CN103091643A

CN103091643A - 电源装置以及诊断电源装置的方法

Info

Publication number: CN103091643A
Application number: CN2011104534201A
Authority: CN
Inventors: G.德博伊
Original assignee: Infineon Technologies Austria AG
Current assignee: Infineon Technologies Austria AG
Priority date: 2011-10-27
Filing date: 2011-12-30
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2031-12-30
Also published as: US20150084669A1; US8933721B2; CN103091643B; DE102012219690A1; US20130106402A1; US9310445B2

Abstract

本发明公开了电源装置以及诊断电源装置的方法。一种诊断电源装置的实施例方法，所述电源装置包括串联连接在输出端子之间的复数n个电源，其中n≥2。从所述电源装置中选择至少两个不同组的电源。在所述输出端子之间测量所述至少两个不同组中的每个组的电压。在测量一个组的电压的过程中，所述电源装置中的不属于该组的电源被旁路。把通过测量所述至少两个组中的每个组的电压而获得的至少两个测量电压进行比较，或者把取决于所述至少两个测量电压的至少两个电压进行比较。

Description

电源装置以及诊断电源装置的方法

技术领域

本发明的实施例涉及电源装置，特别是包括串联连接的几个电源（比如光伏（PV）模块）的电源装置。

背景技术

随着对于可持续能量生产的兴趣日益增加，有一个焦点是使用用于产生电力的光伏模块。光伏（PV）模块包括多个光伏（PV）电池，其也被称作太阳能电池。通常把几个太阳能模块串联连接以形成模块串。由所述串提供的DC输出电压随后可以被转换成AC电压，比如适合被供应给电力网或驱动电动机的电压。

在理想情况下，每个串联连接的模块提供相同的输出电压。在实际的光伏装置中，可能存在与其他模块相比提供较低电压的模块。这可能是由于磨损、模块内接触件的腐蚀等等造成的。

为了优化具有多个PV模块的太阳能装置的输出，可以将最大功率点（MPP）跟踪器耦合到每个模块。MPP跟踪器监视各单独模块的输出功率，并且将各单独模块操作在其MPP下。通过MPP跟踪器，知道各单独模块的输出功率，从而可以容易地检测到一个模块的输出功率与其他模块的输出功率的偏差，进而可以采取合适的措施。

然而，MPP跟踪器是昂贵的，因此在大的太阳能发电厂中，至多将MPP跟踪器耦合到具有多个模块的一串，而不是耦合到各单独模块。

不过仍然需要以一种有成本效益的方式监视在具有串联连接的多个电源的一串中各电源（比如PV模块）的输出电压。

发明内容

第一方面涉及一种诊断电源装置的方法，所述电源装置包括串联连接在输出端子之间的复数n个电源，其中n≥2。所述方法包括至少一次电压比较。所述至少一次电压比较包括：从所述电源装置中选择至少两个不同组的电源，以及在所述输出端子之间测量每个组的电压，其中在测量一个组的电压的过程中，所述电源装置中的不属于该组的电源被旁路。所述方法还包括：把通过测量所述至少两个组中的每个组的电压而获得的至少两个测量电压进行比较，或者把取决于所述至少两个测量电压的电压进行比较。

第二方面涉及一种包括电源装置和耦合到所述电源装置的诊断电路的电路装置，所述电源装置具有输出端子以及串联连接在所述输出端子之间的复数n个电源，其中n≥2。所述诊断电路被配置成执行以下操作：从所述电源装置中选择至少两个不同的组电源；在所述输出端子之间测量每个组的电压，其中在测量一个组的电压的过程中，所述电源装置中的不属于该组的电源被旁路；以及把通过测量所述至少两个组中的每个组的电压而获得的至少两个测量电压进行比较，或者把取决于所述至少两个测量电压的电压进行比较。

