CN103378736B - 供电设备及其操作方法和包括供电设备的太阳能发电系统 - Google Patents

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Abstract

提供了一种供电设备及其操作方法和包括供电设备的太阳能发电系统。该供电设备包括：电源单元，生成直流（DC）输入信号；主电路单元，包括连接至电源单元以生成DC输出信号的多个反激转换器电路；以及控制电路单元，控制主电路单元的操作，其中，控制电路单元根据DC输入信号的电平将多个反激转换器电路互相串联或并联连接。因此，即使在DC输入信号电平较高的情况下，电路可以被配置为使用具有低耐受电压范围的电路器件，可以防止电路器件的损坏和老化。

Description

供电设备及其操作方法和包括供电设备的太阳能发电系统
相关申请的交叉参考
本申请要求于2012年4月27日向韩国知识产权局提交的10-2012-0044837号韩国专利申请的优先权，其公开内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及能够在不增加具有DC-DC转换电路的电路器件耐受电压的情况下通过转换高电平DC输入信号生成直流（DC）输出信号的供电设备及其操作方法，以及包括该供电设备的太阳能发电系统。
背景技术
近来，随着绿色科技兴起成为工业领域的重要话题，对不使用碳基能源的环境友好型能源生产的研究已积极展开。太阳能发电作为环境友好型能源生产领域的主导技术已广泛闻名。具体地，对增强以太阳光线产生能量的太阳能发电电池效能的方法研究以及增强当太阳能发电电池产生的能量转换为适用于家用和工业用途的能量时电路所需能效的方法研究已积极展开。
鉴于太阳能发电电池输出高电平直流（DC）信号的操作特性，连接至太阳能发电电池的电路应设计为具有高耐受电压的电路器件。具体地，在使用反激转换器实施DC-DC转换电路的情况下，需要高耐受电压的开关装置的运转条件可能是为选择开关装置的极大限制，并使整个电路成本增加。
具体地，在使用太阳能发电系统实施开关电源（SMPS）电路的情况下，电路应被配置为使用具有高于输入电压电平1.5至2倍范围内的耐受电压的开关装置。因此，为了适用于生成高电平DC电压的太阳能发电系统，具有高于太阳能发电系统内电压电平输出的耐受电压的开关装置应得到应用，但其在价格竞争力和电路设计方面存在问题。
在下列相关技术文献中，专利文献1公开了具有反激转换器的DC–DC转换电路。然而，在专利文献1中，选择性地互相串联或并联连接反激转换器初级绕组的配置未进行公开。专利文献2公开了多个DC–DC转换器电路。然而，在专利文献2中，只有平衡在每个转换器电路中流动的电流的配置得到了公开，能够允许串联或并联连接的配置未进行公开。
[相关技术文献]
（专利文献1）美国专利US5,844,787
（专利文献2）日本专利特许公开JP2006-042474
发明内容
本发明的一个方面提供了能够在没有具有高耐受电压的开关装置和其他电路器件的情况下根据DC输入信号的电平通过选择包括在多个反激转换器电路中的初级绕组串联或并联连接的方案对由太阳能发电电池输出的高电平输出信号进行有效的直流（DC）-DC转换的供电设备及其操作方法与包括所述供电设备的太阳能发电系统。
根据本发明的一个方面，提供了一种供电设备包括：电源单元，生成直流（DC）输入信号；主电路单元，包括连接至电源单元的多个反激转换器电路以生成DC输出信号；以及控制电路单元，控制主电路单元的操作，其中，控制电路单元根据DC输入信号的电平将多个反激转换器电路互相串联或并联连接。
控制电路单元可以包括用于互相串联或并联连接多个反激转换器电路的串联/并联电路转换单元。
控制电路单元可以将包括在多个反激转换器电路内的多个电路器件的耐受电压范围与DC输入信号的电平相比较，当DC输入信号的电平比耐受电压范围的最大值高时，将多个反激转换器电路互相串联连接。
当DC输入信号的电平比耐受电压范围的最大值低时，控制电路单元可以将多个反激转换器电路互相并联连接。
多个反激转换器电路可以包括多个初级绕组和至少一个次级绕组。
多个初级绕组的至少一部分可以具有相同的匝数。
多个反激转换器电路可以被具有相同匝数的多个初级绕组的至少一部分控制为电流平衡。
