CN104025409A - 多逆变器光伏发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多逆变器光伏发电系统，其用于通过基于由光伏阵列产生的能量的量改变逆变器容量来提高逆变器的使用效率，所述多逆变器光伏发电系统包括：用于发电的光伏阵列，其具有通过连接多个光伏模块形成的多个光伏串；串优化器，其用于控制多个光伏串中的每个的最大功率点跟踪，并用于将由多个光伏串中的每个输出的发电功率的发电电压转换为相同大小的输出电压；和逆变器，所述逆变器具有多个用于转换发电功率的转换单元，所述转换单元用于将由串优化器变换的发电功率转换为交流功率并输出所述交流功率，和分配单元，所述分配单元用于将发电功率分配到多个转换单元，并且所述逆变器基于产生的功率的量改变多个转换单元中操作中的转换单元的数量。

Description

多逆变器光伏发电系统

技术领域

本发明涉及一种具有逆变器的光伏发电系统，该逆变器具有多个转换单元，更特别地，涉及一种多逆变器光伏发电系统，其用于通过根据由光伏阵列产生的能量改变逆变器的容量来提高逆变器的使用效率。

背景技术

因为目前用于光伏发电的光伏电池具有非常小的输出，所以通过串联连接许多太阳能电池配置的光伏模块(PV模块)用于有效地获得所需的功率。虽然与一个光伏电池相比由一个光伏模块产生的功率具有大的容量，但是该功率仅仅可用作小型电子装置的电源，而且光伏模块难以将发电功率输送到典型的商用电力系统。

由于这个原因，在光伏模块旨在连接到电力系统并向其传输发电功率的情况下，光伏阵列通过将多个光伏模块连接为一个组或将多个这种组并联连接来配置，以获得其变换和传输所需的电压和功率。因此，为了获得这种电压和功率，串通常通过串联连接光伏模块来配置，而且，光伏阵列通常通过将多个串形成为一个组来配置。

图1是示意性地示出常规光伏发电设备的配置的图。

参照图1，常规光伏发电设备包括通过串联连接多个光伏模块10配置的一个光伏串20和通过将多个这种光伏串20并联连接而配置的一个光伏阵列10A。来自光伏阵列10A的输出被收集并供应到逆变器，然后直流功率通过逆变器转换为交流功率，且转换的交流功率被供应到电力系统。

考虑到光伏阵列10A的最大发电能量，常规光伏发电设备确定逆变器40的容量。也就是说，逆变器40的容量确定为使得逆变器的容量等于或略大于在光伏阵列10A的发电量最大化时的发电量。但是，在使用容量等于光伏阵列10A的最大发电量的逆变器40的情况下，光伏阵列的发电量通常比逆变器40的容量小，从而导致逆变器40的效率降低。

发明内容

技术问题

本发明的一个目的是提供一种多逆变器光伏发电系统，其用于通过根据由光伏阵列产生的能量改变逆变器的容量来提高逆变器的使用效率。

另外，本发明的另一个目的是提供一种多逆变器光伏发电系统，其对每个光伏串执行最大功率跟踪以产生最大功率，并通过在执行最大功率跟踪中应用环境因素来快速有效地执行最大功率跟踪。

解决方案

本发明的目的可以通过提供一种多逆变器光伏发电系统来实现，该多逆变器光伏发电系统包括：光伏阵列，其包括通过连接多个光伏模块配置的多个光伏串，并发电；串优化器，其对多个光伏串中的每个执行最大功率点跟踪控制，并将从多个光伏串中的每个输出的发电功率的发电电压转换为具有相同大小的输出电压；和逆变器，其包括多个用于转换发电功率的转换单元，所述转换单元用于将由所述串优化器变换的发电功率转换为交流功率以输出所述交流功率，和分配单元，所述分配单元用于将发电功率分配到多个转换单元，所述逆变器根据发电功率的大小改变多个转换单元中操作中的转换单元的数量。

