CN105637758A

CN105637758A - 完全冗余光伏阵列

Info

Publication number: CN105637758A
Application number: CN201480051361.7A
Authority: CN
Inventors: 达拉斯·W·迈耶; 洛厄尔·J·伯格; 乔尔·坎农; 沙迪·格罗斯; 兰斯·E·斯托维
Original assignee: Tenksolar Inc
Current assignee: Tenksolar Inc
Priority date: 2013-08-21
Filing date: 2014-08-21
Publication date: 2016-06-01
Also published as: EP3036829A1; EP3036829A4; WO2015027104A1

Abstract

在实施方案中，光伏(PV)系统包括直流电(DC)总线、多个PV模块和多个逆变器单元。所述PV模块被并联电耦接至DC总线。所述逆变器单元具有并联电耦接至所述DC总线的DC输入端，并且具有电耦接至交流电(AC)网的AC输出端。

Description

完全冗余光伏阵列

领域

本文所述的示例性实施方案涉及完全冗余光伏(PV)阵列或系统。

背景

除非本文中另外指示，本文所述的材料并不是本申请中的权利要求书的现有技术，并且并不承认因为包括在这个部分中而成为现有技术。

在一些光伏PV太阳能阵列中，连续互连的太阳能模块被均流连接在一起以增加模块与模块间的电压，通常在北美限于600伏特直流电(VDC)而在欧洲限于1000VDC(480VDC和800VDC与所需安全边际)。此类太阳能阵列被描述为具有均流电路拓扑(stringtopology)。大量的这些模块均流电路常常并联连接至大型中心逆变器。触发了旁路二极管的单个电池或面板中的不平衡引起每一均流电路的峰值功率点的较大改变，从而要求对工厂中严格电池匹配的需要并要求在部署时非常均匀的照射、温度和其他条件。

已引入了称为“微型逆变器”的比例缩小的逆变器，其中逆变器被直接附接至每一模块并且AC输出端被并联有线连接，从而提供容忍模块与模块间的变动的能力。也已引入了DC优化器以用于附接在模块处，以便允许面板之间的均流电路平衡的改善，从而减少面板之间固有失配损耗。

存在许多的问题，这些问题在此类交流电拓扑(例如，使用微型逆变器和/或DC优化器的拓扑)中以及利用上文所述均流电路拓扑的情况下出现。所述问题至少包括此类拓扑的单点故障(single-point-of-failure)性质。例如，在均流电路拓扑中，均流电路中任何部件的故障造成立即故障并且需要现场服务来维修并重新启动损耗的PV太阳能阵列部分或在很多情况下整个PV太阳能阵列，所述部件包括PV电池和PV电池照射装置、PV电池连接器、PV模块布线、汇流箱、逆变器等。在包括微型逆变器和/或DC优化器的拓扑中，微型逆变器和/或DC优化器帮助将均流电路部件的独立性降到最低，但常常限于所述微型逆变器和/或DC优化器的操作范围中并引入大量另外电气部件，所述另外电气部件具有它们自身的单点故障依赖性和现场服务要求。

本文中要求保护的主题不限于解决了任何缺点或仅在如上文所述的那些环境的环境中操作的实施方案。相反，这个背景仅被提供来说明一个示例性技术领域，在所述技术领域中可实践本文所述的一些实施方案。

概述

本概述被提供来以简化形式介绍一系列概念，所述概念在下文详细描述中进一步加以描述。本概述不意图认定要求保护主题的关键特征或基本特性，也不意图用作决定要求保护主题的范围的辅助。

本文所述的一些示例性实施方案总体上涉及完全冗余PV阵列或系统。一些实施方案可不在整个PV系统内包括单点故障依赖性。替代地或另外，本文所述的PV系统内的部件的故障可得以容忍而没有显著的性能降级，并且对故障部件的现场维修可按延长和规划的维护计划来管理。

在示例性实施方案中，PV系统包括DC总线、多个PV模块和多个逆变器单元。PV模块被并联电耦接至DC总线。PV模块中的每一个包括一个或多个DC到DC功率转换电路。PV模块中的每一个被配置来响应于对应PV模块检测到DC总线上的DC总线电压的值处于第一阈值与大于所述第一阈值的第二阈值之间而独立地控制对应一个或多个DC到DC功率转换电路的复合电阻抗以在最大峰值功率下操作。PV模块中的每一个也被配置来响应于对应PV模块检测到DC总线电压的值大于第二阈值而独立地从在最大峰值功率下的操作转变到恒定电压模式。逆变器单元具有并联电耦接至DC总线的DC输入端，并且具有电耦接至交流电(AC)网的AC输出端。逆变器单元中的每一个具有DC电压设定点，所述DC电压设定点具有与其他逆变器单元中的至少一些的DC电压设定点不同的值。逆变器单元中的每一个被配置来响应于对应逆变器单元检测到DC总线电压的值大于或等于对应逆变器单元的对应DC电压设定点而开始将DC总线上的DC功率独立地转换成输出至AC网的AC功率。

在另一示例性实施方案中，PV系统包括DC总线、多个PV模块和多个逆变器单元。PV模块被并联电耦接至DC总线。逆变器单元具有并联电耦接至DC总线的DC输入端，并且具有电耦接至AC网的AC输出端。

本发明的另外特征和优点将在随后的描述中阐述，并且将部分地根据所述描述而明显，或可通过本发明的实践得以领会。本发明的特征和优点可借助于尤其在所附权利要求书中指出的器械和组合而实现并获得。本发明的这些和其他特征将根据下文描述和所附权利要求书变得更全面而明显，或可通过如下文所阐述对本发明的实践而得以领会。

附图简述

为进一步阐明本发明的上述和其他优点和特征，本发明的更特定描述将参考本发明的特定实施方案来给出，所述特定实施方案被例示在附图中。应了解，这些图仅描绘本发明的典型实施方案并且因此不视为对本发明的范围的限制。本发明将通过使用附图利用另外的具体内容和细节来加以描述并解释，在附图中：

图1A-1C例示各种示例性PV系统；

图2是图1A-1C的PV系统的实例的透视图；

图3概念性地例示图1A-2的PV系统的DC总线上的DC总线电压电平和所得的PV系统响应；

图4A和4B例示曲线，所述曲线表示出在不同条件下DC总线电压随图1B或1C的PV系统的可利用功率电平的变化；

图5是图1A-2的逆变器单元的实施方案的方框图；

图6A-6C例示示例性共同外壳单元的各种视图，所述外壳单元内可以定位有多个逆变器单元；

图7A和7B包括图1A-2的PV模块的各种视图；图8是图1A-1C的转换器的实施方案的示意图；

图9是图1A-1C的伸长支撑件和逆变器单元的透视图；

图10A和10B包括图9的伸长支撑件的各种视图；并且

图11是图2的PV系统的一部分的透视图。

一些示例性实施方案的详细描述

本文所述的实施方案包括PV系统，所述PV系统具有DC总线、多个PV模块和多个逆变器单元。PV模块被并联电耦接至DC总线。逆变器单元具有并联电耦接至DC总线的DC输入端，并且具有电耦接至AC网的AC输出端。

每一PV模块包括电耦接成网状拓扑的多个PV电池，所述网状拓扑包括PV电池之间的串联电连接和并联电连接两者，如下文更详细地描述。连续区域导电背板提供用于由PV电池产生的电流的电流返回路径，所述连续区域背板被电耦接在第一排PV电池与最后一排PV电池之间，其中PV模块中的全部其他排的PV电池仅通过包括第一排PV电池或最后一排PV电池的连接而电耦接至背板。每一PV模块包括功率转换装置，所述功率转换装置具有被电耦接在最后一排PV电池与背板之间的DC到DC功率转换电路。DC到DC功率转换电路具有被电耦接至共同内部DC总线的输出端，所述内部DC总线被电耦接至PV模块的两个总线连接器。PV模块的电拓扑允许由任何PV电池产生电流以流动至任何DC到DC功率转换电路，以使得任何特定PV电池、DC到DC功率转换电路或互连的故障将不会显著地减少PV模块的输出。另外，PV电池之间的照射可能有所变化，但不会产生如在PV模块的串联均流电路中的电池对电池约束(或瓶颈)。在单个PV模块或PV系统中的任何地方都不需要旁路二极管，并且在一些实施方式中，从单个PV模块和/或总体上从PV系统完全省略旁路二极管。

每一PV模块的总线连接器被连接至外部DC总线(在下文为“DC总线”)，所述外部DC总线为PV系统中的所有PV模块共用，或为PV系统中的至少两个或更多个PV模块共用。PV模块可被并联电连接至DC总线。PV模块中将PV模块电连接至DC总线的总线连接器可为实用级互连，并且DC总线可为连续的并且从一个PV模块到下一个PV模块不会中断，以便消除任何一个连接对另一连接的任何依赖性。因此，一个PV模块与DC总线的连接的故障将不会影响任何其他PV模块与DC总线的连接。

PV系统另外包括多个逆变器单元，所述逆变器单元具有并联电耦接至DC总线的DC输入端和电耦接至AC网的AC输出端。逆变器单元可包括单相逆变器、多相逆变器或单相逆变器和多相逆变器两者的组合。

DC总线上的电压(所述电压称为DC总线电压)可由逆变器单元和PV模块控制，而所述逆变器单元与所述PV模块之间没有任何通信(例如，另一潜在的故障点)。在这些和其他实施方式中，每一逆变器单元被设定来维持DC总线上的固定电压值，而不是设法在每一逆变器单元中实现最大功率点跟踪(MPPT)。固定电压值称为逆变器单元的DC电压设定点。如果DC总线电压处于或高于逆变器单元的DC电压设定点的值，那么逆变器单元从DC总线汲取能量并将所述能量输送至AC网。在单个逆变器单元达到其最大AC功率输出之后(假定存在充分的照射)，DC总线电压将升高并且具有高值DC电压设定点的另一逆变器单元将开始操作。在这些和其他实施方式中，每一逆变器单元的DC电压设定点的值可不同于至少一些其他逆变器单元的DC电压设定点的值。因而，每一逆变器单元可仅在需要时操作。在一些实施方式中，逆变器单元的DC电压设定点的值可例如每天针对跨逆变器单元的耗损均衡(wear-leveling)而改变。替代地或另外，DC电压设定点的值可分布在电压梯中，不同值之间和相邻值之间的差异或步长大小等于约0.2伏特或一些其他适合的步长大小。在一些实施方式中，并且如下文更详细地描述，每一逆变器单元可在其输入端处包括多个DC到DC转换器电路，每一DC到DC转换器电路具有不同的DC到DC电压设定点，以使得可通过随机选择所有可利用的DC到DC电压设定点而实现另外的颗粒度。

如果逆变器单元故障，那么其他逆变器单元可持续正常地操作，而唯一的影响是来自故障逆变器单元的所损耗的递增逆变容量。所有PV模块可仍通过非故障逆变器单元将能量输送至AC网。如果超过了非故障逆变器单元的累积逆变容量，那么DC总线电压就升高并且PV模块的一些部分将转变到恒定电压模式，以便自限制DC总线电压并且维持在逆变器单元的峰值输出的总和下的恒定功率操作。

PV模块可监测PV系统的操作。如果所述PV模块检测到他们并未通过逆变器单元连接至带电电路，那么PV模块可输出零电压和电流。替代地或另外，PV模块可通过前侧发光二极管(LED)和/或通过电力线载波(PLC)通信以数字方式传达其操作和生产状态。

如蓄电池的能量存储装置可被包括在PV系统的一些实施方式中。能量存储装置可被直接电耦接至DC总线，因为PV模块可将DC总线电压限制至不会破坏能量存储装置的相对低的电压。逆变器单元可使用预先制定的电压梯、外部命令、两者的组合或其他适合的方法来控制PV系统，所述外部命令定义了在任何时间点允许多少能量流出PV系统。DC总线上没有通过逆变器单元流到AC网的任何能量可被存储在能量存储装置中，从而可致使能量存储装置的电压升高。当能量存储装置的电压和因此DC总线的电压到达阈值时，如由PV模块中的一个或多个所检测的，PV模块可停止对DC总线输出能量，例如无需分散控制器。

现在将对图式做参考来描述本发明的示例性实施方案的各种方面。应理解，图式是此类示例性实施方案的图解和示意表示，并且不是本发明的限制，图式也不必按比例绘制。

I.PV系统

图1A例示根据本文所述的至少一些实施方案布置的示例性PV系统100A。PV系统100A包括DC总线102(也称为模块到模块总线)、多个PV模块或面板(在下文“模块”)104和多个逆变器单元106。任选地，PV系统100A另外包括一个或多个能量存储装置108。