多个初级绕组的至少一个可用作基于控制电路单元的控制和从多个反激转换器电路输出的DC输出信号的和信号电压和电流执行电压和电流控制操作的电源电路。
根据本发明的另一方面，提供了操作供电设备的方法，该方法包括：检测DC输入信号的电平；将DC输入信号的电平与包括在多个反激转换器电路内的多个电路器件的耐受电压范围进行比较；以及通过根据比较结果将多个反激转换器电路互相串联或并联连接生成DC输出信号。
在生成DC输出信号的过程中，当DC输入信号的电平比电路器件的耐受电压范围的最大值高时，多个反激转换器电路可以互相串联连接，从而生成DC输出信号。
在生成DC输出信号的过程中，当DC输入信号的电平比电路器件耐受电压范围的最大值低时，多个反激转换器电路可以互相并联连接，从而生成DC输出信号。
DC输出信号可对应于从多个反激转换器电路输出的多个输出信号的和信号。
从多个反激转换器电路输出的多个输出信号可以被包括在多个反激转换器电路内具有相同匝数的多个初级绕组控制为电流平衡。
在生成DC输出信号的过程中，多个反激转换器电路可以通过由包括在多个反激转换器电路中的多个初级绕组的至少一个提供的电源信号而互相串联或并联连接，从而生成DC输出信号。
根据本发明的另一方面，提供了一种太阳能发电系统，包括：能量转换器，接收由包括至少一个太阳能电池的太阳能电池阵列生成的PV信号作为输入信号以生成输出信号；控制器，基于输入信号的电压和电流以及输出信号电压和电流中的至少一个控制能量转换器操作；以及供电器，为操作控制器生成电能，其中，供电器包括：主电路单元，包括由PV信号生成DC输出信号的多个反激转换器电路；以及控制主电路单元，控制电路单元的操作，控制电路单元根据PV信号的电平将多个反激转换器电路互相串联或并联连接。
当PV信号的电平比包括在多个反激转换器电路中开关装置的耐受电压范围的最大值高时，供电器可以将多个反激转换器电路互相串联连接。
当PV信号的电平比包括在多个反激转换器电路中开关装置的耐受电压范围的最大值低时，供电器可以将多个反激转换器电路互相并联连接。
多个反激转换器电路可以包括具有多个初级绕组和至少一个次级绕组的变压器，以及多个初级绕组的至少一部分可以具有相同的匝数。
多个反激转换器电路可以被具有相同匝数的多个初级绕组的至少一部分控制为电流平衡。
附图说明
本发明的上述和其他方面、特征和其他优势将从下文结合附图进行的详细说明中得到更清楚的理解，其中：
图1为示出根据本发明实施方式的供电设备的方框图；
图2为示出根据本发明实施方式的供电设备的电路图；
图3为示出根据本发明实施方式的供电设备操作方法的流程图；
图4A和4B为示出根据本发明实施方式的供电设备操作方法的曲线图；以及
图5为示意性地示出了根据本发明实施方式的太阳能发电系统的方框图。
具体实施方式
本发明实施方式将参考附图进行详细说明，下文将会对这些实施例进行详细说明以允许本领域技术人员实践本发明。应明白的是，本发明的各种实施例是不同的，但也不一定互相排斥。例如，在不脱离本发明精神和范围的情况下，在本发明一个实施例中所述的具体形状、配置以及特征可在本发明另一实施例中实现。另外，应理解的是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，每个公开实施例中单个元件的位置和排布方式均可以改变。因此，下文将进行的详细说明不应理解为具有限制性。另外，本发明的范围只由所附权利要求限定，适当时也由同等权利要求限定。在所有附图中同样的参考号用于说明相同或类似功能。
下文将参考附图详细说明本发明的实施方式以使本领域技术人员可以容易实践本发明。
图1为示出根据本发明实施方式的供电设备的方框图。
参考图1，根据本实施方式的供电设备100可包括电源单元110、包括多个反激转换器123和125的主电路单元120、控制电路单元130、负载140以及输出电压检测单元150。电源单元110可以生成具有几百伏电平的输入电压以将生成的电压供给至主电路单元120。例如，由电源单元110生成的输入电压可具有成百上千伏或更高的非常高的电平。
