 상기 물리적 변수는 전기 발생 및 그리드 상 부하 사이의 관계에 따라 가변하는 상기 감지 수단;

상기 그리드의 물리적 변수 값들로부터 그리드의 물리적 변수의 이력 기반 값을 결정하기 위한 수단; 및

상기 부하의 에너지 소모를 가변하기 위한 수단으로서, 상기 가변은 상기 중심 값에 따르는, 상기 가변 수단을 포함한다.

제 2 측면에 따라, 본 발명은 전기 부하상 부하의 에너지 소모를 제어하는 대응 방법을 제공한다.

통상적으로, 그리드의 공칭 주파수 및 물리적 변수의 현재 값은 부하의 에너지 소모를 제어하기 위하여 사용된다. 그러나, 본 발명은 물리적 변수의 이전 기록들의 몇몇 함수를 사용한다. 이것은 이력 기반 값에 대한 긴 기간 이전 값을 제공하고 부하의 에너지 소모를 제어하기 위하여 고려하여야 하는 값이다. 본 발명의 모델링은 부하의 에너지 소모를 제어하기 위한 이력 기반(중심)값의 사용이 종래 기술 그리드 응답 제어 디바이스들과 함께 존재하도록 발견된 그리드 주파수상 이상 효과들을 제거하는 것을 도시하였다.

본 발명의 제 1 및 제 2 측면들은 상기된 종래 기술 그리드 응답 제어 디바이스들과 결합하여 사용될 수 있다. 선택적으로, 본 발명의 바람직한 형태는 본 발명의 하기 기술되는 다른 측면 또는 하기 기술되는 바람직한 특징들 중 임의의 것과 결합할 수 있는 포괄적인 그리드 응답 제어 디바이스를 포함한다.

제 3 측면에서, 본 발명은 전기 그리드내 부하의 에너지 소모를 제어하기 위한 제어 디바이스를 제공하고, 상기 제어 디바이스는:

상기 그리드의 물리적 변수 값을 감지하기 위한 수단으로서, 상기 물리적 변수는 전기 발생 및 그리드 상에서의 부하 사이의 관계에 따라 가변하는, 상기 그리드의 물리적 변수 값 감지 수단;

상기 부하의 물리적 변수 값을 감지하기 위한 수단으로서, 상기 부하의 물리적 변수는 부하에 의해 저장된 에너지를 나타내는, 상기 부하의 물리적 변수 값 감지 수단;

상기 그리드의 물리적 변수 값이 트리거 값에 도달할 때 상기 부하의 에너지 소모를 가변하기 위한 수단; 및

상기 트리거 값을 결정하기 위한 수단으로서, 상기 트리거 값 결정은 부하의 감지된 물리적 변수에 따르고 또한 랜덤 값에 기초하는, 상기 트리거 값 결정 수단을 포함한다.

제 4 측면에서, 본 발명은 전기 그리드 상에서의 부하의 에너지 소비를 제어하는 대응 방법을 제공한다.

본 발명의 제 3 및 제 4 측면들은 부하의 변수에 따라 선택된 그리드 변수의 값에 기초하여 부하를 제어한다. 따라서, 본 발명의 이들 측면들은 부하의 감지된 물리적 변수에 따라 가변하는 방식으로 부하들의 에너지 소모가 변화되게 한다. 이런 방식의 부하의 변수를 고려함으로써, 부하의 에너지 소모는 부하의 에너지 소모 변화율을 최소화하기 위하여 제어될 수 있다. 이것은 본래 스위칭 포인트들(부하의 변수에 의해 결정됨)에 더 가까운 부하들이 그리드 응답 제어를 위하여 바람직하기 때문이다.

다시, 제 3 및 제 4 측면들에 의해 제공된 본 발명은 종래 기술 그리드 응답 제어 디바이스들과 결합하여 사용될 때 바람직하다. 이들 측면들은 상기된 본 발명의 제 1 및 제 2 측면들과 결합될 때 특히 바람직하고 하기된 바람직한 실시예들과 결합될 때 추가의 장점을 제공한다.

하기된 바람직한 실시예들은 본 발명 또는 장치의 방법들의 바람직한 실시예들로서 응용할 수 있다. 따라서, 바람직한 실시예들의 특징은 상기 특징을 수행하기 위한 제어 디바이스 수단을 포함하도록 적용될 수 있거나 방법 단계들을 포함하도록 적용될 수 있다. 바람직한 특징들은 일반적으로 장치 측면들에서 말해지고, 본 발명의 모든 측면들에 응용할 수 있다.

본 발명의 제 1 및 제 2 측면들의 바람직한 실시예에서, 제어 디바이스는 상기 중심 값에 기초하여 그리드의 물리적 변수의 트리거 값을 결정하고 그리드의 감지된 물리적 변수의 현재 값이 트리거 값에 도달할 때 부하의 에너지 소모를 가변시키기 위하여 적용된다.

제어 디바이스는 부하의 감지된 물리적 변수만 또는 부하의 감지된 물리적 변수 및 그리드의 감지된 물리적 변수, 또는 그리드의 감지된 물리적 변수에만 기초한다. 본 발명의 특징들의 이런 결합은 하기에 보다 상세히 나타날 바와 같이 바람직하다.

본 발명의 측면들의 바람직한 형태에 따라, 트리거 값을 결정하기 위한 수단은 그리드 및 중심 값의 물리적 변수의 결정된 상부 또는 하부 값 사이의 트리거 값을 랜덤하게 제공하기 위한 함수를 포함한다.

제어 디바이스는 랜덤 값을 생성하고 또한 상기 랜덤 값에 기초하여 트리거 값을 결정하고 트리거 값에 따라 부하의 에너지 소모를 제어하도록 구성되는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 모든 측면들은 트리거 값에 랜더마이즈된 엘리먼트를 제공할 때 트리거 값을 결정하는데 랜덤 값을 사용하고, 이것은 이런 방식으로 제어된 부하들의 개체가 그리드를 불안정화하는 동기화 방식으로 에너지 소모를 모두 변화시키지 않을 것이라는 것을 의미한다.

다른 바람직한 특징에 따라, 부하들의 에너지 소모 제어는 그리드의 현재 감지된 물리적 변수와 그리드 물리적 변수의 트리거 값을 비교함으로써 수행된다.

바람직한 실시예에서, 그리드의 물리적 변수는 주파수이고 따라서 감지되는 그리드의 주파수이다. 선택적으로, 공급 전압의 크기는 감지되고, 발생 및 그리드의 부하 사이의 밸런스에 따라 도시한다.

따라서, 본 발명의 하나의 바람직한 실시예에 따라, 중심 주파수는 그리드의 주파수의 이전 기록으로부터 결정되고 제어 디바이스는 그리드의 절대 주파수에 무관하게 몇몇 범위까지 위 아래로 주파수의 임의의 변화를 방지한다. 따라서, 종래 기술 그리드 주파수 응답 제어 디바이스들에서, 응답을 제공할지를 결정하기 위한 기준 포인트로서 사용되는 그리드의 공칭 주파수가 있고, 본 발명은 이력 값을 사용하여 다르고, 상기 이력 값 주변에서 응답 트리거 주파수는 설정된다.

기본적인 개념은 만약 주파수가 상승하기 시작하면 주파수가 공칭 값 보다 떨어지고, 그 다음 응답 제어 디바이스는 통상적으로 바람직한 것으로 고려되는 주파수가 공칭값에 가깝게 실제로 이동함에도 불구하고 변화를 방지하는 기능을 할 것이다.

저주파 기간들 동안, 부하들 개체의 평균 입력 에너지는 그리드로부터 에너지 추출을 감소시키기 위하여 떨어지고, 그러므로 주파수 강하를 유발하는 과도한 부하를 보상한다. 에너지는 효과적으로 그리드에 대여된다.

이상적인 작용은 이 에너지를 복구하는 것이고, 주파수가 다시 공칭 그리드 주파수로 리턴하기 전에 전체 에너지 저장소를 복구한다. 따라서 공칭 이하 값에서 상승하는 주파수는 그리드에 에너지를 보답하기 위하여 가장 바람직한 시간이다.

유사하게, 대칭적으로, 그리드 상에서의 상기 공칭 주파수 기간 동안, 부하들은 몇몇 과도한 발생을 처리하기 위하여 그리드로부터 에너지를 차용하기 위해 제어된다. 바람직한 작용은 주파수가 다시 그리드 공칭 주파수에 도달하기 전에 이 에너지를 리턴하는 것이다.

제어 디바이스의 상기 작용은 주파수가 그리드에 에너지의 초과 또는 부족 표시인 그리드들의 자연적으로 나타나는 응급 특성을 강화한다. 만약 주파수가 낮으면, 에너지는 부족하고, 만약 높으면 과잉이다. 만약 부족 또는 과잉이 부하들에 의해 많이 흡수되면, 주파수 신호는 명확하게 된다.

변수, 예를들어 주파수의 중심 값은 바람직하게 그리드의 물리적 변수의 이전 기록으로부터 이동한 평균을 계산하여 제공된다.

트리거 값은 값, 예를들어 주파수이고, 응답 제어 디바이스들은 상기 주파수에서 에너지 소모를 증가시키거나 감소시킬 것이고 중심 값에 기초하여 결정된다. 따라서, 예를들어, 상기 장치들의 개체에 대해, 만약 현재 주파수가 중심 주파수이면, 부하의 에너지 소모는 증가할 것이고, 만약 아래라면, 부하의 에너지 소모는 감소한다.

랜덤 엘리먼트는 바람직하게 부하들의 증가 또는 감소가 동시에 모두 스위칭하는 부하들의 개체로 인해 그리드에 부담을 주지않도록 점진적인 것을 보장하기 위하여 트리거 값의 결정에 포함되어, 제어 디바이스의 안정화 목적을 무효화한다. 따라서, 보다 큰 동기화 스위칭이 방지된다.

부하의 에너지 소모가 변화되는 트리거 값을 결정하기 위하여 중심 값 사용의 효과를 무효화하는 것은 상기 장치들에 의해 제어되는 부하들의 개체가 그리드 주파수 변화들을 능동적으로 및 연속적으로 댐핑한다는 것을 의미한다.

바람직한 실시예에서, 장치는 부하와 연관된 물리적 변수를 감지하고; 부하와 연관된 물리적 변수에 대한 상부 및 하부 제한들을 결정하고; 및 부하와 연관된 물리적 변수가 상부 또는 하부 제한들에 도달할 때 부하의 에너지 소모를 변화시키도록 또한 구성된다.

이런 특징은 부하가 특정 제한들내에서 부하와 연관된 변수를 유지하기 위한 주 기능을 여전히 수행하는 것을 보장한다. 이들 제한들은 사용자 선택으로부터 유도될 수 있다. 예를들어, 에어 컨디셔너 또는 냉장고 세팅에 대한 온도 조절 장치의 설정 포인트는 규정된 제한들로 유도된다. 조절되거나 냉장되는 공간의 온도는 이들 제한들을 초과하지 않거나 외측으로 진행한다. 온도는 목표된 온도 주변에서 유지된다. 예를들어, 냉장고는 온도가 상부 제한들에 도달할 때, 냉장고의 냉각 메카니즘이 스위칭 온되어 온도를 낮추도록 듀티 사이클을 동작시킨다. 물론, 일단 온도가 하부 한계에 도달하면, 냉장고는 스위치 오프될 것이다.

다음 설명의 대부분은 에너지 소모를 턴 온 또는 턴오프함으로써 제어 제한들 내에서 부하의 물리적 변수를 제어하는 부하들과 연관된다. 그러나, 이런 제어가 에너지를 증가 또는 감소시킴으로써 달성되는 부하는 또한 청구된 본 발명의 제어 디바이스로 응용할 수 있다.

바람직한 실시예는 두 개의 제어 층들을 제공하고, 제 1 제어 층은 제어 제한들 내에서 부하와 연관된 물리적 변수를 유지하기 위하여 부하의 에너지 소모를 증가 또는 감소시키는 것이고 제 2 층은 중심 값으로부터 그리드 변수의 상대적 상승 또는 하강에 따라 부하의 에너지 소모를 추가로 제어하는 것이다.

상기된 바와 같이, 종래 기술 그리드 응답 장치들이 가지는 문제들 중 하나는 이런 두 개의 층 제어가 연장된 주파수 편차 후 스위칭 비율들을 증가시키고자 한다는 것이다. 본 발명은 이런 스위칭 속도 증가를 상대로 싸우는 것이고 본 발명의 제 3 및 제 4 측면들, 및 본 발명의 제 1 및 제 2 측면들의 바람직한 실시예들은 이런 목적의 달성을 포함한다.

바람직한 실시예에서, 이런 목적은 부하의 감지된 물리적 변수에 기초하는 트리거 값(또는 트리거 주파수)에 의해 달성된다. 바람직한 형태에서, 트리거 값을 결정하기 위한 수단은 부하 변화 비율을 감소시키기 위하여 부하의 감지된 물리적 변수 및 제어 제한들에 따라 트리거 값을 결정하도록 구성된다.

다른 바람직한 형태에서, 트리거 값을 결정하기 위한 수단은 부하의 감지된 물리적 변수에 따라 트리거 값을 리턴하는 기능을 포함하고, 상기 기능은 부하의 물리적 변수를 가변시키는 트리거 값 프로파일을 규정하고, 상기 프로파일은 보다 최근에 부하의 에너지 소모가 변화되도록, 트리거 값이 그리드의 물리적 변수의 중심 값으로부터 발생하도록 한다.

특히, 다른 바람직한 실시예에서 트리거 값(예를들어, 주파수)의 제공은 상부 제한 및 하부 제한 사이의 범위에 대해, 부하와 연관된 감지된 물리적 변수의 상부 또는 하부 제한과 관련한 상기 감지된 물리적 변수를 나타내는 비율에 기초한다.

상기 규정된 비율은 얼마나 많은 에너지가 제어 제한들에 의해 규정된 최대 또는 최소 값과 비교되어 부하에 저장되는가의 표시이다. 다시, 냉장고의 경우, 냉장고가 냉장고의 듀티 사이클 부분의 50%에 있을 때, 부하와 연관된 감지된 변수는 하부 온도 제한에 대하여 중간이거나, 다른 말로 냉장고가 최대 입력 에너지에 대해 중간이다. 바람직한 실시예에서 트리거 주파수를 결정할 때, 장치를 제어하는 것은 에너지 저장소가 얼마나 충전되고, 본래 스위칭 포인트에 얼마나 인접한 가를 고려한다.

이 실시예의 범위에서, 트리거 값은 비율이 증가할 때 변화되는 부하의 에너지 소모 가능성이 증가하도록 비율에 따라 가변한다. 따라서, 상기 비율은 부하가 특정 소모 상태에 있는 시간 길이에 따라 증가한다. 예를들어, 냉장고의 경우, 오프 상태에 있는 냉각 제공 수단은 하나의 특정 에너지 소모 상태이고 온 상태에 있는 냉각 제공 수단은 다른 특정 에너지 소모 상태이다. 바람직한 형태에서, 제 1 소모 상태는 부하에 의해 저장된 에너지가 증가하는 것이고 제 2 소모 상태는 부하에 의해 저장된 에너지가 감소하는 것이다.

비율은 부하가 특정 에너지 소모 상태에 얼마나 오래 있는가를 나타내는 임의의 함수일 수 있다. 따라서, 바람직한 실시예에서 비율은 부하가 상기 상태에 대한 최대 시간에 관련하여 특정 에너지 소모 상태에 있는 시간 길이를 나타내게 규정된다. 바람직하게, 이런 표현은 부하와 연관된 물리적 변수 및 그의 상부 및 하부 제한들로부터 유도된다.

상기 비율은 냉장고 온이 길어질수록 증가하고 냉장고 스위치 오프가 길어질수록 증가하도록 규정된다. 만약 이 비율이 증가할 때 부하의 에너지 소모 상태 가능성의 변화가 증가하면, 에너지 소모 상태들 사이의 부하의 스위칭은 최소화된다. 이것은 이전에 언급된 바와 같이, 소비자에게 받아들 수 없는 부하 장비에 대한 오랜 기간 손상을 방지하기 위하여 중요하다.

부하가 본래 스위칭 포인트에 얼마나 인접하는가 또는 부하와 연관된 물리적 변수가 그 변수에 대한 부하 최대 및 최소 값들에 얼마나 근접하여 있는가에 의해 결정된 최대 시간 길이와 비교하여 부하가 특정 에너지 소모 상태에 얼마나 오래 있는가를 결정된 트리거 값이 고려하는 것은 바람직한 실시예들의 중요한 특징이다. "냉각" 상태에 있는 냉장고는 감지된 물리적 변수가 냉장고의 온도에 대한 하부 제한에 근접할 때 본래 스위칭 포인트에 보다 근접한다. 반대로, "냉각 오프" 상태에 있는 냉장고는 감지된 물리적 변수가 냉장고 공간의 온도에 대한 상부 제한에 접근할 때 본래 스위칭 포인트에 보다 근접한다.

따라서, 부하와 연관된 물리적 변수에 대한 최대 및 최소 제한들 사이의 감지된 물리적 변수의 상대적 위치를 나타내는 몇몇 비율은 부하의 본래 스위칭 포인트를 결정하기 위한 바람직한 방식이다. 상기 비율은 장치의 트리거 주파수를 계산하는 주파수를 고려한다.

바람직한 실시예에서, 제어 디바이스는 그리드의 물리적 변수에 대한 상부 및 하부 제한을 결정하기 위하여 제공된다; 트리거 값의 제공은 그리드의 물리적 변수에 대한 상부 및 하부 제한들에 기초한다. 이런 방식에서, 제어 디바이스는 필요한 응답을 제공하기 위하여 상부 및 하부 제한 사이의 장치들 개체의 트리거 주파수를 적당하게 분배한다.

바람직한 실시예에서, 트리거 주파수의 값은 다른 것과 달리 오랜 시간 동안 특정 상태에 머무는 부하들이 이런 방식으로 바이어스된 트리거 값을 계산하기 위한 적당한 함수를 제공함으로써 그리드의 감지된 변수를 변화시키기 위하여 보다 잘 감지된다.

특히, 트리거 값의 제공은 바람직하게 먼저 제어 디바이스가 예를들어 상기 중심 값 및 상기 상부 또는 하부 제어 제한들 사이의 상기 베이스 값을 랜덤하게 제공하기 위하여 상기 랜덤 값 및 상기 중심 값에 기초하여 물리적 변수 그리드의 베이스 값을 제공하기 위해 구성되는 것을 포함하고; 상기 제어 디바이스는 또한 상기 베이스 값으로부터 트리거 값 함수를 제공하기 위하여 구성되고; 트리거 값 함수로부터 트리거 값을 결정한다.

따라서, 랜덤 값에 의해 제공된 랜더마이제이션(randomisation)은 베이스 값의 제공에 관한 것이고, 차례로 트리거 값을 제공하기 위하여 사용된 특정 함수를 결정한다. 특히 바람직한 실시예에서, 트리거 값 함수는 부하가 특정 에너지 소모 상태에 있는 시간 기간에 따라 가변하는 트리거 값을 규정한다. 보다 바람직하게, 트리거 주파수는 상기된 바와 같이 가변하는 트리거 값 함수로부터 제공된다.

