CN110301081B - 分布式/集中式优化器架构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于从光伏模块的组合提供功率、电压和/或电流的技术。一方面，系统具有集中式功率优化器，其位于一组分布式功率优化器与太阳能逆变器之间。每个分布式功率优化器可以与一个光伏模块的DC输出相连，并且可以用于调节光伏模块的功率输出。可以将分布式功率优化器的组合DC电压提供给集中式功率优化器的输入。

Description

分布式/集中式优化器架构
优先权要求
本申请要求第15/650,370号美国专利申请的在先优先权，该美国申请要求由Dai等人于2017年2月16日递交的发明名称为“光伏面板不匹配自适应分布式/集中式优化器架构”的第62/459,774号美国临时专利申请的在先优先权，该在先申请的全部内容以引用的方式并入本文。
技术领域
本申请提供一种用于从光伏模块的组合提供功率、电压和/或电流的技术。
背景技术
光伏模块产生直流(DirectCurrent，简称DC)电压。通常，一个光伏模块的DC电压和DC电流远低于交流(Alternating Current，简称AC)电网所需的电压和电流需求。通常，许多光伏模块在光伏发电系统内组合使用，从而为交流电网提供必要的电压和电流。直流电压/电流也需要转换为交流电压/电流。
一个严峻的挑战在于运行光伏模块以获得最大功率效率。对于至少一些光伏模块而言，存在一个输出电压。在该电压下，光伏模块将产生最大功率输出。最大功率可能随太阳能辐射和光伏面板温度等因素的变化而变化。另外，各种光伏模块的条件之间可以不同。因此，为了使光伏发电系统以最佳或接近最佳的功率效率运行，各种光伏模块可能需要在不同的输出电压下运行。
对诸如从一组DC电池提供功率等其它发电系统进行操作也存在一些挑战。
发明内容
第一实施例包括一种系统，包括：光伏模块，其中，每个光伏模块都具有DC电压输出。所述系统还具有分布式功率优化器，其中，每个分布式功率优化器都具有与其中一个所述光伏模块的所述DC电压输出相连的输入和DC电压输出。所述系统还具有集中式优化器，具有DC电压输出和与一组分布式功率优化器的所述组合DC电压输出相连的输入。
结合第一实施例，在第二实施例中，所述集中式优化器用于在旁路模式和升压模式下运行。
结合第一至第二实施例，在第三实施例中，所述系统还包括控制逻辑，用于：根据所述多个分布式功率优化器中一个或多个的状况，在所述旁路模式和所述升压模式之间切换所述集中式优化器。
结合第一至第三实施例，在第四实施例中，所述系统还包括控制逻辑，用于：根据达到最大允许量的所述多个分布式功率优化器中一个或多个的DC电压输出的大小，将所述集中式优化器从所述旁路模式切换至所述升压模式。
结合第一至第四实施例，在第五实施例中，所述系统还包括控制逻辑，用于：根据所述集中式优化器将所述集中式优化器从所述旁路模式切换至所述升压模式，其中，所述集中式优化器不能将所述集中式优化器的所述DC电压输出维持在目标水平。
结合第一至第五实施例，在第六实施例中，所述集中式优化器包括所述集中式优化器的所述输入与所述集中式优化器的所述DC电压输出之间的开关，其中，在所述旁路模式下，所述开关直接将所述集中式优化器的所述输入连接到所述集中式优化器的所述输出。
结合第一至第六实施例，在第七实施例中，所述系统还包括控制逻辑，用于相对于所述集中式优化器处于所述旁路模式时的所述多个分布式功率优化器的所述组合DC电压输出，降低所述集中式优化器处于所述升压模式时的所述多个分布式功率优化器的所述组合DC电压输出。
结合第一至第七实施例，在第八实施例中，所述集中式优化器用于维持所述集中式优化器的所述DC电压输出在所述升压模式和所述旁路模式下大致相同的大小。
结合第一至第八实施例，在第九实施例中，所述系统还包括具有DC电压输入和AC电压输出的DC到AC转换器，其中，所述DC到AC转换器的所述DC电压输入耦合到所述集中式优化器的所述DC电压输出。
结合第一至第九实施例，在第十实施例中，所述系统还包括控制逻辑，用于将所述多个分布式功率优化器的运行状态上报给所述集中式优化器，其中，所述运行状态包括以下中的一个或多个：分布式功率优化器的正常状态、分布式功率优化器限制其输出电压的输出电压限制状态，或者分布式功率优化器限制其输出功率的输出功率限制状态。
结合第一至第十实施例，在第十一实施例中，所述系统还包括控制逻辑，用于将异常状况上报给所述多个分布式功率优化器中的一个或多个，其中，所述异常状况包括以下中的一个或多个：所述集中式优化器的所述输入的欠压状况或所述集中式优化器的所述输入的过压状况。
第十二实施例包括一种调节功率的方法，包括：运行多个分布式功率优化器以调节多个光伏模块的功率输出，其中，每个分布式功率优化器具有DC电压输出和与其中一个所述光伏模块的所述DC电压输出相连的输入；为集中式优化器提供所述多个分布式功率优化器的总DC电压输出；在升压模式或旁路模式下运行集中式优化器；为太阳能逆变器的输入提供所述集中式优化器的DC输出电压。
结合第十二实施例，在第十三实施例中，所述在升压模式或旁路模式下运行集中式优化器包括：根据所述多个分布式功率优化器中一个或多个的状况，在所述升压模式下运行所述集中式优化器。
结合第十二至第十三实施例，在第十四实施例中，所述状况是所述多个分布式功率优化器中的第一个，其输出电压钳位至最大允许电压。
结合第十二至第十四实施例，在第十五实施例中，所述在升压模式或旁路模式下运行集中式优化器包括：根据上报正常状态的所述所有多个分布式功率优化器，在所述旁路模式下运行所述集中式优化器；根据上报异常状态的所述多个分布式功率优化器中的一个或多个，在所述升压模式下运行所述集中式优化器。
结合第十二至第十五实施例，在第十六实施例中，所述在升压模式或旁路模式下运行集中式优化器包括：当从所述旁路模式进入到所述升压模式时，减小所述输入的所述DC电压与所述集中式优化器的所述输出的比率。
第十七实施例包括一种光伏功率传输系统，包括：多个串联和/或并联连接的集中式优化器系统。每个集中式优化器系统包括：多个串联连接的电源模块。每个电源模块包括：多个光伏模块，其中，每个光伏模块都具有DC电压输出；多个分布式功率优化器，其中，每个分布式功率优化器都具有与其中一个所述光伏模块的所述DC电压输出相连的输入和DC电压输出；集中式优化器，具有DC电压输出和与一组分布式功率优化器的所述组合DC电压输出相连的输入。
结合第十七实施例，在第十八实施例中，所述系统还包括：具有输入的太阳能逆变器，其中，所述输入接收所述集中式优化器系统的串联连接串中的所述集中式优化器的组合DC电压输出。
结合第十七至第十八实施例，在第十九实施例中，所述多个集中式优化器系统包括并联连接的所述集中式优化器系统的多个串联连接串，其中，所述太阳能逆变器输入接收每个串联连接串中所述集中式优化器的组合DC电压输出。
结合第十七至第十九实施例，在第二十实施例中，每个集中式优化器用于在旁路模式和升压模式下运行。另外，控制逻辑用于根据所述多个分布式功率优化器中一个或多个的状况，在所述旁路模式和所述升压模式之间切换其中一个集中式优化器。
提供本发明内容是为了简单介绍一些概念，而这些概念会在具体实施例中进一步描述。本发明内容并非旨在确定所要求保护主题的关键特征或基本特征，也不旨在帮助确定所要求保护主题的范围。所要求保护的主题不限于解决背景技术中提到的任何或全部问题的实施方式。
附图说明
本发明的各方面通过举例的方式示出但不受附图的限制，附图中相同的附图标记表示相同的元件。
图1是具有与每个光伏(photovoltaic，简称PV)面板相关联的微逆变器的传统系统的示例；
图2是具有DC分布式功率优化器的传统系统的示例；
图3A是用于转换DC电源的功率的串联堆叠系统的一个实施例的图；
图3B是用于转换DC电源的功率的串联堆叠系统的一个实施例的图；
图4A是用于转换PV模块的功率的串联堆叠系统的一个实施例的图；
图4B是用于转换PV模块的功率的串联堆叠系统的一个实施例的图；
图5A是用于转换PV模块的功率并存储到电池中的串联堆叠系统的一个实施例的图；
图5B是用于转换PV模块的功率并存储到电池中的串联堆叠系统的一个实施例的图；
图6A是可以用于串联堆叠系统的电源单元的一个实施例；
图6B描述了DC到DC转换器可以在升压模式下运行的电源单元的一个实施例；
图6C描述了DC到DC转换器可以在降压模式下运行的电源单元的一个实施例；
图7是具有可以在降压模式下运行的DC到DC转换器的电源单元的一个实施例；
图8A是具有可以在升压模式和降压模式下运行的DC到DC转换器的电源单元的一个实施例；
图8B是具有可以在降压模式下运行的DC到DC转换器的电源单元的一个实施例；
图8C是具有可以在升压模式下运行的DC到DC转换器的电源单元的一个实施例；
图9是具有可以在降压模式下运行的DC到DC转换器的电源单元的一个实施例；
图10A至图10C描述了可以用于DC到DC转换器的电气元件的各种实施例；
图11A是具有功率调节电路的电源单元的一个实施例的图；
图11B是运行串联堆叠系统的过程的一个实施例的流程图；
图11C是具有多个串联堆叠系统的光伏功率传输系统的一个实施例的图；
图12是具有集中式优化器的分布式/集中式优化器系统的一个实施例的图；
图13A是具有集中式优化器的分布式/集中式优化器系统的一个实施例的图；
图13B是具有集中式优化器的分布式/集中式优化器系统的一个实施例的图；
图14和图15是集中式优化器以不同方式集成到系统中的分布式/集中式优化器系统的实施例的图；
图16A和图16B是集中式优化器的可替代实施例的图；
图17A和图17B是集中式优化器的可替代实施例的图；
图18是具有多个集中式优化器系统的光伏功率传输系统的一个实施例的图；
图19是分布式功率优化器和集中式优化器的一个实施例的图；
图20是运行分布式/集中式优化器系统的过程的一个实施例的流程图；
图21是示例性计算机系统。
具体实施方式
本发明涉及用于从DC电源的组合提供功率、电压和/或电流的技术。DC电源可能是电源。在一个实施例中，DC电源是光伏(例如，太阳能)模块。在一个实施例中，DC电源是DC电池。
