MXPA98007387A - Sistema y metodo para el manejo de energia del lado del usuario - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a sistema para el manejo de energía eléctrica caracterizado porque comprende la combinación de:medios de conexión eléctrica de C.A. incluyendo conductores de entrada de C.A. capaces de recibir energía eléctrica de C.A. de una empresa pública de servicio eléctrico, y medios de carga eléctrica de C.A. conectados a los conductores de entrada para dirigir energía eléctrica de C.A. al interior del sistema de manejo de energía hacia una pluralidad de cargas eléctricas asociadas, y al menos un medio de carga de C.C. asociado con el sistema de manejo de energía. Dicho sistema de manejo de energía comprendiendo al menos dos unidades surtidoras de energía de C.C. incluyendo un primer medio surtidor de energía C.A. a C.C. dedicadoa dicho medio de carga de C.C. y conectado a dichos conductores de entrada de C.A. para convertir energía eléctrica de C.A. constituyendo un primer medio surtidor de energía de C.C. y al menos un medio surtidor de energía de C.C. también dedicado a dicho medio de carga de C.C. y consistente en una fuente de corriente continua, dicha fuente de corriente continua y dicho primer medio surtidor de energía de C.C. estando aislados uno del otro, siendo capaz, cada uno, de alimentar dicho medio de carga de C.C. con toda la energía requerida para energizarlo, y medios circuitales interconectando dicho primer medio de surtidor de energía de C.C. Dicho medio surtidor de energía de C.C. y dicho medio de carga de C.C. que operan en uno de tres modos:1) un modo en el cual dicho primer medio surtidor de energía de C.C. provee la totalidad de la energía para dicho medio de carga de C.C., 2) un modo en el cual dicho primer medio surtidor de C.C. y dicho medio surtidor de energía de C.C. comparten la provisión de energía a dicho medio de carga de C.C., y 3) un modo en el cual dicho medio surtidor de energía de C.C. provee la totalidad de la energía para dicho medio de carga de C.C.

Description

SISTEMA Y MÉTODO,PARA EL MANEJO DE ENERGÍA DEL LADO DEL USUARIO. - ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere, en general, a un sistema y un método para manejar, del lado del usuario el consumo de energia suministrada por una empresa de servicio eléctrico, y más especificamente, se relaciona con un sistema y un método para reducir la demanda de energia pico, de una empresa de servicio eléctrico. Aún más especificamente, la invención se refiere a un aparato y método, 'para sensar las demandas estocásticas y otras demandas de energia pico en el domicilio o la instalación de un ^usuario, y para controlar la operación de una fuente de energia secundaria, situadas en la instalación del usuario. Además, la invención se relaciona con un aparato y con un método para desplazar cargas adquiriendo y almacenando energia eléctrica en el lado del usuario durante los periodos de demanda fuera_ de pico, y usando la energia eléctrica almacenada durante los intervalos de alta demanda. Descripción del Estado de la Técnica Usuarios de grandes cantidades de energia eléctrica consumen esta energia típicamente en forma dispareja. Esto es especialmente cierto para clientes con cargas altamente puntuantes esto es, teniendo muchas piezas de equipos con frecuentes arranques y paradas. Tales clientes pueden prever que se produzcan picos aleatorios y acumulativos en su demanda de energía. Un ejemplo pue ser el supermercado tipico, con cuatro o más sistemas de refrigeración diferentes, cada uno con sus controles propios e independientes, aportando componentes del pico de carga combinado . Un tipico perfil diario de carga para muchas instalaciones manufactureras industriales, establecimientos de venta al público y similares es producido por varias cargas actuando al azar, tal como se muestra en las figuras 1A a ID. La figura ÍA ilustra una carga de iluminación constante de veinticuatro horas diarias. La figura IB representa una carga puntuante semi-aleatoria. La figura ÍC muestra cargas semi-aleatorias de ciclo más largo, y la figura ID ilustra un perfil o esquema diario de carga compuesto idealizado, mostrando altos picos estocésticos llegando aleatoriamente a través del dia. No obstante estas fluctuaciones de la demanda de energia eléctrica, las empresas de servicios son exigidas para mantener una capacidad de generación que excede la máxima demanda de electricidad anticipada durante cualquier periodo de tiempo. Por lo tanto, las empresas de servicio deben mantener capacidades de generación muy en exceso de los requerimientos de energia eléctrica promedio para responder a tales demandas ocasionales y de relativamente corto término. La instalación y mantenimiento de tal exceso de capacidad es bastante gravoso, e incrementa dramáticamente el costo promedio de la provisión de energia eléctrica.

Con el objeto de señalar mejor el costo de proveer capacidad de generación de energía en exceso a aquellos clientes o usuarios que más la requieren, y para estimular a ellos a distribuir su demanda en forma más pareja, las tarifas de servicio aplicadas a tales clientes están típicamente divididas en al menos dos componentes. El primero es una tarifa por el uso de la energía que refleja los costos de generación y transmisión propios de la empresa. Este cargo es típicamente calculado en centavos por kilovatio-hora de energía -consumida durante un particular periodo de facturación. El segundo componente es una tarifa por demanda pico que refleja los costos del capital de la empresa de servicio, y está basado en la desviación de la energía consumida promedio por el usuario durante un predeterminado intervalo de tiempo de demanda. La tarifa de demanda pico es calculada en centavos o dólares por kilovatio de la demanda pico real. Tales cargos por demanda pico pueden ser bastante altos como porcentaje de la tarifación total sobre un particular período de factu ación. Debido al incrementado uso de. mayores tarifas por demanda pico, por las empresas de servicio, eléctrico, grandes consumidores industriales de electricidad han comenzado a investigar métodos para reducir sus demandas pico. Una propuesta es la eliminación de la demanda pico. Esta es una práctica consistente en generar secuencias de uso de los distintos equipos de tal manera que sólo un número aceptable de cargas contribuyentes son permitidas para operar simultáneamente. Este método es caro para controlar y restrictivo para los usuarioñ.

Otra posible alternativa es aumentar la eficiencia de las cargas eléctricas utilizadas por el cliente. Si bien este camino es en una dirección positiva, lleva a relativamente pequeños progresos en la reducción de la demanda pico, y es justamente la demanda pico la que tiene los mayores efectos en el régimen de pagos del usuario por su consumo. Un tercer intento es el uso de generadores de pico. Estos son generadores provistos por la empresa de electricidad para ser usados durante los períodos del día de mayor demanda. Los generadores deben estar ubicados en las proximidades del asiento del usuario. Los problemas asociados con las plantas (generadores) de pico involucran gran inversión de capital, bajo ciclo de servicio, consideraciones ambientales serias y lleva un tiempo largo su implementación. OBJETIVOS DE LA PRESENTE INVENCIÓN Es un objetivo de la presente invención proveer un sistema y un método para manejar la energía eléctrica del lado del usuario. Es otro objetivo de la presente invención proveer un aparato para reducir la demanda de energía pico de un usuario de una empresa de servicio eléctrico dirigiendo de una manera controlable energía desde una batería a una carga particular, substancial y relativamente constante, tal como iluminación fluorescente, o sea desviando la demanda normalmente derivada de la red de distribución.