多个转换单元可以具有彼此相同的转换容量。

逆变器还可以包括逆变器控制单元，且逆变器控制单元可以控制分配单元的分配，以优先操作在多个转换单元之中与其它转换单元相比具有较短操作时间的转换单元，所述操作时间为用于发电的操作时间。

串优化器可以包括：串控制装置，其连接到多个光伏串中的每个，以将发电电压转换为输出电压并执行最大功率点跟踪控制；传感单元，其产生包括环境因素、发电电压和输出电压的感测值；和控制单元，其利用感测值产生用于串控制装置中的每个的功率跟踪控制信号。

环境因素可以包括日照、光伏模块中的每个的安装区域中的温度、光伏模块的表面上的温度、风量、风速和湿度中的至少一种。

输出电压可以是可变的。

串控制装置可以包括用于增大或减小来自光伏串中的每个的输入电压的转换器、连接在光伏串和转换器之间的熔断器、连接到转换器的输出端的断路器和产生用于增大或减小转换器的电压的控制信号的MPPT控制器。

控制单元可以包括：跟踪范围计算单元，其用于通过感测值计算包括在其中执行最大功率点跟踪的电流或电压范围的跟踪范围值；控制信号产生单元，其用于通过来自跟踪范围计算单元的跟踪范围值、输入电压和输出电压来产生最大功率点跟踪控制信号；和跟踪历史存储单元，其用于通过将跟踪范围值与感测值中的每个匹配来存储跟踪范围值。

跟踪范围计算单元可以将光伏模块一天的发电时间分为多个时间段，并计算关于多个时间区段中的每个的基本跟踪范围。

跟踪范围计算单元可以通过基本跟踪范围内的环境因素感测值反映能量变化的预期范围，以计算跟踪范围。

当发电电压和输出电压暂时超过时间段处预期的最大跟踪范围时，跟踪范围计算单元可以不对发电电压和输出电压的过剩量执行功率跟踪。

光伏串中的每个都可以是固定型或跟踪型光伏模块。

有益效果

根据本发明的多逆变器光伏发电系统可以通过根据由光伏阵列产生的能量改变逆变器的容量来提高逆变器的使用效率。

另外，根据本发明的多逆变器光伏发电系统可以对每个光伏串执行最大功率跟踪以产生最大功率，并通过在执行最大功率跟踪中应用环境因素来快速有效地执行最大功率跟踪。

附图说明

图1是示意性地示出常规光伏发电设备的配置的图。

图2是示出根据本发明一个实施方案的光伏发电系统的配置的图。

图3是具体地示出串优化器的配置的图。

图4是具体地示出串优化器的控制单元的配置的图。

图5是用于解释根据环境因素的温度和照度的跟踪范围计算的示意图。

图6是用于解释根据时间的功率跟踪的示意图。

图7是用于解释跟踪历史信息的存储和使用该存储的方法的示意图。

图8是用于解释图2中逆变器的配置和操作的图。

具体实施方式

现在会详细地提及本发明的示例性实施方案，其实例在附图中进行说明。在本公开全文中，在本发明的各个图和实施方案中相同的附图标记表示相同的部分。如果确定已知相关技术的详细描述可能会在本其描述中不必要地使本发明的主旨不清楚，则会省略其详细描述。附图不必等比例，且在一些情况下，比例可能已经被夸大，以清楚地示出实施方案的特征。但是，本领域普通技术人员会容易地理解细节。