虽然在图1A中例示了三个PV模块104，但是更一般来说，PV系统100A可包括两个或更多个PV模块104，如由省略号104A所表示。类似地，虽然图1A中例示了四个逆变器单元106，但是更一般来说，PV系统100A可包括两个或更多个逆变器单元106，如由省略号106A所表示。

现在将描述PV模块104中的每一个的示例性配置。尽管本文所述的示例性配置的特定方面和特征仅在图1A的PV模块104中的一个中标出，但是应理解，PV模块104中的每一个可被类似地配置。

如图1A所例示，PV模块104中的每一个定义第一末端110和第二末端112。PV模块104中的每一个包括多个PV电池114(为简单起见仅标记了其中的一些)，所述PV电池被一起电耦接成网状拓扑，以使得由每一PV电池114产生的能量(例如，PV电流)具有穿过PV电池114朝向第二末端112的多个路径。在一些实施方案中，PV电池114的网状拓扑通过将PV电池114成排布置来实现，其中各排被串联电耦接并且每一排中的PV电池114被并联电耦接。

在一些PV模块中，PV电池被串联电耦接以使得受照射PV电池或性能表现不佳的PV电池或以其他方式“受阻挡”的PV电池限制整个串联线路。然而，在本文所述的实施方案中，因为每一PV电池114具有去往第二末端112的多个路径，所以所述路径中的一个中的PV电池114被阻挡时，由受阻挡PV电池114的上游(例如，最靠近第一末端110)的PV电池114产生的能量可绕过受阻挡PV电池114流过其他可利用路径中的一个。

PV模块104中的每一个进一步包括图1A中由虚线示意例示的连续区域导电背板115。背板115提供从第二末端112处的最后一排PV电池114到第一末端110处的第一排PV电池114的电流返回路径。中间排的PV电池114，例如第一排与最后一排之间的成排的PV电池114可仅通过单独地包括第一排或最后一排的连接而电连接至背板115，如图1A所例示。

PV模块104中的每一个另外包括一个或多个DC到DC功率转换电路(在下文为“转换器”)116，所述DC到DC功率转换电路在第二末端112处被电耦接至PV电池114，以使得由每一PV电池114产生的能量在任何转换器116处都是可接收的。因而，如果转换器116中的一个转换器发生故障，那么先前流动至那个转换器116的能量可流动至转换器116中不同的转换器。一般来说，转换器116被配置来将由PV电池114共同产生的相对高电流、低电压的能量转换成低电流和高电压。因此，转换器116中的每一个可包括例如升压转换器、降压升压转换器、SEPIC转换器、Cuk转换器等等或其任何组合。

PV模块104被并联电耦接至DC总线102。类似地，逆变器单元106具有并联电耦接至DC总线102的DC输入端。因而，由每一PV模块104产生的能量在任何逆变器单元106处都是可接收的，而独立于任何其他的PV模块104或逆变器单元106。

DC总线102收集PV模块104的DC输出。在所示的实施方案中，DC总线102包括正引线102A和负引线102B。正引线102A和负引线102B中的每一个可包括连续和不中断的伸长电导体，PV模块104中的每一个被电耦接至所述电导体。在一些实施方式中，正引线102A和负引线102B中的每一个包括#2AWG铝导线或其他连续导体，所述连续导体具有至少33平方毫米(mm2)的横截面面积(例如，垂直于导体的长度)。

因为DC总线102的引线102A、102B包括连续导体，并且PV模块104被并联连接至DC总线102，所以PV模块104中任何一个的故障将不会影响任何其他PV模块104将能量输出到DC总线102上并输出到逆变器单元106和/或能量存储装置108的能力。因此，PV系统100A可甚至在PV模块104中的一些故障的情况下继续产生能量，以使得不需要对故障PV模块104的立即维护，以便保持PV系统100A运转，如同利用PV模块或面板被串联连接的一些PV系统的情况。

逆变器单元106被电耦接至DC总线102，以使得由PV模块104中的每一个产生的能量在任何逆变器单元106处都是可接收的。逆变器单元106各自具有DC侧，逆变器单元106的DC侧被并联电耦接至DC总线102。一般来说，逆变器单元106被配置来将DC总线102上的DC功率转换成交流电(AC)功率，所述交流电(AC)功率被输出至与逆变器单元106的AC侧耦接的AC网118。

AC网118可包括多相AC功率网，如三相AC网。逆变器单元106可被电耦接至功率网118的任何或所有相位。在所示的实施方案中，逆变器单元106中的每一个是单相逆变器单元，并且通过例如Wye或Δ连接(Deltaconnection)电耦接至功率网118的三个相位中不同的相位。逆变器单元106中的每一个可被任选地电耦接至AC网118的共同中性引线。在其他实施方案中，逆变器单元106中的一个或多个可包括电耦接至AC网118的两个或更多个相位的多相逆变器单元。

能量存储装置108可与PV模块104并联耦接至DC总线102。

PV系统100A可具有操作电压范围(例如，电压摆动)。在从PV系统100A省略能量存储装置的实施方式中，操作电压范围的下阈值可等于逆变器单元106的最低值DC电压设定点，并且操作电压范围的上阈值可等于PV模块106转变到恒定电压模式所处的上电压。例如，在一些实施方式中，下阈值可为51伏特而上阈值可为57伏特，以使得操作电压范围是51-57伏特。

替代地或另外，在包括能量存储装置108的实施方式中，操作电压范围可相对于能量存储装置108的电荷状态来确定。下阈值可等于能量存储装置108在能量存储装置108的最小目标电荷状态下的电压，所述电压足够高以避免循环问题；并且，上阈值可等于能量存储装置108在能量存储装置108的最大目标电荷状态下的电压，所述最大目标电荷状态可小于100％以使循环寿命最大化。例如，在一些实施方式中，下阈值可为48伏特而上阈值可为57伏特，以使得操作电压范围是48-57伏特。能量存储装置108在最小目标电荷状态下的电压可称为下电荷阈值，并且能量存储装置108在最大目标电荷状态下的电压可称为上电荷阈值。

图1B例示根据本文所述的至少一些实施方案布置的另一示例性PV系统100B。图1B的PV系统100B包括许多与图1A的PV系统100A相同的部件，并且将不重复对共同部件的描述。图1B的PV系统100B另外包括一个或多个辅助逆变器单元120，所述辅助逆变器单元具有与逆变器单元106的DC输入端并联电耦接的DC输入端，并且具有被电耦接至与AC网118隔离的辅助AC电路122的AC输出端。虽然在图1A中例示了两个辅助逆变器单元120，但是更一般来说，PV系统100B可包括一个或多个辅助逆变器单元120，如由省略号120A所表示。

辅助AC电路122可被电耦接至住所、商业场所或其他位置内的一个或多个输出节点(例如，一个或多个功率出口)，所述其他位置包括被电耦接至AC网118的其他输出节点。当PV模块104将DC功率输出至DC总线102时，DC总线电压的值大于或等于辅助逆变器单元120中的至少一个的DC电压设定点的值，并且连接至辅助AC电路122的负载，对应辅助逆变器单元120可将DC总线102上的DC功率转换成辅助AC电路122上的AC功率。在前述情形下，即使当AC网118关闭时并且任选地在不增加能量存储装置的成本的情况下，PV系统100B可通过辅助AC电路122来提供功率。相比之下，在连接至AC网的其他PV系统中，当AC网关闭时无法在没有相对昂贵的混合型逆变器的情况下使用由PV模块产生的能量，所述混合型逆变器包括自动转换开关(ATS)以在向AC网的输出与向辅助系统的输出之间进行切换。替代地或另外，在能量存储装置108包括在PV系统100B中并且前提是辅助单元120中的至少一个的DC电压设定点被适当设定的情况下，即使当PV模块104不是正在产生能量，存储在能量存储装置108中的能量也可被输出至辅助AC电路122(当存在连接负载时)。

在一些实施方式中，辅助逆变器单元120中的每一个具有DC电压设定点，所述DC电压设定点具有的值低于逆变器单元106的任何DC电压设定点值，以使得在能量被输送至AC网118之前，能量被输送至辅助AC电路122(或比能量被输送至AC网118具有更高优先级)。具体来说，通过获得较低DC电压设定点值，随着PV系统100B上电(例如，在早晨)，辅助逆变器单元120可开始从DC总线102汲取功率，之后逆变器单元106才开始从DC总线102汲取功率，并且随着PV系统100B下电(例如，在夜晚)，在逆变器单元106已停止从DC总线102汲取功率之后，辅助逆变器单元可继续从DC总线102汲取功率。

在其他实施方式中，辅助逆变器单元120中的每一个具有DC电压设定点，所述DC电压设定点具有的值高于逆变器单元106的任何DC电压设定点值，以使得在能量被输送至辅助AC电路122之前，能量被输送至AC网118(或比能量被输送至辅助AC电路122具有更高优先级)。具体来说，通过获得较高DC电压设定点值，随着PV系统100B上电(例如，在早晨)，在逆变器单元106开始从DC总线102汲取功率之后，辅助逆变器单元120可开始从DC总线102汲取功率，并且随着PV系统100B下电(例如，在夜晚)，在逆变器单元106已停止从DC总线102汲取功率之前，辅助逆变器单元可停止从DC总线102汲取功率。

替代地或另外，辅助逆变器单元120中的一个或多个可具有DC电压设定点，所述DC电压设定点具有的值低于逆变器单元106的任何DC电压设定点值，而一个或多个其他辅助逆变器单元120可具有DC电压设定点，所述DC电压设定点具有的值高于逆变器单元106的任何DC电压设定点值。

在一些实施方式中，能量存储装置108包括电容器或其他适合的能量存储装置。在这些和其他实施方式中，能量存储装置108可被配置来支持电耦接至辅助AC电路122的负载的浪涌电流需求。

逆变器单元106和/或辅助逆变器单元120可包括微型逆变器，所述微型逆变器的不具有移动部分或其他适合逆变器的表面被对流冷却。更详细来说，逆变器单元106和/或辅助逆变器单元120可包括固态、全封闭式和密封(potted)元件，所述元件被对流冷却并且缺少移动部分、滤波器、调节单元等，并且与AC网118电流隔离。逆变器单元106和/或辅助逆变器单元120可被配置来单独地转换相对小量的功率(例如，500-1000瓦特)，以使得所述单元可得以利用低成本、高速表面安装部件并使用在其他高容量技术行业中开发的高可靠性封装工艺和组装方法来制造。

图1C例示根据本文所述的至少一些实施方案布置的另一示例性PV系统100C。图1C的PV系统100C包括许多与图1A和1B的PV系统100A和100B相同的部件，并且将不重复对共同部件的描述。相较于图1B的PV系统100B，图1C的PV系统100C另外包括连接在AC网118与DC总线102之间的一个或多个AC到DC转换器124。AC到DC转换器124可被配置来将来自AC网118的AC能量转换成DC总线102上的DC能量。AC到DC转换器124可从AC网118汲取能量至DC总线102，以将能量存储装置108再充电(当能量存储装置108包括在PV系统100C中时)和/或对辅助逆变器单元120通电以便将功率提供至辅助AC电路122。

图1C另外例示中央控制装置126，所述中央控制装置可任选地包括在图1C的PV系统100C中，和/或图1A和1B的PV系统100A和100B中。中央控制装置126可被通信耦接至逆变器单元106和/或辅助逆变器单元120(统称“逆变器单元106/120”)，并且可被配置来协调和/或控制逆变器单元106/120的操作。中央控制装置126可包括实现为主逆变器单元的逆变器单元106/120中的一个以及实现为所述主逆变器单元到从逆变器单元的其他逆变器单元。替代地或另外，中央控制装置126可包括允许通信的计算装置，所述计算装置可与逆变器单元106/120以至少单向通信方式接合。中央控制装置126可通过例如以下方式来协调和/或控制逆变器单元106/120的操作：启用或禁用逆变器单元106/120中的特定逆变器单元或特定群组的逆变器单元的操作、设定和/或改变逆变器单元106/120的电压设定点的值、限制逆变器单元106/120中的特定逆变器单元或特定群组的逆变器单元的功率输出(例如，通过AC限功率(curtailment))，或其他适合的过程或方法。