主电路单元120可以包括进行直流（DC）–DC转换的转换器电路。作为实例，包括在主电路单元120内的转换器电路可以是反激转换器123和125。主电路单元120可以将由电源单元110生成的高电平输入电压DC–DC转换成低电平输出电压。由主电路单元120生成的输出电压可以施加至负载140，连接至负载140的输出电压检测单元150可以检测输出电压的电平。连接至主电路单元120的控制电路单元130可以控制主电路单元120的操作。包括在主电路单元120内的多个反激转换器123和125可以互相串联连接。多个反激转换器123和125可以互相串联连接用来防止包括在多个反激转换器123和125中的每个电路器件的损坏和老化，即使在电路器件的耐受电压比由电源单元110生成的输入电压电平低的情况下。另外，使用具有低耐受电压的电路器件，从而使得电路设计的价格竞争力和自由度可以增强。可选地，作为另一个实方式，控制电路单元130可以选择串联或并联连接包括在主电路单元120内的多个反激转换器123和125的方案。
多个反激转换器123和125可以包括变压器，并通过闭合或断开连接至初级绕组的开关装置的操作为变压器的初级绕组充入电能并将所充的电能转移到次级绕组用作DC-DC转换电路。多个反激转换器123和125可以包括含有控制DC-DC转换操作的开关装置的各种电路器件，各电路器件具有能够耐受不损坏或弱化性能的任意电压的耐受电压范围（作为独特特性），因此，为了施加高输入电压然后将高输入电压转换为期望的输出电压，反激转换器123和125需要使用具有高于输入电压的最大耐受电压的电路器件进行配置。
如上所述，由电源单元110输出的输入电压可具有成百上千伏或更高的高电平。结果，考虑到电路设计的利润，反激转换器123和125需要使用具有比成百上千伏输入电压高的耐受电压范围的电路器件进行配置，就成本而言这会带来极大的负担。因此，在本实施方式中，提出了一种通过根据输入电压的电平将多个反激转换器123和125互相串联或并联连接配置使用具有比输入电压最高电平低的耐受电压范围的电路器件的多个反激转换器123和125的方法。用于将多个反激转换器123和125互相串联或并联连接的控制信号可由控制电路单元130生成。
为此，控制电路单元130可以包括用于将多个反激转换器123和125互相串联或并联连接的串联/并联连接选择器、串联/并联连接信号生成器等。控制电路单元130可以接收输入电压电平、输出电压电平等，以便选择串联或并联连接多个反激转换器123和125的方案。由主电路单元120输出的信号可以施加至负载140，根据本实施方式的供电设备100可以包括独立的输出电压检测单元150，以便向控制电路单元130提供输出电压。
图2为示出根据本发明实施方式的供电设备的电路图。
参考图2，根据本实施方式的供电设备200可以包括电源单元210、串联/并联电路转换单元220、反激转换器电路230和240、变压器250、输出电压检测单元260以及控制电路单元270等。电源供应器210可以输出具有DC特性的输入功率，并且由电源单元210输出的输入功率可以由互相串联连接的电容器分为Vc_UP和Vc_DW电压。
由电容器划分的Vc_UP和Vc_DW电压可以作为输入电压分别施加至反激转换器电路230和240。图2以实例方式示出了电压Vc_DW被施加至第一反激转换器230而电压Vc_UP被施加至第二反激转换器240的情况。第一和第二反激转换器230和240可以分别连接至变压器250的初级绕组NP1和NP2，并包括晶体管作为用于控制其操作的开关装置开关1和开关2。由于第一和第二反激转换器230和240的操作原理与普通反激转换器电路无明显不同，所以在本实施方式中将不再对其进行详细说明。
各个反激转换器230和240的开关装置开关1和开关2的闭合和断开操作可以由控制电路单元270输出的开关信号SW和Qup确定。如图2所示，控制电路单元270可以由通过操作电压Vcc驱动的集成电路（IC）实施，生成第一开关信号SW，并将生成的第一开关信号SW输出至第一反激转换器230的开关装置开关1。另外，可以使用第一开关信号SW生成用于控制第二反激转换器240的开关装置开关2的闭合和断开的第二开关信号Qup。
控制电路单元270可以接收由反激转换器230和240以及变压器250生成的输出电压Vo并通过其终端反馈，电流I-DW和I-UP流过反激转换器230和240的开关装置开关1和开关2并通过其终端反馈。图2示出了由输出电压检测单元260检测到的输出电压Vo通过控制电路单元270的V_Sense终端被反馈并且电流I-DW和I-UP通过其I_Sense终端反馈的情况。
