KR20140064871A - 광전지 시스템을 위한 태양광 동기 부하 - Google Patents

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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 태양광을 DC 전력으로 변환하는 태양광 발전 장치를 포함하는 전력 공급 장치에 관한 것이다. DC 부하는 DC 전류 전력으로 운용된다. DC 부하는 태양광 발전 장치의 전기 출력의 최대량을 소비하도록 제어되고 조정될 수 있다. DC-AC 컨버터는 DC 전력을 AC 전력으로 변환한다. 제어기는 모든 DC 전류 전력이 DC 부하에 의해 소비되지 못할 경우에만 DC-AC 컨버터가 태양광 발전 장치로부터 DC 전류 전력의 일부를 수용할 수 있게 한다.

Description

광전지 시스템을 위한 태양광 동기 부하 {SOLAR SYNCHRONIZED LOADS FOR PHOTOVOLTAIC SYSTEMS}
본 발명은 태양광 발전, 특히 태양광 발전을 이용하여 DC 부하를 운용하는 것에 관한 것이다.
주거용 빌딩 및 상업용 빌딩을 위한 현행의 태양광 전지(PV) 시스템은 일반적으로 직류 전류(DC)를 생산하며, 직류 전류는 빌딩의 AC 회로 브레이커 박스 내에 있거나 그것에 연결된 인버터를 이용하여 교류 전류(AC)로 전환된다. 이러한 시스템은 그리드가 PV 출력의 단기 감소를 보상해야할 때 발생되는 전력 간헐성(intermittency)의 문제를 안고 있다. 히트 펌프와 같은 전력 HVAC 시스템은 특히 팬 또는 압축기가 가변 속도 모터를 가질 때 AC-DC-AC, AC 모터 제어기 또는 AC-DC 전력 공급 장치를 종종 이용한다. DC 입력을 이용할 수 있는 다양한 가변 속도 모터가 있다. 그 예가 전자 정류 모터(ECM)로도 알려진 브러시리스 DC 모터(BLDC 모터)와 AC 모터를 위한 가변 주파수 드라이브(VFD)이고, 이는 DC를 VFD로의 입력으로 이용하도록 또한 구성될 수 있다. 예를 들어, 보쉬 브랜드의 지열 히트 펌프는 가변 속도 ECM 팬 모터를 구동하기 위해 AC-DC 전력 공급장치를 이용한다. 본 발명의 설명을 목적으로, 용어 "DC 모터"는 DC 입력 VFD가 가변 속도 AC 모터 등을 제어하는 경우에도, 모터 또는 모터 제어기로의 PV 입력이 DC인 임의의 모터 시스템을 지칭한다.
AC 빌딩 부하에 이용하기 위해 또는 전력 공급 업체(utility) 그리드로 보내지기 위해 PV로부터의 모든 DC를 AC로 변환하는 것은 공지되어 있다. 종래 기술에 알려지지 않은 부분은 DC 부하가 태양광 패널의 DC 전기 출력의 최대량을 소비하도록 DC 부하를 조정하고, 모든 DC 전력이 DC 부하에 의해 소비되지 않을 경우에만 태양광 패널로부터의 DC 전력을 AC로 변환하는 것이다. 게다가, 그리드 상의 전력 간헐성을 감소시키거나 방지할 목적으로 PV 전력의 가변성과 협력하여 계측기 수요의 측면에서 부하를 가변적인 방법으로 의도적으로 조절하는 것은 알려져 있지 않다. 게다가, DC 부하가 AC-DC-AC 모터 제어기의 DC 위상으로의 DC 입력을 갖는 히트 펌프와 같은 HVAC 시스템 형태인 것은 종래의 기술에서 알려져 있지 않다.
본 발명은 HVAC 전력 공급장치에 관한 것으로, 태양광 어레이로부터의 DC 출력이 직접 또는 DC/DC 컨버터를 통해 HVAC 설비의 DC 회로에 연결된다. 가변 속도 DC 모터는 태양광 패널의 전기 출력의 최대량을 소비하기 위해, 출력이 높을 때 소비를 증가시키고, 출력이 낮을 때 소비를 감소시키도록 제어 또는 조정될 수 있다. HVAC 설비 내부(예를 들어 모터 제어 회로) 인버터 또는 별도의 인버터는 출력에너지가 가변 속도 DC 모터에 의해 완전히 소비되지 않을 경우, 태양광 어레이로부터의 DC 출력을 가정 회로용 AC로 전환하기 위해 양방향 모드로 작동할 수 있다. 이 기술은 DC 기기와 다른 DC 장치로의 직접 결합을 위해 가정 또는 상업용 빌딩 내부의 DC 전력 버스의 통합을 또한 가능하게 할 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명은 태양광을 DC 전력으로 변환하는 태양광 발전 장치를 포함하는 전력 공급 장치를 포함한다. 조절 가능한 DC 부하는 DC 전류 전력으로 운용된다. 전기 출력 감지 장치가 태양광 발전 장치의 전기 출력 레벨을 감지한다. 제어기는 조절 가능한 DC 부하와 전기 출력 감지 장치에 각각이 결합된다. 제어기는 전기 출력 감지 장치로부터 신호를 수신하고, DC 부하가 태양광 발전 장치의 전기 출력을 실질적으로 모두 소비하도록 DC 부하를 조정한다. DC 부하의 조정은 수신된 신호에 따라, 그리고 전력을 공급받을 필요가 있는 다른 부하에 따라 수행된다. 예를 들어, 얼마나 많은 가용 태양광 발전 전기가 HVAC 시스템으로 보내져야 하는지 그리고 얼마나 많은 가용 태양광 발전 전기가 전기 자동차(EV)용 충전소와 같은 다른 부하로 보내져야 하는지가 결정될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 태양광을 DC 전력으로 변환하는 태양광 발전 장치를 포함하는 전력 공급 장치를 포함한다. DC 부하는 DC 전류 전력으로 운용된다. DC-AC 컨버터는 DC 전력을 AC 전력으로 변환한다. 제어기는 DC 전류 전력이 DC 부하에 의해 모든 소비될 수 없을 경우에만 DC-AC 컨버터가 태양광 발전 장치로부터 DC 전류 전력의 일부를 수용하게 된다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 태양광 발전 장치를 이용하여 태양광을 DC 전력으로 변환하는 전력 공급 장치를 포함한다. DC 전류 전력은 복수의 조절 가능한 DC 부하에 제공된다. 태양광 발전 장치의 전기 출력 레벨이 감지된다. 각각의 DC 부하는 DC 부하들이 공동으로 태양광 발전 장치의 전기 출력의 최대량을 소비하도록 조정된다. AC 부하의 조정은 태양광 발전 장치의 전기 출력 레벨에 따른다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 태양광 발전 장치를 이용하여 태양광을 DC 전력으로 변환하는 단계를 포함하는 전력 공급 방법을 포함한다. DC 전류 전력은 AC 부하에 전력을 제공하기 위해 인버터에 제공된다. 태양광 발전 장치의 전기 출력 레벨이 감지된다. AC 부하 또는 일련의 AC 부하들은 전력 공급 업체 그리드로부터의 AC 전력 수요를 제거 또는 감소시킬 목적으로 가변적인 PV DC 전력 소비를 최소화하는 가변 방식으로 작동된다. DC 부하의 조정은 태양광 발전 장치의 전기 출력 레벨에 따른다.