图2是根据本文所述的至少一些实施方案布置的图1A-1C的PV系统100的实例的透视图。图2例示图1A-1C的PV模块104和逆变器单元106以及多个反射器202和齿条连接组件204(图2中仅标记了所述齿条连接组件的一部分)，所述齿条连接组件将PV模块104和反射器202机械地互连在一起。美国专利申请第13/957,227号中公开了关于齿条连接组件的示例性实施方式的另外细节。尽管在图2的透视图中不可见，但是相对于图1A-1C描述的其他部件中的一个或多个可包括在图2的PV系统100中，所述部件如DC总线102、能量存储装置108、辅助逆变器电路120、故障转移逆变器电路和/或中央控制装置126。

逆变器单元106可被安装在反射器202中的一个或多个的后方。例如，如图2所例示，逆变器单元106被安装在反射器202中的两个后方。在一些实施方式中，逆变器单元106可被机械地耦接至一个或多个挤出杆或其他伸长支撑件(图2中未示出)，所述挤出杆或其他伸长支撑件机械地耦接至对应反射器202的框架202A，以将逆变器单元106安装在对应反射器202的后方。

在一些实施方式中，PV模块104和反射器202被布置成成排的PV模块104和成排的反射器202，其中成排的反射器202大体上被插入在成排的PV模块104之间。一般来说，根据所描述实施方案的PV系统100可包括布置成任何排数的任何数目的PV模块104和反射器202。另外，可存在比成排的反射器202更多的成排的PV模块104，或反之亦然。

类似于反射器202，PV模块106可各自包括框架104(未标记)。每一反射器202的框架202A和每一PV模块106的框架可包括框架延伸部，所述框架延伸部从对应框架中的四个拐角中的每一个伸出。例如，每一PV模块106中的框架可包括两个上框架延伸部104B(仅针对PV模块106中的一个来标记)和两个下框架延伸部(未标记)。类似地，每一反射器中的框架202A可包括两个上框架延伸部202B(仅针对反射器202中的一个来标记)和两个下框架延伸部(未标记)。每一PV模块104可通过将对应PV模块104的两个上框架延伸部104B中的每一个耦接至对应反射器202的对应上框架延伸部202B来机械地耦接至其后方的对应反射器202。

如图2所例示，两个上框架延伸部104B延伸至对应PV模块104的上边缘206上方的高度。因此，成排的PV模块104中的至少一些内的PV模块104的上框架延伸部104B中的至少一些可在入射照射的至少一些角度下，在相邻成排的PV模块104内的一个或多个PV模块104上投射阴影。

PV模块104中的每一个可具有相对于对应PV模块104的PV电池114(图1A-1C)的照射区域的线性功率响应。在具有相对于PV电池114的照射区域的线性功率响应的PV模块104中，PV模块104的任何PV电池114上的引入照射的任何损失都造成PV模块104的功率输出的线性降低。更一般来说，在具有线性功率响应的PV模块104中，跨PV模块104的任何PV电池114的照射强度的任何改变都造成PV模块104的功率输出的线性改变。因此，由于上框架延伸部104B或其他非均匀照射的部分遮蔽大体上只是使每一PV模块的功率输出减少了受影响PV电池114所减少的输出，而不是受影响PV电池114产生如利用仅串联连接的PV电池会发生的瓶颈，所述瓶颈限制了所有PV电池114的输出。

反射器202可大体上被配置来将入射于反射器202上的至少一些照射反射到PV模块104上。鉴于逆变器单元106可被安装在反射器202的一个或多个后方，所反射的照射可由此被阻止入射于逆变器单元106上，从而可最小化逆变器单元106的周围温度。替代地或另外，将逆变器单元106定位在反射器202中的一个或多个之下至少部分地保护逆变器单元106免于析出(precipitation)和对日光的延长曝露，从而可延长逆变器单元106的寿命。

II.逆变器单元

A.逆变器单元控制与操作

参考图1A-1C，在一些实施方式中，逆变器单元106具有分布在电压梯中的不同DC电压设定点，其中每一逆变器单元106具有DC电压设定点，所述DC电压设定点具有与其他逆变器单元106中的至少一些的DC电压设定点不同的值。逆变器单元106的DC电压设定点可偏移0.1-0.5伏特，或小于0.1伏特或大于0.5伏特。在示例性实施方案中，逆变器单元106中的一个具有51.0伏特的DC电压设定点，另一个具有51.2伏特的DC电压设定点，以此类推以0.2伏特增量(或步长大小)升至52.0伏特、53.0伏特或一些其他值。在逆变器单元106具有不同DC电压设定点的情况下，从DC总线102到逆变器单元106的功率分布由DC电压设定点来确定。例如，具有最低DC电压设定点(如51.0伏特)的逆变器单元106将在DC总线102上的电压为51.0伏特时开始汲取功率；如果DC总线102上的电压升高至下一DC电压设定点，如51.2伏特，那么具有下一DC电压设定点的逆变器单元106将开始汲取功率，以此类推。

取决于线路阻抗和步长大小，可能存在逆变器单元106/120通电的一些重叠。更详细来说并且如下文所述，每一逆变器单元106/120可具有DC电压设定点对DC总线102上功率的有限斜率，以使得每一逆变器单元106/120的DC电压设定点的值在达到饱和(例如，全功率输出)之前升高。例如，逆变器单元106/120中的每一个的DC电压设定点对DC总线102上功率可具有每500瓦特功率约0.2伏特的有限斜率。更一般来说，逆变器单元106/120中的每一个的DC电压设定点对DC总线102上功率可具有有限斜率，所述有限斜率被定义为其DC电压设定点从0瓦特到饱和的变化。如果有限斜率的值小于电压梯的步长大小，那么具有电压梯中下一DC电压设定点值的逆变器单元106/120可在具有电压梯中前一DC电压设定点值的逆变器单元106/120达到完全饱和之前通电。

替代地或另外，逆变器单元106的DC电压设定点和/或逆变器单元106的AC限功率可为可调整的。一般来说，AC限功率是对来自逆变器单元106的AC输出的限制性特征。在这些和其他实施方案中，逆变器单元106可以通信方式耦接在一起和/或可例如通过modbus、控制器区域网络(CAN)总线、PLC通信、射频(RF)通信或其他通信信道而通信耦接至中央控制装置126。逆变器单元106可彼此通信和/或与中央控制装置126通信，以便协调对逆变器单元特定设置的控制，所述逆变器单元特定设置如逆变器单元106的DC电压设定点、逆变器单元106的AC限功率或其他设置。

通过将逆变器单元106中的每一个耦接至功率网118的不同相位(如图1A-1C所例示)，实现用于逆变器单元106的不同DC电压设定点和/或实现用于逆变器单元106的可调整DC电压设定点，PV系统100可以各种方式操作。例如，电流可选择性地从逆变器单元106流动至功率网118的不同相位，流入能量存储装置108中和/或流出能量存储装置108。作为另一实例，电流可通过AC到DC转换器124从功率网118的一个或多个相位流动至DC总线102，并且可沿着DC总线102在存在或不存在由PV模块104产生的功率的情况下流动至功率网118的一个或多个其他相位、流动至能量存储装置108和/或流动至辅助逆变器单元120。作为另一实例，基于逆变器单元106的DC电压设定点、AC到DC转换器124的设置和/或能量存储装置108的当前电荷状态，电流可从功率网118的任何或所有相位流入能量存储装置108中，或从能量存储装置108流入功率网118的任何或所有相位中。

替代地或另外，逆变器单元106中的每一个可基于一个或多个启用/禁用标准来选择性地禁用和启用。启用/禁用标准可为静态的或可调整的。启用/禁用标准可包括DC总线102上的电压、当天时间或其他标准。例如，当预期PV模块104的输出相对低于在中午时的情况时，逆变器单元106中的一个或多个可在每个早晨和/或夜晚禁用，以使得其余启用的逆变器单元106在相对较高效率下操作或PV系统100性能另外被优化。

替代地或另外，可每天通过由逆变器单元106/120或由中央控制装置126实现的判优或主控制过程，基于一个或多个设定点标准至少一次将逆变器单元106/120指定新的DC电压设定点。设定点标准可为静态的或可调整的。设定点标准可包括以下至少一个：每一逆变器单元106/120的总通电时间、跨对应逆变器单元106/120的通电时间的多个温度范围并同时在所述温度范围中的对应一个范围下操作时每一逆变器单元106/120的累积总和乘以所述温度范围中的对应一个范围内的温度、每一逆变器单元106/120的自监测效率、每一逆变器单元106/120的当前温度，和/或每一逆变器单元106/120的AC电压输出。替代地或另外，设定点标准可包括功率加权温度，所述功率加权温度定义为(功率输出的总和乘以跨多个功率输出的功率输出下逆变器单元106/120的温度)除以(跨多个功率输出的功率输出总和)。在一些实施方式中，具有较少总通电时间、较低累积总和、较高效率、较低电流温度、较高AC电压输出或较低功率加权温度的逆变器单元106/120可被指定较低DC电压设定点。

逆变器单元106/120中的每一个可被配置来响应于对应逆变器单元106/120检测到DC总线电压的值大于或等于对应逆变器单元106/120的对应DC电压设定点而开始将DC总线102上的DC功率独立地转换成输出至AC网118的AC功率。替代地或另外，每一逆变器单元106/120可被配置来响应于对应逆变器单元106/120检测到DC总线102上的DC总线电压大于或等于对应DC电压设定点而从DC总线102汲取DC功率，全部都而无需考虑DC总线上的总DC功率或其他逆变器单元106/120是否从DC总线102汲取DC功率。由逆变器单元106/120中的每一个转换的功率量可取决于DC总线102上的总DC功率和所有其他逆变器单元106/120的DC电压设定点。

一般来说，PV系统100A-100C(概括地称为“PV系统100”或PV系统100”)可在顺序周期期间操作，在所述顺序周期中的每一个周期期间，PV系统100产生功率并且在所述顺序周期之间，PV系统100不产生功率。操作的顺序周期可各自包括连续周期，如一天或一天的一部分，其中PV系统100的PV模块104接收充分的照射以产生功率。每一顺序周期可在存在的照射不足以供PV模块104产生功率时(例如，在晚上或在一些其他时间)终止。逆变器单元106/120中的每一个可包括DC电压设定点，所述DC电压设定点在操作周期与操作周期之间有所变化。因此，对于每一逆变器单元106/120来说，对应DC电压设定点可在操作周期中的一个操作周期期间具有不同于在操作周期中的后续一个操作周期期间的值。在操作周期中的每一个周期期间，逆变器单元106/120中的每一个的DC电压设定点可具有与其他逆变器单元106/120中的至少一些的DC电压设定点不同的值。

DC电压设定点可在每一逆变器启动(例如，在每天开始或其他操作周期)时和/或在一些其他时间有所变化。对于给定逆变器单元106和/或辅助逆变器单元120来说，DC电压设定点的值可根据预先制定的旋转或方法或根据随机或伪随机DC设定点调整算法或其他适合的方法或算法而改变为多个可能的离散值中的一个。DC电压设定点的变化可造成逆变器单元106/120的耗损均衡。具体来说，在某一天具有相对低的DC电压设定点并且因此在当天期间与具有相对高的DC电压设定点的那些逆变器单元相比被通电更长持续时间的逆变器单元106/120可在第二天具有相对高的DC电压设定点，并且可因此在第二天期间与具有相对低的DC电压设定点的那些逆变器单元相比被通电相对短的持续时间。因此并随时间推移，所有逆变器单元106/120可大体上被通电约相同量的时间，从而跨所有逆变器单元106/120产生约相同量的耗损(例如，“耗损均衡”)。

本文所述的实施方式可包括中央控制装置，如图1C的中央控制装置126。替代地，PV系统100可省略协调或控制逆变器单元106/120的操作的中央控制装置。在这些和其他实施方案中，能量从DC总线102到AC网118的流动可由逆变器单元106/120中的每一个独立地响应于DC总线电压与对应DC电压设定点之间的差异来控制。例如，当DC总线电压大于或等于逆变器单元106/120的DC电压设定点时，每一逆变器单元106/120可被通电以从DC总线102汲取能量至AC网118。替代地或另外，每一逆变器单元106/120可在DC总线电压小于逆变器单元106/120的DC电压设定点时断电。