图2是示出根据本发明一个实施方案的光伏发电系统的配置的图。

参照图2，根据本发明的光伏发电系统包括光伏(PV)阵列100、串优化器200和逆变器300。

光伏阵列100将太阳光转换为电力并将该电力供应到串优化器200。为此，光伏阵列100包括多个光伏串120，且光伏串120中的每个都通过串联连接多个光伏模块110来配置。光伏阵列100中提供的光伏串120中的每个对于每个串可以具有不同的发电容量，而不同的光伏串120可以配置为具有不同的光伏模块。另外，同一光伏串120中包括的光伏模块110也可以具有彼此不同的容量、发电电压和操作方法。具体地，一个光伏串120可以通过串联连接其中每个都具有5kw的发电功率的多个光伏模块来配置，而另一光伏串120可以通过串联连接其中每个都具有3kw的发电功率的多个光伏模块110来配置。另外，一个串可以配置为具有其中光伏模块110固定的固定型光伏模块，而另一串120可以配置为具有其中光伏模块110的方向和角度随着太阳改变的跟踪型光伏模块。此外，光伏串120中的每个都连接到串优化器200的串转换单元230，以将发电功率供应到串转换单元230。

串优化器200通过DC-DC转换将由每个光伏串120供应的功率转换为与逆变器300的输入电压相匹配的电压。为此，串优化器200通过最大功率点跟踪控制执行DC-DC转换，并反映在最大功率点跟踪控制期间环境因素中的能量变化。

为此，串优化器200包括：对由每个光伏串120供应的发电功率的电压执行DC-DC转换和最大功率点跟踪的串控制装置220；和控制单元210，该控制单元210通过将环境因素以及输入到串控制装置220的输入电压和从串控制装置220输出的输出电压设置为感测值来产生用于控制串控制装置220的控制信号。

控制单元210产生用于单独控制多个串控制装置220中的每个的控制信号。特别地，控制单元210通过输入到串控制装置220中的每个的输入电压和从串控制装置220中的每个输出的输出电压对每个串执行功率跟踪，并将产生的控制信号传输到相关联的串控制装置220。特别地，控制单元210根据从传感器130传输的环境信息来执行功率跟踪。

具体地，控制单元210通过根据环境信息应用不同的跟踪范围来跟踪最大功率点，并由此产生控制信号以将该控制信号传输到串控制装置220，所述环境信息例如是光伏模块110或光伏串120的安装位置处的日照、安装位置处的温度、面板的温度和时间。会参照以下其它附图更详细地描述这种控制方法。

串控制装置220将由光伏串120供应的直流电压转换为输入直流电压，并将转换的输入直流电压供应到逆变器301。这种转换在控制单元210的控制下执行。

特别地，串控制装置220将从光伏串120输入到串控制装置220的输入电压值和转换后输出到逆变器的输出电压值传输到控制单元210。会参照以下附图更详细地描述串控制装置220的配置和操作。

传感单元290感测影响光伏阵列100的能量的环境因素以产生感测值，并将产生的感测值传输到串优化器200的串控制单元210。此处，环境因素包括直接影响能量的因素，例如日照、日照量、照度、光伏模块110的温度、光伏模块110或光伏串120周围的温度、风量、风速和湿度，或者导致能量变化的因素，例如光伏模块110的温度或是否存在障碍物。另外，传感单元290必须感测太阳光如光照、日照量和光伏模块110的照度和温度，并将包括感测结果的感测值传输到串控制单元210。为此，传感单元290包括多个传感器。

向逆变器300供应被串优化器200转换为具有相同电压大小的发电功率，然后逆变器300将发电功率转换为交流功率。特别地，本发明的逆变器300选择性地操作多个转换单元330，以根据其操作提高转换效率并减少消耗和故障。为此，逆变器300包括：用于将由串优化器200输出的直流功率转换为交流功率的多个转换单元330，和用于将由串优化器200收集和输出的发电功率分配到多个转换单元330的分配单元320。逆变器300根据发电量确定待操作的转换单元300的数量和容量，并基于所确定的结果选择多个转换单元330中的一个或更多个以将直流功率转换为交流功率。转换单元300配置为具有彼此相同的转换容量，用于简单控制、交换和生产。然而，逆变器可以包括具有不同转换容量的多个转换单元320，但是本发明不限于此。此外，逆变器300，特别是逆变器控制单元310收集转换单元330的操作时间用于选择待操作的转换单元，并识别所收集的操作时间信息以优先选择和操作具有短操作时间的转换单元330。