同时，根据本发明的实施方式，多个反激转换器230和240可以互相串联或并联连接。为此，串联/并联电路转换单元220可以设置在电源单元210和反激转换器230和240之间。参考图2，串联/并联电路转换单元220可以包括多个开关装置，开关装置的闭合和断开可以由控制信号Control_Signal确定。确定包括在串联/并联电路转换单元220内的开关装置闭合和断开的控制信号Control_Signal可以由串联/并联电路选择器225生成。
串联/并联电路选择器225可以包括比较电路。比较电路可以将由电源单元210输出的DC输入信号Vin与反激转换器230和240的电路器件的耐受电压的最大值Vmax进行比较，并根据比较结果生成控制信号Control_Signal，用于确定包括在串联/并联电路转换单元220内的开关装置的闭合和断开。串联/并联电路选择器225可以包括在控制电路单元270内或串联/并联电路选择器225的操作可以由控制电路单元270控制。
就由串联/并联电路选择器225执行的DC输入信号Vin与电路器件的耐受电压的最大值Vmax之间的比较结果而言，如果确定DC输入信号Vin比电路器件的耐受电压的最大值Vmax高，那么串联/并联电路选择器225可以输出控制反激转换器230和240互相串联连接的控制信号Control_Signal。串联/并联电路转换单元220可以通过由串联/并联电路选择器225输出的控制信号Control_Signal将反激转换器230和240互相串联连接。
图2示出了反激转换器230和240互相串联连接的情况。如果包括在连接在DC输入信号Vin和反激转换器输入端之间的串联/并联电路转换单元220内的开关从左边起依次标号为1至3，开关1和2可以被断开而开关3可以被闭合以便互相串联连接反激转换器230和240。因此，DC输入信号Vin的电压可以被分为对应于Vin/2的两个电压，然后被施加到反激转换器230和240的输入端子。由于反激转换器230和240互相串联连接，在各个反激转换器230和240内流动的电流彼此相同。
例如，如果假定DC输入信号Vin的电压具有DC900V的电平并且各个反激转换器230和240电路器件的耐受电压的最大值Vmax为500V，DC输入信号Vin高于电路器件的耐受电压的最大值Vmax。因此，当DC输入信号Vin被施加至各个反激转换器230和240时，超过电路器件耐受电压范围的DC输入信号Vin被施加，这样反激转换器230和240可能被损坏。
然而，如果反激转换器230和240根据本发明的实施方式建议互相串联连接，具有900V电平的DC输入信号Vin的电压电平可以被分为450V（900V的一半）的两个电压，以使划分后的两个电压分别施加至反激转换器230和240的输入端子。即，由于第一反激转换器230和第二反激转换器240将划分后为450V的DC输入电压施加至其上，具有500V耐受电压的最大值的电路器件可以正常运作，而不会被损坏。另外，由于供电设备200可以使用具有比DC输入信号Vin的最大值低的耐受电压的电路器件实施，可以防止成本增加并可以减少设计条件和限制。
相反地，就由串联/并联电路选择器225执行的DC输入信号Vin与电路器件的耐受电压的最大值Vmax之间的比较结果而言，如果确定DC输入信号Vin小于电路器件的耐受电压的最大值Vmax，串联/并联电路选择器225可以输出控制反激转换器230和240互相并联连接的控制信号Control_Signal。在图2的串联/并联电路转换单元220中，在开关1和开关2被闭合而开关3被断开的情况下，反激转换器230和240可以互相并联连接。因此，DC输入信号Vin的电压可以施加至各个反激转换器230和240的输入端子，并且由DC输入信号Vin输出的电流可以被划分为两个电流（其电平分别对应于电流的一半），然后被输入到各个反激转换器230和240。
例如，如果假定DC输入信号为450V并且各个反激转换器230和240的电路器件的耐受电压的最大值Vmax为500V，即使在DC输入信号Vin被施加至反激转换器230和240的情况下，也不存在电路器件被损坏的风险。因此，可以选择闭合和断开串联/并联电路转换单元220的开关，以使具有450V电平的DC输入信号Vin被施加至互相并联连接的反激转换器230和240。