따라서, 각각의 장치는 랜더마이즈된 베이스 값으로 우선 제공되고, 이로부터 트리거 값 함수가 제공된다. 특정 형태의 함수, 즉 비율에 따라 얼마나 가변하는가는 베이스 값의 값에 따른다. 따라서, 에너지 소모 상태를 변화시키는 부하 가능성의 증가 또는 감소는 다른 베이스 값에 따른다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 개체내 각각의 제어 디바이스는 자신의 베이스 주파수를 결정할 것이다. 베이스 주파수들은 부하들의 에너지 소모 변화 또는 부하들의 스위칭 변화가 개체 전역에 점진적이도록 개체 전역에 랜덤하게 분배될 것이다.

바람직한 실시예들에 따라, 일단 이런 베이스 주파수가 결정되면, 장치가 응답하는 정확한 주파수는 트리거링 값 함수로부터 결정된 트리거링 주파수에 따른다. 이런 함수는 내부 상태에 따라 부하의 응답의 의향이 내부 상태에 따라 가변하도록 규정된다. 만약 매우 낮은 에너지 상태에 있고, 장치가 온이거나, 부하에 의해 저장된 에너지를 증가시키는 제 1 상태에 있다면, 가장 극한의 그리드 상태들(그리드의 물리적 변수에 의해 표현됨, 즉 주파수)을 제외하고 부하에 의해 저장된 에너지를 감소시키는 스위칭 오프 또는 제 2 상태로 가고자 하지 않지만 만약 에너지 저장이 상부 제한에 접근하면, 스위칭 오프 또는 제 2 상태로 가고자 한다. 이런 변화하는 의향은 트리거 주파수가 중심 주파수로부터 떠날 때의 범위까지 반영된다.

따라서, 트리거 주파수는 부하의 에너지 상태가 변화할 때 비선형 궤도로 제공된다. 개체 전역의 스위칭 가능성의 랜덤 분포를 유지하기 위하여, 트리거 값 함수의 형태는 랜덤하게 제공된 베이스 값에 따라 변화한다.

이런 방식의 의향을 변화시킴으로써, 스위칭은 가능한 한 드물것이고, 스위칭 부하는 부하들에 걸쳐 분배된다. 이것은 또한 제한들에 매우 근접한 서브 개체 형성을 피함으로써 부하의 다양성을 유지하기 위해 사용한다.

바람직한 실시예에서 랜덤 값은 상기 제어 디바이스들의 개체에 대한 베이스 값들의 분배를 제공하기 위하여 구성된 랜덤마이저로부터 제공되고, 상기 분배는 그리드의 물리적 변수 제한으로부터 그리드의 물리적 변수의 중심 값으로 확장한다. 이것은 윈도우가 규정된 종래 기술 장치들과 대조되고, 여기서 비록 설치된 응답 제어 디바이스가 없을지라도, 그리드 응답은 제공되지 않고 장치는 정상으로 작용하도록 허용된다.

그러나, 본 발명은 중심 값으로부터 제한 값으로 트리거 값들의 개체를 분배하여 응답은 그리드의 주파수에 대한 결정된 상부 및 하부 제한값들 사이의 모든 주파수들에 제공된다. 이런 방식에서, 그리드로부터 에너지의 차용 또는 그리드로부터 차용된 에너지의 보답은 그리드의 결정된 주파수 스펙트럼을 통하여 발생한다. 이것은 중심 주파수로부터 그리드 주파수의 모든 이동들에 대한 댐핑을 제공하는데 영향을 미친다.

랜덤마이저가 제어 디바이스들의 개체가 그리드의 물리적 변수의 상부 및 하부 제한 사이에서 확장하는 분포를 가진 트리거 값들을 가지도록 하는 것은 바람직하다. 바람직한 실시예에서, 트리거 값은 비율이 최소 비율에서 최대 비율로 이동할 때 그리드의 물리적 변수의 제한으로부터 중심 값으로 가변한다. 이런 방식에서, 트리거 값은 중심 값에 보다 가까워지고 부하는 특정 에너지 상태에 보다 오래 있는다. 따라서, 부하의 에너지 소모가 변화하기 쉬우면 장치는 특정 에너지 소모 상태로 보다 오래 있는다.

바람직한 실시예에서, 부하의 에너지 소모 변화는 부하를 스위칭 온하거나 스위칭 오프하는 것을 포함한다. 부하는 부하의 메인 함수와 연관된 에너지 소모로서 규정된다. 예를들어, 냉장고의 경우, 부하는 냉각 제공 수단의 에너지 소모이다. 따라서, 이런 규정을 사용하여, 조명 또는 부하의 주 기능에 대한 다른 주변 장치들 같은, 냉장고의 배경 동작은 명세서의 환경에서 부하로 고려되지 않는다.

상기된 비율은 장치가 얼마나 오래 온되는가 또는 장치가 얼마나 오프되는가의 표현이라는 것이 명백하다. 바람직하게, 상기 비율은 오프 장치의 감지된 물리적 변수가 부하의 오프 상태와 연관된 장치의 제한에 접근할 때 최대이거나 상기 비율은 감지된 물리적 변수가 장치의 온 상태에 대한 제한에 접근할 때 최대이도록 온 장치에 대해 규정된다.

다른 바람직한 실시예에서, 트리거 값의 제공은 부하의 특정 에너지 상태(예를들어, 부하가 온 상태인지 오프 상태인지)에 따른다. 또한 바람직하게 장치가 제한에 도달하는 감지된 물리적 변수에 얼마나 접근하는가를 나타내는 비율은 부하의 특정 에너지 소모 상태에 따른다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예들에 따라, 비율은 부하의 특정 에너지 상태(예를들어, 부하가 온인지 오프인지 또는 제 1 상태인지 제 2 상태인지)에 따라 다르게 규정된다.

이것은 예를들어 오프 부하가 낮은 부하 변수 제한(최소 저장 에너지)에서 정상적으로 스위칭 온하기 때문에 바람직하다. 다른 한편 온 부하는 높은 부하 변수 제한(저장된 최대 에너지)에서 본래 스위칭 포인트에 접근한다. 그러므로, 트리거 주파수를 규정할 때 부하의 에너지 소모 상태를 고려하는 것이 바람직하다.

다른 바람직한 실시예에서, 부하와 연관된 상부 및 하부 제한들은 부하와 연관된 물리적 변수의 설정 포인트로부터 유도된다. 설정 포인트는 예를들어 온도 조절 장치 설정 또는 냉장고의 특정 설정에 의해 규정될 수 있다. 그리드 주파수 응답을 제공함으로써 달성되는 우수한 안정화 효과뿐 아니라, 예를들어 냉각, 가열, 펌핑 등등 같은 부하의 주 기능이 수행되는 것은 본 발명의 바람직한 특징이다.

부하와 연관된 감지된 물리적 변수의 제한들이 연장된 시간 기간 동안 변화되도록 제어되는 특정 그리드 조건들이 있다. 제한들의 이들 변화는 정상 그리드 응답 작용의 제공과 일반적으로 관련되지 않고, 또한 물리적 변수에 대한 설정 포인트 변화에 의한 것도 아니다. 제한들의 확장된 변화는 보다 일반적으로 그리드 조건에 의한 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 감지된 물리적 변수의 상부 및/또는 하부 제한은 부하의 감지된 물리적 변수의 증가 또는 감소의 최대 비율 보다 적거나 많은 비율로 증가 또는 감소된다.

이런 방식에서, 상기 제한들은 이론적으로 물리적 변수보다 작은 비율로 이동된다. 보다 낮은 비율의 제한 이동은 변수 제한들이 변화되는 동안에도 부하가 그리드 응답인 몇몇 공급이 있다는 것을 의미한다.

이것이 유용한 경우 그리드 조건의 하나의 예는 전력 정전 후 시작 동안이다. 상기된 바와 같이, 그리드는 특히 이런 스테이지에 전용된다. 일반적으로, 감지된 물리적 변수는 전력 중단 후 정상 범위 외부에 있고 부하는 변수가 다시 바람직한 제어 제한들 내로 돌아가도록 동작될 필요가 있을 것이다. 본 발명의 바람직한 측면에 따라, 감지된 물리적 변수의 상부 및/또는 하부 제한은 부하의 일정한 최대 에너지 소모 보다 작은 비율로 증가된다.

따라서, 제한들의 증가 동안 응답을 제공하기 위한 가능성이 있다. 그리드 응답 작용을 제공하기 위한 부하의 이런 능력은 특히 그리드가 이때 특히 민감하기 때문에 정전 동안 중요하다.

다른 바람직한 실시예에서, 본 발명은 부하가 그리드로부터 에너지를 끌어오기 전에 랜덤 지연이 제공되는 재기동 도움 모드를 규정한다. 이런 바람직한 특징은 동시에 모두를 온라인하고 그리드에 심한 스트레스를 주기 보다, 부하들이 그리드로부터 에너지를 끌어오는 것을 점차적으로 시작하는 것을 의미한다.

본 발명의 바람직한 형태들은 다음 도면들을 참조하여 하기에 기술될 것이다.

도 1A 내지 1C는 트리거 주파수가 부하에 저장된 에너지에 따라 가변하는 방법의 바람직한 형태를 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 바람직한 형태에 따라 제어된 부하들의 예시적인 개체를 도시한 도면.

도 3A 내지 3B는 트리거 주파수 함수의 프로파일의 예를 도시한 도면.

도 4는 바람직한 응답 제어 디바이스의 다양한 상태들의 개요를 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 응답 제어 디바이스의 바람직한 동작의 블록도를 도시한 도면.

도 6은 PID 제어된 부하의 동작을 폭넓게 나타내는 블록도.

도 6A는 PID 제어된 부하에 대한 그리드 응답 제어 디바이스를 조절하는 설정 포인트 동작을 폭넓게 나타내는 블록도.

도 6B는 PID 제어 부하에 대한 그리드 응답 제어 디바이스를 조절하는 모터 전력 동작을 폭넓게 나타내는 블록도.

도 7은 부하 및 그리드 상 발생 사이의 밸런싱의 표시자로서 가격과 함께 동작하는 그리드 응답 제어를 개시한 도면.

본 발명의 특정 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 지금 기술될 것이다.

본 발명의 제어 디바이스는 간헐적이거나 가변하는 에너지를 소모하는 그리드 상에서의 에너지 저장 부하들에 응용할 수 있다.

제어 디바이스는 두 개의 메인 입력들을 요구하고, 제 1 입력은 그리드의 주파수이거나, 전력 발생 및 전력 요구 사이의 밸런싱을 나타내는 다른 파라미터이고, 제 2 입력은 에너지 저장 부하와 연관된 몇몇 물리적 변수이다. 일반적으로, 부하의 1차 기능은 특정 제어 제한들 내 물리적 변수를 유지하는 것이다.

부하들은 일반적으로 부하가 온 되는 기간 및 부하가 오프되는 기간인 몇몇 종류의 듀티 사이클 상에 동작할 것이다. 따라서, 50%의 듀티 사이클은 부하가 온되고 같은 시간 양 동안 오프되는 것을 의미한다. 본 발명이 응용할 수 있는 이런 종류의 특정 부하들은 여러 가지 중에서 공간 조절기들(예를들어, 가열 및 냉각), 냉장고들 및 물 저장 펌프들을 포함한다.

그러나, 현대 전력 전자 제어는 모터에 의해 소모되는 전력을 가변시킬 수 있게 한다. 이것은 모터가 보다 효율적이 되고, 또한 모터가 연속적으로 또는 거의 연속적으로 운행되는 것을 의미하고, 전력은 장치의 수요들에 따라 가변된다. 따라서, 예를들어 냉장고에서, 모터는 온도가 목표된 설정 포인트에 도달할 때 전력을 감소시키고, 온도가 상승할 때 증가하고, 만약 냉장고가 너무 차가우면 추가 로 감소할 것이다. 냉장고에서 이것은 노이즈의 인지시 몇몇 장점들을 가진다.

모터는 예를들어 냉장고 또는 냉동고에서 스위칭 온 될 때 또는 따뜻한 덩어리가 주입될 때 따뜻한 냉장고를 빠르게 냉각시키는 능력을 가지기 때문에 넓은 전력 범위상에서 동작할 필요가 있을 것이다. 따라서 주파수와 같은 온도와 다른 입력들로부터 장치의 전력 수요들을 일시적으로 변화시키기 위한 범위가 유지된다.

본 발명은 이진 온/오프 제어 및 에너지 소모의 보장 또는 연속적인 증가 및 감소에 의한 양쪽 타입의 부하들에 의해 소모되는 에너지를 가변시키기 위하여 동작하는 제어 디바이스를 제공한다.

나머지 설명에서, 냉장고는 본 발명의 제어 디바이스에 사용하기 위한 주 예로서 사용할 것이다.

본 발명은 종래 기술로부터 공지된 그리드 응답 제어 디바이스들과 공통으로 하나의 포인트까지 작동한다. 본 발명은 상기된 바와 같은 에너지 저장 부하들이 특정 시간에서 그리드로부터 입력 에너지를 요구하지 않고 그 기능을 수행할 수 있는 원리를 사용한다. 조명 및 다른 부하들과 달리, 에너지 저장 부하들은 만약 특정 부하의 특정 제어 제한들 내에서 부하의 물리적 변수를 유지하기 위하여 제어되면, 가변 레벨들 또는 가변 간격들에서 입력 에너지를 수신하고 완전히 만족스러운 방식으로 동작할 수 있다.

상기된 에너지 저장 장치들에 의해 저장된 에너지 양들은 물리적 변수의 제어 제한들에 의해 결정된다. 냉장고의 경우, 부하에 의해 저장된 에너지의 최대 량은 냉장고의 현재 설정 포인트 설정을 위한 보다 낮은 온도 제한에 의해 규정되고, 저장된 에너지의 최대 량은 보다 높은 온도 제한이다.

다음 설명에서, y는 본 발명의 그리드 응답 제어 디바이스에 의해 제어되는 부하의 물리적 변수의 일반화된 크기이다. 보다 큰 y는 보다 작은 y 보다 많은 입력 에너지가 저장되는(즉, 냉장고가 가장 차가운) 것을 내포한다. 만약 x가 저장소의 에너지를 나타내면, y는 x의 함수, 즉, y=f(x)이다. 일반화된 y는 에너지가 저장되지 않은 0에서 임계의 최대 에너지 레벨이 저장된 1 범위일 수 있다. 상기 함수는 일반적으로 유용한 근사화를 형성하기 위하여 선형에 충분히 가깝다.

냉장고의 경우, 입력 에너지는 냉각쪽으로 명령된다. 따라서 y는, 냉장고가 가능한 한 가장 많이 냉각될 때 1이고, 내부 온도가 주변 온도로 상승할 때 0이다. 탱크의 경우, y는 탱크가 비어있을 때 0이고 탱크가 넘칠 때 1이다. 일반적으로, 물론 보다 좁은 제한들 내로 제어될 수 있고, 이들은 물리적 변수의 상부 및 하부 제한들, 또는 y_max 및 y_min 이라 불린다.

그리드 응답 부하들의 공지된 원리들에 따라, 부하의 특정 세팅에서, 입력 에너지는 그리드의 주파수(또는 발생 및 그리드 상 부하 사이의 밸런스와 연관된 몇몇 다른 파라미터)가 고려되는 것을 제외하고, 부하가 일반적으로 동작되는 것과 동일한 방식으로, y_min 및 y_min에 의해 설정된 제한들 내에서 물리적 변수(y)를 유지하도록 가변된다.

일반적으로 말하면, 그리드 응답 제어기 없이 동작되는 본 발명에 응용할 수 있는 타입의 부하는 y(y_min)의 최소 값에 도달될 때 부하를 스위치 온하고 최대 값(y_max)에 도달될 때 부하를 스위치 오프한다.

바람직한 실시예의 그리드 응답 제어기에 따라, 온 부하가 스위치 오프되거나 온 부하가 스위치 온될 때 스위칭 타이밍은 그리드의 주파수에 따라 조절된다. 예를들어, 저주파 기간 동안 그리드 상에 너무 많은 부하가 있고 이를 매칭하기 위한 충분한 발생이 없고, 온인 그리드 응답 장치는 일반적으로 스위치 오프되기 전에, 즉 y가 y_max에 도달하기 전에, 스위칭 오프(또는 감소된 에너지 소모 상태로 스위칭)에 의해 반응할 것이다. 이와 같이, 고주파 기간 동안, 보다 많은 부하는 발생 초과를 처리하기 위하여 필요하고 부하들은 y_min에 도달되기 전에 스위칭 온(또는 증가된 에너지 소모 상태로 스위칭됨)될 것이다.

게다가, 감지된 변수에 대한 상부 및 하부 제한들의 확장 세트는 제공된 응답 양을 개선하기 위하여 결정될 수 있다. 따라서, 고주파 기간 동안, 그리드 응답 부하들은 스위칭 온될 것이고 감지된 변수(y_max)에 대한 최대 값은 증가될 수 있게 되어, 이미 온 상태인 부하들과 같이, 스위칭 온된 부하들은 정상 시간 기간 보다 긴 시간 동안 온 상태를 유지한다. 유사한 조건은 저주파 기간들 동안 사용된다.

본 발명의 바림작힌 장치는 그리드 응답 제어 디바이스에 의해 제공된 주파수를 변화시키기 위해 정확한 타입의 응답을 결정하도록, 그리드에 대한 상태를 규정한다. 그리드 응답 제어 디바이스는 영국특허 출원 0322278.3에 기술된 시스템과 유사한 방식으로 "정상" 모드, "스트레스" 모드 및 "위험" 모드인 3개의 동작 모드들을 가진다.

본 발명의 바람직한 실시예는 제어기의 동작 모드 및 이후 h라 불리는 주파수의 규정된 함수로부터의 연관된 그리드 상태를 결정한다. 함수 h는 그리드 주파수의 작용으로부터 그리드의 현재 상태를 결정한다. 이상적으로 h는 얼마나 많은 에너지가 에너지 저장 부하들로부터 차용되거나 대여되는 크기를 몇몇 범위까지 나타낸다.

함수(h)는 바람직하게 3개의 기본 항들, 비례 항, 적분 항 및 도함수 항을 포함한다. 이들 3개의 항들은 그리드의 안정성 상태의 우수한 표시를 제공할 것이다.

비례 항은 주파수가 목표된 중심 값으로 리턴하기 위하여 얼마나 수정될 필요가 있는가를 나타내는 그리드의 공칭 주파수 또는 몇몇 다른 중심 값으로부터 현재 주파수 도함수이다.