본 발명은 태양광 전지(PV) 시스템과 회로 브레이커 박스 사이에 인버터를 구비할 필요를 없앨 수 있다. 대신에, 태양광 어레이로부터의 DC 출력은 직접 또는 DC/DC 컨버터를 통해 HVAC 설비의 DC 회로에 연결될 수 있다. HVAC 설비 내 인버터는 출력 에너지가 가변 속도 DC 모터 또는 빌딩 내 다른 DC 부하에 의해 완전히 소비되지 않을 경우, 태양광 어레이로부터의 DC 출력을 가정 회로용 또는 전력 공급 업체 그리드용 AC로 인버트하기 위해 양방향 모드로 작동할 수 있다. 이 기술은 DC 기기와 다른 DC 장치에 대한 직접 결합을 가정 또는 상업용 빌딩 내부의 DC 전력 버스의 통합을 또한 가능하게 할 수 있다. 통상적으로 태양광 시스템에 이용되는 통상적인 인버터의 생략은 시스템 비용과 전환(inversion)으로 인한 전기 손실을 크게 줄일 수 있고 적은 비용으로 시스템 효율을 향상시킬 수 있다. 본 발명은 시스템의 단순화를 통해 저비용, 고효율, 그리고 높은 신뢰성을 달성할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 전기 DC 부하(예를 들어, HVAC 시스템, 기기, EV 충전기, 물 펌프 등)들은 부하의 전력 소비가 PV 시스템으로부터 이용가능한 전력에 가능한 한 가깝도록 가변 방식으로 조정된다. DC 부하의 조정은 DC 부하에 의한 시스탬 내 다른 전원(예를 들어, 전력 공급 업체 그리드, 배터리 등)의 수요 변동을 줄이기 위함이다. 이러한 응용에서, PV 출력은 전력 공급 업체 또는 스토리지 장치로부터 추가 전력을 요구하지 않고 부하에 적절한 전력을 제공하도록 설계된다. 전력 공급 업체 또는 스토리지 전력은 저녁 또는 비상시 동안만 전력을 제공하기 위한 것이다. DC 부하의 조정은 또한 시스템 손실을 감소시키고, 전력 공급 업체 변압기 크기를 최소화하고, 시스템 비용을 줄이고, 재생 가능 에너지의 더 높은 침투 레벨을 지지하는 전력 공급 업체 그리드의 능력을 증가시킬 수 있다. 이러한 응용은 전력 공급 업체가 통상적인 PV 시스템 설계로 인한 전력 간헐성을 처리할 목적으로 추가의 스피닝(spinning) 비용을 회피하는 것을 허용한다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 HVAC 시스템과 모터 제어기에 스마트 계측기 기능을 추가하는 것에 관한 것이고, 태양광 어레이로부터의 DC 출력은 직접 또는 DC/DC 컨버터를 통해 HVAC 설비의 DC 회로에 연결된다. HVAC 설비 내 인버터는 출력에너지가 가변 속도 DC 모터에 의해 완전히 소비되지 않을 경우, 태양광 어레이로부터의 DC 출력을 가정 회로용 AC로 전환하기 위해 양방향 모드로 작동할 수 있다. 전력 공급 업체는 계측기의 수요 측면에서 HVAC와 다른 기기들을 모니터 및 제어할 수 있다. 스마트 계측기 기능은 HVAC 모터 제어기 또는 써모스탯, 보안 시스템, 또는 다른 스마트 기기를 잠재적으로 포함하는 또 다른 가정 내 제어기에 내장된다. 이 방식으로, 스마트 그리드 기능이 독립형 계측기를 제공하지 않고도 제공될 수 있다.
추가 실시예에서, 본 발명은 태양광을 DC 전력으로 변환하는 태양광 발전 장치를 포함하는 전력 공급 장치를 포함한다. 조절 가능한 DC 부하는 DC 전류 전력으로 운용된다. 전기 출력 감지 장치가 태양광 발전 장치의 전기 출력 레벨을 감지한다. 지역 제어기가 조절 가능한 DC 부하와 전기 출력 감지 장치에 각각 연결된다. 원격 제어기가 지역 제어기에 통신적으로 결합되고 조절 가능한 DC 부하로부터 원격의 위치에 배치된다. 원격 제어기는 지역 제어기를 통해 통신함으로써 전기 출력 감지 장치로부터의 신호를 수신하고, DC 부하가 태양광 발전 장치의 전기 출력의 최대량을 소비하도록 수신된 신호에 따라 DC 부하를 조정한다. DC 부하가 태양광 발전 장치의 전기 출력을 모두 소비하지 못할 경우, 원격 제어기가 태양광 발전 장치의 전기 출력의 남은 부분을 AC 전력으로 변환하게 한다.
본 발명의 특징 및 목적, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부 도면과 함께 본 발명의 실시예의 이하의 설명을 참조하여 보다 명백해질 것이고 본 발명은 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 전력 공급 장치의 일 실시예의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 전력 공급 장치의 또 다른 실시예의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 전력 공급 장치의 일 실시예의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 전력 공급 장치의 또 다른 실시예의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 전력 공급 방법의 또 다른 실시예에 따른 DC 부하들 사이의 통신을 도시한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 전력 공급 장치의 또 다른 실시예의 블록도이다.
도 7은 본 발명의 전력 공급 장치의 또 다른 실시예의 블록도이다.
대응하는 도면 부호는 몇몇 도면에 걸쳐 대응 부품들을 지칭한다. 본원에서 개시된 예시들이 몇몇 형태로 본 발명의 실시예를 설명하지만, 이하에 개시된 실시예들은 완전하거나 본 발명의 범주를 개시된 정확한 형태로 한정하는 것으로 해석되는 것을 의도하지 않는다.