下文将再次说明用来互相串联或并联连接反激转换器230和240的串联/并联电路转换单元220的开关的操作。在下文中，为了方便说明，包括在串联/并联电路转换单元220内的开关从图2内的左边起依次被定义为第一至第三开关。
如图2所示，在第一和第二开关被断开而第三开关被闭合的情况下，DC输入信号Vin可以分布至互相串联连接的电容器，以使Vc_UP和Vc_DW被施加至反激转换器230和240。因此，图2中仅第三开关处于闭合状态的情况可对应于第一和第二反激转换器230和240互相串联连接的情况。第一和第二反激转换器230和240可以从电容器接收对应于Vc_UP和Vc_DW的电压，并转换电压以生成输出信号Vo。在此，电压的自动平衡可以由包括在各个反激转换器230和240内的变压器250的初级绕组NP1和NP2内产生的漏磁电感实现。下文将会参考图4A对其进行说明。
同时，根据本实施方式，包括在各个反激转换器230和240中的开关装置开关1和开关2的闭合和断开时序被控制为不相同，从而可增强供电设备200的能效。众所周知，反激转换器230和240可以以在开关装置开关1和开关2被闭合期间在变压器250的初级绕组NP1和NP2内充入电能并在开关装置开关1和开关2被断开期间将初级绕组NP1和NP2内充的电能转移至次级绕组NS的方案被操作。因此，供电设备200的操作以当第一反激转换器230的开关装置开关1闭合时断开第二反激转换器240的开关装置开关2的方案被控制，从而增强供电设备200的能效。另外，如上所述，开关装置开关1和开关2以交替开关方案操作，从而满足电流和电压的自动平衡条件。
同时，除了分别连接至反激转换器230和240的第一和第二初级绕组NP1和NP2之外，变压器250还可以包括第三初级绕组NP3。包括在变压器250内的第三初级绕组NP3可用于提供由集成电路设备实现的控制电路单元270的操作所需要的、感测各个反激转换器230和240的输出电流I_UP和I_DW所需要的以及感测输出电压检测单元260的输出电压等所需的电源信号。其中，多个初级绕组的至少一部分具有相同的匝数。
图3为示出操作根据本发明实施方式的供电设备的方法的流程图。
参考图3，根据本实施方式的供电设备200的操作方法开始于检测DC输入信号Vin的电平（S300）。由电源单位210生成并提供的DC输入信号Vin的电平得到检测并且在DC输入信号被输入反激转换器230和240之前被转移至串联/并联电路选择器225，串联/并联电路选择器225将在操作S300中检测的DC输入信号Vin的电平与包括在反激转换器230和240内的电路器件的耐受电压范围进行比较（S310）。例如，如图2所示，串联/并联电路选择器225可以将包括在反激转换器230和240内的电路器件的耐受电压的最大值Vmax与DC输入信号Vin的电平进行比较。
串联/并联电路选择器225确定电路器件的耐受电压的最大值Vmax是否比DC输入信号Vin的电平高（S320）。根据操作S320的确定结果，如果确定电路器件的耐受电压的最大值Vmax比DC输入信号Vin的电平高，则反激转换器230和240互相并联连接（S330）。另一方面，如果确定电路器件的耐受电压的最大值Vmax比DC输入信号Vin的电平低，则反激转换器230和240互相串联连接以防止电路器件的损坏和老化（S340）。
例如，如果假定电路器件的耐受电压的最大值Vmax为125V而DC输入信号Vin的电平为220V，由于根据操作S320所得的确定结果来看电路器件的耐受电压的最大值Vmax比DC输入信号Vin的电平低，反激转换器230和240互相串联连接。反激转换器230和240互相串联连接，使得DC输入信号Vin被划分为与110V对应的两个电压，然后分别被施加至反激转换器230和240，从而可以防止电路器件的损坏和老化。
与上述情况相反，在DC输入信号Vin的电平比电路器件的耐受电压的最大值Vmax低的情况下，反激转换器230和240互相并联连接。这是因为，事实上，当DC输入信号Vin被施加至反激转换器230和240时，损坏和老化对于电路器件来说都不是问题。如上所述，各个反激转换器230和240的开关装置开关1和开关2的闭合和断开时序被控制，优选地，开关装置被交替开关，从而可以提高整体运作效率并且电流和电压的自动平衡可以被控制。
