CN103947068A - 协同受控以提供一相、二相或三相单极电的单相逆变器 - Google Patents

协同受控以提供一相、二相或三相单极电的单相逆变器 Download PDF

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Abstract

各个实施方式的系统、方法和设备提供了可以协同受控以提供一相、二相或三相单极电的单相逆变器。在一实施方式中，太阳能板可以连接到DC到DC转换器和单极电力转换器。在一实施方式中，单极电力转换器输出可以是接近所需的电压波形和频率的单相信号，其偏移于接地电势，使得电压输出信号可以总是正，由此是“单极的”。在一实施方式中，每个系列的太阳能板的单极电力输出端可以连接到负载的专用的、预设相，所述负载诸如三相电网系统。在一实施方式中，DC到DC转换器的DC输出端可以与其他DC到DC转换器和其他单极转换器并联连接。

Description

协同受控以提供一相、二相或三相单极电的单相逆变器
相关申请
本申请要求2011年11月21日递交的名称为“Single Phase InvertersCooperatively Controlled to Provide One,Two,or Three Phase Unipolar Electricity”的第61/562191号美国临时专利申请的优先权的权益，该美国临时专利申请的全部内容以引用的方式并入本文。
技术领域
本发明总体涉及电力转换，且尤其涉及直流(DC)电到交流(AC)电的转换。
背景技术
大型发电系统可提供兆瓦特级别的发电能力。可以使用多种大型发电系统配置，包括用于将太阳光密集地聚焦在小型太阳能板或者一批太阳能板上的镜子。在另一大型发电系统中，可以采用数千、甚至数百万的光伏板。板可以被电子控制以提供有效的电力转换和安全操作。大量的设备和方法可以用来使光伏板的DC电转换成AC电，该AC电可以提供到负载。转换设备的示例包括微逆变器、逆变器和阵列转换器。
由于对于太阳光到DC电流以及DC电流到AC电已经提高了转换效率，故资金成本变得日益重要。采用大量板的发电系统可以明显增大安装和材料的成本，例如，在多个板之间以及在一系列板和固定分配点之间的连接件和布线。在一些配置中，太阳能板可以以串联-并联布置连接，该串联-并联布置将强的DC信号提供到遥远位置的逆变器系统。这样的配置会具有多个缺点。例如，在太阳能板和逆变器系统之间可需要额外的布线和连接件，这会添加材料和人工成本，且会增加传输功率损失。此外，控制一系列太阳能板的逆变器可以在最大化通过整个系列提供的电能的条件下操作，这可以导致次优化通过每个单独板所传送的电能以及由此次优化通过整个系列所传送的电能。微逆变器可以连接到每个板，且可以控制给定的板到该板的最大电能传送条件，但是使用单独的微逆变器提供三相电输出会导致增大的成本以及微逆变器和发电系统的复杂性。单相逆变器由于它们需要提供正电压信号和负电压信号而会具有增大的复杂性，且会增大开关和包括发电系统的其他部件的数量。
发明内容
各个实施方式的系统、方法和装置提供了可协同受控以提供一相、二相或三相单极电的单相逆变器。在多个实施方式中，通过各个实施方式可减小制造和安装成本同时提供了高效的电力转换。在一个实施方式中，太阳能板可以连接到DC到DC转换器和单极电力转换器，该DC到DC转换器可以控制太阳能板到最大电力转换状态。在一个实施方式中，单极电力转换器输出可以是接近所需的电压波形和频率的单相信号，其偏移于接地电势，使得电压输出信号可以总是正，由此是“单极的”。每个系列的太阳能板的单极电力输出端可以连接到负载的专用的、预定相，诸如，三相电网系统。DC到DC转换器的DC输出端可以与其他DC到DC转换器和其他单极转换器并联连接。单极转换器可以接收来自其相应的DC到DC转换器的DC电力，或者接收来自并联电连接的一个或多个其他的DC到DC转换器的DC电力。
在一个实施方式中，一系列太阳能板的DC输出和单极输出可以连接到组合器壳体的特定输入端子。组合器壳体可以调整电力的电压以匹配电连接的负载(例如，电网)的电压。组合器壳体还可以与DC线互连。在多个实施方式中，组合器壳体可包括控制器和用于检测不安全状况(例如，电弧或者上游系统故障)的其他部件。
附图说明
并入本文且构成该说明书的一部分的附图示出本发明的示例性方面，附图与以上给出的总体描述和下文给出的详细描述一起用来解释本发明的特征。
图1是发电系统的一实施方式的部件框图。
图2是发电系统的另一个实施方式的部件框图。
图3A是发电系统的第三实施方式的部件框图。
图3B是发电系统的第四实施方式的部件框图。
图4A是发电系统的第五实施方式的部件框图。
图4B是发电系统的第六实施方式的部件框图。
图5是电力转换器单元的实施方式的电路图。
图6是三相电输出的曲线图。
图7是两相电输出的曲线图。
图8是涉及时间、电压、电流和切换周期的曲线图。
图9是涉及单独功率输出和总功率输出随时间的曲线图。
图10是示出用于电力转换器单元控制的方法的一实施方式的方法流程图。
图11是示出用于电力转换器单元控制的方法的另一个实施方式的方法流程图。
图12是示出用于电力转换器单元启动的方法的一实施方式的方法流程图。
图13是示出组合器壳体控制方法的一实施方式的方法流程图。
具体实施方式
参考附图将详细描述各个实施方式。在可行的情况下，在所有的附图中，相同的附图标记将用来表示相同或相似的部件。提到的特定示例和实现方式是出于示例性的目的，且不旨在限制本发明或权利要求书的范围。
本文所用的词语“示例性”是指，“充当示例、例子或者说明”。本文描述为“示例性”的任一实现方式不必理解为，比其他实现方式优选或者有利。
本文使用作为DC输入端的光伏板或太阳能板的示例来描述各个实施方式。该示例可用于描述装置、系统和方法的实施方式的多个部件和功能。然而，除非特别指出，否则实施方式和权利要求书的范围不限于这样的配置。在其它潜在应用方面描述实施方式是不必要的且是重复性的。因此，本文所用的术语“太阳能板”或者“光伏板”一般是指实施方式可以应用且不旨在限制权利要求书的范围(除非特别指出)的任一形式的DC输入端。
在行业中，对称的两相系统通常可称为“Edison”系统或者“单相”系统，这是因为两相在住宅电源板中被拆分，且两相中的每个相分配为单相。出于清楚和一致性，本文的“单相”是指一个相，以及“两相”是指“Edison”系统或者对称的两相系统。
各个实施方式的系统、方法和装置提供了单相逆变器，该单相逆变器可以被协同控制以提供一相单极电、二相单极电或三相单极电。在各个实施方式中，在提供高效的电力转换的同时可以减小制造和安装的成本。在一实施方式中，太阳能板可以连接到DC到DC转换器和单极电力转换器。DC到DC转换器可以将太阳能板控制到最大电力转换状态。单极电力转换器输出可以是接近所需的电压波形和频率的单相信号，其偏移于接地电势，使得电压输出信号可以总是正，由此是“单极的”。每个系列的太阳能板的单极电力输出端可以连接到负载的专用的预定相，诸如，三相电网系统。DC到DC转换器的DC输出端可以与其他的DC到DC转换器和其他单极转换器并联连接。单极转换器可以从其相应的DC到DC转换器或者从并联电连接的一个或多个其他的DC到DC转换器接收DC电力。
