CN105284027B

CN105284027B - 多相系统中的电力平衡

Info

Publication number: CN105284027B
Application number: CN201480012429.0A
Authority: CN
Inventors: 莱斯利·基辛格; 艾伦·麦克尔·章格瑞斯; 保罗·加里蒂
Original assignee: Enecsys Ltd
Current assignee: Tesla Corp; Tesla Inc
Priority date: 2013-01-04
Filing date: 2014-01-02
Publication date: 2018-11-16
Anticipated expiration: 2034-01-02
Also published as: US10530161B2; US20140191583A1; CN105284027A; EP2941807A2; WO2014106744A3; US9257837B2; WO2014106744A2; US20160248256A1

Abstract

本发明的一些实施例提供了用于平衡向一组微型逆变器的每个相位的电力输出的方法。一些实施例的方法由网关执行，该网关从多个微型逆变器接收输出消息。网关识别每个微型逆变器的相位，并且计算多个微型逆变器向多相系统的每个电力线的输出。然后网关向微型逆变器发送控制信号来控制每个微型逆变器的输出，以保持向电网的每个相位的平衡的总电力输出。

Description

多相系统中的电力平衡

背景技术

电网是用于从供应者向消费者传递电力的分配网络。传统上，由电力公司通过电网分配电力已经满足了消费者的电力需求。电网提供区域可用的电力中的大部分。电力在一个位置生成并通过电网分配到周围的区域。该电力以交流电(AC)电力的形式分配，该交流电电力沿着电力线以非常高的电压传输。大部分通过电网传输的电力是三相的。

电力以三相传输用来提供均衡的电力来源，该电力来源能够容易地以高效的布线成本在长距离上分配。三相电是沿着三个分离的电力线传输的AC电力。每个电力线处于不同的相位，其中每个电力线的相位是其它两个电力线的相位移动120度。这些相位相互移动以使用AC电力提供DC电源的一致性(consistency)。

三相电是全世界用于电力分配的标准方法。在美国，电力是以三相分配的，但是大部分家庭运行的是单相。三相电在变压器分为单相，其中电压逐步下降并且相位分开。然而，一些家庭和商业被配置为接收三相电。

图1示出了连接来自电网的三相电力的家庭105中的电能使用。家庭105可以在消耗或产生电力的任何地点，例如工业厂房或隔离的太阳能电池板装置。图1示出了三个电力线125、130和135、家庭105、负载160、和电网120。三个电力线125、130和135从电网120向家庭105中的负载160以分别在曲线145、150和155中示出的三个不同相位提供电力。

家庭105的负载160由三个电力线125、130和135供电，三个电力线125、130和135由电网120供电。三个相位的曲线145、150和155示出了电力线125、130和135在时间上以三分之一周期或120度的相位差移动。该相位差提供电力使得三个相位中的一个将会在具体电力线的单个周期的三个不同点上达到其波峰，这允许AC电源提供DC电源的一致性。一些备选发电机(例如太阳能电池板)提供DC电力，但是以便与电网一起使用，DC电源必须转换为AC电力。

太阳能电池板已经变成越来越常见的备选电源。通过尺寸变化的安装，消费者也已经变成了生产者，导致大量的电力生产者而不是单个生产者。消费者能够生产他们自己的电力，减少他们对电力公司的依赖。由于太阳能在白天可以更易于使用的性质，随着全天具体位置变化的需要，住宅消费者可以在白天是生产者，但在夜间是消费者。随着太阳能装置注入到电网中的电力以及消费者的需求在一天中的变化，额外的电力可能需要从电网中吸取或者返还到电网中。然而，为了使太阳能装置向电网中注入电力，由装置(installation)上的太阳能电池板生成的DC电力需要以与电网提供的电力类似的形式转换为AC电力。

来自太阳能电池板的电力的从DC电力向AC电力的转换通常使用逆变器来完成。典型地，太阳能电池板串联连接，并且然后与高压电缆连接以将DC电力连接到逆变器。这些太阳能电池板装置使用单一、大型逆变器来将产生的电力转换成可以用于家庭中或可以反馈至电网的电力。

图2示出了电能连接三相电力的家庭205中的电能使用，其中向家庭205供电的电力是从太阳能电池板215提供的，该太阳能电池板向单个逆变器262提供DC电力。类似于图1，三个电力线225、230和235向家庭205的负载260提供电力。此外，图2示出了太阳能电池板215和逆变器262。太阳能电池板215向逆变器262提供DC电力，该逆变器262转换DC电力并且向三个电力线225、230和235提供AC电力。单个逆变器装置需要大型逆变器以及重型高压电缆以将DC电力向AC逆变器提供。

近几年已经出现了对模块集成的电子器件的兴趣。具体地，已经注意到太阳能微型逆变器是作为具有优于现有传统解决方案的多个优点的产品。微型逆变器是安装在太阳能电池板本身上或安装在接近太阳能电池板的位置的较小的逆变器。作为单个逆变器将装置提供的所有电力进行逆变的替代，微型逆变器对一个或多个太阳能电池板的电力进行逆变，并且在源太阳能电池板处提供AC电力。微型逆变器提供了很多优于传统逆变器的优点。这些优点包括：提高装置的有效期期间的能量获得，特别是在太阳能PV装置中的遮挡或其他失配原因的场景中；以及低压DC(来自单个电池板小于80V)，这更加的安全并且显著地减少了电弧故障。基于微型逆变器的能量收获系统的额外优点还包括：查明太阳能电池板(或太阳能模块)的故障或问题的能力、以及通过向该装置添加电池板的可扩缩性。安装过程本身还非常容易，，并且可以看做是即插即用的方法。

发明内容

本发明的一些实施例提供了用于保持在多相系统的电力线之间的平衡的电能传输的方法。为了保持平衡的电能传输，一些实施例的方法识别与每个微型逆变器连接的电力线的相位。一些实施例的方法计算多相系统的每个电力线的总电力输出，并且控制每个微型逆变器的各自的电力输出。在一些实施例中，本发明可以用于使多相系统的电力线的其它方面平衡，而非保持平衡的电能传输。例如，如下文讨论的，本发明的一些实施例提供用于保持多相系统的电力线之间的平衡的电压电平。在一些实施例中，该方法由与每个微型逆变器通信的网关来执行。

在一些实施例中，所述方法基于微型逆变器连接的电力线的相位来从每个微型逆变器接收识别消息，并且基于识别消息计算偏移，以确定微型逆变器连接到哪个电力线。该方法计算多相系统的每个电力线的总电力输出。在一些实施例中，方法从每个单独的微型逆变器接收电力输出消息，并且使用各自的电力输出消息来确定多相系统的每个电力线的总电力输出。该方法控制各个微型逆变器的电力输出，以便调节向每个电力线输出的总电力。在一些实施例中，该方法发送导致逆变器关闭或按比例缩减其电力产生的控制信号，以便控制总功电力输出。

前述发明内容部分旨在充当本发明的一些实施例的简要介绍。它并不意味着公开的全部发明主题的介绍或概述。下文的具体实施方式部分以及具体实施方式部分中参照的附图将进一步描述发明内容中描述的实施例以及其它实施例。因此，为了理解本文描述的全部实施例，需要全面的审查发明内容部分、具体实施方式部分和附图。此外，声明的主题并不是由发明内容部分、具体实施方式部分以及附图中的说明性的细节限制，而是由附带的权利要求限定，因为在不背离主题的精神的情况下，声明的主题可以体现为其它具体形式。

附图说明

本发明的新颖特征在附加的权利要求中展示。然而，出于解释的目的，在附图中展示本发明的若干实施例。

图1示出了在连接来自电网的三相电力的家庭中的电能使用。

图2示出了在连接具有单个逆变器的三相电力的家庭中的电能使用。

图3示出了在连接具有卫星逆变器的三相电力的家庭中的电能使用。

图4示出了在连接三相电的家庭中的总电力生成。

图5示出了三相系统的电力以及当由独立电源提供被返还到电网的电力时可以出现的不平衡。

图6示出了一些实施例的输出平衡系统。

图7概念地示出了执行用来向多相系统的每个电力线提供平衡的电力的过程。

图8概念地示出了一些实施例中由网关执行的用来识别每个微型逆变器连接的电力线的过程。

图9a-c示出了在AC电力周期的具体点处的从微型逆变器向网关发送的消息的定时。

图10示出了一些实施例的相位识别过程的示例。

图11示出了微型逆变器向网关报告瞬时电压幅度的三相电力系统。

图12概念地示出了分析微型逆变器输出以及调节输出以使向三相系统的每个电力线的电力输出平衡的过程。

图13示出了由网关执行的分析以确定向三相电力系统的每个电力线的总输出的示例。

图14示出了用于通过关闭各个微型逆变器来控制向不同电力线的总输出的方法。

图15示出了用于通过管理一组微型逆变器的阈值输出来控制向不同电力线的总输出的方法。

图16概念地示出了由系统中每个微型逆变器执行以识别本身并且与网关通信的过程。

图17示出了一些实施例的微型逆变器的简化电路设计图。

图18示出了本发明的一些实施例实现的电路系统。

具体实施方式

在下文的本发明具体实施方式部分，呈现并描述本发明的多个细节、示例和实施例。然而，本领域技术人员将会清楚并且显而易见的是，本发明并不限于呈现的实施例，并且本发明在不需要一些讨论的具体细节和示例的情况下可以实现。

