KR20210120107A - 통합 전기 패널 - Google Patents
통합 전기 패널 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20210120107A KR20210120107A KR1020217029290A KR20217029290A KR20210120107A KR 20210120107 A KR20210120107 A KR 20210120107A KR 1020217029290 A KR1020217029290 A KR 1020217029290A KR 20217029290 A KR20217029290 A KR 20217029290A KR 20210120107 A KR20210120107 A KR 20210120107A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- branch
- relay
- coupled
- breaker
- current
- Prior art date
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 43
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 20
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 16
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 16
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 16
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 60
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 27
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 20
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 19
- 230000006870 function Effects 0.000 description 14
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 11
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 8
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 7
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 5
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 3
- WABPQHHGFIMREM-OIOBTWANSA-N lead-204 Chemical compound [204Pb] WABPQHHGFIMREM-OIOBTWANSA-N 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 2
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 230000008867 communication pathway Effects 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 238000011900 installation process Methods 0.000 description 2
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 239000006071 cream Substances 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 230000006855 networking Effects 0.000 description 1
- 230000001537 neural effect Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02B1/00—Frameworks, boards, panels, desks, casings; Details of substations or switching arrangements
- H02B1/015—Boards, panels, desks; Parts thereof or accessories therefor
- H02B1/04—Mounting thereon of switches or of other devices in general, the switch or device having, or being without, casing
- H02B1/056—Mounting on plugboards
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F30/00—Fixed transformers not covered by group H01F19/00
- H01F30/02—Auto-transformers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
- H01H71/10—Operating or release mechanisms
- H01H71/1081—Modifications for selective or back-up protection; Correlation between feeder and branch circuit breaker
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02B1/00—Frameworks, boards, panels, desks, casings; Details of substations or switching arrangements
- H02B1/20—Bus-bar or other wiring layouts, e.g. in cubicles, in switchyards
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02B1/00—Frameworks, boards, panels, desks, casings; Details of substations or switching arrangements
- H02B1/24—Circuit arrangements for boards or switchyards
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
- H02J13/00002—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by monitoring
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/381—Dispersed generators
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0068—Battery or charger load switching, e.g. concurrent charging and load supply
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/12—Electric charging stations
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Distribution Board (AREA)
- Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)
Abstract
시스템은 AC 라인에 커플링되는 하나 이상의 버스바, 버스바에 그리고 각각의 회로 차단기에 각각 커플링되는 분기 릴레이, 및 복수의 분기 릴레이의 적어도 하나의 각각의 분기 릴레이에 각각 대응하는 전류 센서를 포함한다. 시스템은 또한 복수의 분기 릴레이의 전방에 배열되는 데드프론트를 포함하고, 각각의 분기 릴레이의 전기 단자가 각각의 개구를 통해 전방으로 돌출하는 것을 허용하는 분기 릴레이에 대응하는 개구를 포함한다. 회로 차단기는, 분기 회로 차단기의 어레이를 생성하기 위해 데드프론트 상에서 각기 각각의 분기 릴레이와 결합된다. 릴레이 및 회로 차단기의 조합은 각각의 분기 회로가 제어 가능하게 되는 것을 허용한다. 릴레이는, 분기 회로 전류를 결정하고 릴레이를 제어하기 위해 사용되는 션트와 같은 전류 센서를 포함할 수도 있다. 제어 회로부는 릴레이 온-오프 동작을 관리하고 분기 회로 동작을 모니터링한다.
Description
본 출원은 2019년 2월 12일자로 출원된 미국 특허 가출원 번호 제62/804,457호의 이익을 주장하는데, 상기 가출원의 개시는 참조에 의해 그 전체가 본원에 통합된다.
통상적으로, 메인 전기 패널은 메인 미터기(main meter), 버스바(busbar), 및 개개의 회로에 대응하는 차단기의 세트를 포함한다. 차단기 중 하나가 트리핑하는(tripping) 것, 또는 미터기에 의해 결정되는 바와 같은 총 사용량(usage) 외에, 에너지 흐름을 추가로 결정하기 위한 또는 부하를 제어하기 위한 피드백이 없다.
본 개시는 전기 시스템 및 모니터링/제어에 대한 통합 접근법에 관한 것이다. 예를 들면, 몇몇 실시형태에서, 본 개시는 현장 서비스 가능하도록 구성되는 통합 컴포넌트를 구비하는 기기(equipment)에 관한 것이다. 또 다른 예에서, 몇몇 실시형태에서, 본 개시는 전기 시스템의 동작의 양태를 모니터링하도록, 제어하도록, 또는 다르게는 관리하도록 구성되는 플랫폼에 관한 것이다.
몇몇 실시형태에서, 시스템은 분산된 에너지 리소스(distributed energy resource; DER)의 직접적인 DC 커플링을 가능하게 하도록 구성되는 임베딩된 전력 전자기기(power electronics)를 갖는 전기 패널을 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 시스템은 메인 차단기에 대한 DC-DC 절연을 제공하도록 구성되는데, 이것은, 예를 들면, 끊김 없는(seamless) 아일랜드형(islanding) 및 자가 소비 모드를 가능하게 한다. 몇몇 실시형태에서, 시스템은 하나 이상의 전류 감지 모듈(예를 들면, 변류기(current transformer; CT) 플랜지, 션트, 릴레이, 인쇄 회로 보드(printed circuit board; PCB)), 또는 계량(metering), 제어, 및/또는 에너지 관리를 제공하도록 구성되는 임의의 다른 전류 차단 디바이스(current interrupt device)를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 시스템은 모듈식이며 현장 서비스 가능한 전력 변환을 제공하기 위해 버스바 장착, 또는 DIN 레일 장착을 위해 설계되는 컴포넌트를 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 시스템은 에너지 정보를 관리하도록 구성되는 플랫폼을 구현하도록 구성된다. 몇몇 실시형태에서, 플랫폼은 애플리케이션을 호스팅하도록 구성된다. 몇몇 실시형태에서, 플랫폼은 개발자가 현존하는/신흥의 애플리케이션에 대한 부가 가치 소프트웨어를 생성할 수도 있는 컴퓨팅 환경을 호스팅하도록 구성된다. 몇몇 실시형태에서, 시스템은 메인 전기 패널에 통합되며 로컬 에너지 관리(예를 들면, 계량, 제어, 및 전력 변환)를 위해 구성되는 프로세싱 기기(processing equipment)를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 프로세싱 기기는 유선(예를 들면, 전력선 통신(power-line communication; PLC), 또는 다른 프로토콜) 또는 무선 통신 링크를 통해 외부에서 제어 가능한 부하, 써드파티 센서, 임의의 다른 적절한 디바이스 또는 컴포넌트, 또는 이들의 임의의 조합에 통신하도록 구성된다. 몇몇 실시형태에서, 프로세싱 기기는 분산 컴퓨팅 요구(예를 들면, 트랜젝티브 에너지(transactive energy), 블록체인, 가상 통화 채굴)를 지원하도록 구성된다. 예를 들면, 프로세싱 기기의 컴퓨팅 용량은 에너지 흐름을 관리하는 것 이외의 목적을 위해 사용될 수도 있다. 또 다른 예에서, 컴퓨팅 요구를 지원하기 위해 초과 발전(excess generation)이 사용될 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 플랫폼은 오픈 액세스(open-access)이고 써드파티 애플리케이션을 위한 오퍼레이팅 시스템(OS) 레이어로서 기능하도록 구성된다. 예를 들면, 소비자/기업이 직면한 솔루션(예를 들면, 분해(disaggregation), 태양 광 모니터링(solar monitoring), 전기 차량(electric vehicle; EV) 충전, 부하 제어, 수요 응답(demand response; DR), 및 다른 기능)을 위해 써드파티 애플리케이션이 개발될 수도 있다. 예시하기 위해, 몇몇 실시형태에서, 시스템은 하드웨어 및 데이터에 대한 액세스 제어를 써드파티 애플리케이션에게 제공한다. 예를 들면, 이것은 이동 전화(예를 들면, iOS 및 Android(안드로이드) 기반의 시스템 둘 모두)를 포함할 수도 있으며, 메커니즘 - 이것에 의해 유저는 애플리케이션에게 데이터(예를 들면, 심박수 데이터)의 특정한 소스에 대한 액세스 또는 제어(예를 들면, 카메라 액세스)를 선택적으로 허여함 - 을 포함할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 시스템은 모바일 디바이스로부터 패턴(예를 들면, 액세스 제어 프레임워크 내에서 실행되는 로컬 애플리케이션)을 식별하고 그 정보를 에너지 관리(예를 들면, 제어 회로, 에너지 축전, 및 타이밍)에 적용한다.
하나 이상의 다양한 실시형태에 따른 본 개시는 다음의 도면을 참조하여 상세하게 설명된다. 도면은 단지 예시의 목적을 위해 제공되며 통상적인 또는 예시적인 실시형태를 묘사하는 것에 불과하다. 이들 도면은 본원에서 개시되는 개념의 이해를 용이하게 하기 위해 제공되며 이들 개념의 폭, 범위, 또는 적용 가능성의 제한으로서 간주되어서는 안된다. 예시의 명확성 및 용이함을 위해, 이들 도면은 반드시 일정한 비율로 만들어지는 것은 아니다는 것을 유의해야 한다.
도 1은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 예시적인 전기 패널의 시스템 다이어그램을 도시한다;
도 2는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 예시적인 전류 센서의 사시도(perspective view)를 도시한다;
도 3은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 전력 변환 디바이스에 포함될 수도 있는 서브시스템의 예시적인 세트를 도시한다;
도 4는 도 5 내지 도 16의 맥락에서 사용되는 예시적인 심볼의 범례를 도시한다;
도 5는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 분산된 에너지 리소스(예를 들면, 이를테면 태양 광(solar), 축전지(storage), 또는 EV)가 없는 가정(home)에 대해 구현될 수도 있는 예시적인 구성의 블록도를 도시한다;
도 6은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, DC 스트링 최대 전력 지점 추적(maximum power point tracking; MPPT) 유닛 또는 모듈 장착 DC MPPT 유닛과의 태양 광 시스템(solar system)의 출력의 직접 DC 커플링을 허용하는 통합 전력 변환 유닛을 포함하는 예시적인 구성의 블록도를 도시한다;
도 7은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 회로 차단기를 통해 AC 입력으로서 연결되는 태양 광 인버터(solar inverter)를 포함하는 예시적인 구성의 블록도를 도시한다;
도 8은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 배터리와의 직접 DC 커플링을 허용하는 통합 전력 변환 유닛을 포함하는 예시적인 구성을 도시한다;
도 9는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, AC 회로 차단기에 커플링되는 양방향 배터리 인버터를 포함하는 예시적인 구성의 블록도를 도시한다;
도 10은, 본 개시의 몇몇 실시형태에서의, DC 버스/링크 상에서 태양 광 광기전(photovoltaic; PV) 시스템과 배터리 시스템 둘 모두를 인터커넥트할 수 있는 통합 전력 변환 유닛을 포함하는 예시적인 구성의 블록도를 도시한다;
도 11은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 패널의 AC 회로 차단기에 연결되는 외부 하이브리드 인버터를 포함하는 예시적인 구성의 블록도를 도시하는데, 여기서 태양 광 PV 및 배터리 시스템 둘 모두는 외부 하이브리드 인버터를 통해 동작된다;
도 12는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 태양 광 PV 시스템 DC에 연결되는 통합 전력 변환 유닛을 포함하는 예시적인 구성의 블록도를 도시한다;
도 13은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 배터리 시스템 DC에 커플링되는 통합 전력 변환 유닛, 및 외부 인버터를 통해 동작하는 PV 시스템에 연결되는 패널의 AC 회로 차단기를 포함하는 예시적인 구성의 블록도를 도시한다;
도 14는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 태양 광 PV에 연결되는 통합 전력 변환 유닛 및 DC 링크를 구비하는 패널, 배터리 시스템, 및 온보드 DC 충전 변환을 갖는 전기 차량을 포함하는 예시적인 구성의 블록도를 도시한다;
도 15는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 온보드 충전기를 갖는 전기 차량에 연결되는 AC 차단기를 포함하는 예시적인 구성의 블록도를 도시한다;
도 16은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 전기 차량에 연결되는 EV DC-DC 충전기를 포함하는 예시적인 구성의 블록도를 도시한다;
도 17은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 예시적인 패널 레이아웃을 도시한다;
도 18은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 예시적인 패널 레이아웃을 도시한다;
도 19는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 예시적인 전류 감지 보드를 도시한다;
도 20은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 프로세싱 기기를 포함하는 예시적인 전류 감지 보드 배열을 도시한다;
도 21은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 예시적인 전력 분배 및 제어 보드를 도시한다;
도 22는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 예시적인 IoT 모듈을 도시한다;
도 23은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 예시적인 사용 사례의 테이블을 도시한다;
도 24는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, IoT 배열을 도시한다;
도 25는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 시스템에 의해 수행될 수도 있는 예시적인 프로세스의 플로우차트를 도시한다;
도 26은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 예시적인 패널의 저면도, 측면도, 및 정면도를 도시한다;
도 27은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 예시적인 패널의 사시도를 도시한다;
도 28a 내지 도 28d는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 변류기 보드의 여러 가지 뷰를 도시한다;
도 29는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 변류기 보드의 사시도를 도시한다;
도 30은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 예시적인 패널의 분해 사시도(exploded perspective view)를 도시한다;
도 31은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 릴레이를 구비하는 예시적인 전기 패널을 포함하는 시스템의 블록도를 도시한다;
도 32는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 릴레이 및 션트 전류 센서(shunt current sensor)를 구비하는 예시적인 전기 패널을 포함하는 시스템의 블록도를 도시한다;
도 33a는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 분기 릴레이(branch relay) 및 제어 보드가 설치된 백킹 플레이트(backing plate)를 포함하는 예시적인 어셈블리의 정면도를 도시하고, 도 33b는 측면도를 도시하고, 그리고 도 33c는 저면도를 도시한다;
도 34는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 몇몇 컴포넌트가 라벨링된, 도 33a 내지 도 33c의 예시적인 어셈블리의 사시도 및 분해도를 도시한다;
도 35a는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 분기 릴레이 및 제어 보드가 설치되고, 데드프론트(deadfront)가 설치되며, 회로 차단기가 설치된 백킹 플레이트를 포함하는 예시적인 어셈블리의 정면도를 도시하고, 도 35b는 측면도를 도시하고, 도 35c는 저면도를 도시하고, 그리고 도 35d는 사시도를 도시한다;
도 36a는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 분기 릴레이 제어 와이어가 예시되는, 분기 릴레이 및 제어 보드가 설치되고, 데드프론트가 설치되며, 회로 차단기가 설치된 백킹 플레이트를 포함하는 예시적인 어셈블리의 정면도를 도시하고, 도 36b는 측면도를 도시하고, 도 36c는 저면도를 도시하고, 그리고 도 36d는 사시도를 도시한다;
도 37a는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 도 36a 내지 도 36d의 예시적인 어셈블리의 분해 사시도를 도시하고, 도 37b는 도 36a 내지 도 36d의 예시적인 어셈블리의 분해 측면도를 도시하는데, 몇몇 컴포넌트가 라벨링되어 있다;
도 38a는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 메인 릴레이가 설치되고, 메인 차단기가 설치되며, 버스바를 갖는 릴레이 하우징을 포함하는 예시적인 어셈블리의 정면도를 도시하고, 도 38b는 측면도를 도시하고, 도 38c는 저면도를 도시하고, 도 38d는 사시도를 도시하고, 도 38e는 분해 사시도를 도시하고, 그리고 도 38f는 측면 분해도를 도시한다;
도 39는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 예시적인 분기 릴레이의 사시도를 도시한다;
도 40은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 예시적인 분기 릴레이 및 회로 차단기의 사시도를 도시한다;
도 41은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 분기 회로를 구비하는 예시적인 패널의 분해 사시도를 도시한다; 그리고
도 42는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 분기 회로, 메인 차단기, 및 단권 변압기(autotransformer)를 구비하는 예시적인 설치된 패널의 사시도를 도시한다.
도 1은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 예시적인 전기 패널의 시스템 다이어그램을 도시한다;
도 2는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 예시적인 전류 센서의 사시도(perspective view)를 도시한다;
도 3은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 전력 변환 디바이스에 포함될 수도 있는 서브시스템의 예시적인 세트를 도시한다;
도 4는 도 5 내지 도 16의 맥락에서 사용되는 예시적인 심볼의 범례를 도시한다;
도 5는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 분산된 에너지 리소스(예를 들면, 이를테면 태양 광(solar), 축전지(storage), 또는 EV)가 없는 가정(home)에 대해 구현될 수도 있는 예시적인 구성의 블록도를 도시한다;
도 6은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, DC 스트링 최대 전력 지점 추적(maximum power point tracking; MPPT) 유닛 또는 모듈 장착 DC MPPT 유닛과의 태양 광 시스템(solar system)의 출력의 직접 DC 커플링을 허용하는 통합 전력 변환 유닛을 포함하는 예시적인 구성의 블록도를 도시한다;
도 7은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 회로 차단기를 통해 AC 입력으로서 연결되는 태양 광 인버터(solar inverter)를 포함하는 예시적인 구성의 블록도를 도시한다;
도 8은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 배터리와의 직접 DC 커플링을 허용하는 통합 전력 변환 유닛을 포함하는 예시적인 구성을 도시한다;
도 9는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, AC 회로 차단기에 커플링되는 양방향 배터리 인버터를 포함하는 예시적인 구성의 블록도를 도시한다;
도 10은, 본 개시의 몇몇 실시형태에서의, DC 버스/링크 상에서 태양 광 광기전(photovoltaic; PV) 시스템과 배터리 시스템 둘 모두를 인터커넥트할 수 있는 통합 전력 변환 유닛을 포함하는 예시적인 구성의 블록도를 도시한다;
도 11은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 패널의 AC 회로 차단기에 연결되는 외부 하이브리드 인버터를 포함하는 예시적인 구성의 블록도를 도시하는데, 여기서 태양 광 PV 및 배터리 시스템 둘 모두는 외부 하이브리드 인버터를 통해 동작된다;
도 12는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 태양 광 PV 시스템 DC에 연결되는 통합 전력 변환 유닛을 포함하는 예시적인 구성의 블록도를 도시한다;
도 13은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 배터리 시스템 DC에 커플링되는 통합 전력 변환 유닛, 및 외부 인버터를 통해 동작하는 PV 시스템에 연결되는 패널의 AC 회로 차단기를 포함하는 예시적인 구성의 블록도를 도시한다;
도 14는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 태양 광 PV에 연결되는 통합 전력 변환 유닛 및 DC 링크를 구비하는 패널, 배터리 시스템, 및 온보드 DC 충전 변환을 갖는 전기 차량을 포함하는 예시적인 구성의 블록도를 도시한다;
도 15는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 온보드 충전기를 갖는 전기 차량에 연결되는 AC 차단기를 포함하는 예시적인 구성의 블록도를 도시한다;
도 16은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 전기 차량에 연결되는 EV DC-DC 충전기를 포함하는 예시적인 구성의 블록도를 도시한다;
도 17은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 예시적인 패널 레이아웃을 도시한다;
도 18은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 예시적인 패널 레이아웃을 도시한다;
도 19는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 예시적인 전류 감지 보드를 도시한다;
도 20은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 프로세싱 기기를 포함하는 예시적인 전류 감지 보드 배열을 도시한다;
도 21은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 예시적인 전력 분배 및 제어 보드를 도시한다;
도 22는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 예시적인 IoT 모듈을 도시한다;
도 23은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 예시적인 사용 사례의 테이블을 도시한다;
도 24는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, IoT 배열을 도시한다;
도 25는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 시스템에 의해 수행될 수도 있는 예시적인 프로세스의 플로우차트를 도시한다;
도 26은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 예시적인 패널의 저면도, 측면도, 및 정면도를 도시한다;
도 27은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 예시적인 패널의 사시도를 도시한다;
도 28a 내지 도 28d는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 변류기 보드의 여러 가지 뷰를 도시한다;
도 29는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 변류기 보드의 사시도를 도시한다;
도 30은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 예시적인 패널의 분해 사시도(exploded perspective view)를 도시한다;
도 31은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 릴레이를 구비하는 예시적인 전기 패널을 포함하는 시스템의 블록도를 도시한다;
도 32는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 릴레이 및 션트 전류 센서(shunt current sensor)를 구비하는 예시적인 전기 패널을 포함하는 시스템의 블록도를 도시한다;
도 33a는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 분기 릴레이(branch relay) 및 제어 보드가 설치된 백킹 플레이트(backing plate)를 포함하는 예시적인 어셈블리의 정면도를 도시하고, 도 33b는 측면도를 도시하고, 그리고 도 33c는 저면도를 도시한다;
도 34는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 몇몇 컴포넌트가 라벨링된, 도 33a 내지 도 33c의 예시적인 어셈블리의 사시도 및 분해도를 도시한다;
도 35a는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 분기 릴레이 및 제어 보드가 설치되고, 데드프론트(deadfront)가 설치되며, 회로 차단기가 설치된 백킹 플레이트를 포함하는 예시적인 어셈블리의 정면도를 도시하고, 도 35b는 측면도를 도시하고, 도 35c는 저면도를 도시하고, 그리고 도 35d는 사시도를 도시한다;
도 36a는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 분기 릴레이 제어 와이어가 예시되는, 분기 릴레이 및 제어 보드가 설치되고, 데드프론트가 설치되며, 회로 차단기가 설치된 백킹 플레이트를 포함하는 예시적인 어셈블리의 정면도를 도시하고, 도 36b는 측면도를 도시하고, 도 36c는 저면도를 도시하고, 그리고 도 36d는 사시도를 도시한다;
도 37a는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 도 36a 내지 도 36d의 예시적인 어셈블리의 분해 사시도를 도시하고, 도 37b는 도 36a 내지 도 36d의 예시적인 어셈블리의 분해 측면도를 도시하는데, 몇몇 컴포넌트가 라벨링되어 있다;
도 38a는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 메인 릴레이가 설치되고, 메인 차단기가 설치되며, 버스바를 갖는 릴레이 하우징을 포함하는 예시적인 어셈블리의 정면도를 도시하고, 도 38b는 측면도를 도시하고, 도 38c는 저면도를 도시하고, 도 38d는 사시도를 도시하고, 도 38e는 분해 사시도를 도시하고, 그리고 도 38f는 측면 분해도를 도시한다;
도 39는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 예시적인 분기 릴레이의 사시도를 도시한다;
도 40은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 예시적인 분기 릴레이 및 회로 차단기의 사시도를 도시한다;
도 41은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 분기 회로를 구비하는 예시적인 패널의 분해 사시도를 도시한다; 그리고
도 42는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 분기 회로, 메인 차단기, 및 단권 변압기(autotransformer)를 구비하는 예시적인 설치된 패널의 사시도를 도시한다.