在一实施方式中，一系列太阳能板的DC输出端和单极输出端可以连接到组合器壳体的特定输入端。组合器壳体可调整电力的电压以匹配电连接的负载(例如，电网)的电压。组合器壳体还可以使DC线互连。在多个实施方式中，组合器壳体可包括控制器和用于检测不安全状态的其他部件，所述不安全状态诸如电弧或者上游系统故障。
图1示出了单相发电系统100的一实施方式。相A132可包括电力转换器单元(“PCU”)102。PCU102可包括DC到DC转换器104，DC到DC转换器104与单极电力转换器106和控制器107电连接。下文讨论PCU102的另外的部件。PCU102可包括一个壳体，该壳体包含DC到DC转换器104、单极电力转换器106和控制器107。在一替选实施方式中，PCU102可分别对于DC到DC转换器104、单极电力转换器106和控制器107而包括独立的壳体。DC到DC转换器104可通过线110和线112而连接到光伏板(“PV”)108。在工作中，DC到DC转换器104可以通过线110接收来自PV108的正电流，且线112可充当电返回线，以完成在DC到DC转换器104和PV108之间的电路。在操作中，DC到DC转换器104可使从PV108所接收的电压升压到至少从单极电力转换器106预期的单极电压的峰到峰值加上偏移电压值(例如，10伏(10V)DC)的值的DC电压。单极电力转换器106可以借助内部连接接收来自DC到DC转换器104的DC信号。控制器107可监控和控制DC到DC转换器104和单极电力转换器106的操作。
PCU102可以通过三条线，即正固定电压DC线116、负固定电压DC线118和单极电力线120，电连接到组合器壳体114。在一实施方式中，三条线116、118和120可以被包在外护套122中且形成单一的电缆，该电缆可形成从PCU102到组合器壳体114的三线互连。DC线116、118可提供正和负DC线(下文称为“链路”124)，在两条线116、118之间的电压下文称为“V链路”。PCU102的控制器107可包括通信模块，以将通信信号输入到链路124或者接收来自链路124的通信信号。在替选实施方式中，除了输入到链路124/从链路124接收的通信信号之外，通信模块还可借助其他通信信道(例如，借助无线网络连接或有线网络连接)发送和/或接收通信信号；或者代替输入到链路124/从链路124接收的通信信号，通信模块可借助其他通信信道(例如，借助无线网络连接或有线网络连接)发送和/或接收通信信号。
DC线116、118可以连接到电容器C1128。电容器C1128可以是大型电容器或者任何其他的储能装置，诸如，双向电池充电器。电容器C1128可以吸收可发生的瞬变，例如，120Hz的伪像。电容器C1128可以是数百微法拉的低频电容器，诸如，电解电容器。输出A可以是单极电力线120的输出，其可以是从接地电势偏移的接近所需的电压波形和频率的单相信号，使得电压输出信号可总是正，因此是“单极的”。输出Vo可以是DC线116、118的DC输出。
组合器壳体114内的控制器142可分别借助线A和线B监控DC线116和DC线118。控制器142可包含可编程的控制器或处理器144、存储器146和通信模块148。可编程控制器144可使控制器142响应于在存储器146中所存储的信息执行逻辑运算、执行控制操作、执行监控操作、且执行通信操作。线A、线B和线C可以联接到可编程控制器144，使得来自可编程控制器144的信号可以借助线A、线B和线C发送和/或接收。控制器142可以借助控制线C控制继电器126的操作。举例而言，继电器126可以是单一的MOSFET，然而可以使用能够执行开关功能的任一已知类型的技术，包括继电器、晶体管、双极晶体管、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、碳化硅晶体管或者氮化镓晶体管、晶闸管、串联连接的MOSFET、晶闸管模拟器和与IGBT串联的二极管。控制器142可包括通信模块148，通信模块148联接到可编程控制器144以借助线A或线B将通信信号输入到链路124或者借助线A或线B接收来自链路124的通信信号。采用该方式，PCU102的控制器107可以与组合器壳体114的控制器142通信。控制器107和控制器142之间的通信可包括：报告所提供的电力、PV108电压或者电流、单极电力转换器106的状态，以及接收启用或者禁用单极电力转换器106的命令。在替选实施方式中，除了输入到链路124/从链路124接收的通信信号之外，通信模块148还可借助其他通信信道(例如，借助无线网络连接或有线网络连接)发送和/或接收通信信号；或者代替输入到链路124/从链路124接收的通信信号，通信模块148可借助其他通信信道(例如，借助无线网络连接或有线网络连接)发送和/或接收通信信号。
控制器142可具有反孤岛性能且可以通过监控线A和/或线B检测链路124上的电弧故障。在操作中，如果在链路124上检测到电弧故障，则单极电力线120可通过断开继电器126而被断开连接。在PCU102中的控制器107可以检测单极电力线120的断开连接，且可以停止DC到DC转换器104，且可以将PCU102与链路124断开连接。在组合器壳体114内的控制器142可以使链路124放电。在一些实施方式中，仅在人工检查和介入时，才可以允许重启。具有集中的、可能地过多的电弧故障检测和反孤岛可以降低总体单位成本，且增大单相发电系统100的总安全性。
图2示出了类似于图1中所示的单相发电系统100的单相发电系统200的实施方式，但增加了多个PV108A、108B和108C以及多个PCU102A、102B和102C。单相发电系统200的相A132可包括一组PV(诸如，PV108A、PV108B和PV108C)以及PCU102A、PCU102B和PCU102C。尽管关于三个PV108A、108B和108C以及三个PCU102A、102B和102C进行讨论，但发电系统200不需要限制为三个PV和PCU对，对于另外的功率容量，可以添加不受限制数量的PV与PCU组。每个PCU102A、102B和102C可以类似于如上文结合图1所讨论的PCU102。每个PCU102A、102B和102C可分别包括：DC到DC转换器104A、104B和104C，单极电力转换器106A、106B和106C，控制器107A、107B和107C。每个PV108A、108B、108C可分别通过线110A、110B、110C、112A、112B、112C连接到其相应的PCU102A、102B或102C的DC到DC转换器104A、104B或104C。
每个PCU102A、102B、102C可以通过三条线，即正固定电压DC线116A、116B、116C以及负固定电压DC线118A、118B、118C以及单极电力线120A、120B、120C而电连接到组合器壳体114。所有的公用线可以电连接在组合器壳体114的内部。各个正固定电压DC线116A、116B、116C可以并联连接到一起。各个负固定电压DC线118A、118B、118C可以并联连接到一起。通过该方式，并联连接的所有的正固定电压DC线116A、116B、116C以及所有的负固定电压DC线118A、118B、118C可以形成链路124。每个PCU102A、102B、102C的控制器107A、107B、107C可以包含通信模块以将通信信号输入到链路124或者接收来自链路124的通信信号。