图3是具体地示出串优化器的配置的图。

参照图3，串优化器200通过在每个串控制装置220和每个光伏串120之间的熔断器211继电保护和连接。熔断器211用来通过在光伏串120发生过电压或过电流时自动切断来保护电路。另外，断路器212安装到串优化器200的输出端，并用来在光伏串120或串优化器200发生异常时断开逆变器300和串优化器200之间的连接。

串控制装置220中的每个包括：DC-DC转换器222，该转换器通过熔断器211连接到相关联的光伏串120，以将由光伏串120供应的功率的电压转换为逆变器300的输入电压；和MPPT控制器221，该MPPT控制器控制转换器222，使得转换器222根据控制单元210的控制信号输出最大功率。为此，串控制装置的控制单元21连接到每个串控制装置220的MPPT控制器221。

输入到串控制装置220中的每个的输入电压和从串控制装置220中的每个输出的输出电压可以由MPPT控制器221测量，以将其传输到控制单元210，或者，控制单元210可以直接接收来自安装到每个串控制装置220的输入端和输出端的电压检测器的电压值。但是，本发明并不限于此。

图4是具体地示出串优化器的控制单元的配置的图。

参照图4，控制单元包括传感单元211、跟踪范围计算单元310、跟踪历史存储单元320和控制信号产生单元330。

传感单元211感测用于产生控制信号的信息，并将该信息传输到跟踪范围计算单元310。为此，传感单元211包括输入电压检测单元301、输出电压检测单元302和传感器130。输入电压检测单元301检测输入到串优化器200的功率的电压。输出电压检测单元302检测从串优化器200输出的功率的电压。这种输入电压检测单元301和输出电压检测单元302实时感测串控制装置220中的每个的输入和输出电压，并将感测到的输入和输出电压传输到跟踪范围计算单元310。传感器130感测影响光伏阵列100的环境因素，并将感测到的结果传输到跟踪范围计算单元310。传感器130感测到的环境因素可以包括照射到光伏阵列100上的太阳光的量和照度、光伏阵列100的安装区域中的温度和湿度和每个光伏模块110的表面上的温度。此外，也可以测量能够导致能量变化的所有因素。

跟踪范围计算单元310根据传感单元211的感测结果来选择在其中执行最大功率跟踪的电压和电流范围，并将选择的范围值传输到控制信号产生单元330。也就是说，跟踪范围计算单元310根据来自传感单元211的输入和输出电压和由传感器130感测的信息来掌握由光伏串120供应的功率的大小，并根据当前的天气状态计算在其中光伏模块110可以最大化地发电的电压和电流范围。

特别地，在该计算过程中，跟踪范围计算单元310反映之前根据运行输入或累积的信息中的视觉信息和日期或季节信息，以计算跟踪范围。跟踪范围计算单元310将输入和输出电压传输到控制信号产生单元330，并且还将计算出的跟踪范围信息传输到控制信号产生单元330和跟踪历史存储单元320。为每个光伏串120单独地产生由跟踪范围计算单元310产生的跟踪范围。

会参照图5和之后的附图更详细地描述跟踪范围计算单元310和具有跟踪范围计算单元310的串优化器200的操作。

跟踪历史存储单元320同时存储从跟踪范围计算单元310传输的跟踪范围信息和由传感单元211感测的环境因素信息，并且应跟踪范围计算单元310的请求提供存储的信息。特别地，跟踪历史存储单元320根据每个日期的时间区域和每个季节或天气状态的环境因素来记录和保持输入电压、输出电压和最大功率的变化。

控制信号产生单元330利用通过跟踪范围计算单元310传输的输入和输出电压值和由跟踪范围计算单元310计算的跟踪范围值来产生用于控制MPPT控制器222的功率转换率的控制信号，并将该控制信号传输到相关联的MPPT控制器222。

