TR201400929A2 - A smart plug with power consumption control for building energy management - Google Patents
A smart plug with power consumption control for building energy management Download PDFInfo
- Publication number
- TR201400929A2 TR201400929A2 TR2014/00929A TR201400929A TR201400929A2 TR 201400929 A2 TR201400929 A2 TR 201400929A2 TR 2014/00929 A TR2014/00929 A TR 2014/00929A TR 201400929 A TR201400929 A TR 201400929A TR 201400929 A2 TR201400929 A2 TR 201400929A2
- Authority
- TR
- Turkey
- Prior art keywords
- socket
- unit
- control
- energy
- devices
- Prior art date
Links
Landscapes
- Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)
Abstract
Buluş, enerji yönetimi yapılan sistemlerde kullanılmak üzere prize (1) elektriksel olarak bağlanabilir cihazların tükettikleri güç, enerji, akım, gerilim gibi değerleri ve harcamış oldukları enerji miktarını ölçen bir ölçme birimi (14), harici üniteler ile haberleşmeyi sağlayan ve harici ünitelerden komut alan bir haberleşme birimi (13), bir anahtarlama birimi (11), haberleşme birimine (13) gelen ve giden komutları işleyen ve söz konusu komutlara göre kontrol sağlayan bir kontrol birimi (12) ve prizdeki (1) ilgili birimlerin çalışması için gerekli enerjiyi sağlayan besleme birimi (15), prize (1) takılabilir cihazların ölçme, kontrol, açma/kapama kontrolü ile birlikte pasif karakteristikli cihazlarda anlık güç tüketimi azaltması yapan bir kontrol birimi (12) içeren bir priz (1) ve buna özel geliştirilmiş algoritma ile ilgilidir.The invention provides a measuring unit (14) for measuring power, energy, current, voltage, and the amount of energy consumed by electrically connectable devices (1) for use in energy management systems. communication unit (13), a switching unit (11), a control unit (12) that processes the incoming and outgoing commands to the communication unit (13) and providing control according to the said commands and the supply unit providing the energy required for the operation of the related units in the socket (1). (15) relates to a socket (1) comprising a control unit (12) which performs instantaneous power consumption reduction in devices with passive characteristics as well as measuring, controlling, on / off control of the pluggable devices (1) and a specially developed algorithm.
Description
TARIFNAME BINA ENERJI YÖNETIMI IÇIN GÜÇ TÜKETIMI KONTROLÜ YAPAN BIR Bulusun ilgili oldugu teknik alan Bulus, binalarda kullanilan elektriksel cihazlarin enerji tüketim degerlerinin izlenebilmesini ve enerji tüketimlerinin kontrolünü saglayan bir akilli priz ile Önceki Teknik Günümüzde, enerji kaynaklarinin sinirliligi ve enerji ihtiyacindaki sürekli artis, enerjinin daha kontrollü ve tasarrutlu kullanimini gerekli hale getirmistir. Bu zorunluluk, dünyada en çok kullanilan enerji türlerinden biri olan elektrik enerjisinin de daha tasarruflu kullanilmasi yönünde adimlarin atilmasini tesvik etmistir. Bu baglamda akilli sebekeler konusu gündeme gelmis ve elektriksel sebekelerin çift yönlü iletisim ile donatilarak daha kontrollü ve daha verimli enerji tüketiminin gerçeklestirilmesiyle ilgili önemli çalismalar yapilmaya baslanmistir. Bu konudaki akademik çalismalar binalardaki enerji yönetiminin saglanmasiyla ciddi enerji tasarruf yapilabilecegini ortaya koymaktadir. Akilli bina yapisi içerisinde ele alinan ev kontrol sistemlerinde, enerji tüketiminin izlenmesi ve kontrolü önemli bir yer tutmaya baslamistir. Bu sebeple evsel elektrikli cihazlarin enerji tüketiminin izlenmesi ve kontrol edilmesi hem tüketicinin faturasina olumlu yansimakta, hem de bu sayede saglanan tasarrufun çevreye ve ekonomiye katkisi bulunmaktadir. DESCRIPTION A CONTROLLER FOR POWER CONSUMPTION FOR BUILDING ENERGY MANAGEMENT Technical field to which the invention relates The invention is based on the energy consumption values of electrical devices used in buildings. with a smart plug that allows monitoring and control of energy consumption. Prior Art Today, the limitation of energy resources and the continuous increase in energy need, has necessitated a more controlled and economical use of energy. This necessity of electricity, which is one of the most used energy types in the world. It also encouraged steps to be taken to use it more sparingly. This In this context, the issue of smart grids has come to the fore and electrical networks are doubled. Equipped with directional communication, more controlled and more efficient energy consumption Significant work has begun on its realization. In this issue academic studies, energy management in buildings, serious energy shows that savings can be made. Considered within the smart building structure In home control systems, monitoring and control of energy consumption has an important place. started to hold. For this reason, the energy consumption of household electrical appliances monitoring and controlling both reflects positively on the consumer's bill, and Thus, the savings achieved contribute to the environment and economy.
Evlerdeki elektriksel cihazlarin kontrol ve izlenme istegi akilli priz denilen yeni konsept prizlerin ortaya çikmasina neden olmustur. Mevcut akilli prizler içerigindeki ölçüm sistemleriyle cihazin enerji tüketim degerlerini izleyebildigi gibi akilli priz içerisinde anahtarlama birimi olarak kullanilan elektriksel bir röle ile cihazin elektrigini açip kapayabilmektedir. Bu prizler, farkli haberlesme teknolojileri kullanilarak akilli bina içindeki ana kontrol ünitelerindeki merkezi yönetim yazilimiyla haberlesebilmektedirler. The desire to control and monitor the electrical devices in the houses is the new so called smart socket. The concept led to the emergence of sockets. Available smart sockets It can monitor the energy consumption values of the device with measurement systems as well as smart sockets. with an electrical relay used as a switching unit inside the device. It can turn its electricity on and off. These sockets use different communication technologies. centralized management in the main control units inside the smart building using they can communicate with the software.