串联堆叠系统的一个实施例包括具有与每个DC电源相关联的DC到DC转换器(例如，功率优化器)的DC电源(例如，光伏模块)栈。DC到DC转换器的输出电容器与其DC电源串联连接。因此，在该实施例中，存在DC电源串和串联电连接的输出电容器。因此，本实施例将DC到DC转换器的输出电容器与DC电源串联。串联堆叠系统的一个实施例的DC输出是DC电源和输出电容器的串联连接。这降低了输出电容器上的压力，同时允许DC电源高效发电。本文公开的实施例降低或消除了限制DC到DC转换器的输出电压的需要。降低DC到DC转换器的输出电压可能会降低DC电源的发电效率。因此，实施例提供了高效的发电。
在一个实施例中，分布式/集中式优化器系统具有集中式功率优化器，其位于一组分布式功率优化器(可以包括DC到DC转换器)与太阳能逆变器之间。每个分布式功率优化器可以与一个光伏模块的DC输出相连，并且可以用于调节光伏模块的功率输出。可以向集中式功率优化器的输入提供分布式功率优化器的组合DC电压。集中式功率优化器可能有两种模式：1)旁路模式。在该模式下，将分布式功率优化器的组合电压传输至太阳能逆变器。2)升压模式。在该模式下，可以提高分布式功率优化器的组合电压。这样一来，分布式功率优化器可以输出较低的电压，从而可以降低诸如输出电容器等分布式功率优化器的组件上的压力。还可以避免关闭系统或限制分布式功率优化器的输出电压。
在一个实施例中，当分布式功率优化器中的一个或多个由于某种原因不能提供目标电压时，分布式/集中式优化器系统用于为集中式功率优化器选择升压模式。例如，分布式功率优化器的输出电压可能会通过钳位来防止损坏分布式功率优化器。需要注意的是，如果集中式功率优化器不存在，这意味着分布式功率优化器将无法为太阳能逆变器提供目标电压。未能达到目标电压可能是因为太阳能面板的电压输出不匹配。系统可以用于当分布式功率优化器能够为太阳能逆变器提供合适的电压时，选择旁路模式。
分布式/集中式优化器系统还可以用于当集中式功率优化器处于升压模式下时，降低分布式功率优化器的组合电压。集中式功率优化器可以通过增加组合电压弥补这个组合电压的降低。因此，无论在升压模式还是旁路模式下，集中式功率优化器的输出电压都可能相同。这意味着太阳能逆变器的输入电压在任一模式下都可能相同。需要注意的是，相比使系统始终处于升压模式，将其切换至旁路模式使得系统运行更高效。
图1是具有与每个光伏(photovoltaic，简称PV)模块102相关联的微逆变器104的传统系统10的示例。本文中光伏模块102也可以称为太阳能模块。每个微逆变器104将PV模块的DC电压/电流转换成AC电压/电流。微逆变器104还试图更好地将PV模块的功率传输至AC电网110。通常，每个光伏模块102都有一个微逆变器104。将几个微逆变器104的输出进行组合并传输至AC电网110。在该示例中，将组合输出传输至与仪表108相连的主开关106。将AC电网110的功率提供给负载112。系统10的缺点在于微逆变器104的成本较高。
图2是具有DC功率优化器202(1)至202(10)的传统系统20的示例。每个DC功率优化器202都与一个光伏模块102(1)至102(10)相连。每个光伏模块102具有输出电压(VPV1至VPV10)和输出电流(IPV1至IPV10)。对每个光伏模块102的输出(电流和/或电压)进行采样并用于控制其中一个功率优化器202，从而对每个相应的光伏模块102(例如，参见控制信号206)的功率输出进行优化。每个功率优化器202都具有DC电压输出(VPO1至VPO10)。系统20的总输出电压(VOUT)是DC电压输出(VPO1至VPO10)的总和。功率优化器202连接在一起，从而提供一个串联输出电流IOUT。需要注意的是，可以将DC输出电压和输出电流提供给DC到AC转换器(未在图2中示出)的输入。
在理想条件下，每个光伏模块102产生相同的瓦特数。例如，每个光伏模块102都可以产生200瓦特(W)。例如，在理想条件下，每个DC功率优化器202都输出35伏特(V)。因此，系统DC输出电压为350V。在这些条件下，系统输出电流可能为5.7安培(A)。
然而，在典型的运行条件下，各个光伏模块102的功率输出之间会存在一些变化。例如，多个光伏模块102的其中一个或多个至少可以部分被遮蔽。在部分遮蔽的条件下，DC功率优化器202的输出电压可以改变，从而使得光伏模块102的功率输出最大化。例如，假设光伏模块102(9)被遮蔽并仅产生80W(其余的仍然产生200W)。在这些非理想条件下，与被遮蔽光伏模块102(9)相关联的DC功率优化器202(9)可以输出14.9V。其余的DC功率优化器202可以输出37.2伏特(V)。因此，输出电压(349.7V)基本相同。
DC功率优化器202可以具有降压转换器、升压转换器、降压到升压转换器或其它类型的DC到DC转换器。表1至表8描述了与传统DC优化器相关联的遮蔽问题。每个表格包含每个光伏模块102的电流/电压，在当前环境条件下其可以实现最大功率输出。表1描述了一个最佳案例作为参考。
表1
Figure GDA0003524496080000061
在表1中，所有的光伏模块均产生300W。输出电压VOUT(可能是DC到AC逆变器的输入)为350V。需要注意的是，由于DC功率优化器202串联连接，因此每个DC功率优化器202的输出电流都与总系统输出电流IOUT相同。在该示例中，IOUT为8.57A。表1是针对DC功率优化器202以升压模式运行且其占空比为0.14的情况而言的。需要注意的是，DC功率优化器202能够共同提供350V。另外，需要注意的是，所有的光伏模块102都能够在其最大功率点下运行。
表2
Figure GDA0003524496080000062
表2描述了光伏模块102(1)至102(5)部分被遮蔽且每个仅产生72W的情况。那些PV模块在最大功率点24V和3A下运行。这种情况下，光伏模块的总功率输出为1860W。输出电压VOUT也为350V。这种情况下，输出电流IOUT为5.31A。在一种可能的方案中，DC功率优化器202(6)至202(10)在升压模式下运行，从而将PV模块的DC电压从30V增加到56.45V。大约0.47的占空比可能是足够的。其它的DC功率优化器202(1)至202(5)可以在降压模式下运行，从而将DC电压从24V降至13.55V。
为了进行论证，表2中的方案可以是可以接受的。DC功率优化器202能够共同提供350V。另外，每个光伏模块102都在电流/电压下运行，从而实现最大功率输出。
表3
Figure GDA0003524496080000071
在表3的示例中，四个光伏模块具有300W的相同输出。然而，其它六个产生了72W。输出电压VOUT也为350V。这种情况下，输出电流IOUT为4.66A。在达到理想的350V输出的一种可能的方案中，四个DC功率优化器(202(7)至202(10))在升压模式下运行，从而将PV模块的DC电压从30V增至64.34V。大约0.53的占空比可能就足够了。其它六个DC分布式功率优化器可以在降压模式下运行，从而将DC电压从24V降至15.44V。该方案的问题在于升压模式下DC分布式功率优化器(202(7)至202(10))的输出需要一个较高的电压。需要注意的是，这些DC功率优化器(202(7)至202(10))中的一个输出电容器压力较大。更严重的是，优化器中的功率晶体管需要具有更高的额定电压的设备才能确保安全运行，这会增加系统成本并降低效率。
表3中的情况会导致文中称为“过压”的问题。在一种可能的处理该过压的技术中，关闭整个系统，使得诸如DC功率优化器(202(7)至202(10))中的输出电容器等组件不被损坏。然而，这样一来，就不会产生任何功率。另一种可能的处理该过压的技术是将DC功率优化器(202(7)至202(10))的输出电压钳位至安全运行电平。但是，这会降低系统的功率输出。另外，VOUT可能会降至350V以下。太阳能逆变器可能无法在较低的电压下高效运行。事实上，如果太阳能逆变器的DC输入电压降低太多，可能根本无法运行。
表4
Figure GDA0003524496080000081
在表4中，一个光伏模块具有300W输出。然而，其它九个产生72W。这九个PV模块在24V和3A下运行，从而在72W的最大功率点下运行。输出电压VOUT也为350V。这种情况下，输出电流IOUT为2.71A。一种可能的实现350V输出的方案是DC功率优化器202(10)在升压模式下运行，从而将PV模块102(10)的DC电压从30V增至110.8V。大约0.73的占空比可能就足够了。其它九个DC功率优化器可以在升压模式下运行，从而将DC电压从24V增至26.58V。该方案的问题在于DC功率优化器202(10)的输出需要一个较高的电压。需要注意的是，由于这个较大的电压，导致DC功率优化器202(10)中的一个输出电容器压力较大。更严重的是，优化器中的功率晶体管需要具有更高的额定电压的设备才能确保安全运行，这会增加系统成本并降低效率。
表4中的情况也会导致过压问题。然而，在该示例中，过压问题比表3中的更严重。因此，总电压VOUT可能需要远低于350V。因此，相对于表3中的示例，太阳能逆变器可能会更加难以正常运行。
表5
Figure GDA0003524496080000091
表5至表8描述了与传统降压优化器相关联的遮蔽问题。PV模块的条件与表1至表4中的类似(虽然不完全相同)。但是，现在输出电压VOUT(可能是太阳能逆变器的输入)仅为200V。
在表5中，全部的十个光伏模块都具有相同的300W输出。每个PV模块都在30V和10A下运行。系统输出电压VOUT为200V。因此，系统输出电流为15A。在一种可能的方案中，每个功率优化器202将PV模块的DC电压从30V降至20V。约0.67的占空比可能就足够了。
表6
Figure GDA0003524496080000092
在表6中，六个光伏模块具有相同的300W输出。然而，其它四个产生72W。这四个PV模块在24V和3A的最大功率点下运行。系统输出电压VOUT为200V。因此，系统输出电压电流为10.44A。在一种可能的实现200V输出的方案中，四个DC功率优化器在降压模式下以约0.29的占空比运行，从而将DC电压从24V降至6.897V。六个DC功率优化器将DC电压从30V降至28.74V。