몇몇 실시형태에서, 본 개시는 (예를 들면, AC 및 DC 둘 모두인, 에너지의 다수의 소스로부터의) 에너지의 흐름을 모니터링 및 관리할 수 있는, 다수의 부하(예를 들면, AC 및 DC 둘 모두)에 서빙할(serving) 수 있는, 에너지 정보를 전달할 수 있는, 또는 이들의 임의의 조합에 대응하는 시스템에 관한 것이다. 시스템은, 예를 들면, 하기에서 설명되는 컴포넌트, 서브시스템 및 기능성(functionality) 중 임의의 것 또는 모두를 포함할 수도 있다. 시스템은, 예를 들면, 마이크로그리드 인터커넥트 디바이스를 포함할 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 시스템은 (1) AC 유틸리티 전기 공급부(utility electric supply)와 건물 또는 가정 내의 다른 모든 발전기, 부하, 및 축전 디바이스 사이에서 배열되는 제어 가능한 릴레이 및 메인 서비스 차단기를 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 시스템은 (2) 전기 버스바를 통해 메인 서비스 차단기에 연결되는 개개의, 제어 가능한, 전기기계 릴레이 및/또는 부하 회로 차단기의 어레이를 포함한다(예를 들면, 패널 장착 또는 DIN 레일 장착 시스템 둘 모두에 적용됨).
몇몇 실시형태에서, 시스템은 (3) 예를 들면, 솔리드 코어(solid-core) 또는 스플릿 코어(split-core) 변류기(CT), 전류 측정 션트, Rogowski(로고스키) 코일, 또는 전류 측정을 제공하는, 전력 측정을 제공하는, 및/또는 각각의 부하 서비스 차단기의 에너지 입력 및 출력을 계량하는 목적을 위해 시스템에 통합되는 임의의 다른 적절한 센서와 같은 전류 센서의 어레이를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 예를 들면, 릴레이는 부착된 션트와 통합되고 릴레이/션트는 버스바에 부착된다.
몇몇 실시형태에서, 시스템은 (4) 에너지의 AC 형태와 DC 형태 사이를 변환할 수 있는 양방향 전력 변환 디바이스를 포함한다:
(a) (예를 들면, 동일한 또는 상이한 DC 전압을 갖는) 입력으로서 다수의 DC 하위 컴포넌트를 취하는 능력을 가짐;
(b) 버스바(예를 들면, AC 인터페이스) 또는 DIN 레일(예를 들면, AC 단자를 가짐)에 장착되거나 또는 직접적으로 연결되도록 설계됨; 및
(c) 상이한 사이즈 옵션(예를 들면, kVA 정격, 전류 정격, 또는 전압 정격)을 가짐.
몇몇 실시형태에서, 시스템은 (5) 예를 들면, 온보드 게이트웨이 컴퓨터, 인쇄 회로 보드, 로직 보드, 시스템의 임의의 적절한 하위 컴포넌트와 통신하도록, 그리고 옵션 사항으로(optionally) 그 하위 컴포넌트를 제어하도록 구성되는 임의의 다른 적절한 디바이스와 같은 프로세싱 기기/제어 회로부(circuitry)를 포함한다. 제어 회로부는:
(a) 전기 그리드(electricity grid)와 건물/가정 사이의 에너지 흐름을 관리하는 목적을 위해;
(b) 시스템에 연결되는 다양한 발전기, 부하, 및 축전 디바이스(하위 컴포넌트) 사이의 에너지 흐름을 관리하는 목적을 위해;
(c) 메인 서비스 차단기의 안전 및 기능성에 영향을 주지 않으면서(예를 들면, 에너지 소스 및 축전지가 에너지 부하를 충족시킴), 제어 가능한 메인(예를 들면, 쌍극자) 릴레이를 스위치 오프하는 것에 의해 시스템을 전기 그리드로부터 아일랜드화할 수 있기 위해;
(d) 각각의 회로(예를 들면, 분기 회로)를 전자적으로 개별적으로 또는 그룹 단위로 제어할 수도 있도록 그리고 유선 또는 무선 통신 수단을 통해 최종 디바이스(예를 들면, 어플라이언스(appliance))를 제어할 수 있기 위해 - 그룹은 요구에 따를 수 있거나 또는 외부 시스템 상태에 응답하여(예를 들면, 그리드 건전성, 배터리 에너지 상태에 기초하여) 사전 정의될 수 있음 - ;
(e) 에너지 사용(예를 들면, 사용의 시간, 사용 모드)을 최적화하기 위한 경제적 결정을 내리는 것을 포함하는 로컬 계산 작업을 수행하기 위해;
(f) 외부 계산 작업이, 로컬 작업의 거동을 향상시키는 분산 컴퓨팅 리소스 네트워크(예를 들면, 회로 레벨 부하 예측, 날씨 기반의 예측)의 일부로서 온보드에서 실행되는 것을 허용하기 위해;
(g) 클라우드를 통해 연결하는 것에 의해 전 세계 임의의 곳으로부터 또는 WiFi(와이파이)를 통해 패널에 직접적으로 연결될 수 있는 모바일 앱을 통해 모니터링 및 제어를 허용하기 위해 - 이것은 클라우드의 부재 상태에서(예를 들면, 자연 재해 동안) 주택 소유자 앱의 적절한 동작을 허용함 - ;
(h) WiFi를 통해 패널에 직접적으로 연결하는 것 또는 셀룰러 네트워크를 통해 클라우드를 통해 연결하는 것에 의해 전체 태양 광 및 축전지 설치 프로세스를 단순화하는 설치자를 위한 단일의 모바일 앱을 통해 셋업 및 구성을 허용하기 위해; 그리고
(i) 설치의 순간으로부터 향상된 주택 소유자 경험 및 부하의 즉각적인 예측을 허용하는 이름을 표준화하기 위해 모바일 애플리케이션을 통한 설치자에 의한 차단기 명명의 제안을 허용하기 위해 - 예를 들면, 애플리케이션은 클라우드를 통해 호스팅될 수도 있거나, 또는 패널과 직접적으로 연결되는 것에 의해 액세스될 수도 있음 -
구성될 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 시스템은 (6) 예를 들면, 셀룰러(예를 들면, 4G, 5G, LTE), 지그비(Zigbee), 블루투스(Bluetooth), 스레드(Thread), Z-웨이브, WiFi 무선 기능성, 임의의 다른 무선 통신 기능성, 또는 이들의 임의의 조합을 갖는 온보드 통신 보드와 같은 통신 기기를 포함한다:
(a) 신호의 트랜스폰더(예를 들면, 액세스 포인트), 수신기, 및/또는 리피터 양자로서 역할을 하기 위한 능력을 가짐;
(b) 인터넷/케이블/데이터 서비스 제공자 네트워크 기기와 유선 또는 무선으로 인터페이싱하는 능력을 가짐. 예를 들면, 기기는 동축 케이블, 광섬유, 이더넷 케이블, 유선 및/또는 무선 통신을 위해 구성되는 임의의 다른 적절한 기기, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수도 있음;
(c) 무선으로(over-the-air) 업데이트를 수신하는 것에 의해 시스템의 소프트웨어 및/또는 펌웨어를 업데이트할 수도 있음. 예를 들면, 네트워크 연결을 통해, 또는 애플리케이션을 통해 유저의 폰으로부터, 또는 이들의 임의의 조합에서 업데이트를 다운로드하는 것에 의해 애플리케이션 및 오퍼레이팅 시스템에 대한 업데이트를 수신하는 것에 의함;
(d) 소프트웨어 및/또는 펌웨어 업데이트를, 그 밖의 곳, 주 시스템 엔클로저 내부(primary system enclosure), 또는 주 시스템 엔클로저 외부에 포함되는 시스템의 원격 컴포넌트로 중계할 수 있음.
상기에서 나열되는 컴포넌트 중 임의의 것 또는 모두는, 수리, 업그레이드, 또는 둘 모두를 위해 현장 교체 가능하도록 또는 교환 가능하도록 설계될 수도 있다. 시스템은 에너지 핸들링 기기뿐만 아니라 데이터 입력/출력(input/output ; IO) 기기를 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 시스템은 단상(single phase) AC 동작, 분상(split phase) AC 동작, 3상(3-phase) AC 동작, 또는 이들의 조합을 위해 구성된다. 몇몇 실시형태에서, 시스템은, 단상 인버터와 함께 설치될 때 마이크로그리드 동작을 지원하기 위해, 뉴트럴 형성 단권 변압기(neutral-forming autotransformer) 또는 유사한 자기기기(magnetics) 또는 전력 전자기기를 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 시스템은, 위상 사이의 불균형 전압에 의해 야기되는 화재 또는 어플라이언스에 대한 손상의 위험을 방지하기 위해 전력을 감지하여 자동적으로 분리하는 것에 의해 뉴트럴 형성 단권 변압기 또는 등가 컴포넌트의 분리, 고장 또는 과부하를 보호하는 하드웨어 안전 회로를 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 시스템의 컴포넌트는, 배전 패널(electrical distribution panel)에서의 통합을 위해, 버스바 장착, DIN 레일 장착, 또는 둘 모두를 위해 구성된다. 몇몇 실시형태에서, 시스템은 상용의 기성의 회로 차단기와 기계적으로 호환되도록 설계된다. 어떤 상황에서, 상용의 기성의 제어 가능 차단기가 패널에 포함되어 시스템의 제어 회로부에 의해 관리될 수도 있다.
소비자, 지명된 서비스 제공자, 또는 다른 적절한 엔티티가 (예를 들면, 네트워크에 연결된 모바일 디바이스, 서버, 또는 다른 프로세싱 기기로부터의) 애플리케이션 또는 원격 제어를 사용하여 하나 이상의 차단기, 릴레이, 디바이스, 또는 다른 컴포넌트를 모니터링 및 제어할 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 시스템은 무선 또는 전력선 통신을 사용하여 통신하는, 하나 이상의 다운스트림 서브패널에 대한 제어, 계량 또는 둘 모두를 제공하는 포함된(예를 들면, 상보적인) 하드웨어와 함께 설치된다.
몇몇 실시형태에서, 열 시스템 설계는 뉴트럴 형성 변압기와 같은 전력 전자기기 또는 자기기기로부터의 열 제거를 허용한다. 이것은 능동 냉각 또는 수동 대류를 사용하여 행해질 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 시스템은 (예를 들면, 더 많은 것이 필요로 되거나, 또는 더 큰 용량이 필요로 될 때) 회로 차단기, 릴레이, 또는 둘 모두를 대체하도록 구성되는 다양한 모듈식 전력 변환 시스템 사이즈를 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 제어 가능한 릴레이는 온보드 컴퓨터로부터 상대적으로 저전압(예를 들면, 그리드 또는 부하 전압보다 더 낮음) 신호(예를 들면, 제어 신호)를 수신하도록 구성된다.
몇몇 실시형태에서, 메인 서비스 차단기가 (예를 들면, 전류, 전압, 또는 둘 모두를 측정하는 것에 의해) 또한 계량된다. 예를 들면, 계량은 임의의 적절한 분해능에서(예를 들면, 메인에서, 차단기에서, 여러 차단기에서, DC 버스에서, 또는 이들의 임의의 조합에서) 수행될 수도 있다. 계량은, 임의의 적절한 대역폭, 및 "수익 등급(revenue grade)"으로 간주될 정확도(예를 들면, 0.5 % 이내의 ANSI 계량 정확도 또는 그 이상을 제공함)를 가지고 임의의 적절한 주파수에서 수행될 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 시스템은 분해의 목적을 위해 고해상도 미터기 데이터를 결정 및 분석하도록 구성된다. 예를 들면, 분해는 엔티티(예를 들면, 온보드 컴퓨터 또는 네트워크를 통해 에너지 정보가 송신되는 원격 컴퓨팅 기기)에 의해 수행될 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 메인 유틸리티 서비스 입력(main utility service input)은 직접적으로 또는 유틸리티 제공 미터기(utility-provided meter)를 통해 제공될 수 있다.
몇몇 실시형태에서, 시스템의 제어는, 안전 및 실시간 기능성 피쳐가 실시간 마이크로프로세서에 의해 핸들링되도록 그리고 더 높은 레벨의 데이터 분석, 네트워킹, 로직 상호 작용, 임의의 다른 적절한 기능, 또는 이들의 조합이 범용 오퍼레이팅 시스템에서 수행되도록, 마이크로프로세서 사이에서 분할된다.
도 1은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 전기 부하를 관리 및 모니터링하기 위한 예시적인 시스템(100)을 도시한다. 시스템(100)은 단상 AC 동작, 분상 AC 동작, 3상 AC 동작, 또는 이들의 조합을 위해 구성될 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 시스템(100)의 컴포넌트는 배전 패널에서의 통합을 위해, 버스바 장착, DIN 레일 장착, 또는 둘 모두를 위해 구성된다. 몇몇 상황에서, 제어 가능하지 않은 차단기가 패널(102)에 포함된다. 몇몇 실시형태에서, 소비자, 지명된 서비스 제공자, 임의의 다른 적절한 엔티티, 또는 이들의 임의의 조합이 (예를 들면, 네트워크에 연결된 모바일 디바이스, 서버, 또는 다른 프로세싱 기기로부터의) 애플리케이션 또는 원격 제어를 사용하여 하나 이상의 차단기, 디바이스, 또는 다른 컴포넌트를 모니터링 및 제어할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 시스템(100)은 (예를 들면, 저항성 가열에 기인하여) 열 제거를 허용하도록 열적으로 설계된다. 몇몇 실시형태에서, 시스템(100)은 (예를 들면, 더 많은 것이 필요로 되거나, 또는 더 큰 용량이 필요로 될 때) 회로 차단기를 대체하도록 구성되는 하나 이상의 모듈식 전력 변환 시스템 사이즈를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 제어 가능한 회로 디바이스(114)(예를 들면, 차단기, 릴레이, 또는 둘 모두)는 온보드 컴퓨터(118)(예를 들면, 프로세싱 기기/제어 회로부)로부터 상대적으로 저전압(예를 들면, 그리드 또는 부하 전압보다 더 낮음) 제어 신호를 수신하도록 구성된다. 예를 들면, 온보드 컴퓨터(118)는 무선 게이트웨이, 유선 통신 인터페이스, 디스플레이, 유저 인터페이스, 메모리, 임의의 다른 적절한 컴포넌트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 메인 서비스 차단기(112)는 (예를 들면, 전류, 전압, 또는 둘 모두를 측정하는 것에 의해) 계량된다. 예를 들면, 계량은 임의의 적절한 분해능에서(예를 들면, 메인에서, 차단기에서, 여러 차단기에서, DC 버스에서, 또는 이들의 임의의 조합에서) 수행될 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 시스템(100)은 분해의 목적을 위해 고해상도 미터기 데이터를 결정하도록 구성된다. 예를 들면, 분해는 엔티티(예를 들면, 온보드 컴퓨터 또는 네트워크를 통해 에너지 정보가 송신되는 원격 컴퓨팅 기기)에 의해 수행될 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 메인 유틸리티 서비스 입력(110)은 직접적으로 제공되거나 또는 유틸리티 제공 미터기를 통해 제공된다.
AC-DC-AC 양방향 인버터가 도 1의 시스템의 일부로서 포함될 수도 있지만 그러나 반드시 그럴 필요는 없다. 예시되는 바와 같이, 시스템(100)은 DC 리소스를 전기적으로 커플링하기 위한 전력 전자기기(120)를 포함한다. 예를 들면, 전력 전자기기(120)는 10 kVa 정격, 또는 임의의 다른 적절한 정격을 가질 수도 있다. DC 입력(116)은 임의의 적절한 DC 디바이스에 커플링될 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 시스템(100)은 전류를 감지하도록 구성되는 하나 이상의 센서를 포함한다. 예를 들면, 예시되는 바와 같이, 시스템(100)은, 패널 통합 계량 기능성, 회로 차단기 기능성, 부하 제어 기능성, 임의의 다른 적절한 기능성, 또는 이들의 임의의 조합을 위한 전류 센서(152 및 162)(예를 들면, 버스바로 통합되는 변류기 플랜지 또는 전류 션트)를 포함한다. 전류 센서(152 및 162) 각각은, 각각의 분기 회로(예를 들면, 제어 가능한 회로 디바이스(114)의 각각의 차단기 또는 릴레이에 의해 제어됨)에서 전류를 감지하도록 구성되는 전류 센서(예를 들면, 변류기, 션트, 로고스키 코일)를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 시스템(100)은, 제어 회로부에 커플링되는, 하나 이상의 AC 전압(예를 들면, 라인과 뉴트럴 사이의 전압)을 감지하도록 구성되는 전압 감지 기기(예를 들면, 전압 센서)를 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 패널(102)은 제어 가능한 회로 디바이스(114)의 대응하는 차단기의 상태를 나타내는 시각적 표시, 오디오 표시, 또는 둘 모두를 제공하도록 구성되는 표시자(indicator; 122)를 포함한다. 예를 들면, 표시자(122)는, 제어 가능한 차단기가 개방, 폐쇄 또는 트립되어 있는지의 여부; 전류 흐름 또는 전력이 어떤 범위 내에 있는지; 장애 상태(fault condition); 임의의 다른 적절한 정보; 또는 이들의 임의의 조합을 나타낼 수도 있는, 하나 이상의 LED 또는 하나의 컬러, 또는 복수의 컬러의 다른 적절한 광을 포함할 수도 있다. 예시하기 위해, 표시자(122)의 각각의 표시자는 녹색(예를 들면, 차단기가 폐쇄되거나 또는 전류가 흐를 수 있음) 또는 적색(예를 들면, 차단기가 개방되어 있거나 또는 트립됨) 중 어느 하나를 나타낼 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 시스템은, 예를 들면, 제어 가능한 회로 차단기, 통신 안테나, 디지털/아날로그 컨트롤러, 임의의 다른 적절한 기기, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 전기 패널 내부 또는 외부의 하나 이상의 다른 컴포넌트와 인터페이싱하도록 구성되는, 예를 들면, 하나 이상의 저전압 커넥터를 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 시스템(100)은, 예를 들면, 전류 센서, 전압 센서, 전력 센서, 작동 서브시스템(actuation subsystem), 제어 회로부, 또는 이들의 조합에 대한 그리고 이들 사이의 통신 통로로서 기능하도록 구성되는 하나 이상의 인쇄 회로 보드와 같은 컴포넌트를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 전류 센서는 에너지 계량에서 사용되기에 충분한 정확도를 제공한다(예를 들면, 0.5 % 이내의 ANSI 계량 정확도 또는 그 이상을 제공하도록 구성됨). 몇몇 실시형태에서, 전류 센서(152 및 162)(예를 들면, 전류 감지 컴포넌트)는 분리될 수 있거나, 현장에서 교체될 수 있거나, 또는 그렇지 않으면 제거 가능할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 하나 이상의 케이블이 전류 센서의 PCB를 프로세싱 기기에 커플링할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 개개의 회로(예를 들면, 분기 회로)의 각각의 전력의 합은, 전체 미터기 판독치에 대응한다(예를 들면, 가정 전체의 "스마트" 미터기와 동등함).