Mevcut akilli prizlerde evdeki yükler (cihazlar), akilli binaya alternatif enerji kaynaklarindan saglanan enerji, kullanici tercihleri, sebekenin fiyat tarifesi gibi parametrelere göre açilip kapatilarak kontrol edilmektedir. Örnegin bu kontrol sirasinda, sebeke enerji fiyati pahaliysa veya alternatif enerji kaynaklarindan az enerji üretimi varsa kullanici tercihlerine göre bazi cihazlar kapatilarak (elektrik enerjisi kesilerek) uygun sartlarin saglandigi bir zaman diliminde tekrar çalistirilmak üzere bekletilmektedir. Örnegin, sebeke enerji tarifesinin pahali oldugu zaman araliginda çamasir makinesi tarifenin ucuz oldugu aralikta çalisacak sekilde ötelenmektedir. azaltilmasi için bir güç yönetim adaptörünün kullanildigindan bahsedilmistir. Enerji fiyatina göre elektriksel cihazlarin açma/kapama yapilarak kontrolü saglanmaktadir. Loads (devices) at home in existing smart sockets, alternative energy to smart building such as energy provided from sources, user preferences, price tariff of the network. It is controlled by opening and closing according to the parameters. For example, this control when the grid energy price is expensive or less than alternative energy sources If there is energy production, some devices can be turned off (electricity) according to user preferences. to be operated again in a time period when suitable conditions are provided) is on hold. For example, when the grid energy tariff is expensive the washing machine will operate in the range where the tariff is cheap. is delayed. It is mentioned that a power management adapter is used to reduce the Energy According to the price, electrical devices are controlled by on/off.
Teknigin bilinen durumundaki uygulamalarda tüketicinin kullandigi cihazlar ötelendiginden dolayi tüketicinin konforunda azalmaya sebep olmaktadir. Örnegin, kullanicinin priz araciligiyla otomatik olarak 1 saat sonra ertelenen çamasir makinesi kullanicinin ayarlarda degisiklik yapmamasi durumunda 1 saatten önce çalismayacaktir. Ya da 1 saat sonra alternatif enerji kaynaklarindan gelen gücün düsük olmasi veya sebeke elektriginin pahali olmasi durumunda öteleme süresi 1 saatin üzerine çikabilecektir. Bu da kullanicinin konforunu olumsuz yönde etkilemektedir. Devices used by the consumer in state-of-the-art applications As it is delayed, it causes a decrease in the comfort of the consumer. For example, The washing machine that is automatically delayed after 1 hour through the user's socket before 1 hour if the user does not make any changes to the settings it will not work. Or, after 1 hour, the power from alternative energy sources lag time 1 if low or mains electricity is expensive can climb over the clock. This negatively affects the comfort of the user. affects.
Bulusun kisa açiklamasi Bu bulusun amaci; enerji tasarrufu yapilabilmesi amaciyla özellikle kendi enerjisini üreten ve/veya sebeke ile baglantili olan evlerdeki enerji tüketiminin kontrolünü, izlenmesini tüketicinin konforunu minimum seviyede etkileyecek sekilde saglayabilen bir priz gerçeklestirinektir. Brief description of the invention The purpose of this invention; especially its own energy in order to save energy. control of energy consumption in houses that produce and/or are connected to the grid, in a way that will affect the comfort of the consumer at the minimum level. a socket that can provide
Yine mevcut akilli prizlerin tasarruf için kullandiklari yük öteleme yöntemine alternatif olarak, bulus konusu akilli priz sayesinde cihazlarin ötelenmesinin minimize edilmesi amaçlamaktadir. Bunun için mevcut elektriksel cihazlarin mümkün oldugunca çalisir tutulmasi tüketici konforunu daha arttiracaktir. Böylece tüketici, cihazini istedigi zamanda kullanarak ayni zamanda tasarruf da yapabilmektedir. Insanlarin enerji tüketimindeki bilinçleri artacagindan cihazlarin çevreye saldiklari karbon daha da düsecektedir. Bulus konusu priz sayesinde, kullanilacak enerji yönetim algoritmasina göre elektriksel cihazlarin tamamen kapatilmasi yerine bazi cihazlarin kapatilip bazi cihazlarin da gerilimlerinin kontrolü ile güç kullanimlarinin azaltilmasi mümkün olmaktadir. Again, according to the load shifting method used by the existing smart sockets to save money. alternatively, it is possible to reduce the displacement of the devices thanks to the smart socket which is the subject of the invention. aims to be minimized. For this, the existing electrical devices Keeping it operational as much as possible will increase consumer comfort. Like this Consumers can also save money by using their device whenever they want. can do. Since people's awareness of energy consumption will increase, the carbon they release to the environment will decrease even more. Thanks to the socket, which is the subject of the invention, according to the energy management algorithm to be used, electrical devices are completely Instead of shutting down, some devices are turned off and the voltages of some devices are checked. With this, it is possible to reduce power usage.
Ayrica, bulus konusu akilli priz içerigindeki güç elektronigi elemani ile cihazlarin gerilimi, teknik standartlar dahilinde kontrol edilerek güç tüketiminin azaltilmasi saglanmaktadir. Böylece cihazlarin anlik güç tüketimleri azaltilmasi, cihazlar kapatilmadan saglanmaktadir. Bulus sayesinde yenilenebilir enerji kaynaklarindan daha fazla istifade edilebilir ayrica ev güç yönetiminde aktif bir eleman olarak kullanilabilir. In addition, the power electronic element in the smart socket, which is the subject of the invention, and the devices reducing power consumption by controlling voltage within technical standards is provided. Thus, reducing the instantaneous power consumption of the devices, It is provided without being closed. Thanks to the invention, renewable energy sources can be further exploited as an active element in home power management can be used.