적분항은 주파수 에러의 보다 긴 기간(순시 비례 항과 비교항) 측면을 나타낸다. 이 항은 보다 긴 시간 동안 작은 에러로서 유용하고, 함수(h)에 영향을 미치므로 그리드 안정성 응답을 제공하는데 고려된다. 적분 항은 이전 주파수 도함수들의 설정 양의 합이거나 이전 주파수 도함수들의 이동 평균일 수 있다. 시간 영에서부터 보다, 적분 항은 주파수 도함수가 영이었던 가장 최근 시간 이후 측정될 수 있다.

도함수 항은 그리드의 현재 불안정성에 관련된다. 이것은 주파수 도함수의 변화율일 수 있다. 따라서 주파수의 큰 스윙(swing)들은 함수(h)에 영향을 미칠 것이고, 그리드 주파수의 실제 현재 도함수가 바람직한 제한들 외에 있지 않아도 불안정한 그리드를 가리킬 수 있다.

방정식 형태로 함수(h)는 기재될 수 있다.

h = pf_c + IC_c - Df'_c

여기서 f_c는 비례 항이고, C_c는 적분 항이고 f'_c는 도함수 항이다. P, I 및 D는 각각의 항들의 함수(h)에 대한 중요도에 영향을 미치기 위한 상수이다.

적분항(C_c)은 (f_cS)에 의해 계산될 수 있고, 여기서 S는 샘플 정수이다.

3개의 파라미터들(P, I 및 D)은 제어 디바이스를 위해 h를 유도하기에 충분하지만, 완벽함 및 융통성을 위하여, 이것을 2차 또는 3차 항들로 확장하는 것은 적당할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 그리드 상태는 함수(h)로부터 추론된다. 예를들어, 만약 h가 제 1 제한 아래이면, 그리드의 "정상" 상태는 결정된다. 만약 h가 제 1 제한 및 그 보다 큰 제 2 제한 사이에 있다면, 그리드에 대한 "스트레스" 조건이 결정된다. 만약 h가 제 2 제한 및 그 보다 큰 제 3 제한 사이에 있다면, "위험" 조건은 결정된다. 각각의 이들 그리드 상태들과 연관된 동작의 모드들 사이의 차이는 영국 특허 출원 0322278.3에 기술된 것과 유사하다.

함수(h)는 스트레스를 결정하는 유용한 방식으로, 상기 스트레스 아래에서 그리드가 동작한다. h의 파라미터들(P, I 및 D)의 적당한 세팅들은 함수가 그리드의 3개의 일반적인 상태들을 적당하게 구별할 수 있게 한다.

동작의 정상 모드 동안, 본 발명의 그리드 응답 제어 디바이스는 하기에 완전히 기술된 바와 같이 동작할 것이다. 동작의 스트레스 모드 동안, 에너지 저장 부하의 사용자는 부하와 연관된 물리적 변수의 설정 포인트를 조절할 수 없다. 따라서, 본 발명에 의해 제공된 그리드 응답 보상의 부재는 가능하지 않다. 위험 상태 동안, 에너지 저장 부하는 부하와 연관된 물리적 변수의 목표된 범위와 관련되지 않고 동작한다. 부하의 물리적 변수는 y_max 및 y_min에 의해 표현된 바람직한 범위 보다 오히려 y의 절대 제한들에 도달되게 된다. 예를들어, 위험 상태에서, 냉장고는 주변 온도에 도달되거나, 냉장고가 도달할 수 있는 가장 낮은 온도로 진행된다. 유사하게, 물 탱크의 경우, 물 레벨은 빈 탱크 레벨에 도달하거나 풀 탱크 레벨까지 확장할 수 있다.

본 발명의 원리들을 실행하는 주 모드는 지금 기술된다. 본 발명의 다른 바람직한 실시예들은 이후에 기술된다.

본 발명의 그리드 응답 제어기는 그리드 주파수 변화를 능동적으로 및 연속적으로 댐핑하기 위한 제어 메카니즘을 포함한다. 본 발명의 그리드 응답 제어 디바이스는 이력 주파수 판독의 미리 결정된 샘플 기간에 걸쳐 평균 값으로서 규정된 중심 값으로부터 모든 주파수 변수들에 응답한다.

제어 디바이스가 처음 사용될 때, 중심 값은 현재 주파수로 설정될 것이다. 그 다음 중심 값은 그리드 주파수의 이전 샘플들이 이동 평균으로 통합될 때 발생할 것이다. 중심 주파수는 샘플 기간의 시작 이후 그리드 주파수의 평균 값이다.

중심 주파수로부터 그리드 주파수의 임의의 이동은 본 발명의 응답 제어 디바이스들의 개체에 의해 영향을 받지 않는다. 만약 현재 주파수가 중심 값보다 크면, 응답 제어 디바이스들은 증가를 보상하기 위하여 부하들을 스위칭 온하고자 할 것이다. 만약 현재 그리드 주파수가 중심 값 아래로 떨어지면, 온 장치들은 발생 부족을 보상하기 위하여 스위칭 오프하고자 할 것이다. 이것은 보다 명확하거나, 보다 적은 노이즈의 그리드 주파수 신호에 의해 표현되는 바와 같은 그리드 상 무효 안정화 효과를 제공한다.

부하들은 동시에 에너지 소모 상태를 모두 변화시킬 것이다. 본 발명의 제어 디바이스는 중심 값으로부터의 보다 큰 편차로 인해 보다 많은 부하들이 스위칭 온/오프하고자 하는 점진적인 방식으로 부하들이 스위칭되는 것을 보장하기 위하여 제공된다. 이런 점진적인 스위칭은 부하들 개체의 응답이 그리드에 불안정화 영향을 제공하는 동시가 아닌 것을 보장하기 위하여 중요하다. 랜더마이제이션은 이하에 보다 상세히 기술된다.

본 발명의 응답 제어 디바이스의 바람직한 실행에서, 중심 주파수 값을 계산하는 샘플 기간은 중심 주파수가 그리드의 공칭 주파수에 교차하여 지속된 이후 기간으로서 얻어진다.

본 발명은 중심 주파수가 공칭보다 높게 이동할 때 고주파 편위를 규정하고, 중심 주파수가 공칭보다 낮을 때 저주파 편위를 규정한다. 이들 형태의 편위중 하나의 종료부는 다른 것의 시작부를 표시한다. 이들 교차부들은 중심 주파수의 계산을 위해 주파수 판독의 누적을 시작하기 위한 편리한 시간인 것으로 발견되었다. 따라서, 중심 주파수는 중심 주파수의 각각의 고주파 편위(공칭 초과) 또는 저주파 편위(공칭 미만)을 위하여 계산될 것이다. 그러므로 중심 주파수는 현재 편위 동안 주파수의 이동 평균으로서 계산될 것이고 일단 중심 주파수가 공칭 주파수를 교차하면 리셋되고 편위 변화(예를들어 저주파 편위에 비해 높거나 그 반대인)가 발생한다.

샘플 기간 동안 공칭 편위 초과 또는 미만을 선택하는 것의 장점은 장치들이 중심 주파수의 공유된 공통 모습을 가지고 끝난다는 것이다. 최근에 그리드에 접속되고, 따라서 이력이 없는 부하들은 그리드의 공칭 주파수를 교차하는 중심 주파수가 충분히 자주 발생할 것으로 기대되기 때문에 다른 장치들과 동일한 최근 이력을 곧 나타내게 될 것이다. 장치들의 작용이 의도된 방식으로 조정될 때(그러나 동기화되지 않음) 장치들이 공통 중심 주파수를 인식하는 것이 유용하다.

이런 샘플 기간은 항상 적당하지 않을 수 있다. 만약 편위가 에너지 저장 장치의 평균 온 또는 오프 사이클에 접근하는 기간 동안 지속하면, 장치들은 최대 또는 최소 에너지 저장에 도달하기 위한 기회를 가지지 않고 그리드 응답 작용을 제공하기 위하여 소집될 수 있다. 이것은 에너지 저장 부하들의 스위칭 비율들에 악영향을 가질 수 있다. 게다가, 만약 부하가 최대 에너지 저장에 도달하지 않고, 완전히 자체 공급하면, 상기 부하들의 개체는 평균적으로 고갈될 것이다. 제어 디바이스가 상기 상황들에 유용하도록 약간 조정될 수 있다.

중심 주파수를 얻기 위한 이동 평균이 가중된 이동 평균일 수 있어서, 가장 최근 주파수 항들이 보다 중요하게 제공되는 것이 예상된다. 이런 방식으로, 최근에 얻어진 값들로부터의 주파수 이동들은 부하 응답을 제공할 것이고 보상될 수 있다. 이것은 그리드의 임의의 주파수 이동을 안정화시키는데 또한 도움을 줄 것이다.

본 발명의 특정 측면들의 그리드 응답 제어 디바이스는 부하들의 스위칭을 최소화하고 부하들의 이용 가능한 개체에 걸쳐 분포 에너지 변화들을 분포하기 위한 추가의 개선을 포함한다. 이하에 추가로 상세히 기술될 바와 같이, 이것은 전류 온 또는 오프 상태를 통하여 진행하기 때문에 장치의 트리거 주파수를 가변함으로써 달성된다.

트리거 주파수는 부하가 온 상태에서 오프 상태로 또는 오프 상태에서 온 상태로 스위칭하도록 제어될 그리드 주파수이다. 부하들은 부하와 연관된 감지 변수가 y_min 및 y_max에 의해 규정된 바와 같이 현재 최소 또는 최대값에 도달할 때 스위칭 온 또는 오프될 것이다.

그리드 응답 제어 디바이스는 랜덤 방식으로 타겟(또는 베이스) 주파수를 결정하도록 구성된다. 상기 장치들의 개체에서, 타겟 주파수들은 상기된 점진적 응답이 달성되도록 개체 전역에 랜덤하게 분배될 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 장치의 타겟 주파수는 평균 장치가 응답할 주파수이다. 그러나 부하가 온 및 오프 상태들 사이에서 스위치할 그리드 주파수인 현재 트리거링 주파수는 일반적으로 타겟 주파수와 동일하지 않다. 타겟 주파수는 랜덤하게 선택된 주파수이고, 트리거 주파수를 결정하기 위한 유일한 프로파일, 즉 장치가 상태들 사이에서 트리거하게 하는 그리드 주파수는 유도된다.

따라서, 트리거 주파수에 대한 프로파일은 하나의 함수로부터 유도되고, 차례로 랜덤하게 선택된 타겟 주파수에 따른다. 제어 디바이스에 의해 사용된 실제 트리거 주파수는 장치가 얼마나 오래 현재 에너지 소모 상태에 있는지, 즉 얼마나 오래 온 또는 오프되는지의 함수인 함수로부터 유도된다.

장치가 얼마나 오래 온 또는 오프되는지는 감지된 물리적 변수가 감지된 물리적 변수(y_max 및 y_min)에 대한 현재 최대 또는 최소 값들에 도달하는 포인트인 본래 스위칭 포인트와 관련하여 결정되고 그러므로 여하튼 스위칭한다. 따라서, 장치의 트리거 주파수를 결정하기 위한 함수는 최소 또는 최대 값들에 관련하여 감지된 변수 값의 함수이다.

그러므로 현재 트리거 주파수는 y의 현재 값에 따른다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 트리거 주파수의 궤적은 부하가 본래 스위칭 포인트로부터 멀리 떨어져서, 트리거 주파수가 덜 가능한 그리드 주파수, 즉 트리거 주파수가 공칭 값으로부터 더 멀리 떨어지도록 바이어스된다. 따라서, 장치는 본래 스위칭 포인트로부터 더 멀리 떨어지게 덜 스위칭한다.

바람직하게, 트리거 주파수의 궤적은 장치가 랜덤하게 선택된 타겟 주파수 보다 덜 센서티브한 1/2 시간 및 더 센서티브한 1/2 시간이도록 바이어스된다. 따라서, 바람직하게, 트리거 주파수의 평균은 타겟 주파수이다.

바람직한 실시예들에서, 부하가 온 상태 또는 오프 상태인 시간 길이는 y_max 및 y_min의 현재 값들에 의해 규정된 바와 같은 변수를 위하여 허용된 범위와 비교할 때 감지된 변수의 현재 값으로부터 계산된다. 이것은 예를들어 퍼센트로 표현된다. 도시를 위하여, 감지된 변수의 최대 값에 가깝게 도달하는 감지된 변수로 인해 온 상태에 있는 부하 장치는 정상 기간의 80% 동안 온이다. 이것은 하기와 같이 표현될 수 있다.

t_on = (y-y_min)/(y_max-y_min)

여기서 t_on은 예상된 시간에 관련하여 부하가 스위칭온되는 시간 양이고 y는 감지된 변수의 현재 값이다.

장치가 얼마나 오래 오프되었는가는 다른 방정식을 사용하여 규정되지만 동일한 원리가 적용된다. 오프 장치가 하부 제한(y_min)에 가까울수록, 오프는 길어진다. 따라서, 적당한 방정식은 다음과 같다.

t_off = (y_max-y)/(y_max-y_min)

여기서 t_off는 부하를 위한 오프 시간의 예상 양과 비교하여 오프 시간의 상대적 양이다.

도 1A,1B 및 1C는 트리거 주파수 함수의 프로파일의 예시적 형태를 도시한다. 주파수는 y축으로 도시되고 에너지 저장 부하의 에너지 측면 완전 충전/비어있음 퍼센트는 x을 따라 도시된다.

도 1A는 장치가 스위치 오프할 주파수를 도시한다. 본 발명에 유일한 바와 같이, 트리거 주파수는 예상 시간(y_max 도달됨)과 비교할 때 장치가 온인 시간에 따른다. 도 1A에 도시된 바와 같이, 50%의 시간 동안, 트리거 주파수는 중심 또는 공칭 주파수에 비교적 가깝고, 다른 50%의 시간 동안, 트리거 주파수는 이들 주파수들로부터 더 멀다. 따라서, 예상된 온 시간의 단지 50% 동안 또는 그 미만으로 온되는 장치들이 트리거될 보다 극한의 그리드 환경들 동안만이 있다. 이것은 그리드 주파수가 시간의 대부분 동안 중심 또는 공칭 주파수 주변에 잔류하여, 이것에 보다 가까운 트리거 주파수들이 그리드에 의해 달성되기 쉽다는 가정에 기초한다. 따라서 부하를 스위칭하는 것은 트리거링 주파수들이 공칭 또는 중심 주파수에 가까울수록 발생하기 쉽다.

또한 예상된 온 또는 오프와 비교하여 온 또는 오프 시간에 따른 트리거 주파수의 정확한 형태가 랜덤하게 선택된 타겟 주파수에 의해 선택되는 것을 인식하는 것은 중요하다. 이런 방식에서, 부하들의 개체는 다양한 그리드 주파수 응답을 제공할 것이다.

도 1A와 도 1B를 비교하는 것은 선택된 타겟 주파수에 따른 프로파일을 도시한다. 트리거 주파수가 부하의 예상된 온 또는 오프 시간의 퍼센트에 따라 가변되고, 이런 변화 형태가 랜덤하게 선택된 타겟 주파수에 의해 결정되는 것이 결론일 수 있다.

도 1A 및 1B는 온 장치에 대한 트리거 주파수를 도시한다. 도 1C는 반대로 오프 장치에 대한 프로파일을 도시한다. 원리들은 동일하다. 즉, 오프 장치가 스위치 온할 주파수는 상기 방정식에 의해 규정된 바와 같이 예상된 오프 시간의 퍼센트에 따라 가변한다. 도 1C에 도시된 바와 같이, 트리거 주파수는 장치가 자연적인 스위칭 온 포인트에 접근할 때 그리드의 중심 주파수 또는 공칭 주파수에 접근한다. 일반적으로, 프로파일은 장치가 자연적인 스위칭 온 포인트에 근접할수록, 댐핑 주파수 또는 공칭 주파수에 인접하고 그러므로 부하가 그리드 주파수 응답을 제공하기 위해 보다 잘 사용될 것이다.

본 발명의 바람직한 실행에 따라, 중심 주파수 초과 또는 미만의 감지된 그리드 주파수의 임의의 이동은 부하들이 스위칭되는 것을 유발할 것이다. 감지된 그리드 주파수는 중심 주파수로부터 멀어질수록, 부하들은 보다 점진적으로 스위칭할 것이다. 중심 주파수가 이전 주파수 범위들의 이동 평균이기 때문에, 중심 주파수는 비록 댐핑 방식이지만 감지된 그리드 주파수를 "따르고자"할 것이다. 이것은 고주파(공칭 초과) 응답을 수행할지 저주파(공칭 미만) 응답을 수행할지를 결정하기 위하여 사용하기 위한 부드러운 중심 값을 제공할 것이다.

감지된 주파수는 방향을 변화시키고 중심 주파수 초과 또는 미만으로 진행한다. 본 발명의 장치는 그리드 주파수가 움직이기 시작하자 마자 그리드로부터 또는 그리드로 에너지를 차용 또는 보답함으로써 중심 주파수 초과 또는 미만으로 그리드 주파수의 임의의 빠른 증가 또는 감소를 방지할 것이다. 이것은 본 발명자에 의해 개발된 바와 같은 에너지 차용 또는 보답을 위한 적당한 시간이고, 종래 기술 그리드 응답 제어 주파수들과 비교할 때 보다 안정한 그리드 주파수를 제공한다.

첫째, 그리드 중심 주파수 초과 또는 미만으로 임의의 움직임은 본래 스위칭 포인트들 근처 부하들 만을 스위칭한다. 이것은 트리거 주파수가 장치를 위한 온 또는 오프 시간을 가진 특정 장치에 대한 변수이기 때문이다. 예상된 온 또는 오프 시간의 50% 보다 큰 온 또는 오프인 모든 부하들은 바람직하다. 이것은 이전 스위칭 포인트로부터 멀리 떨어진 시간의 50%의 미만인 장치들이 스위칭할 중심 주파수로부터 그리드 주파수가 매우 멀리 이동할 때만 이다.

따라서, 본 발명의 바람직한 실행은 보다 안정한 그리드 주파수를 제공함으로써, 본래 응답 부하의 보다 적은 스위칭을 유발한다. 게다가, 이전에 스위칭된 장치들의 스위칭은 바람직하지 않으므로, 부하상 스위칭 부담을 또한 감소시킨다.

본 발명의 그리드 응답 제어 디바이스들에 의해 제어된 에너지 저장 부하들의 개체로 구성된 시스템은 그리드 주파수의 임의의 변화에 응답하여 스위칭할 준비가 된 개체를 제공한다. 주파수의 변화가 클수록, 응답을 제공하는 부하들의 개체는 커진다. 이것은 선형 관계이어야 한다.

도 2는 안정한 상태이고 그리드의 정상 주파수에서 운행하는 본 발명에 따라 제어되는 시스템의 예를 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이런 상태에서 오프[1]인 장치들의 부분 및 온[2]인 장치들의 부분은 예상된 듀티 사이클에 해당한다. 따라서, 만약 부하가 50% 듀티 사이클에서 운행하면, 개체는 공평하게 분할된다.

만약 시스템은 낮은(공칭 미만) 주파수 편위상으로 이동하면, 온 부하들은 부하를 감소시키기 위하여 트리거 오프[3]된다. 상기 온 부하들은 잠시 동안 다시 스위칭 온되지 않을 것이다.