在替选实施方式中，该系列PCU102A、102B、102C中的仅一个PCU102A可以物理连接到组合器壳体114。组合器壳体114可以是单一的单元。然而，可以期望或者通过代码或规则而要求以保持DC(116A、116B、116C、118A、118B和118C)和单极电力线(120A、120B和120C)分离。在替选实施方式中，DC线116A、116B、116C、118A、118B、118C可进入一个壳体，单极电力线120A、120B、120C可进入另一个壳体。在一实施方式中，例如，由于布线限制，可以将并联的PCU的数量限制为不超过15个并联的PCU，通过另一组并联连接到组合器壳体114的PV和PCU，可以添加另外的厂级的功率容量。在另一实施方式中，电厂的DC线的多个子集集合可以被分离以避免单点故障，使得在DC线的单一组中，基本上相同数量的模块可以电连接在每个相中，且每对DC线可以连接到单独的存储装置。
如上文结合图1的讨论，链路124可以连接到电容器C1128。电容器C1128可以是大型电容器或者任一其他的储能装置，诸如，双向电池充电器。电容器C1128可以吸收可发生的瞬变，例如，120Hz的伪像。电容器C1128可以是数百微法拉的低频电容器，诸如，电解电容器。输出A可以是并联连接的单极电力线120A、120B、120C的输出，其可以是从接地电势偏移的接近所需的电压波形和频率的单相信号，使得电压输出信号可总是正，因此是“单极的”。输出Vo可以是链路124的DC输出。
在组合器壳体114内的控制器142可分别借助线A和线B监控链路124。控制器142可包含可编程控制器或处理器144、存储器146和通信模块148。可编程控制器144可使控制器142响应于在存储器146中所存储的信息而执行逻辑运算、执行控制操作、执行监控操作、且执行通信操作。线A、线B和线C可以联接到可编程控制器144，使得来自可编程控制器144的信号可借助线A、线B和线C被发送或接收。控制器142借助控制线C可以控制继电器126的操作。举例而言，继电器126可以是单一的MOSFET，然而可以使用能够执行开关功能的任一已知类型的技术，包括继电器、晶体管、双极晶体管、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、碳化硅晶体管或者氮化镓晶体管、晶闸管、串联连接的MOSFET、晶闸管模拟器和与IGBT串联的二极管。控制器142可包括通信模块148，通信模块148联接到可编程控制器144以借助线A或线B将通信信号输入到链路124或者借助线A或B接收来自链路124的通信信号。采用该方式，PCU102A、102B、102C的控制器107A、107B、107C可以与组合器壳体114的控制器142通信以及可以彼此通信。在控制器107A、107B、107C和控制器142之间的通信可包括：报告所提供的电力，PV108A、108B和/或108C的电压或者电流，单极电力转换器106A、106B和/或106C的状态，且接收启用或者禁用单极电力转换器106A、106B和/或106C的命令。
控制器142可具有反孤岛性能且可以通过监控线A和/或线B检测链路124上的电弧故障。在操作中，如果在链路124上检测到电弧故障，则单极电力线120A、120B和120C可以通过断开继电器126而被断开连接。在PCU102A、102B和/或102C中的控制器107A、107B和/或107C可以检测单极电力线120A、120B和/或120C的断开连接，且可以停止DC到DC转换器104A、104B和/或104C，且可以将PCU102A、102B和/或102C与链路124断开连接。在组合器壳体114内的控制器142可以使链路124放电。在一些实施方式中，仅在人工检查和介入时，才可以允许重启。具有集中的、可能地过多的电弧故障检测和反孤岛可以降低总体单位成本，且增大单相发电系统200的总体安全性。
图3A示出两相发电系统300A，其包括如上文参考图1所讨论的相A132、以及另一PV108D和PCU102D组(本文称为相B134)。相B134可以包括：通过线110D和线112D连接到PCU102D的PV108D。PCU102D可以包括：DC到DC转换器104D、单极电力转换器106D和控制器107D。相B134的PV108D和PCU102D可以以类似于如上文结合图1所讨论的相A132D的PV和PCU的方式操作。
PCU102和PCU102D均可以通过三条线，即正固定电压DC线116和正固定电压DC线116B、负固定电压DC线118和负固定电压DC线118B、以及单极电力线120和单极电力线120D，而电连接到组合器壳体114。正固定电压DC线116和正固定电压DC线116D可以连接到一起。每个负固定电压DC线118、118D可以连接到一起。通过该方式，连接到一起的所有的正固定电压DC线116、116D以及连接到一起的所有的负固定电压DC线118、118D可以形成链路124。每个PCU102、102D的控制器107、107D可以包含通信模块以将通信信号输入到链路124或者接收来自链路124的通信信号。
如上文结合图1的讨论，链路124可以连接到电容器C1128。电容器C1128可以是大型电容器或者任一其他的储能装置，诸如，双向电池充电器。电容器C1128可以吸收可发生的瞬变，例如，120Hz的伪像。电容器C1128可以是数百微法拉的低频电容器，诸如，电解电容器。
输出A可以是单极电力线120的输出，其可以是从接地电势偏移的接近所需的电压波形和频率的单相信号，使得电压输出信号可总是正，因此是“单极的”。输出B可以是单极电力线120D的输出，其可以是从接地电势偏移的接近所需的电压波形和频率的单相信号，使得电压输出信号可总是正，因此是“单极的”。输出Vo可以是链路124的DC输出。
如上文结合图1的讨论，在组合器壳体114内的控制器142可借助线A和线B监控链路124。控制器142可包含可编程控制器或处理器144、存储器146和通信模块148。可编程控制器144可使控制器142响应于在存储器146中所存储的信息而执行逻辑运算、执行控制操作、执行监控操作、且执行通信操作。线A、线B、线C和线D可以联接到可编程控制器144，使得来自可编程控制器144的信号可以借助线A、线B、线C和线D而被发送或接收。控制器142可以借助控制线C控制继电器126的操作且可以借助控制线D控制继电器126D的操作。举例而言，继电器126和继电器126D可以是单一的MOSFET，然而可以使用能够执行开关功能的任一已知类型的技术，包括继电器、晶体管、双极晶体管、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、碳化硅晶体管或者氮化镓晶体管、晶闸管、串联连接的MOSFET、晶闸管模拟器和与IGBT串联的二极管。控制器142可包括通信模块148，通信模块148联接到可编程控制器144以借助线A或线B将通信信号输入到链路124或者借助线A或线B接收来自链路124的通信信号。采用该方式，PCU102和PCU102D的控制器107和控制器107D可以与组合器壳体114的控制器142通信以及彼此通信。在控制器107、控制器107D和控制器142之间的通信可包括：报告所提供的电力，PV108和/或PV108D电压或者电流，单极电力转换器106和/或106D的状态，且接收启用或者禁用单极电力转换器106和/或106D的命令。