在一些实施方式中，每一逆变器单元106/120具有DC电压设定点对DC总线102上功率的有限斜率，以使得当DC总线102上功率增加时，每一逆变器单元106/120的对应DC电压设定点增加。例如，逆变器单元106/120中的每一个的DC电压设定点对DC总线102上功率可具有每500瓦特功率约0.1-0.2伏特的有限斜率。

逆变器单元106/120可大体上在高功率电平下更有效地操作。在这些和其他实施方式中，逆变器单元106/120的DC电压设定点的值可跨逆变器单元106/120非对称分布。例如，DC电压设定点的最低值和潜在地其他相对低值可各自与逆变器单元106/120中不同的单一逆变器单元相关联，而DC电压设定点的相对较高值可各自与逆变器单元106/120中两个或更多个的不同组相关联。因此，在逆变器单元106/120相对较不有效的相对较低功率电平下，单一逆变器单元106/120可在DC总线102上的功率电平升高时通电，而在逆变器单元106/120相对较为有效的相对较高功率电平下，多个逆变器单元106/120可在具有相同DC电压设定点值的时间(或约在具有相同DC电压设定点值的同一时间)通电。

如先前所提及的，如图1C的中央控制装置126的中央控制装置可包括在任何PV系统100中，其中中央控制装置126被配置来协调和/或控制逆变器单元106/120的操作。尽管图1C仅例示了中央控制装置126，但是将在图1A-1C的情景中描述中央控制装置，因为所述中央控制装置可被包括在任何PV系统100A-100C中。

在这些和其他实施方式中，每一逆变器单元106/120可被配置来响应于从中央控制装置126接收的启用信号或禁用信号而接通或断开。中央控制装置126可确定哪一个逆变器单元106/120启用和/或禁用，以便优化PV系统100的DC功率向AC功率的转换效率。中央控制装置126与逆变器单元106/120之间的通信可为单向的，并且仅仅是从中央控制装置126到逆变器单元106/120的通信。替代地或另外，可省略从任何逆变器单元106/120到中央控制装置126的用以确认对启用信号或禁用信号的响应的握手(handshake)或其他通信。至少部分地由于PV系统100的颗粒度，例如并联电耦接至DC总线102的多个逆变器单元106/120，可省略用以确认响应的握手或其他通信，因为逆变器单元106/120中接收启用信号或禁用信号的一些逆变器单元的故障可能不会显著地影响PV系统100的性能，只要逆变器单元106/120中的一些逆变器单元接收启用信号或禁用信号即可。用以确认响应的握手或其他通信的省略可减少PV系统100实时响应于变化条件的通信时间和响应时间。

逆变器单元106/120可分成两个或更多个逆变器单元106/120的群组，其中每一群组具有识别所述群组的不同群组号。在一些实施方式中，逆变器单元106/120的每一群组可与PV模块104的子阵列相关联。具体来说，一个群组中的逆变器单元106/120中的每一个可具有并联电耦接至DC总线的DC输入端，所述DC总线与子阵列中的PV模块104并联耦接。逆变器单元106/120的其他群组和PV模块104的其他子阵列可类似地电耦接至其他DC总线。

可在任何时间指定群组号，如在PV系统100的组装期间指定群组号。每一逆变器单元106/120可另外具有识别(ID)编号，所述识别(ID)编号唯一地识别对应群组内的逆变器单元106/120。例如，每一逆变器单元106/120的群组号和ID编号可唯一地识别PV系统100内的逆变器单元106/120。在这些和其他实施方式中，中央控制装置126可由群组号、ID编号和/或其他适合的标识符来广播启用或禁用信号或其他命令。例如，响应于确定出断开包括在一个或多个群组中的逆变器单元106/120将提高PV系统100的效率，中央控制装置126可被配置来广播一个或多个对应群组号。每一逆变器单元106/120可被配置来响应于接收到来自中央控制装置126的广播而断开，所述广播包括对应逆变器单元的群组号和/或禁用信号。如上文所述，可省略用以确认对广播的响应的握手或其他通信。

响应于接收到包括对应逆变器单元的群组号的广播而断开的每一逆变器单元106/120可被配置来在经过预先制定的持续时间之后，并且在没有接收到来自中央控制装置126的用以接通和恢复操作的通信的情况下接通并恢复操作。预先制定的持续时间可包括例如15分钟。

在一些实施方式中，逆变器单元106/120中的每一个具有DC电压设定点，所述DC电压设定点具有的值小于能量存储装置108的下电荷阈值。因此，逆变器单元106/120中的每一个可被配置来响应于来自中央控制装置126的启用信号并响应于能量存储装置108的电压大于或等于对应逆变器单元106/120的对应DC电压设定点，通过DC总线102将来自能量存储装置108的功率输出至AC网118或辅助AC电路122。

如图1A-1C所例示，逆变器单元106中的每一个被耦接至AC网118的不同相位。具体来说，逆变器单元106中一个或多个的第一组被电耦接至AC网118的第一相位，逆变器单元106中一个或多个的第二组被电耦接至AC网118的第二相位，并且逆变器单元106中一个或多个的第三组被电耦接至AC网118的第三相位。在这些和其他实施方式中，中央控制装置126可被配置来选择性地启用或禁用逆变器106的第一组、第二组或第三组中的每一组以达相位平衡。相位平衡可包括跨所有三个相位独立于AC网118来平衡来自PV系统100的AC功率输出。替代地或另外，相位平衡可包括主动地调整PV系统100的AC功率输出，以便基于例如需要什么样的实用性或基于相位中的每一个的所测量电压而在一个相位上相比于另一相位施加更多的AC功率输出。例如，如果PV系统100通过测量AC网118的相位中的每一个的电压而确定相位中的一个暂降(sagging)，那么PV系统100可向暂降的相位输出更多的AC功率输出。

在一些实施方式中，逆变器单元106中的每一个可具有与至少一些其他逆变器单元106不同的无功功率(VAR)设置。例如，逆变器单元106中的一个或多个的一个组可具有第一VAR设置，而逆变器单元106中的一个或多个的另一组可具有第二VAR设置，所述第二VAR设置不同于第一VAR设置。在这些和其他实施方式中，中央控制装置126可被配置来选择性地启用或禁用各种组以便调整PV系统100的VAR。调整可基于AC网118的本地状态。例如，可由PV系统100来确定PV系统100本地的AC网118的VAR，并且PV系统100的VAR可被调整来增加或降低PV系统100本地的AC网118的VAR。

任选地，PV系统100可进一步包括多个故障转移逆变器单元(未例示)，所述故障转移逆变器单元以与逆变器单元106相同的方式电耦接至DC总线102和AC网118。具体来说，故障转移逆变器单元的DC输入端可被并联电耦接至DC总线102，并且故障转移逆变器单元的AC输出端可被电耦接至AC网118。故障转移逆变器单元可被半永久地禁用，这意味着无论所述故障转移逆变器单元的DC设定点的值是否小于或等于DC总线电压，所述故障转移逆变器单元可能都无法通电。中央控制装置126可被配置来检测逆变器单元106中的故障逆变器单元，并且可进一步被配置来响应于检测到逆变器单元106中的故障逆变器单元而启用故障转移逆变器单元。故障转移逆变器单元可通过从中央控制装置126发送启用信号或其他适合的信号而启用。

替代地或另外，中央控制装置126可被配置来设定逆变器单元106/120的DC电压设定点和/或启用和/或禁用逆变器单元106/120的操作。例如，中央控制装置126可每天、在启动时或在其他时间设定DC电压设定点，和/或可按需要启用和/或禁用逆变器单元106/120以优化PV系统100的性能。中央控制装置126可通过PLC通信或RF通信或其他适合的通信中的至少一种来与逆变器单元106/120通信，以便将DC电压设定点、启用信号和/或禁用信号传达至逆变器单元106/120。

在包括通信耦接至逆变器单元106/120的中央控制装置126和/或逆变器单元106/120彼此通信耦接的实施方式中，中央控制装置126、中央控制装置126与逆变器106/120之间的通信和/或逆变器单元106/120彼此之间的通信可能故障。响应于此类故障，逆变器单元106/120中的每一个可被配置来预设成DC电压设定点选择，以便在故障时仍继续PV系统100的操作。例如，逆变器单元106/120中的每一个可被配置来基于DC总线电压并基于对应逆变器单元106/120的DC电压设定点而独立地设定其自身DC电压设定点和/或独立于其他逆变器单元106/120操作。

根据一些实施方式，逆变器单元106/120中的每一个的DC电压设定点可基于对应逆变器单元106/120的温度来调整，以便调整跨逆变器单元106/120的热分布。大体上，调整逆变器单元106/120中的每一个的DC电压设定点可包括随增加对应逆变器单元106/120的温度而增加DC电压设定点的值，和/或随降低对应逆变器单元106/120的温度而降低DC电压设定点的值。例如，对应逆变器单元106/120的DC电压设定点的值可响应于对应逆变器单元106/120的温度增加阈值量或处于第一温度阈值或高于第一温度阈值而增加。替代地或另外，对应逆变器单元106/120的DC电压设定点的值可响应于对应逆变器单元106/120的温度降低阈值量或处于第二温度阈值或低于第二温度阈值而降低，所述第二温度阈值低于第一温度阈值。

在一些实施方式中，逆变器单元106/120可在不同功率电平下具有峰值效率。例如，一些可在相对低的功率下具有峰值效率，而其他可在相对高的功率下具有峰值效率。在相对低的功率下具有峰值效率的逆变器单元106/120的DC电压设定点的值可被设定成低于在相对高的功率下具有峰值效率的逆变器单元106/120的DC电压设定点的值。例如，逆变器单元106/120中的一个或多个的第一组可具有在第一功率范围中的峰值效率，并且逆变器单元106/120中的一个或多个的第二组可具有在第二功率范围中的峰值效率，其中第二功率范围的最小值大于第一功率范围的最大值。第一组中的每一逆变器单元106/120的DC电压设定点可具有比第二组中的每一逆变器单元106/120的DC电压设定点低的值。为确保第一组中的逆变器单元106/120(例如，在相对低的功率下更有效)在第二组中的逆变器单元106/120(例如，在相对高的功率下更有效)之前通电。

替代地或另外，通过权衡跨在峰顶温度(peakrooftoptemperature)附近操作的逆变器单元的逆变功率(每一逆变器单元106/120可缩限在峰顶温度处或峰顶温度附近，以便允许其他低温逆变器单元106/120取得逆变(并从而增加温度)，而缩限逆变器单元106/120的温度下降)，逆变器单元106/120作为一群组比作为单个逆变器单元106/120更容易分布热能量。换句话说，逆变器单元106/120中的每一个可被配置来响应于对应逆变器单元106/120的温度达到第一温度阈值而缩限其AC功率输出。缩限逆变器单元106/120可继续缩限其AC功率输出直到其温度下降到低于第一温度阈值的第二温度阈值。替代地或另外，温度低于第一温度阈值的非缩限逆变器单元106/120可取得逆变。

在一些实施方式中，逆变器单元106/120可被配置用于二元操作，所述二元操作包括在单一功率电平下(例如，无AC限功率)接通或断开，并且所述逆变器单元可被配置来在相对窄的电压范围内操作，所述相对窄的电压范围小于或等于PV系统100的操作电压范围。与被配置来在多个功率电平和/或较宽电压范围下操作的其他逆变器单元相比，此类逆变器单元106/120可为简化的，并且可为成本相对低并且更有效的。

替代地或另外，每一逆变器单元106/120可被配置来在操作并响应于功率限制命令的同时限制其AC输出功率(例如，AC限功率)，所述功率限制命令指示用于对应逆变器单元106/120的目标AC输出功率电平。功率限制命令可从中央控制装置126接收。

图3概念性地例示根据本文所述的至少一些实施方案布置的PV系统100的DC总线102上的DC总线电压电平和所得的PV系统100响应。DC总线电压电平在图表中的右侧上，并且PV系统100响应描述在图3的左侧。在图3的实例中，不存在逆变器单元106之间的内部通信、PV模块104之间的内部通信和/或逆变器单元106与PV模块104之间的通信。DC电压设定点可每天或在其他时间或根据针对耗损均衡的其他计划来调整，如图3中302处所表示。

在充分照射下，PV模块104自启动并且在最大峰值功率下操作以随增加照射而升高DC总线电压，如图3中304处所表示。

随着DC总线电压升高，其最终达到等于逆变器单元106中的至少一个的最低DC电压设定点的值，在一些实施方式中，所述值为约51.0伏特。具有最低DC电压设定点的逆变器单元106随后通电，从DC总线102汲取电流并且致使DC总线电压下落或保持处于最低DC电压设定点，如图3中306处所表示。