도면을 참조하면, 특히 도 1은 본 발명의 전력 공급 장치(10)의 일 실시예를 도시하고, 이것은 태양광 PV 어레이(12), HVAC 시스템(18)의 양방향 인버터(16)에 어레이(12)를(또는 AC-DC-AC 모터 제어 회로의 DC 위상에 DC 입력을) 전기적으로 연결하는 DC 전력 버스(14)를 포함한다. 인버터(16)는 어레이(12)로부터의 DC 전압을 HVAC 시스템(18)에 이용되기 적절한 DC 전압 레벨로 변환할 수 있다. 어레이(12)은 태양광 어레이에 의해 출력되는 DC 전압을 버스(14) 상의 송전에 적절한 전압 레벨로 변환할 수 있는 DC-DC 컨버터를 포함할 수 있다. 인버터(16)는 어레이(12)로부터의 DC 전압을 장치(10)와 관련된 하우스(20)의 남은 부분을 통해 이용될 수 있는 AC 전압으로 또한 변환할 수 있다. 하우스(20) 내에서 이용될 수 없는 초과 AC 전력은 하우스(20) 외부에 이용되도록 그리드(22)에 제공될 수 있다. 일 실시예에서, HVAC 시스템(18)(또는 다른 가변 AC 부하 또는 DC 부하)이 어레이(12)로부터의 모든 DC 전력을 소비할 수 없는 경우에만 어레이(12)로부터의 DC 전압이 인버터(16)에 의해 AC 전압으로 변환될 수 있다.
어레이(12)로부터의 DC 전압을 HVAC 시스템(18)에 직접 전달함으로써, 장치(10)는 (AC 전압을 DC 전압으로 재변환한 후에) AC 부하와 DC 부하 양자에 의한 송전 및 사용을 위해 어레이(12)로부터의 DC 전압을 AC 전압으로 변환하기 위한 별도의 인버터를 필요로 하지 않게 될 수 있다. 별도 인버터의 생략은 전기 손실과 비용을 감소시킬 수 있고, 시스템의 향상된 안정성을 제공할 수 있다. 게다가, 본 발명은 빌딩 또는 EV 충전 시스템 내부의 다른 기기들에 이용될 수 있는 고전압 DC 전력 버스(14)를 제공할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 양방향 인버터는 단순히 DC 드라이브 또는 DC 모터일 수 있고, 선택적으로 종종 더 작은 인버터가 DC 버스에 추가될 수 있다. 인버터의 필요성과 인버터의 크기는 특정 빌딩 조건 하에서 DC 부하에 의해 소비될 수 없는 PV 에너지량에 의해 결정될 수 있다.
대안적인 실시예(미도시)에서, PV 어레이(12)에서의 DC/DC 변환은 생략된다. 즉, DC 전압은 어레이(12)의 태양 전지에 의해 생산되는 것과 동일한 전압으로 버스(14) 상에서 송전될 수 있다.
또 다른 실시예(도 2)에서, 본 발명의 전력 공급 장치(100)는 태양광 어레이(112)의 가변 PV 출력의 이용을 최대화하기 위해 제어기(124)에 의해 조정될 수 있는 DC 부하(118)를 포함한다. 즉, 전력 계측기(126) 또는 유사한 장치가 태양광 어레이(112)의 출력 전력을 감지할 수 있고, 128로 나타낸 것처럼 감지된 값을 제어기(124)에 통신할 수 있다. 순차적으로, 태양광 어레이(112)가 생산할 수 있는 전력을 부하(118)가 실질적으로 모두 소비하도록, 130으로 나타낸 것처럼 제어기(124)는 DC 부하(118)를 조정할 수 있다. 따라서, 초과 PV 출력을 전력 공급 업체 그리드(미도시)로 공급하기 위한 인버터가 필요하지 않거나 감소된 크기의 인터버를 필요로 할 수 있다. 현실적인 예는 저광량 조건(예를 들어 흐린 날씨)의 감소된 태양광 전력 출력 하에서 더 긴 시간 동안 더 낮은 속도로 에어컨 모터를 구동하는 것이다. 그리드 상의 전력의 변동(간헐성)을 감소시키면서 동일하게 빌딩 냉각이 달성될 수 있고, 이는 전력 공급 업체 회사에 매우 바람직하다. 또한, 부하가 태양광 어레이로부터 생산된 전기 출력의 전체량을 이용함으로써, 본 발명은 태양광 어레이로부터의 DC 전력을 AC 전력으로 변환하여 그것을 그리드로 전달하고, 그리드로부터 AC 전력을 수용하여 그것을 DC 전력으로 변환하는 것과 관련된 에너지 손실을 회피할 수 있다.
동일한 원리가 태양광 어레이 대신, 또는 거기에 추가로 배터리 스토리지를 이용하는 시스템에 적용될 수 있다. 이 경우에, 배터리의 전력 출력을 모두 소비하도록 부하를 조정함으로써 배터리 제어기 그리고/또는 충전 제어기는 감소되거나 생략될 수 있다. 일 실시예에서, 배터리는 태양광 어레이가 최소 요구 전력 레벨을 제공할 수 없을 때 최소 요구 전력 레벨이 부하에 제공될 수 있도록 보장한다. 예를 들어, 배터리는 전기 제어기 뿐만 아니라 부하와 관련된 임의의 다른 전자장치에 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 배터리는 태양광 어레이가 아침의 일광(daylight)까지 부하가 계속 작동되기 위한 전력을 공급하지 못하더라도, 사용자가 부하와 상호작용할 수 있도록 부하 상의 라이트를 계속 작동시킬 수 있다. 배터리는 부하가 요구하는 것보다 더 많은 전력을 태양광 어레이가 생산하는 경우에 태양광 어레이에 의해 재충전될 수 있다. 더하여, 부하를 가용 태양광 에너지와 동기화하면 시스템의 배터리를 충전 및 방전하는 양과 빈도를 감소시킬 수 있고, 이는 배터리 수명을 연장할 수 있다. 태양광 동기 부하는 전력 공급 업체 그리드 수요의 간헐성이 감소되는 것과 동일한 방법으로 배터리 충전/방전의 간헐성을 감소시켜 배터리 수명을 또한 향상시킬 수 있다.
본 발명의 전력 공급 방법(300)(도 3)은 도 4 및 도 5를 참조하여 아래에 설명된다. 제1 단계(302)에서, 태양광은 태양광 발전 장치를 이용하여 DC 전력으로 변환된다. 예를 들어, 전력 공급 장치(400)(도 4)는 태양광을 DC 전력으로 변환하는 태양광 어레이(412)를 포함한다.
다음 단계(304)에서, DC 전류 전력은 복수의 조절 가능한 DC 부하에 제공된다. 도 4의 특정 실시예에서 도시된 대로, 복수의 DC 부하(418a 내지 418n) 각각은 태양광 어레이(412)에 의해 생성된 DC 전류 전력을 수신하고 그것에 의해 운용된다. 대안적으로, DC 부하(418)는 AC 부하일 수 있다.
다음 단계(306)에서, 태양광 발전 장치의 전기 출력 레벨이 감지된다. 예를 들어, 전력 계측기(426) 또는 유사한 장치가 태양광 어레이(412)의 출력 전력을 감지할 수 있고, 428로 나타낸 것처럼 감지된 값을 제어기(424)에 통신할 수 있다.