控制器142可具有反孤岛性能且通过监控线A和/或线B可以检测链路124上的电弧故障。在操作中，如果在链路124上检测到电弧故障，则单极电力线120和/或单极电力线120D可通过断开继电器126和/或继电器126D而断开连接。在PCU102中的控制器107可以检测单极电力线120的断开连接，且可以停止DC到DC转换器104，且可以将PCU102与链路124断开连接。在PCU102D中的控制器107D可以检测单极电力线120D的断开连接，且可以停止DC到DC转换器104D，且可以将PCU102D与链路124断开连接。在组合器壳体114内的控制器142可以使链路124放电。在一些实施方式中，仅在人工检查和介入时，才可以允许重启。具有集中的、可能地过多的电弧故障检测和反孤岛可以降低总体单位成本，且增大单相发电系统300的总体安全性。
图3B示出类似于如上文结合图3A所讨论的二相发电系统300A的二相发电系统300B，只是并不是两个PV108、108D分别连接到PCU102、102D，而是单一的PV108与用于两个相(相A132和相B134)的电子接口相关联。在二相发电系统300B中，相A132可以包括：通过线110和线112连接到PCU102的PV108；相B134可以包括：通过线110D和线112D连接到PCU102D的PV108。二相发电系统300B可以以类似于如上文结合图3A所讨论的二相发电系统300A的方式操作。
图4A示出三相发电系统400A，其可以包括如上文参考图3A所讨论的相A132和相B134、以及另一PV108E和PCU102E组(本文称为相C136)。相C136可以包括：通过线110E和线112E连接到PCU102E的PV108E。PCU102E可以包括：DC到DC转换器104E、单极电力转换器106E和控制器107E。相C134的PV108E和PCU102E可以以类似于如上文结合图3A所讨论的相A132和相B134的PV和PCU的方式操作。
每个PCU102、102D、102E可以通过三条线，即正固定电压DC线116、116D、116E，负固定电压DC线118、118D、118E，以及单极电力线120、120D、120E，而电连接到组合器壳体114。正固定电压DC线116、116D、116E可以并联连接到一起。每个负固定电压DC线118、118D、118E可以并联连接到一起。通过该方式，连接到一起的所有的正固定电压DC线116、116D、116E以及连接到一起的所有的负固定电压DC线118、118D、118E可以形成链路124。每个PCU102、102D、102E的控制器107、107D、107E可以包含通信模块以将通信信号输入到链路124或者接收来自链路124的通信信号。
如上文结合图1的讨论，链路124可以连接到电容器C1128。电容器C1128可以是大型电容器或者任一其他的储能装置，诸如，双向电池充电器。电容器C1128可以吸收可发生的瞬变，例如，120Hz的伪像。电容器C1128可以是数百微法拉的低频电容器，诸如，电解电容器。
输出A可以是单极电力线120的输出，其可以是从接地电势偏移的接近所需的电压波形和频率的单相信号，使得电压输出信号可总是正，因此是“单极的”。输出B可以是单极电力线120D的输出，其可以是从接地电势偏移的接近所需的电压波形和频率的单相信号，使得电压输出信号可总是正，因此是“单极的”。输出C可以是单极电力线120E的输出，其可以是从接地电势偏移的接近所需的电压波形和频率的单相信号，使得电压输出信号可总是正，因此是“单极的”。输出Vo可以是链路124的DC输出。
如上文结合图1的讨论，在组合器壳体114内的控制器142可借助线A和线B监控链路124。控制器142可包含可编程控制器或处理器144、存储器146和通信模块148。可编程控制器144可使控制器142响应于在存储器146中所存储的信息执行逻辑运算、执行控制操作、执行监控操作、且执行通信操作。线A、线B、线C、线D和线E可以联接到可编程控制器144，使得来自可编程控制器144的信号可以借助线A、线B、线C、线D和线E被发送或接收。控制器142可以借助控制线C控制继电器126的操作，借助控制线D控制继电器126D的操作，以及借助控制线E控制继电器126E的操作。举例而言，继电器126、继电器126D和继电器126E可以是单一的MOSFET，然而可以使用能够执行开关功能的任一已知类型的技术，包括继电器、晶体管、双极晶体管、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、碳化硅晶体管或者氮化镓晶体管、晶闸管、串联连接的MOSFET、晶闸管模拟器和与IGBT串联的二极管。控制器142可包括通信模块148，通信模块148联接到可编程控制器144以借助线A或线B将通信信号输入到链路124或者借助线A或线B接收来自链路124的通信信号。采用该方式，PCU102、PCU102D和PCU102E的控制器107、控制器107D和控制器107E可以与组合器壳体114的控制器142通信以及彼此通信。在控制器107、控制器107D和控制器107E和控制器142之间的通信可包括：报告所提供的电力，PV108、PV108D和/或PV108E的电压或者电流，单极电力转换器106、106D和/或106E的状态，且接收启用或者禁用单极电力转换器106、106D和/或106E的命令。
控制器142可具有反孤岛性能且通过监控线A和/或线B可以检测链路124上的电弧故障。在操作中，如果在链路124上检测到电弧故障，则单极电力线120、120D和/或120E可通过断开继电器126、继电器126D和/或继电器126E而被断开连接。在PCU102中的控制器107可以检测单极电力线120的断开连接，且可以停止DC到DC转换器104，且可以将PCU102与链路124断开连接。在PCU102D中的控制器107D可以检测单极电力线120D的断开连接，且可以停止DC到DC转换器104D，且可以将PCU102D与链路124断开连接。在PCU102E中的控制器107E可以检测单极电力线120E的断开连接，且可以停止DC到DC转换器104E，且可以将PCU102E与链路124断开连接。在组合器壳体114内的控制器142可以使链路124放电。在一些实施方式中，仅在人工检查和介入时，才可以允许重启。具有集中的、可能地过多的电弧故障检测和反孤岛可以降低总体单位成本，且增大单相发电系统400的总体安全性。
DC-DC转换器104、104D和104E的输出端可以并联电连接并且功能可以是设置目标电压以将它们相应的PV108、108D和108E调节为DC-DC转换器输入电压。因此，如果每个DC-DC转换器104、104D和104E的相应的PV108、108D和108E日晒和温度条件不改变，则每个DC-DC转换器104、104D和104E可以以恒定的功率操作。DC-DC转换器104、104D和104E的输出端将输入功率提供到单极电力转换器106、106D和106E。出于任一原因，如果输入到单极电力转换器106、106D和106E的输入功率可大于在输出端上可期望可传送的功率(例如，对于输出FET的安全限制或者厂级限制)，则所有相关的DC-DC转换器104、104D和104E可以限制它们的输出功率。在一实施方式中，通过控制DC-DC转换器104、104D和104E以将链路124的电压V链路限制为对应于电厂所需的最大功率的值，可以实现这一点。