附图说明

现在将参照附图解释实例。附图用来说明基本原理，从而只示出对于理解基本原理而言必要的方面。附图不是按比例的。在附图中，相同的附图标记表示相同的特征。

图1示意性地示出包括电源装置和诊断电路的电路装置的第一实施例，所述电源装置具有多个电源；

图2示出诊断电路的第一实施例；

图3示出被实施为光伏（PV）模块的电源的第一实施例；

图4示出诊断电路的旁路电路的一个实施例；

包括图5A和5B的图5示出诊断电源装置的方法的第一实施例；以及

包括图6A、6B、6C和6D的图6示出诊断电源装置的方法的另一个实施例。

具体实施方式

在下面的详细描述中参照了形成其一部分的附图，并且其中通过说明的方式示出可以实践本发明的具体实施例。在这方面，参照所描述的附图的取向使用了诸如“顶部”、“底部”、“前”、“后”、“前导”、“拖尾”等等之类的方向术语。由于可以将各实施例的组件定位在许多不同的取向中，因此使用所述方向术语是为了进行说明而绝非进行限制。应当理解，在不背离本发明的范围的情况下，可以利用其他实施例并且可以做出结构或逻辑的改变。因此不应当将下面的详细描述视为进行限制，并且本发明的范围由所附权利要求书来限定。应当理解，可以将在这里所描述的各种示例性实施例的特征彼此组合，除非另有专门说明。

图1示出电路装置的第一实施例。所述电路装置包括电源装置1，其具有串联连接在电源装置1的输出端子11、12之间的复数n（其中n≥2）个电源10₁、10₂、10₃、10_n。在电源装置1的操作中，每个电源10₁、10₂、10₃、10_n提供输出电压V10₁、V10₂、V10₃、V10_n，使得输出端子11、12之间的电源装置1的输出电压V1对应于各单独输出电压的总和：

根据一个实施例，各单独电源10₁-10_n是DC电源，因此电源装置1的输出电压V1是DC输出电压。可选的是，将逆变器100连接到输出端子11、12，并且将其配置成从电源装置1所提供的DC输出电压V1生成AC输出电压V_AC。在电源装置1中可以实施任何类型的DC电源，比如光伏（PV）模块或诸如锂离子电池模块之类的电池模块。

各单独电源10₁-10_n被配置成使得，在电源装置1的正常操作中，各单独电源10₁-10_n提供近似相等的输出电压V10₁-V10_n。然而，可能存在电源10₁-10_n中的一个的输出电压低于其他电源的输出电压的情况。在具有多个被实施为PV模块的电源的光伏装置中，当（例如由于阴影）一个PV模块所接收到的太阳能低于其他模块所接收到的太阳能时，所述一个PV模块的输出电压可能低于其他PV模块的输出功率。虽然这是一种自然情况，但是也可能存在一个电源的较低输出电压是该电源中的缺陷的结果的情况。因此期望检测出电源装置1是否包括这样的电源10₁-10_n，该电源所提供的输出电压（供电电压）低于其他电源10₁-10_n的输出电压。具体来说，期望检测出电源10₁-10_n中的哪一个提供较低输出电压。

参照图1，所述电路装置包括诊断电路2。诊断电路2具有耦合到电源装置1的输出端子11、12的输入端子，并且被配置成测量这些输出端子之间的电压。诊断电路2还被配置成将电源装置1操作在诊断模式下，并且被配置成在诊断模式下至少检测出在电源装置1中是否存在其所提供的输出电压低于电源装置1中的其他电源10₁-10_n的输出电压的电源。在诊断模式下，诊断电路2被配置成执行以下操作：从所述电源装置中选择至少两个不同组的电源；在输出端子11、12之间测量每个组的电压，其中在测量一个组的电压的过程中，电源装置1中的不属于该组的电源被旁路；以及把通过测量所述至少两个组中的每个组的电压而获得的至少两个测量电压进行比较。在诊断模式下，输出电压V1对应于作为未被旁路的电源的一个组的各电源的输出电压的总和。下面将进一步解释所述方法的细节和更多实施例。

在图2中更详细地示出诊断电路2的一个实施例。图2的诊断电路2包括旁路电路3以及测量和控制电路4。旁路电路3包括耦合到一个电源的至少一个旁路单元，而在图2所示的实施例中，每个电源10₁-10_n都具有与之耦合的旁路单元30₁-30_n，从而旁路电路3的旁路单元30₁-30_n的数目等于电源10₁-10_n的数目。电源（比如第一电源10₁）与对应的旁路单元（比如第一旁路单元30₁）被并联连接。