表7
Figure GDA0003524496080000101
在表7中，五个光伏模块具有300W的相同输出。然而，其它五个产生72W。这些PV模块在24V和3A的最大功率点下运行。系统输出电压VOUT为200V。因此，系统输出电流为9.3A。五个DC功率优化器可以在降压模式下运行，从而将DC电压从24V降至7.742V。在一种理论的方案中，其它的五个DC功率优化器在升压模式下运行，从而将PV模块的DC电压从30V增至32.26V。然而，需要注意的是，在该示例中，DC优化器为降压优化器。因此，升压模式不是一种选择。
在一种可能的方案中，关闭整个系统，所有生成的功率丢失。在另一种可能的方案中，在降压模式下以100％占空比运行DC功率优化器202(6)至202(10)。但是，由于多个太阳能模块不会在最大功率点下运行，因此这会降低功率输出。另外，总电压VOUT可能需要降至远低于200V。因此，太阳能逆变器可能难以正常运行。
表8
Figure GDA0003524496080000111
在表8中，一个光伏模块具有300W的输出。然而，其它九个产生72W。这九个PV模块在24V和3A的最大功率点72W下运行。系统输出电压VOUT为200V。因此，系统输出电流为4.74A。这九个DC功率优化器可以在降压模式下运行，从而将DC电压从24V降至15.19V。在一个理论的方案中，一个DC功率优化器202(10)在升压模式下运行，从而将PV模块102(10)的DC电压从30V增至63.29V。该方案的问题在于升压模式下DC功率优化器202(10)的输出需要一个较高电压。需要注意的是，DC功率优化器202(10)中的一个输出电容器压力较大。另一个问题在于，与降压转换器相反，其需要一个更复杂的方案来实现降压到升压转换器。因此，表8中的情况遇到了关于表3、表4和表5中已经讨论的问题。
本文公开的实施例降低或消除了响应DC功率优化器的高输出电压而关闭系统的需要。本文公开的实施例降低或消除了限制DC功率优化器的输出电压的需要。因此，实施例提供了光伏模块的高效运行。因此，实施例为太阳能逆变器提供了稳定和足够的电压。
图3A是用于转换DC电源的功率的串联堆叠系统300的一个实施例的图。串联堆叠系统300具有多个电源单元306(1)至306(n)。电源单元306串联电连接。每个电源单元306具有DC电源304、DC到DC转换器302和电容器308。电容器308可以认为是DC到DC转换器302的输出电容器。每个DC电源304具有DC输出，其由“+”端子和“–”端子表示。DC电源的DC输出与DC到DC转换器302的输入相连。DC功率优化器302也可以称为DC到DC转换器。
DC电源304与电容器308串联电连接。在一个实施例中，每个电容器308都是DC到DC转换器302的输出电容器。因此，在一个实施例中，每个DC电源304与一个输出电容器308相关联。系统300具有DC电源304和电容器308的串联组合之间所采用的DC电压输出(VDCOUT)。
在一些实施例中，每个DC到DC转换器302都用于调节与其相连的DC电源304的功率输出。DC到DC转换器302可以是通常所说的“功率优化器”。功率优化器可以用于尝试在最佳功率下运行DC电源。功率优化器可以执行通常所说的“最大功率点跟踪(maximum powerpoint tracking，简称MPPT)”，其试图在最大可能的功率输出下运行DC电源(例如，光伏模块)。由于实际的限制，很难保持最大可能的功率输出。因此，可以理解的是，功率优化器不需要一直或几乎一直将DC电源维持在最大可能的功率水平。
图3B是用于转换DC电源的功率的串联堆叠系统350的一个实施例的图。串联堆叠系统350与系统300类似，但配置稍微不同。串联堆叠系统350与串联堆叠系统300的不同在于相对于DC电源304的电容器308的位置。在串联堆叠系统300中，电容器308与DC电源304的正端子相连。在串联堆叠系统350中，电容器308与DC电源304的负端子相连。在DC电源304和电容器308的串联组合之间采用DC输出电压VDCOUT。
在一个实施例中，串联堆叠系统300中的DC电源304是PV模块。在一个实施例中，串联堆叠系统350中的DC电源304是PV模块。在任一情况下，DC到DC转换器302可以用于调节PV模块的功率输出。例如，DC到DC转换器302可以在最大功率点下运行各个PV模块。在一个实施例中，串联堆叠系统300中的DC电源304是DC电池。在一个实施例中，串联堆叠系统350中的DC电源304是DC电池。
图4A是用于转换PV模块404的功率的串联堆叠系统400的一个实施例的图。系统400具有与电容器308串联电连接的多个PV模块404。每个PV模块404与DC到DC转换器302相关联。在一个实施例中，每个电容器308都是DC到DC转换器302的输出电容器。太阳能逆变器402将DC电压转换成AC电压(VACOUT)。在PV模块404和电容器308的串联组合之间采用太阳能逆变器402的输入的DC电压(VDCOUT)。在一个实施例中，太阳能逆变器402用于试图将其输入电压保持在目标电压。
图4B是用于转换PV模块404的功率的串联堆叠系统450的一个实施例的图。串联堆叠系统450与系统400类似，但配置稍微不同。在串联堆叠系统400中，电容器308与PV模块404的正端子相连。在串联堆叠系统450中，电容器308与PV模块404的负端子相连。
图5A是用于转换PV模块404的功率并存储到电池502中的串联堆叠系统500的一个实施例的图。串联堆叠系统500的配置与串联堆叠系统400类似，只是用电池502代替太阳能逆变器402。串联堆叠系统500具有与电容器308串联电连接的多个PV模块404。每个PV模块404与DC到DC转换器302相关联。在一个实施例中，每个电容器308都是DC到DC转换器302的输出电容器。电池502可以用于存储PV模块404的功率输出。电池502具有在PV模块404和电容器308的串联组合之间相连的两个端子。
图5B是用于转换PV模块404的功率并存储到电池502中的串联堆叠系统550的一个实施例的图。系统550的配置与串联堆叠系统500类似。然而，PV模块404的负端子与电源单元306中的电容器308相连。
各种DC到DC转换器都可以用于图3A至图5B中的DC到DC转换器302。示例包括但不限于降压、升压、降压/升压、负降压/升压、Cuk、Sepic以及隔离转换器。
图6A至图9描述了DC到DC转换器302的各种实施例的一些电路细节。需要注意的是，DC到DC转换器的实施例可以是功率优化器。图6A是具有DC到DC转换器302、输出电容器308和PV模块404的电源单元306的一个实施例。这些多个电源单元306可以连接在一起形成图4A所示的结构(具有太阳能逆变器402)。这些多个电源单元306可以连接在一起形成图5A所示的结构(具有电池502)。
电源单元306中的输出电容器308与PV模块404串联电连接。需要注意的是，输出电容器308可以认为是DC到DC转换器302的一部分。在该实施例中，DC到DC转换器302是降压到升压转换器。DC到DC转换器302具有电感器610和四个开关(S1 602、S2 604、S3 606、S4608)。在一个实施例中，开关602至608用晶体管来实现。一些开关可以用二极管来实现。在使用二极管的情况下，对开关中的可选二极管进行描述以显示二极管方向。一些开关可以用与晶体管并联的二极管来实现。结合图6B和图6C中的电路对图6A中电路的实施例的操作进行描述。
图6B描述了DC到DC转换器302可以在升压模式下运行的电源单元306的一个实施例。DC到DC转换器302与图6A中的类似，只是没有对S1 602和S2 604进行描述。需要注意的是，这对应于S1 602一直是闭合的且S2 604一直是断开的。在一个实施例中，S3 606是有源开关(例如，晶体管)。在一个实施例中，在第一阶段，打开S3 606以增加电感器610中的电流。在一个实施例中，在第一阶段，S4 608是断开的。在一个实施例中，如果S4 608是二极管，则电流不流过阶段1中的二极管。在第二阶段中，能量可以从电感器610传输至电容器308。这样一来，可以增加(升压)PV模块404和电容器308的总电压。在一个实施例中，在第二阶段，断开S3 606且闭合S4 608。因此，电流可以从电感器610流出以对电容器308进行充电。如上所述，S4 608可以是二极管，用于允许该充电电流从电感器传输到电容器308。需要注意的是，当电路在升压模式下运行时，结合图6B描述的升压操作可以应用于图6A中的该电路。
图6C描述了DC到DC转换器302可以在降压模式下运行的电源单元306的一个实施例。DC到DC转换器302与图6A中的类似，只是没有对S3 606和S4 608进行描述。需要注意的是，这对应于S4 608一直是闭合的且S3 606一直是断开的。开关S1 602和S2 604可以用晶体管来实现。一些开关可以用二极管来实现。一些开关可以用与晶体管并联的二极管来实现。对二极管的方向进行描述。在一个实施例中，开关S1 602是有源开关(例如，晶体管)。在一个实施例中，在第一阶段，打开S1 602以增加电感器610中的电流。在一个实施例中，在第一阶段，断开S2 604。在一个实施例中，如果S2 604是二极管，则电流不流过阶段1中的二极管。在一个实施例中，在第二阶段，断开S1 602且闭合S2 604。需要注意的是，当电路在降压模式下运行时，结合图6C描述的降压操作可以应用于图6A中的该电路。
图7是具有可以在降压模式下运行的DC到DC转换器302的电源单元306的一个实施例。输出电容器308与PV模块404串联电连接。这些多个电源单元306可以连接在一起以形成图4A或图5A所示的结构。DC到DC转换器302具有电感器710和两个开关S5 702、S6 704。