从组合器壳体114可以输出三相输出。最小电压可以高于在线112、112D、112E、118、118D和118E处的负电压且偏移了电压值V偏移。在一些实施方式中，V偏移可以是10伏。中性电压点可以连接到电网系统的对应的中性线。同样，从组合器壳体114输出的相A端子、相B和相C可以连接到电网的对应的相线。
图4B示出类似于如上文结合图4A所讨论的三相发电系统400A的三相发电系统400B，只是并不是三个PV108、108D和108E分别连接到PCU102、102D和102E，而是单一的PV108与用于三个相(相A132、相B134和相C136)的电子接口关联。在三相发电系统400B中，相A132可以包括：通过线110和112连接到PCU102的PV108；相B134可以包括：通过线110D和112D连接到PCU102D的PV108；相C136可以包括：通过线110E和112E连接到PCU102E的PV108。三相发电系统400B可以以类似于如上文结合图4A所讨论的三相发电系统400A的方式操作。
图5示出如上文结合图1所讨论的PCU102的实施方式的部件。电容器502和电容器536、线圈504、开关506和开关508可以形成升压型DC到DC转换器104。线110可以连接到DC到DC转换器104的正输入端子526，以及线112可以连接到DC到DC转换器104的负输入端子528。电容器502的输入端子和线圈504的输入端子可以连接到正输入端子526。线圈504的输出端子可以连接到开关508的输入端子和开关506的输入端子。开关506和开关508可以是单一的MOSFET，然而可以使用能够执行开关功能的任一已知类型的技术，包括继电器、晶体管、双极晶体管、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、碳化硅晶体管或者氮化镓晶体管、晶闸管、串联连接的MOSFET、晶闸管模拟器和与IGBT串联的二极管。另外，开关506和开关508可以是不同类型的开关。在替选实施方式中，开关506可以是二极管，然而该示例配置可以导致较低的部件成本，其还可以导致效率上的一些牺牲。
开关508的输出端子可以连接到电容器536的输入端子且连接到正DC输出端子530。正DC输出端子530可以连接到正固定电压DC线116。电容器536可以是高频率电容器(例如，数微法拉电容器)且可以滤除高频开关伪像。电容器502的输出端子、开关506的输出端子和电容器536的输出端子可以连接到负输入端子528。另外，电容器502的输出端子、开关506的输出端子、电容器536的输出端子以及负输入端子528可以连接到负DC输出端子532。负DC输出端子532可以连接到负固定电压DC线118。
线圈510和线圈516、开关512和开关514、以及电容器518可以形成单极电力转换器106。线圈510的输入端子可以连接到电容器536的输入端子、开关508的输出端子和正DC输出端子530。线圈510的输出端子可以连接到开关512的输入端子。开关512可以是单一的MOSFET，然而可以使用能够执行开关功能的任一已知类型的技术，包括继电器、晶体管、双极晶体管、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、碳化硅晶体管或者氮化镓晶体管、晶闸管、串联连接的MOSFET、晶闸管模拟器和与IGBT串联的二极管。开关512的输出端子可以连接到线圈516的输入端子和开关514的输出端子。开关514可以是单一的MOSFET，然而可以使用能够执行开关功能的任一已知类型的技术，包括继电器、晶体管、双极晶体管、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、碳化硅晶体管或者氮化镓晶体管、晶闸管、串联连接的MOSFET、晶闸管模拟器和与IGBT串联的二极管。在替选实施方式中，开关514可以是二极管。开关512的输出端子和开关514的输出端子可以连接到一起以形成单一的输出端子。以该方式连接到一起，开关512和开关514可以形成半桥电路。开关512的输出端子和开关514的输出端子可以连接到一起以形成单一的输出端子，该单一的输出端子可以连接到线圈516的输入端子。
线圈516的输出端子可以连接到电容器518的输入端子以及单极电力输出端子534。单极电力输出端子534可以连接到单极电力线120。电容器518的输出端子可以连接到开关514的输入端子、电容器502的输出端子、开关506的输出端子、电容器536的输出端子、负输入端子528和负DC输出端子532。电容器518能够使单极电力转换器106与单极电力转换器106可以联接到的电力系统高频解联接。
控制器107可以分别借助控制线A、控制线B、控制线C和控制线D将控制信号提供到开关506、开关508、开关512和开关514的控制栅。控制器107可包括多个输出端子，每个输出端子可以独立地操作。控制线A、控制线B、控制线C和控制线D可以分别连接到开关506、开关508、开关512和开关514的控制栅。控制器107可包括可编程控制器或处理器520、存储器522和通信模块524。可编程控制器520可响应于在存储器522中所存储的信息执行逻辑运算、执行控制操作、执行监控操作、且执行通信操作。线A、线B、线C和线D可以联接到可编程控制器520，使得来自可编程控制器520的信号可通过线A、线B、线C和线D而被发送或接收。线A、线B、线C和线D可以联接到可编程控制器520，使得来自可编程控制器520的信号分别控制开关506、开关508、开关512和开关514的操作。在一实施方式中，可编程控制器520可以控制开关506和开关508的操作，使得DC到DC转换器104具有高的开关频率，例如，30KHz。通信模块524能够使可编程控制器520通过连接到正DC输出端子530、负DC输出端子532和单极电力输出端子534的线，和/或通过其他通信信道(例如，通过无线网络连接或有线网络连接)，发送和接收信息。
图6示出在三个相A602、相B604和相C606之间的相位关系。图7示出用于两相系统的相位关系，例如，在两相A702、B704之间为180度。
图8示出脉冲宽度调制脉冲的转换的结果的示例，该脉冲宽度调制脉冲通过如上文结合图5讨论的PCU102可以转变成脉冲幅度调制(PAM)电流脉冲。短持续时间的大致矩形的电压脉冲802可表示在开关506的漏极侧上的电压。脉冲宽度808可以近似于通过线A来自控制器107的信号的脉冲宽度，周期810可以是PCU102的切换周期。取决于来自控制器107的控制信号的状态和开关512、514的状态，圆形的半波整流正弦波804可以是PCU102的单极电力输出端534到线A的输出。电容器536可以与线圈510和线圈516以及电容器518充当重建滤波器以产生圆形半波整流正弦波804。三角形波形806示出在同一时段期间通过连接到PCU102的PV108可以产生的电流变化，且示出线圈504和电容器536在维持相对恒定的PV108电流方面可具有的作用，而与通过重建滤波器所产生的相对大的脉冲宽度调制的电流脉冲无关。