本发明的一些实施例提供了用于向多相电力网提供平衡的输出的系统。该系统包括用于监视并管理多个微型逆变器的网关、用于向多相系统的每个电力线提供电力输出的多个微型逆变器、以及用于在网关与微型逆变器之间传输并接收消息的通信系统。在一些实施例中，该通信系统是具有位于网关并且位于每个微型逆变器的无线发射机和接收机的无线系统。在其它实施例中，通信系统可以是有线通信系统或者一些其它备选通信系统。

图3示出了用于向家庭305提供三相电力的三相电力系统300。三相电力系统300的电力由电力公司以及一组太阳能电池板提供。图3示出了用于向家庭305提供电力的电网320。三个电力线325、330和335以三个不同相位从电网320向家庭305中的负载360提供电力。电力线325、330和335的电压电平分别在曲线345、350和355中示出。微型逆变器365、370和375将由太阳能电池板315收获的DC电力转换为AC电力，并且将转换的AC电力分别注入三个电力线325、330和335。

尽管微型逆变器365、370和375分别示出为连接到单个线，对于本领域技术人员应该清楚的是，微型逆变器附加地连接到基准中性点(第四线)或者连接到其它有效的线中之一。基准中性点用作电力的返回线。在其它情况下，微型逆变器可以将电力注入一条线并且还连接到第二条线。例如，微型逆变器375可以具有与线335的第一连接作为吸取并且具有与线330的第二附加连接作为返回线。类似地，微型逆变器370可以具有与线330的第一连接作为吸取并且具有与线325的第二附加连接作为返回线。类似地，微型逆变器365可以具有与线325的第一连接作为吸取并且具有与线335的第二附加连接作为返回线。

电力线325、330和335向电网320以及负载360供电。由于三个电力线的中的每一个以三相电力系统的不同相位来输送电力，所以在本发明中用于输送具体相位的电力的电力线有时由该具体相位来识别。例如，向三相系统的“相位1”的电力线提供电力的微型逆变器有时被称作“相位1”微型逆变器，并且输送三相系统的“相位1”的电力的电力线有时被称作“相位1”电力线。将电力注入具体相位的电力线的微型逆变器有时被称作“具体相位的”微型逆变器或者“与具体相位相关联的”微型逆变器。

并不像用于转换整个太阳能电池板装置的电力的图2的大型逆变器，微型逆变器是用于转换由一个或多个太阳能电池板产生的电力的较小的逆变器。在图3的示例中，微型逆变器组365、370和375中的每个微型逆变器连接一个或多个太阳能电池板。尽管微型逆变器组被示出为根据其连接的电力线来分成几组，本领域技术人员将会认识到，装置中微型逆变器的物理布局可以变化。例如，在一些实施例中，附着到电网的每个电力线的微型逆变器可以物理地穿插在附着到其它电力线的微型逆变器上。

为了使微型逆变器365、370和375(即通过电力线325、330和335)将生成的电力注入到电网320中，由微型逆变器产生的电压电平(level)必须与电网320上的电压电平相匹配。由于电网320上的电力是AC电力，所以电网上的电压电平是正弦曲线并且周期地经历不同相位(例如0°到360°)。由于为了将微型逆变器的电压电平与电网上的电压电平相匹配，微型逆变器生成的电力的相位必须与电网320的相位相匹配。由于电网320是具有在三个不同相位上的三个不同电力线325、330和335的三相系统，将电力注入具体电力线的微型逆变器必须确保其提供的电力的相位与电力线上的电力的相位匹配。在图3的示例中，微型逆变器375对齐其注入电力线335的电力以匹配电力线335上的电力的相位，微型逆变器370对齐其注入电力线330的电力以匹配电力线330上的电力的相位，并且微型逆变器365对齐其注入电力线325的电力以匹配电力线325上的电力的相位。

在一些实施例中，微型逆变器通过感测电力线上的电压来使该微型逆变器的电力输出与电网上的电力对齐。每个微型逆变器将会产生与在微型逆变器连接的电网的电力线上感测的电压的相位和幅度对齐的电力。微型逆变器的描述可以在美国专利申请公开号No.2012/0057388和美国专利申请公开号No.2012/0063177中找到。

只要微型逆变器365、370和375的不同组将类似的电力注入三个电力线中的每一个，则三相电力系统的三个相位将保持平衡或对称。然而，由微型逆变器向三相系统的不同电力线注入的电力输出是基于各个微型逆变器的生产。微型逆变器的电力生产进而基于太阳能电池板的电力生产。太阳能电池板的生产可以基于天气、太阳角度等等在一天当中变化。基于例如太阳能电池板上的遮挡、太阳能电池板位置、太阳能电池板性能、太阳能电池板故障等等因素，太阳能电池板的生产也会在太阳能电池板之间具有很大的变化。由于三相系统300中的每个相位(即电力线)从其本身的微型逆变器组接收电力，并且这些微型逆变器进而从其本身的太阳能电池板组接收电力，不同太阳能电池板之间的电力生产的变化可以导致注入到不同电力线的电力相互之间显著不同，导致了向多相系统的不平衡或不对称的输出。换句话说，当三相电力系统中的每个电力线由独立的电源(例如独立的微型逆变器和太阳能电池板组)供电时，当一些太阳能电池板/微型逆变器不能产生像其它太阳能电池板/微型逆变器那么多的电力时，将会在三相系统中出现不平衡或不对称。

图4示出了三相电力系统400中的不对称的电力生成。图4示出了用于从电网420向家庭405传递三相电力的三个电力线425、430和435。微型逆变器组475向电力线435注入电力，微型逆变器组470向电力线430注入电力。微型逆变器组465向电力线425注入电力。注入到电力线425、430和435的电量分别在曲线445、450和455中示出。曲线445、450和455示出了来自三组微型逆变器的电量生产是不同的(微型逆变器组475的电量生产小于来自微型逆变器组470的电量生产，并且微型逆变器组470的电量生产小于来自微型逆变器组465的电量生产)。因此，注入到三相系统的各个相位的太阳能是不平衡的(如复合曲线490中所示)。

向每个电力线提供的电力的不平衡会导致电力分配的问题。当总的电力输出相对较低时，向每个电力线的电力输出中的不平衡电平是可以接受的。事实上，很多住宅装置是低功率单相装置，该低功率单相装置将它们全部的生成的电力注入电网的单个电力线中。然而，当在特定位置的太阳能电池板生成的电量较大时，三相电力系统的不同电力线之间的不平衡可能导致电压尖峰，这会断开微型逆变器或导致装置关闭。

图5示出了当由相互独立的电源提供注入到电网中的电力时可能出现的三相系统的电力电平和不平衡。当独立电源向不同的电力线/相位提供不同的电量时会出现不平衡。图5包括用于示出三相系统的电压电平的第一曲线505和用于示出三相系统的电流电平的第二曲线510。

第一曲线505包括三相系统的相位1电力线的电压电平520、三相系统的相位2电力线的电压电平525和三相系统的相位3电力线的电压电平530。当微型逆变器用于针对三相系统的每个电力线产生电力时，每个微型逆变器与在电网处的电压电平的幅度和相位两者相匹配。因此，即使当具体太阳能电池板生成的电力变化时，将不会影响微型逆变器的输出电压。然而，由于产生的电力是电压和电流的乘积，当电压保持恒定时，太阳能电池板的电力产生中的变化将会反映在由微型逆变器产生的电流中。第二曲线510包括相位1电力线的电流电平560、相位2电力线的电流电平565、以及相位3电力线的电流电平570。

在该示例中，尽管三个电力线的波峰电压电平相同(如电压曲线505中看出的)，针对三个电力线生成的波峰电流电平不同(如电流曲线510中看出的)，这将导致针对每个电力线的电力输出不同。如电流曲线510中示出的，相位2的电流电平565与相位3的电流电平570的波峰输出差为波峰电流差550。该波峰电流电平的差反映了三个相位之间的电力输出的差。由附着到与具体相位连接的微型逆变器的太阳能电池板的减小的电力生产导致这样的波峰电流电平的差。诸如遮挡以及太阳能电池板性能之类的因素会影响具体太阳能电池板的电流生产。

本发明的一些实施例提供了通信系统，通过该通信系统，检测三个电力线之间的不平衡并且向网关报告。网关进而控制微型逆变器来实现调节，以便保持电力线之间的平衡的或对称的电力输出。针对一些实施例，图6示出了包括用于使从微型逆变器向三相系统的电力输出平衡的网关的系统600。输出平衡系统600允许管理多个电源以产生向每个电力线的平衡的总输出。图6示出了三个电力线625、630和635、家庭605、微型逆变器组665、670和675、以及电网620。微型逆变器组665、670和675分别沿电力线625、630和635输出电力。三个电力线625、630和635以三个不同相位从电网620向家庭605中的负载660提供电力。此外，图6示出了无线通信系统684，网关640通过该无线通信系统684与微型逆变器665、670和675通信。