Bulus konusu priz sayesinde, kullanicilar neden olduklari karbon salinimlari, elektrik tüketimleri, tüketim maliyetleri hakkinda sürekli olarak bilgilendirilerek tasarrufa yönlendirilmektedir. Bulusta, söz konusu bilgilerin gelismis bir ara yüz yardimiyla çevrimiçi olarak kullaniciya sunulmasi ve otomatik olarak yürütülecek enerji yönetim algoritmasi ile kullanicilarin konforunu minimum seviyede etkileyen ve güç tasarrufu saglayan bir prizin gelistirilmesi amaçlanmistir. Sebeke baglantili binalarda akilli prizin kullanimi ile sebekede uygulanan dinamik fiyatlandirmaya göre, elektriksel cihazlarin anlik güç tüketimleri kontrol edilmekte ve ay sonunda faturada kazanim saglanmaktadir. Sebekeden bagimsiz, yenilenebilir enerji kaynaklarindan beslenen bir ev veya binada, bulus konusu priz sayesinde daha az enerji depolama birimine (örnegin aküye) ihtiyaç duyulmaktadir. Benzer sekilde, dinamik olarak enerji üretimi degisen rüzgar, günes gibi yenilenebilir enerji kaynaklarinin bina uygulamalarinda, bu enerjilerden daha verimli istifade edilebilecektir. Thanks to the socket, which is the subject of the invention, users can reduce the carbon emissions they cause, electricity consumption, saving by being constantly informed about consumption costs. is directed. In the invention, the said information is provided with the help of an advanced interface. be made available to the user online and the energy to be executed automatically with the management algorithm, which affects the comfort of the users at the minimum level and It is aimed to develop a socket that saves money. In buildings with grid connection According to the dynamic pricing applied in the network with the use of the smart plug, The instantaneous power consumption of electrical devices is checked and invoiced at the end of the month. gain is achieved. Off-grid, renewable energy sources less energy storage in a house or building powered by the inventive socket unit (e.g. battery) is needed. Similarly, dynamically renewable energy sources such as wind and sun, whose energy production is changing, applications, these energies will be utilized more efficiently.
Bulusun tercih edilen uygulamasinda, ev/bina içerisindeki tüm prizler kablosuz haberlesme altyapisina sahip olmakta ve bu prizlerin dolayisiyla cihazlarin hepsine ulasimin saglandigi bir merkezi kontrol ünitesi kullanilmaktadir. Kullanilacak olan merkezi kontrol ünitesi ile tüm prizler izlenmekte ve kontrolü yapilmakta ve gerektiginde cihazlarin güç tüketimine müdahale edilebilmektedir. Ayrica bulus konusu akilli priz siva üstü ve tak-çalistir bir tasarimda olabilmektedir. Priz ayrica, kullanilacagi binaya siva alti veya siva üstü monte edilebilmektedir. Bu yönüyle akilli priz sadece yeni yapilacak binalarda degil, mevcut binalarda ve meskenlerde de kullanima uygun olmaktadir. In the preferred embodiment of the invention, all sockets in the house/building are wireless. It has a communication infrastructure and these sockets therefore all of the devices A central control unit is used for transportation. to be used All sockets are monitored and controlled by the central control unit and When necessary, the power consumption of the devices can be intervened. Also find The subject smart socket can be surface-mounted and in a plug-and-play design. In addition, the prize It can be mounted on or under the plaster in the building where it will be used. In this aspect The smart socket is not only in new buildings, but also in existing buildings and residences. is suitable for use.
Bulus konusu priz, enerji yönetimi yapilan sistemlerde kullanilmak üzere prize elektriksel olarak baglanabilir ve cihazlarin tükettikleri güç, enerji, akim, gerilim gibi degerleri ve harcamis olduklari enerji miktarini ölçen bir ölçme birimi, harici üniteler ile haberlesmeyi saglayan ve harici ünitelerden komut alan bir haberlesme birimi, kontrol biriminden gelen sinyale göre prize baglanabilir cihazlarin açilip/kapanmasini veya gerilim kontrollü çalismasini saglayan bir güç elektronigi elemanina sahip ve anlik güç tüketimi azaltmasi yapan bir anahtarlama birimi, haberlesme birimine gelen ve giden komutlari isleyen ve söz konusu komutlara göre kontrol saglayan bir kontrol birimi ve prizdeki ilgili birimlerin çalismasi için gerekli enerjiyi saglayan besleme birimi; prize takilabilir cihazlarin ölçme, kontrol, açma/kapama kontrolü ile birlikte pasif karakteristikli cihazlarda anlik güç tüketimi azaltmasi yapan bir merkezi kontrol birimi içermektedir. The socket that is the subject of the invention is the socket to be used in energy management systems. It can be connected electrically and the power consumed by the devices, such as energy, current, voltage. a measuring unit that measures the values and the amount of energy they consume, external units A communication unit that provides communication with and receives commands from external units, devices that can be connected to the socket according to the signal from the control unit. A power electronics that enables on/off or voltage controlled operation. A switching unit with an element and instantaneous power consumption reduction, processes incoming and outgoing commands to the communication unit and according to the commands in question. a control unit that provides control and necessary for the operation of the relevant units in the socket the power supply unit; measuring, controlling, instantaneous power consumption in passive characteristic devices with on/off control It includes a central control unit that does the reduction.
Kontrol birimi, haberlesme birimine harici ünitelerden gelen komutlara göre, güç elektronigi elemaninin tam iletimde olmasi veya tam kesimde olmasi veya gerilim azaltimi için gerekli gecikmeyi saglayacak sürme sinyalini sürücü devresine göndererek güç elektronigi elemaninin çalisma durumunu ayarlamaktadir. Kontrol birimi ayrica, sürme sinyali açisini her bir sinüsoidal yarim periyotta 0-180 derece arasinda ayarlamaktadir. Ölçme birimi, prize takilabilir her bir cihazin tükettigi gücü ölçen uygun bir aktif güç ölçme entegresi ve bu ölçmeye yardimci olacak sekilde akim ve gerilim için en az birer algilama birimi; örnegin sensör içermektedir. The control unit supplies power to the communication unit according to commands from external units. whether the electronics element is in full conduction or in full cut or voltage drive the drive signal to the driver circuit, which will provide the necessary delay for the It adjusts the working status of the power electronics element by sending it. Control The unit also measures the drive signal angle 0-180 degrees in each sinusoidal half-period. adjusts between The measuring unit is an appropriate active power unit that measures the power consumed by each plug-in device. measuring IC and to assist this measurement, at least for current and voltage. a detection unit; For example, it includes a sensor.