开关702、704可以用晶体管来实现。一个或多个开关702、704可以用二极管来实现。在一个实施例中，S5 702是有源开关(例如，晶体管)。在一个实施例中，在第一阶段，打开S5 702以增加电感器710中的电流。在一个实施例中，在第一阶段，断开S6 704。在一个实施例中，如果S6 704是二极管，则电流不流过阶段1中的二极管。在一个实施例中，在第二阶段，断开S5 702且闭合S6 704。开关702、704可以用与晶体管并联的二极管来实现。对二极管的方向进行描述(如果使用的话)。
图8A是具有可以在升压模式和降压模式下运行的DC到DC转换器302的电源单元306的一个实施例。这些多个电源单元306可以连接在一起以形成图4B所示的结构(具有太阳能逆变器)或图5B所示的结构(具有电池)。电容器308可以认为是DC到DC转换器302的输出电容器。电容器308与PV模块404串联电连接。
图8A中的DC到DC转换器302具有电感器810和四个开关S7 802、S8 804、S9 806和S10 808。开关802至808可以用晶体管来实现。一些开关802至808可以用二极管来实现。一些开关可以用与晶体管并联的二极管来实现。对二极管的方向进行描述(如果使用的话)。结合图8B和图8C的电路对图8A中电路的实施例的操作进行描述。
图8B是具有可以在降压模式下运行的DC到DC转换器302的电源单元306的一个实施例。DC到DC转换器302与图8A中的类似，只是没有对S9 806和S10 808进行描述。需要注意的是，这可能相当于S9 806一直是断开的且S10 808一直是闭合的。这些多个电源单元306可以连接在一起以形成图4B所示的结构(具有太阳能逆变器)。这些多个电源单元306可以连接在一起以形成图5B所示的结构(具有电池)。
在一个实施例中，开关S7 802是有源开关(例如，晶体管)。在一个实施例中，在第一阶段，打开S7 802以增加电感器810中的电流。在第一阶段，可以闭合S8 804(或者可以是不导通的二极管)。在第二阶段，断开S7 802且闭合S8 804(或正向偏置二极管)。电感器电流(IIND)可以将电荷从电容器308的顶板去除，从而降低其电压。因此，可以降低PV模块404和电容器308的总电压。需要注意的是，当在降压模式下运行时，图8B中电路的降压模式操作也可以应用于图8A的电路。
图8C是具有可以在升压模式下运行的DC到DC转换器302的电源单元306的一个实施例。DC到DC转换器302与图8A中的类似，只是没有对S7 802和S8 804进行描述。需要注意的是，这可能相当于S8 804一直是断开的且S7 802一直是闭合的。这些多个电源单元306可以连接在一起以形成图4B所示的结构(具有太阳能逆变器)。这些多个电源单元306可以连接在一起以形成图5B所示的结构(具有电池)。
在一个实施例中，开关S9 806是有源开关(例如，晶体管)。在一个实施例中，在第一阶段，打开S9 806以增加所述方向上电感器810中的电流。在第一阶段，可以闭合S10 808(或者可以是不导通的二极管)。在第二阶段，断开S9 806且闭合S10 808(或正向偏置二极管)。电感器电流(IIND)可以增加电容器308的顶板的电荷，从而增加电容器308的电压。因此，可以增加(升压)PV模块404和电容器308的总电压。需要注意的是，当在降压模式下运行时，图8C中电路的升压模式操作也可以应用于图8A的电路。
图9是具有可以在降压模式下运行的DC到DC转换器302的电源单元306的一个实施例。输出电容器308与PV模块404串联电连接。这些多个电源单元306可以连接在一起以形成图4B所示的结构(具有太阳能逆变器)。这些多个电源单元306可以连接在一起以形成图5B所示的结构(具有电池)。DC到DC转换器302具有电感器910和两个开关S11 902和S12 904。
开关902、904可以用晶体管来实现。一个或多个开关902、904可以用二极管来实现。一些开关902、904可以用与晶体管并联的二极管来实现。对二极管的方向进行描述(如果使用的话)。在一个实施例中，开关S11 902是有源开关(例如，晶体管)。在一个实施例中，在第一阶段，打开S11 902以增加所述方向上电感器910中的电流。在第一阶段，可以闭合S12 904(或者可能是不导通的二极管)。在第二阶段，断开S11 902且闭合S12 904(或正向偏置二极管)。电感器电流IIND可以增加电容器308的顶板的电荷，从而增加电容器308的电压。因此，可以增加(升压)PV模块404和电容器308的总电压。
在一些实施例中，对图6A至图9中DC到DC转换器302的开关进行控制以调节PV模块404的功率输出。例如，可以对DC到DC转换器302的占空比进行控制以试图在最大功率点下运行其PV模块404。
图6A至图9描述了DC到DC转换器302中的多个开关。图10A至图10C描述了可以用于DC到DC转换器302的电气元件的各种实施例。图10A是开关包括晶体管226a和与晶体管226a并联的二极管228a的实施例。晶体管226a可以用作开关元件。二极管228a的阳极和阴极可以如图6A至图9中开关的二极管那样布置。图10B描述了每个开关包括晶体管226b的一个实施例。然而，开关不包括与晶体管226b并联的二极管。图10A的电路可以用于图6A至图9中的任一开关。例如，图6A至图9中的一些开关可以由整流元件代替。图10C描述了可用于代替开关的整流元件的一个实施例。在该实施例中，整流元件是二极管228b。二极管228b的阳极和阴极可以如图6A至图9中的二极管那样布置。
图11A是具有功率调节电路120的电源单元306的一个实施例的图。电源单元306还具有DC到DC转换器302、PV模块404和输出电容器308。功率调节电路120可以集成到DC到DC转换器302中。电源单元306可以用于系统3A、4A或5A中，但不限于此。可以对电容器308相对于PV模块404的位置进行修改以用于系统3B、4B或5B中，但不限于此。
功率调节电路120具有采样电路1120和占空比选择器1130。采样电路1120用于对PV模块404输出的信号(例如，电流和/或电压)进行采样。占空比选择器1130用于选择DC到DC转换器302的占空比。可选地，如果DC到DC转换器302可以在升压模式或降压模式下运行，则占空比选择器1130可以在升压模式和降压模式之间进行选择。分布式功率优化器可以具有但不限于图6A至图9中的任一配置。功率调节电路120可以通过硬件和/或软件的组合来实现。图21的处理单元2101(或其中的某些部分)可以用于实现功率调节电路120的至少一部分。在一些实施例中，功率调节电路120用专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC)来实现。功率调节电路120、采样电路1120和占空比选择器1130是控制逻辑的示例。
图11B是运行串联堆叠系统中一组DC到DC转换器302的过程1100的一个实施例的流程图，其中，串联堆叠系统的输出电容器与PV模块404串联。结合图11A中的电源单元306对过程1100进行讨论，但是过程1100不限于该电源单元306。过程1100可以用于串联堆叠系统300、350、400、450、500或550，但是不限于此。
步骤1102包括：监测光伏模块404输出的信号。例如，各个PV模块404的DC输出的电流和/或电压可以由采样电路1120进行采样。
步骤1104包括：控制DC到DC转换器302的模式和占空比以调节PV模块404的功率输出。需要注意的是，PV模块404和输出电容器308的串联组合之间的总电压可以与太阳能逆变器402的输入相连。太阳能逆变器402可能试图将其输入调节至某个优选电压。例如，太阳能逆变器402可能试图将其输入调节至350V。在一个实施例中，每个DC到DC转换器302对其输出电容器308的电压进行控制以调节其PV模块404的输出电压。因此，可以对PV模块404的功率输出进行调节以满足某些标准。
过程1100不限于用于调节PV模块404的功率输出的任一特定技术。在一些实施例中，一起采用步骤1102和步骤1104以试图在最大功率点下运行每个PV模块404。在一个示例中，可以在步骤1102至1104中使用爬山技术。爬山技术的一个示例通常称为“扰动和观察”。在扰动和观察中，功率调节电路120可稍微调节占空比，并观察对相应的PV模块404输出的电流和电压(以及功率)造成的影响。可以进行这种调节直到找到最大功率点。由于环境条件(例如，太阳能辐射、运行温度)可能随时间而改变，因此功率调节电路120可以周期性地重新寻找最大功率点。除扰动和观察外，还可以使用许多技术。步骤1104可以包括：占空比选择器1130向DC到DC转换器302发送控制信号。该控制信号可以指示何时断开和闭合图6A至图9中的各种开关。
步骤1106包括：将PV模块404和输出电容器308的串联组合之间的DC电压提供给太阳能逆变器402或电池502。在一个实施例中，将DC电压提供给太阳能逆变器402。在一个实施例中，将DC电压提供给电池502。
需要注意的是，在过程1100中，太阳能逆变器输入电压(例如，350V)(或者可替代性地，电池502输入电压)跨越PV模块404和输出电容器308的串联组合。这意味着需要向输出电容器308施加相对较小的电压，同时仍然要满足太阳能逆变器402的电压需求。因此，相对于需要向DC到DC转换器的输出电容器施加较高电压的系统，输出电容器308压力较小，从而满足太阳能逆变器的电压要求。
对于附图实施例，图3A至图5B描述了的电源单元306的一个串联堆叠。因此，存在DC电源(例如，PV模块)和电容器(例如，DC到DC转换器的输出电容器)的串联堆叠。串联堆叠系统可以具有多个这样并联的堆叠。并联堆叠可用于增加输出电流。
图11C是具有多个串联堆叠系统1182的光伏功率传输系统1175的一个实施例的图。在该实施例中，串联堆叠系统1182之间串联和并联。系统1175具有“m”个系统1182的串(串1、串2、串m)。每个串是多个串联堆叠系统1182的串联。通常，光伏功率传输系统中可以有一个或多个串。在图11C的实施例中，每个串具有“n”个系统1182。例如，串1具有系统1182(1，1)、1182(2，1)...1182(n，1)。串2具有系统1182(1，2)、1182(2，2)...1182(n，2)。串3具有系统1182(1，m)、1182(2，m)...1182(n，m)。通常，光伏功率传输系统中的串可存在一个或多个串联堆叠系统1182。多个串实现了串联堆叠系统1182之间的并联。