每个旁路单元30₁-30_n与测量和控制电路4进行信号通信，并且被配置成取决于从测量和控制电路4接收的控制信号S30₁、S30₂、S30₃、S30_n来旁路相关联的电源。测量和控制电路4与各单独旁路单元30₁-30_n之间的信号通信路径在图2中仅仅被示意性地示出。可以采用适于向旁路电路3传送控制信号S30₁-S30_n的任何类型的信号通信路径。根据一个实施例，在测量和控制电路4与旁路单元30₁-30_n中的每个之间有传输通道，从而有用于控制信号S30₁-S30_n中的每个的专用传输通道。根据另一个实施例，存在将测量和控制电路4耦合到旁路单元30₁-30_n的信号总线。通过所述信号总线来传送控制信号S30₁-S30_n，其中旁路单元30₁-30_n被配置成“侦听总线”并且从总线接收其对应的控制信号S30₁-S30_n。对于测量和控制电路4与旁路单元30₁-30_n之间的信号通信，可以采用任何类型的信号总线和对应的传输协议。

为每个电源10₁-10_n指定一个旁路单元30₁-30_n仅仅是一个实例。旁路单元30₁-30_n的数目可以少于电源10₁-10_n的数目，从而存在不具有与之连接的旁路单元的电源，或者一个旁路单元与具有至少两个电源的串联电路并联连接。

图3示出一个电源模块10的第一实施例。图3中所示的电源模块10代表图1和2中所示的电源模块10₁-10_n中的任意一个。根据一个实施例，电源装置1的各单独电源模块10₁-10_n具有相同的架构，这意味着它们以相同的方式被实施。

图3的电源模块10被实施为太阳能或光伏（PV）模块，并且包括串联连接在电源模块10的输出端子13、14之间的多个太阳能电池15。在电源模块10的输出端子13、14之间，电源模块10的输出电压V10是可用的。输出端子13、14用来把各单独电源模块（图1和2中的10₁-10_n）串联连接在电源装置1的输出端子11、12之间。在PV模块10内串联连接的太阳能电池15的数目取决于具体应用。根据一个实施例，串联连接的太阳能电池15的数目处于48与72之间。根据一个实施例，各单独电源或PV模块10₁-10_n中的太阳能电池的数目是相等的。

参照图3，具有太阳能电池15的串联电路可选地被细分成太阳能电池的复数m个串联电路（子电路）16₁、16₂、16_m。诸如二极管之类的整流器元件17₁、17₂、17_m与这些子电路16₁、16₂、16_m中的每个并联连接。根据一个实施例，模块10包括m=3个子电路，并且因此包括m=3个整流器元件17₁、17₂、17_m。各单独子电路16₁、16₂、16_m中的太阳能电池15的数目可以是相等的，例如处于16与24之间，这取决于电源模块10中的太阳能电池15的总数。

整流器元件17₁-17_m是被配置成旁路对应的子电路16₁-16_m的旁路元件。当例如对应的子电路16_i的太阳能电池15所接收到的太阳能少于其他子电路的太阳能电池15所接收到的太阳能时，整流器元件17_i旁路对应的子电路16_i（其中16_i和17_i代表子电路之一和对应的整流器元件）。在下面对此进行解释。

出于解释的目的，首先假设PV模块10被连接到被实施为PV模块的其他电源，并且所述电源装置（图1中的1）被连接到负载，从而在各PV模块的输出端子13、14处存在输出电流。进一步假设PV模块10的各单独太阳能电池所接收到的太阳能是相等的，从而各个太阳能电池15提供相等的输出电流，其对应于在PV模块10的输出端子13、14处的输出电流。在这种操作模式下，各单独太阳能电池15中的每个充当电流源。然而，当子电路16₁-16_m中的一个子电路16_i的太阳能电池与其他子电路的太阳能电池相比接收到较低太阳能时，这些太阳能电池失去其提供所需输出电流的能力。在没有整流器元件17_i的情况下，这些太阳能电池两端的电压将改变它们的极性，并且这些太阳能电池的行为将类似于负载，其中由其他太阳能电池所提供的电力的一部分被消耗。这将大大降低PV模块10的效率。当一个子电路16_i两端的电压的极性改变其极性时（此时对应的子电路的一个或几个太阳能电池15处于负载模式），整流器元件17_i将所述子电路16_i两端的电压箝位到整流器元件17_i的正向电压。通过整流器元件17₁-17_m限制了可能在具有至少一个操作于负载模式下的太阳能电池的一个子电路16_i中发生的电力损耗。