단계(308)에서, DC 부하들이 공동으로 태양광 발전 장치의 전기 출력의 최대량을 소비하도록 각각의 DC 부하들이 조정된다. DC 부하의 조정은 태양광 발전 장치의 전기 출력 레벨에 따른다. 도 4의 실시예에서, 430a 내지 430n으로 나타낸 것처럼, 조합된 부하(418a 내지 418n)들이 태양광 어레이(412)가 생산할 수 있는 전력을 실질적으로 모두 소비하도록 제어기(424)는 각각의 DC 부하(418a 내지 418n)를 조정할 수 있다. 따라서 초과 PV 출력을 전력 공급 업체 그리드(미도시)로 공급하기 위한 인버터가 필요하지 않거나 감소된 크기의 인터버를 필요로 할 수 있다. 예를 들어, 부하(418a 내지 418n)는 빌딩의 각각의 섹션을 냉각하는 n개의 주 에어컨 모터를 나타낼 수 있다. 대안적인 실시예에서, 부하(418a 내지 418n)는 n개의 냉동 그리고/또는 제빙 모터를 나타낼 수 있다. 빌딩의 다양한 섹션들은 요구 설정 온도(예를 들어, 72℉) 또는 그 이하일 수 있지만, AC 모터(418a 내지 418n)들은 태양광이 가장 직접적이서 태양광 어레이(412)의 출력이 가장 큰 정오동안 계속 운용될 수 있다. 따라서, 빌딩의 다양한 섹션들은 예를 들어 약 68℉ 내지 71℉의 온도로 "과냉각"될 수 있다. 이러한 과냉각에 의해, AC 모터(418a 내지 418n)들은 태양광이 덜 직접적이고 태양광 어레이(412)의 전력 출력 수용량이 더 적은 늦은 오후에, 태양광 어레이(412)로부터의 전력 출력을 더 적게 요구할 수 있다. 따라서, 빌딩 거주자들이 알아채지 못할 수 있는 작은 온도 변화만으로도 빌딩은 효과으로 냉각될 수 있다. 또한, 그리드가 요구하는 전력량의 변동이 감소될 수 있고, 이는 전력 공급 업체 회사에 매우 바람직하다. 게다가, 부하가 태양광 어레이에 의해 생성되는 전력의 최대량을 이용함으로써, 본 발명은 태양광 어레이로부터의 DC 전력을 AC 전력으로 변환하여 그것을 그리드로 전달하고, 그리드로부터 AC 전력을 수용하여 그것을 DC 전력으로 변환하는 것과 관련된 에너지 손실을 회피할 수 있다.
다음 단계(310)에서, 각각의 부하에 의해 소비될 태양광 발전 장치의 전기 출력의 각각의 부분은 경우에 따라 알고리즘 또는 룩업 테이블을 이용하여 결정된다. 예를 들어, DC 부하(418a 내지 418n)가 빌딩의 각각의 섹션을 냉각하는 n개의 주 에어컨 모터를 나타내면, 빌딩의 각 섹션들은 실제온도가 상이할 수 있고 경우에 따라 상이한 설정온도를 가질 수 있다. 따라서, 각각의 모터가 모터의 각각의 빌딩 섹션의 실제 온도와 설정온도의 차이에 따라 변하는 전력의 양 또는 부분을 소비하도록, 제어기(424)가 에어컨(또는 냉각 설비) 모터(418a 내지 418n)를 조정할 수 있다. 알고리즘 또는 룩업 테이블은 각각의 빌딩 섹션에서 가까운 미래(예를 들어, 3시간 후)에 예상되는 열 조건을 고려할 수 있다. 예를 들어, 태양광에 더 노출되는 빌딩의 서쪽 섹션은 향후 오후 몇 시간 동안 더 많이 가열될 것으로 예상될 수 있고, 따라서 각각의 에어컨 모터는 태양광 어레이(412)의 전력 출력의 더 큰 부분을 소비하도록 조정될 수 있다. 대체로, HVAC 설비는 더 이상 모두가 온(on)되거나 모두가 오프(off)되는 디지털 방식으로 작동되지 않을 수 있다. 대신에, 압축기 또는 송풍기 유닛이 태양광 어레이의 출력과 일치하는 레벨에서 작동될 수 있다. 태양 광선이 가장 강할 때, 열 부하가 가장 큰 경향이 있다. 동일한 원리가 제빙기와 냉장고에 적용된다.
각각의 부하에 의해 소비되는 태양광 발전 장치의 전기 출력의 각각의 부분을 결정하는 단계(310)는 변화율이 임계 변화율을 초과하지 않도록, 부하에 의한 태양광 발전 장치의 전기 출력의 총 소비량의 변화율을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 그리드로 그리고/또는 그리드로부터 보내지는 전력의 스파이크를 방지하기 위해 태양광 어레이(412)로부터의 전력의 양이 점진적인 기울기를 갖고 변할 수 있다. 이러한 스파이크는 비효율과 에너지 낭비를 초래할 수 있다. 예를 들어, 제어기(424)는 부하(418a 내지 418n)에 의한 전력 소비 변화율이 초당 와트의 임계 레벨 또는 최대 레벨을 초과하지 않도록 부하(418a 내지 418n)를 조정할 수 있다. 부하가 어레이로부터 전달될 수 있는 에너지보다 많은 에너지를 요구하면, 부하가 점진적인 기울기와 전력 공급 업체로부터의 증가된 전력 요청을 계획중임을 알려주는 신호가 전력 공급 업체에 송신될 수 있다. 기울기의 타이밍은 전력 공급 업체로부터의 피드백 루프(전력 가용도, power availability)에 따라 조정될 수 있다.
각각의 부하는 각각의 프로세서를 포함할 수 있고, 각각의 부하에 의해 소비될 태양광 발전 장치의 전기 출력의 각각의 부분을 결정하는 단계는 프로세서들 간의 통신을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 5에서 도시된 대로, 부하(518a 내지 518e)는 각자의 프로세서(532a 내지 532e)를 각각 포함한다. 도 5에서 양방향 점선 화살표로 나타낸 것처럼, 각각의 프로세서(532a 내지 532e)는 각각의 다른 프로세서(532a 내지 532e)와 직접 통신할 수 있다. 프로세서(532a 내지 532e)들 간의 통신은 무선으로 발생할 수 있고, 또는 부하(518a 내지 518e)에 전력을 전달하는 것과 동일한 전기 컨덕터에 의해 실행될 수 있다. 일 실시예에서, 프로세서(532a 내지 532e)들은 얼마나 많은 전력이 각각의 부하(518a 내지 518e)에 의해 이용될 것인지 공동으로 결정하기 위해 서로 통신한다. 예를 들어, 프로세서(532a 내지 532e)는 태양광 어레이에 의해 생성되는 모든 전력이 소비되려면 얼마나 많은 전력이 각각의 부하(518a 내지 518e)에 의해 이용될 것인지 공동으로 결정할 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 프로세서(532a 내지 532e)는 부하(518a 내지 518e)에 의한 전력 소비 변화율이 초당 와트의 임계 레벨 또는 최대 레벨을 초과하지 않으려면 얼마나 많은 전력이 각각의 부하(518a 내지 518e)에 의해 이용될 것인지를 공동으로 결정할 수 있다.