Esta reducción de demanda de energía pico de un usuario de una empresa dß servicio eléctrico dirigiendo de una manera controlable energia desde una batería a una carga particular, tal como iluminación fluorescente, o sea desviando la demanda normalmente derivada de la red de distribución, es de enorme importancia y representa un mayor punto de partida del estado de la técnica al manejar rápidamente las necesidades emergentes de las cargas substanciales del usuario que podrían servirse de energía de corriente continua por separado e indistintamente desde una energia eléctrica de C.A. o desde una energía eléctrica de C.A. convertida a C.C. Es un ulterior objetivo de la presente invención proveer un aparato usado dentro de un sistema de manejo de energía para convertir energía eléctrica de C.A. en energía regulada de C.C. basado en una topología de fuente de energía en modo de conmutación de alta eficiencia, que puede usar una batería —como parte de su circuito intrínseco. Es todavía otro objetivo de la presente invención proveer un aparato para dirigir energía en forma proporcional desde un dispositivo de batería usado en un sistema de manejo de energía, en respuesta a la magnitud de la demanda de energía pico detectada por el sistema de manejo de energía. Es aún un ulterior objetivo de la presente invención proveer un sistema y método de manejo de energía, del lado del usuario, el cual puede, automática y substancialmente, aumentar la eficiencia del uso de la energía por el usuario en familias de carga importantes, tal como iluminación y otras cargas electrónicas, en relación a otros intentos del arte previo. De acuerdo con una forma de la presente invención, un sistema de manejo de energía incluye un transductor de energia que presenta uno o más sensores conectados a las líneas de energía de la red de distribución de la empresa que ingresan a la instalación del usuario. El transductor de energía mide la energía que está siendo consumida por la instalación, y provee una señal proporcional a dicho consumo. Él sistema puede además incluir un integrador conectado a la salida del transductor de energía. El integrador promedia la señal proveniente del transductor para un período de integración predeterminado, en forma muy parecida como la instalación mide el consumo de energía pico. La señal de salida del ?ntegrador está provista a una entrada de un circuito comparador, (o de un circuito amplificador diferencial, que, en efecto, actúa como un comparador) , que está incluido en el sistema. La otra entrada del circuito comparador está conectada, en forma seleccionable, a través de un apropiado circuito de conmutación a un circuito de polarización automáticamente ajustable o a un circuito manualmente ajustable para el mismo fin. Los circuitos de polarización proveen una señal de umbral de referencia al circuito comparador.

El circuito comparador compara la señal proveniente del integrador con la señal de umbral del circuito de polarización y provee una señal de salida de al menos una magnitud si la señal de salida del integ -idor es mayor o igual a la señal de umbral, y de ->1 menos otra magnitud si la señal de salida del integracor es menor que la señal umbral. El sistema de manejo de er urgía de la presente invención además incluye un convertidor de C.A. a C.C., el cual es preferentemente una -"-uente de energía del tipo de conmutación. La entrada d¿ control de la fuente de energía recibe la señal de saJ ida -tel circuito comparador (o el amplificador diferencial). La fuente de energia por conmutación recibe por lo me nos una parte de la energía de C.A. de la línea pro -miente del servicio de la instalación del usuario y convierte esta parte en energía de C.C. en su salida. La energía de C.C. del .'--ministro de energía del tipo de conmutación se provee a un circuito de aislación y distribución y a un dispoeitivo de almacenamiento, tal como una batería. El cirau co Je distribución y aislación controla y dirige la energía a una carga desde una fuente de energía de C.C. o la batería o proporcionalmente desde amb n, de acuerdo a la cantidad de energía requerida por la instalación y sensada por el transductor de energía del sistema. Estos y otros objetivos, rasgos distintivos y ventajas de esta invención ae volverán evidentes n través de la siguiente descripción detallada de las materializaciones ilustrativas de la misma, la sual deberá leerse en conjunción con los dibujos que la acompañan. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura LA es un gráfico de la demanda de energía eléctrica versus tiempo para una carga de iluminación constante de una hipotética instalación de usuario. La figura IB es un diagrama de la demanda de energía eléctrica versus tiempo para cargas puntuantes se i-aleatorias de una hipotética instalación de usuario.

La figura ÍC es un gráfico de la demanda de energía eléctrica versus tiempo para cargas puntuantes semi-aleatorias de ciclo más largo de una hipotética instalación de usuario. La figura ID es un diagrama de la demanda de energía eléctrica versus tiempo para una hipotética instalación de usuario e ilustra el perfil de carga diario idealizado para tal instalación. La figura 2 es un diagrama en bloques del sistema de manejo de energía formada en el lado del usuario de acuerdo a la presente invención y que ilustra su interfaz con las lineas de energía del servicio existentes en la instalación del usuario.