在第一逆变器单元106达到其AC功率输出容量之后，DC总线电压持续升高直到其达到等于下一逆变器单元106的下一DC电压设定点(例如，倒数第二低)的值，以使得下一逆变器单元106通电并且致使DC总线电压保持处于下一DC电压设定点。在充分照射下，下一逆变器单元106将最终达到其AC功率输出容量，并且当DC总线电压升高至每一DC电压设定点时，其他逆变器单元106将依次以最低DC电压设定点至最高DC电压设定点的次序来通电(例如，图3的实例中的51伏特至53伏特)。所有前述内容都在图3中308处表示。

在充分照射下，所有逆变器单元106将达到其AC功率输出容量，并且DC总线电压将被推至操作电压范围的上阈值，在一些实施方式中，所述上阈值是57伏特。PV模块中的至少一些响应于检测到DC总线电压处于操作电压范围的上阈值而从最大峰值功率转变到恒定电压模式，并且可将DC总线电压保持在上阈值处。所有前述内容都在图3中310处表示。

图4A例示曲线402，所述曲线表示出DC总线电压(例如，DC总线102上的DC总线电压)随根据本文所述的至少一些实施方案布置的图1B或1C的PV系统100B或100C的可利用功率电平的变化。结合参考图1B、1C和4A，在图4A的实例中，不存在耦接至DC总线102的能量存储装置，PV系统100B或100C包括总共九个逆变器单元106/120，所述逆变器单元包括七个耦接至AC网118的逆变器单元106和两个耦接至辅助AC电路122的辅助逆变器单元120，并且假定存在辅助AC电路122上的用于辅助逆变器单元120的全电负载。七个逆变器单元106和两个辅助逆变器单元120各自为500瓦特逆变器单元。两个辅助逆变器单元120分别具有48.0伏特和48.3伏特的DC电压设定点，并且七个逆变器单元106分别具有50.0伏特、50.3伏特、50.6伏特、50.9伏特、51.2伏特、51.5伏特和51.8伏特的DC电压设定点。如图4A所例示，逆变器单元106/120中的每一个的DC电压设定点具有每500瓦特约0.2伏特的DC电压设定点对功率的有限斜率。

如图4A所例示，当DC总线电压处于48.0伏特时，第一辅助逆变器单元120通电，并且其DC电压设定点增加约0.2伏特直到达到第一辅助逆变器单元120的AC功率输出容量(例如，500瓦特)。DC总线电压随后升高至48.3伏特，其中第二辅助逆变器单元120通电，并且其DC电压设定点增加约0.2伏特直到达到第二辅助逆变器单元120的AC功率输出容量。在这时，总的可利用功率为两个辅助逆变器单元120的AC功率输出容量的总和，或为1000瓦特。

DC总线电压随后升高至下一电压设定点或50.0伏特，其中第一逆变器单元106通电，并且其DC电压设定点增加约0.2伏特直到达到第一逆变器单元106的AC功率输出容量。DC总线电压随后升高至50.3伏特，其中第二逆变器单元106通电，并且其DC电压设定点增加约0.2伏特直到达到第二逆变器单元106的AC功率输出容量。其他剩余的逆变器单元106在DC总线电压达到其相应电压设定点时继续通电，从而将它们的AC功率输出容量加入总的可利用功率中。

总的可利用功率的攀升持续直到总的可利用功率达到逆变器单元106/120的最大聚集容量(例如，4500瓦特)。在这时，DC总线电压升高至57伏特，并且PV模块102中的至少一些下降至恒定电压模式，如文中其他处所描述。

图4B例示另一曲线404，所述曲线表示出DC总线电压(例如，DC总线102上的DC总线电压)随根据本文所述的至少一些实施方案布置的图1B或1C的PV系统100B或100C的可利用功率电平的变化。结合参考图1B、1C和4B，在图4B的实例中，不存在耦接至DC总线102的能量存储装置，AC网118关闭(例如，断开)，PV系统100B或100C包括两个耦接至辅助AC电路122的辅助逆变器单元120，并且假定存在辅助AC电路122上的用于辅助逆变器单元120的全电负载。两个辅助逆变器单元120各自为500瓦特逆变器单元。两个辅助逆变器单元120分别具有48.0伏特和48.3伏特的DC电压设定点。如图4B所例示，逆变器单元120中的每一个的DC电压设定点具有每500瓦特约0.2伏特的DC电压设定点对功率的有限斜率。图4B中的辅助逆变器单元120的操作类似于图4A并且将不再描述。

在耦接至辅助AC电路122的电负载是全负载并且PV功率大于电负载的前提下，两个辅助逆变器单元120中的每一个将通电，DC总线电压将最终达到57伏特，并且PV模块102中的一些将在恒定电压模式中操作以便维持DC总线电压57伏特。

B.示例性逆变器单元

图5是根据本文所述的至少一些实施方案布置的图1A-2的逆变器单元106中的一个的实施方案的方框图。本文所述的逆变器单元106、辅助逆变器单元120和/或故障转移逆变器单元中的每一个可类似地配置。图5中例示的逆变器单元106仅仅是可根据一些实施方案使用的逆变器单元的一个实例。

逆变器单元106可包括至少电耦接至DC总线102和AC网118的DC到AC逆变器电路502。DC到AC逆变器电路502可被配置来将DC总线102上接收的DC功率转换成输出至AC网118的AC功率。在一些实施方式中，DC到AC逆变器电路502具有固定DC电压设定点，而在其他实施方式中，DC到AC逆变器电路502具有可调整的DC电压设定点。

图5的DC到AC逆变器电路502和/或逆变器单元106可具有任何适合的拓扑。在示例性实施方式中，图5的DC到AC逆变器电路502或更一般来说逆变器单元106包括一个或多个DC到DC转换器(例如，使用高频隔离变压器)、一些电容和DC到AC转换器(例如，H桥和一些滤波单元)。

在存在至少两个DC到DC转换器的实施方式中，DC到DC转换器中的每一个可具有其自身的DC到DC电压设定点，所述DC到DC电压设定点可类似于如本文所述的DC电压设定点来调整。在这些和其他实施方式中，逆变器单元106/120中的每一个的多个DC到DC电压设定点可为本文所述的PV系统100中实现的电压梯提供另外的颗粒度。

逆变器单元106可替代地或另外包括以下一个或多个：处理器504、存储器506、通信接口508、一个或多个过电流保护装置510和一个或多个测量电路512。DC到AC逆变器电路502、处理器504、存储器506和通信接口508中的两个或更多个可由总线514通信耦接。总线514可包括但不限于存储器总线、存储接口总线、总线/接口控制器、接口总线等等或其任何组合。

处理器504包括算数逻辑单元、微处理器、通用控制器或一些其他处理器阵列，以便进行如本文所述的操作或控制如本文所述的操作的进行。处理器504通常处理数据信号，并且可包括各种计算架构，包括复杂指令集计算机(CISC)架构、精简指令集计算机(RISC)架构或实现指令集的组合的架构。

处理器504可被配置来控制DC到AC逆变器电路502和更一般来说逆变器单元106的操作。例如，处理器504可设定或调整逆变器单元106的DC电压设定点和/或AC限功率。处理器504可从中央控制装置，例如中央控制装置126(图1C)接收信号或命令，并且可接收并且执行信号或命令以便对DC电压设定点和/或AC限功率做出调整。替代地或另外，处理器504可从存储器506检索一个或多个离散值，以便根据预先制定的旋转来设定为DC电压设定点或AC限功率。替代地或另外，处理器504可执行作为可由处理器504执行的计算机可读指令存储在存储器中的随机或伪随机DC设定点调整算法，以便调整DC电压设定点。

存储器506存储可由处理器504执行或操作的指令或数据。指令或数据可包括计算机可读指令，所述计算机可读指令包括编程代码，所述编程代码可由处理器504执行来进行本文所述的操作或控制本文所述的操作的进行。存储器506可包括动态随机存取存储器(DRAM)装置、静态随机存取存储器(SRAM)装置、闪存存储器或一些其他存储器装置。在一些实施方式中，存储器506还包括非易失性存储器或类似的永久存储设备和介质，包括硬盘驱动器、软盘驱动器、CD-ROM装置、DVD-ROM装置、DVD-RAM装置、DVD-RW装置、闪存存储器装置，或用于更为永久地存储信息的一些其他大容量存储设备。

例如，存储器506可存储离散值，以便根据预先制定的旋转来设定为DC电压设定点或AC限功率。替代地或另外，存储器506可存储随机或伪随机DC设定点调整算法。在一些实施方式中，存储器506和更一般来说逆变器单元106不包括或实现MPPT算法。取而代之并且如已在上文所述，MPPT(例如，在最大峰值功率下操作)可独立地由PV模块104中的每一个实现。

通信接口508传输和接收数据、信号和/或命令往返于以下至少一个：中央控制装置，例如中央控制装置126(图1C)；其他逆变器单元106；和本文图1所述的PV系统100的任何其他允许通信的部件。在一些实施方式中，通信接口508包括用于与通信信道直接实体连接的端口，所述通信信道如modbus、CAN总线、PLC通信信道、RF通信信道或与其他允许通信的部件通信的其他通信信道。例如，通信接口508可包括通用串行总线(USB)端口、安全数字(SD)端口、5类电缆(CAT-5)端口或用于与本文所述的PV系统100的其他允许通信的部件有线通信的类似端口。在一些实施方式中，通信接口508包括RF收发器。

过电流保护装置510中的每一个被耦接在逆变器单元106与DC总线102之间。过电流保护装置510中的一个或多个可包括在逆变器单元106内部并作为逆变器单元106的部分。替代地或另外，过电流保护装置510中的一个或多个可在逆变器单元106的外部。过电流保护装置510中的每一个被配置来响应于DC总线102上的电流达到可致使逆变器单元106中的过度或危险温度升高的值和/或响应于检测到短路或接地出错而通过使逆变器单元106与DC总线102电隔离来保护逆变器单元106。

测量电路512包括一个或多个电阻器并且被配置来测量逆变器单元106的某些操作参数。例如，测量电路512可测量DC总线102上的电压，例如DC总线电压。尽管例示为与DC到AC逆变器电路502分离，但是测量电路512可包括在DC到AC逆变器电路502内。在这些和其他实施方式中，可将所测量的DC总线电压与DC电压设定点相比以确定是否对逆变器单元106通电。

C.共同外壳单元

在一些实施方案中，逆变器单元106/120中的每一个被作为离散部件封装。在其他实施方案中，逆变器单元106/120可一起封装在共同外壳单元中，如现在将要描述的。图6A-6C分别例示根据本文所述的至少一些实施方案布置的示例性共同外壳单元600的俯视图、前视图和侧视图。图6A-6C另外包括任意定义的x-y-z坐标轴，以提供各图之间的参考框架。

共同外壳单元600可包括外壳，逆变器单元106/120被定位在所述外壳内。为简单起见，图6A-6C的实施方案仅包括逆变器单元106，所述逆变器单元中只有一些被标记。逆变器单元106在图6A-6C中被实现为印刷电路板(PCB)卡，每一印刷电路板(PCB)卡上具有DC到AC逆变器电路，如图5的DC到AC逆变器电路502。

图6A-6C进一步例示输入引线602A和602B(统称“输入引线602”)、输出引线604A和604B(统称输出引线604”)、卡槽606(为简单起见仅标记了其中的一些)、PCB背板608、冷却风扇610、一个或多个散热窗612、通信接口614和保护装置616。

输入引线602可被耦接至上文所述的DC总线102，并且可从DC总线102接收DC功率。输出引线604可被耦接至上文所述的AC网118，并且可将AC功率输出至AC网118。

卡槽606中的每一个可被配置来接收实现为PCB卡的不同逆变器单元106。卡槽606机械地保持逆变器单元106并且提供逆变器单元106与PCB背板608之间的电接口。

PCB背板608通过输入引线602提供从DC总线102到逆变器单元106的电连接，并且通过输出引线604提供从逆变器单元106到AC网118的电连接。PCB背板608和输入引线602的电连接可将逆变器单元106的DC输入端并联电耦接至DC总线102。PCB背板608和输出引线604的电连接可将逆变器单元106的AC输出端电耦接至AC网118。输出引线604可称为共同AC输出总线，所述共同AC输出总线被电耦接至AC网118并且将逆变器单元106电耦接至AC网118。