몇몇 실시형태에서, 시스템(100)은 임베딩된 전력 변환 디바이스(예를 들면, 전력 전자기기(120))를 포함한다. 전력 변환 디바이스(예를 들면, 전력 변환 디바이스(120))는, 부하 및 발전의 DC 커플링(예를 들면, 전압 레벨이 상이한 경우 직접 커플링 또는 간접 커플링을 포함함)을 허용하는, 특별히 만들어진 배전 패널에서 배열될 수도 있다. 예를 들면, DC 입력(116)은 하나 이상의 DC 부하, 생성기, 또는 둘 모두에 전기적으로 커플링되도록 구성될 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 전력 변환 디바이스(120)는 전기 패널(102)의 하나 이상의 버스바 상으로 스냅식으로 잠기는(snap on)되는 하나 이상의 전기 차단기를 포함한다. 예를 들면, 전력 변환 시스템(120)의 AC 단자는 버스바에 대해 직접적으로 접촉할 수도 있다. 또 다른 예에서, 전력 변환 디바이스(120)는 (예를 들면, 특히 더 큰, 또는 모듈식 전력 스테이지의 경우) 전기 패널(102)의 백플레이트에 고정하는 것에 의해 기계적으로 추가로 지지될 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 전력 변환 디바이스(120)는 AC와 DC 사이에서 변환하도록(예를 들면, 어느 방향으로든 전력을 전송하도록) 구성되는 양방향 전력 전자기기 스택을 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 전력 변환 디바이스(120)는, 사전 정의된 전압 범위 내에서 동작되는 또는 각각의 전압 범위 내에서 동작되는 DC 디바이스의 범위를 지원하도록 구성되는 공유된 DC 버스(예를 들면, DC 입력(116))를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 전력 변환 디바이스(120)는 장애 보호를 가능하게 하도록 구성된다. 예를 들면, 시스템(100)은 갈바닉 절연을 사용하여 장애 전파를 방지할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 전력 변환 디바이스(120)는 디지털 제어 신호가 제어 회로부로부터(예를 들면, 전기 패널(102) 내에서, 온보드 컴퓨터(118)로부터) 실시간으로 자신에게 제공되는 것을 허용하도록 구성된다.
몇몇 실시형태에서, 전력 변환 디바이스(120)는 메인 서비스 차단기 및 유틸리티 전기 공급부로부터의 유틸리티 분리부(utility disconnect)로서 구성된다. 예를 들면, 전력 변환 디바이스는 유틸리티 서비스와 현장(예를 들면, 가정 또는 건물) 사이의 인터페이스에서 배열될 수도 있다. 예를 들면, 전력 변환 디바이스(120)는 전기 패널(102) 내에서 (예를 들면, 메인 서비스 차단기(112) 대신에, 또는 그에 추가하여) 배열될 수도 있다.
도 2는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 예시적인 전류 센서(200)의 사시도를 도시한다. 예를 들면, 전류 센서(200)는, (예를 들면, 도 1의 패널(102)의 일부로서) 특별히 만들어진 하우징 내의 전기 패널의 백플레이트에 장착될 수도 있거나, DIN 레일 상에 장착될 수도 있거나, 또는 임의의 다른 적절한 장착 구성을 포함할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 컴포넌트는, 예를 들면, 전기 패널에 공급되며 회로 차단기에 연결되는 개개의 부하 와이어의 높은 정확도의 계량을 제공하도록 구성되는 하나 이상의 솔리드 코어 변류기(206)를 포함한다(예를 들면, 몇몇 실시형태에서, 차단기당 하나의 센서). 몇몇 실시형태에서, 컴포넌트는, 예를 들면, 하나 이상의 버스바에 부착되는, 또는 하나 이상의 버스바와 직접적으로 통합되는 전류 측정 션트를 포함한다. 신호 리드(204)는 센서 정보(예를 들면, 측정 신호)를 송신하도록, 센서에 대한 전력을 수신하도록, (예를 들면, 전류 센서(200)가 아날로그 대 디지털 컨버터 및 임의의 다른 적절한 대응 회로부를 포함하는 경우) 통신 신호를 송신하도록 구성된다. 몇몇 실시형태에서, 전류 센서(200)는 전류를 감지하도록 그리고 신호 리드(204)를 통해 아날로그 신호를 제어 회로부로 송신하도록 구성된다. 몇몇 실시형태에서, 전류 센서(200)는 전류를 감지하도록 그리고 신호 리드(204)를 통해 디지털 신호를 제어 회로부로 송신하도록 구성된다. 예를 들면, 신호 리드(204)는 차단기 제어를 제공하기 위한 하나 이상의 저전압 데이터 케이블로 묶일 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 전류 센서(200)는 하나 이상의 전압뿐만 아니라, 전류를 감지하도록 구성되고, 예를 들면, 분기 회로 또는 다른 부하와 관련되는 전력 측정치를 계산하도록 구성될 수도 있다.
도 3은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 전력 변환 디바이스(예를 들면, 도 1의 전력 변환 디바이스(120))를 포함할 수도 있는 서브시스템(300)의 예시적인 세트를 도시한다. 몇몇 실시형태에서, 전력 변환 디바이스는, 전기 메인 패널에서 (예를 들면, AC-DC 컨버터(304)를 사용하여) AC를 DC로 변환하는 것에 의해 그리드(예를 들면, 예시되는 바와 같은 AC 그리드(302))와 전기 시스템 사이에서 갈바닉 절연을 제공하도록 구성된다. 몇몇 실시형태에서, 전력 변환 디바이스는 공칭 DC 전압으로부터 공유된 DC 버스 전압(예를 들면, 상호 운용 가능한 DC 부하 및 발전과 호환될 수도 있음)으로 승압하도록 구성된다. 예를 들면, DC-DC 컨버터(306)는 절연을 제공하기 위해, 전압에서의 승압(step up) 또는 강압(step down)을 제공하기 위해, 또는 이들의 조합을 제공하기 위해 포함될 수도 있다. 또 다른 예에서, 전력 변환 디바이스는 DC-DC 절연 컴포넌트(예를 들면, DC-DC 컨버터(306))를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 전력 변환 디바이스는 종래의 AC 부하 및 발전과 연결하기 위해 전력을 DC 버스 전압으로부터 공칭 AC 전압으로 변환하도록 구성된다. 예를 들면, DC-AC 컨버터(308)는 AC 부하 및 발전과 커플링되도록 포함될 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 전력 변환 디바이스는 마이크로그리드(예를 들면, 자가 소비) 기능성을 지원하도록 구성되어, 그리드 전력으로부터의 또는 그리드 전력으로의 끊김 없는 또는 거의 끊김 없는 전이를 제공한다. 몇몇 실시형태에서, 자가 소비 아키텍쳐는, 이중 변환과 관련되는 변환 손실의 관점에서 이점을 갖는다(예를 들면, 자가 소비 동안 그리드 AC로 변환할 필요가 없음). 몇몇 실시형태에서, 디바이스는 가정/건물에서 사용되는 AC 및 DC 전압을 지원하도록 구성된다. 예를 들면, 전력 변환 디바이스는, 통상적인 AC 어플라이언스 전압 및 DC 디바이스 전압을 지원하도록 구성될 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 전력 변환 디바이스는 마이크로그리드, 실시간 아일랜드화, 또는 다른 적절한 사용 사례를 지원하기 위해 사용될 수도 있다.
도 4는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 도 5 내지 도 16의 맥락에서 사용되는 예시적인 심볼의 범례(400)를 도시한다.
도 5는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 분산된 에너지 리소스(예를 들면, 이를 테면, 태양 광, 축전지, 또는 EV)가 없는 가정에 대해 구현될 수도 있는 예시적인 구성(500)의 블록도를 도시한다. 도 5에서 예시되는 바와 같이, 시스템은 통합 게이트웨이(503), 전송 디바이스(502)를 갖는 제어 가능한(예를 들면, 아일랜드형) 메인 서비스 디바이스(501), 및 계량되고 제어 가능한(예를 들면, 스위칭됨) 개개의 회로 디바이스(504)를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 버스바 설계는 제어 가능 및 제어 불가능(예를 들면, 레거시) 회로 디바이스(예를 들면, 차단기, 릴레이, 또는 둘 모두) 둘 모두를 수용할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 분기 미터기(505)는 모듈식으로 구성되어, 하나의 디바이스(예를 들면, 2-4 개의 회로 또는 그 이상)로 회로를 그룹화하는 것을 허용한다. 몇몇 실시형태에서, 통합 게이트웨이(503)는, 예를 들면: 그리드를 전압 감지하는 것; 아일랜드형 메인 서비스 차단기(501)를 제어하는 것; 회로 차단기(504)의 회로 차단기를 개별적으로 그리고 그룹 단위로 제어하는 것, 각각의 분기로부터 전력 및 에너지를 실시간으로 측정하는 것, 패널 레벨에서 총 전력을 계산하는 것; 및 외부 디바이스뿐만 아니라 임의의 적절한 클라우드 호스팅 플랫폼과 무선으로(예를 들면, 셀룰러, WiFi, 블루투스, 또는 다른 표준을 사용하여) 통신하는 것을 포함하는 여러 가지 로컬 에너지 관리 기능을 수행하도록 구성된다. 시스템은 다양한 전기 부하(506)를 모니터링 및 제어하도록 구성될 수도 있다. 이러한 구성에서 현장 설치 가능한 전력 변환 유닛(예를 들면, 양방향 인버터)가 포함될 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 전송 디바이스(502)를 갖는 제어 가능한 메인 서비스 디바이스(501)는 그리드로부터의 안전한 분리를 위해, 그리드(599)에 대한 연결을 위해, 또는 둘 모두를 위해 사용되도록 구성된다.
도 6은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, DC 스트링 최대 전력 지점 추적(MPPT) 유닛 또는 모듈 장착 DC MPPT 유닛(예를 들면, 유닛(511))과의 태양 광 시스템(512)의 출력의 직접 DC 커플링을 허용하는 통합 전력 변환 디바이스(510)를 포함하는 예시적인 구성(600)의 블록도를 도시한다. 몇몇 실시형태에서, 전력 변환 디바이스(510)의 DC 입력 전압 범위는 다양한 DC 입력을 수용할 수 있어서, 가정에 대한 태양 광 모듈의 용이한 통합을 허용할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 전력 변환 디바이스(510)는 그리드 또는 전기 부하로부터 절연 또는 분리 디바이스로서 기능하도록 구성된다. 몇몇 실시형태에서, 태양 광 시스템(512)의 출력 레벨은 DC 링크 전압을 변조하는 전력 변환 디바이스(510)로부터 제어 가능하다.
도 7은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, (예를 들면, 제어 가능한 회로 차단기(504)의) 회로 차단기를 통해 AC 입력으로서 연결되는 외부 전력 변환 디바이스(513)(예를 들면, 태양 광 인버터)를 포함하는 예시적인 구성(700)의 블록도를 도시한다. 몇몇 실시형태에서, 외부 전력 변환 디바이스(513)는 스트링 MPPT 또는 태양 광 모듈 장착 MPPT 또는 마이크로 인버터일 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 태양 광 시스템(514)을 패널의 버스바에 커플링하기 위해 사용되는 회로 차단기는 적절한 시스템 용량을 수용하도록 사이즈가 정해질 수도 있다. 태양 광 시스템(514)의 출력 레벨은 태양 광 시스템(514)과의 직접 통신을 사용하여 또는 (예를 들면, 게이트웨이(503)로부터의) 전압 기반의 또는 주파수 기반의 제어를 사용하여 제어될 수도 있다. 예를 들면, 주파수 드룹(frequency droop)은, 제곱 평균 제곱근 전압(V_RMS)이 아니라, 순시 전압(instantaneous voltage)(V(t))에 대한 변조로 설명될 수도 있다.
도 8은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 배터리 시스템(516)(즉, 에너지 축전 디바이스)과의 직접 DC 커플링을 허용하는 전력 변환 디바이스(515)(예를 들면, 예시되는 바와 같은 DC-DC 컨버터)를 포함하는 예시적인 구성(800)을 도시한다. 배터리 시스템(516)의 출력은 DC 링크(517)(예를 들면, DC 버스)의 허용 가능한 범위 내에서 변할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 배터리 시스템(516)의 출력 레벨은 DC 링크 전압을 변조하는 통합 전력 변환 유닛(예를 들면, AC-DC 컨버터)으로부터 제어 가능하다.
도 9는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, AC 링크(520)를 통해 (제어 가능한 회로 차단기(504)의) AC 회로 차단기에 커플링되는 양방향 배터리 인버터(518)를 포함하는 예시적인 구성(900)의 블록도를 도시한다. 몇몇 실시형태에서, 배터리 시스템(519)의 충전/방전 레벨은, 배터리 인버터(518)와의 직접 통신을 사용하여 또는 전압 기반의 또는 주파수 기반의 제어를 통해 제어될 수도 있다.
도 10은, 최대 전력 지점 추적(MPPT)을 사용하는 태양 광 광기전(PV) 시스템(예를 들면, 태양 광 시스템(525)) 및 배터리 시스템(예를 들면, 배터리 시스템(523)) 둘 모두를 DC 링크(521)를 통해 인터커넥트할 수 있는 통합 전력 변환 디바이스(510)를 포함하는 예시적인 구성(1000)의 블록도를 도시한다. 몇몇 실시형태에서, 통합 전력 변환 디바이스(510)는 패널 내에 임베딩되는 하이브리드 인버터로서 효과적으로서 기능한다. 도 10의 예시적인 구성(1000)은, PV 발전으로부터 배터리의 직접 DC 충전의 관점에서 상당한 이점을 제공할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 도 10의 예시적인 구성은, 전력 변환, 계량, 및 게이트웨이/제어에 걸쳐 중복 컴포넌트의 수를 최소화하는 것, 또는 다르게는 감소시키는 것을 허용한다. 몇몇 실시형태에서, PV 및 배터리 입력/출력 레벨 둘 모두는 DC 버스에 대한 전압 기반의 제어를 사용하여 수정될 수도 있다. DC/DC 컨버터는 PV 또는 배터리 판매자에 의해 제공될 수도 있지만, 그러나, 시스템의 일부로서 또한 제공될 수도 있다(예를 들면, 시스템에 통합됨). 몇몇 실시형태에서, 예시되는 바와 같이, 배터리 시스템(523)은 DC-DC 컨버터(522)에 커플링되고 태양 광 시스템(525)은 DC-DC 컨버터(524)에 커플링되고, 따라서 둘 모두는, 비록 잠재적으로 상이한 전압에서 동작하더라도, DC 링크(521)에 커플링된다.
도 11은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, AC 링크(526)를 통해 패널의 제어 가능한 회로 차단기(504) 중 하나 이상에 커플링되는 외부 하이브리드 인버터(527)를 포함하는 예시적인 구성(1100)의 블록도를 도시하는데, 여기서 태양 광 시스템(529) 및 배터리 시스템(528) 둘 모두는 외부 하이브리드 인버터(527)를 통해 동작한다. 몇몇 실시형태에서, PV 출력 및 배터리 충전/방전 레벨은, 하이브리드 인버터(527)와의 직접 통신을 사용하여 또는 (예를 들면, 게이트웨이(503)를 사용하는) 전압 기반의 제어를 통해 제어될 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 시스템은 단권 변압기의 설치를 수용하도록 구성된다. 예를 들면, 시스템이 부하의 분상 120V/240V 세트를 포함하는 경우, 단권 변압기는 240V 하이브리드 인버터를 지원할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 시스템은 단권 변압기 고장으로부터 부하를 보호하도록, 및/또는 과도한 부하로부터 단권 변압기를 보호하도록 설계되는 하드웨어 및/또는 소프트웨어 디바이스를 가지고 구성된다. 몇몇 실시형태에서, 시스템은 단권 변압기를 보호하기 위해 및/또는 부하를 보호하기 위해, 장애가 발생하는 경우에, 시스템으로부터 인버터를 분리하도록 설계되는 하드웨어 및/또는 소프트웨어 디바이스를 가지고 구성된다. 몇몇 실시형태에서, 단권 변압기는, 예를 들면, 제어 가능한 회로 차단기 또는 제어 릴레이에 의해 제어될 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 시스템 보호를 위해 설계되는 하드웨어 및/또는 소프트웨어는. 단권 변압기 및 또는 인버터를 시스템으로부터 분리하기 위해 제어 가능한 회로 차단기 또는 제어 릴레이를 사용할 수도 있다.
도 12는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, DC 링크(530) 및 DC-DC 컨버터(531)를 통해 태양 광 PV 시스템(532)에 연결되는 통합 전력 변환 디바이스(510)를 포함하는 예시적인 구성(1200)의 블록도를 도시한다. 시스템은, 배터리 시스템(535)에 연결되는 외부 양방향 인버터(534)에 AC 링크(533)를 통해 커플링되는 제어 가능한 회로 차단기(504) 중 하나 이상을 패널에서 또한 포함한다. 도 12의 예시적인 구성(1200)은, 내장된 양방향 인버터(534)와 함께 배치되는 다양한 배터리 설계를 지원하도록 구성될 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 구성은 (예를 들면, 양방향 인버터(534)에 커플링되는) 직접 DC 버스 상의 배터리 용량의 상대적으로 용이한 증대를 허용한다.
도 13은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, DC-DC 컨버터(537)를 통해 배터리 시스템(538)에 커플링되는 통합 전력 변환 디바이스(510), 및 외부 인버터(540)를 통해 동작되는 태양 광 PV 시스템(541)에 AC 링크(539)를 통해 커플링되는 제어 가능한 회로 차단기(504) 중 하나 이상을 패널에서 포함하는 예시적인 구성(1300)의 블록도를 도시한다. 몇몇 실시형태에서, 도 13의 예시적인 구성(1300)은 태양 광이 이미 배치된 설치를 지원하도록 구성된다. 예를 들면, 그것은 직접 DC 버스(예를 들면, DC 링크 536) 상에서 배터리 및 PV 용량의 상대적으로 용이한 증대를 허용할 수도 있다.
도 14는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, DC-DC 컨버터(546)를 통해 태양 광 PV 시스템(547)에 연결되는 통합 전력 변환 디바이스(510) 및 DC 링크(542)를 구비하는 패널, DC-DC 컨버터(544)를 통해 커플링되는 배터리 시스템(545), 및 온보드 DC 충전 변환 시스템(543)을 갖는 전기 차량을 포함하는 예시적인 구성(1400)의 블록도를 도시한다. 몇몇 실시형태에서, DC 링크(542)에 커플링되는 시스템의 각각은, 예를 들면, (예를 들면, 게이트웨이(503)로부터의) 전압 기반의 제어 또는 직접 통신을 사용하여 개별적으로 모니터링 및 제어될 수도 있다.
도 15는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 온보드 충전기(551) 및 온보드 배터리 시스템(552)을 갖는 전기 차량(550)에 AC 링크(549)를 통해 커플링되는 제어 가능한 회로 차단기(504) 중 하나 이상을 포함하는 예시적인 구성(1500)의 블록도를 도시한다. 몇몇 실시형태에서, 시스템은 (예를 들면, 온보드 충전기(551)가 양방향인지의 여부에 따라) 전기 차량(550)의 배터리 시스템(552)의 충전/방전을 제어하도록 구성될 수도 있다.
도 16은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, DC 링크(553)를 통해 EV DC-DC 충전기(554)에 커플링되는 전력 변환 디바이스(510)를 포함하는 예시적인 구성(1600)의 블록도를 도시하는데, EV DC-DC 충전기(554)는, 결국에는, DC 링크(555)를 통해 전기 차량(560)에 커플링된다. 예를 들면, 이것은 임의의 온보드 충전기(예를 들면, 온보드 충전기(561))의 우회 및 전기 차량(560)의 배터리 시스템(562)의 더 빠르고 효율성이 더 높은 충전을 허용할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 배터리 시스템(562)의 충전/방전 레벨은, 예를 들면, 배터리 시스템(562)과의 직접 통신을 사용하여 또는 DC-DC 충전기(554)의 전압 기반의 제어를 통해 제어될 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 시스템은, (예를 들면, 중간 디바이스 없이) 전기 차량을 직접적으로 충전하도록 구성되는 통합된 DC-DC 충전기(예를 들면, 전력 변환 디바이스(510)에 통합됨)를 포함한다.
도 17은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 예시적인 패널 레이아웃(1700)을 도시한다. 예를 들면, 패널은 (예를 들면, 그리드 연결을 위한) 메인 차단기 릴레이(1702), 게이트웨이 보드(1704)(예를 들면, 프로세싱 기기, 통신 기기, 메모리, 및 입력/출력 인터페이스를 포함함), 두 개의 변류기 모듈(1706 및 1708)(예를 들면, 솔리드 코어 전류 센서를 포함하는 PCB), 및 전력 변환 디바이스(1710)(예를 들면, AC-DC 컨버터)를 포함한다.
도 18은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 예시적인 패널 레이아웃(1800)을 도시한다. 예를 들면, 패널은, (예를 들면, 그리드 연결을 위한) 메인 차단기 릴레이(1802), 프로세싱 기기(1804)(예를 들면, IoT 모듈(1814), 마이크로컨트롤러 유닛(1824)(microcontroller unit; MCU), 및 입력/출력(I/O) 인터페이스(1834)), 두 개의 변류기 모듈(1806 및 1808)(예를 들면, 솔리드 코어 전류 센서를 포함하는 PCB), 및 전력 변환 디바이스(1810)(예를 들면, AC-DC 컨버터)를 포함한다. 예시적인 예에서, 도 18의 메인 차단기 릴레이(1802) 및 전력 변환 디바이스(1810)는, 프로세싱 기기(1804)(예를 들면, 유선 또는 무선 통신 커플링을 가짐)를 사용하여 제어 가능할 수도 있다.
도 19는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 예시적인 전류 감지 보드(1900)(예를 들면, 변류기를 가짐)를 도시한다. 예를 들면, 예시되는 바와 같이, 전류 감지 보드(1900)는 전력 및 신호 I/O를 위한 커넥터(1904), 컨트롤러에 커플링하기 위한 포트(1910), 상태를 나타내기 위한 LED(1908) 또는 다른 표시자, 임의의 다른 적절한 컴포넌트(도시되지 않음), 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 예를 들면, 전류 감지 보드(1900)는 본원에서 설명되는 임의의 예시적인 패널 또는 시스템에서 포함할 수도 있다.