当反激转换器230和240互相串联或并联连接时，输出信号Vo由DC输入信号Vin生成（S350）。输出信号Vo可以通过反激转换器230和240和变压器250生成，生成的输出信号Vo可以由输出电压检测单元260感测，然后被反馈到控制电路单元270。
图4A和4B为示出操作根据本发明实施方式的供电设备的方法的曲线图。
参考图4A，在第一曲线图中示出了通过划分互相串联连接的电容器内的DC输入信号Vin形成的输入电压410a和415a的波形。在第一曲线图中，当施加DC输入信号Vin时，第一和第二输入电压410a和415a的电平最初是不平衡的。
即，如图4A所示，DC输入信号Vin可以作为Vc_UP和Vc_DW被分配至连接至反激转换器230和240输入端子的电容器，然后可以被输入至反激转换器230和240。当反激转换器230和240的开关装置开关1和开关2被闭合时，通过初级绕组NP1和NP2的感应能量可以被充入变压器250的初级绕组NP1和NP2。在开关装置开关1和开关2被断开期间，在初级绕组NP1和NP2内充的电能可以被转移到变压器250的次级绕组NS。
在这种情况下，如图4A所示，在开始施加DC输入信号Vin后，当任意因素导致第一输入电压410a降低而第二输入电压415a增加时，第二输入电流425a可以显著增加并且第一输入电流420a可以降低。然而，因为由于变压器250的初级绕组NP1和NP2内存在漏磁电感，绝大多数电流不能被施加至变压器250，所以施加至初级绕组NP1和NP2的电压可以被控制为自动平衡。因此，如图4A所示，当第一和第二输入电压410a和415a之间的电压差增至预定值或更大值时，由于变压器250的初级绕组NP1和NP2内存在漏磁电感，第一和第二输入电压410a和415a可以控制为自动平衡以具有相同的电平。
在图4A中，假定DC输入信号Vin具有900V的电平而反激转换器230和240的电路器件的耐受电压的最大值低于900V。因此，反激转换器230和240互相串联连接，并且根据该联接的电流420a和425a以及输出电压430a和435a的变化在第二和第三曲线图中示出。
如上所述，在DC输入信号Vin开始被施加后，第一和第二输入电压410a和415a之间的电压平衡可因为特定因素形成。然而，由于变压器250的初级绕组NP1和NP2内存在漏磁电感，施加至初级绕组NP1和NP2的电压可以被控制为自动平衡，使得在初级绕组NP1和NP2内流动的电流也可以被控制为自动平衡。参考图4A中的最后一个曲线图，DC输入信号Vin可以转换为各个反激转换器230和240内的12.5V和5.0V的DC输出信号，然后在输入电压和电流被控制为自动平衡的时间点之后被输出。在输出端子，DC输出信号可以适当地互相结合，从而可以获得期望的输出电压Vo。
不同于图4A，在图4B中，假定DC输入信号Vin具有450V的电平而反激转换器230和240的电路器件的耐受电压的最大值高于450V。因此，反激转换器230和240被互相并联连接，使得反激转换器230和240的输入电压410b和电流420b可以由单形波表示。类似于图4A的情况，各个反激转换器230和240内的DC输出信号可以具有12.5V和5.0V的电平。
在图4B中，由于反激转换器230和240被互相并联连接以接收DC输入信号Vin，反激转换器230和240的输入电压可以彼此相同并且电流的不平衡可以不由漏磁电感元件生成。如图4B中第一和第二曲线图所示，在DC输入信号Vin具有450V电平的情况下，施加至各个反激转换器230和240输入端子的电压也可以具有450V的电平。假定在理想条件下，由于在各个反激转换器230和240内流动的电流被划分为与DC输入信号输出电流的1/2对应的两个电流，它们可以具有相同值。
图5为示意性示出根据本发明实施方式的太阳能发电系统的方框图。
参考图5，根据本实施方式的太阳能发电系统500可以包括将太阳光转换为电信号并输出PV信号的太阳能电池阵列510、转换PV信号并将转换的PV信号输出至系统530的转换电路单元520等。转换电路单元520可以包括生成使用PV信号输出至系统530的输出电压/电流信号等的能量转换器523、控制能量转换器523的操作的控制器525以及生成控制器525的操作以及信号处理等所需电能的供电器527。通过系统530输出的输出电压/电流可能是供应到家庭、工厂等的通用家庭/工业用电能。