图9示出对于给定的时段，在单相发电系统中五个并联连接的PCU的组的单独的功率曲线和五个PCU的单相发电系统的总功率曲线之间的关系。尽管关于五个PCU的单相发电系统进行讨论，然而不受限制的数量的PCU可以并联连接。如上所述，PV可以连接到PCU，不受限制的数量的PCU可以并联连接，使得各个PCU的输出可以并联连接以包括单相电力。随着太阳光开始入射在PV上，从每个PV可以得到的功率可以小于PV的最大功率。在低功率条件期间(诸如在早上太阳上升期间)，如果所有的单极电力转换器一起工作，则五个PCU的组的每个单极电力转换器可以在效率低的条件下操作。为了提高效率，在时刻914至时刻916的第一时段处，第一PCU的单极电力转换器可以被启动，由此按照该第一PCU的功率曲线902对负载供电。随着DC-DC母线电压(由此，可用的功率)继续增大，对于时段916至918，可以启用第二PCU的单极电力转换器，随着DC-DC母线电压，也增大其功率，如功率曲线904所示出的，由此可用的功率增大。对于从时刻916至918的第二时段，供给负载924的总功率可以是第一PCU的单极电力转换器和第二PCU的单极电力转换器的组合功率。随后的PCU可以随着功率的增大而被启动。第三PCU的单极电力转换器可以在从时刻918至920的第三时段中被启动，由此提供通过功率曲线906所示出的其功率。第四PCU的单极电力转换器可以在从时刻920至922的第四时段中被启动，由此提供通过功率曲线908所示出的其功率。在时刻922之后，第五PCU的单极电力转换器可以被启动，由此提供通过功率曲线910所示出的其功率。
在一实施方式中，在前一启动的PCU的单极电力转换器已经达到其最大效率状态912之前，每个随后的PCU的单极电力转换器可以在特定的DC-DC电压下被启动。如图9中所示，所有的单元可以具有相同的最大效率点912，然而在操作中，给定PCU的单极电力转换器可具有与另一PCU的单极电力转换器不同的最大效率点。随着DC-DC电压继续增大，越来越多的PCU的单极电力转换器可以被启动，每次启动都是在前一个这样的单元已经达到其最大效率状态之前进行的以提供平滑过渡。相应地，随着每个PCU的单极电力转换器被启动，系统的总(组合)功率可增大，如分别在每个相应的过渡(触发)点914、916、918、920和922处通过单独的功率曲线902、904、906、908和910所示，这反映在总功率曲线924中。
在替选实施方式中，每个PCU的单极电力转换器可以被配置成在唯一的DC-DC母线电压值(触发值)处开始操作，由此产生在图9中所示的错开的实现效果。在另一替选实施方式中，在物理上最接近组合器壳体的PCU的单极电力转换器可以首先被启动，然后是下一个最近的单极电力转换器被启动，依此类推。通过最小化连接线长度，由此最小化电阻性损耗，该策略可以提供效率的提高。在另一替选实施方式中，控制策略可以使指定的触发电压在PCU之间循环，使得单极电力转换器的总操作小时数都不会比任一其他的单极电力转换器多。通过该方式，可以避免比其他单极电力转换器使用更多而导致对单极电力转换器的损坏。在多个实施方式中，指定的触发点可以以任意间隔变化，诸如，每个运作日。
当全日晒可用时，但是当负载(例如，电网)可不需要全部可用的输出时，也可以采用图9中所示的实施方式。随着负载需求减小，启动的单极电力转换器的数量可根据预设的方案减小。由于负载需求以后可以增大，可以再启动另外的单极电力转换器。举例而言，在日落期间随着太阳日晒减小，在一天的结束时可以使用减小方法。
通过图9中示出的曲线924可以确定电厂所需的最大功率。这可以对应于在最大电压模式中操作升压：如果链路电压V链路大于目标限值，则MPPT目标可以被禁用，且单极电力转换器输入功率可以减小一定量(输入电压目标增大使得板电流和功率降低)。如果以后DC链路109电压V链路变小，则对于单极电力转换器的输入目标电压会逐渐增大直到其达到MPP电压且MPPT操作可以恢复。
在替选实施方式中，系统可需要功率超过通过控制所有可用的PCU的及其相关的单极电力转换器到它们的最大效率状态而提供的功率。作为响应，单极电力转换器可以牺牲一些效率而控制到较高的功率配置，直到所有的单极电力转换器达到它们的预定最大功率状态时为止。举例而言，用于连接到PCU的PV的最大效率点可以接近150瓦特，允许的最大功率可以是240瓦特。最大功率可以是电子器件可以支持的最大功率，或者其可以是一预定值，超出该预定值，会导致损坏。
在一实施方式中，如果给定PCU的单极电力转换器没有运行(例如，由于故障而停止)，则来自该PCU的相应的DC-DC转换器和其他的PCU的DC-DC转换器的输入功率可以被提供到同一相的其他PCU的(根据其指定触发电压而启动的)其他单极电力转换器。
在多个实施方式中，不是所有的DC-DC转换器可以并联连接。在多个实施方式中，单极电力转换器可以在任何给定的时刻启动。由于负载(例如，电网)的功率需求可以小于从电厂获取的全功率，或者可用的输入功率可以实现为低于峰值输出功率所需的输入功率，某部分的单极电力转换器可不启动，由此允许每个运作的单极电力转换器以其本身的峰值效率运作。
图10示出用于采用PCU生成正DC电压、负DC电压和单极电力输出的方法1000的实施方式。举例而言，PCU可以是上文结合图1和图5所描述的PCU102。方法1000可以通过PCU102的控制器107来实现。在框1002处，控制器107可以断开和闭合DC到DC转换器的开关以生成正DC电压和负DC电压。举例而言，控制器107可以断开和闭合DC到DC转换器104的开关506和开关508以生成正DC电压和负DC电压。在框1004处，控制器107可以断开和闭合单极电力转换器的开关以生成单极电力输出。举例而言，控制器107可以断开和闭合开关512和开关514以生成单极电力输出。
图11示出用于采用PCU生成调制的DC输出和AC输出的方法1100的实施方式。举例而言，PCU可以是上文结合图1和图5所描述的PCU102。方法1100可以通过PCU102的控制器107来实现。在框1102处，控制器107可以断开和闭合DC到DC转换器的开关以生成调制的DC输出。举例而言，控制器107可以断开和闭合DC到DC转换器104的开关506和开关508以生成调制的DC输出。在框1104处，控制器107可以断开和闭合单极电力转换器的开关以将调制的DC输出转换成AC输出。举例而言，控制器107可以断开和闭合开关512和开关514以将调制的DC输出转换成AC输出。
图12示出用于操作包括多个并联连接的PCU的发电系统的方法1200的实施方式。举例而言，发电系统可以是如上文结合图2所描述的发电系统200。方法1100可以通过组合器壳体114的控制器142来实现。在框1202处，控制器142可以启动第一PCU。举例而言，控制器142可以通过线116A和/或线118A上的通信信号来启动PCU102A。在确定块1204处，控制器142可以监控第一PCU的输出以确定第一PCU的输出是否已经达到触发值。触发值可以是任何值，例如，电压值或者最大功率电平。如果没有达到触发值(即，确定块1204＝“否”)，则控制器142可以继续监控第一PCU的输出。如果达到触发值(即，确定块1204＝“是”)，则在框1206处，控制器142可以启动第二PCU。举例而言，控制器142可以通过在线116B和/或线118B上的通信信号来启动第二PCU102B。