도 20은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 전류 감지 보드(2001)가 프로세싱 기기를 포함하는 예시적인 전류 감지 보드 배열(2000)을 도시한다. 예를 들면, 예시되는 바와 같이, 전류 감지 보드(2001)는 단자(2002)에서 여섯 개의 변류기로부터 신호를 수신하도록 구성된다. 몇몇 실시형태에서, 전류 감지 보드(2001)는, 예시되는 바와 같이, 하나 이상의 다른 디바이스(예를 들면, 회전식 차단기 드라이브, LED 드라이브, 및/또는 다른 적절한 디바이스)로부터의 신호를 송신하도록, 수신하도록, 또는 둘 모두를 하도록 구성되는 범용 입력/출력(general purpose input/output; GPIO) 단자(2008 및 2012)를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 전류 감지 보드(2001)는, 예시되는 바와 같이, 직렬 주변장치 인터페이스(serial peripheral interface; SPI) 단자(2004), 범용 비동기식 수신기/송신기 단자(2010), SAR 단자(2006), 임의의 다른 적절한 단자, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
도 21은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, (예를 들면, 전력 분배 및 제어를 위한) 보드(2100)를 포함하는 예시적인 배열을 도시한다. 예를 들면, 예시적인 보드(2100)는, GPIO 단자(2102, 2104, 및 2106)(예를 들면, 메인 AC 차단기 릴레이(2150), 메인 AC 차단기 제어 모듈(2151), LED 드라이브(2152), 및 IoT 모듈(2153)에 커플링됨), 직렬 인터 인터그레이티드 회로(inter-integrated circuit; I2C) 통신 단자(2108)(예를 들면, 온도 센서(2154) 및 인증 모듈(2155)과 통신하기 위한 I2C 프로토콜), (예를 들면, IoT 모듈(2153)과 통신하기 위한) 범용 직렬 버스(universal serial bus; USB) 통신 단자(2110), 클록(2156)(예를 들면, 32kHz 클록)에 커플링되는 실시간 클록(real-time clock; RTC)(2112), (예를 들면, 전류 센서 보드(2157), 임의의 다른 적절한 센서, 또는 임의의 다른 적절한 디바이스와 통신하기 위한) 여러 가지 직렬 주변장치 인터페이스(SPI) 통신 단자(2114), 및 (예를 들면, 메모리 기기(2158)와 통신하기 위한) 쿼드 SPI(quad-SPI; QSPI) 통신 단자(2116)를 포함한다. 보드(2100)는, 예시되는 바와 같이, 메인 AC 릴레이(2150) 및 AC-DC 컨버터(260, 261, 및 262), AC 버스바(2170), 또는 시스템의 임의의 다른 적절한 디바이스/컴포넌트에 커플링될 수도 있는 수반되는 전기 회로부를 관리/모니터링하도록 구성된다.
도 22는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 예시적인 IoT 모듈(2200)을 도시한다. 예시된 IoT 모듈(2200)은, 전력 인터페이스(2202)(예를 들면, 전력 공급부(2203)로부터 전력을 수신함), 메모리 인터페이스(2204)(예를 들면, 메모리(2205)로부터 정보/데이터를 저장 및 호출함), 통신 인터페이스(2216 및 2208)(예를 들면, WiFi 모듈(2217) 또는 LTE 모듈(2209)과 통신함), USB 인터페이스(2206)(예를 들면, 제어 MCU(2207)와 통신함), GPIO 인터페이스(2208)(예를 들면, 제어 MCU(2207)와 통신함), 및 QSPI 인터페이스(2210)(예를 들면, 메모리 기기(2211) 또는 다른 디바이스와 통신함)를 포함한다.
도 23은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 예시적인 사용 사례의 테이블(2300)을 도시한다. 예를 들면, 테이블(2300)은 자가 발전 사례(예를 들면, 자가 소비, 가져오기/내보내기를 가짐), 아일랜드형 사례(예를 들면, 태양 광, 배터리, 및 EV를 가지거나 또는 이들이 없음), 및 다음 번 내보내기 사례(예를 들면, 순 내보내기(net export)를 갖는, 태양 광, 배터리 및 EV를 포함함)를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 본원에서 설명되는 패널 및 시스템은 테이블(2300)의 예시적인 사용 사례를 달성하도록 구성될 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 시스템은 HMI 디바이스(예를 들면, Echo™, Home™, 등등)와 통신하도록 구성되는 플랫폼을 구현하도록 구성된다. 몇몇 실시형태에서, 시스템은 호환 가능한 유선/무선 수신기와 함께 인에이블되는 스마트 어플라이언스를 제어하기 위한 게이트웨이로서 기능하도록 구성될 수도 있다. 예를 들면, 유저는 커맨드를 HMI 디바이스로 또는 애플리케이션으로 제공할 수도 있는데, 이들은, 그 다음, 직접 제어 신호(예를 들면, 디지털 상태 신호)를 (예를 들면, PLC, WiFi 또는 블루투스를 통해) 세탁기/건조기로 전송한다.
몇몇 실시형태에서, 플랫폼은 내부 및 외부 센서, 액추에이터, 둘 모두에 연결되는 OS 레이어로서 작용하도록 구성된다. 예를 들면, 플랫폼은 써드파티 애플리케이션 개발자가 플랫폼 상으로 피쳐를 구축하는 것 또는 플랫폼에 포함되는 피쳐를 구축하는 것을 허용할 수도 있다. 또 다른 예에서, 플랫폼은, 분해 서비스 제공자가 플랫폼 상에서 애플리케이션을 구축할 수도 있는 고분해능 분기 레벨 미터기 데이터를 제공할 수도 있다. 또 다른 예에서, 플랫폼은 개개의 차단기를 제어하도록 구성될 수도 있고, 그에 따라, 수요-응답 판매자는, 고객이 프로그램(예를 들면, 에너지 사용 프로그램)을 옵트인하는(opt-in) 것을 가능하게 하는 애플리케이션을 플랫폼 상에서 구축할 수도 있다. 또 다른 예에서, 플랫폼은, 소비자에게 에너지 생성 및 소비를 나타내는 애플리케이션을 제공할 수도 있는 태양 광 설치자에게 계량 정보를 제공할 수도 있다. 플랫폼은 시스템과 관련하여 임의의 적절한 데이터 또는 정보를 수신, 검색, 저장, 생성, 또는 다르게는 관리할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 예를 들면, 플랫폼은 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스(application programming interface; API), 및 애플리케이션을 생성하기 위해 개발자가 사용할 수도 있는 다른 양태를 포함할 수도 있는 소프트웨어 개발 키트(software development kit; SDK)를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 플랫폼은 라이브러리, 함수, 오브젝트, 클래스, 통신 프로토콜, 임의의 다른 적절한 도구, 또는 이들의 임의의 조합을 제공할 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 본원에서 개시되는 시스템은 가정 또는 비즈니스에서 증가하는 수의 연결된 디바이스(예를 들면, 어플라이언스)에 대한 게이트웨이 및 플랫폼으로서 기능하도록 구성된다. 몇몇 실시형태에서, 가정(예를 들면, 때때로 중복 게이트웨이, 클라우드 기반의 플랫폼, 및 애플리케이션을 가짐)에서 소수의 '스마트' 어플라이언스만을 지원하기 보다는, 본원에서 개시되는 시스템은 많은 그러한 디바이스에 인터페이싱할 수도 있다. 예를 들면, 가정에 있는 각각의 전력을 공급받는 디바이스는, 어플라이언스와 함께 또는 어플라이언스 내에서 특별히 만들어지고 설치되는 주문형 집적 회로(application specific integrated circuit; ASIC)를 통해, 본 개시의 전기 패널과 인터페이싱할 수도 있다. ASIC은 본 개시의 패널로부터의 통신 및 제어를 위해 구성될 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 시스템은 임의의 어플라이언스가 시스템 연결 디바이스가 되도록 오픈 액세스 플랫폼을 제공한다. 예를 들면, 패널은 모니터링 및 제어 허브로서 기능하도록 구성될 수도 있다. 신흥의 HMI(human-machine interface; 인간 대 머신 인터페이스) 솔루션 및 통신 통로와의 통합을 포함하는 것에 의해, 시스템은 성장하는 IoT 생태계에 참가하도록 구성된다.
도 24는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 예시적인 IoT 배열(2400)을 도시한다. 본원에서 개시되는 시스템은 많은 위치(예를 들면, 도 24의 집(2401)에 의해 나타내어짐)에서 설치될 수도 있는데, 각각은 각각의 메인 패널, 태양 광 패널 시스템(2402), 배터리 시스템(2404), 어플라이언스(2406)의 세트(예를 들면, 스마트 어플라이언스 또는 기타), 다른 부하(2408)(예를 들면, 조명, 콘센트, 유저 디바이스), 전기 차량 충전 스테이션(2410), 하나 이상의 HMI 디바이스(2412), 임의의 다른 적절한 디바이스, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 시스템은 서로 통신할 수도 있거나, 중앙 프로세싱 서버(예를 들면, 플랫폼(2450))와 통신할 수도 있거나, 임의의 다른 적절한 네트워크 엔티티와 통신할 수도 있거나, 또는 이들의 임의의 조합일 수도 있다. 예를 들면, 에너지 서비스, 써드파티 IoT 통합, 및 에지 컴퓨팅을 제공하는 네트워크 엔티티는 하나 이상의 시스템과 통신할 수도 있거나, 또는 다르게는 하나 이상의 시스템으로부터의 데이터를 사용할 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 시스템은 저비용 집적 회로, ASIC(주문형 집적 회로), ASIC이 온보드로 장착된 PCB, 또는 오픈 소스일 수도 있는 또는 기준 설계에 기초할 수도 있는, 그리고 본원에서 개시되는 시스템과의 통신 및 제어를 쉽게 가능하게 하기 위해 어플라이언스 제조사에 의해 채택될 수도 있는 이들의 조합과 통신하도록 구성될 수도 있다. 예를 들면, 시스템(예를 들면, 스마트 패널)은 IoT 모듈을 포함하는 임의의 디바이스로/로부터 메시지 및 또는 어플라이언스의 제어 상태를 전송/수신하도록 구성될 수도 있다. 예시적인 예에서, 오븐은 IoT 모듈을 임베딩하는 것에 의해 스마트 어플라이언스(예를 들면, 시스템 연결 디바이스)가 될 수 있다. 따라서, 스마트 패널을 사용하는 고객이 오븐을 350도로 설정하기 위한 커맨드를 (예를 들면, 시스템에 의해 호스팅되는 애플리케이션 사용하여) 입력하는 경우, 시스템은 모듈 대응 오븐과 통신하여, 커맨드를 송신할 수도 있다. 또 다른 예에서, 시스템은, (예를 들면, DC 버스 전압 변조/드룹 곡선 제어(droop curve control)를 통해) 그러한 디바이스의 제어를 허용하는 태양 광 모듈, 배터리 시스템, 또는 EV에 (예를 들면, 제조사 또는 애프트마켓에 의해) 임베딩될 수 있는 저비용 DC/DC 디바이스, ASIC, 또는 둘 모두와 통신하도록 구성될 수도 있다.
도 25는 시스템에 의해 수행될 수도 있는 예시적인 프로세스(2500)의 플로우차트를 도시한다. 예를 들면, 프로세스(2500)는 본원에서 설명되는 임의의 적절한 프로세싱 기기/제어 회로부에 의해 수행될 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 단계(2502)에서, 시스템은 전기 인프라 또는 디바이스와 관련되는 하나 이상의 전류를 측정하도록 구성된다. 예를 들면, 시스템은 전류를 측정하도록 구성되는 하나 이상의 전류 센서 보드를 포함할 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 단계(2504)에서, 시스템은 유저 입력을 (예를 들면, 유저 디바이스로부터 또는 유저 입력 인터페이스로 직접적으로) 수신하도록 구성된다. 예를 들면, 시스템은 통신 인터페이스를 포함할 수도 있고 유저의 모바일 디바이스로부터 네트워크 기반의 통신을 수신할 수도 있다. 또 다른 예에서, 시스템은 터치스크린을 포함할 수도 있고 유저로부터 햅틱 입력을 수신할 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 단계(2506)에서, 시스템은 시스템 정보를 수신하도록 구성된다. 예를 들면, 시스템은 사용량 메트릭(예를 들면, 피크 전력 목표, 또는 소망되는 사용량 스케줄)을 수신할 수도 있다. 또 다른 예에서, 시스템은 시스템 업데이트, 드라이버, 또는 다른 소프트웨어를 수신할 수도 있다. 또 다른 예에서, 시스템은 하나 이상의 디바이스에 대한 정보(예를 들면, 사용량 정보, 전류 또는 전압 임계치, 지원되는 통신 프로토콜)를 수신할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 시스템은 연결된 또는 다르게는 통신 가능하게 커플링된 디바이스(예를 들면, 인버터, 배터리, 다운스트림 어플라이언스, 또는 다른 적절한 디바이스) 상에서 펌웨어를 업데이트하도록 구성된다.
몇몇 실시형태에서, 단계(2508)에서, 시스템은 하나 이상의 디바이스로부터 입력을 수신하도록 구성된다. 예를 들면, 시스템은 I/O 인터페이스를 포함할 수도 있고 하나 이상의 디바이스로부터 전력선 통신(PLC)을 수신하도록 구성될 수도 있다. 예를 들면, 어플라이언스는, 상태 정보, 사용량 정보를 송신하기 위해, 또는 커맨드를 제공하기 위해 시스템에 전기 신호를 제공하도록 구성되는 하나 이상의 디지털 전기 단자를 포함할 수도 있다. 디바이스는 태양 광 시스템, EV 충전 시스템, 배터리 시스템, 어플라이언스, 유저 디바이스, 임의의 다른 적절한 디바이스, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 단계(2510)에서, 시스템은, 자신이 수신한, 수집한, 또는 다르게는 메모리 기기에 저장하는 정보 및 데이터를 프로세싱하도록 구성된다. 예를 들면, 시스템은, 피크 전력 소비/발전, 피크 전류, 총 전력 소비/발전, 사용/아이들의 빈도, 사용/아이들의 지속 기간, 임의의 다른 적절한 메트릭, 또는 이들의 임의의 조합과 같은 에너지 메트릭을 결정하도록 구성될 수도 있다. 또 다른 예에서, 시스템은 에너지 사용량 스케줄을 결정하도록, 에너지 부하를 분해하도록, 소망되는 에너지 사용량 스케줄을 결정하도록, 임의의 다른 적절한 기능을 수행하도록, 또는 이들의 임의의 조합을 행하도록 구성될 수도 있다. 또 다른 예에서, 시스템은 액션(예를 들면, 차단기의 턴오프)을 결정하기 위해 사용량 정보(예를 들면, 전류)를 기준 정보(예를 들면, 소망되는 피크 전류)와 비교하도록 구성될 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 단계(2512)에서, 시스템은 에너지 사용량 정보를 메모리 기기에 저장하도록 구성된다. 예를 들면, 시스템은 시간 경과에 따른 에너지 사용량을 저장 및 추적할 수도 있다. 추가적인 예에서, 시스템은 장애 이벤트(예를 들면, 차단기 또는 메인 릴레이의 트리핑)에 관련되는 정보를 저장할 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 단계(2514)에서, 시스템은 에너지 사용량 정보를 하나 이상의 네트워크 엔티티, 유저 디바이스, 또는 다른 엔티티로 송신하도록 구성된다. 예를 들면, 시스템은 사용량 정보를 중앙 데이터베이스로 송신할 수도 있다. 또 다른 예에서, 시스템은 에너지 사용량 정보를 에너지 서비스 제공자에게 송신할 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 단계(2516)에서, 시스템은 하나 이상의 제어 가능한 차단기, 릴레이, 또는 이들의 조합을 제어하도록 구성된다. 예를 들면, 차단기, 릴레이, 또는 둘 모두 하나 이상의 버스바에 커플링될 수도 있고, 프로세싱 기기에 커플링되는 차단기를 트리핑 및 재설정하기 위한 단자를 포함할 수도 있다. 따라서, 프로세싱 기기는 소망되는 사용량(예를 들면, 특정한 전기 회로의 사용량에 대한 시간 스케줄), 안전 상태(예를 들면, 과전류, 과전류에 가까움, 또는 불일치하는 부하 프로파일), 또는 임의의 다른 적절한 스케줄에 따라, 차단기, 릴레이 또는 둘 모두를 "턴온" 또는 "턴오프"하도록 구성될 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 단계(2518)에서, 시스템은 하나 이상의 제어 가능한 메인 차단기를 제어하도록 구성된다. 예를 들면, 메인 차단기는 AC 그리드 또는 미터기에 커플링될 수도 있으며, 프로세싱 기기에 커플링되는 차단기를 트리핑 및 재설정하기 위한 단자를 포함할 수도 있다. 프로세싱 기기는 안전 정보, 유저 입력, 또는 다른 정보에 따라 차단기를 턴온 또는 턴오프할 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 단계(2520)에서, 시스템은 에너지 사용량을 스케줄링하도록 구성된다. 예를 들면, 시스템은, 실제 사용량 데이터 및 다른 적절한 정보에 기초하여, 소망되는 에너지 사용량 스케줄을 결정할 수도 있다. 또 다른 예에서, 시스템은 사용량을 스케줄링하기 위해 제어 가능한 차단기, IoT 연결성(connectivity), 및 PoL 연결성을 사용할 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 단계(2522)에서, 시스템은 시스템 체크를 수행하도록 구성된다. 예를 들면, 시스템은 차단기를 테스트하도록, 전류 센서를 체크하도록, (예를 들면, 라이프라인(lifeline) 또는 핑 신호를 사용하여) 통신 라인을 체크하도록, 또는 시스템의 상태를 나타내는 임의의 다른 기능을 수행하도록 구성될 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 단계(2524)에서, 시스템은 출력을 하나 이상의 디바이스로 제공하도록 구성된다. 예를 들면, 시스템은 출력을 (예를 들면, PLC, WiFi 또는 블루투스를 통해) 어플라이언스로, (예를 들면, 직렬 통신, 이더넷 통신, WiFi, 블루투스를 통해) DC-DC 컨버터 또는 DC-AC 인버터로, 유저 디바이스(예를 들면, 유저의 모바일 스마트폰)로, 전기 차량 충전기 또는 그것의 제어 시스템으로, 태양 광 패널 어레이 또는 그것의 제어 시스템으로, 배터리 시스템 또는 그것의 제어 시스템으로 제공하도록 구성될 수도 있다.
프로세스(2500)의 예시적인 예에서, 시스템은 전류를 감지하는 것, 동작 파라미터를 결정하는 것, 하나 이상의 차단기를 제어하는 것에 의해 전기 부하를 관리할 수도 있다. 시스템(예를 들면, 시스템의 하나 이상의 전류 감지 모듈을 사용하는 시스템의 제어 회로부)은 복수의 전류를 감지할 수도 있다. 복수의 전류의 각각의 전류는 각각의 제어 가능한 차단기에 대응할 수도 있다. 시스템은 하나 이상의 동작 파라미터를 결정하고 각각의 제어 가능한 차단기에 대응하는 전류에 기초하여 그리고 하나 이상의 동작 파라미터에 기초하여 각각의 제어 가능한 차단기를 제어한다.
프로세스(2500)의 예시적인 예에서, 하나 이상의 동작 파라미터는, 각각이 복수의 전류의 각각의 전류에 대응하는 복수의 전류 제한을 포함할 수도 있다. 각각의 전류가 대응하는 전류 제한보다 더 큰 경우, 시스템은 각각의 제어 가능한 차단기를 개방하는 것에 의해 각각의 제어 가능한 차단기를 제어할 수도 있다.
프로세스(2500)의 예시적인 예에서, 하나 이상의 동작 파라미터는 총 전기 부하를 제한하기 위한 스케줄을 포함하는 부하 프로파일을 포함할 수도 있다. 시스템은 부하 프로파일에 추가로 기초하여 각기 각각의 제어 가능한 차단기를 제어할 수도 있다.
프로세스(2500)의 예시적인 예에서, 하나 이상의 동작 파라미터는 시간 정보를 포함할 수도 있다. 시스템은 시간 정보에 추가로 기초하여 각각의 제어 가능한 차단기를 제어할 수도 있다. 예를 들면, 시간 정보는 각각의 차단기에 대한 온-오프 시간 스케줄(예를 들면, 이것은 그 분기 회로에서의 측정된 부하에 기초할 수도 있음), 지속 기간 정보(예를 들면, 분기 회로가 온 상태로 얼마나 오래 남겨져 있을지), 임의의 다른 적절한 시간 정보, (예를 들면, 배터리 전력으로 동작하는 동안, 또는 사전 스케줄링된 분리까지) 남아 있는 추정 시간, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수도 있다.
프로세스(2500)의 예시적인 예에서, 시스템은 (예를 들면, 단계(2510)에서) 장애 조건을 검출하고 장애 조건에 기초하여 하나 이상의 동작 파라미터를 결정할 수도 있다. 예를 들면, 시스템은 (예를 들면, 단계(2502)로부터의 측정된 전류에 기초하여) 장애가 있는 전류를 결정할 수도 있거나, (예를 들면, 단계(2504)에서 유저 입력으로부터) 장애 표시자를 수신할 수도 있거나, (예를 들면, 단계(2506)에서 시스템 정보로부터) 네트워크 엔티티로부터 장애 표시자를 수신할 수도 있거나, (예를 들면, 단계(2508)로부터) 다른 디바이스로부터 장애 표시자를 수신할 수도 있거나, 임의의 다른 적절한 방식으로 장애가 있는 상태를 결정할 수도 있거나, 또는 이들의 임의의 조합일 수도 있다.