由太阳能电池阵列510生成的PV信号可以通过能量转换器523转换成被转移至系统530的输出电压/电流。因此，能量转换器523可以包括至少一个DC–AC转换器电路并且其操作可以由控制器525控制。作为实例，控制器525可以输出脉冲宽度调制（PWM）信号以控制能量转换器523的操作。为了有效控制能量转换器523的操作，控制器525可以感测PV信号和作为能量转换器523的输入和输出的系统电压。
在此，需要预定的信号处理过程来感测PV信号和系统电压。因此，转换电路单元520可以包括分离的信号处理器。供电器527可以生成并供应控制器525的操作和信号处理器的操作所需的电能。供电器527可以接收由太阳能电池阵列510生成的PV信号作为输入以生成具有适合控制器525和信号处理器的电能的电平（例如，±5V至15V）的输出信号。
供电器527可以包括将PV信号生成DC输出信号的多个反激转换器，以及控制多个反激转换器操作的控制电路单元。例如，供电器527的内部配置和操作可以与参考图1至图4所描述的供电设备相同。即，供电器527可以根据PV信号的电平和包括在多个反激转换器内的电路器件的耐受电压最的大值选择串联或并联连接多个反激转换器的方案。
如上所述，根据本发明的实施方式，DC输出信号通过根据DC输入信号的电平互相串联或并联连接包括在多个反激转换器内的初级绕组而生成。因此，即使在包括在反激转换器内的多个电路器件以及开关装置的耐受电压不被设计为很高的情况下，DC输出信号可以由高电平DC输入信号生成，从而可以减少设计条件和限制并增强价格竞争力。
尽管已经结合实施方式示出并描述了本发明，但本领域技术人员应理解的是，在不脱离所附权利要求所定义的本发明精神和范围的情况下可进行修改和变形。

Claims (18)

1.一种供电设备，包括：
电源单元，生成直流DC输入信号；
主电路单元，包括连接至所述电源单元以生成DC输出信号的多个反激转换器电路，其中，所述多个反激转换器电路的各个反激转换器电路都包括控制到所述各个反激转换器电路的初级绕组的所述DC输入信号的电流的开关装置；以及
控制电路单元，控制所述主电路单元的操作，
其中，所述控制电路单元根据所述DC输入信号的电平将所述多个反激转换器电路互相串联或并联连接，以及
其中，所述控制电路控制所述多个反激转换器电路中的每一个的所述开关装置的操作，使得在一个反激转换器电路的开关装置导通时，使所述DC输入信号的电流能够流动到所述一个反激转换器电路的初级绕组，另一个反激转换器电路的开关装置保持断开，禁止所述DC输入信号的电流流动到所述另一个反激转换器电路的初级绕组，
其中，所述控制电路单元将包括在所述多个反激转换器电路内的多个电路器件的耐受电压范围与所述DC输入信号的所述电平进行比较，当所述DC输入信号的所述电平比所述耐受电压范围的最大值高时，将所述多个反激转换器电路互相串联连接。
2.根据权利要求1所述的供电设备，其中，所述控制电路单元包括：串联/并联电路转换单元，用于将所述多个反激转换器电路互相串联或并联连接。
3.根据权利要求1所述的供电设备，其中，当所述DC输入信号的电平比所述耐受电压范围的最大值低时，所述控制电路单元将所述多个反激转换器电路互相并联连接。
4.根据权利要求1所述的供电设备，其中，所述主电路单元进一步包括至少一个次级绕组。
5.根据权利要求4所述的供电设备，其中，所述多个初级绕组的至少一些具有相同的匝数。
6.根据权利要求5所述的供电设备，其中，所述多个反激转换器电路被具有相同匝数的所述多个初级绕组的至少一些控制为电流平衡。
7.根据权利要求4所述的供电设备，其中，所述多个初级绕组中的至少一个被用作基于所述控制电路单元的控制和从所述多个反激转换器电路输出的DC输出信号的和信号的电压和电流执行电压和电流控制操作的电源电路。
8.一种供电设备操作方法，所述方法包括：
检测DC输入信号的电平；
将所述DC输入信号的所述电平与包括在多个反激转换器电路中的多个电路器件的耐受电压范围进行比较；以及
通过根据比较结果将所述多个反激转换器电路互相串联或并联连接生成DC输出信号，