Haberlesme birimi, ZigBee, KNX, PLC (power line communication), kablosuz M- bus ve/veya Wi-Fi gibi bir haberlesme altyapisina sahip olmaktadir. Communication unit, ZigBee, KNX, PLC (power line communication), wireless M- It has a communication infrastructure such as bus and/or Wi-Fi.
Priz sirasiyla, ~ Bir merkezi kontrol ünitesinden gelen bir kontrol sinyaline göre kontrol biriminin bu kontrol sinyaline karsilik sürme devresini kontrol için sinyal üretmesi - Kontrol biriminin sürme devresi için ürettigi bu kontrol sinyaline göre, sürücü devrenin sürme sinyali açisini ayarlamasi - Sürme sinyali açisina göre güç elektronigi elemaninin yük uçlarindaki gerilimi ayarlamasi Burada merkezi kontrol ünitesinden gelen kontrol sinyali, prizlerden gelen güç tüketim degerlerine, sebekenin yüklenme durumunu, yerel enerji kaynaklarindan saglanan enerjinin durumuna, mevcut olan akü grubunun doluluk oranina, vb. paremetrelere göre olusturulmus algoritmaya göre olusturulmaktdir. In order of socket, ~ Control based on a control signal from a central control unit signal to control the drive circuit of the unit in response to this control signal. to produce - According to this control signal produced by the control unit for the drive circuit, adjusting the drive signal angle of the driver circuit - At the load ends of the power electronics element according to the drive signal angle voltage adjustment Here, the control signal from the central control unit, the power from the sockets consumption values, load status of the network, local energy sources. the state of the energy supplied, the occupancy rate of the existing battery pack, etc. It is created according to the algorithm created according to the parameters.
Bulusun ayrintili açiklamasi Sekil 1: Bulus konusu akilli prizin sematik görünüsüdür. Detailed description of the invention Figure 1: The subject of the invention is the schematic view of the smart plug.
Sekil 2: Bulus konusu akilli prizin blok diyagramidir. Figure 2: The subject of the invention is the block diagram of the smart plug.
Sekil 3: Anahtarlama biriminin çalismasini gösterir blok diyagramdir. Figure 3: Block diagram showing the operation of the switching unit.
Sekil 4: Sürme sinyali açisinin bir örnek sinüs diyagramidir. Figure 4: An example sinus diagram of the drive signal angle.
Sekil 5: Bulus konusu akilli prizin enerji yönetim algoritmasi akis diyagraminin görünüsüdür. Figure 5: The flow diagram of the energy management algorithm of the smart plug, which is the subject of the invention. is the view.
Sekillerdeki referanslarin açiklamasi: Bu bulusun amacina yönelik olarak ekli sekillerdeki parçalar tek tek numaralandirilmis olup bu numaralarin karsiligi asagida verilmistir. 1. Akilli priz l 1 . Anahtarlama birimi 111. Güç elektronigi elemani 112. Sürücü devresi 12. Kontrol birimi 13. Haberlesme birimi 14. Ölçme birimi . Besleme birimi E. Elektriksel cihaz 100. Yöntem Bulus konusu akilli priz (1), açilip kapanmasini veya gerilim kontrollü çalismasini saglayan bir anahtarlama birimi (11), gelen ve giden komutlari isleyen ve böylece kontrol edilmesini saglayan bir kontrol birimi (12), diger ünitelerle haberlesmesini saglayan bir haberlesme birimi (13), kendisine elektriksel olarak baglanan cihazlarin tükettikleri güç, enerji, akim, gerilim gibi degerleri ve harcamis olduklari enerji miktarini ölçen bir ölçme birimi (14) ve akilli prizin (1) içerdigi birimlerin çalismasi için gerekli enerjiyi saglayan bir besleme birimi (15) içeimektedir. Explanation of references in the figures: For the purpose of this invention, the parts in the accompanying figures are individually numbered and the corresponding numbers are given below. 1. Smart socket l 1 . switching unit 111. Power electronics element 112. Driver circuit 12. Control unit 13. Communication unit 14. Measuring unit . supply unit E. Electrical device 100. Method The subject of the invention is the smart socket (1), opening and closing or voltage controlled operation. a switching unit (11), which processes the incoming and outgoing commands and thus a control unit (12) that allows it to be controlled, to communicate with other units. A communication unit (13) that provides values such as power, energy, current, voltage they consume and the energy they spend a measuring unit (14) that measures the amount and the operation of the units included in the smart plug (1) It contains a supply unit (15) that provides the energy required for
Kontrol birimi (12), ölçme, kontrol, açma/kapama ile birlikte pasif karakteristikli cihazlarda anlik güç tüketimi azaltmasi yapmaktadir. Control unit (12), measurement, control, on/off with passive characteristic It makes instantaneous power consumption reduction in devices.
Bu bulusta; omik, omik-endüktif veya omik kapasitif karakteristikli olarak nitelendirdigimiz pasif elektriksel cihazlarin (yüklerin) (E) çektikleri güç, gerilime göre degistiginden bu cihazlarin güç tüketimi, gerilimleri kontrol edilerek degistirilebilmektedir. Pasif cihazlarin bu sekilde gerilimlerinin kontrol edilmesi Bünyesinde güç ünitesi (adaptör. . .vb) bulunduran cihazlarda ise çekilen güç gerilim degisiminden etkilenmemektedir. Bu bulus bu cihazlarla ilgilenmemektedir. In this invention; with ohmic, ohmic-inductive or ohmic-capacitive characteristics The power drawn by the passive electrical devices (loads) (E) that we have described is the voltage Since the power consumption of these devices varies according to the can be changed. Checking the voltages of passive devices in this way In devices that have a power unit (adapter, etc.) not affected by the change. This invention does not deal with these devices.