图5是用于解释根据环境因素的温度和照度的跟踪范围计算的示意图。

参照图5，(a)是示出根据温度的光伏串的输出电压/电流关系的图，(b)是示出根据照度的光伏串的输出电压/电流关系的图。

在图(a)中，当在照度相同的状态下降低温度时，由光伏串产生的电压大小较小，因此发电功率通常减小。图5(a)示出了当C的温度低于A的温度时的电压/电流的图。在这种情况下，即使当电流具有比较均匀的值时，电压大小也会变得更小，因此最大功率也会变得更小。

类似地，在图(b)中，当在其它条件相同的状态下改变照度时，输出电压值V(Va到Vc)和输出电流值I(Ia到Ic)如所示的经由A'变化到C'，因此改变最大功率。

因此，本发明的串优化器200，特别是跟踪范围计算单元310根据由传感单元211感测的环境因素来选择在其中形成最大功率点的电压和电流范围，并将计算出的跟踪范围值传输到控制信号产生单元330，使得最大功率点跟踪可以被控制在选择的电压和电流范围之内。因此，MPPT控制器221在可以尽可能快地执行最大功率跟踪的电压和电流值执行功率跟踪，并由此可以提高太阳能电池的发电效率。

具体地，温度，特别是光伏模块的表面上的温度具有除非被其它环境因素影响否则根据时间缓慢变化的性能。但是，光伏模块的表面上的温度可能会由于冬天的风而迅速降低。也就是说，在图5(a)中，在范围1(P1)中形成最大功率点之后，由于温度快速降低，可以在范围2(P2)中形成最大功率点。在这种情况下，常规控制装置执行最大功率跟踪直到对应于范围1(P1)的电压和电流变化并达到范围2(P2)。因此，这会耗费较长时间。特别地，因为当温度暂时降低然后迅速恢复时最大功率跟踪中发生干扰，所以精确跟踪耗费大量时间。

但是，因为本发明根据温度变化来选择跟踪范围并在该范围内执行功率跟踪，所以可以迅速执行跟踪并使功率浪费最小化。

图6是用于解释根据时间的功率跟踪的示意图。

图6(a)是示出对每个时间区域的发电时间分类的视图，图6(b)是示出光伏串的输出电压和输出电流根据时间段的变化的图。

参照图6，光伏发电中最重要的因素为是否存在光和用于发电的光量。光量根据时间区域变化，而不是从日出到日落保持均匀。特别地，即使在冬天正午前后的最大光量下，也经常发生难以最大程度地发电的情况。特别地，冬天清晨和黄昏时迅速地发生日照变化。当时间区域在图(a)中以顺时针方向行进时，电压/电流图(b)中输出沿增加方向x1改变。当时间区域经过图(a)中作为时间的最大输出点的b5和b6时段时，图(b)中输出沿减少方向y1改变。

在通过这种时间区域和季节中的输出和输入电压来简单执行功率跟踪的情况下，即使在执行最大功率跟踪时也难以产生最大功率。特别地，在天气和温度相当迅速地变化的情况下，如在冬天或雨季，更难以执行最大功率跟踪，从而导致能量损失。

因此，本发明对每个时间区域的发电时间分类，使得可以估计最大功率跟踪范围(B1到B10)，并为每个范围选择跟踪范围以产生用于控制MPPT控制器221的控制信号。

具体地，假设在图(a)中对冬天能够发电的时间区域分类，由于日照在第一时段b1、第二时段b2和第九时段b9、和第十时段b10中迅速变化难以迅速执行最大功率跟踪。但是，在通过比较日照和预定段计算跟踪范围并由此计算该时间的电压和电流范围，并在计算出的跟踪范围内执行功率跟踪的情况下，可以提高最大功率点跟踪的速度和效率。特别地，本发明为每个时间区域选择基本跟踪范围，通过将根据温度的发电下降率和根据日照的发电下降率应用到选择的基本跟踪范围来重新计算跟踪范围，从而执行最大功率点跟踪。因此，可以简单地将环境因素应用到功率点跟踪范围。