이런 저주파 편위 동안, 몇몇의 오프 부하들은 그들이 최소 에너지 저장 상태에 도달하고 부하의 적당한 함수가 스위칭 온을 요구한다는 사실로 인해 주파수에 관한 부하의 현재 초과에도 불구하고 스위칭 온[4]될 것이다. 이들 부하들은 고주파수 응답을 제공하기 위하여 요구받지 않고, 비록 실제로 가장 민감하더라도 고주파 응답을 제공할 수 있는 부하들의 개체로부터 손실된다. 다시, 이들 최근에 스위칭된 부하들은 잠시 동안 스위칭 온하지 않는다.

몇몇 부하들은 최대 에너지 상태에 도달할 것이고, 스위칭 오프[5]될 필요가 있을 것이다. 만약 듀티 사이클이 장치들의 수의 50%에 도달하면 최대 에너지 상태[5]는 최소 에너지 상태[4]에 도달하는 장치들의 수와 동일하게 될 것이다.

저주파 응답[7]을 제공할 수 있는 나머지 장치들은 공칭 그리드 주파수에 가까운 것이 소모되기 때문에 덜 민감한 주파수 설정들을 가진 개체이다.

만약 주파수가 현재 중심 주파수 보다 높게 상승하면, 상기 주파수가 공칭 그리드 주파수 아래임에도 불구하고, 부하들은 스위칭 온하기 시작하고 이전 그리드에 차용된 에너지를 복구하기 시작하는 것이 바람직하다.

주파수가 중심 주파수 보다 높게 상승할 때, 몇몇 장치들은 그의 부하를 증가시키기 위하여 트리거 온[8]될 것이다. 부하들[3]이 최근에만 스위칭 되어 최소 스위칭 모드에 있기 때문에 개체가 [1]에 남아있는 것은 가장 쉽다.

이전과 같이, 몇몇 온 장치들은 오프[10]되고, 몇몇 오프 장치들은 그들이 고주파 응답을 제공하기 위하여 요구되지 않고 각각 최대 또는 최소 에너지 상태에 도달되기 때문에 온[9]이 될 것이다. 오프[10]되는 온 장치들이 개체의 응답을 제공하기 위하여 가장 민감한 동안, 온 장치들은 사용되지 않고 저주파 응답을 제공하기 위하여 개체로 소모된다. 최소 또는 최대 에너지 상태들에 도달한 부하들의 이런 개체는 매우 작을 것이다.

고주파 응답을 계속 제공할 수 있는 장치들의 개체는 목표된 바와 같이 그들이 중심 주파수 및 최대 제한 주파수 사이의 주파수 사이에 합리적으로 공평하게 분포되는 정도만큼 많다. 그러나 중심 주파수 바로 아래 주파수들에 민감한 장치들의 개체는 결핍된다. 따라서 주파수의 하강은 결핍되지 않은 존에 도달될 때까지 또는 트리거 주파수들의 자연적인 이동이 결핍된 존에 다시 거주할 때까지, 떨어질 평균 주파수를 유발하기 전보다 작은 부하 감소를 트리거할 것이다.

이것은 목표된 작용이다. 주파수가 파동치는 저주파 편위 동안, 주파수는 상승 보다(또는 보다 일반적으로, 공칭에 접근하기 보다 쉽게 공칭으로부터 추가로 이동함) 쉽게 떨어질 것이다. 이것은 부하들이 그리드에 에너지를 빌려주고 빌린 것이 갚아질 때 주파수 상승을 방지한다는 사실을 반영한다. 이상적으로, 빌린 것이 완전히 갚아질 때만 주파수가 공칭으로 되돌아온다.

도 2에 도시된 저주파 개체의 하나의 가능한 조종은 중심 주파수 및 최소 주파수(공칭 주파수 및 최소 주파수 사이보다 오히려) 사이의 범위에 걸쳐 온 부하들을 유지하여 분포하는 것이다. 이것은 부가적으로 결핍되는 중심 주파수 바로 아래 주파수들을 떠나는 효과를 가지므로(공칭 주파수 및 중심 주파수 사이의 중심 주파수 초과의 선택된 타겟 주파수들을 가진 장치들이 중심 주파수 아래 주파수를 가짐), 주파수는 보다 크게 강하하는 경향을 가진다. 이것은 바람직하지 않을 수 있다.

이 조종에 대한 대안에서, 이런 변화는 저주파 편위의 시작 이후 스위칭 온되는 것과 같은 몇몇 부하들에만 이루어질 수 있다. 이런 논리는 편위의 시작이 행해진 후 스위칭 온되는 장치들로 인해, 에너지가 낮고, 따라서 응답을 제공하기 전에 에너지를 공급할 기회가 필요하기 때문에 발생한다. 이것을 달성하기 위한 한가지 방식은 스위칭 온하는 주파수를 시스템적으로 낮추는 것이다(보다 극한을 만듬). 이것은 이어서 그리드 주파수를 추가로 떨어뜨리게 할 것이다. 이것은 극한의 상황들에서, 장치들 사이의 보다 공평하게 온 시간을 분배할 것이다. 온 시간은 변형없이 트리거 주파수의 궤적에 의해 장치들 상에 이미 공평하게 분배된다.

도 2에 도시된 예는 저주파 편위이고, 고주파 편위 동안 부하들의 개체 작용은 대칭적이다.

이상적인 시스템에서, 모든 그리드 응답이 본 발명에 따라 제어되는 장치들에 의해 제공되는 경우, 주파수 편위들은 에너지 차용이 보답될때까지 종료하지 않을 것이다. 만약 그리드 주파수들에 대한 응답이 다른 소스들로부터 나오면(즉, 발생기들), 편위는 차용이 완전히 갚아지기 전에 종료할 수 있지만, 부하들은 에너지 저장소를 다시 채우기 위하여 요구되는 에너지를 검색할 것이다.

주파수 이동 평균으로부터 유도된 중심 주파수는 본 발명에 따라 제어된 장치들로부터 유도된 전체 부하가 증가한 주파수 초과의 주파수, 및 부하가 감소한 주파수 미만의 주파수이다. 이것은 전체 시스템에 대한 효과적인 타겟 주파수이다. 이것과 다른 시스템 타겟 주파수가 또한 유도될 수 있다. 상기 가능성은 최소쪽으로 그리드 주파수에 영향을 미치기 위한 몇몇 바이어스를 제공하기 위하여 공칭 주파수에 보다 가깝게 시스템 타겟 주파수를 이동시키는 것이다.

특정 제어 디바이스에 대한 트리거링 주파수를 얻기 위한 완전한 과정이 하기에 보다 상세히 기술된다.

첫째, 중심 주파수가 계산된다. 공칭 초과 또는 미만의 전류 편위가 시작한 이후 제 1 기록 주파수 판독으로부터의 각각의 판독이 고려된다. 그 다음 얻어진 중심 주파수는 공칭 주파수쪽으로 바이어스하기 위하여 추가로 조종될 수 있지만, 이것은 바이어스가 본 발명의 제어 디바이스들의 고유 특징이기 때문에 필요하지 않을 수 있다.

장치 베이스 또는 타겟 주파수가 결정된다. 이것을 수행하기 위하여, 베이스 주파수가 배치될 범위는 결정되고 그 다음 랜덤 타겟 주파수는 이런 범위내에서 선택된다. 각각의 장치는 바람직하게 낮은 랜덤 값 및 높은 랜덤 값이라 불리는 개별 랜덤 값으로부터 제공된 높은 타겟 주파수 및 낮은 타겟 주파수 모두를 가진다. 높은 타겟 주파수는 고주파 편위를 위한 것이고 저주파 타겟 주파수는 저주파 편위를 위한 것이다.

허용 가능한 주파수 범위의 공칭과, 하부 제한 또는 상부 제한 사이에 타겟 주파수를 분배하는 랜덤 수를 선택할 때, 하나의 랜덤 수는 고주파 편위를 위하여 사용되고, 다른 랜덤 수는 저주파 편위를 위하여 사용되는 것이 바람직하다. 랜덤 수들은 바람직하게 0 및 1 사이에서 제공되어, 타겟 주파수는 가능한 주파수들의 전체 범위(상기에서 규정된 바와 같이)의 어느 곳에나 위치될 수 있다. 반대의 편위가 시작한 후 두 개의 랜덤 수들이 생성되는 것이 바람직하다.

따라서, 저주파 편위 랜덤 수는 고주파 편위 시작시 선택되고 고주파 편위 랜덤 수는 저주파 편위의 시작시 선택되어, 주파수 편위 변경 중 랜덤 수의 준비를 보장한다.

랜덤 수에 따라 특정 제어 디바이스에 대한 그리드 주파수 변경들에 민감한 바와 같이, 정규적인 간격들에서 랜덤 수들을 재생하는 것은 중요하다. 하기에 보다 명확할 바와 같이, 작은 랜덤 수들을 가진 냉장고는 보다 큰 랜덤 수들을 가진 것 보다 큰 스위칭 부담을 수행할 것이다. 이것은 큰 랜덤 수로부터 생성된 타겟 주파수가 그리드의 공칭 주파수에 더 가까운 주파수들 보다 그리드에 의해 거의 드물게 실현되는 외부 주파수 제한들에 더 가까운 트리거링 주파수를 제공하기 쉬울 것이기 때문이다.

랜덤 수는 특정 편위 동안 재생되지 않는 것이 중요하다. 이것은 그리드 안정성에 예측할 수 없는 충격을 유발한다. 다른 전략들은 가능하다. 예를들어, 랜덤 수들은 24 시간 기간 또는 다른 선택된 기간에 따른 제 1 변화 동안 생성될 수 있다.

타겟 주파수들이 제공되어야 하는 4개의 가능한 범위들이 있다:

(1) 그리드는 저주파 편위내에 있고(공칭 아래인 중심 주파수) 부하는 현재 온이다. 이것은 도 3A의 좌측에 도시된다. 이 경우, 타겟 주파수는 그리드의 저주파 제한(그리드에 대한 저주파 제한의 선택이 하기에 논의됨) 및 공칭 그리드 주파수 사이에 제공된다. 그리드가 현재 저주파 편위내에 있기 때문에, 중심 주파수는 공칭 주파수 및 상기 저주파 제한 사이에 제공될 것이다.

(2) 부하가 오프일 때(도 3A 우측) 저주파 편위의 경우, 타겟 주파수는 그리드의 고주파 제한(그리드에 대한 고주파 제한의 선택이 하기에 논의됨) 및 중심 주파수(공칭 주파수와 다름) 사이에 랜덤하게 배치될 것이다.

(3) 고주파 편위의 경우(공칭 초과 중심 주파수) 및 부하가 오프인 경우(도 3B 좌측), 타겟 주파수는 고주파 제한 및 공칭 그리드 주파수 사이에 랜덤하게 제공된다.

(4)고주파 편위 및 부하가 온인 경우(도 3B 우측), 타겟 주파수는 저주파 및 중심 주파수 값 사이에 제공된다.

도 3A 내지 3B는 이들 4개의 가능성 각각의 주파수의 예시적인 위치들을 도시한다. 이들 도면들은 트리거 주파수들을 도시하고, 상기 포인트에서, 그리드 주파수는 만약 이미 온이면 특정 장치를 오프로 트리거하고 이미 오프이면 온으로 트리거하도록 할 것이다. 도 3A 내지 3B는 트리거링 주파수가 타겟 주파수의 랜덤 배치를 위하여 제공된 동일한 주파수 범위내에 제공되는 것을 도시한다.

도 3A 내지 3B에 도시된 바와 같이, 장치 타겟 주파수는 트리거링 주파수 프로파일의 형태를 결정한다. 따라서, 타겟 주파수의 랜더마이제이션은 트리거링 주파수들을 통하여 수행된다.

본 발명의 제어 디바이스의 바람직한 실행에서, 일단 높거나 낮은 타겟 주파수가 특정 장치를 위하여 계산되었다면, 장치 지정 트리거 주파수는 계산될 필요가 있다. 장치가 온일 때, 단지 낮은 타겟 주파수가 관련되고 장치가 오프일 때 단지 높은 타겟 주파수가 관련된다. 특정 타겟 주파수의 값으로부터, 함수의 형태는 유도될 수 있다. 함수는 장치에 대한 타겟 주파수뿐 아니라, 장치가 온인지 오프인지에 따라 다르다. 이 함수로부터, 감지된 변수의 현재 값을 사용하여, 장치의 현재 트리거링 주파수는 얻어질 수 있다. 이런 트리거링 주파수는 장치가 감지된 주파수에 대해 비교함으로서 스위치 온할지 오프할지를 결정한다.

도 3A 내지 3B에 도시된 트리거링 주파수의 값은 하기된 바와 같이 계산된다. 하기에 참조된 비례 부분은 장치가 각각 온인지 오프인지에 따라 에너지 저장이 얼마나 최대 또는 최소값에 근접한지를 나타낸다. 상기 비례 부분은 바람직하게 t_on 또는 t_off이고, 그 계산은 상기에 기술된다.

(1) 만약 상기 비례 부분이 0.5 미만이면(즉, 스위칭된 부하가 시간의 50% 미만 지속된 후 시간), 최소 또는 최대치에 도달하는데 시간이 걸린다.

(2) "오프셋" = (타겟 주파수 - "시작포인트")*비례 부분, 여기서 시작 포인트는 온 장치들에 대한 저주파 제한 및 오프 장치들에 대한 고주파 주파수이다. 따라서, (타겟 주파수-시작 포인트)는 고주파 제한 또는 저주파 제한 및 타겟 주파수 사이의 차이다. 상기 비례 부분이 항상 0 및 0.5 사이에서 운용되기 때문에(단계(1)에 대해), 이 차는 비례 항에 의해 보다 작게 된다. 따라서, 이 단계에서, 감지된 변수의 값은 타겟 주파수인 것 처럼 트리거링 주파수에 영향을 미친다.

(3) 트리거 주파수 = 시작 포인트+오프셋

따라서, 온 장치들에 대해 트리거 주파수는 하부 주파수 제한 및 오프 장치들에 대한 오프셋이고, 트리거 주파수는 고주파 제한으로부터 오프셋된다.

(4) 만약 비례 부분이 0.5 보다 크거나 같으면(즉, 장치가 본래 스위칭 포인트쪽으로 1/2 이상인 온 또는 오프인 시간임, 그렇다면, 부하는 상기 보다 높은 가능성 스위칭 존으로 동작할 필요가 있다).

(5) 오프셋 = ("종료포인트"-타겟 주파수)*비례 부분

여기서 종료포인트는 낮은 편위 동안 오프 장치들 및 높은 편위 동안 온 장치들에 대한 중심 주파수이고 높은 편위 동안 온 장치들 및 낮은 편위들 동안 오프 장치들에 대한 공칭 주파수이다. 오프셋은 타겟 주파수 및 종료포인트 사이의 차이고, 상기 차는 비례 부분에 의해 인수 분해된다. 상기 비례 부분이 항상 0.5 및 1 사이에 있기 때문에, 오프셋은 이 차 모두 또는 절반 사이 어딘 가에 있다. 다시, 이 단계는 장치가 얼마나 길게 온하거나 오프하는지를 나타내고 타겟 주파수 모두는 오프셋 값에 영향을 미친다.

(6) 트리거 주파수 = 타겟 주파수 + 오프셋

따라서, 트리거 주파수들은 타겟 주파수 및 중심 또는 공칭 주파수 사이에 제공된다.

도 3A에 도시된 트리거링 프로파일들을 가진 부하 제어 디바이스는 지금 기술될 것이다.

저주파 편위 동안, 중심 주파수는 도 3A에 도시된 바와 같이 공칭 및 그리드 주파수에 대한 하부 제한 사이에 제공된다. 저주파 편위 동안, 전체 목표된 작용은 시스템 주파수를 다시 공칭쪽으로 공평하게 가져가기 위하여 온 장치들이 스위칭 오프되고자 한다.

도 3A는 그리드가 저주파 편위에 있는 동안 처음에 온 상태에 있는 부하의 전개를 도시한다. 에너지 상태 1(좌측 축)의 궤적은 최소 에너지 상태에서 최대 에너지 상태로 이동하는 것을 도시한다. 만약 응답이 제공되지 않으면, 부하는 제한 설정으로부터의 최대 에너지 상태에서 스위치 오프할 것이고, 에너지 상태는 최대에서 최소로 이동할 것이다.

그리드 주파수 및 부하와 연관된 물리적 변수의 각각의 판독 동안, 중심 주파수는 재계산된다. 명확화를 위하여, 도면은 고정된 중심 주파수를 도시하지만, 실제로 그리드 조건들에 따라 가변한다.

장치가 온인 동안, 오프 동안 타겟 주파수는 저주파 랜덤 수 2를 사용하여 계산된다. 이것은 도면(도 3A)의 좌측에 도시된 범위 3에 걸쳐 놓여있을 것이고, 이 상태에서 저주파 제한 및 공칭 주파수 사이 이도록 선택된다. 부하와 연관된 물리적 변수는 오프 4 동안 트리거 주파수를 계산하기 위해 사용된다. 온 장치들에 대한 트리거링 주파수는 새로운 중심 주파수 및 부하와 연관된 새로운 감지된 변수를 고려한다. 온 장치들에서, 그리드 주파수가 타겟 오프 주파수 아래일 때, 부하는 스위치 오프할 것이다. 오프 부하들에 대해, 측정된 그리드 주파수가 트리거 온 주파수 보다 클 때, 부하는 스위치 온 할 것이다.

그리드 주파수가 트리거 주파수(5) 보다 작을 때, 장치는 스위치 오프할 것이고, 에너지 궤적인 비록 최대 에너지 저장에 도달되지 못하더라도, 방향을 변화할 것이다. 이것은 물리적 변수 제한들을 변화시키지 않고 장치에 저장된 평균 에너지를 낮추는 효과를 가진다. 장치의 대부분에서, 이것은 장치들 부분의 평균 온도를 상승시키는 효과를 가진다.

장치가 스위치 오프될 때, 추가 작용은 도 3A의 우측에 도시된다. 손실된 듀티 사이클의 일부(6)가 빗금친 부분으로 도시된다.

이 경우 타겟 온 주파수가 선택되는 범위는 고주파 제한 및 중심 주파수 사이에 놓이고, 온에 대한 트리거 주파수의 예시적 궤적(8)이 도시된다. 만약 중심 주파수가 변화되지 않고 유지되면, 장치는 에너지 상태가 일단 다시 최소에 도달될때까지 다시 스위칭 온 하지 않을 것이다(9).

도 3A에 따라, 공칭으로부터 떨어져 측정된 그리드 주파수의 임의의 이동은 부하들이 스위칭 오프되게 할 것이다. 명확하게, 그리드 주파수가 공칭으로부터 멀어지면, 스위칭 오프되는 장치들의 수는 점진적으로 커진다. 또한, 감지된 주파수가 공칭으로부터 멀어지면, 부하가 온 사이클 동안 보다 일찍 스위칭 오프되는 것을 알 수 있다.