Anahtarlama birimi (l 1) akilli bina sistemlerinde enerji tüketiminin azaltilmasi için cihazlarin kontrol birimi (12) tarafindan açilip/kapanmasini veya kontrol edilmesini saglayan bir güç elektronigi elemani (111) içermektedir. Switching unit (l 1) for reducing energy consumption in smart building systems allowing the devices to be turned on/off or controlled by the control unit (12). It includes a power electronics element (111) that provides
Anahtarlama birimi (11), ayrica bir sürücü devresi (112) içermektedir. Bulusta, haberlesme birimine (13) harici ünitelerden gelen komutlari kontrol birimi (12) alarak islemektedir. Kontrol birimi (12), buna göre sürücü devresine (112) güç elektronigi elemaninin (111) çalisma durumunu ayarlamasi için sinyal göndermektedir ve ilgili sinyale göre sürücü devresi (112) güç elektronigi elemanina (111) tam iletimde, tam kesimde veya gerilim azaltimi için gerekli gecikmeyi saglayacak sürme sinyali açisini (bir uygulamada alfa açisi) göndermektedir. Güç elektronigi elemani (111) ise gerilim azaltimi için gönderilen sürme sinyali açisi sinyaline göre gerilimde degisim olusturmaktadir (Sekil 3). Ayrica Sekil 3°te elektriksel cihazi (E), enerji kaynagini ( sebeke) (M) temsili olarak gösterilmistir. The switching unit 11 also includes a driver circuit 112. In the find, The commands coming from the external units to the communication unit (13) are sent to the control unit (12) by taking it. The control unit (12) powers the driver circuit (112) accordingly. signal for the electronics element (111) to set the operating state and according to the relevant signal, the driver circuit (112) is connected to the power electronics element. (111) provide the required delay for full turn-on, full cut-off, or voltage reduction. It sends the drive signal angle (alpha angle in an application) that will provide Strength If the electronics element (111) is the angle of the drive signal sent for the voltage reduction It creates a change in voltage according to the signal (Figure 3). Also in Figure 3° electrical device (E), energy source (mains) (M) is shown as a representation.
Güç elektronigi elemani (111), akilli bina sistemlerinde elektrik fiyatinin pahali oldugu anlarda veya yenilenebilir enerji kaynaklarindan üretilen enerji miktari azaldiginda veya elektriksel cihazin (E) çalismasinin ötelenmesi gerektigi zamanda kullanici konforu için pasif elektriksel cihazlarin (E), kapatilmasi yerine anlik güç tüketimini standartlar çerçevesinde azaltmaktadir. Power electronics element (111), expensive for electricity in smart building systems The amount of energy produced when it is available or from renewable energy sources decreases or when the operation of the electrical device (E) needs to be delayed instantaneous power instead of turning off passive electrical devices (E) for user comfort reduces its consumption within the framework of standards.
Güç elektronigi elemam (111) bulusun uygulamalarina göre triyak, tristör, IGBT elemani gibi bir güç elektronigi elemani (111) olabilmektedir ama sayilanlar bu elemanlarla sinirli olmamaktadir. Anahtarlama birimi (11) ile, pasif karakteristikli elektriksel cihazin (E) uçlarindaki gerilim degeri mevcut teknik standartlar dahilinde kontrol edilerek cihazin anlik güç tüketiminin azaltilmasi saglanmaktadir. Bunun için akilli prizde (1) bulunacak anahtarlama birimi (11) uygun kontrol sinyalleri ile sürülerek cihaz uçlarindaki gerilimde degisim saglanmaktadir. Böylece gerilimi azalan pasif karakteristikli cihaz daha az güç tüketmektedir. Akilli ev veya akilli bina sistemlerinde enerji yönetim algoritmalariyla (100) entegre edilebilecek böyle bir akilli priz (1) ile örnegin dinamik fiyatlandirmanin oldugu sebekelerde (M) fiyatin yüksek oldugu zamanlarda bulus ile pasif elektriksel cihazlarin (E) güç tüketimleri azaltilabilecek ve elektrik faturasinda tasarrufa gidilebilecektir. Bulus, bu yönüyle elektrik enerjisi kullanilarak çalisan tüm pasif cihazlara uygulanabilme özelligine sahiptir. Power electronics element (111) according to applications of the invention triac, thyristor, IGBT It can be a power electronics element (111) such as the It is not limited to the elements. with switching unit (11), with passive characteristic The voltage value at the terminals of the electrical device (E) is within the current technical standards. It is controlled to reduce the instantaneous power consumption of the device. This The switching unit (11) to be located in the smart socket (1) for A change in voltage is provided at the device ends by being driven. Thus, the voltage device with decreasing passive characteristics consumes less power. smart house or smart building such a system that can be integrated with energy management algorithms (100) in With the smart plug (1), for example, in networks with dynamic pricing (M), the price power consumption of passive electrical devices (E) with the invention when high can be reduced and the electricity bill can be saved. In this respect, the invention It has the feature of being applicable to all passive devices operating using electrical energy. has.
Bulus konusu akilli priz (1), bir uygulamasinda binalarda elektrik enerjisinin saglandigi teknikteki mevcut prizlerin üzerine takilan ve mevcut prizin fonksiyonlarini degistiren ek bir birimdir. Bulusta sözü geçen sürme açisi, anahtarlama birimi (ll) içerisinde bulunan güç elektronigi elemaninin (111) her bir sinusoidal yarim periyotta iletimde kalacagi süreyi ayarlayan bir parametredir. The subject of the invention is the smart socket (1), in an application of electrical energy in buildings. installed on the existing sockets in the technique for which it is provided and It is an additional unit that modifies its functions. The driving angle mentioned in the invention, Each of the power electronics element (111) inside the switching unit (ll) It is a parameter that adjusts the time that it will remain in operation in the sinusoidal half-period.