通信系统684将微型逆变器665、670和675通信耦合到网关640，并且允许信息在通信系统中的设备之间交换。在一些实施例中，通信系统是无线通信系统。通信系统可以在多个无线系统(例如ZigBee、Wif、Bluetooth、无线MBus)中的任意一个中实现。尽管未示出，替代无线系统或除了无线系统以外，一些实施例使用电力线通信，其中数据信号调制在典型是总输电线电压的低频载波信号。

在一些实施例中，网关640用于监视并管理装置的微型逆变器。在一些实施例中，网关640在通信系统684上与微型逆变器665、670和675通信。网关监视并控制馈入多相系统的每个电力线的每个单独的微型逆变器的输出。在一些实施例中，网关可以位于远离微型逆变器的位置。针对一些实施例的网关的操作将在下文的部分I-III中进一步描述。

图6示出了在两个阶段601和602中的电力输出平衡操作。第一阶段601分别示出了在曲线645、650和655以及在混合曲线690中的三个电力线625、630和635的电力电平。组合曲线690将曲线645、650和655叠加并且示出了在每个电力线中的电力的相位是由其它相位移动120度(整个周期的三分之一)。如可以在混合曲线690中看出的，不同电力线上的波峰幅度不同，并且因此注入到三相系统中的电力不对称并且不平衡。具体地，微型逆变器组675向电力线635的输出小于微型逆变器组670向电力线630的输出，并且微型逆变器组670向电力线630的输出小于微型逆变器组665的输出。

第一阶段601还示出了通过通信系统684在微型逆变器组665、670和675与网关640之间通信的消息。该消息可以用于识别每个微型逆变器连接的电力线。该消息还可以向网关640提供关于由微型逆变器组665-675中的每个微型逆变器输出的电力的更新(例如总电力输出、电压电平、电流电平等等)。

在第二阶段中602，网关640已经接收了消息并且计算了由微型逆变器组665、670和675向电网620的每个电力线输出的总电力。基于该计算，网关确定微型逆变器组的输出中的不平衡是否关于阈值量是可接受的(例如由不同的微型逆变器组向三相系统的不同电力线注入的总电量的差大于阈值量)。该阈值量可以基于政府规定。如在该示例中，当网关确定向电力线625、630和635的电力输出中的不平衡在阈值量之外时，网关640向665、670和675中的各个微型逆变器发送控制信号685来控制由各个微型逆变器产生的电力。如组合曲线695中所示，通过改变一些微型逆变器的电力输出，将会使注入到三个不同电力线中的电力平衡，在向各个微型逆变器实施调节之后，这特别加强了三个不同电力线的电力电平。

图7概念地示出了用于使多相系统的不同电力线之间的电力平衡的过程700。在一些实施例中，过程700由被配置为与微型逆变器组相互作用的网关来执行。过程700(在705处)基于电力线的相位来识别每个微型逆变器连接的电力线。由于不同电力线的电压和/或电流的相位是不同的，所以通过查看连接微型逆变器的电力线上的电压/电流的相位来确定微型逆变器连接到哪个电力线。

一些实施例使用从微型逆变器接收的识别消息来确定电力线上的电压/电流的相位。在一些实施例中，关于电力线上的AC电力的周期中的具体点对来自微型逆变器的识别消息进行定时。在这些实施例中的一些实施例中，网关仅基于什么时候从具体微型逆变器接收消息来确定与具体微型逆变器连接的电力线的相位。备选地或结合地，可以基于在消息发送时刻的微型逆变器的幅度测量来对相位进行计算。在一些实施例中，以其它方式来识别每个微型逆变器的电力线，例如通过网关处的手动输入。识别微型逆变器注入电力的电力线/相位将会在下文的部分I中进一步描述。

过程700(在710处)从每个单独的微型逆变器接收电力输出测量。在一些实施例中，具体微型逆变器报告的电力输出测量包括由具体微型逆变器产生的电压、电流和电力。

然后，过程700(在715处)分析接收的测量，并计算由微型逆变器向三相系统中三个电力线中的每一个产生的总电力。在一些实施例中，注入具体电力线中的总电力是由连接到该具体电力线的各个微型逆变器产生的电力之和。

接下来，过程700(在720处)确定是否需要调节。当多相系统的不同电力线之间的不平衡超出阈值时需要调节。一些实施例基于国家规定的值、单个微型逆变器的期望输出、定制的用户识别值、和/或其它变量来设置阈值。在一些实施例中，网关的用户可以动态地修改不平衡的阈值量以便触发调节。如果不需要调节(即不平衡在阈值内)，则过程700回到710。否则，过程前进到725。

在725处，过程700向微型逆变器发送调节信号以控制微型逆变器的输出。如之前参照图6描述的，在一些实施例中，这些调节控制信号通过无线通信系统从网关向微型逆变器发送。当向具体相位的电力线的电力输出电平过高时(即远高于向其它相位的电力输出)，一些实施例发送用于关闭与该相位相关联的各个微型逆变器的调节控制信号。一些实施例发送用于减小各个微型逆变器的输出电平的调节控制信号，以便减小注入到具体相位的所有微型逆变器的总输出。相反地，调节控制信号可以开启各个微型逆变器(例如，针对之前关闭的微型逆变器)或者增加各个微型逆变器的输出电平，以便增加将电力注入到具体相位的所有微型逆变器的总输出。

在发送调节控制信号之后，过程700回到710以继续监视来自微型逆变器的输出电平。

在一些实施例中，过程700可以用于使不同相位中的微型逆变器产生的电力的其它特性平衡。例如，一些实施例使用类似于过程700的过程来使三相系统的三个不同相位之间的电压电平平衡。在这些实施例中的一些实施例中，该过程计算三个相位中的每个相位的微型逆变器的平均波峰电压，而非计算电力的总量。在一些实施例中，过程向微型逆变器发送调节和控制信号，使得注入三个不同电力线中的电力的电压平衡。在这些实施例中的一些实施例中，在微型逆变器产生的电力注入三相系统的点处感测电力线的电压电平。

在下文中描述本发明的若干更详细的实施例。部分I描述系统中对每个微型逆变器的电力线的识别。部分II描述对多相系统的每个电力线的总输出的监视。部分III描述对各个微型逆变器的电力输出的控制。

I.对每个微型逆变器的电力线的识别

为了使从微型逆变器组注入三相电力系统的电力平衡，一些实施例首先识别每个微型逆变器连接到三相系统的哪个相位或电力线。在本发明的一些实施例中，由网关来识别连接到微型逆变器的电力线/相位。通过识别与每个微型逆变器相关联的电力线，网关能够计算注入三相电力系统的每个电力线/相位的电力的总量。

在一些实施例中，连接微型逆变器的电力线可以基于由微型逆变器发送的识别消息来识别。该识别消息用于识别电力线上的电压的特性(例如幅度、相位等等)。在一些实施例中，微型逆变器仅在电力线上的AC电力的周期中的特定点处发送识别消息。周期中的特定点可以是周期中的任意点，例如在波峰、过零(由正向负或由负向正)、波峰电平的10％处，等等。不考虑连接哪个电力线，每个微型逆变器在电力线中的电压周期中的同一点发送消息。由于三相系统的不同电力线上的电压/电流总是处在AC电力周期不同的相位(间隔120°)，连接具体电力线的微型逆变器将在与连接到不同电力线的另一个微型逆变器不同的时间到达周期中的特定点。因此网关可以通过分析从微型逆变器接收到消息的时间来确定微型逆变器连接到哪个电力线。

在一些实施例中，识别消息提供关于电力线上的电力的信息，例如当发送消息时电力线上的电压的瞬时电压幅度测量，其用于计算电力线上电压的相位。通过计算电力线上的电压的相位，网关可以识别微型逆变器连接的电力线。

针对一些实施例，图8概念地示出了用于识别每个微型逆变器的电力线的过程800。在一些实施例中，过程800由网关执行，该网关识别三相系统的微型逆变器与电力线之间的连接。网关识别连接到每个微型逆变器的电力线以便计算向每个电力线的总电力输出。在一些实施例中，过程800与过程700的操作705相位对应。

过程800(在805处)从系统中的一个微型逆变器接收识别消息。在一些实施例中，识别消息具有向网关识别微型逆变器的唯一的标识符。在一些实施例中，识别消息包含附加信息，例如微型逆变器的电力输出或装置中微型逆变器的位置。在一些实施例中，当识别消息被添加到系统中时(例如在微型逆变器的安装期间或者当最开始启动微型逆变器时)，微型逆变器发送它的识别消息。在一些实施例中，当网关请求时，微型逆变器向网关发送它的识别消息。在一些实施例中，微型逆变器周期性地(例如每天)发送消息。在一些实施例中，微型逆变器在出现特定事件时(例如当重设网关时、当网关联机时，或者当网关向微型逆变器发送针对识别消息的请求时)，微型逆变器发送消息。