当然，一次可以旁路PV模块中的多于一个子电路。举例来说，当例如一个PV模块10的太阳能电池与和所述一个PV模块10串联连接的其他PV模块的太阳能电池相比接收到较低太阳能时，可以通过对应的整流器元件17₁-17_m旁路所述一个PV模块10的子电路16₁-16_m中的每个。

取代如图3中所示的二极管，还可以使用其他类型的整流器元件以用于实施整流器元件17₁、17₂、17_m。根据一个实施例（未示出），整流器元件17₁、17₂、17_m是被连接到驱动电路的电子开关（比如晶体管），每当对应的子电路两端的电压改变极性时，所述驱动电路就将整流器元件接通。把整流器元件17₁、17₂、17_m实施为电子开关还允许对一个单独PV模块应用如参照图1和2解释的诊断过程，以便检测出在所述PV模块中是否存在与该PV模块中的其他子电路相比提供较低供电电压的子电路。

图4示意性地示出一个旁路单元30和与之耦合的电源10的一个实施例。图4中的旁路单元30代表图2中所示的旁路单元30₁-30_n中的任意一个。图5中所示的控制信号S30代表由旁路单元30从测量和控制电路（未在图4中示出）接收的控制信号。

参照图4，旁路单元30包括电子开关31（比如晶体管），其具有负载路径和控制端子。电子开关31的负载路径与电源10并联连接。旁路单元30还包括控制单元32，其接收控制信号S30并且被配置成取决于控制信号S30而驱动电子开关31。控制单元32生成在电子开关31的控制端子处接收到的驱动信号S31。在图4所示的实施例中，电子开关31是晶体管，特别是n型MOSFET。然而，将电子开关31实施为n型MOSFET仅仅是一个实例。电子开关31也可以被实施为任何其他类型的晶体管，比如p型MOSFET或IGBT，或者被实施为任何其他类型的电子开关。

控制单元32包括耦合到电源10的供电端子32₁、32₂。可选的是，电荷存储元件33（比如电容器）被耦合在供电端子32₁、32₂之间，并且通过整流器元件34（比如二极管）被耦合到电源10。当电源10提供不同于零的输出电压V10时，电荷存储元件33由电源10通过整流器元件34充电。当电源10的输出电压V10减小时，电荷存储元件33提供控制电路32的充足电力供应，以便将电子开关31切换到所期望的开关状态（接通或关断）。整流器元件34防止电荷存储元件33在电源10的供电电压V10减小时放电。

在图4所示的实施例中，被提供到控制单元32和电荷存储元件33的供电电压分别是大约电源10的输出电压V10。然而，这仅仅是一个实例。根据另一个实施例（未示出），被提供到控制单元32的供电电压是从输出电压V10导出的，但是低于输出电压V10。

控制单元32取决于控制信号S30而接通或关断电子开关31。旁路单元30在电子开关31接通时旁路电源10。控制电路32被配置成接收控制信号S30，并且取决于控制信号S30而生成驱动信号S31。控制电路32还包括接收器或接口电路，其被配置成与测量控制电路4进行信号通信。当例如在测量和控制电路4与各单独旁路单元（比如图5中所示的旁路单元30）之间存在信号总线时，控制电路32包括总线接口电路，其被配置成侦听所述总线并且从所述总线检索专用于单独旁路单元的那些控制信号。在所述电路装置中可以采用公知的不同类型的信号总线和对应的总线接口。

参照图2，测量和控制电路4被配置成选择性地驱动各单独旁路单元30₁-30_n以旁路对应的电源10₁、10₂、10₃、10_n，并且测量输出端子11、12之间的输出电压V1以便诊断电源装置1。当电源10₁-10_n中的至少一个被旁路时，输出电压V1对应于未被旁路的那些电源的输出电压的总和。选择性地旁路各单独电源10₁-10_n的可能性提供了在不直接测量各单独电源10₁-10_n的输出端子处的电压的情况下诊断电源装置1的机会，而所述电源在许多应用中无论如何是不可接近的。

现在参照图5A和5B来解释诊断电源装置的方法的第一实施例。这些图示意性地示出具有串联连接的复数n=8个电源10₁-10_n的电源装置1。然而，采用n=8个电源仅仅是一个实例，也可以采用除了8之外的任何数目的电源。在该实施例中，每个电源10₁-10_n具有与之耦合的旁路单元30₁-30_n。由于在下面的解释中只有旁路单元的操作状态是相关的，这意味着各单独旁路单元30₁-30_n旁路相关联的电源10₁-10_n或者不旁路相关联的电源10₁-10_n，因此旁路单元30₁-30_n在图6A和6B中仅仅被示意性地示出为被接通或关断的开关。参照上面的解释，旁路单元30₁-30_n中的开关由测量和控制电路4（在图5A和5B中未示出）控制。