替代地或另外，PCB背板608可包括在逆变器单元106中的两个或更多个之间共用的至少一个共同部件。在逆变器单元106中的两个或更多个之间共用的共同部件可包括电容器、滤波电感器或其他部件。

冷却风扇610可被配置来循环空气以便冷却逆变器单元106。

散热窗612可包括翅片或其他大表面积结构，以便将由逆变器单元106产生的热耗散至周围环境。

通信接口614可对应于图5的通信接口508。通信接口614可包括RF收发器、PLC收发器或控制器或其他适合的通信接口。

保护装置616可包括过电流保护装置，如图5的过电流保护装置510、电路断路器、接地出错检测/中断装置或其他适合的保护装置。保护装置616可被电耦接在PCB背板608与输入引线602(和因此DC总线102)之间。

III.PV模块

图7A和7B包括根据本文所述的至少一些实施方案布置的图1A-2的PV模块104中的一个的实例的前视图和后视图。如图7A中最佳所见，PV模块104包括布置成电池排702(为简单起见仅标记了其中的一些)的PV电池114(为简单起见仅标记了其中的一些)。电池排702包括第一排702A和最后一排702B。另外，电池排702如上文所述被电连接成网状拓扑，以使得在操作中，电流大体上单向地流过PV电池114。在图7A的实例中，例如，电流大体上从左到右流过所有PV电池114。美国专利申请第13/664,885号中公开了关于可在本文所述的PV系统100中实现的一些示例性PV模块的另外的细节。

如图7B中最佳所见，PV模块104包括背板115和下安装组件704，所述下安装组件具有输出端子706A、706B(大体上体以单数或复数形式提及为“输出端子(outputterminal)706”或“输出端子(outputterminals)706”)。在所例示的实施方案中，输出端子706A包括负输出端子并且输出端子706B包括正端子。输出端子706中的每一个可包括将PV模块104电耦接至DC总线102(图1A-1C)的自分接总线连接器。在一些实施方式中，自分接总线连接器中的每一个具有至少33mm2的横截面面积。美国专利申请第13/664,885中公开了关于可在本文所述的PV模块104中实现的示例性背板、下安装组件、输出端子和自分接总线连接器(也称为竖管)的另外的细节。

结合参考图7A和7B，PV模块104进一步包括围绕PV模块104的周边的全部或一部分延伸的框架708，如先前相对于图2所提及。尽管不要求，但是如图7A-7B所例示的PV模块104包括设置在框架708的四个拐角处的上框架延伸部104B和下框架延伸部104C，以用于将PV模块104互连至图1A-2的PV系统100中的一个或多个其他PV模块104、一个或多个反射器202和/或齿条连接组件204。美国专利申请第13/957,227号中公开了关于可在本文中实现的示例性框架延伸部和PV模块阵列的另外的细节。

IV.转换器

图8是根据本文所述的至少一些实施方案布置的图1A-1C的转换器116中的一个的实施方案的示意图。转换器116中的每一个可进行类似配置，并且转换器116可容纳在图7B的下安装组件704内的电路卡上。图8中例示的转换器116仅仅是可根据一些实施方案使用的转换器的一个实例。

转换器116可大体上被配置来提供对由对应PV模块104的PV电池114产生的电功率的功率调节，从而将所调节的功率输出输送至DC总线102。在一些实施方案中，“功率调节”包括步进增通电压至预先确定的输出电压；维持对应PV模块104的PV电池114内的最大峰值功率；减少下安装组件704的输入端和输出端处的电流纹波；检测、监测和维持针对直接连接至下安装组件704的输出端的一个或多个蓄电池的编程电荷分布；和/或维持恒定电压源。因此，所调节功率输出可包括以步进增加的电压、最大峰值功率、减少的电流纹波等等向DC总线102的功率输出。通过在本文所述的PV系统100中的PV模块104中的每一个中实现具有此类转换器116的下安装组件704，PV模块104中的每一个独立地控制其自身功率调节以使本文所述的PV系统100的效率最大化。

如图8所示，转换器116包括输入端802、耦接至输入端802并耦接至地面806的电容器804、耦接至输入端802并电容器804的电感器808、耦接至电感器808的开关810、耦接至电感器808并耦接至开关810的二极管812、耦接至二极管812的输出端814、耦接至开关810的控制线路816，和耦接在转换器116与地面806之间的一个或多个测量电路818。

结合参考图1A-2和7A-8，输入端802被电耦接来接收由PV电池114集体产生的功率。地面806被电耦接至背板115。输出端814被电耦接至DC总线102。控制线路816被通信耦接至可包括在下安装组件704中的数字控制器。

数字控制器通过控制线路816将PWM信号提供至开关810，所述开关控制转换器116的开关频率和/或占空比(dutycycle)。替代地或另外，PWM信号相对于其他转换器116的定相(phasing)来控制转换器116的定相。

开关810可包括场效应晶体管(“FET”)、金属氧化物半导体FET(“MOSFET”)、绝缘门双极性晶体管(“IGBT”)、双极性结型晶体管(“BJT”)或其他适合的开关。二极管812可包括肖特基整流器或其他适合的二极管。替代地，可实现FET或其他适合的开关来代替二极管812并且可在同步整流模式中加以操作。

测量电路818包括一个或多个电阻器并且被用来测量转换器116的某些操作参数。例如，测量电路818可测量电感器808中每个开关循环的最大电流积聚量以便维持最大峰值功率。替代地或另外，测量电路818可测量电感器808的充电速率、转换器116的输入电压、转换器116的输出电压等等或其任何组合。

在操作中，转换器116在输入端802处接收由任何PV电池114产生的能量，并且通过由开关810自身接通和关断来将所述能量转换成具有相对较高的电压(称为“步进增通电压”)和较低的电流。在“接通”状态中，开关810闭合以使得流过电感器808的电流增加并且通过开关810和测量电路818而返回地面806。在“关断”状态中，开关810断开以使得流过电感器808的电流减小，流过二极管812和输出端814到达输出总线102。

在转换器116的“接通”状态中，输出端814处的电压是约0伏特。在“关断’状态中，输出端814处的电压取决于通过电感器808的电流的变化率而不是取决于输入端802处的输入电压。继而，通过电感器808的电流的变化率取决于电感器808的电感。因此，输出端814处的步进增通电压取决于电感器808的电感。替代地或另外，输出端814处的步进增通电压取决于开关810的开关频率和/或开关810的占空比。

在连续导电模式中，通过电感器808的电流绝不会达到0安培。通过在连续导电模式中或接近连续导电模式来使转换器116进行接通和关断循环，转换器116在输出端814处产生受调节的功率(例如，具有步进增通电压的功率)，同时在转换器116中使效率最大化并使峰值电流最小化。替代地或另外，转换器116可通过将转换器116的占空比D限制为[(V_out-V_in)/V_out-0.05]<D<0.75而接近连续导电模式来操作，其中V_out和V_in是转换器116的输出电压和输入电压并且可通过测量电路818测量。

在这些和其他实施方案中，开关810通过控制线路816来操作。具体来说，数字控制器在控制线路816上发送信号以便以所需频率和占空比来断开和闭合开关810。因为转换器116的步进增通电压和阻抗中的每一个取决于开关过程的频率和占空比，所以数字控制器可将频率和/或占空比设定在预先确定的频率和/或占空比下，以便优化转换器116的步进增通电压和阻抗。因此，任何单个转换器116可仅部分地用于占空比和频率，并且可为动态负载均衡循环的部分。

在一些实施方案中，增加和降低通过电感器808的电流可致使转换器116的输入电流和/或输出电流的幅值的周期变动。电流幅值的这些周期变动也称为电流纹波。转换器116的输入端802处的电流纹波可引起转换器116的阻抗随电流纹波而变化，从而使得转换器116难以维持最大峰值功率。转换器116的输出端处的电流纹波可在输出总线102上产生噪音，从而可负面地影响耦接至总线102的输出端的负载。

然而，电流纹波可实质上通过操作彼此反相位的转换器116而总体上在电路卡的输入端和输出端处(例如，在转换器116的输入端处和输出端处)减少。当转换器116彼此反相位操作时，转换器116中的一个中的电流纹波的幅值可能正在增加，而转换器116中的另一个中的电流纹波的幅值可能正在降低。转换器116的反相位操作的累积效应可总体上使电路卡的输入端和输出端处的电流纹波平均化。

如上文所提及，电感器808的电流积聚量和/或充电速率的最大值可由转换器116使用来维持对应PV模块104的峰值功率。维持峰值功率可使PV电池114的阵列的未调节功率输出最大化，并且因此使输出至DC总线102的已调节功率最大化。一般来说，维持峰值功率包括(1)识别PV电池114的阵列的功率输出得以最大化所处的峰值功率点，和(2)动态地改变转换器116的阻抗以便有效地匹配负载的阻抗，以使得跨PV电池114的阵列的电压实质上等于所识别的峰值功率点。2009年1月21日申请的美国专利申请第12/357,260号中更详细地公开了示例性峰值功率算法的细节，所述申请以全文引用方式并入本文中。

本文所述的PV系统100的PV模块104中的每一个可包括如相对于图8描述的转换器116。因此，PV模块104中的每一个可被配置来响应于对应PV模块104检测到DC总线电压的值处于第一阈值与大于第一阈值的第二阈值之间而独立地控制所述模块的转换器116中的一个或多个的复合电阻抗，以便如上文所述在最大峰值功率下操作。在一些实施方式中，第一阈值和第二阈值可分别为35伏特和57伏特。美国专利申请第12/815,913号中描述了包括在最大峰值功率下操作之前将DC总线电压升高至第一阈值并且可在本文公开的实施方案中实现的启动序列

在这些和其他实施方式中，PV模块104可被配置来确定在启动时PV系统100可利用的电容和跨功率范围的阻抗。阻抗可包括耦接至DC总线102的逆变器单元106/120的集体阻抗。功率范围可包括PV模块104可集体操作的范围，所述范围可包括从0瓦特到在标准试验条件(例如，25℃、1000瓦特每平方米(W/m2)照射功率)下PV模块104的聚集功率输出容量的范围。

替代地或另外，PV模块104中的每一个可被配置来响应于对应PV模块104检测到DC总线电压的值大于第二阈值而独立地从在最大峰值功率下的操作转变到恒定电压模式。由于例如校准差异，PV模块104可能不会在任何给定时间检测到相同的DC总线电压。因而，首先检测到DC总线电压大于第二阈值的那些PV模块104可首先转变到恒定电压模式。在一些情形中，如果足够的其他PV模块104转变到恒定电压模式并且由此保持DC总线电压处于未检测PV模块104将检测到DC总线电压大于第二阈值时所处电平之下的电平，那么一些PV模块104可能不会检测到DC总线电压大于第二阈值。

在一些实施方式中，PV模块104的DC容量显著地大于逆变器单元106/120的AC容量，而无需DC布线(例如，DC总线102)被设定成DC容量的大小。PV模块104的DC容量指的是在标准试验条件下PV模块104的聚集功率输出容量。逆变器单元106/120的AC容量指的是逆变器单元106/120的聚集最大AC功率输出容量，通常被定义为标称AC电压和最大AC电流输出。DC容量可大于AC容量约两倍(或更多倍)，并且DC总线的大小可小于DC容量并且不与DC容量匹配。取而代之，DC总线的大小可与相对低的AC容量匹配，因为PV模块104按需要单独地实现功率的限功率(例如，转变到恒定电压模式)。DC容量与AC容量之间的差异可提供来自本文所述的PV系统的更合乎需要的AC功率输出，其中与DC容量匹配或更紧密地匹配AC容量的PV系统相比，AC功率输出对照射的变动具有相对较少的依赖性，在当天较早时达到最大值并且在当天的稍后时间维持所述最大值。

V.逆变器单元的机械附接

图9是根据本文所述的至少一些实施方案布置的图1A-1C的伸长支撑件900和逆变器单元106的实例的透视图。图9进一步例示任选的熔断组合器(fusedcombiner)902和端板904A和904B(统称“端板904”)。

从逆变器106的DC输入端到DC总线102的电连接可选路通过熔断组合器902。替代地或另外，逆变器单元106的AC输出端可被菊链式并联(例如，并联电连接)至AC网118。