另外，发电下降率的计算信息与测量时的天气状态、能量、和形成时的最大功率点信息一起存储。因此，这种信息可以用作基本数据，使得之后确定类似的环境时可以迅速执行最大功率点跟踪。

也就是说，当输出电压和输出电流如图(b)中根据时间区域变化时，最大功率点跟踪在接近对应于相关联时间区域的时段的跟踪范围中之前的最大功率点的跟踪范围内执行，而不是从输出电压和输出电流变化之前的最大功率点执行。因此，与相关技术相比，通过减少最大功率点跟踪所需的时间，可以使发电效率保持在高的程度。

在具有如图(b)中对于每个时间区域改变的跟踪值情况下，即使在暂时产生温度变化和天气变化时，也可以通过将根据天气变化的发电效率降低和跟踪范围变化应用到对于每个时间区域改变的跟踪值，迅速执行最大功率点跟踪。

图7是用于解释跟踪历史信息存储和使用该存储的方法的示意图。

参照图7，光伏串120可以表示为图7(a)中示出的特定时间的输出图。在这种情况下，最大输出跟踪范围是V-I图上的P11。当环境因素不变时，跟踪范围计算单元310选择跟踪范围，使得功率跟踪在电压Vp和电流Ip的点的附近执行，而且控制信号产生单元330反映转换器在选择的跟踪范围中的输入和输出电压，并执行功率跟踪，使得光伏串120操作为产生最大功率。另外，跟踪历史存储单元330在执行最大功率点跟踪条件下存储最大功率点跟踪范围中的电压和电流值、环境温度、面板温度、日照、时间、风速和风向信息，而且当之后在类似条件下执行功率跟踪时，存储的信息用作用于确定跟踪范围的信息。

当环境因素在执行如图(a)中的最大功率跟踪的过程中变化时，用于最大功率跟踪的图本身可能会改变。例如，当温度和日照在小范围内变化时，可以通过图(a)执行最大功率点跟踪。但是，当温度和日照在大范围内变化时，最大功率点跟踪的V-I图也具有大程度改变的值。

在这种情况下，如果最大输出点跟踪通过如上所述的输入和输出电压的反馈执行，则耗费很长时间，并且可能导致发电系统的效率降低，直到执行稳定的跟踪和最大发电。

因此，本发明控制光伏发电系统，使得通过向这些因素中添加环境因素来迅速执行最大功率点跟踪。

这种状态在图(b)中示出。图(b)是通过图(a)由在其中执行功率跟踪的光伏串120的温度和日照变化所产生的V-I图。在这种情况下，最大功率点从P11范围改变到P12范围。也可以通过常规的输入和输出电压跟踪V-I图的变化。但是，通过在本发明中应用环境因素变化、输出率变化、或V-I图的变化，可以预期更迅速的反应。

例如，当日照和温度如图(b)中变化时，可以典型地只反映日照和变化的温度以选择跟踪范围。但是，当在如本发明中的跟踪范围中反映环境因素时，可以通过根据环境温度预测面板的温度变化来跟踪V-I图的变化。此外，即使当冬天通过太阳光加热光伏模块时，光伏面板的温度也根据太阳能电池的安装位置处的温度和风速变化。因此，可以直接影响发电。在这种情况下，可以通过由在跟踪历史存储单元330中存储的之前的跟踪信息来确定类似的因素并应用所确定的因素来预先估计预期的跟踪范围。当光伏串120的输入和输出电压变化时，可以通过将输入和输出电压值应用到预期的跟踪范围简单地发现用于最大功率点跟踪的电压和电流范围。