최종 단계(312)(도 3)에서, DC 부하가 태양광 발전 장치의 전기 출력을 모두 소비하지 못하면, 태양광 발전 장치의 전기 출력의 남은 부분은 AC 전력으로 변환된다. 엄격히 말해, 부하(418a 내지 418n)가 태양광 발전 장치(412)의 전기 출력을 모두 소비할 수 있지만 부하(418a 내지 418n)의 손상 또는 과열을 방지하기 위해, 프로세서(424)는 하나 이상의 부하(418a 내지 418n)가 소비할 수 있는 모든 전력을 소비하는 것을 허용하지 않는 조건도 있을 수 있다. 에어컨 모터의 형태인 부하를 포함하는 상술된 실시예에서, 프로세서(424)는 모터가 타는 것을 방지하기 위해 하나 이상의 모터가 소비할 수 있는 모든 전력을 소비하는 것을 허용하지 않을 수 있다. 부하들이 물리적으로 태양광 발전 장치의 전기 출력을 모두 소비할 수 없거나 또는 부하의 손상을 방지하기 위해 프로세서가 부하들이 태양광 발전 장치의 전기 출력을 모두 소비하는 것을 방지하는 것과 상관없이, 태양광 어레이(412)의 전기 출력의 남은 부분은 AC 전력으로 변환될 수 있다. 그 후에, 이 AC 전력은 빌딩 내에서 AC 기기에 의해 소비되고 전체 주거용/상업용 빌딩 부하에 의해 소비되고, 또는 다른 소비자에 의해 이용되도록 그리드로 보내질 수 있다.
전력 공급 장치(400)의 다른 특징은 상술된 전력 공급 장치(100)와 실질적으로 유사하고, 따라서 불필요한 반복을 피하기 위해 본원에서 추가로 설명되지 않는다.
도 6은 본 발명의 전력 공급 장치(610)의 또 다른 실시예를 도시하고, 이것은 태양광 PV 어레이(612)와, 어레이(612)를 DC 부하(618)와 관련된 양방향 인버터(616)에 전기적으로 연결하는 DC 전력 버스(614)를 포함한다. 인버터(616)는 어레이(612)로부터의 DC 전압을 DC 부하(618)에 이용되기 적절한 DC 전압 레벨로 변환할 수 있다. 단방향(예를 들어, 일방향) 전력 커넥터(634)가 DC 부하(618)를 인버터(616)에 결합할 수 있다. 커넥터(634)는 전류가 일 방향으로만[예를 들어 인버터(616)로부터 부하(618)로] 흐르도록 허용할 수 있고, 부하(618)가 단기간 동안 발전기처럼 기능하면 전류가 부하(618)로부터 인버터(616)로 흐르는 것을 방지할 수 있다. 일 실시예에서, 커넥터(634)는 하나 이상의 다이오드(미도시) 형태일 수 있다. 따라서, 단방향 커넥터(634)는 부하(618)로부터의 전력이 인버터(616)를 손상시키는 것을 방지할 수 있다.
어레이(612)는 태양광 어레이에 의한 DC 전압 출력을 버스(614) 상의 송전에 적절한 전압 레벨로 변환할 수 있는 DC-DC 컨버터를 포함할 수 있다. 인버터(616)는 어레이(612)로부터의 DC 전압을 장치(610)와 관련된 하우스(620)의 나머지 부분을 통해 이용될 수 있는 AC 전압으로 또한 변환할 수 있다. 하우스(620) 내부에서 이용될 수 없는 초과 AC 전력은 하우스(620) 외부에서 이용되기 위해 그리드(622)에 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 어레이(612)로부터의 DC 전압은 HVAC 시스템(618)(또는 다른 가변 AC 부하 또는 DC 부하)이 어레이(612)로부터의 DC 전력을 모두 소비할 수 없는 경우에만 인버터(616)에 의해 AC 전압으로 변환될 수 있다. 단방향(예를 들어 일방향) 전력 커넥터(636)가 어레이(612)를 인버터(616)에 결합할 수 있다. 커넥터(636)는 전류가 오직 일 방향[예를 들어 어레이(612)로부터 인버터(616)으로]으로만 흐르도록 허용할 수 있고, 전류가 인버터(616)로부터 어레이(612)로 흐르는 것을 방지할 수 있다. 일 실시예에서, 커넥터(636)는 하나 이상의 다이오드(미도시)의 형태일 수 있다. 따라서 단방향 커넥터(636)는 인버터(616)로부터의 전력이 어레이(612)와 관련된 전자 장치들을 손상시키는 것을 방지할 수 있다.
본 발명이 부하로서의 HVAC 시스템에 적용될 수 있을 때, PV 전기 출력이 이용가능한 동안 가열 또는 냉각이 필요하지 않으면, 공기 여과 기능을 제공하기 위해 순환 팬이 계속 작동할 수 있다. 유사하게, 압축기는 제습모드로 작동될 수 있다. 빌딩은 또한 약간만 "과냉각" 또는 "과열"되어 미래 에너지 요구량을 감소시킬 수 있다. 따라서, 이 기술을 이용하여, PV에 의해 생성되는 모든 전력이 HVAC 시스템에 의해 소비될 수 있다.
본 발명이 부하로서의 냉동기 또는 냉장고에 적용될 수 있을 때, 냉동기의 압축기 모터 속도는 PV 전기 출력과 일치되거나 PV 전기 출력을 완전 소비하도록 변할 수 있다. 임의의 초과 전기 출력은 냉동기 온도를 최초로 요구되었던 온도 너머로 "과냉각"하거나, 또는 그보다 더 낮게 냉각하는데 이용될 수 있다. 이는 냉동고 내에 저장된 열 에너지가 밤(PV 전기 출력이 없을 때)에 회복되는 것을 허용함으로써, 냉동기가 다른 전원으로부터 더 낮은 레벨의 전력을 이용할 수 있게 한다.
본 발명이 부하로서의 히트 펌프 또는 종래의 전기 온수 히터에 적용될 수 있을 때, 부하는 PV 전기 출력과 일치되거나 PV 전기 출력을 완전 소비하도록 조정될 수 있다. 임의의 초과 PV 전기 출력은 최초에 요구되었던 온도 이상으로 물을 "과열"하는데 이용될 수 있다. 따라서, 낮동안 또는 밤에 다른 비-PV 전원으로부터의 전력을 이용할 필요성이 감소된다.