在一些实施例中，微型逆变器发送定时识别消息，该定时识别消息在电力线上的AC电力周期的指定时间点处发送。在一些实施例中，微型逆变器可以发送不定时但包括关于网关可以用于计算电力线上的电力的相位的电力的其它信息的消息。这些实施例中的一些实施例的网关基于与接收消息的时间戳组合的其它信息来确定电力的相位。将会在下文的子部分I-A中描述使用来自微型逆变器的消息来识别三相系统的微型逆变器与电力线之间的连接。

在从具体微型逆变器接收识别消息之后，过程800(在810处)确定之前是否已经识别过该具体微型逆变器。如果之前还没有识别过该微型逆变器，则过程前进到815。如果过程800确定该消息来自之前已经识别过的微型逆变器，则过程(在820处)基于接收的消息来更新与微型逆变器相关联的时间戳，并且过程800前进到825。

在815处，该过程(在815处)基于消息接收的时间来生成针对新识别的微型逆变器的时间戳。生成时间戳可以包括针对微型逆变器创建新记录，该记录可以记录微型逆变器的唯一标识符、来自该微型逆变器的第一个接收到的消息的时间戳、以及其它信息(例如电压幅度、位置等等)。

一旦已经更新或创建了微型逆变器的时间戳，过程800(在825处)基于时间戳来识别微型逆变器的相位。网关将分析消息的时间戳以识别微型逆变器连接的相位(即电力线)。将在下文中通过参照图9a-图9c来进一步描述使用微型逆变器的时间戳来确定与微型逆变器相关联的相位(或电力线)。

一旦识别了微型逆变器的相位，过程800(在830处)确定是否已经从系统中的任何其它微型逆变器接收到附加消息。如果已经接收了，则过程回到805来接收并处理消息。否则，过程800结束。

A.生成来自识别消息的时间戳

在一些实施例中，网关使用微型逆变器的定时的识别消息来确定微型逆变器的相位，并且因此确定微型逆变器的电力线。在一些实施例中，该确定基于在AC电力的周期中接收消息的时间。在一些实施例中，可以实现该确定是因为微型逆变器在AC电力周期内的特定点处发送识别消息(即以AC电力周期的具体相位来定时)。在一些实施例中，AC电力周期中的特定点是电力线中的电压到达波峰幅度的时间。在一些实施例中，AC电力周期的特定点是电力线中的电压过零的时间。

图9a-图9c示出了在AC电力周期的特定点处从微型逆变器向网关发送消息的定时。图9a-图9c示出了从微型逆变器组921-923接收电力的三相电力系统900(例如电网)。三相电力系统具有处在三个不同相位1-3的三个电力线931-933。微型逆变器组921将电力注入相位1电力线931，微型逆变器组922将电力注入相位2电力线932，并且微型逆变器组923将电力注入相位3电力线933。图9a-图9c中的每一个还包括电压电平曲线950，该电压电平曲线950示出了相位1-3电力线的AC电压电平的重叠。曲线950中的粗虚线框955对应于三相电力系统900中的一个AC电力周期，在一个AC电力周期期间三个电力线931-933中的每个电力线中的电压完成一个正弦波AC周期。

图9a示出了在电压幅度的正波峰处生成消息941的微型逆变器。具体地，在AC周期955期间，当相位1电力线931中的电压在时间t1处到达正波峰时，在组921中的微型逆变器生成消息941，当相位2电力线932中的电压在时间t2处到达正波峰时，在组921中的微型逆变器生成消息942，并且当在相位3电力线933中的电压在时间t3处到达正波峰时，组921中的微型逆变器生成消息943。

由于每个电力线的相位是从其它电力线的相位移动120度，所以三个相位的三个波峰在每个AC电力周期中均匀地间隔。在美国，AC电力以60Hz或每秒60个周期来周期。以60Hz的每个周期大约长16.7ms。在t1、t2和t3处的均匀间隔的正向波峰将因此测量为相互之间大约5.6ms(或者整个周期16.7ms的三分之一)。在从微型逆变器921-923接收消息941-943期间，网关910将因此能够确定在时间t1处发送识别消息941的微型逆变器921附着到具有与在时间t2处发送识别消息942的微型逆变器922不同的相位的电力线，并且在时间t3处发送识别消息943的微型逆变器923附着到具有与微型逆变器921和922不同的相位的电力线。

本领域技术人员将会认识到，微型逆变器不仅在AC周期955、而且还在AC周期955之前和之后的AC周期中的正电压波峰期间发送消息。此外，网关910可以接收或可以不接收所有发送的识别消息。然而，考虑到AC电力周期的周期性，网关还能够基于识别消息的定时将微型逆变器分成三个不同的相位，因为来自附着到具体相位的电力线的微型逆变器的消息总是在任何AC周期的同一相对定时位置处传输识别消息。

在不同实施例中的微型逆变器在AC周期的不同点(即相位)处发送消息。图9b示出了在AC电力周期期间在正波峰和负波峰两者处发送的识别消息。类似于图9a，当电力线931-933中的电压分别在t1、t2和t3处到达正波峰时发送消息。此外，当相位1电力线931中的电压在t2’处到达负波峰时组921中的微型逆变器生成消息，当相位2电力线932中的电压在t3’处达到负波峰时组922中的微型逆变器生成消息，当相位3电力线933中的电压在t1’处到达负波峰时组923中的微型逆变器生成消息。

由于微型逆变器在正波峰和负波峰两者上发送识别消息，来自具体相位/电力线的微型逆变器的消息在每个AC周期的两个不同时隙上到达网关。例如，在AC周期955期间，在时隙t2和时隙t3’针对网关生成来自组922中的微型逆变器的消息。此外，在每半个周期中，网关可以从所有三个电力线/相位的微型逆变器接收消息，来自附着到具体相位的电力线的微型逆变器的消息总是在任何半个周期的相同的相对定时位置处发送(例如，在半个周期956中，来自相位1-3的消息分别在时间t1、t2和t1’处生成/发送；在半个周期957中，来自相位1-3的消息在时间t2’、t3’和t3处生成/发送)。考虑到AC电力周期的周期性，网关能够基于任何半个周期内的识别消息的定时来将微型逆变器分为三个不同相位。

在一些实施例中，微型逆变器在AC周期中除电压幅度波峰之外的时间发送识别消息。例如，在一些实施例中，微型逆变器在过零点处发送识别消息。图9c示出了在AC电力周期期间在过零点处发送的识别消息。具体地，在AC周期955期间，当相位1电力线931中的电压在t6和t9处过零时，组921中的微型逆变器生成消息，当相位2电力线932中的电压在t5和t8处过零时，组922中的微型逆变器生成消息，并且当相位3电力线933中的电压在t4和t7处过零时，组923中的微型逆变器生成消息。

类似于在AC周期的正波峰处发送一次消息并在AC周期的负波峰处发送一次消息的微型逆变器，在过零点处发送的微型逆变器还在每个AC周期中两次发送消息(一次在由正向负的过零点处以及一次在由负向正的过零点处)，网关能够基于任何半个周期中的识别消息的定时来将微型逆变器分为三个不同的相位(例如在半个周期956中，分别在时间t6、t5、t4处生成/发送来自相位1-3的消息；在半个周期957中，分别在时间t9、t8和t7处生成/发送来自相位1-3的消息)。

当微型逆变器向网关发送以微型逆变器连接的电力线的相位进行定时的识别消息时，网关可以使用接收到的时间戳相对于电网的基准AC电力周期起点的延迟来确定对应的电力线的相位。在一些实施例中，只要所有的微型逆变器在周期的同一个特定点(例如波峰、过零点等等)处发送识别的消息，网关将能够确定微型逆变器的相位。下文参照图10描述基于定时的识别消息来确定电力线。

在一些实施例中，作为微型逆变器发送定时消息的替代，微型逆变器将发送不在微型逆变器的电力线上感测到的电压的周期中的特定点处发送的识别消息。作为替代，微型逆变器消息包括在消息生成的时刻的电压的瞬时幅度。因为来自电网的电力线上的电压的频率和幅度是有规律的，所以可以基于在电力线上的电压的具体周期内不同点的电压幅度来计算具体微型逆变器的相位。将在下文中参照图11来进一步描述基于电压幅度的测量对相位进行计算。

B.网关(GW)相位识别

在一些实施例中，由网关执行电力线/相位的识别过程，该过程允许网关自动确定与网关通信的每个微型逆变器的电力的相位。针对一些实施例，图10示出了一些实施例的电力线/相位的示例。图10示出了三相电力输出系统1001和数据表1002。系统1001包括网关1050、微型逆变器1020-1045、电力线1005、1010和1015以及电网1004。数据表1002是针对一些实施例的网关1050的存储中存储的数据库中的表。

微型逆变器1020-1045向网关1050发送识别消息1060-1085。微型逆变器1020-1045还向电网1004提供电力。微型逆变器1020和1025穿过三相系统中的第一相位的第一电力线1005向电网1004提供电力。微型逆变器1030和1035穿过针对第二相位的第二电力线1010向电网1004提供电力。微型逆变器1040和1045穿过针对第三相位的第三电力线1015向电网1004提供电力。