La figura 3 es un diagrama esquemático de un sistema funcional de manejo de energía formada de acuerdo a la presente invención. La figura 4 es un gráfico de demanda de energía eléctrica versus tiempo, el cual es similar en muchos aspectos al de la figura ID, ilustrando los resultados del recorte de cargas por el empleo del sistema y el método de la presente invención. 0 La figura 5 es un gráfico de demanda de energía eléctrica contra tiempo similar en muchos aspectos al de la figura 4, ilustrando el perfil de carga diario de una hipotética instalación de usuario, con el sistema de 5 manejo de energia de la presente invención. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS REALIZACIONES PREFERIDAS En relación ahora con la figura 2, se verá que un o sistema de manejo de energia del lado del usuario formado de acuerdo a la presente invención puede ser fácilmente interconectado con el cableado de energía eléctrica existente en la instalación del usuario para revelar las características de consumo del mismo. Para facilitar el 5 entendimiento de la invención, la figura 2 muestra el cableado de energia trifásico común (es decir, los cables referenciados Ll, L2 y L3 representan cada fase) y un neutro (i.e. N) viniendo de la empresa de servicio eléctrico y siendo recibido en la instalación del 0 usuario. Los cables de las tres fases Ll, L2 y L3 y el cable neutro N son recibidos por un tablero o panel principal 2 de la instalación del cliente. El tablero de distribución principal 2 distribuye la energía a través de la instalación, y en muchos casos provee energía a un tablero de distribución de iluminación 4 el cual, como su nombre lo indica, distribuye energía a los distintos circuitos de iluminación de la instalación. Esto es, el tablero principal de distribución 2 distribuye convencionalmente el cableado de energía trifásico del servicio a través de la instalación del usuario, y de esa manera distribuye la energia a las distintas cargas servidas por la instalación del cliente. Como está ilustrado en las figuras 1A a ÍC, hay tres tipos de cargas eléctricas de C-A. muy comunes las cuales pueden ser requeridas para ser satisfechas por la energía eléctrica de C.A. generada en medios eléctricos o la red pública y procediendo de la planta del usuario ilustrada, y ellas son: una carga de iluminación (ver figura ÍA) , cargas puntuantes sem-i-aleatorias (ver figura IB) , y cargas de ciclo más largo semi-aleatorias (ver figura ÍC) . Entonces, el cableado de energia trifásico Ll, L2 y L3 y el conductor neutro N conecta desde el lado del servicio público del tablero principal de distribución 2 y se extiende desde allí como conductores eléctricos de C.A. sobre el lado del usuario de este tablero en conexión con la composición de cargas que son requeridas para ser satisfechas por la energía proveniente del servicio eléctrico, como se muestra en las figuras ÍA a ÍC. Normalmente, el tablero principal de distribución 2 y el tablero de distribución de iluminación 4 están mterconectados por una o más líneas de energía 6, incluyendo una línea neutral 8, pero para los propósitos de esta invención, las líneas de interconexión entre ambos tableros están interrumpidas, como está ilustrado por las lineas punteadas en la figura 2. Deberá entenderse que las interrupciones de las líneas entre el tablero de distribución principal 2 y el tablero de distribución de iluminación 4 con la introducción del inversor 1 son necesarios solamente si la carga de iluminación no es capaz de ser energizada únicamente por corriente continua, distinta de una situación en la cual la carga de iluminación puede ser energizada, totalmente o en parte, por energía de C.A. En la medida que no es tan capaz, el inversor 1 debe ser empleado para proveer energía de C.A., todo en el caso que pudiera haber falla en el servicio eléctrico para entregar cualquier corriente alternada. De acuerdo con la presente invención, el sistema de manejo de energía incluye un transductor de energía 10. El transductor 10 tiene asociado con él sensores de voltaje o corriente 12, estando cada sensor acoplado a una respectiva fase de la línea de energía. El transductor de energía 10 sensa y mide en tiempo real la energía consumida por la instalación del usuario del servicio eléctrico, y provee una señal de salida correspondiente a esta medida. La señal de salida provista por el transductor de energía 10 es proporcional en magnitud a la energía consumida por la instalación del usuario. Por ejemplo, la señal de salida puede estar en términos de voltaje, y tener el rango de 0 a +10 voltios ó -10 voltios, la cual puede corresponder a un consumo de energía de 0 a 100 kilovatios. Un adecuado transductor de energía 10 que puede ser usado para el sistema de manejo de energía de la presente invención es la Parte No. PCE-20 fabricada por Rochester Instrument Systems, Inc. La señal de salida del transductor de energía 10 es preferiblemente suministrada a un circuito integrador 14. El circuito integrador 14 promedia la medida de energía en tiempo real realizada por el transductor de energía. El circuito integrador 14 simula la operación de un circuito de integración similar que usa la empresa de servicio eléctrico para monitorear la demanda en energía pico de sus clientes. El circuito integrador 14 puede estar formado en distintas formas incluyendo el uso de un amplificador operacional 16 con un capacitor de retroalimentación 18 y un resistor de entrada 20, como se muestra en la figura 2. Los valores del capacitor 18 y el resistor 20 son elegidos para proveer el tiempo de integración deseado. El circuito integrador 14 mostrado en la figura 2 provee una amplificación negativa; en consecuencia si se usa dicho circuito, puede acoplarse a la salida entre 0 y -10 voltios del transductor de energía para entregar una señal de salida de voltaje positiva la cual varia en respuesta a los cambios en la energía extraída de la red y sensada por los sensores 12. El sistema de manejo de energía de la presente invención además incluye a un circuito comparador, el cual, en una forma preferida, es un circuito amplificador diferencial 21. La salida del circuito integrador 14 es conectada a una primera entrada del circuito amplificador diferencial 21. Una segunda entrada del circuito amplificador diferencial 21 está conectada a un circuito de conmutación 22, el cual está funcionalmente representado en la figura 2 como una llave de un polo dos vías 22a. Más específicamente, el brazo "móvil" 24 del circuito conmutador está conectado a la segunda entrada del circuito amplificador diferencial 21. Un polo 26 del circuito conmutador 22 está conectado a un circuito de polarización automáticamente ajustable 28, y el otro polo 30 del circuito conmutador 22 está conectado a un circuito de polarización manualmente ajustable 32. Los circuitos de polarización automático y manual 28 y 32 proveen una señal de umbral, en la forma de un voltaje, a través del circuito conmutador 22, a la segunda entrada del circuito amplificador diferencial 21. La señal de umbral representa el nivel de energía al cual una fuente secundaria de C.C-, tal como una batería 34 u otra fuente de energía de C.C. que forme parte del sistema de manejo de energía, comienza a hacerse cargo en proveer de energía a una o más cargas en la instalación del usuario, como será descrito. Distintos circuitos de ajuste manuales son posibles de utilizar en la presente invención, Un ejemplo de ellos es un potenciómetro 36 conectado entre voltajes positivo y negativo o entre un voltaje VI y tierra, con su cursor conectado al borne 30 del circuito conmutador 2 . Un circuito así proveerá un voltaje de umbral al circuito amplificador diferencial 21. El circuito de polarización 32 se ajustaría después de un análisis de las características del consumo de e'nergia del cliente y su perfil. El umbral tendría que ser ajustado de forma tal que cualquier pico, estocástico o recurrente (tal como picos horarios) en la demanda de energía diaria del usuario va a ser provista proporcionalmente o a pleno por una fuente de energía de C.C. secundaria del sistema de manejo de energía, como se ilustra en la figura 2. El circuito de polarización automáticamente ajustable 28 deducirá y almacenará el máximo valor de la energía pico real demandada en intervalos de tiempo predeterminados, por ejemplo, diarios o mensuales, y proveerá un umbral que está basado en un "promedio móvil" computado por el circuito. Esta señal de umbral es provista a la entrada del circuito amplificador diferencial 21 a través del circuito conmutador 22. El circuito de polarización automática 28 va a ajustar automáticamente la señal de umbral de acuerdo con el promedio móvil de los requerimientos de energía pico del cliente que lo calcula algorítmicamente. Un ejemplo de tal tipo de circuito está descrito en la Patente de Invención estadounidense US 4.731.547, de Phillip Alenduff y otros, cuya descripción se incorpora aquí como referencia. Co o su nombre lo indica, el circuito comparador (o preferiblemente el amplificador diferencial) 21 comparará la señal de umbral provista por alguno de los circuitos de polarización 28 ó 32 seleccionado por el circuito de conmutación 22, con la señal de salida del circuito integrador 14, cuya señal de salida representa la energía que está siendo to ada de la red promediada sobre un período predeterminado de integración. Si la señal de salida del circuito integrador 14 es mayor en magnitud que la señal de umbral, esto es, indicando que energía excesiva o pico está siendo consumida, el circuito amplificador diferencial 21 sensará esto y proveerá una señal de salida proporcional que es compatible con la requerida para controlar un convertidor C.A. a C.C. o fuente de energía del tipo de conmutación 38 que forma parte del sistema de manejo de energía, como será descrito. Una forma de un circuito amplificador diferencial 21 el cual es apropiado para utilizarse en la presente invención es la de un amplificador operacional 40 que posee un resistor de retroalimentación 42 y un resistor de entrada 44, con la señal de umbral provista a la entrada inversora del amplificador operacional 40 a través del resistor de entrada 44, y la señal de salida del circuito integrador 14 siendo provista a un extremo de un segundo resistor de entrada 43 cuyo otro extremo está conectado a la entrada no inversora del amplificador operacional y a otro resistor 45 a tierra. Cuando los valores de los resistores 44 y 42 de la primera entrada igualen respectivamente aquellos resistores 43 y 45 de la segunda entrada, la señal de salida del circuito amplificador diferencial 21 será un nivel de voltaje igual a la diferencia entre el nivel de voltaje de la señal de salida del circuito integrador y la señal umbral, multiplicada por la relación entre los valores de los resistores de realimentación y de entrada 42 y 44. Por lo tanto, la señal de salida del circuito amplificador diferencial 21 es preferiblemente un nivel de voltaje el cual varía proporcionalmente con la diferencia ente la señal de salida del circuito integrador 34 y el nivel de señal de umbral. Como será descrito con mayor detalle, muchas fuentes de energía C.A. a C.C. ajustan sus niveles de voltaje de salida proporcionalmente al voltaje aplicado a sus entradas de señal de control, y operan bajo voltajes de señal de control positivas, por ejemplo, o a 10 voltios para un ajuste en la salida desde 125 voltios a 110 voltios. Para prevenir variaciones bruscas de voltaje negativas en la señal de salida del circuito amplificador diferencial 21, tales como se producirían cuando el nivel de la señal de salida del circuito integrador está por debajo del nivel de señal de umbral, se puede proveer un voltaje positivo de fuente al terminal apropiado de fuente del amplificador operacional 40, y conectar a tierra el terminal de fuente negativo. Alternativamente, se puede conectar un diodo (no ilustrado) con su ánodo conectado a tierra y su cátodo conectado a la salida del amplificador operacional 40 para mantener la señal de salida del amplificador diferencial en 0 voltios cuando la señal de salida del circuito integrador 14 es menor que el nivel de umbral. En lugar de utilizar el circuito amplificador diferencial 21, el cual provee una señal de salida continuamente variable proporcional a la diferencia entre la señal de umbral y la señal de salida del circuito integrador, un simple comparador, tal como uno conformado por un simple amplificador operacional puede ser usado. La señal de salida del integrador y la señal de umbral son aplicadas a las dos entradas del comparador, y la señal de salida de éste es llevada a la entrada de control del convertidor de C.A. a C.C. 38. Cuando la señal de salida del circuito integrador es mayor que la señal de umbral, la señal de salida del comparador va a estar en un primer estado lógico, para indicar al convertidor C.A. a C.C. 38 que provea un primer nivel de voltaje de salida. Cuando la señal de salida del circuito integrador es menor o igual a la señal de umbral, la señal de salida del comprador estará en un segundo estado para indicar al convertidor C.A. a C.C. 38 que provea un segundo nivel de voltaje de salida. Como se mencionó previamente, el sistema de manejo de energía de la presente invención incluye un circuito convertidor C.A. a C.C. 38. Preferentemente, el circuito convertidor 38 es una fuente de energía del tipo de conmutación, el cual es conocido por poseer buena regulación y alta eficiencia. La línea de conductores de energía 6 y el neutro 8 del tablero de distribución principal 2, el que originalmente suministraba al tablero de distribución de iluminación 4, están ahora alimentando las entradas de C.A. del suministro de energía por conmutación 38. La señal de salida del comparador o del circuito amplificador diferencial 21 es conectada a la entrada de control de la fuente de energía. Este suministro de energía 38 convertirá la energía de C.A. provista en voltaje y corriente de C.C. para energizar una o más cargas particulares en la instalación del usuario, tal como una carga de iluminación fluorescente 46, como se ilustra en la figura 2. Una fuente de energía por conmutación C.A. a C.C. 38 adecuada que puede ser utilizada en el sistema de manejo de energía de la presente invención es la Parte No. 2678644 fabricada por Techni Power Corp., una Compañía Penril, localizada en Connecticut. Para mayores requerimientos de energía, varias fuentes de energia pueden ser conectadas en paralelo, siendo todas controladas por el comparador o por el circuito amplificador diferencial 21. Cualquiera que sea el convertidor C.A. a C.C. 38 usado, el comparador o circuito amplificador diferencial 21 estará diseñado para proveer la Señal de control compatible para variar la salida del convertidor como es requerido. El voltaje de salida de la fuente de energía de C.C. conmutada 38 es ajustable proporcionalmente a la señal de control que recibe. Por ejemplo, la fuente de energía 38 puede ser elegida o diseñada de manera tal que un voltaje de control en el rango desde 0 a 10 voltios aplicada a su entrada de control va a ajustar en forma inversa su voltaje de salida de C.C. desde 125 a 110 voltios. Como se describirá con más detalle, el control del voltaje de salida de la fuente de energía de C.A. a C.C. 38 es un aspecto importante del sistema de manejo de energía, en la medida que va a permitir que la iluminación y otra carga sea energizada desde la compañía de servicio eléctrico o desde la fuente de C.C. secundaria, tal como la batería 34, situada en la instalación del usuario.