Bulus konusu priz (1) bir akilli bina sisteminde kullanilmaktadir. Söz konusu akilli binada yenilenebilir enerji kaynaklarinin ürettigi enerji durumuna, yüklerin durumuna, tüketicinin konfor tercihlerine, yüklerin durumuna ve ayrica akilli binada akü varsa akülerin doluluk orani vb. parametrelere göre enerji yönetimi yapilmaktadir. Ayrica binada sebeke (M) elektrik fiyatina göre sebekeden (M) enerji alimi veya sebekeye (M) enerji satisi gerçeklesmektedir. Söz konusu bina enerji yönetimlerinin uygulanabilmesi için bir merkezi kontrol ünitesi içermektedir. The socket (1) of the invention is used in a smart building system. The wise in question the energy status produced by renewable energy sources in the building, the load situation, the comfort preferences of the consumer, the condition of the loads and also the smart building. if there is a battery, the charge rate of the batteries, etc. energy management according to parameters is being done. In addition, according to the mains (M) electricity price in the building, the energy from the mains (M) purchase or sale of energy to the grid (M). The building energy It includes a central control unit for the implementation of managements.
Merkezi kontrol ünitesi tüm parametreler uyarinca kontrol edilecek prizlere (1) kontrol sinyalleri göndermektedir. The central control unit is connected to the sockets (1) to be controlled according to all parameters. sends control signals.
Bulus konusu priz (1) asagidaki yöntem (100) adimlarina göre çalismaktadir. The socket (1) which is the subject of the invention works according to the following method (100) steps.
- Bir merkezi kontrol ünitesinden gelen bir kontrol sinyaline göre kontrol biriminin (12) bu kontrol sinyaline karsilik bir sürme sinyali açisi üretmesi (101) - Kontrol biriminin (12) ürettigi bu kontrol sinyalini sürücü devresine (112) göndermesi (102) - Sürücü devrenin (112) bu sinyale göre sürme sinyali açisini ayarlamasi(103) - Bu açiya göre güç elektronigi elemaninin (111) yük uçlarindaki gerilimi ayarlamasi (104) Bulusta, akilli binada kullanilan enerji yönetim yöntemi (100) tarafindan üretilen bir kontrol karari, akilli prizin (1) kontrol birimi (12) tarafindan bir sürme açisina dönüstürülerek prize (l) baglanan cihazin (yükün) uçlarindaki gerillim kontrol edilmektedir. Kontrol birimi (12), sürme açisini her bir sinüsoidal yarim periyotta 0- 180 derece arasinda kontrol etmektedir. Sürme açisinin 0 derece oldugu durumda cihaz uçlarindaki gerilim normal sebeke (M) gerilimi olacaktir. Degisen sürme açisi sayesinde yük uçlarindaki gerilim azaltilmaktadir. Eger herhangi bir kontrol sinyali yoksa yük uçlarindaki gerilim sifirdir. Böylece akilli binada kullanilan enerji yönetim yöntemine (100) göre bulus konusu akilli priz (1) sayesinde bir cihaz için açma/kapama yapilabilecegi gibi cihaz uçlarindaki gerilim kabul edilen teknik standartlar sinirlari içerisinde degistirilebilmektedir. Bu sekilde gerilimin kontrol edilmesiyle pasif elektriksel cihazlarin (E) güç tüketimi kontrol edilmektedir. Örnegin, kontrol birimi (12) araciligi ile sürme açisinin 15 dereceye ayarlanmasi durumunda, prize (1) bagli elektriksel cihazin (E) yani yükün uçlarindaki gerilimin efektif degeri düsecektir. Pasif cihazlarin çektigi güç uygulanan gerilimle degistiginden, bulus sayesinde gerilimin degerinin azaltimi ile cihazin çektigi güç düsürülecektir. Birden fazla yük için bu düsünüldügünde akilli binadaki toplam güç tüketimi anlik olarak azaldigindan evin güç tüketiminde büyük oranda azaltim saglanabilecektir. Böylece ödenecek elektrik faturasi miktari düsürülebilecektir. - Control according to a control signal from a central control unit unit (12) generates a drive signal angle in response to this control signal. (101) - This control signal generated by the control unit (12) is connected to the driver circuit (112). send (102) - Adjusting the drive signal angle of the driver circuit (112) according to this signal (103) - According to this angle, the voltage of the power electronics element (111) at the load ends adjustment (104) In the invention, an energy management method (100) used in the smart building is used. The control decision is made by the control unit (12) of the smart plug (1) to a driving angle. The voltage control at the ends of the device (load) that is converted to the socket (l) is being done. The control unit (12) adjusts the driving angle to 0- in each sinusoidal half-period. It controls between 180 degrees. In case the driving angle is 0 degrees The voltage at the device ends will be the normal mains (M) voltage. Variable driving angle Thanks to this, the tension at the load ends is reduced. If any control signal otherwise the voltage at the load ends is zero. Thus, the energy management used in the smart building According to the method (100), the subject of the invention is the smart plug (1) for a device. It can be turned on/off as well as the voltage at the ends of the device is accepted technically. can be changed within the limits of the standards. In this way, the voltage control power consumption of passive electrical devices (E) is controlled. For example, setting the driving angle to 15 degrees via the control unit (12) in the case of the electrical device (E) connected to the socket (1), that is, the voltage at the ends of the load. effective value will decrease. The power drawn by passive devices is proportional to the applied voltage. As the voltage changes, the power drawn by the device is reduced by the reduction of the voltage thanks to the invention. will be dropped. Considering this for multiple loads, the total power in the smart building Significant reduction in the power consumption of the house as the consumption is reduced instantly can be provided. Thus, the amount of electricity bill to be paid can be reduced.