본 발명이 부하로서의 물 펌프에 적용될 수 있을 때, 펌프는 PV 전기 출력과 일치되거나 PV 전기 출력을 완전 소비하도록 가변 속도에서 작동할 수 있다. 더 높은 모터 속도에서 펌핑되는 임의의 여분의 물은 낮동안 저장되거나 전개되어(deployed) 밤동안 물을 펌핑할 필요가 감소한다.
본 발명이 부하로서 전기 자동차에 적용될 수 있을 때, 배터리 충전률은 PV 전기 출력에 따라 변할 수 있다. PV 시스템과 DC 모터 부하 사이의 DC 전력 버스는 부하를 변화시키는 효율적인 방법을 제공한다. PV 모듈은 DC 전압을 출력하고, 따라서 DC 전압은 AC 전압으로 변환하지 않고 DC 전력 버스를 통해 직접 이용하는 것은 변환손실을 감소시킬 수 있다.
일 실시예에서, AC 모터 또는 DC 브러시리스 모터를 위한 DC 입력 가변 주파수 드라이브(VFD)가 모터의 속도를 변화시켜 PV 전기 출력과 일치되도록 부하를 변화시키는 효과적인 방법을 제공한다. 통상적으로 이용되었던 온/오프 싸이클 또는 작동 주기(duty cycle) 대신 작업량을 변화시키도록 DC 입력 가변 주파수 드라이브가 채용될 수 있다. DC 입력 가변 주파수 드라이브는 예를 들어 HVAC 시스템, 관개 물 펌프, 또는 냉장고에 채용될 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명은 상업용 옥상(commercial rooftop)의 HVAC 시스템에 적용된다. HVAC 옥상 압축기 또는 공기 조화 유닛에 PV 전력을 직접 공급함으로써 배선 비용과 전기 손실이 감소될 수 있다. DC 버스를 DC 모터에 이용함으로써 손실이 더 감소될 수 있다.
태양광 동기 DC 부하의 원리가 표준 DC 빌딩 버스 시스템(예를 들어, 새로운 380VDC 표준)에 적용될 수 있다. 일 실시예에서, PV 모듈은 DC/DC 컨버터를 내장할 수 있고, 응용의 용이함과 옥상 변화, 섀도잉(shadowing) 공차 등 수용하기 위해 시스템을 변경하는 융통성 등의 공지된 내재 이득을 갖는다. 다양한 빌딩 전기 부하가 표준 전압(예를 들어 380VDC)으로 작동되도록 발전될 수 있고, 모든 부하들은 그리드 수요 변동을 최소화하기 위해 중앙 제어기를 통해 PV 출력에 동기화될 수 있다.
본 발명은 스마트 그리드를 통한 전력 소비에 유리하게 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 전력 공급 업체 회사에 의한 피크 전력 부하와 피크 발전은 본 발명에 의해 감소될 수 있다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 시스템 시너지 효과를 실현할 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 작동 시간 조정을 가능하게 하고 과부하를 방지할 수 있고, 현재 날씨 또는 일기 예보(예를 들어 구름의 양)를 기반으로 이벤트의 스케쥴링을 가능하게 할 수 있다.
또 다른 양태에서, 태양광 어레이와 부하들 사이의 통신과 본 발명에 의해 가능한 가변 부하들 사이의 잠재적 통신은 주택소유자/사용자/조작자가 현지에서 그리고 원격으로 사용자 인터페이스를 제어하게 할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 빌딩 내 소파에서, 직장에서 원격으로, 또는 휴가지에서 원격으로 사용자 인터페이스를 제어할 수 있다. 이러한 지역 그리고/또는 원격 사용자 제어는 성능 데이터 검토, 전력 비용 기반의 기기 작동 스케쥴링, 청구서 검토와 작동 최적화를 포함할 수 있다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 전문적인 기기 설치기사에 의해 이용되는 특징들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 설치기사에게는 원격 서비스, 진단, 그리고/또는 고장수리용 인터페이스가 제공될 수 있다. 이 인터페이스는 설치기사가 고장수리를 위해 현장으로 이동할 필요를 제거할 수 있다. 인터페이스는 또한 설치기사가 서비스로서 시스템 최적화를 제공할 수 있게 한다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 기기 제조업자가 기기 또는 시스템을 원격으로 최적화하게 할 수 있다. 기기 제조업자는 또한 기기 또는 시스템을 원격으로 진단하여 설치기사를 도울 수 있다. 본 발명은 또한 기기 제조업자가 기기 또는 시스템의 성능을 모니터하게 할 수 있을 뿐만 아니라 장기적으로 기기 또는 시스템을 모니터하게 할 수 있다.
추가 양태에서, 본 발명은 아이폰, TV 또는 노트북과 같이 사용자에게 이미 친숙한 기존 장치의 형태로 중앙 사용자 인터페이스를 제공할 수 있다. 친숙한 인터페이스를 이용함으로써, 사용자로부터의 많은 문의가 감소되고, 사용자에 의한 많은 에러가 감소되며, 사용자가 기기와 직관적인 상호작용을 할 수 있게 한다.
추가 양태에서, 본 발명은 지그비(zigbee), WLAN 등과 같은 전세계적인 오픈 소스 프로토콜로 작동할 수 있다. 따라서, 다른 장치들과의 상호작용이 가능할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 각각의 기기 또는 장치에 방화벽을 구비한 게이트웨이가 있을 수 있다. 따라서, 높은 수준의 작동 보안이 제공될 수 있다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 홈 네트워크로 통합될 수 있다. 이러한 홈 네트워크는 구글 전력 계측기 또는 애플 앱을 포함할 수 있고, 그리고/또는 마이크로소프트 홈스토어에 의해 판매될 수 있다.
추가 양태에서, 본 발명은 DC-AC 변환 또는 AC-DC 변환을 생략하기 위해 병렬 DC 네트워크를 포함할 수 있다. 따라서 이러한 변환으로 인한 상당한 손실이 생략될 수 있다.
본 발명은 앞서 일부 실시예에서 HVAC 시스템에 적용하는 것으로 설명되었다. 그러나, 다른 실시예에서, 본 발명은 가정용 온수(DHW), 빌딩 출입 제어/알람 시스템/보안 시스템/화재 알람, 자동차 충전(전기 자동차/플러그인 하이브리드 전기 자동차), 주방 기기, 미디어, 인터넷 등에 적용된다.
본 발명은 앞서 태양광 어레이 형태의 DC 전력원에 적용하는 것으로 설명되었다. 그러나, 다른 실시예에서, 본 발명은 예를 들어 풍력 터빈의 정류 출력과 같은 다른 DC 전력원에 적용된다. 본 발명은 모든 DC 전력원에 적용될 수 있지만, 특히 시간에 따라 DC 전력 레벨이 변하는 DC 전력원에 적용가능할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 도 1의 양방향 인버터(16)와 유사한 양방향 인버터가 DC 태양광 가변 주파수 드라이브(VFD) 최적화기를 포함한다. 이 실시예는 태양광 PV 어레이와 DC VFD 최적화기 사이의 버스 상에서 구동되는 전기 자동차 충전기 또는 DC LED 조명에 유리할 수 있다. 태양광 VFD 최적화기는 태양광 인버터의 필요성을 제거할 수 있고 전력 공급 업체 공급 장치 상의 AC 싸이클링(예를 들어 수요 평활화)을 최소화할 수 있다.