对一个系统1182(1，1)的一些细节进行描述。在该示例中，串联堆叠系统1182(1，1)与图4A中的串联堆叠系统400类似。或者，可以使用基于但不限于串联堆叠系统300、350、450、500或550等串联堆叠系统。
作为参考，对串联堆叠系统1182(1，1)中的几个节点进行描述。节点Y表示DC到DC转换器302的正输出。节点X表示DC到DC转换器302的负输出。
在光伏功率传输系统1175中，每个串上顶部光伏功率传输系统1175的节点Y与太阳能逆变器402的正输入相连。在光伏功率传输系统1175中，每个串上底部串联堆叠系统1182的节点X与太阳能逆变器402的负输入相连。需要注意的是，在另一个实施例中，太阳能逆变器402由电池502代替。
在光伏功率传输系统1175中，系统1182(1，1)的节点X与系统1182(2，1)的节点Y相连。对于其它对的串联堆叠系统1182之间也有类似的连接。
在该配置中，太阳能逆变器402的输入端子与串1中串联的PV模块404和输出电容器308相连。同样，太阳能逆变器402的输入端子与其它串(2...m)中串联的PV模块404和输出电容器308相连。
另外，每个串能够提供其自己的串电流。因此，串1、串2以及串m都提供了各自的串电流。这三个串电流可以相加，使得光伏功率传输系统1175能够增加为太阳能逆变器402提供的电流量。
图12是具有一组分布式优化器1202和集中式优化器1210的分布式/集中式优化器系统1200的一个实施例的图。集中式优化器1210(以及本文公开的其它优化器)可以包括DC到DC转换器。在一个实施例中，系统1200能够自适应地优化PV模块404的遮蔽。分布式/集中式优化器系统1200具有多个电源模块1206(1)至1206(n)。每个电源模块1206都具有光伏(photovoltaic，简称PV)模块404，其中每个都具有DC输出电压。每个PV模块404都与分布式功率优化器1202(其可以包括DC到DC转换器)相关联。分布式功率优化器1202可以是降压到升压转换器、降压转换器、升压转换器，但不限于此。
每个分布式功率优化器1202具有输出电容器1208。输出电容器1208的组合电压(例如，Vo_1+Vo_2...+Vo_n)被称为“VDC_x”并被输入到集中式优化器1210。集中式优化器1210具有输出“VDC_y”，其为太阳能逆变器402的输入。太阳能逆变器402将DC输入电压(VDC_y)转换为AC电压(VAC)。
集中式优化器1210至少可以间接地帮助提升PV模块404的功率输出。通过允许分布式功率优化器1210更有效地运行，集中式优化器1210可以实现这一点。例如，在没有集中式优化器1210的情况下，分布式功率优化器1210可能需要关闭或者需要对其输出电压进行钳位，从而保护分布式功率优化器。需要理解的是，集中式优化器1210不需要对诸如最大功率点等PV模块404的功率输出进行任何跟踪。另外，集中式优化器1210的运行不需要对任一PV模块404的状况进行采样。
在一个实施例中，集中式优化器1210具有DC到DC转换器。在一个实施例中，集中式优化器1210具有旁路模式和升压模式。在旁路模式下，集中式优化器1210用于将其输入电压无变化地传输至其输出。因此，在旁路模式下，VDC_x的大小可以等于VDC_y。在升压模式下，集中式优化器1210用于增加其输入电压。因此，集中式优化器1210用于当处于升压模式时增加VDC_x。因此，当处于升压模式时，VDC_y的大小可能大于VDC_x。
在一个实施例中，分布式/集中式优化器系统1200具有控制逻辑，用于当集中式优化器1210处于升压模式时，降低电压VDC_x。集中式优化器1210可以用于增加该电压，使得无论集中式优化器1210处于升压模式还是旁路模式，VDC_y的大小都基本相同。因此，集中式优化器1210为太阳能逆变器402提供的电压可以保持基本恒定。
在一个实施例中，根据分布式/集中式优化器系统1200中的一个或多个条件，分布式/集中式优化器系统1200在旁路模式和升压模式之间切换。例如，分布式/集中式优化器系统1200可以确定由于某种原因，分布式功率优化器1202(例如，降压到升压优化器)不能将VDC_x维持在目标电压，或者试图将VDC_x维持在目标电压会对一个或多个分布式功率优化器1202施加过度的压力。因此，分布式/集中式优化器系统1200可以切换至升压模式，从而可以允许系统将VDC_y维持在目标水平，同时不对分布式功率优化器1202施加过度的压力。需要注意的是，将VDC_y维持在目标水平可以允许太阳能逆变器402高效地运行。另外，将VDC_y维持在目标水平可以允许太阳能逆变器402生成合适的AC电压。例如，太阳能逆变器402可能试图为AC电网生成合适的AC电压。
集中式优化器1210可以用各种电路来实现，包括但不限于电荷泵、升压转换器、多级升压转换器、多个串联和/或并联的升压转换器、隔离DC转换器。
图13A是具有集中式优化器1210的分布式/集中式优化器系统1300的一个实施例的图。在一个实施例中，分布式/集中式优化器系统1300能够自适应地优化PV模块404的遮蔽。分布式/集中式优化器系统1300具有一些与图4A的串联堆叠系统400相同的元件，但增加了集中式优化器1210。集中式优化器1210的输入跨越PV模块404和输出电容器308的组合串联组合。
图13B是具有集中式优化器1210的分布式/集中式优化器系统1350的一个实施例的图。在一个实施例中，分布式/集中式优化器系统能够自适应地优化PV模块404的遮蔽。分布式/集中式优化器系统1350与图4B的串联堆叠系统450类似，但增加了集中式优化器1210。集中式优化器1210的输入跨越PV模块404和输出电容器308的组合串联组合。
图14和图15是集中式优化器1210以不同方式集成到系统中的分布式/集中式优化器系统的实施例的图。在图14的分布式/集中式优化器系统1400中，集中式优化器1210物理集成到与太阳能逆变器402相同的组件1402中。例如，集中式优化器1210和太阳能逆变器402可以包含在相同的集成电路、相同的组件等中。
在图15的分布式/集中式优化器系统1500中，集中式优化器集成到与其中一个分布式DC优化器相同的组件中。在系统1500中，集中式优化器1210和分布式功率优化器1202可以包含在相同的集成电路、相同的盒子等中。在该示例中，集中式优化器1210的输入具有两个端子。其中一个端子与电源模块1206(1)中分布式功率优化器1202的输出端子相连，另一个端子与电源模块1206(n)中分布式功率优化器1202的输出端子相连。
图16A和图16B是集中式优化器1210的至少一部分的可替代实施例的图。在这些实施例中，每个集中式优化器都包括一个电荷泵。两个集中式优化器是类似的，其中，图16A中的集中式优化器具有旁路开关S5 1610。每个集中式优化器1210具有输入电容器1612，在其板上具有VDC_x。每个集中式优化器1210具有输出电容器1616，在其板上具有VDC_y。每个集中式优化器1210具有飞渡电容器1614和开关S13 1602、S14 1604、S15 1606和S16 1608。另外，图16A的集中式优化器1210具有开关S17 1610。每个开关1602至1610可以用晶体管来实现。也可能存在一个与晶体管并联的二极管。在图16A和图16B中对二极管的方向进行描述(如果使用的话)。图10A至图10C提供了如何实现开关1602至1610的各种实施例的更多细节。
首先，对图16A中集中式优化器1210的实施例的操作进行讨论。集中式优化器1210具有旁路模式和升压模式。在旁路模式下，闭合开关S17(也称为“导通”)并断开开关S13至S16(也称为“关断”)。在该模式下，电压VDCx从输入电容器1612传输至输出电容器1616。因此，在旁路模式下，VDCy基本上等于VDCx。需要注意的是，构成集中式优化器1210的电路组件可能存在一些非理想特性。因此，输出电压未必正好等于输入电压。由于输出电压基本上等于VDCx，因此考虑了这种非理想特性。
在图16A中集中式优化器1210的升压模式下，关断开关S17。在升压模式下，将开关S13至S16导通和关断。在一个实施例中，升压模式具有第一阶段，其中，S14和S15是闭合的且S13和S16是断开的。可以在第一阶段对飞渡电容器1614进行充电。在一个实施例中，升压模式具有第二阶段，其中，S14和S15是断开的且S13和S16是闭合的。
接下来，对图16B中集中式优化器的实施例的操作进行讨论。集中式优化器1210具有旁路模式和升压模式。在旁路模式下，S14和S16是导通的且S13和S15是关断的。在该模式下，电压VDCx从输入电容器1612传输至输出电容器1616。因此，在旁路模式下，VDCy基本上等于VDCx。需要注意的是，构成集中式优化器1210的电路组件可能存在一些非理想特性。因此，输出电压未必正好等于输入电压。由于输出电压基本上等于VDCx，因此考虑了这种非理想特性。
在图16B中集中式优化器1210的升压模式下，将开关S13至S16导通和关断。在一个实施例中，升压模式具有第一阶段，其中，S14和S15是闭合的且S13和S16是断开的。可以在第一阶段对飞渡电容器1614进行充电。在一个实施例中，升压模式具有第二阶段，其中，S14和S15是断开的且S13和S16是闭合的。
图17A和图17B是集中式优化器1210的至少一部分的可替代实施例的图。在这些实施例中，每个集中式优化器1210都包括一个升压转化器。两个集中式优化器1210是类似的，其中，图17A中的集中式优化器具有旁路开关S20 1706。每个集中式优化器1210具有输入电容器1712，在其板上具有VDC_x。每个集中式优化器1210具有输出电容器1716，在其板上具有VDC_y。每个集中式优化器1210具有电感器1714和开关S18 1702和S19 1704。每个开关S18至S20可以用晶体管来实现。也可能存在一个与晶体管并联的二极管。在图17A和图17B中对二极管的方向进行描述(如果使用的话)。图10A至图10C提供了如何实现开关1702至1706的各种实施例的更多细节。