在所述诊断方法中，从电源装置1中选择至少两个不同组的电源，并且通过测量和控制电路4（在图5A和5B中未示出）在输出端子11、12之间测量每个组的电压。在测量一个组的电压的过程中，电源装置1中的不属于该组的电源被旁路。在图5A和5B所示的实施例中，从电源装置1中选择了两个不同组的电源，即包括电源10₂、10₄、10₆、10_n的第一组和包括电源10₁、10₃、10₅、10₇的第二组。参照图5A，测量第一组的电压，其是第一组的各电源的输出电压V10₂、V10₄、V10₆、V10_n的总和，同时旁路第二组的各电源。下面将把第一组的该电压称作第一电压。参照图5B，测量第二组的电压，其是第二组的各电源的输出电压V10₁、V10₃、V10₅、V10₇的总和，同时旁路第一组的各电源。下面将把第二组的电压称作第二电压。将第一和第二电压进行比较，以便检测电源装置1中的错误或故障的存在。

各单独旁路单元30₁-30_n由测量和控制电路4驱动，以便在测量第一电压时旁路第二组的各电源，以及在测量第二电压时旁路第一组的各电源。此外，通过测量和控制电路4测量在电源装置1的输出端子11、12之间可用的第一和第二电压。然而，为了易于说明，该测量和控制电路4未在图5A和5B中被示出。

出于解释的目的，假设在电源之一中存在错误或故障，比如在电源10₆中，从而该电源10₆的输出电压V10₆低于其他电源的输出电压。在下面将把电源10₆称作缺陷电源。在本实施例中，缺陷电源10₆是第一组的一部分，因此第一电压低于第二电压。根据一个实施例，当第一与第二电压之间的差的大小高于给定阈值时，则认为电源装置1中存在错误。所述“阈值”可以是绝对值，或者可以是取决于测量电压之一的相对值。根据一个实施例，所述阈值处在第一和第二电压的其中之一的5%与20%之间。

在图5A和5B所示的实施例中，从电源装置1中选择了两个不同组的电源。然而，这仅仅是一个实例。根据另一个实施例，从电源装置1中选择两个或更多个组的电源，并且测量这些组中的每个组的电压，同时旁路其他组的电源。随后把每个组的电压与至少一个其他组的电压进行比较，以便检测是否有与其他组相比具有较低电压的组。所选择的并且测量其电压的组的数目是任意的。然而，在该方法中各单独组具有相同数目的电源。所述组被选择成使得每个组中有至少一个电源未被包括在其他组中。

甚至有可能单独地测量每个电源10₁-10_n的电压。在这种情况下，除了待测电源之外的所有电源都被旁路。根据一个实施例，测量每个电源两端的电压。这对应于选择n个组的电源，其中这些组中的每个组仅仅包括一个电源。根据一个实施例，将对于一个电源所测量的电压与至少一个相邻电源的电压进行比较，其中当一个电源的电压显著低于相邻电源的电压时，则检测到该电源的错误。“显著低于”意味着一个电源的电压低于相邻电源的电压超过给定阈值。所述“阈值”可以是绝对值，或者可以是取决于测量电压之一的相对值。根据一个实施例，所述阈值处在测量电压之一的5%与20%之间。

虽然在图5A和5B所示的实施例中第一组包括电源装置1的具有偶数序号的那些电源10₂、10₄、10₆、10_n并且第二组包括具有奇数序号的那些电源10₁、10₃、10₅、10₇，但是这仅仅是一个实例。可以任意地选择属于一个组的电源。根据一个实施例，所述两个组是分离的，这意味着在电源装置1中没有电源同时属于这两个组的电源。