El voltaje de salida de C.C. de la fuente de energía de C.A. a C.C. 38 está provista a un circuito de aislación y distribución de energía 48 y a una segunda fuente de energía de C,C, la cual, en la forma preferida de la invención, es la batería 34. Más específicamente, el terminal positivo de la fuente de energia 38 está conectado a la entrada del circuito de aislación y distribución de energía 48, una salida de este circuito 48 está aplicada a la línea de energía 6 conectada al tablero de distribución de iluminación 4, y otra salida al circuito de aislación y distribución está provista al terminal positivo de la batería 34. La salida negativa de la fuente de energia 38 está provista a la salida negativa de la batería 34 y a la linea neutra 8 conectada al tablero de distribución de iluminación 4. Conectada de esta manera, la fuente 38 de energía C.A. a C.C. no solamente proporcionará energía de C.C. a la iluminación o a otra carga 46 del usuario, sino que también cargará a la batería en los momentos de baja demanda la energía.

En una forma preferida de la presente invención, el circuito de aislación y distribución de energía 48 consiste básicamente de una serie de tres diodos mterconectados 50, 52 y 54. El tercer diodo 54 tiene su ánodo conectado al terminal de salida positivo de la fuente de energía 38, y su cátodo conectado al terminal positivo de la batería 34. El segundo diodo 52 tiene su ánodo conectado al terminal positivo de la batería 34, y su cátodo conectado a la primer salida del circuito de aislación y distribución de energía 48, que está conectada a la línea de energia 6 de alimentación para el tablero de distribución de iluminación 4. El primer diodo 50, tiene su ánodo conectado al terminal de salida positivo de la fuente de energia 38, y eu cátodo conectado al cátodo del segundo diodo 52 y a la primer salida del circuito de aislación y distribución de energía 48.

Los diodos del circuito de aislación y distribución de energía 48 proporcionan aislación entre la batería 34 y la fuente de energía C.A. a C.C. 38, y proveen una mayor "banda muerta" o región de transición para permitir que la batería sea conmutada en el circuito, para proporcionar energía a la iluminación y otra carga 46 o sea aislada del circuito. Los diodos 50 a 54 usados en el circuito de aislación y distribución de energía 48 son, preferentemente, diodos de silicio de alta energia. El circuito de aislación y distribución de energia a 48, la fuente de energía 38 y la batería 34 trabajan de la siguiente manera. Suponiendo que la batería es de 124 voltios C.C., y la salida de la fuente de energía C.A. a C.C. 38 es 125 voltios C.C.., por ejemplo, entonces el primer y el tercer diodos 50 y 54 están polarizados en forma directa, de tal manera que el potencial en la primera y segunda salidas del circuito tienen 124,3 voltios cada una, asumiendo caídas de voltaje en cada diodo de 0,7 voltios. El segundo diodo 52 es polarizado en inversa, básicamente, y no conduce. La fuente de energía de C.C. 38 está proporcionando corriente a la iluminación y otra carga 46 tanto como a la batería 34 para cargar la batería. Esta condición ocurre durante períodos en los que no hay demanda de energía pico. Si por ejemplo, la salida de la fuente de energia C.A. a C.C. 38 disminuye a 123 voltios, entonces el primer y el tercer diodos 50 y 54 del circuito de aislación y distribución de energía quedan inversamente polarizados, y el segundo diodo 52 se polariza en forma directa. Bajo tales condiciones, la batería 34 aporta energía a la iluminación y otra carga. Esta condición ocurre durante las demandas de energía pico. La cantidad de energia aportada por la batería 34 a la carga 46 es substancialmente igual a la cantidad de energía tomada de la compañía de servicio por el usuario excedente del umbral ajustado, hasta el límite fijado por la carga.

Por ejemplo, supóngase que la demanda del usuario es 750 KW (kilovatios), el umbral es ajustado a 800 KW, y la carga de iluminación controlada por el sistema de manejo de energía de la presente invención es 100 KW. Desde que la demanda del usuario está por debajo del umbral ajustado, la carga de iluminación del usuario va a estar totalmente energizada desde la empresa de servicio eléctrico a través del convertidor C.A. a C.C. 38, y la batería 34 estará siendo recargada bajo estas condiciones. Esto puede ser considerado un primer modo de operación del sistema de manejo de energia. Supóngase ahora que la demanda del usuario ha aumentado hasta 850 KW, la cual supera en 50 KW el umbral del sistema de manejo ajustado a 800 KW. Bajos tales condiciones, la carga de iluminación controlada por el sistema tomará 50 KW de energía de la empresa de servicio a través del convertidor C.A. a C.C. 38 y 50 kw de energía de la batería 34. Entonces, hay una repartición proporcional de la energía hacia la carga entre el servicio eléctrico y la batería para proveer energía a la iluminación o a otra carga. Este pude ser considerado un segundo modo de operación del sistema.

Si la demanda del usuario aumenta a 1000 KW, lo cual es 200 KW sobre el umbral, la carga de iluminación será energizada totalmente desde la batería y no por la empresa del servicio. Este es un tercer "no-interrumpible" modo de operación del sistema. Preferiblemente, la batería 34 está formada por una conexión serie de diez baterías de 12 voltios C.C. Una forma de batería apropiada para este uso es una batería de Acido-plomo sellada, libre de mantenimiento, tal como una batería marca (US) Absolyte fabricada por GNB, Inc.