首先，对图17A中集中式优化器的实施例的操作进行讨论。集中式优化器1210具有旁路模式和升压模式。在旁路模式下，开关S20 1706是导通的且开关S18和S19是关断的。在该模式下，电压VDCx从输入电容器1712传输至输出电容器1716。因此，在旁路模式下，VDCy基本上等于VDCx。需要注意的是，构成集中式优化器的电路组件可能存在一些非理想特性。因此，输出电压未必正好等于输入电压。由于输出电压基本上等于VDCx，因此考虑了这种非理想特性。
在图17A中集中式优化器的升压模式下，关断开关S20 1706。在升压模式下，将开关S18和S19导通和关断。在一个实施例中，升压模式具有第一阶段，其中，S18是闭合的且S19是断开的。在一个实施例中，升压模式具有第二阶段，其中，S18是断开的且S19是闭合的。
接下来，对图17B中集中式优化器1210的实施例的操作进行讨论。集中式优化器1210具有旁路模式和升压模式。在旁路模式下，开关S19 1704是闭合的且S18 1702是断开的。在该模式下，电压VDCx从输入电容器1712传输至输出电容器1716。因此，在旁路模式下，VDCy基本上等于VDCx。需要注意的是，构成集中式优化器的电路组件可能存在一些非理想特性。因此，输出电压未必正好等于输入电压。由于输出电压基本上等于VDCx，因此考虑了这种非理想特性。
在图17B中集中式优化器1210的升压模式下，将开关S18和S19导通和关断。在一个实施例中，升压模式具有第一阶段，其中，S18是闭合的且S19是断开的。在一个实施例中，升压模式具有第二阶段，其中，S18是断开的且S19是闭合的。
表9
Figure GDA0003524496080000191
表9示出了具有集中式优化器1210的分布式/集中式优化器系统的一个实施例的运行条件。该条件用于集中式优化器1210何时处于升压模式。该图包含了与表3相同的十个示例性PV模块404的条件。这些条件用于具有十个电源模块1206的示例性系统。这些条件可以应用于系统1200、1300、1350、1400和/或1500，但不限于此。表9与表3的不同之处在于，集中式优化器的输入具有电压(VDCx)条目，集中式优化器的输出具有电压(VDCy)条目。需要注意的是，VDCy与表3中的VOUT相同，即350V。因此，在这两个示例中，太阳能逆变器402的输入电压都为350V。
需要注意的是，VDC_x为175V。对应地，集中式优化器1210处于升压模式。在该示例中，VDCx与VDCy之间的比率为1：2，但其它的比率也是可能的。需要注意的是，在旁路模式下，该比率通常为1：1。
分布式功率优化器1210的运行条件也存在显著差异。需要注意的是，在表3和表9中，六个分布式功率优化器在降压模式下运行。然而，占空比从0.63降至0.32。另外，这六个分布式功率优化器中每一个的输出电压都从15.44V降至7.72V。在表3和表9中，其它四个分布式功率优化器在升压模式下运行。然而，占空比从0.53降至0.07。另外，这六个分布式功率优化器中每一个的输出电压都从64.34V降至32.17V。应该记住的是，输出电压过高可能会导致一些严重问题。例如，可能会对输出电容器等组件造成太大的压力。集中式优化器1210会减少或消除这些问题。另外，需要注意的是，太阳能逆变器402的输入电压可以维持在350V。
表10
Figure GDA0003524496080000201
表9示出了具有集中式优化器1210的分布式/集中式优化器系统的一个实施例的运行条件。该条件也用于集中式优化器1210何时处于升压模式。该图包含了与表4相同的十个示例性PV模块404的条件。这些条件用于具有十个电源模块1206的示例性系统。这些条件可以应用于布式/集中式优化器系统1200、1300、1350、1400和/或1500，但不限于此。表10与表4的不同之处在于，集中式优化器的输入具有电压(VDCx)条目，集中式优化器的输出具有电压(VDCy)条目。需要注意的是，VDCy与表4中的VOUT相同，即350V。因此，在这两个示例中，太阳能逆变器402的输入电压都为350V。应该记住的是，在表4的示例中，编号为10的优化器的输出电压过高。例如，超过60V的电压可能就比预期的要高。其中一种选择是将该DC优化器的输出电压钳位至60V。然而，这可能会导致较低的功率传输。另外，可能会导致逆变器电压下降。还需要注意的是，VDCx为175V。对应地，集中式优化器1210处于升压模式。在该示例中，VDCx和VDCy之间的比率为1：2，但其它的比率也是可能的。需要注意的是，在旁路模式下，该比率通常为1：1。
分布式功率优化器1210的运行条件也存在显著差异。需要注意的是，在表10中，九个分布式功率优化器在降压模式下运行。在表4中，这些分布式功率优化器在升压模式下运行。还需要注意的是，这九个分布式功率优化器中每一个的输出电压都从26.58V降至13.29V。在表4和表10中，最后一个分布式功率优化器处于升压模式。然而，占空比从0.73降至0.46。另外，该分布式功率优化器的输出电压从110.8V降至55.38V。如上所述，分布式功率优化器的输出电压过高可能会导致一些严重问题。因此，集中式优化器1210会减少或消除这些问题。另外，需要注意的是，太阳能逆变器402的输入电压可以维持在350V。
图18是具有多个集中式优化器系统1802的光伏功率传输系统1800的一个实施例的图。在该实施例中，集中式优化器系统之间串联和并联。系统1800具有“m”个系统1802的串(串1、串2、串m)。通常，存在一个或多个串。在图18的实施例中，每个串具有“n”个系统1802。例如，串1具有系统1802(1，1)、1802(2，1)...1802(n，1)。串2具有系统1802(1，2)、1802(2，2)...1802(n，2)。串3具有系统1802(1，m)、1802(2，m)...1802(n，m)。通常，串中可存在一个或多个系统。多个串实现了多个集中式优化器系统1802之间的并联。
对一个集中式优化器系统1802(1，1)的一些细节进行描述。在该示例中，集中式优化器系统1802(1，1)与图12中的分布式/集中式优化器系统1200类似。或者，可以使用基于但不限于分布式/集中式优化器系统1300、1350、1400或1500等分布式/集中式优化器系统。其它的集中式优化器系统可能具有类似的电路元件，但这不是必需的。
作为参考，对集中式优化器系统1802(1，1)中的几个节点进行描述。节点A是指集中式优化器1210的正输入。节点B是指集中式优化器1210的负输出。在一些实施例中，节点B与集中式优化器1210的负输入相同(例如，参见图16A、图16B、图17A和图17B)。节点C是指集中式优化器1210的正输出。
在系统1800中，每个串上顶部系统1802的节点C与太阳能逆变器402的正输入相连。因此，系统1802(1，1)、1802(1，2)...1802(1，m)中集中式优化器1210的正输出分别与太阳能逆变器402的正输入相连。
在系统1800中，每个串上底部系统1802的节点B与太阳能逆变器402的负输入相连。因此，系统1802(n，1)、1802(n，2)...1802(n，m)中集中式优化器1210的负输出分别与太阳能逆变器402的负输入相连。
在系统1800中，系统1802(1，1)的节点B与系统1802(2，1)的节点A相连。假设节点B与集中式优化器1210的负输入相同，则系统1802(1，1)中集中式优化器1210的负输入与系统1802(2，1)中集中式优化器1210的正输入相连。对于其它对的系统1802之间也有类似的连接。
在该配置中，太阳能逆变器402的输入端子与串1中串联的集中式优化器1210的输出相连。系统1802(1，1)中集中式优化器1210的输出电压记为VDCy11。将该输出电压与串1中其它系统1802中的集中式优化器1210的输出电压相加。同样，太阳能逆变器402的输入端子与其它串中串联的集中式优化器1210的输出相连。
另外，每个串能够提供其自己的串电流。因此，串1、串2以及串m都提供了各自的串电流。这三个串电流可以相加，使得系统1800能够增加为太阳能逆变器402提供的电流量。
在一些实施例中，分布式功率优化器1202与集中式优化器1210交换关于分布式/集中式优化器系统中条件的信息。该信息可用于选择分布式功率优化器1202的占空比，选择集中式优化器1210的旁路模式和/或选择集中式优化器1210的占空比。
图19是分布式功率优化器1202和集中式优化器1210的一个实施例的图。分布式功率优化器1202和/或集中式优化器1210可以用于系统1200、1300、1350、1400或1500中的任一个，但不限于此。分布式功率优化器1202具有状态检测器1904，其可以用于对分布式功率优化器1202的运行状态进行检测。例如，状态检测器1904可以检测到需要对分布式功率优化器1202的输出电压进行限制。在另一个示例中，状态检测器1904可以检测到需要对分布式功率优化器1202的输出电流进行限制。在另一个示例中，状态检测器1904可以检测到需要对分布式功率优化器1202的输出功率进行限制。需要注意的是，分布式功率优化器1202具有限压器1914，其用于将各自的输出电压限制在某个允许的电平。
分布式功率优化器1202用于向集中式优化器1210上报其状态。示例性状态包括但不限于分布式功率优化器的正常状态、分布式功率优化器的异常状态、分布式功率优化器将其输出电压限制在允许电压的输出电压限制状态，或者分布式功率优化器限制其输出功率的输出功率限制状态。可以使用任何类型的通信方法，例如，有线、无线或电力线通信。可选地，分布式功率优化器1202可以彼此上报各自的状态。另外，集中式优化器1210可以将其检测到的条件上报给分布式功率优化器1202。