在上面解释的实施例中，将具有相同数目的电源的至少两个组的电压进行了比较。然而，这仅仅是一个实例。根据另一个实施例，测量具有不同数目的电源的至少两个组的电压。在该方法中，除了测量这两个组的电压之外还执行计算步骤，该计算步骤对于每个组从所计算的电压计算归一化（normalized）电压。所述归一化电压取决于每个组中的测量电压和电源的数目。出于解释的目的，假设测量了具有p个电源的第一组的电源的电压V1_p，并且测量了具有q个电源的第二组的电源的电压V1_q。p和q表示各单独组中电源的数目，其中p与q不同。根据一个实施例，计算归一化电压包括将测量电压V1_p、V1_q分别除以数q和n，从而得到：

其中，V1_p,n表示第一组的第一归一化电压，并且V1_q,n表示第二组的第二归一化电压。

随后对所述归一化电压进行比较，以便确定其中一个组的电源是否包括与第一和第二组中的其他电源相比提供较低输出电压的电源。当第一与第二归一化电压之间的差的大小高于给定阈值时，则认为存在提供较低输出电压的电源。所述“阈值”可以是绝对值，或者可以是取决于测量电压之一的相对值。根据一个实施例，所述阈值处在第一和第二电压的其中之一的5%与20%之间。

第一与第二组的电源可以重叠，这意味着可以有电源同时被包括在第一和第二组的电源中。然而，由于这两个组中电源的数目p与q不同，因此总是有至少一个电源仅仅被包括在其中一个组中。

根据一个实施例，p=1并且q>1，因此第一组仅仅包括一个（p=1）电源，而第二组包括多于一个电源。然而，这仅仅是一个实例。一般来说，每个组中电源的数目是任意的。

从各单独组的测量电压计算归一化电压允许把具有不同数目的电源的各组的测量结果进行比较。然而，即使在比较具有相同数目的电源的组的那些情况下，也可以计算测量电压的归一化值，并且可以比较归一化值而不是测量值，以便检测是否一个组的电源包括与其他电源相比提供较低输出电压的电源。

根据另一个实施例，不仅检测到错误的存在，而且识别出所述错误所存在的电源。为此，执行分层诊断方法。该分层方法是基于如前面所解释的方法，其是一种识别出被认为包括缺陷电源的一个组的电源的方法。随后对该组应用前面所解释的方法之一以便识别出包括缺陷电源的子组，其中随后对所述子组应用该方法，依此类推，直到识别出包括缺陷电源的仅仅包括一个电源的组为止。

参照图6A至6D解释的分层方法的一个实施例是基于参照图5A和5B解释的用于识别多个组中包括缺陷电源的一个组的方法。然而，也可以使用前面所解释的其他方法中的每种。

出于解释的目的，假设如参照图6A和6B解释的第一组包括缺陷电源10₆。为了识别出第二组中的哪个电源包括所述缺陷，从该第一组中选择至少两个组的电源，测量这些组的电压，并且将测量电压或归一化电压进行比较。在测量一个组的电压的过程中，作为不属于该组的电源的其他电源被旁路。参照图6A和6B，第一组被细分成两个子组，即在本实施例中包括电源10₆和10_n的第一子组和包括电源10₂和10₄的第二子组。由于第一子组包括缺陷电源10₆，因此第一子组的电压低于第二子组的电压。由于第一子组仍然包括几个电源，在本实施例中是两个电源10₆、10_n，因此该子组被再次细分成进一步的子组，其在本实施例中各仅仅包括一个电源，从而测量这些子组的电压对应于测量仅仅一个电源的电压。这些方法步骤在图6C和6D中被示出，其中在图6C所示的方法步骤中测量缺陷电源10₆的电压，而在图6D所示的方法步骤中测量电源10_n的电压。通过比较这些电压，可以将电源10₆识别为缺陷电源，这是因为该电源的电压V10₆低于另一电源的电压V10_n。

将已被识别为包括缺陷电源的每个组细分成仅仅两个子组只是一个实例。按照参照图5A和5B解释的方式，还可以将这些组中的每个细分成多于两个子组。此外，取代把将被比较的各单独组选择成使得它们包括相同数目的电源，还可以把这些组选择成使得它们包括不同数目的电源。在这种情况下，对归一化电压而不是测量电压进行比较。

根据一个实施例，测量和控制电路4包括状态输出，并且测量和控制电路4被配置成提供状态信号ST（其在图1和2中用虚线示出），其表明在电源10₁-10_n中的一个中是否存在错误以及/或者哪个电源包括错误。根据一个实施例，逆变器100（参见图1）接收状态信号ST，并且将该状态信号或取决于该状态信号的信息转发到监督实体，比如在其中采用所述电路装置的太阳能发电厂的运营商。在这种情况下，逆变器100包括通信接口，通过所述通信接口可以经由常规通信系统（比如因特网或电话网）转发所述信息。