Bulusta, anahtarlama birimi (1 l) statik bir anahtardir. Bu birim (11) ile hem gerilim degisimi ile güç kontrolü yapilabilmekte hem de gerektiginde açma-kapama islemi gerçeklestirilmektedir. Elektronik cihazlarin kontrolü islemi gerçeklestirilirken cihazin tamamen kapanmasi saglanmadan, pasif elektriksel cihazlar (E) çalisir durumda tutulmakta ve bu cihazlarin harcadigi anlik güç tüketiminin azaltilmasiyla cihazlarin çalismasinin daha az güç çekerek sürdürmeleri saglanmaktadir. Bulus konusu akilli prizde (1) önerilen yapi; cihazin tamamen kapatilmadan çalisir durumda güç tüketiminin azaltilmasidir. In the invention, the switching unit (1 l) is a static switch. With this unit (11), both voltage power control can be made with the change of is carried out. While performing the control of electronic devices Passive electrical devices (E) operate before the device is completely turned off. status and by reducing the instantaneous power consumption of these devices. It is ensured that the devices continue to operate with less power. Meet the recommended configuration for the smart socket (1); It works without turning off the device completely. case is to reduce power consumption.
Akilli priz (1), otomatik olarak uzaktan kontrolü için gerekli gömülü yazilimin yapilacagi uygun bir kontrol birimi (12) ve bunu yapmak için gerekli elektriksel elemanlar yani kondansatör, kristal, direnç, diyot, Vb. elemanlar içermektedir. The smart plug (1) is the embedded software for automatic remote control. a control unit (12) suitable for elements ie capacitor, crystal, resistor, diode, etc. contains elements.
Bulus konusu akilli priz (1), merkezi kontrol üniteleri ile haberlesen en az bir haberlesme birimi (13) içermektedir. Bulusun uygulamalarina göre haberlesme birimi (13), ZigBee, KNX, PLC (power line communication), kablosuz M-bus ve/veya Wi-Fi gibi haberlesme altyapilarina sahiptir. Bulus konusu akilli priz (1); cihazlarin tükettigi enerjiyi ve cihazlarin güç parametrelerini uzaktan izleme ve cihazlari açan/kapayan veya kontrol eden bir elemandir. Prizin (1) merkezi kontrol ünitesinden uzaktan izlenmesi ve prize (1) erisimin saglanmasi, haberlesme birimleri (13) ile saglanmaktadir. Böylece prizlerin (1) ve dolayisiyla prizlere (1) elektriksel olarak bagli cihazlarin uzaktan kontrolü yapilmaktadir. Haberlesme birimi (13) bulusun tercih edilen bir uygulamasinda, güç tüketiminin düsük olmasi ve diger avantajlarindan dolayi ZigBee kablosuz haberlesme altyapisina sahiptir Akilli priz (1) için ölçümleme islemini yapan ölçme birimi (14), prize (1) takilan her bir cihazin gücünü ölçen uygun bir aktif güç ölçme entegresi ve bu ölçmeye yardimci olacak sekilde akim ve gerilim için en az birer algilama birimi (örnegin sensör) içermektedir. The subject of the invention is the smart socket (1), which communicates with the central control units at least one communication unit (13). Communication according to applications of the invention unit (13), ZigBee, KNX, PLC (power line communication), wireless M-bus and/or communication infrastructures such as Wi-Fi. The subject of the invention is the smart socket (1); remote monitoring of the energy consumed by the devices and the power parameters of the devices, and It is an element that turns on/off or controls devices. Central control of the socket (1) remote monitoring from the unit and providing access to the socket (1), communication units (13) is provided. Thus, the electrical connections of the sockets (1) and thus the sockets (1) remote control of the connected devices. Communication unit (13) In a preferred embodiment of the invention, low power consumption and other Due to its advantages, it has ZigBee wireless communication infrastructure. The measuring unit (14) that performs the measurement for the smart socket (1), A suitable active power measurement IC that measures the power of a device and assists this measurement. At least one sensing unit (for example, sensor) for current and voltage contains.
Bulus konusu prizin (l) kullanildigi akilli binada bulunan merkezi kontrol ünitesi bir bilgisayar, bir mobil bilgisayar, bir tablet bilgisayar, bir akilli telefon gibi bir cihaz veya kontrol saglayabilecek özellikte bir elektronik kutu olabilmekte ve bina içinde veya disinda kullanilmaktadir. Merkezi kontrol ünitesi, cihazlarin kontrol edilmesi için hazirlanmis olan bir enerji yönetim algoritmasina (100) göre çalismaktadir. Söz konusu yöntem (100), bir kullanici ara yüzü vasitasi ile kullaniciya bir ekran üzerinden görüntülenmektedir. Cihazlarin tükettigi enerji, merkezi kontrol ünitesi üzerindeki ara yüz üzerinden kullaniciya görüntülenmektedir. Merkezi kontrol ünitesi, internet agina baglanabilir olup uzaktaki herhangi bir cihazla veri alis-verisi yapabilmektedir. The central control unit located in the smart building where the socket (l) is used. a device such as a computer, a mobile computer, a tablet computer, a smartphone or it can be an electronic box capable of providing control and or outside is used. Central control unit, controlling devices It works according to an energy management algorithm (100) prepared for Promise The method (100) provides a screen to the user via a user interface. viewed via. The energy consumed by the devices, the central control unit displayed to the user through the interface on it. central control The unit can be connected to the internet network and can exchange data with any remote device. can do.