每个微型逆变器物理连接到具体相位的电力线，并且产生与该具体相位对齐的电力。微型逆变器1020-1045还向网关1050发送识别消息1060-1085。在一些实施例中，微型逆变器在上电时发送识别消息。在一些实施例中，微型逆变器定期发送消息，例如一天一次。在一些实施例中，发送的识别消息包含与微型逆变器有关的附加信息，例如发送消息的微型逆变器的电力输出和/或物理位置。在该示例中，如上文参照图9a-图9c的描述，以每个微型逆变器连接的具体电力线上的电力的相位对识别消息进行定时。

在该示例中，微型逆变器1020和1025发送以电力线1005上的电力的相位定时的消息，微型逆变器1030和1035发送以电力线1010上的电力的相位定时的消息，并且微型逆变器1040和1045发送以电力线1015上的电力的相位定时的消息。网关1050接收识别消息1060-1085并且保持针对每个微型逆变器的时间戳。时间戳是消息接收的时间的记录。该时间可以根据标准12小时时钟来测量或者可以根据网关1050的内部时钟来测量。如数据表1002中可以看出的，网关1050基于消息的接收时间来记录针对每个微型逆变器的时间戳。

网关1050分析每个微型逆变器的时间戳来确定每个时间戳相对于电网的AC电力周期起点的偏移。由于针对该周期中每个电力线的周期的长度和波峰(或过零点)的出现不发生变化，不管选择什么时间作为AC电力周期的起点，与具体相位对齐的任何消息的偏移相对于接收消息的具体AC电力周期的起点保持恒定。在一些实施例中，网关在接收第一识别消息时设置第一AC电力周期的起点。在这些实施例中的一些实施例中，网关通过使第一AC电力周期的起点与第一个接收到的识别消息的时间戳一致来设置第一AC电力周期的起点。在图10的示例中，网关将第一AC电力周期的起点设置为开始第一次接收到识别消息1060(4:35:36:300000)。

一旦网关1050已经设置了第一AC电力周期的起点，网关1050可以计算包括当前接收的识别消息的时间戳的当前AC电力周期的起点(可以是第一AC电力周期或后续的AC电力周期)。当前周期的起点是包含该时间戳的周期的起点(即在该时间戳之前立即开始的周期)。因为周期花费固定时段来完成，所以当前周期的起点将在第一AC电力周期的起点之后的单个周期长度(例如对于60Hz的AC电力周期来说16.7ms)的某一倍数处出现。例如，如果单个周期的长度是10ms，当前周期的起点可以出现在第一AC电力周期的起点之后的10ms的任何倍数(例如20ms、30ms、100ms等等)处。那么，时间戳与当前周期的起点之间的偏移是不同的。在一些实施例中，偏移可以按照下方来计算：

偏移＝时间戳mod周期长度

在该示例中，时间戳是从第一周期的起点处开始已经过去的时间量。周期长度是以毫秒为单位的单个周期的长度。通过使用周期长度在时间戳上执行求模操作，偏移给出收到当前识别消息与当前周期的起点之间的时间长度。

一旦已经计算出了偏移，就可以识别相位，因为与具体相位对齐的所有消息应当生成类似的偏移。在该示例中，针对第一识别消息1060的偏移是0，因为网关在第一识别消息的时间戳处设置周期的起点。识别消息1065接收时间戳4:35:36:301667。与第一周期的起点的差是16.7ms，在第一识别消息1060之后1个周期。16.7模16.7给出偏移0，其与消息1060的偏移相匹配，因为消息1065和1060与同一电力线1005的相位对齐。

识别消息1070在第一识别消息1060之后5.6ms具有时间戳，使得来自电流周期的偏移是5.6ms，该5.6ms是单个周期的三分之一。在以60Hz运行并使用完整周期的三相系统中，5.6ms是从基准信号移动120度的电平的期望偏移。识别消息1075在消息1070的时间戳之后3166.7ms(或者190个周期)具有时间戳，使得识别消息1075也具有5.6ms的偏移。这与消息1070的偏移匹配，消息1070的偏移与同一个电力线1010的相位对齐。如从该示例中可以看出的，网关1050可以从在任何时间并以任何顺序连接到任何电力线的微型逆变器接收识别消息。

类似于来自连接到相位1015的微型逆变器1040和1045的识别消息1080和1085，计算出两个消息具有11.1ms的偏移，由此识别出它们正连接到相位1015。如上所述，一些实施例可以使用半周期以及正波峰和负波峰，但是结果将会是相同的。

由于期望的与真实的接收时间之间的差，偏移中可能存在较小的差别。这些差别可以来自于各种原因，例如在通信系统上的传输时间。在这样的情况下，在一些实施例中，接收的消息的相位可以识别为最接近接收消息的偏移的相位。在其它实施例中，响应可以发送回请求重新发送该识别消息的微型逆变器。

一旦已经计算出了偏移，网关可以识别具有具体偏移的微型逆变器与具体电力线相位连接。如下文部分II中所述，一旦已经识别出针对每个微型逆变器的对应的电力线，网关可以监视微型逆变器向电力线的总电力输出。

一些实施例使用报告电力线上的电力的瞬时电压幅度的识别消息来识别微型逆变器的相位，并且由此识别微型逆变器的电力线。假设电力线上的AC电力具有有规律的波峰幅度和频率，从具体微型逆变器接收两个或多个识别消息的网关将能够确定具体的微型逆变器连接到三相电力系统的三个相位/电力线中的哪一个。利用AC电力周期中在不同点处的两个或多个识别消息，以及有规律的波峰幅度和频率，网关可以计算微型逆变器的电力线上的电力的相位，因为只存在一个将匹配信息组的相位。

图11示出了其中微型逆变器1121-1125向网关1110报告瞬时电压幅度的三相电力系统1100。三相电力系统1100(例如电网)从微型逆变器1121-1125接收电力。三相电力系统具有处在三个不同相位1-3的三个电力线1131-1133。微型逆变器1121将电力注入相位1电力线1131，微型逆变器1122和1123将电力注入相位2电力线1132，并且微型逆变器1124和1125将电力注入相位3电力线1133。图11还包括示出了相位1-3电力线的AC电压电平的重叠的电压电平曲线1150。具体地，相位1电力线1131在时间t6时处于电压v6并且在时间t8时处于电压v8；相位2电力线1132在时间t2时处在电压v2、在时间t4时处在电压v4、在时间t5时处在电压v5、在时间t9时处在电压v9；并且相位3电力线1133在时间t1时处在电压v1、在时间t3时处在电压v3、在时间t7时处在电压v7、并且在时间t10时处在电压v10。

微型逆变器1121-1125向网关1110发送识别消息。具体地，微型逆变器1121在时间t6和t8时发送识别消息来报告电压幅度v6和v8；微型逆变器1122在时间t2和t9时发送识别消息来报告电压幅度v2和v9；微型逆变器1123在时间t4和t5时发送识别消息来报告电压幅度v4和v5；微型逆变器1124在时间t1和t3时发送识别消息来报告电压幅度v1和v3；微型逆变器1125在时间t7和t10时发送识别消息来报告电压幅度v7和v10。

如上所述，网关使用来自具体微型逆变器的两个识别消息来确定具体微型逆变器所属于的相位/电力线。因此，例如，网关能够基于在时间t2(报告瞬时电压V2)和时间t9(报告瞬时电压V9)时接收的消息来确定微型逆变器1122属于相位2。类似地，网关能够基于在时间t7(报告瞬时电压v7)和在时间t10(报告瞬时电压v9)时接收的消息来确定逆变器1125属于相位3。利用在AC电力周期中的不同点的两个识别消息，网关可以计算微型逆变器的电力线上的电力的相位，因为只存在一个将符合信息组的相位。

尽管描述了用于基于从微型逆变器接收的识别消息来确定电力线的相位的两个备选方法，本领域技术人员将会认识到，存在很多其它用于基于识别消息来识别微型逆变器连接的电力线的相位的方法，其中该识别消息基于微型逆变器连接的电力线的相位。通过确定针对每个微型逆变器的相位，并且由此确定针对每个微型逆变器的电力线，网关可以通过计算所有微型逆变器向每个电力线的输出来监视微型逆变器的输出。

II.监视微型逆变器输出

图12概念地示出了用于分析微型逆变器输出并调节该输出以使向多相系统的每个电力线输出的电力平衡的过程1200。在一些实施例中，由网关执行过程1200以监视微型逆变器组将电力注入三相电力系统。过程1200分析并控制各个微型逆变器的输出以使向多相系统的每个电力线的总输出(或电压电平)平衡。过程1200(在1205处)从每个微型逆变器接收数据。基于接收的信息，过程根据上文部分I中描述的相位识别来确定每个微型逆变器将电力注入哪个相位/电力线。