图10A和10B包括根据本文所述的至少一些实施方案布置的图9的伸长支撑件900的透视端视图和端视图。

结合参考图9-10B，伸长支撑件900可包括由任何适合的材料(如铝)形成的挤出杆。伸长支撑件900可替代地或另外包括一个或多个挤出半圆柱形狭槽1002，所述狭槽与伸长支撑件900的长度直接平行地延伸。在一些实施方式中，挤出半圆柱形狭槽1002可延伸伸长支撑件900的整个长度。端板904可被机械地耦接至伸长支撑件900的相反末端，所述耦接由每一相反末端处的至少一个螺钉来进行。螺钉可被旋拧接收在挤出半圆柱形狭槽1002中的对应一个狭槽中。

例如，端板904A可被机械地耦接至伸长支撑件900的第一末端，所述耦接由在伸长支撑件900的第一末端处旋拧接收在对应挤出半圆柱形狭槽1002中的一个、两个、三个或四个螺钉来进行。类似地，端板904B可被机械地耦接至伸长支撑件900的相反末端，所述耦接由在伸长支撑件900的相反末端处旋拧接收在对应挤出半圆柱形狭槽1002中的一个、两个、三个或四个螺钉来进行。

端板904可被配置来将具有所附接逆变器单元106和熔断组合器902的伸长支撑件900机械地耦接至PV系统100。例如，端板可被配置来将具有所附接逆变器单元106和熔断组合器902的伸长支撑件900机械地耦接至PV系统100内的反射器的框架，如图2的PV系统100的反射器202的框架202。替代地或另外，端板904可将具有所附接逆变器单元106的伸长支撑件900电接地至PV系统的地面。

在一些实施方式中，端板904中的每一个包括下文更详细地描述的至少一个突舌906(为简单起见仅标记了其中的一个)。突舌906可从端板904中的每一个冲压形成。

如图10A-10B所例示，伸长支撑件900可进一步包括延伸伸长支撑件900的长度的一个或多个通道1004(为简单起见仅标记了其中的一个)。通道1004中的每一个可包括颈部部分、垫圈部分和头部部分，分别大体上以1004A、1004B和1004C来表示。

颈部部分1004A的宽度可被设定大小来将多个螺纹紧固件中的每一个的轴杆部分容纳在颈部部分之间，所述螺纹紧固件用于将逆变器单元106机械地耦接至伸长支撑件900。例如，颈部部分1004A的宽度可稍微大于螺纹紧固件的轴杆部分的直径。

垫圈部分1004B的宽度可被设定大小来将垫圈容纳在颈部部分之间，所述垫圈处于螺纹紧固件的轴杆部分中。例如，垫圈部分1004B的宽度可稍微大于垫圈的直径。

头部部分1004C的宽度可被设定大小来将螺纹紧固件中的每一个的头部部分容纳在所述头部部分之间，所述螺纹紧固件用于将逆变器单元106机械地耦接至伸长支撑件900。例如，头部部分1004A的宽度可稍微大于螺纹紧固件的头部部分的直径。

结合参考图9-10B，耦接至逆变器单元106中的每一个或从逆变器单元106中的每一个伸出的一个或多个逆变器托架908(为简单起见仅标记了其中的一些)可使用上述螺纹紧固件而机械地耦接至伸长支撑件900并电接地至伸长支撑件900。

图11是根据本文所述的至少一些实施方案布置的图2的PV系统100的一部分的透视图。具体来说，图11例示反射器框架202A的一部分和齿条连接组件204的一部分。

图11另外例示机械耦接并电耦接至框架202A的齿条连接板1102。伸长支撑件900的长度可约等于框架202A的宽度，并且第二齿条连接板1102(未例示)可被机械耦接和电耦接在框架202A的相反侧。在这个配置中，两个齿条连接板1102可彼此间隔分开一定距离，以便将伸长支撑件900和两个所附接端板904容纳在齿条连接板之间，其中端板904中的每一个与两个齿条连接板1102中的对应一个齿条连接板直接实体接触。

齿条连接板1102中的每一个可界定狭槽1104。每一狭槽1104可被配置来在其中接收对应端板904的突舌906，以便在安装期间至少暂时地将伸长支撑件900和所附接逆变器单元106固定至框架202。齿条连接板1102和端板904可进而将伸长支撑件900和所附接逆变器单元106悬置在框架202A之下，靠近伸长支撑件900和所附接逆变器单元106的最终安装位置。利用悬置在框架202A之下的接近最终安装位置中的伸长支撑件900和所附接逆变器单元106，安装人员可按需要调整伸长支撑件900和所附接逆变器单元106的定位，并随后使用一个或多个螺纹紧固件、销、夹子、粘着剂或其他适合的紧固件来将每一端板904永久地或半永久地机械耦接至对应齿条连接板1102。

本文所述的实施方式可包括专用或通用计算机的使用，所述计算机包括各种计算机硬件或软件模块，如在下文更详细地讨论。

本文所述的实施方式可使用计算机可读介质来实现，所述计算机可读介质用于携带计算机可执行指令或数据结构或使计算机可执行指令或数据结构存储在所述介质上。此种计算机可读介质可为可由通用或专用计算机存取的任何可利用的介质。例如而无限制地，此种计算机可读介质可包括非暂时性计算机可读存储介质，包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储设备、磁盘存储设备或其他磁性存储装置或任何其他存储介质，所述其他存储介质可用于携带或存储呈计算机可执行指令或数据结构形式的所需程序代码并且可由通用或专用计算机存取。上述各项的组合也可包括在计算机可读介质的范围内。

计算机可执行指令包括例如致使通用计算机、专用计算机或专用处理装置进行某一功能或功能群组的指令和数据。尽管已经以对结构特征和/或方法动作特定的语言描述了主题，但是应理解所附权利要求书中定义的主题不必限于上文所述的特定特征或动作。相反，上文所述的特定特征和动作以实现权利要求书的实例形式来公开。

如本文所使用，术语“模块”或“部件”可指在计算系统上执行的软件对象或例行程序。本文所述的不同部件、模块、引擎和服务可作为在计算系统上执行(例如，作为单独的线程执行)的对象或过程而实现。虽然本文所述的系统和方法优选地在软件中实现，但是在硬件中的实现或软件和硬件的组合也是可能的并且予以涵盖。在本说明书中，“计算实体”可为如本文中先前定义的任何计算系统，或在计算系统上运行的任何模块或模块化程序(modulate)的组合。

本发明可在不脱离本发明的精神或基本特性的情况下以其他特定形式来体现。所描述的实施方案将在所有方面仅视为说明性的而不是限制性的。除非上下文另外规定，否则各种实施方案不会彼此互相排斥并且可以任何所需组合来合并。因此，本发明的范围由所附权利要求书而不是前述描述来指示。在权利要求书的等效物的含义和范围内的所有变化都将包含在权利要求书的范围内。

Claims

1.一种光伏系统，包括：

直流电(DC)总线；

并联电耦接至所述DC总线的多个光伏模块，其中：

所述光伏模块中的每一个包括一个或多个DC到DC功率转换电路；

所述光伏模块中的每一个被配置来响应于所述对应光伏模块检测到所述DC总线上的DC总线电压的值处于第一阈值与大于所述第一阈值的第二阈值之间而独立地控制所述对应一个或多个DC到DC功率转换电路的复合电阻抗以在最大峰值功率下操作；并且

所述光伏模块中的每一个被配置来响应于所述对应光伏模块检测到所述DC总线电压的所述值大于所述第二阈值而独立地从在最大峰值功率下的操作转变到恒定电压模式；和

多个逆变器单元，所述逆变器单元具有并联电耦接至所述DC总线的DC输入端并且具有电耦接至交流电(AC)网的AC输出端，其中：

所述逆变器单元中的每一个具有DC电压设定点，所述DC电压设定点具有与所述其他逆变器单元中的至少一些的DC电压设定点不同的值；

所述逆变器单元中的每一个被配置来响应于所述对应逆变器单元检测到所述DC总线电压的所述值大于或等于所述对应逆变器单元的所述对应DC电压设定点而开始将所述DC总线上的DC功率独立地转换成输出至所述AC网的AC功率。

2.一种光伏系统，包括：

直流电(DC)总线；

并联电耦接至所述DC总线的多个光伏模块；和

多个逆变器单元，所述逆变器单元具有并联电耦接至所述DC总线的DC输入端并且具有电耦接至交流电(AC)网的AC输出端。

3.如权利要求2所述的光伏系统，其中：

所述光伏模块中的每一个包括一个或多个DC到DC功率转换电路，所述DC到DC功率转换电路将调节的功率输出输送至所述DC总线；

所述DC总线包括两个连续伸长电导体，每一伸长电导体具有至少33平方毫米(mm²)的横截面面积；并且

所述光伏模块中的每一个包括两个自分接总线连接器，所述自分接总线连接器将所述光伏模块电耦接至所述DC总线，所述自分接总线连接器中的每一个具有至少33mm²的横截面面积。

4.如权利要求2所述的光伏系统，其中：

每一逆变器单元具有DC电压设定点；并且

每一逆变器单元被配置来响应于所述对应逆变器单元检测到所述DC总线上的所述DC总线电压大于或等于所述对应DC电压设定点而从所述DC总线汲取DC功率，全部都而无需考虑所述DC总线上的总DC功率或其他逆变器单元是否从所述DC总线汲取DC功率。

5.如权利要求2所述的光伏系统，其中：

所述逆变器单元中的每一个具有DC电压设定点，所述DC电压设定点具有与所述其他逆变器单元中的至少一些的DC电压设定点不同的值；并且

由所述逆变器单元中的每一个从DC功率到AC功率转换的功率量取决于所述DC总线上的总DC功率和所有所述其他逆变器单元的DC电压设定点。

6.如权利要求2所述的光伏系统，其中

所述光伏模块中的至少一个包括一个或多个DC到DC功率转换电路；

所述光伏模块的所述至少一个中的每一个被配置来响应于所述对应光伏模块检测到所述DC总线上的DC总线电压的值处于第一阈值与大于所述第一阈值的第二阈值之间而独立地控制所述对应一个或多个DC到DC功率转换电路的复合电阻抗以在最大峰值功率下操作；并且

所述光伏模块的所述至少一个中的每一个被配置来响应于所述对应光伏模块检测到所述DC总线电压的所述值大于所述第二阈值而独立地从在最大峰值功率下的操作转变到恒定电压模式。

7.如权利要求6所述的光伏系统，其中：

所述光伏模块的DC容量大于所述逆变器单元的AC容量约两倍；并且

所述DC总线的大小小于所述DC容量并且不与所述DC容量匹配。

8.如权利要求2所述的光伏系统，其中：

所述光伏系统被配置来在顺序操作周期期间操作，在所述顺序操作周期中的每一个周期期间，所述光伏系统产生功率，并且在所述顺序操作周期之间，所述光伏系统不产生功率；

所述逆变器单元中的每一个具有DC电压设定点，所述DC电压设定点在操作周期与操作周期间有所变化，以使得对每一逆变器单元来说，所述对应DC电压设定点在所述操作周期中的第一操作周期期间具有不同于在所述操作周期中的第二后续操作周期期间的值；并且

在所述操作周期中的每一个周期期间，所述逆变器单元中的每一个的所述DC电压设定点具有与所述其他逆变器单元的至少一些的DC电压设定点不同的值。

9.如权利要求2所述的光伏系统，进一步包括耦接在所述逆变器单元与所述DC总线之间的多个过电流保护装置，其中所述过电流保护装置中不同的一个被耦接在所述DC总线与每一对应逆变器单元之间。