도 3A에 따라, 중심 주파수상에서 임의의 이동은 오프 부하들이 스위칭 오프되게 할 것이다. 따라서, 본 발명에 의해 제공된 트리거링 주파수들은 중심 주파수에 관하여 모든 그리드 주파수 이동들을 막는다.

유사한 논의는 도 3B에 도시된 바와 같이 고주파 편위 동안 응용할 수 있다.

도시된 실시예들의 조종시, 상기된 바와 같이 타겟 주파수의 준비를 위한 모두 4개의 범위들은 그리드 공칭 주파수 및 높거나 낮은 제한(도 3A 내지 3B에서 처럼) 사이에 있는 두 개의 범위들 보다 오히려 중심 주파수 및 최대 또는 최소 제한 사이에 제공될 수 있다. 제어 디바이스의 다른 대안에서, 도 3A는 중심 주파수 아래 감지된 주파수의 하강이 부하들을 스위치 오프하도록(도시된 바와 같이 공칭 주파수까지 중심보다 아래로 감소하고 상기 공칭 주파수보다 높게 증가하기 보다) 조절될 것이다. 이것은 주파수 감소가 너무 많은 부하를 의미할 때 목표된 응답을 제공하고 그러므로 장치들은 스위칭 오프한다. 유사하게, 도 3B의 프로파일은 변형되어 단지 중심 주파수보다 높은 증가가 오프 장치들을 온되게 할 것이다(도시된 바와 같이 중심 값 보다 높게 증가하고 중심 아래 공칭 값까지 감소하기 보다). 다시, 이런 변형된 형태로 제공된 응답은 주파수 상승이 부하들을 스위칭 온하는 것에 의해 처리될 필요가 있는 발생 증가를 나타내기 때문에 목표된 바와 같다.

도 3A에 따라, 저주파 편위 동안, 만약 전류 시스템 주파수가 중심 주파수 아래로 떨어지면, 오프 장치들은 트리거링 주파수들이 이 포인트 아래로 제공되지 않기 때문에 스위칭 온할 수 없다. 오프 장치들이 스위칭 온되는 유일한 방법은 부하의 물리적 변수가 하부 제한에 도달하는 것이다. 따라서, 중심 주파수 아래로 감소되는 경우, 응답은 주파수 과도한 부하가 주파수 강하를 유발하는 것을 보상하기 위하여 정확하게 요구되는 도 3A로부터 결정될 수 있는 온 장치에 대해서만 스위치 오프하도록 제공된다.

도 3B를 다시 참조하여, 중심 값보다 높게 주파수 상승 동안, 오프 장치들이 스위치 온하기 시작하는 것이 바람직하다. 이런 작용은 도 3B에 따라 제공된다. 도 3B는 자연적인 스위칭 온 포인트들에 접근하는 어떤 장치들이 중심 주파수에 가장 가까운 트리거링 주파수들을 가지는 것이 바람직하다는 것을 도시한다. 도면은 오프 장치들의 개체의 트리거링 주파수들이 중심 주파수 및 고주파 제한 사이에서 확산되어 점진적인 응답 작용을 제공하는 방법을 도시한다.

그리드 주파수가 중심 주파수에 가까운 좁은 주파수 범위로 반복적으로 이동 및 강하될 가능성이 있다. 이들 상황들에서, 경험된 주파수에 민감한 장치들의 개 체는 결핍될 것이다. 즉, 주파수가 강하할 때, 가장 민감한 장치들은 스위치 오프할 것이고, 상승할 때 가장 민감한 장치들은 스위칭 온할 것이다. 이런 방식으로 스위칭하는 장치들은 그들이 사이클의 나머지 완료때까지 추가 응답을 제공하기 위하여 이용할 수 없게 할 것이다. 물론, 민감한 장치들의 개체는 장치들이 다시 스위칭하고자 하는 경우, 제공한 응답에 의해 짧아질 수 있는 사이클의 상태에 장치들이 접근할 때 복구될 것이다.

결핍된 주파수 존이 다시 공급되는 비율은 타겟 주파수가 선택되는 범위에 의해 영향을 받는다. 민감한 장치들이 소모되는 주파수 존을 타겟 주파수 범위내에 포함하는 것은 소모된 존이 민감한 포인트들에 접근하는 장치들의 개체로부터 다시 공급되는 비율을 증가시킨다.

증가된 재공급은 현재 그리드 상에서의에서 경험되지 않은 보다 넓은 주파수 범위에 걸쳐 소모를 확산시킴으로서 달성된다. 이것이 이용할 수 있는 총 응답을 감소시키는 동안, 이것은 냉장고들의 개체에 의해 제공된 유한 응답의 물리적 소모를 반영한다.

온 장치들의 작동 및 오프 장치들의 작동이 오버랩되고 서로 무효화할 경우 비록 공칭 주파수 및 중심 주파수 사이의 존이 나타나지만, 이들 섹션들은 실제로 동시에 발생하는 것이 아니고, 방향을 변화시키고 작은 주파수 변화들 및 상승 및 하강 주파수 변화들을 댐핑하기 위한 그리드 주파수를 위하여 걸리는 시간에 의해 분리된다.

그리드 주파수가 소모 존을 통하여 통과할 때 이용할 수 있는 응답 정도는 감소하여, 주파수 변화를 느리게 하기 위하여 이용할 수 있는 부하의 변화는 보다 적게될 것이다. 이런 경향으로 인해 주파수는 에너지가 냉장고 개체에 로딩되거나 냉장고 개체에 의해 차용되고 의도된 목표 작용을 가지는 범위의 보다 정확한 표시자를 형성한다.

도 3A에 도시된 바와 같이, 감지된 그리든 주파수가 중심 주파수 보다 높게 증가할 때, 오프 장치들은 도 3A에 따라 온된다. 만약 주파수가 다시 감소하면 중심 주파수 및 공칭 주파수 사이에 트리거 오프 주파수들을 가진 장치들의 개체가 남아있기 때문에 온 장치들이 턴오프할 것이다. 이것은 중심 주파수 아래의 그리드 주파수의 이동들이 온 장치들이 스위칭 오프되는 것만을 유발하고(오프 장치들이 부하와 연관됨 물리적 변수의 최소 제한들에 도달하는 것을 배제하고), 중심 주파수보다 높게 이동하는 그리드 주파수에 대한 응답이 그리드 주파수 이동들을 안정화시키기 위하여 목표된 바와 같이 오프 장치들을 스위칭 온함으로써 제공되는 것을 의미한다.

도 3B에 관련하여 저주파 편위에 관련하여 상기에 제공된 것에 대한 유사한 논의는 중심 주파수의 고주파 편위(공칭보다 높음)에 대칭적으로 응용할 수 있다.

부하 및 발생 같이 높은 편위 및 낮은 편위들 사이의 변화가 가변하는 실제 그리드에서, 각각의 상태에서 냉장고 개체는 동적이고 개별 냉장고들의 작용은 이들 설명들에서 보다 미약하게 결정된다.

최대 및 최소 주파수 제한들은 타겟 및 트리거링 주파수들이 확산되는 범위를 결정하기 위한 제어 디바이스에 사용된다. 이들 주파수 제한들은 그리드의 주파수 작용의 시간에 따른 경험에 의해 결정될 수 있거나 사용되고자 하는 그리드에 따른 설치시 설정될 수 있다.

예를들어, 미국에서, 그리드 주파수는 공칭 그리드 주파수의 플러스 및 마이너스 0.5% 내로 유지되고, 즉 그리드 주파수는 59.7 헤르쯔 및 60.3 헤르쯔 사이에 항상 속하여야 한다. 이것은 제어 디바이스가 US 그리드 상에서의에서 동작되는 디폴트 값이다. 이들 디폴트 값들은 설정되거나 그리드를 사용한 장치의 경험에 기초하여 자체 최적화될 수 있다. 이들 주파수 제한들을 제공하기 위한 자체 최적화 제어 디바이스의 가능성은 지금 논의될 것이다.

본 발명의 제어 디바이스는 사용되는 그리드와 연관된 파라미터들의 디폴트 세트가 바람직하게 제공될 것이다. 도 3A 내지 3B에 도시된 바와 같이, 만약 그리드 주파수가 최대 또는 최소 범위 외측으로 통과하면, 장치들의 전체 개체는 동일한 스위칭 상태, 즉 오프 또는 온 상태에 있을 것이다. 추가 그리드 응답은 부하로부터 이용할 수 있다. 따라서, 주파수 제한들의 자체 조절을 올바르고 주의 깊게 수행하는 것은 중요하다.

이상적으로, 주파수 제어 제한들은 그리드에 의해 허용 가능한 주파수를 넘어 놓이도록 선택된다. 그러나, 그리드 주파수가 적절하게 나게 가변하는 비율을 유지하는 것은 바람직하다. 본 발명의 그리드 응답 제어 디바이스에 의해 제공된 방법은 경험된 주파수 극한들을 모니터하고, 저장된 주파수 제한들을 조절하기 위하여 이들 요구 조건을 사용하는 이들 요구조건들을 밸런싱하는 것이다. 두 개의 핵심 조절 과정들은 사용된다.

첫째, 만약 편위 동안 경험된 극한 주파수가 사용된 제한보다 크면, 추후 편위시, 극한은 새로운 제한이 될 것이다. 따라서 큰 변화들을 가진 그리드 상에서의에서, 그리드 응답 제어 디바이스는 경험된 주파수의 전체 범위에 걸쳐 서비스를 분배하기 위하여 조절할 것이다. 그리드 응답 제어 디바이스는 극한까지 유도하는 이벤트들을 분석하기 위한 능력을 가지며, 제한들이 넓어진 범위를 조절하기 위하여 이런 능력을 사용할 수 있다.

제 2 과정에서, 만약 하나의 기간내에서 경험된 극한 주파수가 현재 저장된 주파수 제한들 보다 작으면, 주파수 제한들은 경험된 주파수 극한들 보다 가깝게 조절될 것이다. 그러나 응답 제어 디바이스는 제한들을 극한 및 제한들(이동 평균 기술) 사이의 차이의 작은 부분만큼 가깝게 한다. 이런 방식에서, 주파수 제한들이 상당히 좁아지게 되기 전에 다수의 조절 사이클들을 경험할 것이다. 제한들을 좁게하는 경향은 규정된 기간(예를들어 분 단위)보다 짧은 저장된 주파수 제한들 외측 모든 편위를 무시함으로써 상쇄될 수 있다.

따라서, 만약 장치가 디폴트들을 예상한 것으로 유도하기 보다 많은 극한 주파수들을 경험하면, 상기 상황들을 적합시키기 위한 작용을 빠르게 넓힐 것이다. 만약 다른 한편 그리드가 예상한 것으로 디폴트들을 유도하기 보다 안정되면, 보다 좁은 제한들쪽으로 느리게 이동할 것이고, 만약 그리드 작용이 보다 심하게 되면 반응할 것이다.

게다가, 제한들은 소위 희귀 이벤트 마진이라 불리는 마진이 제공되어, 그리드 응답 제어 디바이스는 가장 큰 주파수 편위가 희귀하지 않은 것을 가정할 것이고, 따라서 실제로 선택된 주파수 제한들은 희귀 이벤트 마진에 비례하는 예비 용량을 제공하기 위하여 조절된다. 희귀 이벤트 마진은 제조시 두 가지 방식으로 제공될 수 있다.

희귀 이벤트 마진은 그리드 응답 작용이 가능하지 않고 네트워크의 정상 극한들이 경험되는 것을 의미하는 단위보다 작게 설정될 수 있다. 이것은 희귀 이벤트 마진이 그리드의 주파수 극한들내에 놓이도록 제어 디바이스의 주파수 제한들을 규정할 것이기 때문이다. 그리드 응답 작용이 화석 연료 산업들에 의해 제공되고 부하들에 의해 제공되지 않는 그리드에서, 실질적인 방출 장점들은 단위 보다 작은 희귀 이벤트 마진으로 달성될 수 있다.

선택적으로, 희귀 이벤트 마진은 단위보다 크게 설정될 수 있다. 따라서, 그리드 응답 제어 디바이스는 그리드 극한들 동안 예외적인 이벤트들에 대한 마진이 있도록 자체 조정될 것이다. 이런 모드는 모든 그리드 상황들에서 몇몇 응답 작용이 필요할 때, 본 발명의 그리드 응답 제어 디바이스들이 그리드 응답 작용의 주 제공자일 때 필수적이다.

따라서, 일 미만의 희귀 이벤트 마진은 그리드 응답 제어 디바이스의 실행중 이전 단계들에서 사용되고 개체가 성장할 때, 단위보다 큰 희귀 이벤트 마진은 정상 표준이될 것이다.

1 미만의 희귀 이벤트 마진을 가진 방출 장점들은 카본 디옥사이드이든 다른 오염물질들이든 부하 단부에 응답 제공이 방출시 임의의 영향을 가질 것이기 때문에 발생한다. 이것은 전기 공급 말단부에서 응답을 제공하는 것과 대조되며, 여기서 발생 플랜트는 능력 미만으로 동작되어야 할 것이고 주파수 동적 변화들(효율성 및 개체 제어가 보다 어렵게 됨)과 함께 동작할 수 있다.

극한 주파수 또는 희귀 이벤트가 발생할 때 결정하기 위하여, 본 발명의 그리드 응답 제어 디바이스는 사용하기 위한 "희귀"의 몇몇 규정을 필요로 한다. 극한 그리드 이벤트들은 결함 발생 플랜트 또는 결함 중요 전송 라인을 포함한다. 상기 이벤트는 그 이상 빈번하게 발생할 수 없고 하나 이상의 희귀 이벤트 마진이 커버하기 위하여 의도되는 이벤트의 종류이다. 다른 한편, 만약 과도 피크 부하가 발생하면, 겨울철 TV 중단은 극한 주파수 제한들에 의해 커버되지 않고, 제한들은 그리드 스트레스의 표시이지만, 희귀 결함이 아닌 이벤트를 커버하기 위하여 유용하게 조절되어야 한다.

하루 또는 일주(많은 그리드들이 측정 한계로서 30분을 사용하고, 이것은 여기서 유용할 수 있다)내에 다른 다양한 기간들에 대한 다른 주파수 제어 제한들을 가지는 것을 고려하는데 가치있을 수 있다. 제한들의 범위는 이전에 규정된 스트레스 상태 함수(h)에 의해 표시된 바와 같이 수요가 빠르게 변화할 시간에 넓어질 수 있다. 최소 수요 시간들 또는 그리드의 낮은 스트레스 상태는 주파수 제어 제한들의 좁아진 범위를 가질 수 있다. 그리드가 가장 스트레스 받을 때 하루중 시간들은 그리드를 사용한 경험으로부터 배울 수 있고 주파수 제어 제한들이 넓어질 필요가 있는 간격들은 제어 디바이스에 의해 시간 설정될 수 있다. 그러나, 제어 디바이스가 외부 클럭에 액세스할 수 없기 때문에, 이런 조절은 전력이 스위치 오프될 때마다 폐기될 필요가 있을 것이다.

개요에서, 본 발명은 부하들의 스위칭을 최소화하고, 현재 주파수의 이력 이동 평균에 관한 모든 주파수 변화를 방지하고 시스템 주파수를 어느 정도 공칭쪽으로 바이어스하는 그리드 주파수 응답 제어 디바이스를 제공한다. 따라서, 그리드는 안정화되고 부하들의 과도 작업은 방지된다. 명확한 주파수 신호는 보다 작은 노이즈를 가지며, 보다 부드럽게 제공되고 그리드의 이상적인 공칭 주파수쪽으로 점차적으로 연속적으로 바이어스된다.

상기에서, 온 및 오프 상태들 사이의 부하의 에너지 소모 스위칭은 부하의 에너지 소모 장치를 직접 제어함으로써 수행된다. 그러나, 본 발명의 다른 실행은 부하의 파라미터의 설정 포인트 또는 중심 제한들을 조절하는 것이다. 이런 방식에서, 부하는 제어 제한들 내에 부하의 감지된 변수를 유지하기 위하여 에너지 소모를 조절할 것이다.

냉장고의 예에서, 냉장고가 스위칭 온되도록 감지된 주파수가 존재할 때, 제어 제한들은 냉장고의 냉각 공간 온도의 현재 값 아래로 시프트될 수 있다. 냉장고의 제어 메카니즘은 온도가 너무 높고 냉장고의 냉각 수단을 온 상태를 스위칭함으로써 응답하는 것을 검출할 것이다. 제어 제한들의 반대 방향 이동은 냉장고가 스위치 오프되도록 주파수가 감지될 때 수행될 수 있다.

제어 제한들을 조절하는 대신, 설정 포인트 자체는 본 발명의 제어 디바이스에 의해 조절될 수 있다. 부하의 제어 메카니즘은 새로운 설정 포인트를 수신하고 제어 제한들 자체를 유도할 것이다.

이런 방식으로 설정 포인트 또는 제어 제한들을 제어하는 제어 디바이스는 바람직할 수 있다. 상기 제어 디바이스는 부하의 에너지 소비 수단과 직접 통신할 수 있기 위하여 부하의 제어 회로에 통합될 필요가 없을 것이다. 대신, 부하의 제어 회로에 중심 신호를 제공하는 것이 필요하고 에너지 소모 변화는 정상적인 방식으로 수행된다.

우리는 아직까지 그리드 응답 제어가 에너지 소모를 스위칭 온 또는 오프함으로써 수행되는 바람직한 실시예들을 논의하였다. 그러나, 몇몇 부하들은 에너지 소모 레벨을 조절함으로써 제어 제한들내로 부하의 물리적 변수를 제어한다. 따라서, 부하는 이전에 논의된 바와 같이, 부하에 의해 저장된 에너지를 증가시키는 제 1 상태 및 부하에 의해 저장된 에너지를 감소시키는 제 2 상태 사이에서 제어될 수 있다. 하기에는 제어 제한들 내에서 냉각 공간의 온도를 유지하기 위하여 에너지 소비의 연속적인 제어를 사용하는 냉장고를 가진 본 발명의 제어 디바이스의 예시적인 실행을 논의하였다.

순수 온도 제어기는 종래 3개의 항 제어기를 목표로 할 것이고, 파라미터들은 설정 포인트로부터의 변화들이 전력에 영향을 미치는 범위에 영향을 미친다. 종래에, 이들은 비례 부분 에러(현재 에러가 얼마나 큰가); 적분 에러(시간에 따른 보다 작은 에러 누산), 및 도함수 에러(만약 에러가 빠르게 감소하면 오버슈트가 최소화되도록)이다. 이것은 비록 제어가 실제로 모두 3개의 항들을 포함하지 않고 따라서 이 보다 간단하지만 물리적 PID 제어기로서 공지된다.