HVAC와 함께 이용되는 가변 주파수 드라이브를 사용하면, 회전 속도가 태양광 복사에 의해 조절될 수 있다. 또한, 더 느린 압축기 회전의 오프셋이 필요하면 싸이클이 더 길어질 수 있다. 게다가, HVAC 실시예의 이 가변 주파수 드라이브는 온/오프 싸이클링과 반대로 전력 공급 업체로부터 전력을 일정하게 끌어오는 것을 모색할 수 있다.
태양광 가변 주파수 드라이브(VFD) 최적화기는 태양광 장치에 대한 설치 후 변화를 가능하게 할 수 있고, 상술된 것처럼 LED 조명 그리고/또는 EV 변경 등에 이용될 수 있는 고전압 DC 전력 버스를 이용할 수 있게 한다. 또한, 태양광 가변 주파수 드라이브(VFD) 최적화기 실시예는 냉각, 펌핑 등에 적용될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 HVAC 시스템과 모터 제어기에 스마트 계측기 기능을 추가로 포함할 수 있고, 태양광 어레이로부터의 DC 출력은 직접적으로 또는 DC/DC 컨버터를 통해 HVAC 설비의 DC 회로에 연결된다. 전력 공급 업체와 산업계는 전력 공급 업체가 주거용 또는 상업용 건물 내부의 기기들 및 에너지 소비 장치들을 제어할 수 있게 하는 상업용 "스마트 계측기"를 발전시켜왔다. 이러한 계측기는 비용이 들고 사실상 현장에 있을 수 있는 통상의 계측기를 대체한다. 통상의 계측기는 비교적 저렴하고 그 기능이 오직 청구 목적으로 계측기의 수요 측면에서 소비된 에너지량을 측정하고 보고하는 것이다. 스마트 계측기도 청구 목적으로 에너지 소비 정보를 제공하지만, 에너지 공급과 수요를 최적화하기 위해 요구되는 대로 전력 공급 업체가 가정 내 기기의 소비를 변경하도록 허용한다. 스마트 계측기 상업화 시도는 가정용 또는 상업용 빌딩에 스마트 계측기를 추가하는 비용을 요금 지불자가 감당하도록 요금 인상을 제안해왔다. 계측기의 추가 비용 대신 요금 지불자는 그들의 강요된 또는 계획된 소비 감소를 보상하기 위해 낮시간 특별 리베이트 또는 요금 할인을 받을 수 있다.
사실상, HVAC의 "제어" 박스는 "스마트 계측기"로서 기능할 수 있고 "스마트 계측기"에 내장되는 모든 기능을 전력 공급 업체에 제공할 수 있다. 스마트 계측기에 상당한 투자가 이뤄져왔고 그 주목적은 전력 공급 업체가 가정으로 들어가는 기기/소비를 제어하는 것을 허용하는 것이다. 본 발명의 제어기는 가정에 또 다른 계측기를 추가하지 않고도 이 기능을 제공할 수 있다. 전류 스마트 계측기 컨셉은 전력 공급 업체가 그 요금 지불자에게 요금을 청구하기 위한 또 다른 계측기를 가정에 요구한다. 본 발명에 따라, 태양광/HVAC 시스템은 제어 박스에 내장되는 스마트 계측기의 모든 특징을 가질 수 있다. 전력 공급 업체는 그들이 원하는 모든 기능을 가질 수 있으나 가정에 또 다른 계측기를 추가할 필요는 없을 수 있다. 주택소유자는 낮은 비용으로 에너지를 공급받을 수 있고, 전력 공급 업체는 HVAC와 가정 내의 기기 작동을 직접 모니터할 수 있다. 따라서, 전력 공급 업체가 주택소유자에게 청구할 필요가 없음에 따라, 전력 공급 업체 규제 위원회에 요금 증가를 신청할 필요가 없을 수 있다.
본 발명은 스마트 계측기 기능을 통상적인 HVAC 시스템과 모터 제어기에 추가하거나 그것으로 대체한다. 전력 공급 업체는 청구 목적으로 통상적인 계측기 또는 스마트 계측기를 통해 빌딩의 에너지 소비를 모니터할 수 있다. 게다가, 전력 공급 업체는 스마트 계측기의 접근과 동일한 방법으로 계측기의 수요 관점에서 HVAC와 다른 기기들을 모니터하고 제어할 수 있다. 스마트 계측기 능력은 독립 계측기를 위해 설정된 특정 요금을 필요로 하지 않고도 현재의 방법대로 에너지 전달 인프라를 통해 전개될 수 있다. 스마트 계측기 기능은 HVAC 모터 제어기 또는 써모스탯, 보안 시스템 또는 다른 스마트 기기들을 포함할 수 있는 또 다른 내부 가정 제어기에 내장된다. 이러한 방식으로, 전력 공급 업체는 요금 지불자에게 독립 계측기를 청구하지 않고도 스마트 그리드 기능을 가질 수 있다.
본 발명은 다른 목적의 작용을 하지 않는 독립형 스마트 계측기의 비용은 요금 지불자에게 청구하지 않으면서 스마트 그리드 기능을 전력 공급 업체에 제공할 수 있다. 본 발명은 스마트 그리드 기능을 소비자가 요금 구조 외의 것을 지불할 수 있는 다른 목적의 역할을 하는 다른 내부 시스템, 계측기, 제어기와 통합하는 이점을 가질 수 있다.
본 발명은 독립형 단일 목적의 스마트 계측기를 배치하지 않고 전력 공급 업체용 송전과 분배 인프라를 통해 스마트 그리드 기능을 상업화하는 수단을 제공할 수 있다. 이는 스마트 계측기의 비용을 지불하기 위해서 전력 공급 업체에 요금 인상을 승인해야하는 규제 기관의 어려움을 크게 단순화시킬 수 있다.
도 7은 스마트 계측기(726)를 포함하는, 본 발명의 전력 공급 장치(700)의 추가 실시예의 블록도이다. 본 발명의 전력 공급 장치(700)는 태양광 어레이(712)의 가변 PV 출력의 이용을 최대화하기 위해 제어기(724)에 의해 조정될 수 있는 DC 부하(718)를 또한 포함한다. 즉, 스마트 계측기(726)는 태양광 어레이(712)의 출력 전력을 감지할 수 있고, 728로 나타낸 것처럼 감지된 값을 제어기(724)에 통신할 수 있다. 순차적으로, 730으로 나타낸 것처럼, 부하(718)가 태양광 어레이(712)가 생산할 수 있는 전력을 실질적으로 모두 소비하도록 제어기(724)는 DC 부하(718)를 조정할 수 있다. 양방향 화살표(732)로 나타낸 것처럼, 스마트 계측기(726)는 전기 전력 공급 업체(734)와 양방향 유선 또는 무선 통신할 수 있다. 선택적으로, 스마트 계측기(726)와 제어기(724)는 동일한 하우징(736) 내에 배치될 수 있다.