其中，生成所述DC输出信号包括控制所述多个反激转换器电路中的每一个的开关装置的操作，使得在一个反激转换器电路的开关装置导通时，使所述DC输入信号的电流能够流动到所述一个反激转换器电路的初级绕组，另一个反激转换器电路的开关装置保持断开，禁止所述DC输入信号的电流流动到所述另一个反激转换器电路的初级绕组，
其中，在生成所述DC输出信号的过程中，当所述DC输入信号的电平比所述电路器件的所述耐受电压范围的最大值高时，所述多个反激转换器电路互相串联连接，从而生成所述DC输出信号。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，在生成所述DC输出信号的过程中，当所述DC输入信号的电平比所述电路器件的所述耐受电压范围的最大值低时，所述多个反激转换器电路互相并联连接，从而生成所述DC输出信号。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述DC输出信号对应于从所述多个反激转换器电路输出的多个输出信号的和信号。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，从所述多个反激转换器电路输出的多个输出信号被包括在所述多个反激转换器电路中的每一个内具有相同匝数的初级绕组控制为电流平衡。
12.根据权利要求8所述的方法，其中，在生成所述DC输出信号的过程中，所述多个反激转换器电路通过由包括在所述多个反激转换器电路内的多个初级绕组中的至少一个供应的电源信号而互相串联或并联连接，从而生成所述DC输出信号。
13.一种太阳能发电系统，包括：
能量转换器，接收由包括至少一个太阳能电池的太阳能电池阵列生成的光电PV信号作为输入信号以生成输出信号；
控制器，基于所述输入信号的电压和电流以及所述输出信号的电压和电流中的至少一个控制所述能量转换器的操作；以及
供电器，为操作所述控制器生成电能，
其中，所述供电器包括：主电路单元，包括由所述PV信号生成DC输出信号的多个反激转换器电路；以及控制电路单元，控制所述主电路单元的操作，
所述控制电路单元根据所述PV信号的电平将所述多个反激转换器电路互相串联或并联连接，
所述控制电路控制所述多个反激转换器电路中的每一个的开关装置的操作，使得在一个反激转换器电路的开关装置导通时，使所述PV信号的电流能够流动到所述一个反激转换器电路的初级绕组，另一个反激转换器电路的开关装置保持断开，禁止所述PV信号的电流流动到所述另一个反激转换器电路的初级绕组，
其中，当所述PV信号的电平比包括在所述多个反激转换器电路中的开关装置的耐受电压范围的最大值高时，所述供电器将所述多个反激转换器电路互相串联连接。
14.根据权利要求13所述的太阳能发电系统，其中，当所述PV信号的所述电平比包括在所述多个反激转换器电路中的开关装置的耐受电压范围的最大值低时，所述供电器将所述多个反激转换器电路互相并联连接。
15.根据权利要求13所述的太阳能发电系统，
其中，所述多个反激转换器电路的初级绕组构成具有至少一个次级绕组的变压器的部分，以及
所述多个初级绕组的至少一些具有相同的匝数。
16.根据权利要求15所述的太阳能发电系统，其中，所述多个反激转换器电路被具有相同匝数的所述多个初级绕组的至少一些控制为电流平衡。
17.一种供电设备，包括：
电源单元，生成DC输入信号；
主电路单元，包括连接至所述电源单元以生成DC输出信号的多个反激转换器电路；以及
控制电路单元，控制所述主电路单元的操作，
其中，所述控制电路控制所述多个反激转换器电路中的每一个的开关装置的操作，使得在一个反激转换器电路的开关装置导通时，使所述DC输入信号的电流能够流动到所述一个反激转换器电路的初级绕组，另一个反激转换器电路的开关装置保持断开，禁止所述DC输入信号的电流流动到所述另一个反激转换器电路的初级绕组，以及
其中，所述控制电路单元将包括在所述多个反激转换器电路内的多个电路器件的耐受电压范围与所述DC输入信号的电平进行比较，当所述DC输入信号的所述电平比所述耐受电压范围的最大值高时，将所述多个反激转换器电路互相串联连接。
18.根据权利要求17所述的供电设备，其中，包括在所述多个反激转换器电路内的器件的耐受电压比所述DC输入信号电平的最大值低。
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