일반적으로, PID 제어기는 실제로 모터 전력 제어기를 구동하고, 차례로 모터 또는 부하를 실제로 제어하는 모터 제어기의 전력 전자제품들을 구동한다. 도 6은 추가 상세한 것은 하기에 제공된다:

- 수동 제어기는 적당한 형태로 PID 제어기에 설정 포인트 신호를 제공하는 설정 포인트 제어기에 입력을 제공한다. PID 제어기는 또한 변수의 현재 상태가 제어되는 입력을 가지며, 따라서 냉장고에서 예를들어 이것은 온도이다.

- PID 제어기로부터 출력은 목표된 모터 전력 레벨이다. 이것은 설정 포인트에서 제어된 변수를 유지하기에 적당한 것으로 고려된 전력 레벨이다.

- 이런 목표된 전력 레벨은 실제 전력의 변화율이 목표된 설정 포인트가 변화하는 율 보다 느릴 수 있기 때문에, 모터로 흐르는 실제 전력을 추가 제어기가 조절하게 하기 위하여 사용된다. 따라서 추가 피드백 제어는 (전자) 모터 제어기가 가능한 한 정확하게 설정되는 것을 보장하기 위하여 실행될 수 있다.

두 개의 방법들은 본 발명의 제어 디바이스의 목표된 그리드 응답 서비스들이 부하에서 실행될 수 있는 것에 의해 기술된다. 특정 실행은 어느 한쪽 또는 모두가 사용될 수 있다.

상기된 바와 같이 설정 포인트 변형 방법은 제어 결정을 위하여 PID 제어기에 의해 사용된 설정 포인트 또는 제어 제한들을 변형함으로써 장치에 의해 소비된 전력에 영향을 미친다. 따라서 냉장고에서 주파수 낮을수록 온도 설정 포인트는 낮고(즉, 저장된 에너지 증가), 주파수가 높을수록, 온도 설정 포인트는 높아진다(즉, 저장된 에너지 감소). 보다 일반적으로, 주파수가 낮을수록, 장치가 달성하기 위한 목표로 하는 부하의 물리적 변수에 의해 표시된 바와 같은 저장된 내부 에너지는 높아진다.

도 6A는 제안된 제어 디바이스를 기술하는 블록도를 도시한다. 종래 제어기에 대해, 수동 입력은 PID에 대한 정상 설정 포인트를 규정하기 위하여 사용된다. 이런 제어기는 실제 주파수가 중심 주파수와 동일할 때 적용할 타겟 내부 에너지 레벨을 설정한다. 즉, 주파수에 걸쳐 추가 제어가 필요하지 않을 때 적용될 것이다.

이런 제어기에서, 설정 포인트 조절 주파수 함수는 설정 포인트 제어기에 조절을 제공한다. 이 신호는 최대 양의 값에 있을 때, 내부 에너지 레벨 설정 포인트가 가장 높게 허용된 값으로 설정될 때; 영일 때, 내부 에너지 레벨 설정 포인트가 수동 제어로 설정되고; 및 최대 음의 값을 가질 때 에너지 레벨 설정 포인트가 가장 낮게 허용된 값으로 설정되도록 스케일링된다.

설정 포인트 조절 주파수 함수는 두 개의 입력들을 가진다:

1. 상기된 바와 같이 유도된 중심 주파수.

2. 감지된 주파수의 현재 값.

가장 간단하게, 설정 포인트 조절 주파수 함수는 두 개의 주파수들을 비교하고, 파라미터에 의해 이를 곱셈하고, 입력으로서 상기 결과를 설정 포인트 제어기에 공급함으로써 동작할 수 있다.

이 간단한 방법의 단점은 만약 PID 파라미터들 및 설정 포인트의 변화에 주파수 변화를 관련시키는 함수(또는 간단한 곱셈기)가 특정 그리드의 특정 환경들을 위하여 특정하게 조절되지 않으면, 냉장고들의 개체가 안정성을 달성하기 위하여 필요한 출력 변화를 과대 또는 과소 평가할 가능성이 있는 가능성에 관련된다. 이런 변화 수정시, 장치들은 주파수 발진하게 할 수 있다.

상기 발진(작은 신호 안정성으로 공지된 것의 손실로부터 발생함)은 종래 그리드에서 때때로 발생하고 만약 이전에 검출되지 않고 수정되면, 심한 결과들을 가질 수 있다. 검출될 때, 정상 수정 방법은 그리드 및 발생을 재구성하여 발진의 특정 주파수가 더 이상 공진하지 않는 것이다(공정한 공급 및 누락 방법). 이것은 발진에 참여하는 큰 젠셋(genset)들의 몇몇 제어기들을 리턴함으로써 해결될 수 있다. 검출 및 수정 및 제어 리턴을 위해 그리드들을 분석하는 것은 정보 및 계산 능력을 요구한다.

그러나, 본 발명에 따른 다수의 그리드 응답 제어 디바이스들을 가진 미래 그리드들은 손쉽게 계획적으로 구성될 수 없다(우연히 발진 트리거 결함들로서 발생할 수 있다).

따라서 장치들의 개체 중에서 응답 센서티비티(sensitivity)에서 다양한 엘리먼트를 자동 제어 시스템에 포함하는 것은 중요하다. 상기 다양성으로 인해, 가장 센서티브한 장치들로부터 가장 덜 센서티브한 장치들로 응답의 부드러운 진행이 있고, 따라서 공칭 주파수로부터 출발하여 증가하는 것으로 인해 단조적인 부하 변화가 이루어진다.

이런 다양성 달성은 설정 포인트 제어부에 가능성 엘리먼트를 통합함으로써 하기에 기술된다.

제어기는 상기에 기술된 바와 같이 선택된 두 개의 랜덤 수, 즉 하나는 저주파를 위한 것이고, 다른 하나는 고주파를 위한 것을 사용한다.

만약 현재 주파수가 중심 주파수 보다 낮으면, 설정 포인트 조절 함수는:

1. 주파수 차의 음의 값 유도(예를들어, 현재 주파수 - 중심 주파수에 의해).

2. 제어기가 동작하는 범위에 비례하는 값 형성(공칭 주파수에 대한 최소 주파수).

3. 저주파 랜덤 수에 의해 이 값을 곱셈.

4. 시스템의 센서티비티를 규정하는 센서티비티 파라미터에 이 값을 곱셈.

5. 설정 포인트를 조절하기 위하여 이 값을 사용하고 찾고자 하는 에너지 레벨을 감소시킬 결과를 설정 포인트 제어기에 공급한다.

만약 실제 주파수가 중심 주파수 보다 높으면, 상기 과정은 유사하지만, 고주파 랜덤 수를 사용하고, 다른 센서티비티 파라미터를 사용할 수 있다.

센서티비티 파라미터는 예상된 그리드 작용으로 인해 설정될 것이고 사용시 장치의 경험으로 인해 조절될 수 있다.

PID 제어기에 대한 설정 포인트 변형을 위한 대안은 제어기가 주파수에 따라 장치에 의해 소모되는 실제 에너지를 변형하기 위하여 PID의 정상 출력을 조절하는 출력 응답 PID 제어기이다.

도 6B를 참조하여, PID 제어기의 출력은 모터에 의해 소모되는 전력을 증가 또는 감소시키기 위하여 모터 전력 제어기에 의해 사용된다.

만약 중심 주파수가 실제 주파수와 동일하면, 모터 전력 제어기의 작용은 중심 제한들 내에 제어 변수를 유지하기 위하여 표준으로서 함수에 계속된다.

도 6B는 PID 제어 부하에 사용하기 위해 제어 디바이스의 동작을 나타내는 블록도를 도시한다.

만약 중심 주파수 및 실제 주파수가 다르면, 모터의 전력 레벨의 증가 또는 감소는 출력 조절 주파수 함수로부터의 신호에 의해 변형된다. 장치들이 동작하는 범위를 반영하기 위하여 일반화된 이들 양쪽 신호들로 인해, 4개의 가능한 제어 작용들은 각각 논의된다:

1. 만약 PID 제어기 신호가 모터 전력 레벨의 증가를 위한 것이고, 실제 주파수가 중심 주파수 보다 높은 경우. 목표된 양쪽 제어 신호들은 동일한 방향이다. 이 경우 출력 조절 주파수 함수는 PID 제어기에 의해 찾아진 전력 레벨 증가를 확대할 것이다. 계산은:

조절된 전력 출력 레벨 증가 = PID 출력 전력 레벨 증가 + (PID 출력 전력 레벨 증가*고주파 랜덤 수*고주파 증가 파라미터*(실제 주파수-중심 주파수))이다.

2. 만약 PID 제어기 신호가 모터 전력 레벨의 증가를 위한 것이고 실제 주파수는 중심 주파수보다 낮은 경우. 이 경우 두 개의 제어 신호들의 목표는 충돌한다. 이 경우 출력 조절 주파수 함수는 PID 제어기에 의해 찾아진 전력 증가를 감소시킬 것이다. 계산은:

조절된 전력 출력 레벨 증가 = PID 출력 전력 레벨 증가 - (PID 출력 전력 레벨 증가*저주파 랜덤 수*저주파 감소 파라미터*(중심 주파수-실제 주파수))이다.

3. 만약 PID 제어기 신호가 모터 전력 레벨의 감소를 위한 것이고, 실제 주파수가 중심 주파수보다 낮은 경우. 양쪽 제어 신호들의 목표는 동일한 방향이다. 이 경우 조절된 출력 조절 주파수 함수는 PID 제어기에 의해 찾아진 전력 레벨 증 가를 확대할 것이다. 계산은:

조절된 전력 출력 레벨 감소 = PID 출력 전력 레벨 감소+(PID 출력 전력 레벨 감소*저주파 랜덤 수*저주파 감소 파라미터*(실제 주파수-중심 주파수))이다.

4. 만약 PID 제어기 신호가 모터 전력 레벨의 감소를 위한 것이고 실제 주파수가 중심 주파수보다 높은 경우, 이 경우 두 개의 제어 신호들의 목표는 충돌한다. 이 경우 조절된 출력 조절 주파수 함수는 PID 제어기에 의해 찾아진 전력 레벨의 감소를 감소시킬 것이다. 계산은:

조절된 전력 출력 레벨 감소 = PID 출력 전력 레벨 감소-(PID 출력 전력 레벨 감소*고주파 랜더 수*고주파 감소 파라미터*(중심 주파수-실제 주파수))이다.

4개의 파라미터들: 고주파 증가 파라미터, 저주파 증가 파라미터, 저주파 감소 파라미터, 및 고주파 감소 파라미터는 목표된 그리드 응답으로 인해 설정되고, 실제 그리드 경험으로 인해 제어기에 의해 조절될 수 있다.

중심 제한들 내로 변수를 제어하기 위하여 간헐적이거나 가변하는 에너지 소모를 가진 부하들의 많은 예들이 있다. 게다가, 지금까지 논의된 것보다 긴 기간 사이크들로 동작하면 바람직할 수 있는 많은 장치들이 있다. 물 산업에서의 한가지 예는 "저장소 프로파일링"이다. 이것은 예를들어 하루 또는 그 정도, 또는 적어도 하나의 "오프 피크" 평가 기간에 미치는 충분한 긴 기간 동안 요구들을 충족하기 위한 능력을 가진 물 저장소들이 있을 때 사용된다.

상기 상황들에서, 전기 수요가 높을 때 바람직한 레벨보다 낮게 저장소를 비우고, 전기 비용이 작을 때 재공급하는 것은 가능하다. 따라서, 예를들어, 물 수 요에 대한 아침 피크 기간에 해당하는 전기의 아침 피크 수용 기간 동안, 전기 수요가 낮을때까지 저장소의 재공급을 연장함으로써 비용 절약들이 가능하다.

저장소 재공급의 간헐절인 성질은 그리드 응답 제어 디바이스에 사용하기 위한 이상적인 후보가 된다.

본 예시의 제어 디바이스는 그리드 응답 제어를 제공하기 위하여 가격 파라미터를 이용한다. 전기의 현재 가격은 주파수와 같이 발생과 그리드 상 부하의 밸런스를 나타낸다.

실시간 전기 가격의 검출 및 사용은 GB 2407947에서 논의된다.

가격은 부하의 물리적 변수(f)의 중심 제한들을 조절하기 위하여 중심 제한들 또는 설정 포인트 제어기 내에서 사용된다.

상기 원리는 가격이 상승할 때 내부 에너지 저장을 위한 제한들(또는 설정 포인트)이 낮아지고, 가격이 떨어질 때, 내부 에너지 저장을 위한 제한들(또는 설정 포인트)이 상승되는 것이다.

가격에 비례하여 선택되는 제한들을 사용하는 간단한 비례 제어는 사용된다.

이것의 고안은 가격이 제한들의 "변화율"을 변형하는 것이다. 따라서, 만약 가격이 높거나, 당신이 지불하는 것에 의해 설정된 문턱값 이상이면, 제한들(내부 에너지의)이 감소되는 비율은 증가된다. 제한들은 동작 및 안정성 요구들에 의해 설정된 극한들을 통과하지 못하게 한다.

유사하게, 만약 가격이 낮거나, 지불한 것에 의해 설정된 문턱값 보다 낮으면, 제한들(내부 에너지)이 증가되는 비율은 자체적으로 증가된다.

이것에 대한 이상적인 조절은 상기 부하들의 개체가 모든 시간들에서 고주파 및 저주파 응답 양쪽의 일부를 제공할 수 있게 하지만, 전기 비용을 최소화함으로써 보다 긴 기간 저장이 바람직하게 하는 것이다.

본 발명은 에너지 저장 부하들이 정전 동안, 정전이 발생한 후 그리드 응답 작용을 제공하게 하는 재기동 도움 특징을 제공한다. 이전에 언급된 바와 같이, 그리드는 특히 시간에 민감하고 그리드 주파수 응답 부하들의 제공은 가장 중요한 포인트들에서 그리드 안정화를 보장하고 그리드의 복구를 가속화하기 위하여 필요하다.

따라서, 제 5 측면에 따라, 본 발명은 전기 그리드 상에서의 부하의 에너지 소비를 제어하기 위하여 제어 디바이스를 제공하고, 상기 제어 디바이스는 전력이 제어 디바이스에 처음에 제공된 후 랜덤하게 생성된 시간 양에 의해 상기 부하의 에너지 소모 시작을 지연하기 위한 수단을 포함한다.

제 5 측면에 대한 대응 방법은 본 발명의 제 6 측면에 제공된다.

제 7 측면에 따라, 본 발명은 상부 및 하부 제한들 내에 부하의 물리적 변수를 유지하기 위하여 전기 그리드의 에너지 소모를 제어하기 위한 제어 디바이스를 제공하고, 상기 제어 디바이스는:

부하의 물리적 변수를 감지하기 위한 수단;

부하의 감지된 물리적 변수의 상부 및 하부 제한들을 제공하기 위한 수단; 및

전력이 제어 디바이스에 처음에 제공된 후 부하의 최대 에너지 소모보다 작은 비율로 감지된 물리적 변수의 상부 및/또는 하부 제한을 증가시키기 위한 수단을 포함한다.

제 7 측면에 대한 대응 방법은 본 발명의 제 8 측면에 의해 제공된다.

재기동 모드와 연관된 본 발명의 측면들의 특징은 특히 바람직한 제어 디바이스를 제공하기 위하여 결합할 수 있다. 이들은 종래 기술의 그리드 응답 제어 디바이스들 또는 이전에 기술된 그리드 응답 제어 디바이스에 사용될 수 있고, 특히 이전에 설정된 측면들 및 본 발명의 바람직한 측면들과 결합할 수 있다. 본 발명의 재기동 도움(BSA) 측면들은 지금 보다 상세히 기술될 것이다.

부하에 전력이 중단될 때, 이것은 전력 중단 또는 정전으로 인한 것일 수 있다. 본 발명의 제어 디바이스는 이런 가능성을 인식하기 위하여 제공된다.

상기 상황들에서 그리드는 전용으로 사용되고, 장치가: 1) 가능한 한 빨리 고주파 응답 및 저주파 응답 양쪽을 제공하기 시작하고; 2) 다른 그리드 응답 제어 디바이스들과 동기화되어 작용하는 것을 피하고; 및 3) 최대 및 최소 제한들 내로 에너지 저장 부하의 감지된 물리적 변수를 재설정하게 하는 것은 바람직하다. 그러나, 정전이 이미 제어 제한들의 외측 부하를 위한 감지된 물리적 변수로 이동되었기 때문에, 바람직한 동작 범위내로 부하를 재설정하기 위한 시간의 약간의 지연은 일반적으로 안정되게 그리드를 복구하는 것 보다 낮은 우선권을 가질 것이다.

본 발명의 제어 디바이스는 부하의 재접속 동안 그리드 복구에 도움을 주기 위하여 전력을 승압하는 재기동 도움(BSA) 모드를 제공한다.

BSA 모드의 하나의 측면에서, 그리드 응답 제어 디바이스는 기동 전에 랜덤 지연을 결정한다. 이런 지연은 그리드의 중단 부분이 재접속되자 마자 모든 부하들을 스위칭 온 함으로써 전력의 복구시 발생하는 피크 부하를 방지하고, 및 가능한 한 빨리 제어 디바이스들의 동기화(다양성을 최대화)를 최소화하는 것이다. 재기동 모드의 재접속 후 랜덤 기동 지연은 정전 후 그리드 상 부하의 점차적 증가를 제공한다.

재접속 중에, 종래 냉장고는 부하의 감지된 물리적 변수가 최대 제어 제한(y_max)에 도달하고 그 다음 즉각적으로 중단할 때까지 에너지 저장 부하를 위한 듀티 사이클시 100 퍼센트를 설정할 것이다. 본 발명의 제 2 바람직한 측면에서, 응답은 부하가 바람직한 동작 파라미터들 내로 부하를 재생하기 위하여 가속화된 비율로 동작될 때조차 부하에 의해 제공된다.

BSA의 제 2 바람직한 측면에 따라, 부하는 적당한 동작 조건으로 상승되고, 즉 감지된 물리적 변수가 변수에 대한 부하의 제어 제한들 내에 있고, 몇몇 듀티 사이클은 유지된다. 이런 상승 동안 듀티 사이클의 제공은 몇몇 응답이 제공되게 하여, 재기동을 돕는다. 부하를 적당한 동작 조건으로 가속하기 위하여, 감지된 물리적 변수에 대한 에너지 저장 부하의 제한들은 증가되어야 한다. 따라서, 듀티 사이클은 장치가 정상 동작보다 일부상에 보다 길도록 동작하도록 제공된다. 부하는 완전히 제어되고, 따라서 듀티 사이클을 유지한다. 이것을 달성하기 위한 한 가지 예시적인 방법은 다음과 같다.

제 1 단계는 장치가 적당한 동작에 도달하는 시간을 선택하는 것이다. 이것은 중단되지 않으면 부하가 이런 적당한 동작에 도달하는 시간의 몇몇 팩터(1 보다 큰)이다. 이 팩터는 재기동 과정 동안 부하의 기간들을 제공할 것이다. 이런 방식으로, 부하는 저주파 및 고주파로 인해 스위칭 오프할 수 있다. 따라서, 부하는 부하의 제어 제한들의 상승 동안 응답을 제공할 수 있다. 이런 팩터는 예를들어 사이클의 일부상에서 예상된 시간에 대한 부하의 예상된 전체 사이클 시간의 비율이다.