도 26 내지 도 30은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 전기 패널(2600)의 예시적인 뷰 및 컴포넌트를 도시한다. 예를 들면, 패널(2600)은 도 5 내지 도 16에서 도시되는 예시적인 구성 중 임의의 것을 구현하기 위해 사용될 수도 있는 도 1의 시스템(100)의 예시적인 예이다.
도 26은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 예시적인 패널(2600)의 저면도, 측면도, 및 정면도를 도시한다. 도 27은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 예시적인 패널(2600)의 사시도를 도시한다. 패널(2600)은, 예시되는 바와 같이, 다음의 것을 포함한다:
안테나 엔클로저(2602)(예를 들면, 통신 신호를 수신/송신하기 위한 안테나를 수용하도록 구성됨);
게이트웨이(2604)(예를 들면, 제어 회로부);
데드프론트(2606)(예를 들면, 차단기에 대한 인식 가능한/보안 유저 인터페이스를 제공함); (예를 들면, AC, DC 또는 둘 모두를 사용하여 패널(2600)의 컴포넌트에 전력을 공급하기 위한) 전력 모듈(2608);
메인 차단기(2610)(예를 들면, 게이트웨이(2604)에 의해 제어 가능함);
(예를 들면, 게이트웨이(2604)를 사용하여 메인 전력을 제어하기 위한) 메인 릴레이(2612);
(예를 들면, 분기 회로를 제어하기 위한) 제어 가능한 회로 차단기(들)(2614);
센서 보드(2616 및 2617)(예를 들면, 전류, 전압, 또는 둘 모두, 또는 이들의 특성을 측정하기 위한 것임, 패널(2600)은 두 개의 센서 보드를 포함함);
내부 부하 센터(2618)(예를 들면, 버스바 및 백플레인(back-plane)을 포함함); 및
(예를 들면, DC 버스를 생성/관리하기 위한, 부하 및 발전에 인터페이싱하기 위한) 전력 전자기기(2620).
몇몇 실시형태에서, 패널(2600)의 내부 부하 센터(2618)는 복수의 제어 가능한 회로 차단기(2614)를 수용하도록 구성되는데, 여기서 각각의 차단기는 (예를 들면, 직접적으로 또는 인터페이스 보드를 통해) 게이트웨이(2604)에 통신 가능하게 커플링된다. 예시되는 바와 같이, 패널(2600)은 내부 엔클로저(2650) 및 외부 엔클로저(2651)를 포함한다. 외부 엔클로저(2651)는 전력 전자기기(2620) 및 임의의 다른 적절한 컴포넌트(예를 들면, 안전 고려사항을 위해 유저에 의한 일반적인 액세스로부터 떨어져 있음)를 수용하도록 구성될 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 내부 엔클로저(2650)는 유저에게 차단기 토글에 대한 액세스뿐만 아니라, 게이트웨이(2604)의 유저 인터페이스에 대한 액세스를 제공한다. 예시하기 위해, 서비스 드랍(service drop)으로부터의 도체(예를 들면, 180도 위상이 벗어나 있는 두 개의 단상 라인 및 뉴트럴, 3상 라인 및 뉴트럴, 또는 임의의 다른 적절한 구성)는 패널(2600)의 상단으로 라우팅되어(예를 들면, 전기 미터기는 패널(2600) 바로 위에 설치될 수도 있음), 메인 차단기(2610)에서 종단될 수도 있다. 각각의 라인, 및 옵션 사항으로 뉴트럴은, 그 다음, 내부 부하 센터(2618)(예를 들면, 그것의 버스바)로의/로부터의 전력의 제공을 제어하는 메인 릴레이(2612)로 라우팅된다. 메인 릴레이(2612) 아래에서, 각각의 라인이 (예를 들면, 제어 가능한 회로 차단기(2614)가 부착될 수도 있는) 각각의 버스바에 커플링된다. 몇몇 실시형태에서, 버스바는 션트 전류 센서, 변류기, 로고스키 코일, 임의의 다른 적절한 전류 센서, 또는 이들의 임의의 조합과 같은 전류 센서를 포함할 수도 있거나 또는 구비할 수도 있다. 뉴트럴은 단자 스트립(terminal strip), 버스바, 또는 임의의 다른 적절한 분배 시스템(예를 들면, 각각의 제어 가능한 회로 차단기, 분기 회로, 전류 센서, 또는 이들의 조합에 뉴트럴을 제공함)에 커플링될 수도 있다. 센서 보드(2616 및 2617) 각각은, 예시되는 바와 같이, 복수의 전류 센서를 포함한다(예를 들면, 각각의 분기 회로는 전용 전류 센서를 구비할 수도 있다). 센서 보드(2616 및 2617)는 아날로그 신호, 컨디셔닝된 아날로그 신호(예를 들면, 필터링됨, 증폭됨), 디지털 신호(예를 들면, 전기적 또는 광학적 특성의 레벨 시프팅, 디지털 필터링을 포함함), 임의의 다른 적절한 출력, 또는 이들의 임의의 조합을 출력할 수도 있다.
도 28a 내지 도 28d는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 센서 보드(2616)의 여러 가지 뷰를 도시한다(예를 들면, 센서 보드(2617)는 센서 보드(2616)와 동일할 수도 있거나, 유사할 수도 있거나, 또는 유사하지 않을 수도 있음). 도 29는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 센서 보드(2616)의 사시도를 도시한다. 도 28a는 센서 보드(2616)의 상면도를 도시하고, 도 28b는 센서 보드(2616)의 측면도를 도시하고, 도 28c는 센서 보드(2616)의 단부도(end view)를 도시하며, 그리고 도 28d는 센서 보드(2616)의 저면도를 도시한다. 예시되는 바와 같이, 센서 보드(2616)는 PCB(2691), PCB(2691)에 부착되는 PCB 지지체(2692), PCB(2691)에 부착되는 전류 센서(2690), 표시자(2696)(예를 들면, LED 표시자), 컨트롤러 포트(2693), 전력 및 I/O 포트(2694), 및 전력 및 I/O 포트(2695)를 포함한다. 전류 센서(2690)의 각각의 전류 센서는 전류를 감지하기 위한 라인 또는 뉴트럴을 수용하기 위한 패스스루(passthrough)를 포함한다. 예를 들면, 전류 센서(2690)의 각각의 전류 센서는 분기 회로에 대응할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 전력 및 I/O 포트(2694 및 2695)는 다른 센서 보드(예를 들면, 센서 보드(2617)), 전력 공급부(예를 들면, 전력 모듈(2608)), 게이트웨이(2604), 임의의 다른 적절한 컴포넌트, 또는 이들의 임의의 조합에 커플링되도록 구성된다. 몇몇 실시형태에서, 컨트롤러 포트(2693)는 통신 신호를 수신/송신, 또는 둘 모두를 하기 위해 (예를 들면, 게이트웨이(2604) 또는 기타의) 제어 회로부에 인터페이싱하도록 구성된다. 몇몇 실시형태에서, 포트(2693, 2694, 및 2695)는 아날로그 신호, 전력(예를 들면, DC 전력), 디지털 신호, 또는 이들의 임의의 조합을 전달하도록 구성된다.
도 30은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 예시적인 패널(2600)의 분해 사시도(즉, 분해된 패널(3000))를 도시한다. 패널(3000)은 패널(2600)의 컴포넌트를 더욱 명확하게 예시한다.
본원에서 설명되는 시스템의 몇몇 예시적인 양태가 하기에서 설명된다. 예를 들면, 도 1 내지 도 22, 도 24, 및 도 26 내지 도 30의 맥락에서 설명되는 예시적인 시스템, 컴포넌트, 및 구성 중 임의의 것은, 본원에서 설명되는 기술, 프로세스, 및 사용 사례 중 임의의 것을 구현하기 위해 사용될 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 시스템(예를 들면, 도 1의 시스템(100))은 그리드 건전성 모니터링을 위해; 에너지 비축 및 전력 흐름을 관리하도록; ATS/분리 기능성을 패널에 통합하도록 구성된다. 회로 차단기 패널보드는, 유틸리티 그리드뿐만 아니라 배터리 인버터 또는 다른 분산된 에너지 리소스 양자에 대한 연결을 위해 설계될 수도 있으며, 패널보드를 유틸리티 연결 지점에 연결하는 회로 상의 하나 이상의 스위칭 디바이스, 부하를 서빙하는 분기 회로 상의 하나 이상의 스위칭 디바이스, 임의의 다른 적절한 컴포넌트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 시스템은 연결 회로 스위칭 디바이스의 유틸리티 지점의 유틸리티 그리드 측의 모든 위상에 연결되는 전압 측정 수단을 포함하는데, 이들은, 결국에는, 유틸리티 그리드의 상태를 결정할 수 있는 로직 회로부에 연결된다. 몇몇 실시형태에서, 시스템은, 유틸리티 그리드 상태가 패널보드에 연결되는 부하에 전력을 공급하기에 적절하지 않은 경우, 스위칭 디바이스(예를 들면, 도 26의 메인 릴레이(2612))로 하여금 패널보드를 유틸리티 그리드로부터 분리하게 하고, 그에 의해, 로컬 전기 시스템 아일랜드를 형성하기 위한 신호를 생성할 수 있는 하나 이상의 로직 디바이스(예를 들면, 게이트웨이의 제어 회로부)를 포함하고, 수동으로, (예를 들면, 스위칭 디바이스에 연결되는 회로의 작동 또는 전기 시그널링을 사용하여) 분산된 에너지 리소스가 이 아일랜드에 전력을 공급하는 것을 허용하거나 또는 분산된 에너지 리소스로 하여금 이 아일랜드에 전력을 공급하게 한다. 몇몇 실시형태에서, 시스템은, 에너지 소비를 최적화하기 위해 또는 아일랜드화된(islanded) 전기 시스템 전력 소비를, 분산된 에너지 리소스에 의해 공급될 만큼 충분히 낮은 레벨에서 유지하기 위해, 로컬 전기 시스템이 아일랜드로서 동작하고 있을 때 디스에이블될 수 있는 분기 회로의 사전 프로그래밍된 선택을 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 시스템은, 분기 회로를 분산된 에너지 리소스에 동적으로 분리하거나 또는 다시 연결하기 위해, 에너지 소비를 최적화하기 위해 분기 회로 상의 어플라이언스를 인에이블 또는 디스에이블하는 전기 신호를 그들로 전송하기 위해, 아일랜드화된 전기 시스템 전력 소비를, 분산된 에너지 리소스에 의해 공급될 만큼 충분히 낮은 레벨에서 유지하기 위해, 또는 이들의 조합을 위해, 분기 회로 부하의 예상치, 어플라이언스 부하의 예상치, (예를 들면, 센서 보드로부터의 신호에 기초한) 분기 회로 부하의 측정치, 또는 이들의 조합을 생성하는 및/또는 사용하는 로직을 실행한다. 몇몇 실시형태에서, 시스템은, 상기 언급된 기능을 달성하기 위한 분기 회로 스위칭 디바이스 및 연결 지점의 작동을 용이하게 하기 위해, 연결 회로 스위칭 디바이스의 유틸리티 그리드 지점이 전기 시스템을 유틸리티 그리드로부터 분리한 이후 및 분산된 에너지 리소스가 아일랜드화된 전기 시스템에 대한 전력 공급의 시작 이전의 기간에 로직 전력 및 스위칭 디바이스 작동 전력을 유지할 수 있는, 예를 들면, 하나 이상의 커패시터 또는 배터리와 같은 에너지 축전 디바이스를 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 시스템(예를 들면, 도 1의 시스템(100))은 아일랜드화된 전기 시스템을 서빙하는 패널보드에서 위상 불균형 또는 과도한 위상 전압에 대한 하드웨어 안전성을 제공하도록 구성된다. 몇몇 실시형태에서, 시스템은 배터리 인버터 또는 다른 분산된 에너지 리소스에 연결하도록 설계되는 회로 차단기 패널보드(예를 들면, 도 26의 패널(2600))를 포함한다. 패널보드는, 아일랜드화된 모드에서 동작하도록 구성될 수도 있는데, 서빙된 AC 전기 시스템은 임의의 유틸리티 그리드로부터 분리된다. 몇몇 실시형태에서, 패널보드에 전력을 공급하는 분산된 에너지 리소스는 패널보드에 의해 서빙되는 전기 시스템보다 더 적은 전력 도체(이하 "도체")를 사용하여 연결된다. 패널보드는 변압기 또는 단권 변압기를 포함할 수도 있거나, 또는 패널보드에 의해 서빙되는 전기 시스템의 도체의 수와 수에서 동일한 단자를 갖는 권선의 적어도 하나의 세트를 구비하는 변압기 또는 단권 변압기에 대한 연결을 위해 설계될 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 변압기는, 분산된 에너지 리소스에 대한 연결과 동일한 수의 전력 도체를 포함하는 연결로부터 전력을 수신하도록 설계된다.
몇몇 실시형태에서, 패널보드는 복수의 전자 하드웨어 안전 피쳐 및 복수의 전기 스위칭 디바이스(예를 들면, 제어 가능한 릴레이 및 회로 차단기)를 포함한다. 예를 들면, 안전 피쳐는 공급된 전기 시스템의 모든 전력 도체의 전압에서의 차이를 모니터링하도록, 공유된 리턴 전력 도체("뉴트럴")에 대한 전기 시스템의 도체의 각각의 전압에서의 차이를 모니터링하도록, 또는 둘 모두를 하도록 설계될 수도 있다. 시스템(예를 들면, 그 제어 회로부)은, 이하 "위상 전압"으로서 지칭되는 전압을 모니터링할 수도 있거나, 또는 전기 시스템에 의해 서빙되는 모든 디바이스에 대한 전력 공급부 전압이 결과적으로 모니터링되도록 전압 및 위상 전압에서의 차이의 모니터링의 적절한 조합을 모니터링할 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 시스템(예를 들면, 도 1의 시스템(100))은 단일 지점 컴포넌트 또는 배선 장애를 받게 되는 경우 안전한 상태를 유지하도록 구성되는 안전 피쳐를 포함한다. 예를 들면, 안전 피쳐는, 패널보드에 의해 서빙되는 임의의 부하에 과도한 전압이 공급되는 것으로 이어질 수 있는 조건이 검출되는 경우, 분산된 에너지 리소스와 패널보드 사이의 연결을 완전히 끊도록 구성될 수도 있다. 추가적인 예에서, 패널보드는 대응하는 도체를 갖는 두 개의 단자를 구비하는 240V 배터리 인버터에 연결된다. 몇몇 실시형태에서, 패널보드는 두 개의 권선 및 세 개의 단자를 갖는 단권 변압기를 포함하고, 120V/240V 분상 타입의 아일랜드화된 전기 시스템을 서빙하도록 구성된다. 이 구성은, 예를 들면, 공유된 뉴트럴 도체와 관련하여 두 개의 120V 회로에 공급하기 위해 사용되는 세 개의 도체를 포함하는데, 120V 도체의 각각은 다른 것과 관련하여 180도 위상이 벗어난 전력을 공급받는다. 몇몇 그러한 실시형태에서, 패널보드는 다음의 것 중 하나 이상을 포함한다:
(1) 과도한 전압이 검출되는 경우 인버터의 출력을 디스에이블하는 과전압 검출 회로를 포함하는 단상 240V 배터리 인버터.
(2) 위상 전압에서 불균형이 검출될 때 신호를 전송하는 중앙 전압 불균형 검출기 회로.
(3) 두 개의 별개의 스위칭 디바이스 - 각각의 스위칭 디바이스는 배터리 인버터와 함께 회로 내에 있음 - 와 관련되는 두 개의 별개의 작동 회로.
(4) 하나가 각각의 스위칭 디바이스와 관련되며, 각각이 전기 시스템의 하나의 위상을 모니터링하는, 두 개의 전압 진폭 검출기 회로.
(5) 중앙 전압 불균형 검출기 신호가 송신되거나, 또는 모니터링된 전기 시스템 위상과 관련되는 과도한 전압이 검출되는 경우, 또는 작동 회로에 대한 로직 전력 공급부(logic power supply)가 손실되는 경우, 관련된 스위칭 디바이스를 분리하도록 구성되는 작동 회로.
(6) 옵션 사항으로, 특히 스위칭 디바이스가 쌍안정인(bi-stable) 경우, 작동 회로에 대한 로직 전력 공급부가 손실된 이후 각각의 작동 회로가 스위칭 디바이스를 분리하는 데 필요한 액션을 취하는 것을 가능하게 하기 위한, 각각의 작동 회로와 관련되는 에너지 저장소.
몇몇 실시형태에서, 시스템(예를 들면, 도 1의 시스템(100))은 하나의 버스바(예를 들면, 센서 보드에 포함됨)와 관련되는 전류 트랜스듀서를 모니터링하는 제어 회로부(예를 들면, 게이트웨이)에 연결되는 복수의 계량 회로를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 전기 패널보드는, 다수의 분기 회로에 전력을 분배하는 적어도 하나의 전력 분배 도체(이하 "버스바", 임의의 강성의 또는 가요성의 전력 분배 도체를 지칭함)를 포함한다. 예를 들면, 각각의 분기 회로는 전류 측정 션트, 절연되지 않은 변류기, 절연되지 않은 로고스키 코일, 임의의 다른 적절한 전류 센서, 또는 이들의 임의의 조합과 같은 하나 이상의 전류 트랜스듀서를 포함할 수도 있다(예를 들면, 도 26의 센서 보드(2616) 또는 임의의 다른 적절한 센서 시스템을 사용함). 몇몇 실시형태에서, 주어진 버스바와 관련되는 모든 분기 회로는 주어진 분기 회로 또는 분기 회로의 세트와 관련되는 전류 또는 전력을 각각 측정하는 복수의 계량 회로에 의해 모니터링된다(예를 들면, 도 26의 센서 보드(2616) 또는 임의의 다른 적절한 센서 시스템을 사용함). 계량 회로는 갈바닉 절연에 대한 필요 없이 함께 연결될 수도 있으며, 계량 회로는, 예를 들면, 공통 모드 필터, 차동 증폭기, 또는 둘 모두의 시스템을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 하나 이상의 필터 또는 필터 시스템을 포함하는 계량 회로는, 심지어, 버스바에 의해 서빙되는 각각의 분기 회로의 트랜스듀서 사이에서 존재하는 과도 또는 정상 상태 전압 차이의 존재에서도, 전류 트랜스듀서에 의해 생성되는 신호로부터 정확한 결과를 생성할 수 있을 수도 있다. 그러한 차이는, 버스바 및 분기 회로 시스템의 저항성 또는 유도성 임피던스를 통한 전류 흐름과 관련되는 전압 차이로부터 유래할 수도 있으며, 직접 갈바닉 연결 또는 기생성인 또는 의도적인 용량성 커플링에 의해 전류 트랜스듀서에 커플링될 수도 있다.
본 개시에서, "절연되지 않은(non-isolated)"은, 두 개의 전기적 도체가 직접적으로 전기적으로 접촉할 때, 또는 그들 사이의 임의의 절연 또는 간격이, 도체 중 하나가 패널보드에 의해 서빙되는 전기 시스템의 도체와 관련되는 전기적 전위에 의해 에너지를 받으며, 나머지 도체가 플로팅 상태로 남겨지게 되거나, 또는 전기 시스템에 의해 서빙되는 상이한 전위에 연결되는 경우 필요할 기능적 또는 안전 설계 요건을 제공하기에 충분한 강도 또는 사이즈를 갖지 않을 때, 두 개의 전기적 도체 사이에서 존재하는 상태를 의미하는 것으로 이해된다.
몇몇 실시형태에서, 계량 회로(예를 들면, 이것은 센서 신호를 송신함)는 공통 로직 또는 저전압 전력 공급부 시스템을 공유한다. 몇몇 실시형태에서, 계량 회로는 절연되지 않은 통신 매체를 공유한다. 몇몇 실시형태에서, 계량 회로는, 버스바에 물리적으로 가깝고 길이에서 버스바와 유사하게 사이즈가 정해지는 단일의 인쇄 회로 보드(예를 들면, 도 26의 센서 보드(2616)) 상에서 함께 배치되며, 계량 회로와 관련되는 인쇄된 저전압 전력 분배 도체는, 버스바의 길이의 중간 근처의 단일의 중앙 지점에서, 버스바에 전기적으로 연결된다. 몇몇 실시형태에서, 전력 공급부 시스템은 하나 이상의 지점에서 버스바에 갈바닉 본딩된다(galvanically bonded).