集中式优化器1210具有异常状况检测器1902，其用于检测分布式/集中式优化器系统的状况。例如，异常状况检测器1902可能在其输入(例如，VDCx)上检测到过压或欠压状况。在另一个示例中，异常状况检测器1902可能在其输出(例如VDCy)上检测到过压或欠压状况。在又一个示例中，异常状况检测器1902可能检测到AC电网的故障。在一个实施例中，集中式优化器1210向多个分布式功率优化器中的一个或多个上报异常状况。例如，集中式优化器1210可以上报以下中的一个或多个：集中式优化器1210的输入的欠压状况或集中式优化器1210的输入的过压状况。
集中式优化器1210具有模式选择器1906，其用于选择是以旁路模式还是升压模式运行集中式优化器1210。模式选择器1906可以使用异常状况检测器1902和/或分布式功率优化器1202的输入进行模式选择。需要注意的是，模式选择器1906和异常状况检测器1902不需要位于集中式优化器1210中。异常状况检测器1902和模式选择器1906是控制逻辑的示例。
在该实施例中，分布式功率优化器1202也具有功率调节电路120。可以用与图11A所讨论的功率调节电路120类似的方式运行功率调节电路120。功率调节电路120不需要位于分布式功率优化器1202中。状态检测器1904是控制逻辑的示例。
图20是运行分布式/集中式优化器系统的过程2000的一个实施例的流程图。过程2000可以由图12、13A、13B、14、15、18或19中任一个中的分布式/集中式优化器系统执行，但不限于此。步骤2002包括：监测多个光伏模块404中每一个的状况。在一个实施例中，该状况包括功率输出、电压输出或电流输出中的一个或多个。在一个实施例中，步骤2002由采样电路1120执行。
步骤2004包括：控制每个分布式功率优化器1210的占空比以调节PV模块404的功率输出。在一个实施例中，步骤2002由功率调节电路120中的占空比选择器1130执行。
步骤2004可能会导致多个分布式功率优化器1210生成光伏模块的组合DC电压的总DC电压。多个分布式功率优化器生成光伏模块的组合DC电压的总DC电压可以为增加或降低多个光伏模块404的DC电压。在一个实施例中，将总DC电压提供给集中式优化器1210的输入。
过程2000不限于用于调节PV模块404的功率输出的任一特定技术。在一些实施例中，试图在最大功率点下运行每个PV模块404。在一个示例中，可以使用爬山技术。爬山技术的一个示例通常称为“扰动和观察”。在扰动和观察中，功率调节电路120可稍微调节给定的分布式功率优化器1202的占空比，并观察对相应的PV模块404输出的电流和电压(以及功率)造成的影响。可以进行这种调节直到找到最大功率点。由于环境条件(例如，太阳能辐射、运行温度)可能随时间而改变，因此功率调节电路120可以周期性地重新寻找最大功率点。除扰动和观察外，还可以使用许多技术。
步骤2006包括：判断集中式优化器1210是应该在升压模式还是旁路模式下运行。在升压模式下，集中式优化器1210的输入端子上的电压(例如，VDCx)小于集中式优化器1210的输出端子上的电压(例如，VDCy)。在旁路模式下，输入端子上的电压(例如，VDCx)与输出端子上的电压(例如，VDCy)基本上相同。“基本上相同”意味着相同的电压是针对输入和输出的，但是由于诸如非理想电路元件等因素，输入和输出电压之间可能存在一些差异。例如，沿着集中式优化器1210的输入和输出之间的导电路径可能会有一些电阻，其中，集中式优化器1210的输入与输出之间可能会发生电压下降。
可以使用各种技术判断集中式优化器1210是应该在升压模式还是旁路模式下运行。在一个实施例中，太阳能逆变器402判断是否难以维持其输入端子上的电压(例如，VDCy)。需要注意的是，太阳能逆变器402可以用于试图将其输入端子上的电压(例如，VDCy)调节至某个目标电压，例如，350V。如果太阳能逆变器402不能将其输入端子上的电压(例如，VDCy)维持在目标电压，则太阳能逆变器402可能不能高效地运行和/或可能无法提供其输出端子上合适的AC电压(例如，VAC)。因此，在一个实施例中，当太阳能逆变器402难以维持其输入端子上的电压(例如，VDCy)时，太阳能逆变器402向集中式优化器1210或功率调节电路120发送信号。在一个实施例中，异常状况检测器1902确定其难以维持其输出端上的目标电压(例如，VDCy)。在一个实施例中，异常状况检测器1902确定其输入端子上的电压(例如，VDCx)过低而不能提供其输出上的目标电压。
在一个实施例中，功率调节电路120中的状态检测器1904向集中式优化器1210发送一个状态，用于指示集中式优化器1210应该在升压模式(或者旁路模式)下运行。在一个实施例中，状态检测器1904确定分布式功率优化器不能安全地满足目标输出电压。例如，限压器1914可能已经将分布式功率优化器1202的输出电压限制在某个最大允许的电平。基于该状态，集中式优化器1210可以确定其应该在升压模式下运行。集中式优化器1210可以基于每个分布式功率优化器1202的组合状态确定其应该在升压模式下运行。
由于在步骤2006中确定集中式优化器1210不应该在升压模式下运行，因此在步骤2008中集中式优化器1210在旁路模式下运行。
在一个实施例中，通过使图16A中的开关S17 1610一直保持导通(或者闭合)状态，选择旁路模式。另外，在旁路模式下，可能会关断(或断开)所有其它的开关(S13至S16)。需要注意的是，在旁路模式的一个实施例中，集中式优化器1210非常高效地运行。例如，在旁路模式的一个实施例中，不需要进行任何切换。因此，在旁路模式的一个实施例中，不需要对电容器进行任何的充电/放电(至少一旦达到稳定状态)。另外，在旁路模式的一个实施例中，不需要对电感器进行任何的能量储存/放电(至少一旦达到稳定状态)。
在一个实施例中，通过使图16B中的开关S14和S16一直保持导通(或者闭合)状态，选择旁路模式。另外，在旁路模式下，可能会关断(或断开)其它开关(S13和S15)。
在一个实施例中，通过使图17A中的开关S20 1706一直保持导通(或者闭合)状态，选择旁路模式。另外，在旁路模式下，可能会关断(或断开)所有其它的开关(S18和S19)。
在一个实施例中，通过使图17B中的开关S19 1704一直保持导通(或者闭合)状态，选择旁路模式。另外，在旁路模式下，可能会关断(或断开)其它开关(S18)。
由于在步骤2006中确定集中式优化器1210应该在升压模式下运行，因此在步骤2010中集中式优化器1210在升压模式下运行。另外，可以建立集中式优化器的占空比以达到期望的比率，即VDCx：VDCy。
在一个实施例中，通过使图16A中的开关S17 1610一直保持关断(或者断开)状态，选择升压模式。另外，可以对其它开关(S13至S16)进行控制以达到期望的比率，即VDCx：VDCy。在一个实施例中，升压模式具有第一阶段，其中，S14和S15是闭合的且S13和S16是断开的。可以在第一阶段对飞渡电容器1614进行充电。在一个实施例中，升压模式具有第二阶段，其中，S14和S17是断开的且S13和S16是闭合的。
在图16B中集中式优化器1210的升压模式下，将开关S13至S16导通和关断。在一个实施例中，升压模式具有第一阶段，其中，S14和S15是闭合的且S13和S16是断开的。可以在第一阶段对飞渡电容器1614进行充电。在一个实施例中，升压模式具有第二阶段，其中，S14和S15是断开的且S13和S16是闭合的。
在图17A中集中式优化器的升压模式下，关断开关S20 1706。在升压模式下，将开关S18和S19导通和关断。在一个实施例中，升压模式具有第一阶段，其中，S18是闭合的且S19是断开的。在一个实施例中，升压模式具有第二阶段，其中，S18是断开的且S19是闭合的。
在图17B中集中式优化器1210的升压模式下，将开关S18和S19导通和关断。在一个实施例中，升压模式具有第一阶段，其中，S18是闭合的且S19是断开的。在一个实施例中，升压模式具有第二阶段，其中，S18是断开的且S19是闭合的。
图21是示例性计算机系统2100。具体的设备(例如，DC到DC转换器302、太阳能逆变器402、功率调节电路120、状态检测器1904、限压器1914、采样电路1120、占空比选择器1130、集中式优化器1210、异常状况检测器1902、模式选择器1906、分布式功率优化器1202)可以利用所示出的所有组件或者仅利用组件的子集。集成程度因设备而异。另外，设备可以包含多个组件实例，例如多个处理单元、处理器、存储器、发射器、接收器等。网络系统可以包括处理单元2101，其配备有一个或多个输入/输出设备，例如网络接口、存储接口等。处理单元2101可以包括与总线相连的中央处理器(central processing unit，简称CPU)2110、存储器2120、大容量存储设备2130和I/O接口2160。总线可以是任一类型的几种总线架构中的一种或多种，包括存储器总线或存储器控制器、外围总线等。
CPU 2110可以包括任一类型的电子数据处理器。CPU 2110可以用于实现本文描述的任一方案，例如图11B和图20中所示的过程。存储器2120可以包括任一类型的系统存储器，例如静态随机存取存储器(static random access memory，简称SRAM)、动态随机存取存储器(dynamic random access memory，简称DRAM)、同步DRAM(synchronous DRAM，简称SDRAM)、只读存储器(read-only memory，简称ROM)、上述的组合等。在一个实施例中，存储器2120可以包括用于启动时使用的ROM以及用于执行程序时使用的程序和数据存储的DRAM。在实施例中，存储器2120是非瞬时性的。大容量存储设备2130可以包括任一类型的存储设备，用于存储数据、程序和其它信息并使数据、程序和其它信息可以经由总线访问。例如，大容量存储设备2130可以包括固态驱动器、硬盘驱动器、磁盘驱动器、光盘驱动器等中的一个或多个。
处理单元2101还包括一个或多个网络接口2150，其可以包括诸如以太网电缆等的有线链路和/或用于访问节点或一个或多个网络2180的无线链路。网络接口2150允许处理单元2101经由网络2180与远程单元进行通信。例如，经由一个或多个发射器/发射天线和一个或多个接收器/接收天线，网络接口2150可以提供无线通信。在一个实施例中，处理单元2101耦合到局域网或广域网上以用于数据处理以及与远程设备通信，所述远程设备例如其它处理单元、因特网、远程存储设施或其类似者。