냉장고의 경우 최대 온도 제한들, 즉 0도에 도달하기 위한 듀티 사이클 시간에서 최근 정전, 정상 100 퍼센트로 인한 현재 주변 온도는 30분 걸릴 수 있다. 두 개의 팩터를 사용하여, 정상 동작 온도 범위로 부하를 증가시키기 위한 시간은 60분 걸릴 것이다.

선택된 팩터는 부하 제어 디바이스들의 추가 다양화를 조장하기 위한 랜더마이제이션 함수에 의해 변경될 수 있다.

다음 단계는 정상 동작의 재저장을 위한 예상된 시간을 평가하는 것이다. 이것을 평가하기 위한 한가지 방법은 부하가 현재 에너지 저장 레벨에서 시작하여 얼마 후에 온이 되는 가를 결정하기 위하여 부하의 온 시간의 단위를 정상 온도 변화로부터 외삽하는 것이다. 만약 필요하면, 예상된 온 시간의 이런 평가는 선형 외삽보다 정교하게 이루어질 수 있다.

장치가 목표된 레벨로 복구하기 위하여 선택된 기간 측면에서 얼마나 오래 온될 필요가 있는 가의 측면에서 타겟 에너지 저장 레벨의 변화율은 결정될 수 있다.

랜덤 지연이 경과된 후, 낮은 에너지 제한은 감지된 변수의 현재 값으로 설정되고 상부 에너지 제한은 하부 제한으로부터 정상적인 오프셋 양이도록 규정된다. 부하는 시작되고 정상 그리드 응답 동작으로 이동된다.

상기 제한들은 에너지 저장 레벨의 선택된 변화율에 따라 증가된다.

도 4 및 5를 참조하여 결합된 단일 시스템에서 본 발명의 모든 측면들의 바람직한 실시예들을 통합한 그리드 응답 작용의 동작의 개요는 지금 주어질 것이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 그리드 응답 제어기는 바람직하게 그리드로부터 에너지를 인출하기 위한 부하와 통합된다. 부하가 우선 그리드에 플러그 인 되거나 접속될 때, 응답 부하 제어 디바이스는 그리드의 현재 주파수를 결정하기 위하여 제공된다. 이런 주파수 측정은 중심 처리기 클럭 사이클 또는 응답 제어 디바이스의 몇몇 다른 처리 사이클, 또는 상기 사이클들의 미리 결정된 수에 기초하여 주기적으로 수행된다. 이들 연속적인 주파수 판독들은 여러 가지 중에서 그리드의 중심 주파수를 계산하기 위하여 누적될 것이고, 본 발명의 그리드 응답 제어 디바이스의 동작에 중요하다. 주파수 측정과 달리, 그리드 응답 제어 디바이스는 부하로부터 감지될 물리적 변수를 요구한다.

도 4는 응답 제어 디바이스가 동작할 수 있는 다양한 상태들 및 상태 변이를 나타낸다. 도 4에 도시된 바와 같이, 그리드 응답 제어 디바이스는 바람직하게 상기된 바와 같이 재기동 도움 모드에서 재기동한다. 이런 방식에서, 그리드에 최근에 접속된 모든 부하들은 상기된 바와 같이 특히 정전 후 유용한 기동으로부터의 그리드 응답 작용을 제공할 것이다.

본 발명에 의해 제공된 정전 도움 특징의 일부로서, 제어 디바이스는 수반된 재기동 작동기(도 5에 도시됨)를 구비하여, 만약 작동된다면, 부하의 감지된 변수가 가능한 한 빨리 정상 제어 제한들내로 있도록 한다. 따라서, 만약 수반된 재기동 제어가 작동되면, 재기동 도움 모드는 무시되고 부하는 감지된 물리적 변수가 제어 제한들 내에 제공될 때까지 최대 에너지 소모에서 동작된다. 이런 특징은 부하가 제 1 시간 동안 또는 아마도 서비스된 후 간단히 스위칭 온 될 때 유용하다. 이들 상황들에서, 그리드는 상대적으로 안정하고 재기동의 짧은 기간 동안 응답없이 동작되는 온 장치들은 그리드 안정성 측면에서 불합리하다.

수반된 재기동 작동기는 부하상에 제공된 버튼일 수 있다. 버튼은 서비스 엔지니어가 인식하는 경우 설치될 있지만, 기술적으로 인식한 부하 소유자가 눌러야 하는 불편함이 있다. 만약 많은 부하 소유자들이 수반된 재기동 버튼을 인식하고 있도록 버튼이 있다면, 본 발명의 그리드 응답 제어 디바이스의 재기동 도움 기능은 무시될 수 있다.

일단 부하의 감지된 변수가 특정 제어 제한들 내에 있다면, 그리드의 상태는 결정되어, 제어 디바이스에 대한 동작 모드를 유도한다. 그리드 상태는 상기 규정된 h 함수 및 도 5에 도시된 측정된 그리드 주파수로부터 결정된다. 이전에 언급되고 도 4에 도시된 바와 같이, 그리드는 함수(h)의 값에 따라 높거나 낮은 위험 상태, 높거나 낮은 주파수 스트레스 상태 또는 정상 상태일 수 있다.

본 발명의 응답 제어 디바이스의 일반적인 원리는 감지된 물리적 변수(y_max,y_min)에 대한 최대 및 최소 제한들이 하기될 바와 같이 제어 디바이스의 동작 모드에 따른 것이다.

재기동 도움 모드 동안, 감지된 물리적 변수에 대한 현재 제한들은 처음 부하에 전력을 인가한 후 측정된 감지된 물리적 변수 값 주변에 설정된다. 물리적 변수를 위한 초기 재기동 도움 제한들의 이런 설정은 도 5에 도시된다. 이들 제한들은 부하의 적당한 동작을 위한 정상 제한들이 상기에 완전히 기술된 바와 같이 도달될 때까지 미리 결정된 비율로 증가된다. 제한 증가의 미리 결정된 비율이 제공되어 장치가 몇몇 듀티 사이클을 가지는 본 발명의 특징은 바람직하다. 듀티 사이클을 가지는 것은 부하가 부하를 연속적으로 온하는 것 대신 응답을 제공하게 할 것이다.

BSA 모드 동안 제한들의 증가는 만약 저주파 스트레스 또는 위험 기간이 결정되고, 상기 경우 제한들이 고정되거나; 또는 증가 비율이 증가될 때 고주파 스트레스 또는 위험 기간이 결정되지 않으면 항상 수행된다. 저주파 스트레스 또는 위험 상태 동안, 그리드 상에 너무 많은 부하가 있고, 따라서 응답 부하들의 에너지 소모를 계속 증가시키는 것은 적당하지 않다. 고주파 스트레스 또는 위험 상태 동안, 너무 많은 발생이 있어서, 증가 비율을 증가시키는 것은 그리드에 바람직할 것이다.

저주파 위험 동안, 부하의 물리적 변수는 최소 에너지 상태(y=0)에 도달할 때까지 감소된다. 감소 비율은 부하의 운용 시간의 대략 절반이도록 선택되어, 몇몇 응답들은 제한들이 영으로 감소될 때까지 유지할 것이다.

저주파 스트레스 동안, 부하의 설정 포인트에 의해 규정된 바와 같은 부하의 현재 제한들은 사용자에 의한 설정 포인트의 조절을 방지하기 위하여 고정된다. 제한들의 이런 고정에 대한 예외는 위험 상태에 진입하기 전에 제한들이 다시 상기 값으로 증가되는 시간 동안 저주파 위험으로부터 복구되는 경우이다.

일단 BSA 후 정상 동작 모드에 도달되면, 감지된 물리적 변수의 제한들은 바람직하게 그리드가 고주파 스트레스 또는 위험에 직면하는지 저주파 스트레스 또는 위험에 직면하는지에 따라 제어된다. 고주파 스트레스 또는 위험 동안, 오프 장치들은 과도한 발생을 처리하기 위하여 바람직하게 턴온된다. 따라서, y_max의 값은 바람직하게 온 장치가 보다 오랜 시간 기간 동안 온을 유지하고 고주파로 인해 스위칭 온되었던 오프 장치들이 보다 확장된 시간 기간 동안 온을 유지하도록 증가된다. 저주파 스트레스 또는 위험 동안, 반대도 진실이고, 그리드 상에서의에는 너무 많은 부하가 있다. 이것은 감지된 물리적 변수(y_min)의 하부 제한이 오프 장치들이 추가 시간 양 동안 오프를 유지하는 것을 보장하기 위하여 감소되는 것을 의미한다.

고주파 위험 동안, 상기 제한들은 최대 에너지 저장 레벨(y=1)에 도달할 때까지 증가된다. 상기 증가들은 에너지 저장 레벨을 감소시키지만, 여전히 몇몇 응답을 유지하기 위하여 부하의 듀티 사이클의 온 부분을 대략적으로 두 배가 되도록 선택된다.

고주파 스트레스 동안, 감지된 물리적 변수에 대한 최소 및 최대 제한들은 설정 포인트 조절을 방지하기 위하여 저주파 스트레스의 기간 동안 고정되는 것과 동일한 이유로 고정된다. 이들 제한들이 변화되는 것이 방지되는 것에 대한 예외는 그리드가 고주파 위험 또는 저주파 위험으로부터 복구할 때, 그리드가 위험 상태로 진입하기 전에 제한들이 사용될 때까지 작은 단계들에서 이동될 때이다.

그리드 응답 제어 디바이스의 고주파 위험 또는 재기동 도움 동작 모드 동안 제한들의 증가 및 저주파 위험 동안 제한들의 감소는 종래 기술에 비해 다른 새롭고 바람직한 본 발명의 특징으로 도시된다. 본 발명에 따라, 상기 희귀 그리드 이벤트들 동안에도, 몇몇 그리드 응답 작용은 여전히 제공된다. 이런 응답은 특히 그리드 안정성이 복구되면 이들 그리드 상태들 동안 바람직하다.

도 4의 점선들은 그리드의 이상 작용을 나타내는 불법 전이를 나타낸다. 예를들어 저주파 위험 상태에서 고주파 위험 상태로 직접적인 이동은 발생해서는 않된다. 일반적으로 만약 하나의 전이가 발생하면, 중간 상태는 그리드 응답 제어 디바이스의 상태 전이가 덜 급작스럽도록 제어 디바이스에 의해 선택된다.

감지된 변수의 최소 및 최대 제한들은 장치의 동작 모드에 따라 가변되고, 트리거 주파수의 결정은 이전에 기술된 바와 같다. 단지 차이는 상기 장치들의 개체에서 평균 온도 레벨이 동작 모드에 따라 보다 큰 온도 범위로 확장될 것이라는 것이다. 따라서, 위험 모드에서, 부하의 변수 제한(y_min 또는 y_max)은 정상 동작 동안 제한들에 대응되게 확장될 것이다. 이것은 부하의 물리적 변수의 확장 범위에 걸쳐 장치들의 개체가 응답을 제공하게 할 것이다.

도 5를 참조하여, 일단 장치가 재기동 모드에서 기동되고 그리드 상태가 결정되면, 타겟 및 트리거 주파수들은 그리드 상태에 따라 조절되는 y_max 및/또는 y_min 및 감지될 때 부하의 물리적 변수의 현재 값을 사용하여 계산될 것이다. 그리드의주파수 및 부하의 물리적 변수를 감지하고 부하를 트리거 온 또는 오프하기 위하여 감지된 주파수의 값을 얻었다면, 결정은 장치를 스위칭할지에 대해 이루어질 수 있다. 이런 결정은 트리거 주파수에 감지된 주파수를 비교하고 부하의 감지된 변수에 대한 현재 제한들에 부하의 감지된 변수를 비교하여 이루어진다.

다른 단계들은 도 5에 도시된다. 이들 단계들은 장치 동작에 관련하여 데이터를 캡쳐하고 장치의 동작을 조절하기 위하여 이 데이터를 사용하는 것을 포함한다. 이런 캡쳐 및 조절은 그리드 주파수 제한들의 제공 및 그리드 경험에 따른 조절과 관련하여 상기되었다. 장치를 조절하기 위한 다른 가능성들은 하기에 논의된다. 조절될 변수들은 잠재적으로 저장되고 바람직하게 재사용된다.

도 5는 캡쳐된 데이터를 통신하는 가능성을 도시하고 이것은 하기에 논의된다.

본 발명은 특정 변형들을 가진 상기된 바와 같은 그리드 응답 제어 디바이스를 포함한다. 이들 변형들은 이미 논의된 제어 디바이스에 특정 개선들을 제공할 수 있는 선택적인 특징들이다.

본 발명의 제어 디바이스는 에너지 저장 부하들의 빠른 스위칭을 방지하지만, 특히 그리드가 스트레스 아래에 있을 때 과도한 스위칭 율을 유발하는 특정 그리드 조건들이 있을 수 있는 것을 목표로 한다. 상기 빠른 스위칭 율들은 예를들어 냉장고의 경우 압축기 비효율성 및 손상을 형성할 수 있다. 압축기의 비효율성은 스위칭 오프 후 압축기의 내부 압력이 소모될 필요가 있는 최소 시간으로부터 발생할 수 있다. 만약 이것이 발생되기 전에 다시 스위칭 온되면, 압축기의 높은 압력은 극복될 수 없고(운용 펌프의 타력으로부터 여분의 푸쉬를 요구함), 따라서 멎게 될 것이다. 이것은 열로서 소모되는 높은 전기 부하를 형성할 수 있고, 전체 장치를 위험속에 둔다. 냉장고들은 일반적으로 전력을 분리하여 이런 위험으로부터 장치를 보호하는 엔진 정지 또는 열 검출기들을 가진다.

본 발명의 응답 제어 디바이스는 온 또는 오프 상태가 최소 기간 동안 유지되고 이것이 장치에 적당하도록 설정될 수 있도록 히스테리시스 특징을 포함할 수 있다. 이런 히스테리시스 특징은 스위칭을 최소화하기 위하여 바이어스되는 트리거 주파수 궤적이 일반적으로 임의의 빠른 스위칭을 방지하여야 할 때 백업이다. 스위칭 비율이 과도하게 되고 히스테리시스 특징이 요구되는 매우 극한의 그리드 조건들이 있을 것이다.

본 발명의 그리드 응답 제어 디바이스는 주파수 및 감지된 변수와 달리 임의의 외부 입력 없이 동작할 수 있어야 한다. 그리드 응답 제어 디바이스는 에너지 저장소의 전체 수명에 걸쳐 독립적이어야 한다.

상기 독립 요구들을 달성하기 위하여, 본 발명의 그리드 응답 제어 디바이스는 바람직하게 그리드 자체의 공칭 주파수(이 단계는 도 5에 도시된다)를 검출하기 위하여 제공된다. 상기된 바와 같이, 시스템 주파수가 공칭 주파수쪽으로 가도록 제어 디바이스가 그리드 응답 작용을 바이어스 할 수 있기 위해 본 발명이 공칭 주파수를 인식하는 것은 중요하다.

본 발명이 사용되고 그리드 응답 제어 디바이스가 부가적인 입력들이 아닌 접속되는 그리드의 경험으로부터 확인할 수 있어야 하는 다른 그리드 특정 세팅들이 있다. 하나의 다른 예는 상기된 바와 같이 상부 및 하부 주파수 제한들의 검출이다.

본 발명의 상기 요구들 측면에서, 그리드 응답 제어 디바이스는 일련의 측정 후 공칭 주파수를 결정하기 위하여 제공된다. 각각의 이들 측정들 동안, 제어 디바이스의 메모리에 저장된 한 세트의 "표준 공칭 주파수들"은 통합되고 그리드 주파수 측정치에 대한 가장 가까운 표준 공칭 주파수는 측정을 위한 표준 주파수로서 취해진다. 일단 동일한 표준 주파수가 연속적인 주파수 측정 수로부터 결정되면, 결정된 값은 그리드의 공칭 주파수로서 선택된다. 본 발명의 응답 제어는 50 헤르쯔, 60 헤르쯔 및 400 헤르쯔 같은 가능한 정상 주파수들의 리스트를 유지하기 위하여 요구된다.

본 발명의 제어 디바이스는 그리드로부터 배운 임의의 현재 세팅들을 절약하는데 채용되는 특정한 사전 설정된 시간 기간들을 인식하도록 구성될 수 있다. 임의의 이들 그리드 경험 결정 파라미터들은 적당한 시간 기간의 종료시 긴 기간 비휘발성 메모리에 저장될 수 있다. 이런 방식에서, 그리드 작용의 핵심 특징들은 오랜 기간 메모리에 기록될 수 있다.

장치가 그리드의 작용 및 부하의 작용으로부터 배울 때 이 데이터를 저장 및 업데이트하기 위한 능력은 특정 부하가 그리드들 사이에서 이동될 가능성이 있기 때문에 본 발명(도 5에 도시됨)의 중요한 특징이다. 예를들어, 덴마크에서 부하는 그리드들을 변화시키기 위하여 국제적으로 이동될 필요가 없을 것이다. 각각의 그리드는 다르게 동작하고 그리드 응답 제어 디바이스는 이것과 반응하여 이에 따라 조정할 필요가 있을 것이다.

제어 디바이스는 특히 보다 많은 그리드 응답 제어 디바이스들이 그리드 상 에너지 저장 부하들에 적용되는 시간에 따라, 이런 작용이 변화할 가능성이 있기 때문에 그리드 작용에 대해 자체적으로 조절될 필요가 있을 것이다. 그러나, 자체 조절은 만약 예를들어 그리드 안정성의 유지된 기간이 희귀 위험 동안 응답하기 위한 장치의 능력이 손상되는 자체 조절을 유발하면, 도움을 받을 수 없기 때문에 주의깊게 수행될 필요가 있다.

응답 제어 디바이스들은 부하의 작용을 고려하기 위하여 파라미터들을 동조할 필요가 있을 수 있다. 예를들어, 매우 완전히 찬 냉장고는 거의 비어있는 냉장고와 동일한 방식으로 작동하지 않는다.

자체 조절 가능성은 현재 예상된 듀티 사이클 시간에서 변화를 고려한 최적화, 그리드 경험(상기된 바와 같이)으로 인한 최대 및 최소 주파수 제한들의 최적화 및 조정 파라미터들 내로 주파수 작용 이력의 사용 최적화를 포함하는 것으로 고안되었다.

만약 부하가 정전에서 복구되면, 정전 전에 달성된 임의의 조절된 파라미터들을 유지하는 것은 바람직할 것이다. 이것은 도 5에 도시된 바와 같이 조절된 파라미터들 및 다른 캡쳐된 데이터의 저장을 요구한다. 그러나, 제어 디바이스는 장치가 제 1 시간 동안 스위칭 온되고 복구하기 위하여 어떠한 이전에 조절된 파라미터들도 없는 것을 고려할 필요가 있다. 그리드 응답 제어 디바이스들이 동작되는 일반적인 원리는 만약 장치가 정전될 수 없는 너무 오랜 기간 동안 분리되지 않거나, 그리드 공칭 주파수가 변화되지 않으면, 이전 조절을 복구하는 것을 목표로 하는 것이다.