Ahora se describirá la operación del sistema de manejo de energía de la presente invención. Un pico, estocástico o recurrente, de demanda de energia, como el representado en la figura ID, es detectado por el transductor de energía 10. El nivel de voltaje de la señal de salida del transdustor de energía se incrementará, y este incremento en el nivel de voltaje será promediado en un predeterminado período de integración por el circuito integrador 14. La señal de salida del circuito integrador va a aumentar concordantemente en magnitud. Si el nivel de la señal de salida del circuito integrador 14 es mayor que el nivel de la señal umbral de uno de los circuitos de ajuste de la polarización 28, 32 conectado al sistema, el comparador o circuito amplificador diferencial 21 sensará esta condición y proveerá la apropiada señal de salida a la fuente de energia 38 de C.A. a C.C. para reducir el voltaje de salida de esta fuente por debajo del potencial de la batería 34. Desde que el potencial de la batería es mayor que el voltaje de la fuente de energía, la energía de la batería 34 será transferida a la carga. Si la demanda de energía eléctrica desde la empresa de servicio eléctrico decrece, un correspondiente descenso en la magnitud de las señales provenientes del transductor de energía 10 y del circuito integrador 14 se va a producir. Si la señal de salida del integrador cae hasta o por debajo del nivel de umbral ajustado por el circuito de polarización 28, 32, el circuito comparador o amplificador diferencial 21 sensará esto y proveerá la señal apropiada a la entrada de control de la fuente de energía conmutada 38 para aumentar el nivel de voltaje de salida de la fuente de energía. Si este nivel de voltaje es mayor que el potencial presente o "contante" de la batería 34, la carga volverá a ser totalmente alimentada por la fuente de energía, y la corriente también va a fluir hacia la batería hasta que la misma esté plenamente cargada. De esta manera, no va a circular corriente de la batería hacia la carga. Otra forma del sistema de manejo de energía de la presente invención está mostrada esquemáticamente en la figura 3. El transductor de energía 10 está conectado a una o más líneas del servicio de alimentación del usuario, similarmente a lo ilustrado en la figura 2, y tiene su salida conectada a la entrada no inversora de un amplificador operacional 60 configurado como un repetidor separador no inversor. La salida del amplificador separador 60 esté conectada a un lado de un circuito amplificador diferencial que incluye un amplificador operacional 40, un primer resistor de entrada 43 conectado entre la salida del amplificador y la entrada no inversora del amplificador operacional 40, y otro resistor 45 conectado entre la entrada no inversora del amplificador operacional y tierra. El amplificador diferencial incluye otro resistor de entrada 44 conectado a la entrada inversora del amplificador operacional 40, un resistor de retroalimentación 42 conectado entre la salida y la entrada inversora del amplificador operacional y un capacitor de retroalimentación 62 conectado en paralelo con el resistor de retroalimentación. Los resistores de entrada 43, 44 son preferentemente del mismo valor, de la misma manera que el resistor de retroalimentación 42 y el resistor a tierra 45, como en la realización anterior. El capacitor de retroalimentación 62 fue agregado para hacer más lenta la respuesta temporal del amplificador diferencial. Un circuito de polarización manual del voltaje de umbral incluye un potenciómetro 36 teniendo sus bornes extremos conectados entre un voltaje positivo y tierra, y su cursor está conectado a la entrada no inversora del amplificador operacional 64 configurado como un amplificador separador no inversor. La salida de este amplificador separador 64 está conectada al otro resistor de entrada 44 del amplificador diferencial. La salida del amplificador diferencial 40 está conectada a un convertidor de voltaje a corriente, el convertidor voltaje a corriente incluye un transistor NPN 66, un resistor 68 conectado entre la salida del amplificador diferencial y la base del transistor 66, y un resistor de emisor 70 en serie con un diodo 72, que juntos están conectados entre el emisor del transistor y de tierra. El colector del transistor 66 está conectado a un extremo de un resistor fijo 74 y un extremo y el cursor de un potenciómetro ultivueltas 76 cuyo otro extremo se encuentra conectado a tierra. El extremo libre del resistor fijo 74 está conectado a la entrada de ajuste de un regulador serie 78, tal como la Parte No. TL783C fabricado por Texas Instruments, y un extremo de otro resistor fijo 80 cuyo otro extremo está conectado a la salida OUT del regulador 78. Como en la realización anterior, el sistema de manejo de energía incluye un convertidor C.A. a C.C. que comprende el regulador 78 mencionado previamente, un circuito rectificador de onda completa conformado por dos diodos 82, 84, y un filtro "pi" convencional conformado por dos capacitores de derivación 90 y 92 y un "choque" o inductor serie 94, el circuito de filtro conectado a la salida del circuito rectificador. La salida del circuito de filtro está conectada a un extremo de un resistor fijo 96 cuyo otro extremo está conectado a la entrada IN del regulador 78, y a la baee de un transistor PNP 98 a través de un resistor de base 100. El emisor del transistor 98 está conectado a la salida del circuito de filtro, y el colector está conectado a la base de un transistor de energía NPN 102. Un apropiado transistor de energía 102 que puede ser usado es el TIPL762 de Texas Instruments. Lógicamente, el transistor de energía es seleccionado en concordancia con los requerimientos de energía del sistema. El colector del transistor de energía 102 está conectado al emisor de su transistor excitador 98 y a la salida del filtro, y el emisor del transistor 102 está conectado a la salida del regulador 78. Los transistores 98 y 102 y sus componentes asociados forman un circuito reforzador de corriente. El sistema de manejo de -energía mostrado en la 5 figura 3 incluye además un circuito de aislación y distribución consistente en tres diodos interconectados 50, 52 y 54, slmilarmente a la realización ya descrita e ilustrada en la figura 2. La salida del regulador 78 está conectada a los ánodos del primer y del tercer diodos 50 0 y 5 . El ánodo del segundo diodo 52 y el cátodo del tercer diodo 54 están conectados al terminal positivo de una batería 34 usada en el sistema de manejo de corriente, y los cátodos del segundo y tercer diodos 52 y 54 están conectados a la carga 46 la cual es energizada 5 por el sistema. El sistema de manejo de energia ilustrada en la figura 3 opera de la manera siguiente. Cuando la energía tomada del servicio es tal que el nivel de salida del o transductor 10 está por debajo del nivel de umbral de ajuste, el transistor 66 del convertidor voltaje a corriente no está conduciendo. Esto efectivamente incremente la resistencia del brazo inferior de un circuito divisor resistivo definido por el resistor 80 5 que conforma el brazo superior, y la combinación del resistor 74 y la combinación en paralelo del potenciómetro multivueltas 76 con la resistencia del convertidor voltaje a corriente, que comprenden el brazo inferior del circuito. Bajo tales condiciones, el voltaje 0 en el ánodo del primer diodo 50 será mayor que el voltaje en el ánodo del segundo diodo 52, la cual es el voltaje de la batería 34. El primer diodo 50 conducirá y el segundo diodo 52 estará polarizado en forma inversa de tal manera que la energía desde la empresa de servicio eléctrico, a través del convertidor C.A. a C.C., esto es, el circuito rectificador de onda completa, el filtro y el circuito reforzador de corriente, llegará a la carga 46.