对本发明的描述只是为了说明的目的，而这些描述并不旨在穷举或限于所公开的实施例。对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本发明范围和精神的情况下所做的许多修改和变化将是显而易见的。选择和描述本发明的各个方面以便更好地解释本发明的原理和实际应用，并且使本领域普通技术人员能够理解本发明和符合预期特定用途的各种修改。
为了本文的目的，与所公开的技术相关联的每个过程可以由一个或多个计算设备连续地执行。过程中的每个步骤可以由与其它步骤中使用的计算设备相同或不同的计算设备执行，且每个步骤不需要由单个计算设备执行。此处，结合本发明实施例的方法、装置(系统)以及计算机程序产品的流程图和/或方框图描述本发明的各方面。应当理解，流程图和/或方框图的每个框以及流程图和/或方框图中的框的组合可以由计算机程序指令来实现。可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，以生成机制，使得这些通过计算机或其它可编程指令执行装置的处理器所执行的指令创建实现所述流程图和/或方框图中的一个或多个方框所指定的功能/动作的机制。
这里所使用的术语仅用于描述特定方面，而非旨在限制本发明。除非上下文另有明确说明，此处使用的单数形式也旨在包括复数含义。应进一步了解，术语“包括”和/或“包含”用于说明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但并不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。
虽然已经以特定于结构特征和/或方法动作的语言描述了主题，但是应该理解的是，权利要求书定义的主题不必局限于上面描述的具体特征或动作。上述具体特征和动作是作为实现权利要求的示例形式而公开的。

Claims (19)

1.一种分布式/集中式优化器系统，其特征在于，包括：
多个光伏模块，其中，每个光伏模块都具有DC电压输出；
多个分布式功率优化器，其中，每个分布式功率优化器都具有与其中一个所述光伏模块的所述DC电压输出相连的输入和DC电压输出；
集中式优化器，具有DC电压输出和与一组分布式功率优化器的组合DC电压输出相连的输入，
其中，所述一组分布式功率优化器包括至少两个分布式功率优化器，所述组合DC电压输出是所述至少两个分布式功率优化器的各自的DC电压输出的总和，
其中，所述集中式优化器用于在旁路模式或升压模式下运行，其中，所述集中式优化器在所述升压模式下提高与所述组合DC电压输出对应的所述至少两个分布式功率优化器的组合电压，所述集中式优化器在旁路模式或升压模式下运行时，所述一组分布式功率优化器中的部分分布式功率优化器工作在降压模式，部分分布式功率优化器工作在升压模式。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括控制逻辑，用于：
根据所述多个分布式功率优化器中一个或多个的状况，在所述旁路模式和所述升压模式之间切换所述集中式优化器。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括控制逻辑，用于：
根据达到最大允许量的所述多个分布式功率优化器中一个或多个的DC电压输出的大小，将所述集中式优化器从所述旁路模式切换至所述升压模式。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括控制逻辑，用于：
根据所述集中式优化器将所述集中式优化器从所述旁路模式切换至所述升压模式，其中，所述集中式优化器不能将所述集中式优化器的所述DC电压输出维持在目标水平。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述集中式优化器包括所述集中式优化器的所述输入与所述集中式优化器的所述DC电压输出之间的开关，其中，在所述旁路模式下，所述开关直接将所述集中式优化器的所述输入连接到所述集中式优化器的所述DC电压输出。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括控制逻辑，用于相对于所述集中式优化器处于所述旁路模式时的所述多个分布式功率优化器的所述组合DC电压输出，降低所述集中式优化器处于所述升压模式时的所述多个分布式功率优化器的所述组合DC电压输出。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述集中式优化器用于维持所述集中式优化器的所述DC电压输出在所述升压模式和所述旁路模式下大致相同的大小。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括具有DC电压输入和AC电压输出的DC到AC转换器，其中，所述DC到AC转换器的所述DC电压输入耦合到所述集中式优化器的所述DC电压输出。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括控制逻辑，用于将所述多个分布式功率优化器的运行状态上报给所述集中式优化器，其中，所述运行状态包括以下中的一个或多个：分布式功率优化器的正常状态、分布式功率优化器限制其输出电压的输出电压限制状态，或者分布式功率优化器限制其输出功率的输出功率限制状态。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括控制逻辑，用于将异常状况上报给所述多个分布式功率优化器中的一个或多个，其中，所述异常状况包括以下中的一个或多个：所述集中式优化器的所述输入的欠压状况或所述集中式优化器的所述输入的过压状况。
11.一种调节功率的方法，其特征在于，包括：
运行多个分布式功率优化器以调节多个光伏模块的功率输出，其中，每个分布式功率优化器具有DC电压输出和与其中一个所述光伏模块的所述DC电压输出相连的输入；
为集中式优化器提供所述多个分布式功率优化器的总DC电压输出；
在升压模式或旁路模式下运行集中式优化器；
为太阳能逆变器的输入提供所述集中式优化器的DC输出电压，
其中，所述多个分布式功率优化器包括至少两个分布式功率优化器，所述总DC电压输出是所述至少两个分布式功率优化器的各自的DC电压输出的总和，
其中，所述集中式优化器在所述升压模式下提高与所述总DC电压输出对应的所述至少两个分布式功率优化器的组合电压，所述集中式优化器在旁路模式或升压模式下运行时，所述多个分布式功率优化器中的部分分布式功率优化器工作在降压模式，部分分布式功率优化器工作在升压模式。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述在升压模式或旁路模式下运行集中式优化器包括：
根据所述多个分布式功率优化器中一个或多个的状况，在所述升压模式下运行所述集中式优化器。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述状况是所述多个分布式功率优化器中的第一个，其输出电压钳位至最大允许电压。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述在升压模式或旁路模式下运行集中式优化器包括：
根据上报正常状态的所有多个分布式功率优化器，在所述旁路模式下运行所述集中式优化器；
根据上报异常状态的所述多个分布式功率优化器中的一个或多个，在所述升压模式下运行所述集中式优化器。
15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述在升压模式或旁路模式下运行集中式优化器包括：
在所述升压模式或所述旁路模式下，在所述集中式优化器的所述输出维持相同的DC输出电压；
当从所述旁路模式进入到所述升压模式时，减小所述输入的所述DC电压与所述集中式优化器的所述输出的比率。
16.一种光伏功率传输系统，其特征在于，包括：
多个串联和/或并联连接的集中式优化器系统，其中，每个集中式优化器系统包括：
多个串联连接的电源模块，其中，每个电源模块包括：
多个光伏模块，其中，每个光伏模块都具有DC电压输出；
多个分布式功率优化器，其中，每个分布式功率优化器都具有与其中一个所述光伏模块的所述DC电压输出相连的输入和DC电压输出；
集中式优化器，具有DC电压输出和与一组分布式功率优化器的组合DC电压输出相连的输入，
其中，所述一组分布式功率优化器包括至少两个分布式功率优化器，所述组合DC电压输出是所述至少两个分布式功率优化器的各自的DC电压输出的总和，
其中，所述集中式优化器在升压模式下提高与所述组合DC电压输出对应的所述至少两个分布式功率优化器的组合电压，所述集中式优化器在旁路模式或升压模式下运行时，所述一组分布式功率优化器中的部分分布式功率优化器工作在降压模式，部分分布式功率优化器工作在升压模式。
17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，还包括：
具有输入的太阳能逆变器，其中，所述输入接收所述集中式优化器系统的串联连接串中的所述集中式优化器的组合DC电压输出。
18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，多个集中式优化器系统包括并联连接的所述集中式优化器系统的多个串联连接串，其中，所述太阳能逆变器输入接收每个串联连接串中所述集中式优化器的组合DC电压输出。
19.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，每个集中式优化器用于在旁路模式和升压模式下运行；
还包括控制逻辑，用于根据所述多个分布式功率优化器中一个或多个的状况，在所述旁路模式或所述升压模式之间切换其中一个集中式优化器。
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