하드웨어 특징은 방전될 때, 부하가 y=0 상태에 있는 것을 제안하는 누설 캐패시터 같은 정전보다 길게 장치가 분리되는지 여부를 결정하는데 사용된다.

따라서 제어기는 부하가 스위치 오프된 것이 정전때문인지 단순히 사용자가 스위칭 오프한 것인지 결정하는 몇몇 수단을 구비한다. 그러나, 만약 부하가 제 1 시간 동안 스위칭 온되거나, 그리드들 사이에서 이동되면, 메모리로부터 이전에 결정된 파라미터들의 로딩은 수행되지 않을 것이다.

정전으로부터의 복구는 그리드에 접속된 부하들 개체의 모든 데이터 캡쳐 기간들의 동기화 가능성을 구현한다. 현재 고안된 처리의 어느 것도 다양화된 기간들에 따르지만, 자체 조절과 동일한 동시에 그리드 작용의 빠른 변화 가능성은 만약 있다면 제거된다. 따라서, 처음 스위칭 온 이후, 본 발명의 그리드 응답 제어 디바이스들은 바람직하게 장치가 이용하는 임의의 기간들 동안 랜덤하게 시간을 선택하기 위하여 제공된다.

본 발명의 응답 제어 디바이스는 재기동 도움 또는 높거나 낮은 위험 동작 동안 감지된 변수 제어 제한들의 증가 또는 감소 율을 결정하는데 종종 장치가 온 될 것이라 예상되는 시간, 및 장치가 오프될 것이라 예상되는 시간을 이용한다. 장치가 온 또는 오프될 것이라 예상되는 시간은 부하가 하나의 감지된 변수 값으로부터 다른 변수 값으로 이동하는데 걸리는 시간이다. 이런 예상 시간의 조절은 부하의 감지된 변수가 특정 에너지 소비 레벨에 어떻게 반응하는 가의 경험에 기초하여 가능하다.

에너지 소모에 대한 부하의 응답 최적화를 위한 한가지 방법은 다음과 같다. 상태의 각각의 변화 후, 즉 온 상태를 오프 상태로 스위칭하거나 그 반대 후, 부하가 얼마나 운용되는가, 및 그 시간에 감지된 변수의 변화 범위를 인식하는 것은 가능하다. 특정 변수 변화 동안 예상된 온 또는 오프 시간을 평가 후, 이들 주의된 값들은 외삽될 수 있다. 감지된 변수가 온/오프 시간에 따라 변화하는 방법은 현재 용도, 예를들어, 얼마나 충전되었는가 얼마나 자주 개방되었는가에 따른다. 예상된 온 또는 오프 시간 계산들은 예를들어 각각의 스위칭 포인트에서 수행될 수 있다.

응답 제어 디바이스는 온 상태 또는 오프 상태에 얼마나 오래 있는가의 예측을 이용한다. 이것은 이전 상태들의 실제 시간들의 이동 평균으로부터 결정된다.

다른 그리드들이 주파수 작용에서 실제 차이를 갖는 주파수 챠트의 검사로부터 이것은 명백하다. 주파수가 가변하는 범위는 하나의 중요한 측면이지만, 파동하는 경향, 최소치 이상에서 편위의 일반적인 길이, 등등 같은 보다 절대적인 차들이 있다. 이들 특징들이, 주파수 제한들이 좁은 율을 조절하는 파라미터들 같은 몇몇의 파라미터들을 변형하기 위하여 사용될 수 있다는 것은 가능하다. 따라서 본 발명의 응답 제어 디바이스에서 특히 주파수 편위 같은 자연적인 기간들의 종료시 그리드 주파수, 및 특히 그리드 상태(공칭, 스트레스, 또는 위험)의 작용, 특정 부하의 상태(온 또는 오프)의 종료 또는 동작 사이클(제어 디바이스의 주 기능들의 타이밍들을 제어하는 처리기의 한 사이클)의 종료 정보를 캡쳐하는 것은 중요하다. 캡쳐된 모든 정보는 접속된 그리드에 관련하여 동작을 최적화하기 위하여 응답 제어 디바이스를 조절하는 입력으로 사용될 수 있다.

본 발명의 응답 제어 디바이스는 몇몇 형태의 통신 수단을 포함할 수 있고, 통신 단계는 도 5에 도시되고, 수집된 데이터는 전달될 수 있다. 데이터의 전달은 일반적으로 유지하는 사람에 의해 제공될 것이다. 통신 수단은 응답 제어 디바이스의 소프트웨어 또는 그리드 파라미터들이 유지 방문시 업데이트될 수 있도록 이용될 수 있다. 통신 수단은 부하의 작업 수명 동안 그리드 작용의 측정치들 및 그리드에 대한 부하들 기여를 캡쳐하는 것은 가능할 것이다. 따라서, 그리드에 대한 부하 값의 몇몇 측정은 결정될 수 있다.

Claims (26)

1. 전기 그리드 상의 부하의 에너지 소모를 제어하기 위한 제어 디바이스에 있어서:

   상기 그리드의 주파수를 나타내는 값들을 시간 기간에 걸쳐 감지하는 수단으로서, 상기 그리드의 주파수를 나타내는 값들은 전기 발생과 상기 그리드 상의 부하 사이의 관계에 의존하여 변경되는, 상기 그리드의 주파수를 나타내는 값들을 감지하는 수단;

   상기 그리드의 주파수를 나타내는 상기 값들의 이동 평균 또는 가중된 이동 평균에 기초하여 이력 값(historical value)을 결정하는 수단; 및

   상기 부하의 에너지 소모를 증가시키거나 감소시키는 수단으로서, 상기 변경은 상기 이력 값에 대하여 상기 그리드의 주파수를 나타내는 현재 값에 의존하는, 상기 부하의 에너지 소모를 증가시키거나 감소시키는 수단을 포함하는, 부하의 에너지 소모 제어 디바이스.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 그리드의 주파수를 나타내는 상기 현재 값이 트리거 값에 도달할 때 상기 부하의 에너지 소모를 증가시키거나 감소시키는 수단; 및

   상기 트리거 값을 설정하는 수단으로서, 상기 이력 값에 의존하는 상기 트리거 값을 설정하는 수단을 포함하고,

   a) 상기 트리거 값을 설정하는 수단은 상기 그리드의 주파수를 나타내는 결정된 상위 또는 하위 값과 상기 이력 값 사이의 상기 트리거 값을 랜덤하게 제공하는 수단을 포함하고, 및

   b) 상기 제어 디바이스는 상기 부하에 의해 저장된 상기 에너지를 나타내는 값을 감지하는 수단을 포함하고, 상기 트리거 값을 설정하는 수단은 또한 상기 부하에 의해 저장된 상기 에너지를 나타내는 상기 감지된 값에 의존하는, 부하의 에너지 소모 제어 디바이스.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 그리드의 주파수를 나타내는 상기 현재 값이 트리거 값에 도달할 때 상기 부하의 에너지 소모를 증가시키거나 감소시키는 수단; 및

   상기 트리거 값을 설정하는 수단으로서, 상기 이력 값에 의존하는 상기 트리거 값을 설정하는 수단을 포함하고,

   a) 상기 트리거 값을 설정하는 수단은 상기 그리드의 주파수를 나타내는 결정된 상위 또는 하위 값과 상기 이력 값 사이의 상기 트리거 값을 랜덤하게 제공하는 수단을 포함하고, 또는

   b) 상기 제어 디바이스는 상기 부하에 의해 저장된 상기 에너지를 나타내는 값을 감지하는 수단을 포함하고, 상기 트리거 값을 설정하는 수단은 또한 상기 부하에 의해 저장된 상기 에너지를 나타내는 상기 감지된 값에 의존하는, 부하의 에너지 소모 제어 디바이스.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 부하의 에너지 소모를 변경하는 수단은 상기 그리드의 주파수를 나타내는 상기 현재 값과 상기 트리거 값을 비교하는 수단을 포함하는, 부하의 에너지 소모 제어 디바이스.
5. 전기 그리드 상의 부하의 에너지 소모를 제어하기 위한 제어 디바이스에 있어서:

   상기 그리드의 주파수를 나타내는 값을 감지하는 수단으로서, 상기 그리드의 주파수를 나타내는 상기 값은 전기 발생과 상기 그리드 상의 부하 사이의 관계에 의존하여 변경되는, 상기 그리드의 주파수를 나타내는 값을 감지하는 수단;

   상기 부하에 의해 저장된 상기 에너지를 나타내는 값을 감지하는 수단;

   상기 그리드의 주파수를 나타내는 상기 값이 트리거 값에 도달할 때 상기 부하의 상기 에너지 소모를 변경하는 수단; 및

   상기 부하에 의해 저장된 상기 에너지를 나타내는 상기 감지된 값에 의존하고 또한 상기 그리드의 주파수를 나타내는 상기 값의 랜덤 값에 기초하여 상기 트리거 값을 설정하는 수단을 포함하는, 부하의 에너지 소모 제어 디바이스.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 부하의 상기 에너지 소모를 변경하는 수단은 상기 그리드의 주파수를 나타내는 현재 값과 상기 트리거 값을 비교하는 수단을 포함하는, 부하의 에너지 소모 제어 디바이스.
7. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 부하의 에너지 소모를 변경하는 수단은 중심 제한들 내에서 상기 부하에 의해 저장된 상기 에너지를 나타내는 상기 감지된 값을 유지하기 위하여 상기 부하의 에너지 소모를 변경하도록 구성되고, 또한 상기 그리드의 주파수를 나타내는 상기 값이 상기 트리거 값에 도달할 때 상기 에너지 소모를 변경하도록 구성되는, 부하의 에너지 소모 제어 디바이스.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 트리거 값을 설정하는 수단은 최소 또는 최대 값들에 대하여 상기 부하에 의해 저장된 상기 에너지를 나타내는 상기 감지된 값에 의존하여 상기 트리거 값을 설정하도록 구성되는, 부하의 에너지 소모 제어 디바이스.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 트리거 값을 설정하는 수단은 상기 부하에 의해 저장된 상기 에너지를 나타내는 상기 값과 함께 변경되는 트리거 값 프로파일을 규정하는 수단을 포함하고, 상기 프로파일은 상기 부하의 상기 에너지 소모가 보다 최근에 변경된 만큼, 상기 트리거 값이 상기 이력 값으로부터 더욱 동떨어진, 부하의 에너지 소모 제어 디바이스.
10. 제 2 항, 제 3 항 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 트리거 값을 설정하는 수단은 상기 부하에 의해 저장된 상기 에너지를 나타내는 상기 값과 함께 변경되는 트리거 값 프로파일을 규정하는 수단을 포함하고, 상기 프로파일은 상기 그리드의 주파수를 나타내는 값의 랜덤 값에 영향을 받는, 부하의 에너지 소모 제어 디바이스.
11. 제 1 항 내지 제 3 항 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 부하의 에너지 소모를 변경하는 수단은 상기 부하에 의해 저장된 에너지를 증가시키는 제 1 상태 및 상기 부하에 의해 저장된 에너지를 감소시키는 제 2 상태 사이의 상기 에너지 소모를 스위칭하도록 구성되는, 부하의 에너지 소모 제어 디바이스.
12. 전기 그리드 상의 부하의 에너지 소모를 제어하기 위한 제어 디바이스에 있어서:

    랜덤 지연을 결정하기 위한 수단; 및

    전력이 상기 제어 디바이스에 처음으로 공급된 후 랜덤하게 생성된 시간 양만큼 상기 부하의 에너지 소모 시작을 지연시키는 수단을 포함하는, 부하의 에너지 소모 제어 디바이스.
13. 상한 및 하한 내에서 부하에 의해 저장된 에너지를 나타내는 값을 유지하기 위하여 전기 그리드 상의 부하의 에너지 소모를 제어하기 위한 제어 디바이스에 있어서:

    상기 부하에 의해 저장된 상기 에너지를 나타내는 값을 감지하는 수단;

    상기 감지된 값의 상기 상한 및 하한을 제공하는 수단; 및

    전력이 상기 제어 디바이스에 처음으로 공급된 후, 상기 부하의 최대 에너지 소모보다 작은 비율로 상기 감지된 값의 상기 상한 또는 하한 또는 상한 및 하한 양자를 증가시키는 수단을 포함하는, 부하의 에너지 소모 제어 디바이스.
14. 전기 그리드 상의 부하의 에너지 소모를 제어하기 위한 방법에 있어서:

    상기 그리드의 주파수를 나타내는 값들을 시간 기간에 걸쳐 감지하는 단계로서, 상기 그리드의 주파수를 나타내는 상기 값들은 전기 발생과 상기 그리드 상의 부하 사이의 관계에 의존하여 변경되는, 상기 그리드의 주파수를 나타내는 값들을 감지하는 단계;

    상기 그리드의 주파수를 나타내는 상기 값들의 이동 평균 또는 가중된 이동 평균에 기초하여 이력 값을 결정하는 단계; 및

    상기 부하의 에너지 소모를 증가시키거나 감소시키는 단계로서, 상기 변경은 상기 이력 값에 대하여 상기 그리드의 주파수를 나타내는 현재 값에 의존하는, 상기 부하의 에너지 소모를 증가시키거나 감소시키는 단계를 포함하는, 부하의 에너지 소모 제어 방법.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 그리드의 주파수를 나타내는 상기 현재 값이 트리거 값에 도달할 때 상기 부하의 에너지 소모를 변경하는 단계; 및

    상기 트리거 값을 설정하는 단계로서, 상기 이력 값에 의존하는 상기 트리거 값을 설정하는 단계를 포함하는, 부하의 에너지 소모 제어 방법.
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 트리거 값을 설정하는 단계는 상기 그리드의 주파수를 나타내는 상기 값의 결정된 상위 또는 하위 값과 상기 이력 값 사이의 상기 트리거 값을 랜덤하게 제공하는 함수를 포함하는, 부하의 에너지 소모 제어 방법.
17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,

    상기 부하에 의해 저장된 상기 에너지를 나타내는 값을 감지하는 단계를 포함하고, 상기 트리거 값을 설정하는 단계는 상기 부하에 의해 저장된 상기 에너지를 나타내는 상기 감지된 값에 또한 의존하는, 부하의 에너지 소모 제어 방법.
18. 전기 그리드 상의 부하의 에너지 소모를 제어하는 방법에 있어서:

    상기 그리드의 주파수를 나타내는 값을 감지하는 단계로서, 상기 그리드의 주파수를 나타내는 상기 값은 전기 발생과 상기 그리드 상의 부하 사이의 관계에 의존하여 변경되는, 상기 그리드의 주파수를 나타내는 값을 감지하는 단계;

    상기 부하에 의해 저장된 상기 에너지를 나타내는 값을 감지하는 단계;

    상기 그리드의 주파수를 나타내는 값이 트리거 값에 도달할 때 상기 부하의 상기 에너지 소모를 변경하는 단계; 및

    상기 트리거 값을 설정하는 단계로서, 상기 부하에 의해 저장된 상기 에너지를 나타내는 상기 감지된 값에 의존하고, 또한 상기 그리드의 주파수를 나타내는 상기 값의 랜덤 값에 기초하는 상기 트리거 값을 설정하는 단계를 포함하는, 부하의 에너지 소모 제어 방법.
19. 제 15 항, 제 16 항 또는 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 부하의 에너지 소모를 변경하는 단계는 상기 그리드의 주파수를 나타내는 현재 감지된 값과 상기 트리거 값을 비교하는 단계를 포함하는, 부하의 에너지 소모 제어 방법.
20. 제 15 항, 제 16 항 또는 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 부하의 에너지 소모를 변경하는 단계는 중심 제한들 내에서 상기 부하에 의해 저장된 상기 에너지를 나타내는 상기 감지된 값을 유지하기 위하여 상기 부하의 에너지 소모를 변경하고, 또한 상기 그리드의 주파수를 나타내는 상기 값이 상기 트리거 값에 도달할 때 상기 에너지 소모를 변경하는 단계를 더 포함하는, 부하의 에너지 소모 제어 방법.
21. 제 20 항에 있어서,

    상기 트리거 값을 설정하는 단계는 최소 또는 최대 값들에 대하여 상기 부하에 의해 저장된 상기 에너지를 나타내는 상기 값에 의존하여 상기 트리거 값을 설정하는 단계를 포함하는, 부하의 에너지 소모 제어 방법.
22. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,

    상기 부하의 에너지 소모를 변경하는 단계는 중심 제한들 내에서 상기 부하에 의해 저장된 상기 에너지를 나타내는 상기 감지된 값을 유지하기 위하여 상기 부하의 에너지 소모를 변경하고, 또한 상기 그리드의 주파수를 나타내는 상기 값이 상기 트리거 값에 도달할 때 상기 에너지 소모를 변경하는 단계를 더 포함하고,

    상기 트리거 값을 설정하는 단계는 상기 부하에 의해 저장된 상기 에너지를 나타내는 상기 값과 함께 변경되는 트리거 값 프로파일을 규정하는 단계를 포함하고, 상기 프로파일은 상기 부하의 상기 에너지 소모가 보다 최근에 변경된 만큼, 상기 트리거 값이 상기 이력 값으로부터 더욱 동떨어진, 부하의 에너지 소모 제어 방법.
23. 제 14 항 내지 제 16 항 또는 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 부하의 에너지 소모를 변경하는 단계는 상기 부하에 의해 저장된 상기 에너지를 증가시키는 제 1 상태 및 상기 부하에 의해 저장된 상기 에너지를 감소시키는 제 2 상태 사이의 상기 에너지 소모를 스위칭하는 단계를 포함하는, 부하의 에너지 소모 제어 방법.
24. 전기 그리드 상의 부하의 에너지 소모를 제어하는 방법에 있어서:

    제어 디바이스를 제공하는 단계로서, 상기 제어 디바이스는 랜덤 시간 양을 결정하는, 상기 제어 디바이스를 제공하는 단계; 및

    전력이 상기 부하에 처음으로 공급된 후 랜덤하게 생성된 시간 양만큼 상기 부하의 에너지 소모 시작을 지연시키는 단계를 포함하는, 부하의 에너지 소모 제어 방법.
25. 상한 및 하한 내에서 부하에 의해 저장된 에너지를 나타내는 값을 유지하기 위하여 전기 그리드 상의 부하의 에너지 소모를 제어하기 위한 방법에 있어서:

    상기 부하에 의해 저장된 상기 에너지를 나타내는 값을 감지하는 단계;

    상기 감지된 값의 상기 상한 및 하한을 제공하는 단계; 및

    전력이 처음으로 제어 디바이스에 공급된 후 상기 부하의 최대 에너지 소모보다 작은 비율로 상기 감지된 값의 상한 또는 하한 또는 상한 및 하한 양자를 증가시키는 단계를 포함하는, 부하의 에너지 소모 제어 방법.
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