Mevcut elektrikli cihazlar teknik standartlarla belirlenen gerilim araliklarinda (±%5, ±%10, vb.) çalismak üzere tasarlanmaktadir. Örnegin, 220V AC gerilim için tasarlanmis bir cihaz 220±%10 gerilim araliginda çalisabilir. Bu bahsedilen cihazin 198V-232V araliginda çalistirilabilecegi anlamina gelmektedir. Bu araliklar disinda cihazin çalistirilmasi cihazi olumsuz etkileyebilir. Herhangi bir pasif elektrikli cihazin (su isiticisi, firin gibi) uçlarindaki gerilim azaltildiginda, cihazin tükettigi güç miktari da azaltilmis olacaktir. Bulus ile cihaz uçlarindaki gerilim teknik standartlarda belirtilen gerilim araliginm alt limitine kadar azaltilabilecektir. Bulus konusu akilli priz (1), kendi enerjisini üreten ve/veya sebekenin (M) veya yenilenebilir enerji kaynaklarinin üretmis oldugu elektrik enerjisini kullanan binalarin tükettikleri elektrik enerjisini kontrol edebilecegi bir sistemde kullanilmaktadir. Bu bulus ile tüm elektriksel cihazlarin (E) enerji tüketimleri takip edilmektedir. Ayrica cihazlarin tükettigi elektrigin gerilimleri kontrol edilmekte ve cihazlarin güç tüketiminde tasarruf saglanmasi mümkün olmaktadir. Existing electrical devices are within the voltage ranges determined by technical standards (±5%, ±10%, etc.) is designed to work. For example, for 220V AC voltage A device designed can operate in the voltage range of 220±10%. This device is It means that it can be operated in the range of 198V-232V. outside these ranges operation of the device may adversely affect the device. Any passive electric When the voltage at the ends of the device (such as water heater, oven) is reduced, the power consumed by the device amount will be reduced. With the invention, the voltage at the device ends is technically can be reduced up to the lower limit of the voltage range specified in the standards. Meet The subject smart socket (1) is the one that produces its own energy and/or the mains (M) or using electrical energy produced by renewable energy sources in a system where buildings can control the electrical energy they consume. is used. With this invention, the energy consumption of all electrical devices (E) can be tracked. is being done. In addition, the voltages of the electricity consumed by the devices are controlled and It is possible to save on the power consumption of the devices.
Gelistirilen bulus konusu akilli prizin (l) siva alti montaji yapilabilmektedir. Bir diger uygulamada siva üstü olarak montaji yapilabilmekte ve harici priz gibi tak- çikar bir tasarima sahip olinaktadir. Bu yönüyle akilli priz (1) sadece yeni yapilacak binalarda degil, mevcut bina ve meskenlerde de kullanima uygundur. Ayrica, tak- çikar bir yapida olmasi eski/yeni her tür cihaza uygulanabilir olmasini saglamaktadir Bulus, yukarida açiklanan uygulamalar ile sinirli olmayip, teknikte uzman kisi kolaylikla bulusun farkli uygulamalarini ortaya koyabilir. Bunlar, bulusun istemler ile talep edilen korumasi kapsaminda degerlendirilmelidir.The smart socket (l), which is the subject of the invention, can be mounted flush-mounted. A In other applications, it can be mounted as surface-mounted and plugged in like an external socket. It has an interesting design. In this respect, the smart socket (1) will only be made new. It is suitable for use not only in buildings, but also in existing buildings and residences. Also, plug- Being in an interesting structure makes it applicable to all kinds of old / new devices. The invention is not limited to the above-described applications, but is provided to the person skilled in the art. can easily demonstrate different applications of the invention. These are the requests should be evaluated within the scope of the protection claimed by
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
TR2014/00929A TR201400929A2 (en) | 2014-01-28 | 2014-01-28 | A smart plug with power consumption control for building energy management |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
TR2014/00929A TR201400929A2 (en) | 2014-01-28 | 2014-01-28 | A smart plug with power consumption control for building energy management |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TR201400929A2 true TR201400929A2 (en) | 2015-08-21 |
Family
ID=67001197
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TR2014/00929A TR201400929A2 (en) | 2014-01-28 | 2014-01-28 | A smart plug with power consumption control for building energy management |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
TR (1) | TR201400929A2 (en) |
-
2014
- 2014-01-28 TR TR2014/00929A patent/TR201400929A2/en unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11106228B2 (en) | Thermal energy storage apparatus, controllers and thermal energy storage control methods | |
KR102470159B1 (en) | Evse-based energy automation, management, and protection systems and methods | |
JP6081375B2 (en) | Energy interface system | |
US20110119515A1 (en) | Power Monitoring and Control System | |
TWI467878B (en) | Power monitoring and control system | |
JP2019536401A (en) | System and method for creating dynamic nanogrids, assembling power consumers and participating in the energy market | |
TW201419698A (en) | A home electric appliance remote monitoring system | |
WO2013144947A2 (en) | System and method for managing electric grid power supply | |
CA2753067A1 (en) | Energy manager with minimum use energy profile | |
CA2988021C (en) | Storage unit for a consumer, storage system and method of controlling a storage system | |
JP2013539340A (en) | Power control apparatus and power control method | |
EP2849302B1 (en) | Energy management device, energy management method and program | |
KR101275701B1 (en) | Apparatus and method of solar power generation predictable power generation and use the power | |
Kul et al. | Energy saving IoT-based advanced load limiter | |
TR201400929A2 (en) | A smart plug with power consumption control for building energy management | |
CN107925243B (en) | Method and apparatus for improved control of power usage | |
Tsai et al. | Intelligent DC power monitoring system and sensor network based on ZigBee-equipped smart sockets | |
WO2016185759A1 (en) | Device control system and control method | |
GB2522678A (en) | Power measurement | |
TWI659587B (en) | Power supply management system for power socket based on internet of things (iot) and method thereof | |
JP6299514B2 (en) | Power supply system | |
Mrazovac et al. | Consumeroriented Smart Grid for Energy Efficiency | |
Ifediora et al. | Energy management and control system with mobile application interface | |
KR20180016014A (en) | Control device of home energy management system and method for operating thereof | |
CN205985597U (en) | Based on high in clouds multitask control cable integral type plug |