在电源装置1的输出端子11、12处测量的电压可以是开路电压，其是在没有负载被连接到输出端子11、12时的电压。根据另一个实施例，当负载被连接到输出端子11、12时测量输出端子11、12之间的电压。根据一个实施例，所述负载可以被实施为如图1中所示的逆变器100。该逆变器100可以包括最大功率点跟踪（MPP）。该MPP被配置成将电源装置1操作在最大功率点处，所述最大功率点是电源装置1（特别当其被实施为具有PV模块作为电源的电源装置时）具有最大效率的操作点。由于MPP可能当在诊断过程期间电源被旁路时发生变化，因此对MPP的调节可能会花费一些时间，比如长达几秒。根据一个实施例，因此在选择新组的电源（这包括旁路不属于该组的那些电源）与测量输出端子11、12之间的输出电压之间存在延迟时间。

根据一个实施例，测量和控制电路4被配置成定期向各单独旁路单元30₁-30_n转发状态信号，其中该状态信号仅仅表明测量和控制电路4是激活的。根据一个实施例，各旁路单元被配置成当在给定时间段内还没有接收到来自测量和控制电路4的状态信号时旁路相关联的电源，所述给定时间段比如是处于几秒的范围内的时间段。在这种情况下，整个电源装置1被旁路，从而将其输出端子11、12之间的DC电压减小到零。

诸如“在…之下”、“在…下面”、“较低的”、“在…之上”、“较高的”等等之类的空间相对术语是为了易于描述而被用来解释一个元件相对于第二元件的定位。除了与附图中描绘的那些取向不同的取向之外，这些术语意图还包含器件的不同取向。此外，诸如“第一”、“第二”等等之类的术语也被用来描述各种元件、区域、部分等等，并且也不意图进行限制。相同的术语在整个说明书中是指相同的元件。

如在这里所使用的术语“具有”、“包含”以及“包括”等等是开放式术语，其表明所述元件或特征的存在而不排除附加的元件或特征。冠词“一”、“一个”、“该”以及“所述”意图包括复数以及单数，除非上下文另外清楚地表明。