몇몇 실시형태에서, 시스템(예를 들면, 도 1의 시스템(100))은, 인쇄된 전력 분배 도체와 전류 트랜스듀서의 단일의 전류 측정 션트 타입과 관련되는 리드(예를 들면, 이들 각각은 분기 회로 중 하나를 서빙함)의 각각 사이에서 연결되는 저항 엘리먼트(예를 들면, 저항기)의 쌍을 사용하여 이루어지는 버스바에 대한 전기적 연결을 포함한다. 예를 들면, 트랜스듀서는 버스바의 길이의 중간 근처에서 배열될 수도 있다. 게다가, 저항 엘리먼트는, 션트 트랜스듀서 양단의 전위 강하에 의해 야기되는 그들을 통과하는 임의의 전류 흐름이, 상기 전류가 흐를 때 트랜스듀서에 의해 생성되는 신호 전압에 실질적으로 영향을 끼치지 않도록, 션트를 저항에 연결하는 임의의 연결 도체의 저항 및 션트의 저항과 비교하여, 무시 가능하도록 사이즈가 정해질 수도 있다.
몇몇 실시형태에서, 앞서 설명된 바와 같은 한 쌍의 시스템(예를 들면, 도 1의 시스템(100)의 두 개의 인스턴스, 이들은 유사하게 구성될 수도 있지만, 그러나 반드시 유사하게 구성될 필요는 없음)이 포함되는데, 하나의 시스템은 분상 120V/240V 전기 패널보드의 각각의 라인 전압 버스바와 관련된다. 몇몇 실시형태에서, 시스템의 각각은 갈바닉 절연 통신 링크를 통해 중앙 통신 디바이스 또는 컴퓨팅 디바이스(예를 들면, 제어 회로부 포함함)에 연결되고, 각각의 시스템은 별개의 갈바닉 절연 전력 공급부에 의해 서빙된다.
도 31은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 릴레이를 구비하는 예시적인 전기 패널(3110)을 포함하는 시스템의 블록도를 도시한다. AC 서비스 드랍(3101)과 같은 AC 소스는 AC 전력을 송신하도록 구성되는 하나 이상의 전기적 도체를 포함한다. 도 31에서 예시되는 바와 같이, 서비스 드랍(3101)은 뉴트럴(예를 들면, 접지된 뉴트럴), 제1 라인(예를 들면, 120VAC인 L1), 및 제2 라인(예를 들면, 120VAC이고 L1과는 180도 위상을 벗어난 L2)을 포함한다. 서비스 드랍 라인은, 전력 사용량 및 발전을 감지하도록, 기록하도록, 또는 둘 모두를 하도록 구성되는 전기 미터기(3102)에 커플링된다. 예를 들면, 전기 미터기(3102)는 사용량을 결정하기 위해 사용되는 전류 및 전압 센서를 포함할 수도 있다. L1 및 L2 라인은, (예를 들면, 안전, 서비스, 또는 컴포넌트 설치를 위해) AC 서비스 드랍(3101)으로부터 전기 패널(3110)의 컴포넌트를 분리하기 위해 사용되는 메인 접촉자(3111)에 커플링된다. 예를 들면, 예시되는 바와 같이, 메인 접촉자(3111)는, 전기 패널(3110)의 나머지로부터 L1 및 L2 둘 모두를 분리하도록 구성되는 2극의 단일의 스로우 접촉자(two pole, single throw contactor)일 수도 있다. 메인 릴레이(3112 및 3122)는 각각의 L1 및 L2를 각각의 버스바(3113 및 3123)에 커플링하도록 구성된다. 몇몇 실시형태에서, 메인 릴레이(3112 및 3122)는 제어 회로부(3130)에 통신 가능하게 커플링되고, 그에 따라, 제어 회로부(3130)에 의해 작동되어 개방되거나 또는 폐쇄될 수도 있다. 예를 들면, 메인 릴레이(3112 및 3122)는 제어 회로부(3130)에 커플링되도록 구성되는 제어 단자, 및 L1 및 L2로부터 전류를 도통하도록 구성되는 전류 운반 단자를 포함할 수도 있다. 메인 릴레이(3112 및 3122)는, 예를 들면, 솔레노이드 기반의 릴레이, 솔리드 스테이트 릴레이, 임의의 다른 적절한 타입의 릴레이, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수도 있다. 버스바(3113 및 3123) 각각은 복수의 릴레이 및 센서에 커플링되는 것에 인터페이싱하도록 구성되는데, 이들은, 결국에는, 대응하는 회로 차단기에 커플링된다. 몇몇 실시형태에서, 버스바(3113 및 3123)는 라인(L1 및 L2)을 통합된 전류 센서를 구비하는 복수의 각각의 릴레이(3114 및 3124)로 분배한다. 예를 들면, 버스바(3113)는 측정 전류 션트가 포함된 복수의 릴레이(3114)와 결합될(engaged) 수도 있다. 전압 측정 리드는 전류 션트(예를 들면, 공지된 그리고 정확한 저항 또는 임피던스를 가짐)에 커플링될 수도 있고, 또한 전압 측정(예를 들면, 실시간 전류 흐름을 결정하기 위해 각각의 션트 양단의 실시간 전압 측정)을 위해 제어 회로부(3130)에 커플링될 수도 있다. 예시적인 예에서, 전류 션트는 정확한 기하학적 형상, 또는 다르게는 정확하게 공지된 전기 저항을 갖는 금속의 스트립을 포함할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 제어 회로부(3130)는 릴레이(3114 및 3124)를 개방 및 폐쇄하도록, 뿐만 아니라 전류 션트 양단의 전압 강하를 판독하도록 구성된다. 차단기(3115 및 3125)는, 기계적 회로부 차단, 또는 수동 회로 차단을 제공하도록 구성되는 회로 차단기를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 차단기(3115 및 3125)는 재설정, 셧오프(shut off), 및 관찰(예를 들면, 트리핑되는지의 관찰)하기 위해 유저에 의해 액세스 가능하다. 차단기(3115)는 릴레이(3114)와 결합되고 차단기(3125)는 릴레이(3124)와 결합된다. 차단기(3115 및 3125)의 출력은, 예를 들면, 현장의 배선 및 부하(예를 들면, 부하(3140))에 커플링되도록 이용 가능한 라인(L1 및 L2)이다.
예시적인 예에서, 도 31을 참조하면, 전기 패널(3110)은 주택용 "메인" 패널일 수도 있다. 전기 유틸리티는 서비스 드랍(3101)(또는 자신에게 커플링되는 분배 라인), 전기 미터기(3102)(예를 들면, 어떤 스케줄에서 미터기(3102)로부터의 사용량 기록), 또는 둘 모두의 요건을 제공할 수도 있거나, 관리할 수도 있거나, 또는 명시할 수도 있다. 전기 패널은, 패널의 상단 근처에서 메인 접촉자(3111)를 포함할 수도 있는데, 메인 릴레이(3112 및 3122)는 메인 접촉자(3111) 후방에서(예를 들면, 유저가 봤을 때, 벽 안으로 깊게) 배열된다.
예시적인 예에서, 도 31을 참조하면, 전기 패널(3110)은 주택용 전기 시스템에 개장되어, 종래의 패널을 대체할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 메인 접촉자(3111)(또는 몇몇 실시형태에서 메인 차단기), 메인 릴레이(3112 및 3122), 버스바(3113 및 3123), 및 분기 릴레이(3114 및 3124)는 백킹 플레이트 상에서 설치된다. 몇몇 그러한 실시형태에서, 데드 프론트 패널은 릴레이 컴포넌트 및 버스바를 피복하도록 설치되는데, 버스바 탭만이 노출되고, 따라서, 차단기가 릴레이 전환 버스바와 결합될 액세스를 제공한다.
몇몇 실시형태에서, 하나 이상의 릴레이가 패널에 포함되고, 제어 회로부(3130)에 의해 제어 가능하다. 몇몇 그러한 실시형태에서, 시스템은 (예를 들면, 회로 차단기로부터의) 기계적 회로 차단, (예를 들면, 릴레이로부터의) 제어식 회로 차단, (예를 들면, 회로 차단기, 릴레이 또는 둘 모두로부터의) 회로 셧오프 및 리셋, 또는 이들의 조합을 위해 구성된다. 예를 들면, 유저는 전기 패널(3110)과 수동으로(예를 들면, 차단기를 개방 또는 폐쇄하는 것에 의해), 통합된 유저 인터페이스(예를 들면, 터치스크린 또는 터치패드)를 통해, 소프트웨어 애플리케이션(예를 들면, 스마트폰 또는 다른 유저 디바이스 상에 설치됨)을 통해, 또는 이들의 임의의 조합으로 상호 작용할 수도 있다.
도 32는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 릴레이(3210) 및 션트 전류 센서(3220)를 구비하는 예시적인 전기 패널을 포함하는 시스템(3200)의 블록도를 도시한다. 예시되는 바와 같이, 시스템(3200)은 메인 차단기(3201), 메인 전류 센서(3202), 메인 릴레이(3203), 라인(3204 및 3205)(예를 들면, L1 및 L2), 션트(3220 및 3221), 릴레이(3230 및 3231), 차단기(3240 및 3241), 션트(3290 및 3291), 릴레이(3297 및 3292), 차단기(3298 및 3293), 단권 변압기(3299), 인버터(3294), 릴레이 드라이브 오버라이드(3280), 및 위상 불균형 모니터(3270)를 포함한다.
제1 분기는 션트 전류 센서(3220), 릴레이(3230), 및 차단기(3240)가 각각의 분기 회로에 대해 직렬로 커플링되는 라인(3204)(예를 들면, L1)을 포함한다. 유사하게, 제2 분기는, 션트 전류 센서(3221), 릴레이(3231), 및 차단기(3241)가 각각의 분기 회로에 대해 직렬로 커플링되는 라인(3205)(예를 들면, L2)을 포함한다. 션트 전류 센서(3290), 릴레이(3297), 차단기(3298), 및 단권 변압기(3299)뿐만 아니라, 션트 전류 센서(3291), 릴레이(3292), 차단기(3293), 및 인버터(3294)가 라인(3204 및 3205)에 또한 커플링된다. 릴레이 드라이버 오버라이드(3280)는 릴레이(3297, 3292), 및 위상 불균형 모니터(3270)의 각각에 커플링된다.
도 33a 내지 도 42는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 전기 패널의 컴포넌트 및 양태의 예시적인 예를 도시한다. 예를 들면, 도 33a 내지 도 42에서 도시되는 예시적인 컴포넌트는 도 31의 전기 패널(3110), 도 32의 전기 패널(3200), 또는 임의의 다른 적절한 전기 패널과 같은 전기 패널에서 포함될 수도 있다.
도 33a는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 분기 릴레이 및 제어 보드가 설치된 백킹 플레이트를 포함하는 예시적인 어셈블리의 정면도를 도시하고, 도 33b는 측면도를 도시하고, 그리고 도 33c는 저면도를 도시한다. 도 34는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 몇몇 컴포넌트가 라벨링된, 도 33a 내지 도 33c의 예시적인 어셈블리의 사시도(3400) 및 분해도(3450)를 도시한다. 예시되는 바와 같이, 여덟 개의 분기 릴레이(3310)가 (예를 들면, 4×2 배열로) 백킹 플레이트(3303) 상에서 설치되는데, 각각의 분기 릴레이(3310)의 제1 단자(3312)는 버스바(예를 들면, 버스바(3301) 또는 버스바(3302))에 고정되고, 각각의 분기 릴레이(3310)의 제2 단자(3311)는 외측으로(예를 들면, 측면도에서, 유저를 향해 좌측으로) 연장된다. 예를 들면, 예시되는 바와 같이, 제1 단자(3312)는 나사형 체결구(예를 들면, pem(펨) 스터드와 같은 스터드 상으로 나사 결합되는 너트)에 의해 고정된다. 복수의 와이어(3355)는 분기 릴레이(3310)를 대응하는 제어 보드(예를 들면, 제어 보드(3350) 또는 제어 보드(3351), 몇몇 실시형태에서는 단일의 보드가 사용될 수도 있음)의 대응하는 커넥터(3356)에 연결한다. 예를 들면, 와이어(3355)는 제어 보드(3350 및 3351)로부터의 제어 신호를 각각의 릴레이(3310)로 송신하여 릴레이로 하여금 회로를 개방 또는 폐쇄하게 하도록 구성될 수도 있다. 또 다른 예에서, 와이어(3355)는 센서 신호(예를 들면, 전압 신호)를 각각의 릴레이(3310)에 통합되는 전류 션트로부터 제어 보드(3350 및 3351)(예를 들면, 이들은 션트 양단의 전압 강하에 기초하여 전류를 결정할 수도 있음)로 송신하도록 구성될 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 백킹 플레이트(3303)는 전기 엔클로저, 전기 어셈블리에 포함되는 빌딩 구조물, 또는 이들의 조합에 장착되도록 구성된다. 예시되는 바와 같이, 임의의 적절한 수의 제어 보드가 포함될 수도 있고(예를 들면, 하나, 둘 또는 두 개보다 더 많음), 각각의 제어 보드가 임의의 적절한 수의 커넥터, 전기 단자, 또는 전기 인터페이스를 포함할 수도 있지만, 제어 보드(3350 및 3351)의 각각은 네 개의 커넥터(3356)를 포함한다. 도 34에서 예시되는 바와 같이, 제2 단자(3311)는 본원에서 "분기 차단기 탭"으로 또한 지칭되고, 제어 보드(3350 및 3351)는 본원에서 "칼럼 PCB" 또는 제어 회로부로서 또한 지칭되며, 백킹 플레이트(3303)는 본원에서 "메인 버스 하우징"으로서 또한 지칭된다. 몇몇 실시형태에서, 제어 보드(3350 및 3351)의 각각은, 제어 회로부, 유저 인터페이스, 통신 인터페이스, 메모리, 임의의 다른 적절한 컴포넌트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수도 있는 중앙 컨트롤러에 전기적으로 커플링될 수도 있다. 예를 들면, 제어 보드(3350 및 3351)의 각각은 케이블(예를 들면, 적절한 종단 커넥터를 가짐), 종단 와이어, 또는 둘 모두를 통해 컨트롤러에 연결될 수도 있다. 도 34에서 예시되는 바와 같이, 메인 버스바(3301 및 3302)가 포함되며, 이들은 두 개의 상이한 AC 라인(예를 들면, 유틸리티 서비스 드랍의 L1 및 L2)에 대응할 수도 있다. 제어 보드(3350 및 3351)에 커플링되는 것으로 도시되지만, 분기 릴레이(3310)에 커플링되는 와이어(3355)는 제어 회로부를 갖는 중앙 컨트롤러에 커플링될 수도 있으며, 따라서, 제어 보드(3350 및 3351)는 포함될 필요가 없다는 것이 이해될 것이다. 제어 보드(3350 및 3351)는 제어 회로부를 포함할 수도 있거나, 분기 릴레이(3310)와 중앙 컨트롤러 사이에 중간에 설치될 수도 있거나, 또는 완전히 생략될 수도 있다. 제어 보드(3350, 3351), 또는 둘 모두는 임의의 적절한 기능성을 제공할 수도 있고, 예를 들면, 전류 감지 보드, 센서 보드, 및 인터페이스 보드, PCB, 임의의 다른 적절한 제어 회로부, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들면, 제어 보드는 센서 신호를 수신하도록, 제어 신호를 제공하도록, 피드백 제어 루프를 실행하도록, 신호를 컨디셔닝하도록(예를 들면, 증폭, 필터링, 또는 변조하도록), 신호를 변환하도록, 신호를 생성하도록, 전력을 관리하도록, 디지털 신호를 수신 및 송신하도록, 임의의 다른 적절한 기능을 행하도록, 또는 이들의 임의의 조합을 행하도록 구성될 수도 있다. 제어 보드는 임의의 적절한 기능성을 제공할 수도 있고, 예를 들면, 전류 감지 보드, 센서 보드, 및 인터페이스 보드, PCB, 임의의 다른 적절한 제어 회로부, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들면, 제어 보드는 센서 신호를 수신하도록, 제어 신호를 제공하도록, 피드백 제어 루프를 실행하도록, 신호를 컨디셔닝하도록(예를 들면, 증폭, 필터링, 또는 변조하도록), 신호를 변환하도록, 신호를 생성하도록, 전력을 관리하도록, 디지털 신호를 수신 및 송신하도록, 임의의 다른 적절한 기능을 행하도록, 또는 이들의 임의의 조합을 행하도록 구성될 수도 있다.
도 35a는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 분기 릴레이(3310) 및 제어 보드(3350 및 3351)가 설치되고, 데드프론트(3330)가 설치되며, 회로 차단기(3320)가 설치된 백킹 플레이트(3303)를 포함하는 예시적인 어셈블리의 정면도를 도시하고, 도 35b는 측면도를 도시하고, 도 35c는 저면도를 도시하고, 그리고 도 35d는 사시도를 도시한다. 회로 차단기(3320)는 분기 회로를 생성하기 위해 분기 릴레이(3310)의 제2 단자(3311)와 결합한다.
도 36a는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 분기 릴레이 센서 및 제어 와이어(3357)가 예시되는, 분기 릴레이(3310) 및 제어 보드(3350 및 3351)가 설치되고, 데드프론트(3330)가 설치되며, 회로 차단기(3320)가 설치된 백킹 플레이트(3303)를 포함하는 예시적인 어셈블리의 정면도를 도시하고, 도 36b는 측면도를 도시하고, 도 36c는 저면도를 도시하고, 그리고 도 36d는 사시도를 도시한다. 예시되는 바와 같이, 도 36a 내지 도 36d의 어셈블리는 도 36a 내지 도 36d에서 센서 및 릴레이 제어 와이어(3357)가 추가된, 도 35a 내지 도 35d의 어셈블리와 동일하다. 예를 들면, 각각의 분기 릴레이(3310)는 (예를 들면, 솔레노이드 작동 릴레이(solenoid actuated relay)의 경우) 제어 코일의 양방향 작동을 허용하도록 구성되는 세 개의 제어 단자를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, (예를 들면, 전류 션트 및 감지 핀 및 액추에이터 핀으로부터의) 감지 와이어 및 릴레이 제어 와이어(3357)는 단일의 커넥터에서 종단될 수도 있지만, 그러나 반드시 그럴 필요는 없다. 예를 들면, 예시되는 바와 같이, 각각의 분기 릴레이(3310)에 대해 단일의 커넥터(3356)가 포함된다.
도 37a는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 도 36a 내지 도 36d의 예시적인 어셈블리의 분해 사시도를 도시하고, 도 37b는 도 36a 내지 도 36d의 예시적인 어셈블리의 분해 측면도를 도시하는데, 몇몇 컴포넌트가 라벨링되어 있다. 몇몇 실시형태에서, 분기 릴레이(3310)의 각각은 (예를 들면, 배선 하니스(wiring harness)의) 전기 커넥터와 결합되도록, 와이어 번들 또는 케이블의 개개의 종단 커넥터와 결합하도록, 임의의 다른 적절한 전기 인터페이스에 솔더링되도록, 또는 이들의 임의의 조합을 행하도록 구성되는 전기 단자를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 인스톨러 데드프론트(installer deadfront; 3330), 뉴트럴 바(들)(3304), 및 분기 회로 차단기(3320)는 도 36a 내지 도 37b의 어셈블리를 생성하기 위해 도 33a 내지 도 34의 어셈블리에 추가될 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 인스톨러 데드프론트(3330)는 분기 릴레이(3310)를 유저에게 숨기기 위해, 유저에 의한 분기 릴레이(3310)에 대한 액세스를 방지하기 위해, 또는 다르게는 단순화된 인터페이스를 유저에게 제공하기 위해 설치된다. 예를 들면, 유저는, 예시되는 바와 같이, 제어 보드(3350 및 3351)에 의해 제어 가능한 분기 릴레이(3310)에 액세스하지 않고도, 분기 회로 차단기(3320)와 상호 작용할 수 있고, 분기 회로 차단기(3320)를 교체할 수 있고, 설치할 수 있고, 볼 수 있다. 또 다른 예에서, 뉴트럴 바(3304)(예를 들면, 유틸리티 서비스 드랍의 뉴트럴에 커플링됨)는 인스톨러 데드프론트(3330)에 고정될 수도 있고 뉴트럴 와이어를 부착하기 위한 나사 단자를 포함할 수도 있다. 분기 회로 차단기(3320)가 설치될 수도 있으며, 보호된 AC 전력을 제공하기 위해 각각의 분기 릴레이(3310)의 제2 단자(3311)에 전기적으로 커플링될 수도 있다. 예를 들면, 각각의 분기 회로 차단기(3320)는, (예를 들면, AC 전압을 제공하기 위해) 배선이 고정될 수도 있는 단자를 포함한다. 외부 데드프론트(도시되지 않음)는 분기 회로 차단기(3320)를 피복하도록 설치되어, 유저가 상호 작용할 수도 있는 회로 차단기 토글(3321)에 대해서만 액세스를 제공할 수도 있다. 도 36a 내지 도 36d에서 예시되는 바와 같이, 분기 회로 차단기(3320)의 각각은 버스바(예를 들면, 버스바(3301) 또는 버스바(3302)) 및 뉴트럴 바(예를 들면, 뉴트럴(3304) 중 어느 하나)와 결합될 수도 있으며, 예를 들면, 분기 회로 배선이 종단될 수도 있는 대응하는 단자(라인 및 뉴트럴)를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 분기 회로 차단기(3320)의 각각은 버스바(3301 또는 3302)와 결합될 수도 있고 단일의 출력 단자를 포함할 수도 있으며, 대응하는 뉴트럴 와이어는, 예를 들면, 나사 단자를 갖는 뉴트럴 버스바(예를 들면, 뉴트럴 바(3304))에서 종단될 수도 있다. 본 개시의 몇몇 실시형태에 따라, 임의의 적절한 용량 또는 동작 특성을 갖는 임의의 적절한 타입의 분기 회로 차단기(3320)(예를 들면, 수동 차단기, 제어 가능한 차단기, 치터 차단기(cheater breaker), 쌍극자 차단기)가 포함될 수도 있다. 어셈블리는 백킹 플레이트(3303), 버스바(3301 및 3302), 릴레이 레이어(예를 들면, 버스바(3301 또는 3302)에 부착되는 분기 릴레이(3310)의 어레이), 데드프론트 레이어(예를 들면, 데드프론트(3330)), 회로 차단기 레이어(예를 들면, 버스바(3301 또는 3302)에 각각 부착되는 분기 회로 차단기(3320)의 어레이), 및 고객 데드프론트 레이어(도시되지 않음)를 포함할 수도 있는데, 이들 모두는 전기 엔클로저에 내에서 배열된다.