接下来，过程1200(在1210处)合计每个电力线的微型逆变器的电力输出。一旦已经合计了每个相位的微型逆变器的电力输出，过程1200(在1215处)(根据向每个电力线的总电力输出)确定不同电力线之间的最大差别是否在阈值之内。在一些实施例中，输出电力的最大差别或不平衡是最高产出的电力线与最低产出的电力线之间的输出电力的差别。一些不同的电力线之间的不平衡的量是期望的，但是阈值确定什么时间不平衡超过了可接受的水平。在一些实施例中，阈值可以是不同的(例如状态调节值、单个微型逆变器的期望输出、定制用户识别值等等)。如果不平衡在阈值以内，则过程1200回到1205处以通过接收更多个微型逆变器数据来继续监视。如果不平衡超过了阈值，则过程前进到1230。

在1230处，该过程确定必要调节量。在一些实施例中，该过程开启或关闭单独的微型逆变器来控制向具体电力线的输出。在这些实施例中的一些实施例中，控制输出的粒度是单个微型逆变器输出的增量。备选地或结合地，所有的微型逆变器继续生产，但是网关通过提高或降低输出阈值来调节各个微型逆变器的输出(即限制由具体微型逆变器输出的电量)。

然后，过程1200(在1235处)识别需要被调节或关闭的微型逆变器。当过程1200识别出将要调节的微型逆变器时，过程可以按照以下这样的方式来选择微型逆变器：通过均匀地分布不同的微型逆变器的使用使每个微型逆变器的期望寿命彼此类似，以使整个微型逆变器组的期望寿命最大化。过程1200可以识别将要关闭的已经运行最长时间量的微型逆变器。这可以意味着新的微型逆变器很少被关闭。在其它的情况下，这可以基于最近的使用，使得在最长时间内没有关闭的微型逆变器首先关闭。过程1200还可以基于微型逆变器的其它特性来选择微型逆变器，例如阵列中的位置或最近的电力输出性能。

一旦过程确定了要发送的必要调节并识别出将要控制的微型逆变器，过程(在1240处)向识别的微型逆变器发送控制信号来将输出减小预定的调节量。在一些实施例中，控制信号命令识别的微型逆变器开启或关闭。在一些实施例中，控制信号改变微型逆变器的输出阈值，使得微型逆变器将电力输出提高或降低特定量。

如上所述，这些消息可以无线地发送或者通过与微型逆变器的有线连接发送。在发送控制信号之后，过程回到1215。

图13示出了由网关执行的用于监视向三相电力系统的每个电力线的总输出的分析的示例。图13示出了三相电力输出系统1301和数据表1302。三相系统1301包括网关1350、微型逆变器1320-1345、电力线1305、1310和1315、以及电网1304。网关1350与微型逆变器1320-1345通信，该微型逆变器1320-1345沿电力线1305、1310和1315向电网1304提供电力。微型逆变器1320-1345还向网关1350发送电力输出消息1360-1385。基于接收的电力输出消息1360-1385，网关1350保持并更新存储设备中的数据表1302。

电力输出消息1360-1385由微型逆变器1320-1345向网关1350发送。电力输出消息1360-1385提供微型逆变器的电力输出的测量。在一些实施例中，该测量是微型逆变器在指定的时间段(例如4分钟)内的平均电力输出。系统1301中的每个微型逆变器可以在各个时间(例如每隔一定间隔、在电力输出变化之后、在网关的请求之后等等)发送电力输出消息。在该示例中，电力输出消息1360-1375显示出每个微型逆变器1320-1335产生100瓦。然而，由于遮挡或一些其它情况，每个微型逆变器1340-1345只产生40瓦。

当网关1350从微型逆变器1320-1345接收电力输出消息1360-1385时，网关根据参照图8描述的相位识别来合计每个电力线的微型逆变器的电力输出。网关计算具体电力线的全部微型逆变器的总输出，并且监视向每个电力线的总输出。计算的结果在数据表1302中示出。数据表1302跟踪各个微型逆变器的电力输出以及向三相电力系统的每个电力线/相位的总电力输出。在该示例中，连接到相位1电力线1305的微型逆变器1320和1325具有200瓦的总输出。连接到相位2电力线1310的微型逆变器1330和1335具有200瓦的总输出。然而，连接到相位3电力线1315的微型逆变器1340和1345只具有80瓦的总输出。电力线1315的输出比电力线1305和1310的输出小120瓦。

在一些实施例中，微型逆变器并不发送电力输出消息。在这些实施例中的一些实施例中，网关以其它方式来确定向每个电力线的总输出电力。例如，在一些实施例中，在多相系统的每个电力线上的传感器可以检测电力线上的微型逆变器的总输出。

在确定总输出之后，一些实施例控制向每个电力线的输出。针对示例系统1301，为了使三相系统对称，在微型逆变器1350在分析表格1302时发送控制消息来调节各个微型逆变器的输出(例如通过关掉一些针对相位1和相位2的微型逆变器，通过开启一些针对相位3的微型逆变器，或者通过减小一些针对相位1和相位2的微型逆变器的电力输出等等)。

备选地或结合地，一些实施例寻求使向每个电力线的电力输出的其它方面平衡。例如，作为向每个电力线的真实的电力输出的替代，网关1350用于使三个相位的电压电平平衡。在一些实施例中，电力输出消息1360-1385可以描述在每个电力线上检测的电压。当每个电力线的负载或内部电阻不同时，每个电力线上的电压会变化。作为使向每个电力线的总输出平衡的替代，网关1350可以转而控制每个微型逆变器的输出以使每个电力线上的电压电平平衡。为简单起见，将参照电力输出来描述过程，但是本领域技术人员应当清楚的是，其它实施例可以用于控制电力线上的电力的其它方面，例如电压。

图14和图15示出了针对一些实施例的用于控制向三相系统的每个电力线的总输出的不同方法。图14示出了用于通过关闭各个微型逆变器来控制向每个电力线的总输出的方法。关闭各个微型逆变器可以允许更简单的电路设计或者允许各个微型逆变器更长的寿命预期。此外，当微型逆变器在全功率下运行时会运行得更有效率，因此关闭一些微型逆变器并且允许保持微型逆变器在最大效率执行是有益的。图14示出了与图13的三相电力系统类似的三相电力系统1401。系统1401包括网关1450、微型逆变器1420-1445、电力线1405、1410和1415以及电网1404。网关1450使用控制消息1460和1465与微型逆变器1420-1445通信。微型逆变器1420和1425向相位1电力线1405供电，微型逆变器1430和1435向相位2电力线1410供电，并且微型逆变器1440和1445向相位3电力线1415供电。

网关1450向已经被选择为暂时关闭的各个微型逆变器发送控制消息1460和1465。在所示示例中，网关1450正在分别向微型逆变器1420和1430发送控制消息1460和1465。网关可以可以按照这样的方式选择微型逆变器：通过平均地分布不同微型逆变器的使用使得每个微型逆变器的期望寿命彼此类似，从而使整个微型逆变器组的期望寿命最大化。备选地或结合地，网关1450可以识别已经将要关闭的已经运行最长时间量的微型逆变器。这可以意味着新的微型逆变器很少关闭。在其它的情况下，这可以基于最近的使用，使得在最长时间内没有关闭的微型逆变器首先关闭。网关1450还可以基于微型逆变器的其它特性来选择微型逆变器，例如阵列中的位置或者最近的电力输出性能。然后，控制消息1460和1465关闭微型逆变器1420和1430。

图14还示出了更新的数据表1402(从图13的数据表1302更新的)，该更新的数据表1402包括微型逆变器数据表和相位数据表。数据表1402示出了在已经发送了控制消息1460和1465关闭微型逆变器1420和1430之后网关对向每个电力线的总输出的计算的结果。向相位1和相位2的电力输出现在(从200瓦)减小每个到100瓦，并且向相位3的电力输出保持在80瓦，使得不平衡为20瓦。虽然向不同电力线的输出仍然不是完全平衡的，但是电力线之间的不平衡已经减小到不超过单个微型逆变器的期望的输出(即100瓦)。

图15示出了针对一些实施例的用于通过管理微型逆变器组的阈值输出电平来控制向每个电力线的总输出的方法。通过在微型逆变器的最大输出上设置限制来管理阈值输出电平可以允许网关在管理微型逆变器组的输出时更准确。图15示出了类似于图14的电力系统1401的三相电力系统1501。三相电力输出系统1502包括网关1550、微型逆变器1520-1545、电力线1505、1510和1515、以及电网1504。网关1550使用阈值控制消息1560-1575与微型逆变器1520-1545通信。微型逆变器1520和1525向相位1电力线1505供电，微型逆变器1530和1535向相位2电力线1510供电，并且微型逆变器1540和1545向相位3电力线1515供电。

网关1550向微型逆变器发送控制消息。然而，作为图14的关闭控制消息的替代，图15中的网关发送阈值控制消息1560和1575。阈值控制消息1560-1575为接收消息的微型逆变器设置阈值输出电平。如图所示，阈值控制消息1560将微型逆变器1520的阈值输出电平设置为40W，阈值控制消息1565将微型逆变器1525的阈值输出电平设置为40W，阈值控制消息1570将微型逆变器1530的阈值输出电平设置为40W，并且阈值控制消息1575将微型逆变器1535的阈值输出电平设置为40W。在一些实施例中，阈值输出电平导致微型逆变器将其输出设置在具体电平的限制内。微型逆变器按比例所见转换和输出的电量。