10.如权利要求2所述的光伏系统，其中：

每一逆变器单元具有DC电压设定点；

所述光伏系统不包括协调或控制所述逆变器单元的操作的中央控制装置；并且

能量从所述DC总线到所述AC网的流动可由所述逆变器单元中的每一个独立地响应于所述DC总线的DC总线电压与所述对应DC电压设定点之间的差异来控制。

11.如权利要求2所述的光伏系统，其中：

每一逆变器单元具有DC电压设定点；并且

每一逆变器单元具有DC电压设定点对所述DC总线上功率的有限斜率，以使得当所述DC总线上功率增加时，每一逆变器单元的所述对应DC电压设定点增加。

12.如权利要求2所述的光伏系统，其中：

所述光伏模块被配置来确定在启动时所述光伏系统可利用的电容和跨功率范围的阻抗；并且

所述光伏模块被配置来调整所述DC总线上功率变化的最大速率，以便将所述光伏模块的输出容量与所述逆变器单元的逆变器容量匹配。

13.如权利要求2所述的光伏系统，其中：

所述DC电压设定点的值跨所述逆变器单元非对称分布，以使得：

所述DC电压设定点的一个或多个第一值各自与所述逆变器单元中不同的单一逆变器单元相关联；并且

各自高于所述一个或多个第一值的所述DC电压设定点的一个或多个第二值各自与所述逆变器单元中两个或更多个的不同组相关联。

14.如权利要求2所述的光伏系统，进一步包括中央控制装置，所述中央控制装置被通信耦接至所述逆变器单元并且被配置来协调和/或控制所述逆变器单元的操作。

15.如权利要求14所述的光伏系统，其中：

每一逆变器单元被配置来响应于从所述中央控制装置接收的启用信号或禁用信号而接通或断开；并且

所述中央控制装置与所述逆变器单元之间的通信是单向的，并且仅仅从所述中央控制装置到所述逆变器单元，并且不包括从任何所述逆变器单元到所述中央控制装置的以确认对从所述中央控制装置接收的所述启用信号或禁用信号的响应的握手或其他通信。

16.如权利要求14所述的光伏系统，其中：

所述逆变器单元被分成群组，每一群组具有识别所述对应群组的不同群组号；

每一逆变器单元具有唯一地识别对应群组内的所述逆变器单元的识别号，每一逆变器单元的所述群组号和识别号集体地唯一识别所述光伏系统内的所述对应逆变器单元；

所述中央控制装置进一步被配置来响应于确定出断开包括在一个或多个群组中的对应于一个或多个群组号的所述逆变器单元将提高所述光伏系统的效率而广播所述一个或多个群组号；

每一逆变器单元被配置来响应于接收到来自所述中央控制装置的广播而断开，所述广播包括所述对应逆变器单元的所述群组号；并且

所述中央控制装置与所述逆变器单元之间的通信不包括从任何所述逆变器单元到所述中央控制装置的用以确认对所述广播的响应的握手或其他通信。

17.如权利要求16所述的光伏系统，其中响应于接收到包括所述对应逆变器单元的所述群组号的所述广播而断开的每一逆变器单元被配置来在经过预先制定的持续时间之后并且在没有接收到来自所述中央控制装置的用以接通和恢复操作的通信的情况下接通并恢复操作。

18.如权利要求14所述的光伏系统，其中：

能量存储装置被电耦接所述DC总线；

所述逆变器单元中的每一个具有DC电压设定点，所述DC电压设定点具有的值小于所述能量存储装置的下电荷阈值；并且

所述逆变器单元中的每一个被配置来响应于来自所述中央控制装置的启用信号和响应于所述能量存储装置的电压大于或等于所述对应逆变器单元的所述对应DC电压设定点，通过所述DC总线将来自所述能量存储装置的功率输出至所述AC网。

19.如权利要求14所述的光伏系统，其中以下至少一项：

所述AC网包括三相AC网；所述逆变器单元中一个或多个的第一组被电耦接至所述AC网的第一相位；所述逆变器单元中一个或多个的第二组被电耦接至所述AC网的第二相位；所述逆变器单元中一个或多个的第三组被电耦接至所述AC网的第三相位；并且所述中央控制装置进一步被配置来选择性地启用或禁用所述第一组、所述第二组和所述第三组中的每一组以达相位平衡；并且

所述逆变器单元中一个或多个的第四组具有第一无功功率(VAR)设置；所述逆变器单元中一个或多个的第五组具有不同于所述第一VAR设置的第二VAR设置；并且所述中央控制装置进一步被配置来选择性地启用或禁用所述第四组和所述第五组中的每一组以调整所述光伏系统的VAR。

20.如权利要求14所述的光伏系统，进一步包括多个故障转移逆变器单元，所述故障转移逆变器单元具有并联电耦接至所述DC总线的DC输入端并且具有电耦接至所述AC网的AC输出端，其中：

所述故障转移逆变器单元被半永久地禁用；

所述中央控制装置被配置来检测故障逆变器单元；并且

所述中央控制装置被配置来响应于检测到所述故障逆变器单元而启用故障转移逆变器单元。

21.如权利要求14所述的光伏系统，其中：

所述中央控制装置进一步被配置来进行以下至少一项：设定所述逆变器单元的DC电压设定点，并且启用和/或禁用所述逆变器单元的操作；并且

所述中央控制装置进一步被配置来通过电力线载波通信或射频(RF)通信中的至少一个来与所述逆变器单元通信，以便将DC电压设定点、启用信号和/或禁用信号传达至所述逆变器单元。

22.如权利要求2所述的光伏系统，其中：

所述逆变器单元通信地耦接在一起；

所述逆变器单元被配置来彼此通信以协调向所述逆变器单元中的每一个指定DC电压设定点；并且

所述逆变器单元进一步被配置来通过电力线载波通信或射频(RF)通信中的至少一个彼此通信。

23.如权利要求22所述的光伏系统，其中基于以下至少一个来每天至少一次对所述逆变器单元指定DC电压设定点：

每一逆变器单元的总通电时间；

跨所述对应逆变器单元的通电时间的多个温度范围并同时在所述温度范围中的对应一个范围下操作时每一逆变器单元的累积总和乘以所述温度范围中的所述对应一个范围内的温度；

每一逆变器单元的自监测效率；

每一逆变器单元的当前温度；和

每一逆变器单元的AC电压输出。

24.如权利要求2所述的光伏系统，其中：

以下至少一项：

所述光伏系统进一步包括中央控制装置，所述中央控制装置被通信耦接至所述逆变器单元并且被配置来协调和/或控制所述逆变器单元的操作；并且

响应于所述中央控制装置的故障、与所述中央控制装置通信的故障或彼此通信的故障，所述逆变器单元中的每一个被配置来进行以下至少一项：

独立地设定所述对应逆变器单元的DC电压设定点；并且

基于所述DC总线上的DC总线电压并且基于所述对应逆变器单元的所述DC电压设定点独立于所述其他逆变器单元操作。

25.如权利要求24所述的光伏系统，其中所述逆变器单元中的每一个的DC电压设定点被配置来基于所述对应逆变器单元的温度进行调整，包括：

响应于所述对应逆变器单元的温度增加阈值量或处于第一温度阈值或高于第一温度阈值而增加所述对应逆变器单元的所述DC电压设定点的值；并且

响应于所述对应逆变器单元的所述温度降低所述阈值量或处于第二温度阈值或低于第二温度阈值而降低所述对应逆变器单元的所述DC电压设定点的所述值，所述第二温度阈值低于所述第一温度阈值。

26.如权利要求2所述的光伏系统，其中：

所述逆变器单元中一个或多个的第一组具有在第一功率范围中的峰值效率；

所述逆变器单元中一个或多个的第二组具有在第二功率范围中的峰值效率；

所述第二功率范围的最小值大于所述第一功率范围的最大值；并且

所述第一组中的每一逆变器单元的DC电压设定点具有比所述第二组中的每一逆变器单元的DC电压设定点低的值。

27.如权利要求2所述的光伏系统，进一步包括共同外壳单元和包括在所述共同外壳单元内的共同印刷电路板(PCB)背板，其中：

所述逆变器单元中的每一个被包含在安装于所述共同外壳单元内的不同PCB卡中；

所述逆变器单元通过所述PCB背板并联电耦接至所述DC总线；并且

所述PCB背板包括共同AC输出总线，所述共同AC输出总线被电耦接至所述AC网并且所述逆变器单元通过所述共同AC输出总线电耦接至所述AC网。

28.如权利要求27所述的光伏系统，其中所述PCB背板包括在所述逆变器单元中的两个或更多个之间共用的至少一个共同部件。

29.如权利要求2所述的光伏系统，其中所述逆变器单元中的每一个被配置来响应于所述对应逆变器单元的温度达到温度阈值而缩限AC功率输出。

30.如权利要求2所述的光伏系统，进一步包括能量存储装置，所述能量存储装置与所述光伏模块并联电耦接至所述DC总线。

31.如权利要求30所述的光伏系统，其中：

所述逆变器单元中的每一个被配置用于二元操作，所述二元操作包括在单一功率电平下接通或断开；

所述逆变器单元中的每一个被配置来在小于或等于所述光伏系统的操作电压范围的电压范围下操作；并且

所述操作电压范围包括从所述能量存储装置的下电荷阈值到上电荷阈值的范围；

32.如权利要求30所述的光伏系统，其中：每一逆变器单元被配置来在操作并响应于功率限制命令的同时限制其输出功率，所述功率限制命令指示目标输出功率电平。

33.如权利要求2所述的光伏系统，其中所述逆变器单元包括第一逆变器单元，所述光伏系统进一步包括一个或多个辅助逆变器单元，所述辅助逆变器单元具有与所述第一逆变器单元的DC输入端并联电耦接的DC输入端，并且具有被电耦接至与所述AC网隔离的辅助AC电路的AC输出端。

34.如权利要求33所述的光伏系统，其中：

所述一个或多个辅助逆变器单元中的每一个具有DC电压设定点，所述DC电压设定点具有的值低于所述第一逆变器单元的任何DC电压设定点值，以使得在能量被输送至所述AC网之前，能量被输送至所述辅助AC电路；或

所述一个或多个辅助逆变器单元中的每一个具有DC电压设定点，所述DC电压设定点具有的值高于所述第一逆变器单元的任何DC电压设定点值，以使得在能量被输送至所述辅助AC电路之前，能量被输送至所述AC网。

35.如权利要求33所述的光伏系统，进一步包括能量存储装置，所述能量存储装置被耦接至所述DC总线并且被配置来支持电耦接至所述辅助AC电路的负载的浪涌电流需求。

36.如权利要求33所述的光伏系统，进一步包括能量存储装置，所述能量存储装置与所述光伏模块并联电耦接至所述DC总线。

37.如权利要求2所述的光伏系统，进一步包括AC到DC转换器，所述AC到DC转换器连接在所述AC网与所述DC总线之间并且被配置来将来自所述AC网的AC能量转换成所述DC总线上的DC能量，以便进行以下至少一项：

对耦接至所述DC总线的能量存储装置再充电；并且

对一个或多个辅助逆变器单元供电，所述辅助逆变器单元具有与所述第一逆变器单元的DC输入端并联电耦接的DC输入端，并且具有电耦接至与所述AC网隔离的辅助AC电路的AC输出端。

38.如权利要求2所述的光伏系统，进一步包括伸长支撑件，所述逆变器单元中的每一个被附接至所述伸长支撑件。

39.如权利要求38所述的光伏系统，进一步包括多个反射器，其中：

所述伸长支撑件和所述逆变器单元被安装至所述光伏系统，处于所述反射器中的至少一个后方；并且

所述反射器被配置来将入射于所述反射器上的至少一些照射反射到所述光伏模块上，以使得所述反射光不入射于所述伸长支撑件和所述逆变器单元。

40.如权利要求38所述的光伏系统，其中：

所述伸长支撑件包括挤出杆；

所述伸长支撑件包括形成在所述挤出杆中的挤出半圆柱形狭槽，所述狭槽在与所述伸长支撑件的长度平行的方向上延伸；

所述光伏系统进一步包括机械地耦接至所述挤出杆的相反末端的两个端板，所述耦接由在所述相反末端中的每一个处的至少一个螺钉进行，所述至少一个螺钉被旋拧接收在所述相反末端中的所述对应一个末端处的所述挤出半圆柱形狭槽中的至少一个中；并且

所述两个端板被配置来将具有所述附接逆变器单元的所述挤出杆机械地耦接至所述光伏系统。

41.如权利要求39所述的光伏系统，进一步包括：

两个端板，所述端板机械地耦接至所述伸长支撑件的相反末端；和

两个齿条连接板，所述齿条连接板机械地耦接至框架，所述框架支撑所述光伏系统的所述反射器中的所述至少一个和/或其他元件，其中：

所述两个齿条连接板彼此间隔分开一定距离，以便将所述伸长支撑件和所述两个所附接端板容纳在所述齿条连接板之间，其中所述两个端板中的每一个与所述两个齿条连接板中的对应一个齿条连接板直接实体接触；

所述两个端板中的每一个包括突舌，所述突舌远离所述伸长支撑件延伸；并且

所述两个齿条连接板中的每一个界定狭槽，所述狭槽被配置来在其中接收所述两个端板中的所述对应一个端板的所述突舌，以便在安装期间至少暂时地将所述伸长支撑件和所述逆变器单元固定至所述框架。