Cuando el transductor 10 del sistema de manejo de energía detecta un aumento en la energía tomada al servicio por el usuario, la señal de salida del amplificador separador 60 excederá la magnitud de la señal de salida del amplificador separador de la señal de umbral 64. En respuesta a esto, el amplificador diferencial va a proveer una señal de salida de voltaje positiva que causará que el transistor 66 del convertidor voltaje a corriente conduzca corriente. Esto efectivamente reduce la resistencia del brazo inferior del circuito divisor resistivo el cual, a su vez, disminuye el voltaje del ánodo del primer diodo 50. Si el voltaje del ánodo del primer diodo 50 disminuye a un punto en el cual el segundo diodo 52 queda polarizado directo, la corriente fluirá desde la batería 34 hacia la carga. Como ahora es tomada menos energía del servicio, el voltaje de salida del transductor de energía 10 disminuirá, lo cual afecta el voltaje de salida del amplificador diferencial y la corriente tomada a través del colector del transistor convertidor voltaje a corriente 66. Esto cambiará el voltaje en el ánodo del primer diodo 50 a un punto donde hay una repartición proporcional de energía proveniente de la batería y la proveniente de la empresa del servicio. Por lo tanto, el sistema de manejo de energía actúa como un servosistema Xl con retroalimentación y tiene una capacidad de autoni elación. Como puede ser visto de la descripción anterior, el sistema de manejo de energía de la presente invención puede ser fácilmente implementado en una instalación de usuario con poco o nada de recableado. Como usualmente el tablero de distribución principal 2 está conectado a un segundo tablero de iluminación 4, la interconexión entre ambos puede ser interrumpida y conectada al sistema de manejo de energía. También la iluminación fluorescente, la cual puede representar aproximadamente un 40% de la carga total para algunos clientes de una empresa de servicio eléctrico, es una carga atractiva para trabajar en conjunto con el sistema de manejo de energía. La carga de iluminación se mantiene bastante constante durante el día y, entonces, los parámetros del sistema de manejo de energía pueden ser fácilmente optimizados para operar tal carga. Además muchos de los balastos electrónicos usados corrientemente y en forma creciente en iluminación fluorescente funcionarán tanto en corriente continua (C.C.) como en corriente alternada (C.A. ). Si la iluminación fluorescente, ya sea con balastos electrónicos o balastos magnéticos, será controlada por el sistema y energizada por C.A., esto puede ser logrado usando un inversor 110 interconectado entre la salida del circuito de aislación y distribución de energía 48 (y el terminal negativo del convertidor C.A. a C.C. 38) y el tablero de distribución de iluminación 4, como se muestra en lineas punteadas en la figura 2. En concordancia, la iluminación fluorescente o de otro tipo es perfectamente apropiada para la operación con el sistema de manejo de energía de la presente invención. El sistema de manejo de energía de la presente invención está diseñada para remover los picos de carga estocásticos o recurrentes de la linea de energia del usuario de un servicio eléctrico, para obtener la principal ventaja financiera del cliente al evitar cargas de demanda, como se muestra en la figura 4, la cual muestra en lineas discontinuas la eliminación de tales picos de la demanda del usuario del servicio. También el sistema de manejo de energía permite el desplazamiento de las cargas, principal ventaja de la empresa del servicio.

El umbral es fijado ajustablemente por el sistema para remover y desplazar tales cargas de la demanda, como es ilustrado en la figura 5. Un típico perfil de carga de usuario está indicado en la figura 5 por la línea llena, con un pico en dicho perfil ocurrente aproximadamente a las 13.00 Hs. Durante el período de pico, el sistema de manejo de energía automáticamente actúa para reducir la energía del servicio consumida. Durante tales períodos, la batería 34 está principalmente descargándose, como se representa por la letra D en la figura 5, para proveer energía a la iluminación o a otras cargas. Esto reduce el perfil de carga del usuario tal como se ilustra en líneas de trazos de dicha figura. En los períodos de baja demanda de energía, el sistema de manejo de energía cargará la batería 34 como se describió anteriormente. Los periodos en que la batería se está cargando están indicados por la letra C en la figura 5. Este desplazamiento de cargas puede ser también realizado en tiempos predeterminados. Como se ilustra en la figura 2, la conexión entre el circuito de conmutación 22 y el circuito amplificador diferencial 21 puede ser interrumpido, como se indica con líneas a trazos, para agregar un relevador o segundo circuito de conmutación 112 entre ambos. El relevador o segundo circuito de conmutación 112 es funcionalmente descrito como una llave de un polo, dos vías 112a, con su contacto móvil o común 114 conectado al circuito amplificador diferencial 21 y un borne 116 conectado al contacto común 24 del circuito de conmutación 22. El restante borne 118 puede ser conectado a una fuente de voltaje V que tenga una magnitud menor que la de la señal de salida del circuito integrador 14 o el transductor de energía 10, que se espera durante los períodos en que se desea el desplazamiento de cargas. Un circuito temporizador 120 está acoplado al relevador o al circuito de conmutación 112 para controlar el circuito, de tal manera que, en períodos predeterminados, la conexión entre el circuito de conmutación 22 y el circuito amplificador diferencial 21 se interrumpirá por el relevador o el circuito de conmutación 112, y el voltaje V se aplicará al circuito amplificador diferencial 21 a través del relevador o el circuito de conmutación 112. Como el voltaje V se elige que sea menor que los voltajes de salida del circuito integrador 14 y el transductor de energía 10, la señal de salida del circuito amplificador diferencial 21 asegurará que el voltaje de salida del convertidor C.A. a C.C. 38 sea menor que el potencial de la batería 34. Consecuentemente, la batería 34 proveerá predeterminada energía a las cargas seleccionadas durante tiempos activos programados controlados por el temporizador 120.

Una entrada de control externo 122 puede ser también provisto y conectado al relevador 112 para permitir una señal de control externa para conmutar el relevador cuando un desplazamiento de carga es deseado. La entrada de control puede opcionalmente ser conectada a un modem 124 situado del lado del usuario de tal manera que, por ejemplo, la empresa del servicio por si misma pueda controlar remotamente cuando se produzca el desplazamiento de carga en el lado del usuario transmitiendo una señal al modem 124, para controlar el relevador 112. Dado que la empresa del servicio carga una prima por consumo de energía pico, la remoción de cargas de pico estocásticas o recurrentes desde la misma puede reducir significativamente los gastos de electricidad incurridos por el usuario. Como la batería 34 es usada solamente durante tiempos de demanda pico de energía infrecuentes, la profundidad controlada de la descarga, y el ciclo de carga y descarga de la batería pueden ser minimizados.

Como resultado la vida de la batería será prolongada. Se debe hacer notar también que otro tipo de fuentes de energía secundarias pueden ser usadas, tales como un generador de energía o un dispositivo fotovoltaico. Estos dispositivos pueden ser usados en lugar de la batería 34, o pueden ser apropiadamente conmutados en el sistema de manejo de energia para sustituir o para suplementar la batería. Aunque realizaciones ilustrativas de la presente invención han sido descritas aquí con referencias a los dibujos adjuntos, debe ser entendido que la invención no está limitada a esas realizaciones particulares, y que muchos otros cambios y modificaciones pueden ser efectuados por alguien experto en la especialidad sin separarse de la concepción básica de esta invención.

Claims (21)