본 발명은 예시된 설계를 갖는 것으로 설명되었지만, 본 발명은 본 개시내용의 사상과 범주 내에서 추가로 변경될 수 있다. 따라서 본 발명은 그 전체적인 원리를 이용하는 본 발명의 모든 변경, 이용, 또는 부가를 포함하는 것을 의도한다.

Claims (21)

  1. 전력 공급 장치이며,
    태양광을 DC 전력으로 변환하도록 구성되는 태양광 발전 장치;
    DC 전류 전력으로 운용되도록 구성되는 조절 가능한 DC 부하;
    태양광 발전 장치의 전기 출력 레벨을 감지하도록 구성되는 전기 출력 감지 장치; 및
    조절 가능한 DC 부하와 전기 출력 감지 장치 각각에 결합되는 제어기를 포함하고,
    제어기는
    전기 출력 감지 장치로부터 신호를 수신하고;
    DC 부하가 태양광 발전 장치의 전기 출력의 최대량을 소비하도록 수신된 신호에 따라 DC 부하를 조정하고;
    DC 부하가 태양광 발전 장치의 전기 출력을 모두 소비할 수 없는 경우에, 남은 태양광 발전 장치의 전기 출력을 AC 전력으로 변환시키는
    전력 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    태양광 발전 장치는 태양광 전지 장치(solar photovoltaic device)를 포함하는
    전력 공급 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    전기 출력 감지 장치는 전력 계측기를 포함하는
    전력 공급 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    조절 가능한 DC 부하는 HVAC시스템을 포함하는
    전력 공급 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    HVAC는 순환팬을 포함하고, 제어기는 가열 및 냉각이 필요하지 않는 동안 순환팬을 작동시키기 위해 태양광 발전 장치로부터의 전력을 사용하도록 구성되는
    전력 공급 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    HVAC시스템은 압축기를 포함하고, 제어기는 가열 및 냉각이 필요하지 않는 동안 압축기를 제습모드로 작동시키기 위해 태양광 발전 장치로부터의 전력을 사용하도록 구성되는
    전력 공급 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    제어기는 사용자에 의해 설정되는 HVAC 시스템의 설정 온도 너머로 HVAC 시스템에 의한 과가열 또는 과냉각을 수행하기 위해 태양광 발전 장치로부터의 전력을 이용하도록 구성되는
    전력 공급 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    태양광 발전 장치에 의해 제공되는 DC 전력을 보충하도록 구성되는 배터리를 더 포함하는
    전력 공급 장치.
  9. 전력 공급 방법이며,
    태양광 발전 장치를 이용하여 태양광을 DC 전력으로 변환하는 단계;
    복수의 조절 가능한 DC 부하에 DC 전류 전력을 제공하는 단계;
    태양광 발전 장치의 전기 출력 레벨을 감지하는 단계; 및
    DC 부하들이 공동으로 태양광 발전 장치의 전기 출력의 최대량을 소비하도록 태양광 발전 장치의 전기 출력 레벨에 따라 각각의 DC 부하를 조정하는 단계를 포함하는
    전력 공급 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    DC 부하가 태양광 발전 장치의 전기 출력을 모두 소비할 수 없는 경우, 남은 태양광 발전 장치의 전기 출력을 AC 전력으로 변환하는 단계를 더 포함하는
    전력 공급 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    각각의 부하에 의해 소비될 태양광 발전 장치의 전기 출력의 각각의 부분을 결정하는 단계를 더 포함하는
    전력 공급 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    결정 단계는 알고리즘 또는 룩업 테이블을 이용하여 수행되는
    전력 공급 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    결정 단계는 변화율이 임계 변화율을 초과하지 않도록, 부하에 의한 태양광 발전 장치의 전기 출력의 총 소비량의 변화율을 제어하는 단계를 포함하는
    전력 공급 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    각각의 부하는 프로세서를 포함하고,
    결정 단계는 서로 통신하는 부하의 프로세서들을 포함하는
    전력 공급 방법.
  15. 전력 공급 장치이며,
    태양광을 DC 전력으로 변환하도록 구성되는 태양광 발전 장치;
    DC 전류 전력으로 운용되도록 구성되는 DC 부하;
    DC 전력을 AC 전력으로 변환하도록 구성되는 DC-AC 컨버터; 및
    모든 DC 전류 전력이 DC 부하에 의해 소비될 수 없을 경우에만 DC-AC 컨버터가 태양광 발전 장치로부터의 DC 전류 전력의 일부를 수용할 수 있게 하도록 구성되는 제어기를 포함하는
    전력 공급 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    태양광 발전 장치는 태양광 전지 장치를 포함하는
    전력 공급 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    태양광이 태양광 발전 장치에 이용가능하지 않을 경우, DC 부하에 DC 전력을 공급하도록 구성되는 AC-DC 전원 공급장치를 더 포함하는
    전력 공급 장치.
  18. 제15항에 있어서,
    태양광 발전 장치와 DC 부하를 상호연결하는 DC 전력 버스를 더 포함하는
    전력 공급 장치.
  19. 제15항에 있어서,
    DC 부하는 가정용 기기를 포함하는
    전력 공급 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    가정용 기기는 HVAC 설비를 포함하는
    전력 공급 장치.
  21. 전력 공급 장치이며,
    태양광을 DC 전력으로 변환하도록 구성되는 태양광 발전 장치;
    DC 전류 전력으로 운용되도록 구성되는 조절 가능한 DC 부하;
    태양광 발전 장치의 전기 출력 레벨을 감지하도록 구성되는 전기 출력 감지 장치;
    조절 가능한 DC 부하와 전기 출력 감지 장치에 각각 결합되는 지역 제어기(local controller); 및
    지역 제어기에 통신하도록 결합되고 조절 가능한 DC 부하로부터 떨어진 위치에 배치되는 원격 제어기를 포함하고,
    원격 제어기는 지역 제어기를 통해 통신하도록 구성되어:
    전기 출력 감지 장치로부터 신호를 수신하고;
    DC 부하가 태양광 발전 장치의 전기 출력의 최대량을 소비하도록, 수신된 신호에 따라 DC 부하를 조정하고;
    DC 부하가 태양광 발전 장치의 전기 출력을 모두 소비할 수 없는 경우에, 남은 태양광 발전 장치의 전기 출력을 AC 전력으로 변환시키는
    전력 공급 장치.
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