图13示出用于控制组合器壳体的操作以防止单极电力流动到单极电力输出端的方法1300的实施方式。举例而言，组合器壳体可以是如上文结合图1所描述的发电系统100的组合器壳体114。方法1300可以通过组合器壳体114的控制器142来实现。在框1302处，控制器142可以断开继电器以防止单极电力流动到单极电力输出端。举例而言，控制器142可以通过线C上的控制信号断开继电器126。在框1304处，控制器142可以将信号发送到PCU。举例而言，控制器142可以借助线116和/或线118将信号发送到PCU102。举例而言，从控制器142到PCU102的信号可以是停止在PCU102处生成单极电力的指示。在框1306处，控制器142可以接收来自PCU102的信号。举例而言，控制器142可以通过线116和/或线118来接收来自PCU102的信号。举例而言，来自PCU102的信号可以是PCU102已经停止生成单极电力的指示。
本文描述的多个实施方式对于控制任何直流源和将直流转变成三相交流可以是有用的。直流源的示例包括太阳能板、风力涡轮机、蓄电池、地热、潮汐、水电、热电和压电电力系统。出于讨论的目的，太阳能系统的实施方式的示例用作描述多个实施方式的功能和性能的示例。然而，本领域的技术人员可以理解，本文描述的电路和方法也可以被应用到其他直流源。因此，除非在权利要求书中明确指出，否则权利要求书的范围不应该限制为太阳能电力应用。
前述方法的描述和流程图仅以示例来提供且不旨在要求或暗示各个方面的步骤必须以呈现的次序执行。本领域的技术人员将理解，在前述方面中的步骤的次序可以以任何次序来执行。诸如“此后、“然后”、“接着”等的表述不旨在限制步骤的次序；这些表述仅仅用来指导读者浏览方法的描述。此外，以单数形式所提到的任何要求保护的元件，例如使用“一”或者“所述”不应该理解成限制该元件为单一的。
结合本文公开的方面描述的各个示例性逻辑框、模块、电路和算法步骤可以被实施为电子硬件、计算机软件、或者两者的组合。为了清楚地说明该硬件和软件的互换性，上文通常在它们的功能方面已经描述多个示例性部件、框、模块、电路和步骤。这样的功能是否实施成硬件或软件取决于施加在整个系统上的特定应用和设计限制。本领域的专业技术人员对于每个特定应用可以以多种方式实现所述功能，但是该实施决定不应该理解成导致脱离本发明的范围。
结合本文所公开的多个方面所描述的用来实施多个示例性逻辑器件、逻辑框、模块和电路的硬件可以采用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑装置、离散门或者晶体管逻辑、离散硬件部件或者设计成执行本文描述的功能的任一组合来实施或执行。通用处理器可以是微处理器、但是，可替选地，处理器可以是任一常规的处理器、控制器、可编程控制器、微控制器或者状态机。处理器还可以实施为计算装置的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合DSP芯、或者任何其他这样的配置。可替选地，一些步骤或方法可以通过针对给定功能的电路来执行。
在一个或多个示例性方面中，所描述的功能可以在硬件、软件、固件、可编程逻辑阵列或者其任一组合中实现。如果在软件中实现，则功能可以存储或发送作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码。本文所公开的方法或算法的步骤可以在所执行的处理器可执行的软件模块中实施，处理器可执行的软件模块可以位于有形的非临时计算机可读介质或者处理器可读介质上。非临时计算机可读和处理器可读介质可以是通过计算机或处理器可以存取的任一可用介质。举例而言且非限制，这样的非临时计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或者其他光盘存储装置、磁盘存储装置或者其他磁性存储装置或者可以用来承载或者存储以指令或数据结构形式的所需的程序代码且可以由计算机访问的任何其他介质。本文所用的磁盘和光盘包括压缩盘(CD)、激光盘、光学盘、数字视频光盘(DVD)、软盘和蓝光光碟，其中磁盘通常磁性再生数据，然而光盘采用激光来光学上再生数据。以上组合也应该包括在计算机可读介质的范围内。另外，方法或算法的操作可以作为代码和/或指令的一个、或任意组合或集合而位于非临时处理器可读介质和/或计算机可读介质上，非临时处理器可读介质和/或计算机可读介质可以并入计算机程序产品。
所公开的实施方式的以上描述被提供使本领域的技术人员能够制作或使用本发明。本领域的技术人员将容易理解这些实施方式的多个变型，本文所限定的通用原理可以应用到其他实施方式而不脱离本发明的精神或范围。因此，本发明不旨在限制本文所示的实施方式，而是记录与所附的权利要求书和本文所公开的原理和新特征一致的最宽的范围。

Claims (18)

1.一种电力转换器单元，包括：
直流DC到DC转换器，所述DC到DC转换器包括：
正输入端子；
负输入端子；
第一电容器，其中，所述第一电容器的输入端子连接到所述正输入端子且所述第一电容器的输出端子连接到所述负输入端子；
第一线圈，其中，所述第一线圈的输入端子连接到所述第一电容器的输入端子；
第一开关，其中，所述第一开关的输入端子连接到所述第一线圈的输出端子且所述第一开关的输出端子连接到所述负输入端子；
第二开关，其中，所述第二开关的输入端子连接到所述第一线圈的输出端子；
第二电容器，其中，所述第二电容器的输入端子连接到所述第二开关的输出端子且所述第二电容器的输出端子连接到所述负输入端子；
正DC输出端子，所述正DC输出端子连接到所述第二电容器的输入端子；以及
负DC输出端子，所述负DC输出端子连接到所述第二电容器的输出端子，
单极电力转换器，所述单极电力转换器包括：
第二线圈，其中，所述第二线圈的输入端子连接到所述第二电容器的输入端子；
第三开关，其中，所述第三开关的输入端子连接到所述第二线圈的输出端子；
第四开关，其中，所述第四开关的输入端子连接到所述第二电容器的输出端子且所述第四开关的输出端子连接到所述第三开关的输出端子；
第三线圈，其中，所述第三线圈的输入端子连接到所述第三开关的输出端子和所述第四开关的输出端子；
第三电容器，其中，所述第三电容器的输入端子连接到所述第三线圈的输出端子且所述第三电容器的输出端子连接到所述第四开关的输入端子；以及
单极电力输出端子，所述单极电力输出端子连接到所述第三电容器的输入端子；和
控制器，所述控制器联接到所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关，其中，所述控制器被配置成控制每个开关的操作以在所述正DC输出端子处生成正DC电压，在所述负DC输出端子处生成负DC电压、和在所述单极电力输出端子处生成单极电力输出。
2.根据权利要求1所述的电力转换器单元，其中，所述控制器是处理器，所述电力转换器单元还包括联接到所述处理器的存储器，
其中，所述处理器配置有处理器可执行的指令以执行包括下列的操作：
断开和闭合所述第一开关和所述第二开关以在所述正DC输出端子处生成正DC电压和在所述负DC输出端子处生成负DC电压；和