此外，如图6中描述的，本发明的串优化器200将发电时间分类为多个时段，并反映在每个时间段的代表性跟踪范围中的环境因素和转换器的输入和输出电压，以执行功率跟踪。

根据使用每个时间段的基本跟踪范围的跟踪，当发电目前通过环境因素、例如累积的发电时间区域和温度进行时，可以预测季节和天气因素。因此，可以简单地预测和跟踪跟踪范围的变化。另外，当环境因素、例如冬季影响发电时，通过每个时间区域的时段的跟踪可以有利于执行最大功率点跟踪。

在最大功率点跟踪中，通过连续变化的电压或电流执行跟踪。在这种情况下，可以很大程度上导致电压或电流的暂时变化。当在这种状态中根据电压或电流的变化执行跟踪时，暂时变化解除后的跟踪效率降低。但是，当通过对时间分类和考虑对应于相关联时间的季节因素来限制跟踪范围时，不根据短时间产生的大的电压或电流变化来执行跟踪。因此，可以防止发电效率降低。另外，通过根据每个时间区域的时段预测电压或电流是增大还是减小并对其应用环境因素以及转换器的输入和输出电压，可以简单地确定跟踪方向并迅速执行最大功率点跟踪。此外，借助于根据时间段和根据时间段的季节时段的环境因素的对准和存取，并使用该对准和存取来选择跟踪范围，可以利用与相关技术相比不复杂的算法迅速执行跟踪。

图8是用于解释图2中的逆变器的配置和操作的图。

参照图8，上述本发明的逆变器300包括逆变器控制单元310、分配单元320和转换单元330。

本发明的逆变器300根据经由串优化器200传输的发电功率的能量改变操作的转换单元330的数量，从而防止操作效率降低、转换效率降低和降低加快，以在最优条件下执行直流-交流转换。

图8示出了具有相同容量的五个转换单元330的实例。转换单元330由根据逆变器控制单元310的切换控制进行操作的分配单元320操作。

具体地，串优化器200通过执行直流-直流转换将由每个光伏串120供应的发电功率转换为具有相同电压的逆变器输入电压。收集转换的输入电压被作为待供应到逆变器300的分配单元320的一个电压，如图8中所示。

分配单元320将具有转换为适用于逆变器输入电压的电压大小的发电功率分配到转换单元330，使得转换单元330可以将直流发电功率转换为交流发电功率。

为此，逆变器控制单元330利用串优化器200或单独的测量仪器来确定发电功率的大小，并决定待操作的转换单元330的数量。例如，当转换单元330中的每个都具有50KVA(或50KW)的转换容量且由串优化器200传输的功率具有120KVA(或120KW)的大小时，逆变器控制单元310确定待操作的转换单元330的数量为3。

当决定了待操作的转换单元330的数量时，逆变器控制单元310将切换控制信号传输到分配单元320，并控制分配单元320，使得分配单元320形成电路以向三个转换单元330供电。分配单元320根据切换控制信号操作功率切换元件，例如IGBT，使得三个转换单元330的输出线和串优化器200彼此连接。

在这种情况下，逆变器控制单元310可以选择待操作的转换单元330的数量和待操作的转换单元330。特别地，逆变器控制单元310可以根据每个转换单元330的操作时间选择待操作的转换单元330的数量和待操作的转换单元330。也就是说，逆变器控制单元310控制转换单元330的操作，使得转换单元330的操作时间一致。为此，逆变器控制单元310测量每个转换单元330的操作时间并控制分配单元320的切换，以优先操作具有短操作时间的转换单元330。

对本领域技术人员会是显而易见的，在不脱离本发明的精神或范围的情况下可以对本发明作出各种修改和变化。因此，本发明旨在涵盖本发明的修改和变化，只要它们在所附权利要求及其等同物的范围内。

工业实用性

根据本发明，一个逆变器包括多个转换单元，且逆变器通过根据发电量改变运行的转换单元的数量来运行。因此，本发明可以通过具有大于或小于发电量的转换容量的逆变器防止由执行功率转换导致的效率降低，使发电量增加。