1. R E I V I N D I C A C I O N E S 1.- Sistema para el manejo de energía eléctrica caracterizado porque comprende la combinación de; medios de conexión eléctrica de C.A. incluyendo conductores de entrada de C.A. capaces de recibir energía eléctrica de C.A. de una empresa pública de servicio eléctrico, y medios de carga eléctrica de C.A. conectados a los conductores de entrada para dirigir energía eléctrica de C.A. al interior del sistema de manejo de energia hacia una pluralidad de cargas eléctricas asociadas, y al menos un medio de carga de C.C. asociado con el sistema de manejo de energía, dicho sistema de manejo de energía comprendiendo al menos dos unidades surtidoras de energia de C.C. incluyendo un primer medio surtidor de energía C.A. a C.C. dedicado a dicho medio de carga de C.C. y conectado a dichos conductores de entrada de C.A. para convertir energía eléctrica de C.A. constituyendo un primer medio surtidor de energía de C.C. y al menos un medio surtidor de energía de C.C. también dedicado a dicho medio de carga dé C.C. y consistente en una fuente de corriente continua, dicha fuente de corriente continua y dicho primer medio surtidor de energía de C.C. estando aislados uno del otro, siendo capaz, cada uno, de alimentar dicho medio de carga de C.C. con toda la energía requerida para energizarlo, y medios circuitales interconectando dicho primer medio surtidor de energía de C.C., dicho medio surtidor de energía de C.C. y dicho medio de carga de C.C. que operan en uno de tres modos: 1) un modo en el cual dicho primer medio surtidor de energía de C.C. provee la totalidad de la energía para dicho medio de carga de C.C., 2) un modo en el cual dicho primer medio surtidor de C.C. y dicho medio surtidor de energía de C.C. comparten la provisión de energia a dicho medio de carga de C.C., y 3) un modo en el cual dicho medio surtidor de energía de C.C. provee la totalidad de la energía para dicho medio de carga de C.C.
2. 2.- Sistema para el manejo de energía eléctrica, tal como se define en la reivindicación 1, en donde dichos medios circuitales están conformados por un arreglo de diodos, e incluye un medio para variar el nivel de salida de dicho primer medio surtidor de C.C. en relación al nivel de salida de dicho medio surtidor de energía de C.C.
3. 3.- Sistema para el manejo de energia eléctrica, tal co o se define en la reivindicación 1, en donde dicho medio de carga de C.C. es una carga de iluminación fluorescente y dicho medio surtidor de C.C. está conformado por una batería o panel fotovoltaico.
4. 4.- Combinación para el manejo de energía en la cual una empresa pública de servicio eléctrico provee de energía eléctrica de C.A. a una pluralidad de unidades consumidoras de usuario, dicha empresa pública de servicio eléctrico incluyendo una pluralidad de conductores eléctricos para entregar dicha energía eléctrica a las unidades de usuario, cada unidad de usuario tiene una caja de distribución conectada a dichos conductores eléctricos con conductores de carga emergentes de ella para conexión a las cargas eléctricas de la unidad de usuario, estando conectados los conductores de carga eléctrica a una carga eléctrica del usuario, la cual es una carga especial tal como una carga de iluminación, estando conectado otro juego de conductores de carga de la unidad de usuario a una fuente primaria de energia C.A. a C.C. y estando a su vez disponible una fuente separada de C.C. conformada por un medio fuente de corriente continua: medios de sensado acoplados a dichos conductores eléctricos de la empresa pública del servicio eléctrico para detectar excesiva energía eléctrica de C.A. consumida de la empresa de servicio en tiempo real por el consumo compuesto de las unidades de usuario: y medios sensibles a dichos medios de sensado para causar que en cada unidad de usuario dicha carga especial sea energizada: 1) únicamente por dicha fuente primaria de energía C.C. de la correspondiente unidad de usuario, 2) en una forma compartida por dicha fuente primaria de energía de C.C. de la unidad de usuario asociada y dicha fuente de corriente continua de la correspondiente unidad de usuario, ó 3) únicamente por dicha fuente de corriente continua de la correspondiente unidad de usuario.
5. 5.- La combinación para el manejo de energía, tal como se define en la reivindicación 4, en donde dichos medios de sensado producen una señal de salida variable indicativa de la demanda de energía hecha por la composición de las unidades de usuario sobre la empresa de servicio, cada medio sensible a dichos medios de sensado comprendiendo medios comparadores receptores de dicha señal de salida variable y una señal de referencia.
6. 6.- La combinación para el manejo de energía, tal como se define en la reivindicación 5, en donde dichos medios sensibles a dichos medios del sensado también comprenden medios de diodo conectados a la fuente primaria de energía de C . C. de una correspondiente unidad de usuario, a la carga especial de dicha correspondiente unidad de usuario y a los correspondientes medios comparadores .
7. 7.- Un sistema para el manejo de energia eléctrica que comprende la combinación de: medios de conexión eléctricos de C.A. capaces de recibir energia eléctrica de C.A. de una empresa pública de servicio, medios eléctricos de carga de C.A. conectados a la energía eléctrica de C.A. para dirigir energía eléctrica de C.A. al interior del sistema de manejo de energía, y al menos un medio de carga de C.C. en el sistema de manejo de energía el cual está aislado de la C.A. de la empresa de servicio y pueden ser energizada únicamente por corriente continua, dicho sistema para el manejo de energía incluyendo dos medios surtidores de energía dedicados a dicho medio de carga de C.C., un primer medio surtidor de energia C.A. a C.C. para proveer energia de C.C. convertida a dicho medio de carga de C.C., y al menos un segundo medio surtidor de energia consistente de un medio fuente de corriente continua. medios sensores vinculando dicho primer medio surtidor de energía de C.A. a C.C., dicho segundo medio surtidor de energía y dicho medio de carga de C.C. para sensar la demanda de energia eléctrica sobre la empresa de servicio por el sistema de manejo de energía y para proveer salidas de señal variable correspondientes a dicha demanda de energía y al estado del nivel de salida de dicho segundo medio surtidor de energía de modo que: dicho primer medio surtidor de energia C.A. a C.C. provea la totalidad de la energia a dicho medio de carga de C.C. cuando el nivel de la salida de señal variable correspondiente a dicha demanda de energía domine; dicho segundo medio surtidor de energía de C.C. provea la totalidad de la energía a dicho medio de carga de C.C. cuando el estado del nivel de la salida de dicho segundo medio surtidor de energia domine; y dicho primer medio surtidor de energía C.A. a C.C. y dicho segundo medio surtidor de energía comparten en forma variable la provisión de energia a dicho medio de carga de C.C. cuando los niveles de dicha salida de señal variable debida a la demanda de energía y de dicha señal correspondiente al estado de dicho segundo medio surtidor de energía fluctúan en uno respecto del otro.
8. 8.- Un sistema para el manejo de energía eléctrica como se define en la reivindicación 7, en donde dicho medio de carga de C.C. es una carga de iluminación fluorescente, dichos medios sensores incluyen un transductor de energía acoplado a dicha energia eléctrica de C.A. y medios de amplificación diferencial proveyendo dichas salidas de señal variable.
9. 9.- Un sistema para el manejo de energía eléctrica, que comprende: medios de conexión eléctricos de C.A. capaces de recibir energía eléctrica de C.A. de una empresa pública de servicios, medios eléctricos de carga de C.A. conectados a la energía eléctrica C.A. para dirigir energía eléctrica de C.A. al interior del sistema de manejo de energía, y al menos un medio de carga de C.C. en el sistema para el manejo de energía el cual está aislado de la C.A. de la empresa de servicio público, dicho sistema para el manejo de energía incluyendo dos medios surtidores de energía de C.C. dedicados a dicho un medio de carga de C.C., un circuito C.A. a C.C. para convertir energía de C.A. de la empresa de servicio para proveer un primer medio surtidor de energia de C.C. dedicado que presente terminales positivo y negativo, y al menos un segundo medio surtidor de energía de C.C. dedicado consistente en una fuente de corriente continua provista de conductores positivo y negativo. medios sensores capaces de sensar la demanda de energía eléctrica sobre la empresa pública de servicio por el sistema de manejo de energia para proveer una salida de señal variable proporcional a dicha demanda, medios de control vinculando los terminales positivo y negativo y conductores de dicho primer medio surtidor de energía dedicado, de dicho segundo medio surtidor de energía dedicado y de dicho medio de carga de C.C. para responder a los niveles de voltajes relativos a través de dichos terminales positivos y negativos y a dicha salida de señal variable, de tal manera que: dicho segundo medio surtidor de energía de C.C. dedicado provea la totalidad de la energia a dicho medio de carga de C.C. cuando fuere dominante el nivel de dicha salida de señal variable: dicho primer medio surtidor de energía de C.C. dedicado provea la totalidad de la energía a dicho medio de carga de C.C. cuando fuere dominante el nivel del voltaje a través de dichos conductores positivo y negativo de dicha fuente de corriente continua; y dicho primer medio surtidor de energía y dicho segundo medio surtidor de energía compartan la energia a dicho medio de carga de C.C. cuando el nivel de dicha salida de seña variable proporcional a la demanda de energía y los niveles de voltaje a través de los terminales y los conductores fluctuaren uno con respecto al otro.