断开和闭合所述第三开关和所述第四开关以在所述单极电力输出端子处生成单极电力输出。
3.根据权利要求1所述的电力转换器单元，所述控制器是处理器，所述电力转换器单元还包括连接到所述处理器的存储器，
其中，所述处理器配置有处理器可执行的指令以执行包括下列的操作：
断开和闭合所述第一开关和所述第二开关以生成调制的DC输出；和
断开和闭合所述第三开关和所述第四开关以将所述调制的DC输出转换成在所述单极电力输出端子处的交流AC输出。
4.一种发电系统，包括：
第一直流DC源；
连接到所述第一DC源的第一电力转换器单元，其中，所述第一电力转换器单元包括第一正DC线、第一负DC线和第一单极电力线；和
组合器壳体，所述组合器壳体通过所述第一正DC线、所述第一负DC线和所述第一单极电力线而连接到所述第一电力转换器单元，其中，所述组合器壳体包括正DC输出端、负DC输出端和单极电力输出端。
5.根据权利要求4所述的发电系统，其中，所述第一电力转换器单元包括：
DC到DC转换器，所述DC到DC转换器配置成将正DC电压输出到所述第一正DC线且将负DC电压输出到所述第一负DC线；和
连接到所述DC到DC转换器的单极电力转换器，其中，所述单极电力转换器被配置成将单极电力输出到所述第一单极电力线。
6.根据权利要求5所述的发电系统，其中，所述组合器壳体还包括：
连接在所述第一单极电力线和所述单极电力输出端之间的继电器，所述继电器被配置成，当断开时防止单极电力流到所述单极电力输出端；
存储器；和
联接到所述存储器和所述继电器的处理器，
其中，所述处理器配置有处理器可执行的指令以执行包括断开所述继电器的操作，以防止单极电力流到所述单极电力输出端。
7.根据权利要求6所述的发电系统，其中，所述处理器联接到所述第一正DC线和所述第一负DC线，且其中，所述处理器配置有处理器可执行的指令以执行还包括下列的操作：
通过所述第一正DC线和所述第一负DC线，将信号发送到所述第一电力转换器单元；和
通过所述第一正DC线和所述第一负DC线，接收来自所述第一电力转换器单元的信号。
8.根据权利要求4所述的发电系统，其中，所述第一电力转换器单元还包括：
直流DC到DC转换器，所述DC到DC转换器包括：
正输入端子；
负输入端子；
第一电容器，其中，所述第一电容器的输入端子连接到所述正输入端子且所述第一电容器的输出端子连接到所述负输入端子；
第一线圈，其中，所述第一线圈的输入端子连接到所述第一电容器的输入端子；
第一开关，其中，所述第一开关的输入端子连接到所述第一线圈的输出端子且所述第一开关的输出端子连接到所述负输入端子；
第二开关，其中，所述第二开关的输入端子连接到所述第一线圈的输出端子；
第二电容器，其中，所述第二电容器的输入端子连接到所述第二开关的输出端子且所述第二电容器的输出端子连接到所述负输入端子；
连接到所述第二电容器的输入端子的正DC输出端子，其中，所述正DC输出端子连接到所述第一正DC线；和
连接到所述第二电容器的输出端子的负DC输出端子，其中，所述负DC输出端子连接到所述第一负DC线；
单极电力转换器，所述单极电力转换器包括：
第二线圈，其中，所述第二线圈的输入端子连接到所述第二电容器的输入端子；
第三开关，其中，所述第三开关的输入端子连接到所述第二线圈的输出端子；
第四开关，其中，所述第四开关的输入端子连接到所述第二电容器的输出端子且所述第四开关的输出端子连接到所述第三开关的输出端子；
第三线圈，其中，所述第三线圈的输入端子连接到所述第三开关的输出端子和所述第四开关的输出端子；
第三电容器，其中，所述第三电容器的输入端子连接到所述第三线圈的输出端子且所述第三电容器的输出端子连接到所述第四开关的输入端子；以及
连接到所述第三电容器的输入端子的单极电力输出端子，其中，所述单极电力输出端子连接到所述第一单极电力线；和
联接到所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关的控制器，其中，所述控制器被配置成控制每个开关的操作以在所述正DC输出端子处生成正DC电压，在所述负DC输出端子处生成负DC电压、和在所述单极电力输出端子处生成单极电力。
9.根据权利要求4所述的发电系统，还包括：
第二直流DC源；和
连接到所述第二DC源的第二电力转换器单元，其中，所述第二电力转换器单元包括第二正DC线、第二负DC线和第二单极电力线，且
其中，所述第二正DC线连接到所述第一正DC线，且所述第二负DC线连接到所述第一负DC线，以及所述第二单极电力线连接到所述第一单极电力线。
10.根据权利要求4所述的发电系统，还包括：
第二直流DC源；和
连接到所述第二DC电源的第二电力转换器单元，其中，所述第二电力转换器单元包括第二正DC线、第二负DC线和第二单极电力线，
其中，所述第二正DC线连接到所述第一正DC线，且所述第二负DC线连接到所述第一负DC线，
其中，所述组合器壳体通过所述第二单极电力线而连接到所述第二电力转换器单元，以及
其中，所述组合器壳体还包括第二单极电力输出端。
11.根据权利要求10所述的发电系统，还包括：
第三直流DC源；和
连接到所述第三DC电源的第三电力转换器单元，其中，所述第三电力转换器单元包括第三正DC线、第三负DC线和第三单极电力线，
其中，所述第三正DC线连接到所述第一正DC线，且所述第三负DC线连接到所述第一负DC线，
其中，所述组合器壳体通过所述第三单极电力线而连接到所述第三电力转换器单元，以及
其中，所述组合器壳体还包括第三单极电力输出端。
12.根据权利要求4所述的发电系统，其中，所述第一DC源是光伏板。
13.根据权利要求4所述的发电系统，其中，所述组合器壳体还包括连接在所述第一正DC线和所述第一负DC线之间的储能装置。
14.根据权利要求13所述的发电系统，其中，所述储能装置是电容器或双向电池充电器中的一种。
15.根据权利要求4所述的发电系统，还包括连接到所述第一DC源的第二电力转换器单元，
其中，所述第二电力转换器单元包括第二正DC线、第二负DC线和第二单极电力线，
其中，所述第二正DC线连接到所述第一正DC线，且所述第二负DC线连接到所述第一负DC线，
其中，所述组合器壳体通过所述第二单极电力线而连接到所述第二电力转换器单元，以及
其中，所述组合器壳体还包括第二单极电力输出。
16.根据权利要求15所述的发电系统，还包括连接到所述第一DC源的第三电力转换器单元，
其中，所述第三电力转换器单元包括第三正DC线、第三负DC线和第三单极电力线，
其中，所述第三正DC线连接到所述第一正DC线，且所述第三负DC线连接到所述第一负DC线，
其中，所述组合器壳体通过所述第三单极电力线而连接到所述第三电力转换器单元，以及
其中，所述组合器壳体还包括第三单极电力输出。
17.一种用于操作发电系统的方法，所述发电系统包括并联连接的多个电力转换器单元，所述方法包括：
启动所述多个电力转换器单元中的第一电力转换器单元；
确定所述第一电力转换器单元的输出已经达到触发值；和
在所述第一电力转换器单元的输出达到所述触发值时，启动所述多个电力转换器单元中的第二电力转换器单元。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述触发值是电压值。
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