考虑到上面的变型和应用的范围，应当理解，本发明不受前面的描述的限制，也不受附图的限制。代之以，本发明仅由后面的权利要求书及其法律等同物来限制。

Claims

1. 一种诊断电源装置的方法，所述电源装置包括串联连接在输出端子之间的复数n个电源，其中n≥2，所述方法包括：

从所述电源装置中选择至少两个不同组的电源；

在所述输出端子之间测量所述至少两个不同组中的每个组的电压，其中在测量一个组的电压的过程中，所述电源装置中的不属于该组的电源被旁路；

把通过测量所述至少两个不同组中的每个组的电压而获得的至少两个测量电压进行比较，或者把取决于所述至少两个测量电压的至少两个电压进行比较。

2. 根据权利要求1所述的方法，其中，各组具有彼此相同数目的电源并且彼此分离。

3. 根据权利要求2所述的方法，其中，选择各包括n/2个电源的两个组。

4. 根据权利要求1所述的方法，其中，各组具有彼此不同数目的电源。

5. 根据权利要求4所述的方法，还包括：

对于每个组计算归一化电压，一个组的归一化电压取决于该组的测量电压和该组中电源的数目；以及

比较所述归一化电压。

6. 根据权利要求5所述的方法，其中，计算一个归一化电压包括：

将所述测量电压除以该组的电源的数目。

7. 根据权利要求1所述的方法，还包括：

提供取决于所述比较的结果的诊断信号。

8. 根据权利要求7所述的方法，还包括：

当所述至少两个测量电压中的两个之间的差或者取决于所述测量电压的所述至少两个电压中的两个之间的差高于给定阈值时，生成所述诊断信号以呈现错误水平。

9. 根据权利要求1所述的方法，还包括：当所述测量电压中的两个之间的差或者取决于所述测量电压的所述电压中的两个之间的差高于给定阈值时：

a）从具有最低电压的组中选择至少两个不同组的电源；

b）在所述输出端子之间测量每个组的电压，其中在测量一个组的电压的过程中，所述电源装置中的不属于该组的电源被旁路；

c）把通过测量每个组的电压而获得的至少两个电压或者取决于所述至少两个电压的电压进行比较。

10. 根据权利要求9所述的方法，还包括：

重复方法步骤a）到b），直到具有最低电压的所述组仅仅包括一个电源为止。

11. 根据权利要求1所述的方法，其中，测量每个组的电压包括测量开路电压。

12. 根据权利要求1所述的方法，

其中，将最大功率点跟踪器（MPP）连接到所述输出端子；并且

其中，测量每个组的电压包括利用连接到所述电源装置的所述MPP来测量电压。

13. 根据权利要求1所述的方法，其中，每个电源包括具有串联连接的多个太阳能电池的光伏模块。

14. 一种电路装置，包括：

电源装置，其包括输出端子以及串联连接在所述输出端子之间的复数n个电源，其中n≥2；以及

诊断电路，其被耦合到所述电源装置，

所述诊断电路被配置成从所述电源装置中选择至少两个不同组的电源，

所述诊断电路被配置成在所述输出端子之间测量所述至少两个不同组中的每个组的电压，其中在测量一个组的电压的过程中，所述电源装置中的不属于该组的电源被旁路，以及

所述诊断电路被配置成把通过测量所述至少两个组中的每个组的电压而获得的至少两个测量电压进行比较，或者把取决于所述至少两个测量电压的至少两个电压进行比较。

15. 根据权利要求14所述的电路装置，其中，所述诊断电路被配置成选择具有相同数目的电源并且分离的各单独组。

16. 根据权利要求15所述的电路装置，其中，所述诊断电路被配置成选择各包括n/2个电源的两个组。

17. 根据权利要求14所述的电路装置，其中，所述诊断电路还被配置成提供取决于所述比较的结果的诊断信号。

18. 根据权利要求17所述的电路装置，其中，当所述至少两个测量电压中的两个之间的差或者取决于所述测量电压的所述至少两个电压中的两个之间的差高于给定阈值时，所述诊断电路被配置成生成所述诊断信号以呈现错误水平。

19. 根据权利要求14所述的电路装置，其中，当所述测量电压中的两个之间的差或者取决于所述测量电压的所述电压中的两个之间的差高于给定阈值时，所述诊断电路：

a）被配置成从具有最低电压的组中选择至少两个不同组的电源；

b）被配置成在所述输出端子之间测量每个组的电压，其中在测量一个组的电压的过程中，所述电源装置中的不属于该组的电源被旁路；

c）被配置成把通过测量每个组的电压而获得的至少两个测量电压进行比较，或者把取决于所述至少两个测量电压的两个电压进行比较。

20. 根据权利要求19所述的电路装置，其中，所述诊断电路还被配置成重复方法步骤a）到b），直到具有最低电压的所述组仅仅包括一个电源为止。

21. 根据权利要求14所述的电路装置，其中，所述诊断电路还包括：

旁路电路，其被耦合到所述电源装置；

测量和控制电路，其被配置成测量所述输出端子之间的电压并且被配置成控制所述旁路电路。

22. 根据权利要求21所述的电路装置，其中，所述旁路电路还包括：

至少一个旁路单元，其被耦合到一个电源并且被配置成按照所述测量和控制电路的控制来旁路其所耦合到的所述电源。

23. 根据权利要求22所述的电路装置，其中，每个电源具有与之耦合的旁路单元。

24. 根据权利要求22所述的电路装置，其中，所述至少一个旁路单元包括：

开关元件，其与相关联的电源并联连接；

控制单元，其被耦合到所述测量和控制电路并且被配置成取决于从所述测量和控制电路接收的控制信号而驱动所述开关元件。

25. 根据权利要求24所述的电路装置，其中，所述控制单元被配置成在其中没有从所述测量和控制电路接收到控制信号的给定时间段期满之后接通所述开关元件。

26. 根据权利要求14所述的电路装置，其中，所述诊断电路被配置成测量在所述输出端子处的开路电压。

27. 根据权利要求14所述的电路装置，还包括：

最大功率点跟踪器（MPP），其被连接到所述输出端子，

其中，所述诊断电路被配置成测量每个组的MPP电压。

28. 根据权利要求14所述的电路装置，其中，每个电源包括具有串联连接的多个太阳能电池的光伏模块。