图15还示出了更新的数据表1502(从图13的数据表1302更新的)，该数据表1502包括微型逆变器数据表和相位数据表。数据表1502示出了网关对在已经发送阈值控制消息1560和1575来调节微型逆变器1520-1535的电力输出之后向每个电力线的总输出的计算的结果。向相位1和相位2的电力输出现在(从200瓦)减小到每个80瓦，并且向相位3的电力输出保持在80瓦。电力系统1501的三个相位因此平衡/对称。

在一些实施例中，向具体相位的所有微型逆变器发送相同的阈值控制消息，以类似的量减小每个微型逆变器的输出。备选地或结合地，网关1550可以基于类似于图14的关闭控制消息的标准选择微型逆变器按比例缩减。例如，可以选择连接到具体电力线的微型逆变器组的子集的输出阈值来按比例缩减，因为它们更旧并且已经以全功率运行了较长的时间。下文参照图17对用于按比例缩减微型逆变器的输出的方法进行描述。

III.控制各个微型逆变器输出

图16概念地示出了由系统中每个微型逆变器执行的用于识别本身并与网关通信的过程1600。在一些实施例中，当微型逆变器与类似于图6中的系统600的系统中的网关相互作用时，由每个微型逆变器连续地执行过程1600。

过程1600(在1605处)确定是否需要刷新在用于如图8的过程800描述的相位识别的相位识别的网关处的相位信息。在一些实施例中，这样的相位信息保持在类似于图10的数据表1002的数据表中。这样的数据表持续跟踪各个微型逆变器，确保适当地识别每个微型逆变器的相位。在一些实施例中，在具体的时间段之后(例如一天一次)，可能需要刷新在网关处的信息。在其它实施例中，相位识别可以只在微型逆变器的最初安装时或在从网关接收请求时执行。

如果不需要更新相位信息，过程直接前进到1620。如果过程1600需要更新相位信息，如参照图9a-图9c的描述，过程(在1610处)检测在微型逆变器的电力线上感测的电压。然后过程1600(在1615处)基于检测的相位向网关发送消息(例如在检测的相位中在具体点发送的定时消息，具有在相位中在具体点的瞬时感测的电压幅度的消息等等)，然后，如在图8的820处描述的，在继续前进到1620之前，过程1600更新时间戳和相位信息。

在1620处，过程1600确定是否需要刷新网关的输出信息。输出信息是由具体微型逆变器生成的电量的描述。在一些实施例中，这样的输出信息保持在类似于图13的数据表1302(以及更新的数据表1402和1502)的数据表中。这样的数据表持续跟踪各个微型逆变器的输出以及向三相电力系统的每个电力线/相位的总电力输出。在一些实施例中，过程1600确定按照规律间隔(例如每四分钟一次)或当从网关接收更新信息请求时刷新输出信息。输出信息可以包括电压、电流、总电力输出、以及关于微型逆变器产生的电力的其它信息。如果过程确定需要刷新输出信息，则过程在前进到1630之前(在1625处)向网关发送输出信息。否则，过程直接前进到1630。

过程1600(在1630处)确定是否已经从网关接收到控制信号。如果过程还没有从网关接收到控制信号，则过程回到1605来重新开始该过程。如果过程1600已经从网关接收了控制信号，则因此过程(在1635处)调节微型逆变器的电力输出。如上所述，调节微型逆变器的电力输出可以包括关闭微型逆变器或调节微型逆变器的电力输出阈值。然后过程回到1605来重新开始过程1600。

图17示出了一些实施例的微型逆变器1710的简化的电路设计图。微型逆变器1710是与网关1715通信的若干微型逆变器之一，以便分别控制若干微型逆变器的输出，以使向多相系统的每个电力线的总输出平衡。微型逆变器1710从DC源1705(例如太阳能电池板)接收电力，并且将接收的DC电力转换为针对AC负载1760的AC电力。在一些实施例中，AC负载1760在三相电力系统中，并且微型逆变器1710将转换的AC电力注入三相电力系统的具体相位的电力线中。在一些实施例中，三相电力系统是电网的一部分。

如图所示，微型逆变器电路1710包括DC-DC升压电力转换器1720、DC链路1725、DC-AC电力转换器1730、以及控制器1735。DC-AC转换器1730包括驱动电路1740、电流转换级1745、和电流展开级1750。在一些实施例中，控制器1735与网关通信，向网关1715发送电力输出和识别消息，并且从网关1715接收回控制消息。控制器1735进而基于接收的控制消息来控制微型逆变器1710向AC电力负载1715的输出。控制器还控制DC-AC电力转换器1730。

微型逆变器电路1710将DC电力转换为将要针对AC负载1760输出的AC电力。在一些实施例中，DC-DC升压电力转换器1720使用变压器(未示出)来提高输入的电压以匹配电网1760的电压。然后DC电力馈入DC链路1725，在一些实施例中，该DC链路1725包括用于存储生成的电力的电容器。

DC-AC电力转换器1730将存储在DC链路1725中的电能转换为针对AC电网1760的AC电力。当微型逆变器电路1710从网关1715接收阈值控制消息时，控制器1735向电流偏移级1745的驱动电路1740发送信号来降低电压并在不改变电压的情况下偏移电流，减小微型逆变器电路1710的总电力输出。在一些实施例中，电流偏移级1745通过发信号通知驱动电路1740降低微型逆变器电路1710正输出的电流来使用降压转换器降低电流。电流偏移级将电流偏移为整流后的AC波形。最后，电流展开级1750接收电流降低的整流后的AC电力并将其展开为要输出到AC负载1760的AC电力。多级微型逆变器的示例可以在美国专利申请公开号No.2011/0205766中找到。

尽管描述了微型逆变器的具体实施例，本领域技术人员将会认识到，描述的方法和系统可以应用到很多不同类型的微型逆变器或其它电力产生设备。此外，尽管本文中描述的很多示例是三相电力系统，本领域技术人员将会认识到本文中描述的方法和系统能够应用到包括四个或四个以上相位的多相电力系统中。

IV.电力系统

很多上述特征和应用实现为指定为记录在计算机可读存储介质(也被称作计算机可读介质)上的指令集的软件进程。当一个或多个处理单元执行这些指令时(例如一个或多个处理器、处理器核心、或者其它处理单元)，这些指令导致处理单元执行在指令中指示的动作。计算机可读介质的示例包括但不限于：CD-ROM、闪存驱动、RAM芯片、硬盘驱动、EPROM等等。计算机可读介质并不包括无线传递或者在有线连接上传递的载波和电子信号。

在本说明书中，术语“软件”的意思是包括位于只读存储器中的固件或存储在磁性存储中的应用，其可以读到存储器中用于处理器来处理。同样，在一些实施例中，多个软件发明可以在剩下明显地软件发明的同时实现为大型程序的子部分。在一些实施例中，多个软件发明还可以实现为分离的程序。最后本文描述的一起实现软件发明的分离程序的任何组合在本发明的范围内。在一些实施例中，当安装用来在一个或多个电子系统上操作时，软件程序限定一个或多个执行并履行软件程序的操作的具体机器实现。

图18概念地示出了本发明的一些实施例实现的电子系统1800。电子系统1800可以用于执行上述的任何控制、虚拟化或操作系统应用。电子系统1800可以是计算机(例如台式计算机、个人计算机、平板计算机、服务器计算机、大型机、刀片计算机等等)、电话、PDA、或者任何其它类型的电子设备。这样的电子系统包括各种类型的计算机可读介质和针对各种其它类型的计算机可读介质的接口。电子系统1800包括总线1805、处理单元1810、系统存储器1825、只读存储器1830、永久性存储设备1835、输入设备1840和输出设备1845。

总线1805总体地代表所有的通信连接电子系统1800的多个内部设备的系统总线、外围总线和芯片集总线。例如，总线1805将处理单元1810与只读存储器1830、系统存储器1825和永久性存储设备1835通信地连接。

处理单元1810从这些各种单元检索指令执行并检索数据来处理，以便执行本发明的过程。在不同的实施例中，处理单元可以是单个处理器或多个核心处理器。

只读存储器(ROM)1830存储电子系统的处理单元1810和其它模块需要的静态数据和指令。另一方面，永久性存储设备1835是读写存储器。该设备是即使当电子系统1800关闭时存储指令和数据的非易失性存储器。本发明的一些实施例使用大容量存储设备(例如磁盘或光盘及其对应的驱动)作为永久性存储设备1835。

其它实施例使用可拆卸存储设备(例如软盘、闪存驱动等等)作为永久性存储设备。类似于永久性存储设备1835，系统存储器1825是读写存储设备。然而，不向存储设备1835，系统存储器是易失性读写存储器，例如随机存取存储器。系统存储器存储处理器在运行时间需要的一些指令和数据。在一些实施例中，本发明的过程存储在系统存储器1825、永久性存储设备1835、和/或只读存储器1830中。处理单元1810从这些各种存储器单元中检索指令来执行并且检索数据来处理，以便执行一些实施例的过程。