도 38a는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 메인 릴레이(3810)가 설치되고, 메인 차단기(3820)가 설치되며, 버스바(3801 및 3802)를 갖는 릴레이 하우징(3830)을 포함하는 예시적인 어셈블리의 정면도를 도시하고, 도 38b는 측면도를 도시하고, 도 38c는 저면도를 도시하고, 도 38d는 사시도를 도시하고, 도 38e는 분해 사시도를 도시하고, 그리고 도 38f는 측면 분해도를 도시한다. 메인 릴레이(3810)는 두 개의 각각의 버스바(3801 및 3802)(예를 들면, L1 및 L2)에 커플링되는 두 개의 제1 단자를 포함한다. 메인 릴레이(3810)는 메인 차단기(3820)의 두 개의 각각의 단자(예를 들면, L1 및 L2에 대응함)에 커플링되는 두 개의 제2 단자를 또한 포함한다. 메인 차단기(3820)는, 예를 들면, 전기 미터기로부터 L1 및 L2에 커플링된다. 메인 릴레이(3810)는, 패널 및 패널 회로를 AC 소스(예를 들면, 유틸리티 서비스 드랍)로부터 분리하도록 구성되기 때문에, "아일랜드형 릴레이"로서 또한 지칭될 수도 있다. 예시되는 바와 같이, 전류 센서(3811)(예를 들면, 변류기 또는 임의의 다른 적절한 전류 센서)는 AC 라인에서의 전류를 감지하기 위해 L1 및 L2의 각각 상에 설치된다. 예를 들면, 전류 센서는, 제어 회로부가 L1 및 L2 중 어느 하나 또는 둘 모두에서의 전류(예를 들면, 순시, 평균 또는 다르게는 유도된 전류)를 결정할 수도 있도록 와이어를 통해 제어 회로부에 커플링될 수도 있다. 도 38a 내지 도 38d에서 예시되는 두 개의 케이블 부분(3899)은 솔리드 코어 변류기에 대응하는 센서 와이어를 포함한다.
도 39는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 예시적인 분기 릴레이(3900)의 사시도를 도시한다. 차단기 탭(3920)은, 분기 회로 차단기(예를 들면, 도 35a 및 도 37b의 분기 회로 차단기(3320) 중 하나)가 전기적으로 커플링되는 보조(secondary) 단자(예를 들면, 도 33a 내지 도 34의 2차 단자(3311))이다. 메인 버스 탭(3911)은 버스바에 고정되는 제1 단자(예를 들면, 도 33a 내지 도 34의 제1 단자(3312))이다. 션트 감지 핀(3950)은, 션트(3960)(예를 들면, 이것은 정밀한, 또는 정확하게 공지된 저항성 엘리먼트를 포함함) 양단의 전압 차이를 측정하기 위해 와이어가 부착될 수도 있는(예를 들면, 크림핑될(crimped) 수도 있는, 납땜될 수도 있는, 클램핑될(clamped) 수도 있는, 또는 등등) 전기 단자를 제공할 수도 있다. 감지 핀(3951)은, (예를 들면, 대응하는 분기 회로 차단기 바로 앞의) 분기 릴레이(3900)의 출력에서 전압을 측정하기 위해 와이어가 부착될 수도 있는(예를 들면, 크림핑될 수도 있는, 납땜될 수도 있는, 클램핑될 수도 있는, 또는 등등) 전기 단자를 제공할 수도 있다. 예를 들면, 감지 핀(3951) 및 션트 감지 핀(3950)은 분기 릴레이(3900)의 상태, 분기 릴레이(3900)의 동작 조건, 또는 분기 릴레이(3900)에 대한 임의의 다른 적절한 정보를 결정하기 위해 제어 회로부에 커플링될 수도 있다. 메인 버스 탭(3911)은 버스바의 스터드 또는 버스바에 부착되는 볼트에 고정되도록 구성된다. 션트(3960)는, 임의의 적절한 전기적 속성(예를 들면, 저항, 임피던스 및 온도 의존성) 및 전류를 측정하기 위한 임의의 적절한 기하학적 형상(예를 들면, 편평함, 원통형, 감김(wound), 전극을 갖는 박막)을 갖는 임의의 적절한 재료(예를 들면, 망간, 금속 권선(metallic wound wire), 얇은 유전체, 탄소 필름과 같은 금속 또는 금속 합금)를 포함할 수도 있다.
도 40은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 예시적인 분기 릴레이(3900) 및 회로 차단기(4020)의 사시도를 도시한다. 분기 회로 차단기(4020)는 차단기 탭(3920)(예를 들면, 제2 단자)에 고정된다. 예를 들면, 분기 회로 차단기(4020)는, 차단기 탭(3920)을 클램핑하여, 분기 회로 차단기(4020)와 분기 릴레이(3900) 사이의 전기적 접촉을 유지하는 클램프 메커니즘을 포함할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 데드프론트(도시되지 않음)는, 차단기 탭(3920)이 돌출하는 개구를 제외하고, 분기 회로 차단기(4020)를 분기 릴레이(3900)로부터 물리적으로 분리할 수도 있다.
도 41은, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 분기 회로를 구비하는 예시적인 패널(4100)의 분해 사시도를 도시한다. 예시되는 바와 같이, 데드프론트가 옵션 사항으로 포함될 수도 있지만, 패널(4200)에서는 인스톨러 데드프론트가 포함되지 않는다. 예를 들면, 메인 버스바(4101 및 4102)는 분기 연장부(예를 들면, 분기 릴레이(4110)가 고정되는, 안쪽으로 연장되는 구조물)에서 각각의 전류 션트를 포함할 수도 있다. 또 다른 예에서, 메인 버스바(4101 및 4102)는 도 41에서 예시되는 바와 같은 빗형 구조물(comb-like structure), 및 션트 양단의 전압 강하를 기초하여 분기 전류를 결정하기 위한 감지 핀 또는 단자를 갖는 전류 션트를 포함할 수도 있는 분기 릴레이(4110) 중 하나를 고정하도록 구성되는 각각의 연장부를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 분기 릴레이(4110)의 각각은 (예를 들면, 배선 하니스(wiring harness)의) 전기 커넥터와 결합되도록, 와이어 번들 또는 케이블의 개개의 종단 커넥터와 결합하도록, 임의의 다른 적절한 전기 인터페이스에 솔더링되도록, 또는 이들의 임의의 조합을 행하도록 구성되는 전기 단자를 포함할 수도 있다. 분기 회로 차단기(4120)가 설치될 수도 있으며, 보호된 AC 전력을 제공하기 위해 각각의 분기 릴레이(4110)의 제2 단자에 전기적으로 커플링될 수도 있다. 예를 들면, 각각의 분기 회로 차단기(4120)는, (예를 들면, AC 전압을 제공하기 위해) 배선이 고정될 수도 있는 단자를 포함한다. 외부 데드프론트(도시되지 않음)는 분기 회로 차단기(4120)를 피복하도록 설치되어, 유저가 상호 작용할 수도 있는 회로 차단기 토글(4121)에 대해서만 액세스를 제공할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 분기 회로 차단기(4120)의 각각은 버스바(4101 또는 4102)와 결합될 수도 있고 단일의 출력 단자를 포함할 수도 있으며, 대응하는 뉴트럴 와이어는, 예를 들면, 나사 단자를 갖는 뉴트럴 버스바에서 종단될 수도 있다. 본 개시의 몇몇 실시형태에 따라, 임의의 적절한 용량 또는 동작 특성을 갖는 임의의 적절한 타입의 분기 회로 차단기(4120)(예를 들면, 수동 차단기, 제어 가능한 차단기, 치터 차단기, 쌍극자 차단기)가 포함될 수도 있다. 어셈블리는 백킹 플레이트(4103), 버스바(4101 및 4102), 릴레이 레이어(예를 들면, 버스바(4101 또는 4102)에 부착되는 분기 릴레이(4110)의 어레이), 데드프론트 레이어(예를 들면, 도시되지 않음), 회로 차단기 레이어(예를 들면, 버스바(4101 또는 4102)에 각각 부착되는 분기 회로 차단기(4120)의 어레이), 및 고객 데드프론트 레이어(도시되지 않음)를 포함할 수도 있는데, 이들 모두는 전기 엔클로저에 내에서 배열된다. 몇몇 실시형태에서, 예시되는 바와 같이, 와이어(4155)는 센서 신호(예를 들면, 전압 신호)를 각각의 릴레이(4110)에 통합되는 전류 션트로부터 제어 보드(4150 및 4151)(예를 들면, 이들은 션트 양단의 전압 강하에 기초하여 전류를 결정할 수도 있음)로 송신하도록 구성될 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 예시되는 바와 같이, 와이어(4155)는 제어 보드(4150 및 4151)로부터 분기 릴레이(4110)의 적절한 단자로 릴레이 제어 신호를 송신하도록 구성될 수도 있다.
도 42는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 분기 회로(4220), 메인 차단기(4208), 및 단권 변압기(4290)를 구비하는 예시적인 설치된 패널(4200)의 사시도를 도시한다. 예를 들면, 고객의 데드프론트, 패널 전면, 유입 도관(incoming conduit) 및 AC 라인, 유출 분기 회로 도관(outgoing branch circuit conduit) 및 대응하는 와이어를 포함하는 여러 컴포넌트는 명확화를 위해 도 42에서는 도시되지 않는다. 몇몇 실시형태에서, 전기 패널(4200)은 주택 구조물에서(예를 들면, 벽 사이의 간격이 16 인치인 2×4 각목(two-by-four)(4280) 사이에서) 설치되도록 구성된다. 예시되는 바와 같이, 메인 라인(L1 및 L2), 및 뉴트럴 라인은 전기 미터기로부터 패널(4200)의 상단을 통해(예를 들면, 패널 상단의 녹아웃에 커플링되는 도관에서) 도입된다. 그 다음, 메인 라인은 메인 차단기(4208)로, 메인 릴레이(도시되지 않음)로, 메인 버스바로, 션트를 갖는 분기 릴레이로, 분기 회로 차단기로, 그리고 마지막으로 분기 회로(예를 들면, 주택용 배선 및 콘센트 및 궁극적으로 전기 부하)로 라우팅된다. 예시되는 바와 같이, 단권 변압기(4270)가 포함되고, 외부 디바이스(도시되지 않음)에 커플링된다. 외부 디바이스는 (예를 들면, 태양 광 PV 설치로부터의) 인버터 또는 다른 비 그리드(non-grid) AC 소스를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 단권 변압기는 고정된 권선 비율(예를 들면, 고정된 전압 비율)을 갖는다. 몇몇 실시형태에서, 자동변압기(4270)는 가변적이고 제어 가능한 권선 비율(예를 들면, 가변 전압 비율)을 갖는다. 예를 들면, 단권 변압기(4270)는 릴레이를 통해 메인 버스바 및 뉴럴 라인에 커플링될 수도 있다. 그리드에 연결되는 경우, 단권 변압기(4270)는 버스바 및 뉴트럴로부터 분리될 수도 있다. 아일랜드형인 경우, 메인 릴레이 및/또는 차단기(4208)는 개방될 수도 있고, 단권 변압기(4270) 릴레이는 폐쇄될 수도 있으며, 따라서, 분기 회로 뉴트럴을 인버터 뉴트럴에 전기적으로 커플링하고, 단권 변압기에서 적절한 전압 변환을 가지면서 메인 버스바를 인버터의 라인에 커플링한다.
도 42에서 예시되는 컴퓨터(4240)는 전기 패널의 양태를 관리 및 제어하도록 구성되는 제어 회로부를 포함한다. 예를 들면, 컴퓨터(4240)는 (예를 들면, 분기 회로(4220)의) 하나 이상의 메인 릴레이(예를 들면, 메인 차단기(4208)에 커플링됨), 하나 이상의 분기 릴레이, 임의의 다른 적절한 릴레이 또는 제어 가능한 스위치, 또는 이들의 임의의 조합의 스로우 위치(throw position)를 제어하도록 구성될 수도 있다. 또 다른 예에서, 컴퓨터(4240)는 (예를 들면, 릴레이의 상태를 결정하기 위한) 감지 핀, (예를 들면, 전류를 결정하기 위한) 션트 감지 핀, (예를 들면, 전류를 결정하기 위한) 전류 센서, (예를 들면, 전압을 결정하기 위한) 전압 센서, (예를 들면, 표면, 컴포넌트, 또는 환경 온도를 결정하기 위한) 온도 센서로부터의 아날로그 신호, 임의의 다른 적절한 신호, 또는 이들의 임의의 조합을 수신하도록 구성될 수도 있다. 컴퓨터(4240)는, 전력 공급부, 전력 컨버터(예를 들면, DC-DC, AC-AC, DC-AC, 또는 AC-DC 컨버터), 디지털 I/O 인터페이스(예를 들면, 커넥터, 핀, 헤더, 또는 케이블 피그테일), 아날로그 대 디지털 컨버터, 신호 컨디셔너(예를 들면, 증폭기, 필터, 변조), 네트워크 컨트롤러, 유저 인터페이스(예를 들면, 디스플레이 디바이스, 터치스크린, 키패드), 메모리(예를 들면, 솔리드 스테이트 메모리, 하드 드라이브, 또는 다른 메모리), 프로그래밍된 컴퓨터 명령어를 실행하도록 구성되는 프로세서, 임의의 다른 적절한 기기, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 도 42의 패널(4200)은 분기 릴레이, 메인 릴레이, 및 컴퓨터에 커플링되는 하나 이상의 제어 보드를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 컴퓨터(4240)는 분기 릴레이, 메인 릴레이, 센서, 패널의 임의의 다른 적절한 컴포넌트, 또는 이들의 임의의 조합에 직접적으로 커플링된다.
예시적인 예에서, 도 31 내지 도 42의 맥락에서, 전기 패널은 분기 회로 모니터링을 허용할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 각각의 회로가 각각의 회로를 통해 흐르는 전류를 측정하도록 구성되는 통합 션트(예를 들면, 캘리브레이팅된 저항 엘리먼트를 가짐)로 채워지기 때문에, 높은 정확도의 분기 회로 모니터링이 달성될 수도 있다. 각각의 분기 회로에서의 전력은 전류 및 전압에 기초하여 결정될 수도 있다. 각각의 분기 회로의 경우, 이 기능성은 실제 전력, 무효 전력(reactive power), 에너지, 임의의 다른 적절한 파라미터, 또는 이들의 임의의 조합의 인라인 측정(in-line measurement)을 수행하는 기능을 제공한다. 몇몇 실시형태에서, 패널에 진입하는 메인(예를 들면, L1 및 L2)의 경우, 높은 정확도의 솔리드 코어 전류 센서(예를 들면, 전류 션트)가 각각의 버스바 상에서 조립되어 각각의 분기 회로에 대한 에너지 계량(예를 들면, 가정 전체 계량)을 제공한다. 몇몇 실시형태에서, 제어 보드는 사전 조립된 션트, (예를 들면, 개장된 PV 회로, 하위 패널, 또는 패널에 연결되는 다른 유사한 디바이스를 측정하기 위한) 분할 코어 CT 입력, 또는 둘 모두를 수용하도록 설계된다.
예시적인 예에서, 도 31 내지 도 42의 맥락에서, 전기 패널은 분기 회로 제어를 허용할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 각각의 분기 회로는, 메인 버스바 상에 직접적으로 장착되고, 따라서, 개개의 회로 레벨 제어를 허용하는 제어 가능한 릴레이와 적합된다. 몇몇 실시형태에서, 분기 릴레이의 입력은 전기 패널 내에서의 용이한 설치를 허용하고 차단기 탭은 표준 몰드 케이스 회로 차단기(standard molded-case circuit breaker)를 수용하도록 설계된다. 몇몇 실시형태에서, 각각의 릴레이는 제어 회로부에 의해 실시간으로 그리고 독립적으로 작동되고, 따라서, 패널 내에서 소프트웨어 정의 부하 제어를 허용한다. 몇몇 실시형태에서, 릴레이는, 분기 회로 차단기가 장착되는 차단기 탭이 설치자에 대한 패널의 유일한 노출된 컴포넌트가 되도록(예를 들면, 인스톨러 데드프론트가 릴레이의 나머지 부분을 숨김) 설계된다. 몇몇 실시형태에서, 분기 릴레이 차단기 탭은, 릴레이의 스로우 위치를 실시간으로 검출하도록 구성되는 감지 핀을 구비한다(예를 들면, 감지 핀에서의 전압에 기초한 온 또는 오프). 릴레이는, 본 개시의 몇몇 실시형태에 따른, 임의의 적절한 정격, 용량, 또는 동작 특성을 가질 수도 있다. 예시적인 예에서, 분기 릴레이는, 분기 회로 차단기가 수동 안전 디바이스로서 정상적으로 동작하는 것을 허용하는 90A(예를 들면, 통상적인 주택용 회로 또는 회로 차단기보다 더 높음)로 정격될 수도 있다.
예시적인 예에서, 도 31 내지 도 42의 맥락에서, 전기 패널은, 분기 레벨 감지 및 작동을 허용하는 아키텍쳐를 구비할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 분기 레벨 감지 및 작동은 제어 보드를 사용하여 달성된다. 몇몇 실시형태에서, 제어 보드는 복수의 션트 저항기로부터 아날로그 신호를 수신하도록 구성된다. 몇몇 실시형태에서, 제어 보드는 제어 회로부로부터 제어 신호(예를 들면, 게이트웨이 컴퓨터에 의해 생성되는 저전압 DC 신호)를 수신하도록 구성되는 릴레이 드라이버를 포함할 수도 있다. 제어 보드는, 아날로그 대 디지털 컨버터, 디지털 I/O 인터페이스, 전력 공급부 또는 전력 변환 모듈, 임의의 다른 적절한 컴포넌트 또는 기능성, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 전기 패널은, 두 개의 제어 보드를 포함하며, 패널 내부의 양 측 상에 하나씩 배열되며 복수의 회로를 (예를 들면, 동시에) 관리하는 능력을 각각 갖는 두 개의 제어 보드를 포함한다. 예를 들면, 패널은 패널의 각각의 측 상에서 20 개의 회로 분기를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 버스바 구성은, 라인(L1 및 L2) 연결을 상호 변경하는 것을 허용하여, (예를 들면, L1 및 L2 둘 모두에 커플링되는 240VAC 분기에 대한) 쌍극자 차단기를 연결하는 것을 가능하게 한다. 몇몇 실시형태에서, 하나 이상의 제어 보드 및 관련된 제어 로직은 전류 센서 및 릴레이 액추에이터를 그룹 또는 클러스터 단위로 구성하는 것을 허용한다. 예를 들면, 다이폴 차단기에 연결되는 상대적으로 큰 부하는, 에너지 계량 및 부하 제어의 목적을 위해 단일의 분기로서 간주되도록 구성될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 제어 보드는, 추가적인 계산을 수행할 수 있을 뿐만 아니라 소프트웨어 애플리케이션을 지원할 수도 있는 메인 보드(예를 들면, 캐리어 보드)에 연결된다.
예시적인 예에서, 도 31 내지 도 42의 맥락에서, 전기 패널은 하나 이상의 단권 변압기(예를 들면, 단일의 권선 변압기)를 포함할 수도 있다. 많은 태양 광/하이브리드 인버터는, 위상 균형 부하(phase-balanced load)에 대한 뉴트럴 기준을 제공하기 위해 외부 단권 변압기를 필요로 한다. 몇몇 실시형태에서, 전기 패널은, (예를 들면, 아일랜드형인 경우) 오프 그리드 동작 동안 (예를 들면, 한 쌍의 릴레이를 통해) 인에이블되는/소싱되는(sourced) 단권 변압기를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 제어 회로부는, 단권 변압기가 오프 그리드 동작 동안 하나 이상의 버스바에만 연결되는 것을 보장하는 제어 로직을 포함할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 전기 패널은 단권 변압기에 대한 적절한 냉각을 제공하도록 설계된다. 예를 들면, 냉각은, 핀(fin), 팬, 열 교환기, 임의의 다른 적절한 컴포넌트, 또는 이들의 임의의 조합과 같은 수동 또는 능동 냉각 엘리먼트에 의해 달성될 수도 있다. 단권 변압기는 고정된 1차-2차 전압 비율을 포함할 수도 있거나, 또는 가변 1차-2차 전압 비율을 포함할 수도 있다. 예시적인 예에서, 태양 광 PV 인버터는 제1 AC 전압을 제공할 수도 있는데, 제1 AC 전압은 버스바와 패널의 뉴트럴 사이의 라인-뉴트럴 전압을 매치시키기 위해 단권 변압기에 의해 감소될 수도 있다. 따라서, 태양 광 PV 시스템은 전기 부하에 의해 요구하는 것과 동일한 AC 전압을 출력할 필요가 없다.