特别地，因为本发明的逆变器通过更换现有光伏发电系统中提供的逆变器来安装，所以本发明可以通过现有设备的效率提高来增加能量，并由于现有设备的使用而降低重新安装成本。

另外，因为本发明包括不同于现有光伏发电系统的多个转换器，所以即使在转换单元中的任何一个发生故障时，本发明也可以连续地操作发电系统，使总的发电量增加。

Claims (12)

1.一种多逆变器光伏发电系统，包括：

光伏阵列，其包括通过连接多个光伏模块配置的多个光伏串，并发电；

串优化器，其对所述多个光伏串中的每个执行最大功率点跟踪控制，并将从所述多个光伏串中的每个输出的发电功率的发电电压转换为具有相同大小的输出电压；和

逆变器，所述逆变器包括多个用于转换所述发电功率的转换单元，所述转换单元用于将由所述串优化器变换的发电功率转换为交流功率以输出所述交流功率，和分配单元，所述分配单元用于将所述发电功率分配到所述多个转换单元，所述逆变器根据发电功率的大小改变所述多个转换单元中操作中的转换单元的数量。

2.根据权利要求1所述的多逆变器光伏发电系统，其中，所述多个转换单元具有彼此相同的转换容量。

3.根据权利要求1所述的多逆变器光伏发电系统，其中：

所述逆变器还包括逆变器控制单元；和

所述逆变器控制单元控制所述分配单元的分配，以优先操作在所述多个转换单元之中与其它转换单元相比具有较短操作时间的转换单元，所述操作时间为用于发电的操作时间。

4.根据权利要求1所述的多逆变器光伏发电系统，其中，所述串优化器包括：

串控制装置，其连接到所述多个光伏串中的每个，以将所述发电电压转换为所述输出电压并执行最大功率点跟踪控制；

传感单元，其产生包括环境因素、所述发电电压和所述输出电压的感测值；和

控制单元，其利用所述感测值产生用于所述串控制装置中的每个的功率跟踪控制信号。

5.根据权利要求4所述的多逆变器光伏发电系统，其中，所述环境因素包括日照、所述光伏模块中的每个的安装区域中的温度、所述光伏模块的表面上的温度、风量、风速和湿度中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的多逆变器光伏发电系统，其中，所述输出电压是可变的。

7.根据权利要求6所述的多逆变器光伏发电系统，其中，所述串控制装置包括：

用于增大或减小来自所述光伏串中的每个的输入电压的转换器；

连接在所述光伏串和所述转换器之间的熔断器；

连接到所述转换器的输出端的断路器；和

产生用于增大或减小所述转换器的电压的控制信号的MPPT控制器。

8.根据权利要求7所述的多逆变器光伏发电系统，其中，所述控制单元包括：

跟踪范围计算单元，其用于通过所述感测值计算包括在其中执行最大功率点跟踪的电流或电压范围的跟踪范围值；

控制信号产生单元，其用于通过来自所述跟踪范围计算单元的所述跟踪范围值、所述输入电压和所述输出电压来产生最大功率点跟踪控制信号；和

跟踪历史存储单元，其用于通过将所述跟踪范围值与所述感测值中的每个匹配来存储所述跟踪范围值。

9.根据权利要求8所述的多逆变器光伏发电系统，其中，所述跟踪范围计算单元将光伏模块一天的发电时间分为多个时间段，并计算关于所述多个时间段中的每个的基本跟踪范围。

10.根据权利要求9所述的多逆变器光伏发电系统，其中，所述跟踪范围计算单元通过所述基本跟踪范围内的环境因素感测值反映能量变化的预期范围，以计算所述跟踪范围。

11.根据权利要求8所述的多逆变器光伏发电系统，其中，当所述发电电压和所述输出电压暂时超过时间段处预期的最大跟踪范围时，所述跟踪范围计算单元不对所述发电电压和所述输出电压的过剩量执行功率跟踪。

12.根据权利要求10所述的多逆变器光伏发电系统，其中，所述光伏串中的每个都是固定型或跟踪型光伏模块。