10. 10.- Un sistema para el manejo de energía eléctrica como se define en la reivindicación 9, en donde dichos medios sensores incluyen un medio amplificador diferencial y un circuito de aislación y distribución de energia.
11. 11.- Un sistema para el manejo de energía eléctrica como se define en la reivindicación 10 en donde dicho circuito de aislación y distribución e energía comprende un arreglo de diodos .
12. 12.- Un sistema para el manejo de energia eléctrica como se define en la reivindicación 9 que incluye un medio de control de punto de polarización para alterar las salidas de señal variable.
13. 13.- Un sistema para el manejo de energía eléctrica como se define en la reivindicasión 12 en donde dicho medio de control de punto de polarización también controla los valores relativos de dichas salidas de señal variable de acuerdo con la demanda sobre la empresa pública de servicio.
14. 14.- El método para el manejo de energía para operar cooperativamente una empresa pública de servicio eléctrico en conjunción con una pluralidad de instalaciones de usuario consumidoras de energía eléctrica, que comprende las siguiente etapas: a) proveer energía de C.A. desde la empresa de servicio a las instalaciones de usuario consumidoras de acuerdo a las energías individuales demandadas y monitorear las demandas de energía de C.A. individuales en tiempo real en cada instalación para producir una única señal de demanda en cada instalación en la cual tales señales de demanda de energía de C.A. representan acumulativamente la demanda de energía de C.A. en tiempo real sobre la empresa de servicio, b) convertir la energia de C.A. de la etapa a) a energia de C.C. en cada instalación de dicha pluralidad de instalaciones para proveer una fuente primaria de energía de C.C. en cada instalación derivada de dependiente de dicha energía de C.A., c) proveer una fuente secundaria de energía de C.C. en cada instalación separada y distinta de dicha energía de C.A., tal como una batería a una fuente de corriente continua, d) controlar las fuentes de energía de C.C. de las etapas b) y c) de acuerdo con el monitoreo de la etapa a) de manera tal que las dos fuentes de energía de C.C. en cada instalación opere en uno de tres modos: un primer modo en el cual la empresa de servicio provee substancialmente la totalidad de la energía de C.A. consumida por la pluralidad de instalaciones con la demanda de energia de C.A. en tiempo real dentro de los limites para la demanda de energía pico y las fuentes de energia primarias de la etapa b) en estados de carga, un segundo modo en el cual la empresa de servicio provee una parte de la energía de C.A. consumida por la pluralidad de instalaciones y otra parte de la energía de C.A. de la empresa de servicio es convertida en energía de C.C. secundaria para proveer una parte de la energía de C.C. de la etapa b) a algunas de dichas instalaciones con la demanda de energía de C.A. en tiempo real aún dentro de los límites para la demanda de energía pico, y un tercer modo en el cual la empresa de servicio provee energía de C.A. y cada una de dichas fuentes primarias de C.C-provee un máximo dß energia de C.C. secundaria dentro de su correspondiente instalación y la demanda de energía de C.A. está por debajo de los límites para la energía pico.
15. 15.- El método para el manejo de energía tal como se define en la reivindicación 14, en donde la etapa d) involucra el establecimiento de una pluralidad de puntos de polarización para influir en forma variable dichos modos .
16. 16.- El método para el manejo de energía tal como se define en la reivindicación 15, en donde dicha fuente primaria de C.C. de la etapa b) está dedicada a una carga de C.C. la cual es capaz de alimentarse por C.C., tal como una carga de iluminación fluorescente, y dicha fuente primaria de C.C. y dicha fuente secundaria de C.C. son conectadas en paralelo con dicha carga de C.C.
17. 17.- El método para el manejo de energía tal como se define en la reivindicación 16 en donde dicha fuente primaria de C.C. y dicha fuente secundaria de C.C. están dirigidas a diodo a través de dicha carga de C.C.
18. 18.- El método para generar energía eléctrica de C.A. en una empresa pública de servicio mientras se maneja, del lado de la instalación del usuario, demandas de energía pico sobre la empresa de servicio por una instalación de usuario, que "comprende las siguientes etapas: i) generar energia eléctrica de C.A. en una empresa de servicio y transmitirla por conductores eléctricos a la instalación de usuario. ii) proveer al menos un medio de carga de C.A. puntuante semialeatoria dentro de dicha instalación de usuario, iii) conectar alguno de los conductores eléctricos de dicha instalación de usuario a dicho al menos un medio de carga de C.A, puntuante semi-aleatoria de la etapa ii) dentro de dicha instalación de usuario. iv) convertir al menos parte de dicha energía eléctrica de C.A. generada en la etapa i) en corriente continua dentro de dicha instalación de usuario para proveer una fuente de corriente continua convertida y una señal de salida de nivel variable cuyo nivel de salida es correspondiente a la demanda de energía pico hecha sobre la energía eléctrica de C.A. generada por la empresa de servicio en la etapa i) , v) proveer una fuente de energía de corriente continua intrínseca en dicha instalación de usuario la cual produce corriente continua en forma separada y distinta de la energía de C.A. generada en la etapa i) y/o de la corriente continua convertida de la etapa iv) , vi) proveer al menos un medio de carga de corriente continua intrínseco en dicha instalación de usuario la cual es capaz de consumir corriente continua tanto la convertida en la etapa iv) como la obtenida de la fuente de corriente continua intrínseca de la etapa v) , o una combinación de ambas, y vii) reducir la demanda de energia pico de la instalación de usuario sobre la empresa de servicio dirigiendo controlablemente la energía producida en las etapa v) a vi) de acuerdo con dicha señal de nivel variable de la etapa iv) , de este modo desviando la demanda de energía pico sobre la empresa de servicio a la fuente de corriente continua intrínseca de la etapa v) .
19. 19.- El método tal como se define en la reivindicación 18 que incluye los pasos de a) aislar a diodo dicha fuente de corriente continua intrínseca de la etapa v) de dicho al menos un medio de carga de corriente continua intrínseco de la etapa vi) , y b) permitir a uno dominar al otro de acuerdo al nivel de dicha señal de salida de nivel variable.
20. 20.- El método tal como se define en la reivindicación 19, que incluye el paso c) de convertir la corriente continua convertida en la etapa ii) nuevamente en energia eléctrica de C.A. en el caso que al menos una parte de dicho al menos un medio de carga de corriente continua intrínseco de la etapa vi) no pueda ser alimentado por corriente continua.
21. 21.- El método tal como se define en la reivindicación 19, en donde dicha energía eléctrica de C.A. es generada en una empresa de servicio mientras que esta energia es manejada, en el lado de la instalación del usuario, de acuerdo a la demanda de energía pico acumulativa hecha sobre la empresa de servicio por una o más instalaciones de usuario, y el cual incluye los pasos adicionales de: A) generar energia eléctrica de C.A. en una empresa de servicio y transmitirla por conductores eléctricos a una pluralidad de instalaciones de usuario, B) proveer al menos un medio de carga de C.A. puntuante semi-aleatoria dentro de cada instalación de usuario, C) conectar alguno de los conductores eléctricos de cada instalación de usuario a dicho al menos un medio de carga de C.A. puntuante semi-aleatoria dentro de cada instalación de usuario. D) convertir al menos parte de dicha energía eléctrica de C.A. generada en la etapa i) en corriente continua dentro de cada instalación de usuario para proveer una fuente de corriente continua convertida y una señal de nivel variable cuyo nivel de salida es indicativa de la demanda de energía pico hecha sobre la empresa de servicio por las instalaciones de usuario en su conjunto, E) proveer una fuente de energía de corriente continua intrínseca la cual está asociada con cada instalación de usuario y cual produce corriente continua en forma separada y distinta de la energía de C.A. generada en la etapa A) y de la corriente continua convertida de la etapa D) , F) proveer al menos un medio de carga de corriente continua intrínseco la cual es capaz de consumir corriente continua tanto la convertida en la etapa D) como la obtenida de la fuente de corriente continua intrínseca de la etapa E) , o una combinación de ambas, y G) manejar, del lado de la instalación de usuario, la demanda acumulativa de energia pico hecha sobre la empresa de servicio por una o más de las instalaciones de usuario, desviando el consumo de corriente continua entre las etapas D) y E) de acuerdo con dicha señal de la etapa D).