总线1805还连接到设备1840和1845的输入和输出。输入设备使用户能够向电子系统通信信息并选择命令。输入设备1840包括字母数字键盘和定位设备(也被称作“光标控制设备”)。输出设备1845显示有电子系统生成的图像。输出设备包括打印机和显示设备，例如阴极射线管(CRT)或液晶显示器(LCD)。一些实施例包括充当输入和输出设备两者的例如触摸屏的设备。

如图18中所示，总线1805还通过网络适配器(未示出)将电子系统1800耦合到网络1865。通过该方式，计算机可以计算机网络(例如局域网“LAN”)、广域网(“WAN”)、或内联网、或网络组成的网络(例如因特网)的一部分。电子系统1800的任何或全部组件可以结合本发明使用。

一些实施例包括电子组件，例如微处理器、将计算机程序指令存储在机器可读或计算机可读介质中的存储和存储器(备选地被称作计算机可读存储介质、机器可读介质、或机器可读存储介质)。这样的计算机可读介质的一些示例包括RAM、ROM、只读光盘(CD-ROM)、可存储光盘(CD-R)、可重写光盘(CD-RW)、只读数字光盘(例如DVD-ROM、双层DVD-ROM)、各种可记录/可重写DVD(例如DVD-RAM、DVDRW、DVD+RW等等)、闪存(例如SD卡、迷你SD卡、微型SD卡等等)、磁性和/或固态硬盘驱动、只读和可记录盘、超密度光盘、任何其它的光学或磁性介质和软盘。计算机可读介质可以存储计算机程序，所述计算机程序可以由至少一个处理单元来执行，并且包括用于执行各种操作的指令集。计算机程序或计算机代码的示例包括例如由编译器生成的机器代码以及包括高级代码的文件，所述文件由计算机、电子组件或微处理器使用解译器执行。

虽然上述讨论主要是指执行软件的微处理器或多核处理器，但是可以通过一个或多个集成电路来执行一些实现，例如专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)。在一些实现中，这样的集成电路执行存储在电路本身上的指令。

如本申请的说明书和任何权利要求中所使用的，术语“计算机”、“服务器”、“处理器”和“存储器”都是指电子设备或其它技术设备。这些术语排除人或人群。为了本说明书的目的，术语“显示”或“正在显示”的意思是在电子设备上显示。如在本申请的说明书和任何权利要求中所使用的，术语“计算机可读介质”完全限制为以计算机可读的形式存储信息的有形的物理对象。这些术语排除任何无线信号、有线下载信号和任何其它的短暂信号。

虽然已经参照多个具体细节描述了本发明，本领域技术人员将会认识到，本发明可以在不背离本发明的精神的情况下以其它具体形式来实现。例如，虽然示出的示例示出了将一个或多个设计布局区域的形状向两个方向分开，本领域技术人员将会认识到，一些实施例将使用类似的过程来将一个或多个设计布局区域的形状向两个以上(例如三个、四个等等)方向分开。本领域技术人员还将会认识到，当将形状或形状的一部分向多个方向分开时，形状(或者其一部分)实际上分配给多个用于创建多个掩模的掩模布局，该掩模使设计布局层以多个方向印刷。类似地，本领域技术人员将会认识到，虽然上述很多实例适于“画”曲线，实际上一些实施例并不能画出可视的曲线，但是反而将曲线限定为数据结构。

此外，附图(包括图7、8、12和16)概念地示出了过程。这些过程的具体操作可以不完全按照示出和描述的顺序来执行。具体操作可以不以一个连续系列的操作来执行，并且不同的具体操作可以在不同的实施例中执行。此外，该过程可以使用若干个子过程来实现，或者可以作为巨大的过程中的一部分。因此，本领域技术人员将会理解，本发明并不是由上文中说明性的细节来限制。

Claims

1.一种用于保持在多相电力系统的不同相位之间的平衡电能传输的方法，所述方法包括：

针对多相电力系统的每个相位，通过以下来识别与所述相位相关联的微型逆变器组：

在特定时间从每个微型逆变器接收消息；以及

使用所述消息的所述特定时间来确定与所述微型逆变器相关联的相位；

计算所述多相电力系统的每个相位的总电力输出；以及

控制至少一个微型逆变器组中的至少一个微型逆变器的各自的电力输出，以便减小在所述多相电力系统的每个相位的电力输出之间的不平衡。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，识别微型逆变器组包括：

记录每个消息的接收时间；以及

使用每个消息的所记录的接收时间来确定与每个微型逆变器相关联的相位。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，控制所述至少一个微型逆变器的各自的电力输出包括：经由通信系统向所述微型逆变器发送控制信号。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述通信系统是无线通信系统。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，控制各自的电力输出包括：将所述至少一个微型逆变器的阈值电力输出电平设置为与同一个微型逆变器组中所有的微型逆变器的阈值电力输出电平相同。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，控制所述至少一个微型逆变器的各自的电力输出包括：将该微型逆变器的阈值电力输出电平设置为与另一个相位的不同微型逆变器组中的微型逆变器的阈值电力输出电平不同。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，控制各自的电力输出包括：防止所述至少一个微型逆变器将电力注入所述多相电力系统。

8.一种多相电力系统，包括：

多个微型逆变器组，每个所述微型逆变器组用于将电力注入多相AC电网总输电线的特定相位的电力线；

网关，所述网关用于：(i)从所述多个微型逆变器组的每个微型逆变器接收指示各自的电力输出的消息，每个消息在特定时间接收，(ii)使用每个消息被接收的特定时间来确定与发送所述消息的微型逆变器相关联的相位，(iii)计算每个微型逆变器组的总电力输出，以及(iv)平衡向所述多相AC电网总输电线的不同相位的电力输出，所述平衡包括控制至少一个微型逆变器组中的至少一个微型逆变器的电力输出。

9.根据权利要求8所述的系统，还包括至少一个传感器，所述传感器用于测量向所述多相AC电网总输电线的特定相位的总电力输出。

10.根据权利要求8或9所述的系统，其中，控制至少一个微型逆变器的输出包括：向所述至少一个微型逆变器发送控制信号。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述控制信号包括用于改变所述至少一个微型逆变器的电力输出的指令。

12.根据权利要求10所述的系统，其中，所述控制信号包括用于防止微型逆变器将电力注入所述多相电力系统的指令。

13.根据权利要求10所述的系统，其中，每个微型逆变器包括：(i)用于发送所述控制信号的无线发射机，以及(ii)用于接收所述控制信号的无线接收机。

14.根据权利要求8或9所述的系统，其中，平衡向所述多相AC电网总输电线的不同相位的电力输出还包括：确保向多相电力电网的每个相位的电力输出在向其它相位的电力输出的阈值之内。

15.根据权利要求10所述的系统，其中，所述控制信号包括电压输出、电流输出和电力输出中的至少一个的值。

16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述控制信号所包括的值是一段时间内的平均输出。

17.一种非瞬时性机器可读介质，包括在至少一个处理单元上执行的程序，所述程序包括指令集，所述指令集用于：

针对多相AC电网总输电线的每个电力线，通过以下来识别向所述电力线提供电力的微型逆变器组：

在特定时间从所述微型逆变器组的每个微型逆变器接收消息；以及

使用所述消息的所述特定时间来确定与所述微型逆变器相关联的电力线；

计算每个微型逆变器组的总电力输出；以及

平衡每个微型逆变器组的总电力输出，所述平衡包括控制至少一个微型逆变器组中的至少一个微型逆变器的输出电力。

18.根据权利要求17所述的非瞬时性机器可读介质，其中，所述程序还包括用于从每个微型逆变器组接收数据的指令集。

19.根据权利要求17或18所述的非瞬时性机器可读介质，其中，计算总电力输出包括：从来自所述AC电网总输电线的每个相位的传感器接收数据。

20.根据权利要求17或18所述的非瞬时性机器可读介质，其中，控制至少一个微型逆变器的输出电力包括：对向所述多相电力系统的特定相位提供电力的所有微型逆变器的输出阈值进行更新。

21.一种用于控制注入到多相电力系统的不同电力线的电力的方法，所述方法包括：

从多个微型逆变器接收消息，其中，每个消息由微型逆变器在连接所述微型逆变器的电力线处于AC周期的特定相位时生成；

将与发送第一消息的第一微型逆变器连接的电力线识别为第一电力线；

计算从所述第一微型逆变器接收所述第一消息与从第二微型逆变器接收第二消息之间的定时差；以及

基于所计算的定时差，将与第二微型逆变器连接的电力线识别为第二电力线。

22.根据权利要求21所述的方法，其中，每个微型逆变器在连接所述微型逆变器的电力线处在AC周期的电压波峰时生成消息。

23.根据权利要求21或22所述的方法，其中，在每个AC周期中，每个微型逆变器生成两个消息。