예시적인 예에서, 도 31 내지 도 42의 맥락에서, 전기 패널은 하나 이상의 버스바를 포함할 수도 있다. 각각의 버스바는, 메인 차단기 및 메인 릴레이 뿐만 아니라, 대응하는 션트 저항기를 갖는 복수의 분기 릴레이를 통해 복수의 분기 회로 차단기에 쉽게 커플링되도록 설계될 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 버스바는, 패널 내부의 L1, L2 구성이 (예를 들면, 산업 표준을 충족하도록) 보존되는 것을 보장하면서 각각의 분기 릴레이와의 용이한 정렬 및 조립을 허용하도록 나사형 스터드(예를 들면, pem 스터드)를 포함할 수도 있거나 또는 함께 설치될 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 버스바는, 분기 회로 차단기에 대한 필요 없이, 하위 패널과 같은 디바이스가 패널로부터 전력을 공급받는 것을 허용하기 위한 단자(예를 들면, 스프링 단자 또는 나사 단자)를 가지고 설계된다.
예시적인 예에서, 도 31 내지 도 42의 맥락에서, 전기 패널은 하나 이상의 데드프론트를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시형태에서, 감지 및 릴레이 작동 메커니즘 및 제어 보드는, 설치 프로세스가 단순화/모듈화되는 것을 보장하기 위해, 인스톨러 데드프론트 아래에서 조립된다. 몇몇 실시형태에서, 플러그 온 뉴트럴 차단기(plug-on neutral breaker)가 각각의 회로에 대한 전류 복귀의 경로와 정렬되는 것 및 그 전류 복귀의 경로로서 기능하는 것 둘 모두를 허용하기 위해 뉴트럴 바가 인스톨러 데드프론트 상에 장착된다. 몇몇 실시형태에서, 릴레이의 유일한 노출된 부분은, 분기 회로 차단기가 장착되는 차단기 탭이다. 몇몇 실시형태에서, 전기 패널은 차단기의 전면에서 이어지는 고객 데드프론트 및 차단기 토글만을 고객에게 노출시키는 부하 배선을 포함한다(예를 들면, 패널은 인스톨러 데드프론트 및 고객 데드프론트를 포함할 수도 있지만, 그러나 반드시 그럴 필요는 없다). 몇몇 실시형태에서, 시스템을 디버깅하는 것뿐만 아니라, 개개의 회로의 상태에 대한 시각적 피드백을 제공하는 것의 용이성을 위해, 각각의 분기 회로에 대한 상태 표시등(status light)이 고객 데드프론트 상에 임베딩된다. 예를 들면, 복수의 LED가 데드프론트 상에 포함될 수도 있고, LED는 LED를 턴온 및 턴오프하도록 구성되는 제어 회로부에 배선될 수도 있다. 또 다른 예에서, LED는 패널 또는 패널에 커플링되는 회로의 다양한 상태를 나타내도록 구성되는 상이한 컬러, 사이즈, 또는 형상의 LED를 포함할 수도 있다.
전술한 내용은 단지 본 개시의 원리를 예시하는 것에 불과하며, 본 개시의 범위를 벗어나지 않으면서 기술 분야의 숙련된 자에 의해 다양한 수정이 이루어질 수도 있다. 상기 설명된 실시형태는 제한이 아니라 예시의 목적을 위해 제시된다. 본 개시는 또한 본원에서 명시적으로 설명되는 것들 이외의 많은 형태를 취할 수 있다. 따라서, 본 개시는 명시적으로 개시된 방법, 시스템, 및 장치로 제한되는 것이 아니라, 다음의 청구범위의 취지 내에 있는 그들의 변형예 및 수정예를 포함하도록 의도된다는 것이 강조된다. 예를 들면, 본 개시의 예시적인 전기 패널, 컴포넌트, 어셈블리, 구성, 사용 사례, 기술, 및 방법 중 임의의 것은, 본 개시에 따라, 결합될 수도 있거나, 함께 구현될 수도 있거나, 협력하여 구현될 수도 있거나, 생략될 수도 있거나, 또는 다르게는 수정될 수도 있다.
전술한 내용은 단지 본 개시의 원리를 예시하는 것에 불과하며, 본 개시의 범위를 벗어나지 않으면서 기술 분야의 숙련된 자에 의해 다양한 수정이 이루어질 수도 있다. 상기 설명된 실시형태는 제한이 아니라 예시의 목적을 위해 제시된다. 본 개시는 또한 본원에서 명시적으로 설명되는 것들 이외의 많은 형태를 취할 수 있다. 따라서, 본 개시는 명시적으로 개시된 방법, 시스템, 및 장치로 제한되는 것이 아니라, 다음의 청구범위의 취지 내에 있는 그들의 변형예 및 수정예를 포함하도록 의도된다는 것이 강조된다.
Claims (18)
- 시스템에 있어서,
적어도 하나의 AC 라인에 커플링되도록 구성되는 적어도 하나의 버스바(busbar);
상기 적어도 하나의 버스바에 커플링되는 제1 단자 및 각각의 회로 차단기에 커플링되도록 구성되는 제2 단자를 각각 포함하는 복수의 분기 릴레이(branch relay); 및
상기 복수의 분기 릴레이 중 적어도 하나의 각각의 분기 릴레이에 각각 대응하는 복수의 전류 센서를 포함하는, 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 분기 릴레이의 전방에 배열되는 데드프론트(deadfront)를 더 포함하되, 상기 데드프론트는,
각각의 분기 릴레이의 전기 단자가 각각의 개구를 통해 전방으로 돌출되는 것을 허용하는 상기 복수의 분기 릴레이에 대응하는 복수의 개구를 포함하는 것인, 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 전류 센서는,
상기 복수의 분기 릴레이의 분기 릴레이와 통합되는 적어도 하나의 션트(shunt) - 상기 적어도 하나의 션트는 전류가 상기 션트를 통해 흐를 때 전압 강하를 나타내도록 구성됨 - ;
상기 션트에 커플링되며 상기 전류를 나타내는 센서 신호를 제어 회로부(control circuitry)에 송신하도록 구성되는 적어도 하나의 센서 와이어를 포함하는 것인, 시스템. - 제1항에 있어서,
단권 변압기(autotransformer) - 상기 단권 변압기는,
적어도 하나의 주 리드(primary lead) 및 뉴트럴(neutral), 및
적어도 하나의 보조 리드(secondary lead)를 포함함 - ;
상기 적어도 하나의 보조 리드를 상기 적어도 하나의 버스바에 커플링하며 아일랜딩(islanding) 동안 폐쇄되도록 그리고 상기 적어도 하나의 버스바가 그리드에 연결될 때 개방되도록 구성되는 적어도 하나의 단권 변압기 라인 릴레이; 및
상기 뉴트럴을 뉴트럴 바(neutral bar)에 커플링하며 아일랜딩 동안 폐쇄되도록 그리고 상기 적어도 하나의 뉴트럴 바가 그리드에 연결되는 경우 개방되도록 구성되는 적어도 하나의 단권 변압기 뉴트럴 릴레이(autotransformer neutral relay)를 더 포함하는, 시스템. - 제1항에 있어서,
AC 라인에 그리고 상기 적어도 하나의 버스바에 커플링되도록 구성되는 메인 스위치; 및
상기 메인 스위치와 일렬로(in-line) 배열되는 메인 릴레이를 더 포함하는, 시스템. - 제1항에 있어서,
제어 회로부를 더 포함하되,
상기 제어 회로부는,
적어도 하나의 메인 릴레이,
상기 복수의 분기 릴레이, 및
상기 복수의 전류 센서에 커플링되고,
상기 제어 회로부는,
상기 적어도 하나의 메인 릴레이의 온-오프 상태를 제어하도록,
상기 복수의 분기 릴레이의 온-오프 상태를 제어하도록, 그리고
상기 복수의 전류 센서에 적어도 부분적으로 기초하여 각각의 분기 릴레이에 대응하는 전류를 결정하도록 구성되는 것인, 시스템. - 제1항에 있어서,
제어 회로부는 네트워크 또는 모바일 디바이스와 통신하도록 구성되는 통신 기기를 더 포함하는 것인, 시스템. - 제7항에 있어서,
상기 통신 기기는 에너지 정보를 송신하도록 구성되는 것인, 시스템. - 제5항에 있어서,
상기 복수의 분기 릴레이의 각각의 분기 릴레이는 각각의 회로에 커플링되고, 제어 회로부는 또한 각기 각각의 회로의 사용량을 모니터링하도록 구성되는 것인, 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 버스바에 커플링되는 AC-DC 인버터를 더 포함하되, 상기 AC-DC 인버터는 DC 버스를 관리하도록 구성되는 것인, 시스템. - 제10항에 있어서,
제2 DC 버스를 관리하도록 구성되는 DC-DC 컨버터를 더 포함하는, 시스템. - 제10항에 있어서,
상기 DC 버스는 태양 광 PV 시스템(solar PV system)에 커플링되도록 구성되는 것인, 시스템. - 제10항에 있어서,
상기 DC 버스는 에너지 축전 디바이스(energy storage device)에 커플링되도록 구성되는 것인, 시스템. - 제1항에 있어서,
각각의 제어 가능한 차단기의 제1 제어 가능한 차단기에 커플링되는 전기 차량 충전 스테이션을 더 포함하는, 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 버스바에 커플링되는 AC-DC 인버터 - 상기 AC-DC 인버터는 DC 버스를 관리하도록 구성됨 - ; 및
상기 DC 버스에 커플링되는 태양 광 PV 시스템을 더 포함하는, 시스템. - 제1항에 있어서,
제어 회로부에 커플링되는 터치스크린을 더 포함하되, 상기 터치스크린은 디스플레이를 제공하도록 그리고 햅틱 입력을 수신하도록 구성되는 것인, 시스템. - 제1항에 있어서,
제어 회로부에 커플링되는 메인 분리부(main disconnect)를 더 포함하되, 상기 제어 회로부는 상기 메인 분리부를 제어하도록 구성되는 것인, 시스템. - 제1항에 있어서,
적어도 하나의 제어 가능한 차단기는 전기 부하에 커플링되도록 구성되고, 상기 제어 회로부는 또한 상기 전기 부하에 대한 에너지 정보를 결정하도록 구성되는 것인, 시스템.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201962804457P | 2019-02-12 | 2019-02-12 | |
| US62/804,457 | 2019-02-12 | ||
| PCT/US2020/017993 WO2020168001A1 (en) | 2019-02-12 | 2020-02-12 | Integrated electrical panel |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20210120107A true KR20210120107A (ko) | 2021-10-06 |
Family
ID=69811902
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020217029290A KR20210120107A (ko) | 2019-02-12 | 2020-02-12 | 통합 전기 패널 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (3) | US11342754B2 (ko) |
| EP (1) | EP3924993A1 (ko) |
| KR (1) | KR20210120107A (ko) |
| CN (1) | CN113597658A (ko) |
| AU (1) | AU2020223027A1 (ko) |
| CA (1) | CA3129830A1 (ko) |
| WO (1) | WO2020168001A1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102625538B1 (ko) * | 2023-02-15 | 2024-01-16 | (주)이브이파트너스 | 릴레이보드 탈부착형 전기자동차 충전장치 |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210120107A (ko) | 2019-02-12 | 2021-10-06 | 스판.아이오, 인크. | 통합 전기 패널 |
| MX2021015983A (es) * | 2019-07-03 | 2022-01-24 | Alpha Tech Services Inc | Sistemas y métodos de distribución de señal de energía por cable coaxial. |
| US11552500B2 (en) | 2019-09-17 | 2023-01-10 | Span.IO, Inc. | Systems and methods for managing electrical loads |
| US11381090B2 (en) | 2020-10-05 | 2022-07-05 | ATMA Energy, LLC | Systems and methods for dynamic control of distributed energy resource systems |
| NO347064B1 (en) * | 2021-01-20 | 2023-05-02 | Wtw As | A compact contactor module |
| US11355903B1 (en) | 2021-02-08 | 2022-06-07 | Schneider Electric USA, Inc. | Electrical panel with distributed energy resources compartment and pre-wiring for solar inverter connection |
| IL281685B2 (en) * | 2021-03-21 | 2023-10-01 | Ik Innovations Llc | A device and method for controlling the connection of power supplies to the power grid |
| US11522366B1 (en) * | 2021-07-20 | 2022-12-06 | Lunar Energy, Inc. | Photovoltaic disconnect |
| EP4180824A1 (en) * | 2021-11-12 | 2023-05-17 | Future Systems Besitz GmbH | Function enhancement control cabinet busbar module |
| DE102022110037A1 (de) * | 2022-04-26 | 2023-10-26 | Ge-T Gmbh | Ladesystem und Nachrüstsatz für ein Ladesystem zum bidirektionalen Laden einer Batterie eines Elektrofahrzeugs |
| WO2023212139A1 (en) * | 2022-04-27 | 2023-11-02 | Iotecha Corp. | Auxiliary devices for vehicle (ev) chargers and methods of making and using the same |
| US11927939B2 (en) | 2022-04-27 | 2024-03-12 | Iotecha Corp. | Auxiliary devices for vehicle (EV) chargers and methods of making and using the same |
| WO2023209174A1 (en) * | 2022-04-28 | 2023-11-02 | Asennustekniikka Lyytinen Oy | Power distribution arrangement and system for dynamic load management |
Family Cites Families (36)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT1320622B1 (it) | 2000-09-05 | 2003-12-10 | Wrap Spa | Sistema e dispositivo per il monitoraggio di almeno una utenzaelettrica domestica, in particolare un elettrodomestico. |
| IES20050580A2 (en) | 2004-09-02 | 2006-03-08 | Edward Joseph Edmonds | A control apparatus |
| EP1925063A2 (en) | 2005-09-12 | 2008-05-28 | Siemens Energy & Automation, Inc. | Selection line and serial control of remote operated devices in an integrated power distribution system |
| US20090018706A1 (en) | 2005-11-25 | 2009-01-15 | Lupu Wittner | Flexible electric load management system and method therefore |
| US7692112B2 (en) | 2006-01-10 | 2010-04-06 | Siemens Industry, Inc. | Control module |
| US7795550B2 (en) | 2006-07-13 | 2010-09-14 | Siemens Industry, Inc. | Tie bar for two pole switching device |
| ITBG20070026A1 (it) | 2007-05-04 | 2008-11-05 | Abb Service Srl | Dispositivo di interruzione installabile secondo diverse configurazioni operative. |
| US8700187B2 (en) | 2007-08-28 | 2014-04-15 | Consert Inc. | Method and apparatus for actively managing consumption of electric power supplied by one or more electric utilities |
| US8183826B2 (en) | 2009-05-15 | 2012-05-22 | Battelle Memorial Institute | Battery charging control methods, electric vehicle charging methods, battery charging apparatuses and rechargeable battery systems |
| US7906937B2 (en) * | 2009-06-02 | 2011-03-15 | Coulomb Technologies, Inc. | Overcurrent and ground fault protection in a networked charging station for electric vehicles |
| US9434268B2 (en) | 2009-08-11 | 2016-09-06 | Siemens Industry, Inc. | Electrical distribution system recharging station for electric vehicles |
| US10120446B2 (en) * | 2010-11-19 | 2018-11-06 | Apple Inc. | Haptic input device |
| US8488302B2 (en) * | 2011-04-14 | 2013-07-16 | Eaton Corporation | Circuit breaker panel |
| US8633678B2 (en) | 2011-05-10 | 2014-01-21 | Leviton Manufacturing Co., Inc. | Electric vehicle supply equipment with over-current protection |
| IL218927A0 (en) | 2012-03-29 | 2012-07-31 | Better Place GmbH | System and method for managing electric grid power supply |
| GB2504314A (en) | 2012-07-25 | 2014-01-29 | Schneider Electric Ltd | Electrical distribution board safety isolator |
| US8908355B2 (en) | 2012-09-06 | 2014-12-09 | Schneider Electric USA, Inc. | Emergency lighting control panel |
| US20140088780A1 (en) | 2012-09-26 | 2014-03-27 | Hongxia Chen | Automatic local electric management system |
| US20160075246A1 (en) | 2013-04-26 | 2016-03-17 | Schneider Electric USA, Inc. | Method of branch circuit capacity utilization for electric vehicle charging |
| US9787082B2 (en) | 2013-12-06 | 2017-10-10 | Eaton Corporation | System and method for adjusting the trip characteristics of a circuit breaker |
| US20150316944A1 (en) | 2014-05-02 | 2015-11-05 | Michel Raymond Thellend | Smart Electrical Panel Enclosure |
| US9831664B1 (en) | 2014-05-06 | 2017-11-28 | Google Inc. | Integrated circuit breaker panels |
| US9960637B2 (en) | 2015-07-04 | 2018-05-01 | Sunverge Energy, Inc. | Renewable energy integrated storage and generation systems, apparatus, and methods with cloud distributed energy management services |
| US10334154B2 (en) | 2015-08-31 | 2019-06-25 | Snap Inc. | Automated adjustment of digital image capture parameters |
| US10312684B2 (en) | 2015-11-18 | 2019-06-04 | Seyed Ali Nabavi Niaki | System and method for intelligent static transfer switch with smart home power management |
| US20170302039A1 (en) * | 2016-03-06 | 2017-10-19 | Qtran, Inc. | Load center and busway |
| DE102016114740B3 (de) | 2016-08-09 | 2017-11-23 | Lisa Dräxlmaier GmbH | Elektronische Sicherung für eine elektrische Last in einem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs |
| US10424933B2 (en) | 2016-08-10 | 2019-09-24 | Tesla, Inc. | Automatic smart transfer switch for energy generation systems |
| US11050260B2 (en) | 2016-08-17 | 2021-06-29 | Tesla, Inc. | Smart main electrical panel for energy generation systems |
| WO2018156732A1 (en) | 2017-02-22 | 2018-08-30 | Iotecha Corp. | Method and apparatus for charging a battery from an isolatable electric power grid |
| US20180358839A1 (en) | 2017-06-12 | 2018-12-13 | S&C Electric Company | Multi-Function Energy Station |
| US11163271B2 (en) | 2018-08-28 | 2021-11-02 | Johnson Controls Technology Company | Cloud based building energy optimization system with a dynamically trained load prediction model |
| CN113491048A (zh) | 2018-10-04 | 2021-10-08 | 能源输入输出智能面板股份有限公司 | 集成的电气管理系统和体系架构 |
| KR20210120107A (ko) | 2019-02-12 | 2021-10-06 | 스판.아이오, 인크. | 통합 전기 패널 |
| US11552500B2 (en) | 2019-09-17 | 2023-01-10 | Span.IO, Inc. | Systems and methods for managing electrical loads |
| CA3206458A1 (en) | 2021-01-07 | 2022-07-14 | Span.IO, Inc. | Multilayer control for managing power flow |
-
2020
- 2020-02-12 KR KR1020217029290A patent/KR20210120107A/ko active Search and Examination
- 2020-02-12 US US16/789,324 patent/US11342754B2/en active Active
- 2020-02-12 EP EP20711399.4A patent/EP3924993A1/en active Pending
- 2020-02-12 AU AU2020223027A patent/AU2020223027A1/en active Pending
- 2020-02-12 CN CN202080022002.4A patent/CN113597658A/zh active Pending
- 2020-02-12 CA CA3129830A patent/CA3129830A1/en active Pending
- 2020-02-12 WO PCT/US2020/017993 patent/WO2020168001A1/en unknown
-
2022
- 2022-03-08 US US17/689,350 patent/US11770006B2/en active Active
-
2023
- 2023-08-18 US US18/235,571 patent/US20230396069A1/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102625538B1 (ko) * | 2023-02-15 | 2024-01-16 | (주)이브이파트너스 | 릴레이보드 탈부착형 전기자동차 충전장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113597658A (zh) | 2021-11-02 |
| US11770006B2 (en) | 2023-09-26 |
| EP3924993A1 (en) | 2021-12-22 |
| AU2020223027A1 (en) | 2021-09-23 |
| WO2020168001A1 (en) | 2020-08-20 |
| US20230396069A1 (en) | 2023-12-07 |
| US20200259336A1 (en) | 2020-08-13 |
| CA3129830A1 (en) | 2020-08-20 |
| US20220216697A1 (en) | 2022-07-07 |
| US11342754B2 (en) | 2022-05-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11552500B2 (en) | Systems and methods for managing electrical loads | |
| US11770006B2 (en) | Integrated electrical panel | |
| US20220216728A1 (en) | Multilayer control for managing power flow | |
| US20200112199A1 (en) | Integrated electrical management system and architecture | |
| EP2672603A1 (en) | A device for connecting a single-phase device into a multiphase electric network | |
| US20170214225A1 (en) | Interconnect and metering for renewables, storage and additional loads with electronically controlled disconnect capability for increased functionality | |
| US20230120740A1 (en) | Integrated home energy management and electric vehicle charging | |
| CN114144683A (zh) | 用于电连接计量设备和分布式能源设备的系统 | |
| AU2020364326A1 (en) | Meter for use with a distributed energy resource device | |
| US20230120453A1 (en) | Integrated home energy management, home monitoring, and automated fault mitigation | |
| WO2014190389A1 (en) | Intelligent end point metering system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination |