CN110838715A - 旁路电路和在电力系统中旁通电力模块的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于电力系统的方法，该电力系统具有多个电源的串，该串跨电力装置连接，该方法包括连接多个安全电压单元，该多个安全电压单元具有分别跨该电源中的每一个连接的多个安全开关。该方法包括：对该电源的多个参数进行感测；以及监测是否存在从该电力装置传输的信号。响应于在预定时间段内对该信号的检测到，将该安全开关中的每一个激活成断开。在预定时间段内没有检测到来自该电力装置的该信号后，进入该电力系统的安全操作模式，其中通过将该安全开关激活成接通以将该电源中的每一个的电压减少至比预定电压电平小的电压电平。
Description
相关申请
本申请与2018年3月6日提交的题为“旁路电路和在电力系统中旁通电力模块的方法”的中国专利申请第2018101816477号相关。该申请要求2018年8月17日提交的题为“旁路电路和在电力系统中旁通电力模块的方法”的美国专利申请第15/998,858号的优先权。
背景技术
电力系统可具有耦合到电力装置的多个电力发电机。电力系统可被配置成控制从电力发电机收集和获取的电力，并且在一些实施例中，旁通一个或多个电力发电机和/或电力装置。在一些情形下，电力系统可通过旁通一个或多个电力装置而更高效地操作。在一些情形下，一个或多个电力装置可潜在地经历不安全状况，如过加热或过电压。安全调节可需要断连或旁通系统的不安全部分。安全调节可需要降低电力系统或电力装置的电压或热量或疏远和/或电分离高压点与系统电力装置。降低电压或疏远和/或分离高压点与系统电力装置的一种方式可为旁通电力装置。
另外，旁路电路，如旁路二极管或续流二极管，可跨互耦电源如光伏(PV)面板、电池组或发电机的输出端并联布线，以在电源由于未能在其输出端上提供电力而有故障的情况下提供围绕所述互耦电源的输出端的电流路径。举例来说，对于互耦PV面板使用旁路电路，可允许耦合PV电池、PV面板的串联串和/或串联连接的电力装置输出端的串联串继续以降低的电压向负载供电而非完全无电，因为使用旁路电路可允许在有故障的PV面板输出端和/或电力装置的输出端周围的持续电流汲取。某些旁路电路可带来显著损耗(例如，由于跨传导旁路电路的相当大的电压降)。需要可允许旁通电源和/或其它电路元件而不带来显著损耗的高效旁路电路。
发明内容
以下概述是仅出于说明性目的对本发明概念中的一些概念的简短概述，而并不旨在限制或约束本发明和详细描述中的实例。本领域技术人员根据详细描述将认识到其它新颖的组合和特征。
本文所公开的说明性实施例可关于电力系统中的电源并且可考虑各种电源组的互连。每组电源可含有不同类型的来源于可再生能源(如从阳光、风或波浪电力提供的) 和不可再生能源(如用于驱动例如涡轮或发电机的燃料)两者的电力。一些说明性实施例可考虑DC源经由多个电力模块连接到负载。
本文所公开的说明性实施例可包括用于向负载和/或存储装置供电的电力系统。电力系统可包括直流(DC)电源组的各种互连，所述直流电源组还可以例如各种串联、并联、串联并联和并联串联组合连接。
更具体地说，本文所公开的说明性实施例包括电力系统，该电力系统包括以串联串连接的多个电源，其中该串联串跨电力装置连接以向该电力装置提供该串联串的电压。该电力系统包括多个安全电压单元，每个安全电压单元包括相应的多个安全开关以及多个传感器，该多个安全开关可跨该电源中的每一个连接，该多个传感器可与该电源中的每一个连接。该传感器配置成感测该电源的多个参数。该安全电压单元中的每一个配置成监测由该电源输出的信号。该电力系统可控制，使得在该电力系统的正常操作模式中， a)该安全电压单元在预定时间段内对该信号的检测到以及b)基于所感测的参数确定的操作标准中的至少一者使该安全开关中的每一个断开。该电力系统可控制，使得当该安全电压单元中的至少一个在预定的时间段内没有检测到该信号时，该电力系统从该正常操作模式进入安全操作模式。该电力系统可控制，使得在该电力系统进入安全操作模式后，该安全开关被接通以保证在该串联串中的每一个点处的电压电平处于或低于预定电压电平，从而使该串联串的该电压的电平减少以处于或低于预定电压电平。
根据该系统电力的一些方面，该电源包括电池，其中在该正常操作模式中，来自该电力装置的电力被施加至该串联串以对该电池进行充电，其中响应于该正常操作模式，该信号的接收以及应用于所感测的该参数的操作标准中的至少一者能够使得该安全开关中的每一个断开或接通。
根据该系统电力的一些方面，该电源包括电池，其中在该正常操作模式中，来自该电池的电力从该串联串被提供至该电力装置，从而对该电池进行放电，其中在该电力系统的该正常操作模式中，该信号的接收以及应用于所感测的该参数的操作标准中的至少一者能够使得该安全开关中的每一个断开或接通。
根据该电力系统的一些方面，该电源包括光伏面板，其中在该正常操作模式中，来自该光伏面板的电力从该串联串被提供至该电力装置，其中在该正常操作模式中，该信号的接收以及应用于所感测的该参数的操作标准中的至少一者能够使得该相应的安全开关中的每一个在该光伏面板未被遮蔽时断开或在该光伏面板被遮蔽时接通。
根据该电力系统的一些方面，该串联串的该电压小于该电源的开路电压。
根据该电力系统的一些方面，在该电力系统的该正常操作模式中，操作电力被提供至该安全开关以使得该安全开关接通或断开，其中从该电源和独立于该电源的辅助电源中的至少一个供应该安全电压单元的操作电力。
根据该电力系统的一些方面，在该正常模式中的该操作标准选自包括该电源的该电压电平、该电源的相对于彼此的极性、在该串联串中的电流电平、在该串联串中的该电流的方向或该串联串的电压电平的标准群组。
根据该电力系统的一些方面，由于在该串联串中的断连、该串联串与该电力装置之间的断连、连接至该电力装置的电网的停电、泄漏电流、该电力装置的故障、断路器的跳闸或电力装置的关机中的至少一者，该电力系统从该正常操作模式进入该安全操作模式。
根据该电力系统的一些方面，该串联串的电压是该电源的各电压的总和。
根据该电力系统的一些方面，该电力系统还包括与该电力装置连接的负载，其中该负载选自包括AC电网、DC电网、变压器、DC-AC逆变器、DC-DC转换器或AC-DC 整流器的负载群组。
本文所公开的说明性实施例包括用于电力系统的方法，该电力系统具有多个电源的串联串，该串联串跨电力装置连接，其中该方法包括连接多个安全电压单元，该多个安全电压单元包括分别跨该电源中的每一个连接的多个安全开关。该方法还包括对施加至该安全开关的操作电力进行监测。该方法进一步包括对该电源的多个参数进行感测。该方法还进一步包括通过该安全电压单元监测是否存在从该电力装置传输的信号。该方法还包括响应于在预定时间段内对该信号的检测到、以及该操作电力和感测中的至少一者与正常操作模式相关联，将该安全开关中的每一个激活成断开。该方法还包括在预定时间段内没有检测到来自该电力装置的该信号后，或基于与非正常操作模式相关联的被施加至该安全开关的该操作电力，通过将该安全开关激活成接通以将该电源中的每一个的电压减少至比预定电压电平小的电压电平来进入该电力系统的安全操作模式。
根据该方法的一些方面，该激活包括响应于该监测，将该安全开关中的至少一个从断开切换到接通，该监测对是否存在相对于其它电源的其它极性的相应的电源的反向极性进行监测。
根据该方法的一些方面，该减少保证在该电源的该串联串中的每一个点处的安全电压电平。
根据该方法的一些方面，通过将该安全开关中的至少一个激活成接通来实现该串联串的电压的降低，从而将该串的电压减少至在该安全操作模式中的安全电压电平，其中在该安全操作模式中，该串联串的电压小于该电源中的每一个的开路电压，且其中该操作电力选自包括该电源的该电压电平、该电源的相对于彼此的极性、该电流电平、在该串联串中的该电流的方向或该串联串的电压电平的群组。
根据该方法的一些方面，该感测包括对在该串联串中的断连和该串联串与该电力装置之间的断连中的至少一者进行感测。
如上所述，本发明内容仅是对本文中所描述的特征中的一些的概述。其不是详尽的，并且其不对权利要求书加以限制。
附图说明
根据以下描述、权利要求书和附图，将更好地理解本公开的这些和其它特征、方面和优点。本公开借助于实例说明并且不受附图限制。
图1A示出根据一个或多个说明性实施例的电力系统。
图1B说明根据一个或多个说明性实施例的可存在于电力装置如电力模块中的电路系统。
图1C示出根据一个或多个说明性实施例的用于电力转换器的降压+升压式电路实施方案。
图1D示出根据一个或多个说明性实施例的用于电力转换器的降压电路实施方案。
图1E示出根据一个或多个说明性实施例的电力系统。
图1F示出根据一个或多个说明性实施例的电力系统。
图1G为根据一个或多个说明性实施例的旁路电路的部分框的部分示意图。
图1H示出根据一个或多个说明性实施例的方法的流程图。
图1I示出根据一个或多个说明性实施例的耦合电路、旁路开关和在旁路电路中的电路的进一步细节。
图1J示出根据一个或多个说明性实施例的在图1I的旁路电路中的电路的进一步细节。
图1K示出根据一个或多个说明性实施例的用于旁路电路的方法的流程图。
图1L示出根据一个或多个说明性实施例的在图1I中示出的旁路电路的工作设计上进行的测量的瞬时迹线。
图1M示出根据一个或多个说明性实施例的在图1I中示出的旁路电路的稳定状态测量迹线。
图1N示出根据一个或多个说明性实施例的旁路电路的稳定状态测量迹线。
图1O为根据一个或多个说明性实施例的旁路电路的部分电路的部分示意图。
图1P为根据一个或多个说明性实施例的旁路电路的部分电路的部分示意图。
图1Q示出根据一个或多个说明性实施例的旁路电路的进一步细节。
图1R示出根据一个或多个说明性实施例的示出在图1H中示出的步骤的进一步细节的流程图。
图1S示出根据一个或多个说明性实施例的电力系统。
图1T为根据一个或多个说明性实施例的包括多个电力装置和多个电力发电机的电力系统的部分示意性部分框图。
图2为根据一个或多个说明性实施例的电力装置的框图。
图2A和2B为根据一个或多个说明性实施例的旁路电路的实施方案的示意图。
图2C为根据一个或多个说明性实施例的电力装置的一部分的框图。
图3为根据一个或多个说明性实施例的电力装置的部分示意性部分框图。
图3A为根据一个或多个说明性实施例的连接到旁路电路的辅助电力电路的部分示意性部分框图。
图3B为根据一个或多个说明性实施例的电力装置的部分示意性部分框图。
图3C为根据一个或多个说明性实施例的旁路电路的示意图。
图4为根据一个或多个说明性实施例的电力装置的部分示意性部分框图。
图4A为根据一个或多个说明性实施例的被配置成激活旁路的选择电路的示意图。
图4B示出根据一个或多个说明性实施例的用于激活旁路开关的方法的流程图。
图5示出根据一个或多个说明性实施例的用于操作旁路电路的方法的流程图。
图6A说明根据一个或多个说明性实施例的旁路电路的部分示意性部分电路图。
图6B说明根据一个或多个说明性实施例的包括于旁路电路中的电路的部分示意性部分电路图。
图6C说明根据一个或多个说明性实施例的电力装置的部分示意性部分框图。
图6D说明根据一个或多个说明性实施例的电力装置的部分示意性部分框图。
图7A为根据一个或多个说明性实施例的电力系统的部分示意性部分框图。
图7B示出根据一个或多个说明性实施例的可位于且连接至电力模块的安全电压单元的进一步细节。
图7C示出根据一个或多个说明性实施例的在用于提供安全的电力系统中所应用的方法的流程图。
图7D示出根据一个或多个说明性实施例的在用于提供安全的电力系统中所应用的方法的流程图。
图7E示出根据一个或多个说明性实施例的在用于提供安全的电力系统中所应用的方法的流程图。
图7F示出根据一个或多个说明性实施例的电力系统。
图7G示出根据一个或多个说明性实施例的图7F的电力系统的进一步细节。
具体实施方式
在各种说明性实施例的以下描述中，参考附图，这些附图形成实施例的一部分并且其中借助于说明示出本公开的各个方面可被实践的各种实施例。应理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可利用其它实施例并且可进行结构和功能修改。
借助于引入，一个或多个实施例的特征可涉及电力系统和可例如用于在电力模块输出端的串联连接中的电力模块输出端上的旁路电路。每个电力模块可具有耦合到一个或多个直流(DC)电源的输入端。串联连接可跨负载耦合。本文所公开的旁路电路的可能特征可包括连续旁路操作以提供串联耦合的电力模块输出端和/或电源输出端的潜在旁路。在一些实施例中，在相关联的DC电源的低水平电力产生期间旁路电路可提供旁路路径。在一些实施例中，当与其它电力模块输出端相比，在电力模块中的至少一个的输出端上产生低电力时，旁路电路可提供旁路路径。在一些实施例中，旁路电路可利用开关，并且与使用其它无源或有源旁路装置相比，对于流过电力模块和/或电源的串联连接的高和低电流两者，可具有低电力损耗。说明性旁路电路可包括可调适成向开关提供或增大偏置电压的附加电路系统。偏置电压可使得能够以低于通常由电力模块和/或电源输出端的串联连接为开关提供的最小操作参数操作开关。
在此具体实施方式中使用的术语“多”指示具有或涉及若干部分、元件或构件的特性。使用术语“多”和/或其它复数形式的描述支持如本文在权利要求书部分中使用的权利要求术语“多个”。其它复数形式可包括例如通过添加字母‘s’或‘es’来形成复数的普通名词，使得例如转换器(converter)的复数为转换器(converters)或开关(switch) 的复数为开关(switches)。
使用术语“包括(include、includes、including)”的描述支持如本文在权利要求书部分使用的权利要求术语“包含(comprise、comprises、comprising)”。
参考图1A，其示出根据说明性实施例的电力系统100a。连接配置104a包括具有耦合到电力模块103的输入端子的直流(DC)输出端子的电源101。连接配置104b包括以串联连接耦合的两个电源101，其中串联连接的直流(DC)输出端子耦合到电力模块 103的输入端子。电力模块103的输出端可串联耦合以形成电力模块103输出端的串联耦合串。电力模块103输出端的串联耦合串具有可跨系统电力装置139的输入端耦合的总电压输出V串。电力模块103可为直流(DC)-DC转换器。替代地，总电压输出V 串可跨负载107耦合。电力模块103的输出端可耦合成串联串，更多电力模块103可添加到其以便向系统电力装置139提供所需输入电压(V串)。系统电力装置139可为(例如)直流(DC)-DC转换器或可为向负载107供电的DC-交流(AC)逆变器。在一些实施例中，系统电力装置139可为用于组合多个电源串、安全性装置(例如，接地故障检测器和/或安全开关)和/或被配置成测量、监测和/或报告与电力系统100a相关联的操作参数的监测装置的汇流箱。负载107可为(例如)电池组、交流(AC)电网、DC电网或DC-AC逆变器。
在连接配置104a中的电力模块103的正(+)输出端子可耦合到另一电力模块103的负(-)输出端子或到在连接配置104b中的电力模块103的负(-)输出端子。旁路二极管BPD1可具有耦合到电源101的相应正(+)输出端子的负极和耦合到电源101的相应负(-)输出端子的阳极。旁路二极管BPD1可类似地跨电力模块103的输出端耦合。在连接配置104b中，包括其相应旁路二极管BPD1的两个电源101串联连接以提供电压(V1+V2)。电压(V1+V2)随后可在电力模块103的端子C和D处施加到电力模块103的输入端。在连接配置104a中，具有旁路二极管BPD1的单个电源101提供电压 V3。电压V3在电力模块103的端子C和D处施加到电力模块103的输入端。连接配置 104a/104b的多个输出端可串联布线以提供可施加到系统电力装置139的输入端的串电压(V串)。
在以下描述中，电源101可为光伏(PV)发电机，例如PV电池、PV电池串联串、 PV电池的串联耦合PV串的并联连接、光伏或太阳能面板、DC发电机、电池组或燃料电池。在一些实施例中，例如其中电源101包括多个串联耦合的电源如PV子串或PV 电池，旁路二极管BPD1可被并联耦合到每个串联耦合的电源101的附加二极管替换或补充。用于电源101的电力DC源还可来源于从例如开关模式电力供应器、直流发电机或交流发电机提供的经整流或经转换的交流(AC)源。
旁路二极管BPD1的操作可借助于实例说明，其中电源101可为光伏面板。在连接配置104b中的电源示出用阴影155遮蔽。因而，被遮蔽的电源101的电压V2相对于其它未遮蔽面板相对于它们的电压V1和V3可具有相反极性。相反极性可为I面板的受限电流的结果，使得非遮蔽面板可尝试推动电流通过电力模块103。推动电流流动的尝试可造成旁路二极管BPD1变得正向偏置。因此旁路二极管BPD1的功能可提供旁通在串联连接的电力模块输出端103的串联串中被遮蔽的面板和/或非运行电力模块103输出端的功能。在旁路二极管BPD1不在电源101的输出端上的情况下，电压V2可抵抗电流I 面板的流动，使得电流I面板可基本上为零。基本上零电流I面板意指在连接配置104b 中的电力模块103可不操作，并且因此到系统电力装置139的输入端的电流I串和电压 V串两者均可基本上为零。
然而，在旁路二极管BPD1的情况下，相反极性的V2可跨旁路二极管BPD1施加，其使旁路二极管BPD1正向偏置。电压V1和V3使相应旁路二极管BPD1反向偏置。 V2施加旁路二极管BPD1的正向偏置造成电流I面板在被遮蔽的电源101的输出端处从旁路二极管BPD1的阳极流动到阴极。因此，旁路二极管BPD1在不工作或用阴影155 遮蔽的面板或电源101周围提供电流传导的电势平行路径。一般来说，工作面板跨旁路二极管施加反向偏置电压，并且非工作或被遮蔽的面板跨旁路二极管BPD1施加正向偏置电压。
旁路二极管BPD1可跨电力模块103的输出端耦合。如果电力模块103在电力模块输出端的串联串中变成未激活，那么尝试穿过未激活电力模块103的电流(I串)可提供替代、平行路径。替代、平行路径可经由旁路二极管BPD1在未激活电力模块103的输出端周围。并非迫使电流(I串)通过未激活电力模块103输出端，电流(I串)的流动可造成旁路二极管BPD1变得正向偏置。旁路二极管BPD1的正向偏置可造成电流I 串从旁路二极管BPD1的阳极流动到阴极。因此，旁路二极管BPD1可在耦合的电力模块103输出端的串联串中的非运行电力模块103输出端周围提供电流传导的电势平行路径。
现在参考图1B，其说明根据说明性实施例可存在于如电力模块103的电力装置中的电路系统。电力模块103可与图1A中所示的电力模块103类似或相同。在一些实施例中，电源模块103可包括电力电路135。电力电路135可包括直流-直流(DC/DC)转换器，如降压、升压、降压/升压、降压+升压、丘克(Cuk)、返驰(Flyback)和/或正向转换器或电荷泵。在一些实施例中，电力电路135可包括直流-交流(DC/AC)转换器 (也被称作逆变器)，如微逆变器。电力电路135可具有两个输入端子和两个输出端子，它们可与电力模块103的输入端子和输出端子相同。在一些实施例中，电力模块103可包括最大功率点跟踪(MPPT)电路138，其被配置成从电力装置可耦合到的电源中提取增加的电力。在一些实施例中，电力电路135可包括MPPT功能。在一些实施例中， MPPT电路138可实施阻抗匹配算法以从电力装置可耦合到的电源中提取增加的电力，电力模块103可进一步包括控制器105，如微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)和/或现场可编程门阵列(FPGA)。
仍参考图1B，控制器105可在共用总线190上控制电力模块103的其它元件和/或与其通信。在一些实施例中，电力模块103可包括电路系统和/或传感器/传感器接口125，其被配置成直接地测量参数或从被配置成测量在电源上或附近的参数的耦合的传感器和/或传感器接口125接收测量的参数，如由电源输出的电压和/或电流，和/或由电源输出的电力。在一些实施例中，电源可为包括PV电池的光伏(PV)发电机，并且传感器或传感器接口可直接地测量或接收通过PV电池接收的辐射的测量值，和/或在PV发电机上或附近的温度。
仍参考图1B，在一些实施例中，电力模块103可包括通信接口129，其配置成将数据和/或命令传输到其它装置和/或从其它装置接收数据和/或命令。通信接口129可使用电力线通信(PLC)技术、声学通信技术或附加技术(如ZigBeTM、Wi-Fi、BluetoothTM、蜂窝通信或其它无线方法)来通信。在一些实施例中，电力模块103可包括存储器123，用于记录由(一个或多个)传感器/传感器接口125取得的测量值以存储代码、操作协议或其它操作信息。存储器123可为闪存、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、随机存取存储器(RAM)、固态装置(SSD)或其它类型的适当存储器装置。
仍参考图1B，在一些实施例中，电力模块103可包括安全装置160(例如，保险丝、断路器和残余电流检测器)。安全装置160可为无源或有源的。举例来说，安全装置160 可包括安置于电力模块103内的一个或多个无源保险丝，其中保险丝的元件可被设计成当高于保险丝等级的过量电流流过其时熔融和崩解，从而断连电力模块103的一部分以便避免损坏。在一些实施例中，安全装置160可包括有源断连开关，其被配置成从控制器(例如，控制器105或外部控制器)接收命令以短路和/或断连电力模块103的部分，或被配置成响应于通过传感器测量的测量值(例如，通过传感器/传感器接口125测量或获得的测量值)，短路和/或断连电力模块103的部分。在一些实施例中，电力模块103 可包括辅助电力电路162，其配置成从耦合到电力模块103的电源接收电力，并且输出适于操作其它电路系统组件(例如，控制器105、通信接口129等)的电力。电力模块 103的各个组件之间的通信、电耦合和/或数据共享可在共用总线190上进行。
参考图1C，其示出根据一个或多个说明性实施例的电力电路135的降压+升压电路实施方案。电力电路135的降压+升压电路实施方案对于开关S1、S2、S3和S4利用金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。开关S1、S2、S3和S4的源极被称作第一端子，S1、S2、S3和S4的漏极被称作第二端子，并且S1、S2、S3和S4的栅极被称作第三端子。电容器C输入可跨降压+升压电路的相应正(+)和负(-)输入端子C和D 并联耦合，其中电压可指示为V输入。电容器C输出可跨降压+升压电路的相应正(+) 和负(-)输出端子A和B并联耦合，其中电压可指示为V输出。开关S3和S2的第一端子可耦合到降压+升压电路的共用负(-)输出和输入端子。开关S1的第二端子可耦合到正(+)输入端子并且开关S1的第一端子可耦合到开关S3的第二端子。开关S4的第二端子可耦合到正(+)输出端子并且开关S4的第一端子可耦合到开关S2的第二端子。电感器L1可分别耦合在开关S3和S4的第二端子之间。开关S1、S2、S3和S4的第三端子可以操作方式耦合到控制器105(在图1C中未示出)。
开关S1、S2、S3和S4可使用半导体装置实施，例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、双极结晶体管(BJT)、达林顿晶体管、二极管、硅可控整流器(SCR)、二端交流开关元件、三端双向可控硅开关元件或本领域中已知的其它半导体开关。借助于实例，开关S1、S2、S3和S4可通过使用双极结晶体管实施，其中集电极、发射极和基极可指上文描述和定义的第一端子、第二端子和第三端子。开关S1、S2、S3和S4可使用例如机械开关触件如手操作的开关或电机械操作的开关如继电器实施。类似地，电力模块103的实施方案可包括(例如)降压电路、升压电路、降压/升压电路、返驰电路、正向电路、电荷泵、丘克转换器，或可用于将电力模块 103的输入端上的电力转换到电力模块103的输出端的任何其它电路。
电力模块103可包括或以操作方式附接到最大功率点跟踪(MPPT)电路(例如MPPT138)。MPPT电路还可以操作方式耦合到控制器105或包括于电力模块103中的可称为主控制器的另一控制器105。在电力模块103中的主控制器可以通信方式控制可包括被称为次控制器的控制器的一个或多个其它电力模块103。在主/次关系建立后，控制的方向可为从主控制器到次控制器。在主和/或中央控制器105的控制下的MPPT电路可用于增加从电源101中提取的电力和/或控制供应到负载107的电压和/或电流。
参考图1D，其示出根据一个或多个说明性实施例的电力电路135的降压电路实施方案。电力电路135的降压电路实施方案对于开关S1和S3利用金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。开关S1和S3的源极被称作第一端子，S1和S3的漏极被称作第二端子，并且S1和S3的栅极被称作第三端子。电容器C输入可跨降压电路的相应正(+) 和负(-)输入端子C和D并联耦合，其中电压可指示为V输入。降压电路的输出端子 A和B可指示为具有输出电压V输出。开关S3的第一端子可耦合到降压电路的共用负 (-)输出和输入端子。开关S1的第二端子可耦合到正(+)输入端子，并且开关S1的第一端子可耦合到开关S3的第二端子。电感器L1可分别耦合在开关S3的第二端子和端子A之间。开关S1和S3的第三端子可以操作方式耦合到控制器105(在图1D中未示出)。
现在参考图1E，其示出根据说明性实施例的电力系统100。电力收集系统100可类似于电力收集系统100a，但可不包括旁路二极管BPD1。替代或补充旁路二极管BPD1，具有端子A和B的旁路电路115可跨电力模块103的输出端子耦合。旁路电路115在端子A和B之间提供开关，使得当开关接通时在端子A和B之间存在实质上短路，并且当开关断开时在端子A和B之间存在实质上断路。根据本文所公开的说明性实施例，在与无源旁路二极管(例如BPD1)相比时，旁路电路115可提供某些优势。
参考图1F，其示出根据说明性实施例的电力系统100b。多个串联连接的连接配置104a和104b串在图1E中示出。串跨系统电力装置139的输入端并联连接，其中到系统电力装置139的电压输入示出为V串。系统电力装置139可为直流(DC)-DC转换器或可为向负载107供电的DC-交流(AC)逆变器。电力收集系统100b可类似于电力收集系统100但可不包括旁路二极管BPD1。替代或补充旁路二极管BPD1，具有端子A 和B的旁路电路115可在如图1E所示的连接配置104a和104b中实施。一般来说，任何数目的多个连接配置104a/104b的连接组合可包括不同类型的DC电源101，使得一个连接配置具有光伏面板，例如，同时另一连接配置具有风力DC发电机。
现在参考图1G，其为根据说明性实施例的旁路电路115的部分示意性部分框图。电路111的输出端可通过耦合单元120a耦合到耦合电路120。耦合单元120a可为耦合电路120的一部分、电路111的输出端的一部分和/或耦合电路120和电路111两者的部分。耦合单元120a可允许耦合以经由在电路111和耦合电路120的输出端之间的电路提供反馈路径。耦合可为直接电连接和/或在电路111和耦合电路120的输出端之间的耦合电路系统。耦合可替代地为在电路111和耦合电路120的输出端之间的电容耦合。耦合可替代地为在电路111和耦合电路120的输出端之间的电感耦合。电感耦合可包括在两个电感器之间的相互电感耦合，所述两个电感器可包括在两个电感器之间共享的共用直接电连接点。电感耦合可替代地具有均卷绕在芯上的两个电感器。芯可允许在两个电感器之间的变压器耦合布置，由此在两个电感器之间不共享共用直接电连接点。
耦合电路120的输出端可耦合到开关BP1的输入端。耦合电路120的输出端可使得开关BP1可接通或断开。开关BP1的磁极可耦合到端子A和B，所述磁极还可跨电路 111的输入端耦合。端子A和B还可跨电力模块103的输出端子(未明确示出)耦合。当开关BP1接通时；电力模块103可不运行并且串电流I串可流过开关BP1。当开关 BP1断开时；电力模块103可运行并且串电流I串可流过电力模块103的输出端。开关 BP1示出为MOSFET，其中二极管PD1跨MOSFET的漏极和源极耦合。由于MOSFET 的结构，二极管PD1可为MOSFET的固有部分。MOSFET的结构可具有耦合在漏极和源极之间的固有p-n结(二极管)。MOSFET的固有p-n结(二极管)可被称作体二极管或寄生二极管。其它半导体装置可用于在端子A和B之间不具有固有p-n结(二极管) 的开关BP1，在此情况下二极管可另外跨端子A和B耦合。附加开关电线C11可连接在耦合电路120和电路111之间。
开关BP1可使用可已经存在于电力电路135中的开关实施。参考图1C，其示出电力电路135的降压+升压电路，BP1可借助使用开关S2和S4跨节点A和B实施。类似地，参考图1D，其示出用于电力电路135的降压电路，开关BP1可借助使用开关S3跨节点A和B经由电感器L1实施。在附图后的描述中，示出跨开关耦合的二极管可为开关固有的或可另外跨开关耦合。
现再次参考图1G和图1H，其示出根据说明性实施例的方法1000的流程图。方法1000的流程图用于阐明在图1G中示出的旁路电路115的部分示意性部分框图的操作。方法1000的流程图还用于描述互连模拟电路的操作，所述互连模拟电路包括下文更详细地描述的在旁路电路115中的耦合电路120、开关BP1和电路111。因而，在方法1000 中的步骤和实际上在下文描述的其它方法的步骤中可不排除使用数字方法，如使用微处理器或微控制器和相关联的算法以感测和控制旁路开关的操作，所述旁路开关的操作可包括耦合到在旁路电路115中的耦合电路120、开关BP1和电路111。在方法1000中的步骤和实际上在下文描述的其它方法的步骤中可不排除使用任何数目的组合模拟和数字方法两者的实施方案。
因而，方法1000、下文描述的方法的步骤和决策步骤如决策步骤1005和1009具体地说可借助于下文使用以实施在旁路电路115中的耦合电路120、开关BP1和电路111 的模拟电路的配置来进行。配置可包括组件值、组件的类型和组件的互连的计算和选择，作为在旁路电路115中的耦合电路120、开关BP1和电路111的电路设计的一部分。因此，配置可基于其中电源101和/或电力模块103正确地运行的正常操作参数，或适应上述电力系统100a/100和在下文描述的电力系统中的非正常操作参数。因而，关于下文描述的决策步骤的决策方面的配置可为对如电力模块103和/或电源101的损坏或故障的事件的响应性模拟电路方向以便提供电力模块103和/或电源101的旁路。就此而言，关于旁路电路115和下文描述的其它模拟旁路电路实施例的配置可被认为是大体上激活和/ 或操作大部分时间，使得方法1000的步骤响应于电力系统100a/100的连续地改变的操作参数执行。用于大体上激活大部分时间的旁路电路115的电力系统100a/100的连续地改变的操作参数可为其中从串联连接的电力模块103输出端的串、模块103和/或电源 101提供用于激活的电力，来自模块103和/或电源101的部分电力或从辅助电源供应电力(例如来自辅助电力电路162的辅助电力)。因而，旁路电路115和下文描述的其它模拟旁路电路实施例当被认为大体上激活大部分时间时可不需要传感器125、控制器105 和相关联的算法以分别在步骤1005/1007中决定激活开关BP1(接通)或在相应步骤 1009/1011中去激活开关BP1(断开)。因此实现去激活旁路电路115和下文描述的其它模拟旁路电路实施例大体上激活大部分时间的方式对于控制器为使用驱动电路系统170 以向开关BP1的栅极施加电压，使得开关BP1断开和/或从而去激活。
配置还可得到下文描述的决策步骤的决策方面，以便响应于如电力模块103和/或电源101恢复回到正常操作的事件，以便去除电力模块103和/或电源101的旁路。
以下论述作为非限制性实例使用如电力系统100的电力系统，其中电源101为耦合到电力模块103的输入端的光伏面板并且其中电力模块103的输出端串联耦合。以下描述参考电力模块103但可同样适用于电源101。就此而言配置可考虑存在于例如串联连接的电力模块103输出端的串中的电压和电流。
在步骤1003，开关BP1可跨电力模块103的输出端耦合，其中可存在电力模块103输出端的串联串。假如电力模块103恰当地运行，开关BP1未激活(断开)。替代地，开关BP1还可跨电源101的输出端耦合。
在决策步骤1005，二极管PD1的第一旁路电流传导可为电力模块103和/或电源101未正确地运行的指示。根据配置的指示可造成后续激活开关BP1(步骤1007)为接通使得发生故障的电力模块103的输出端被旁通。否则，开关BP1保持断开，使得开关BP1 的旁路功能未激活(步骤1003)。
未正确地运行的电力模块103可为由于例如变得被遮蔽的面板或在电力模块103内的组件故障。因而，电流(I串)通过未激活电力模块103输出端的流动可变得受限。由于受限的电流流动，在串中的其它电力模块103的电压输出可尝试推动电流通过它们的输出端和通过未激活电力模块103输出端。推动电流的电流流动的尝试可由其它电力模块103的电压输出的增加造成，这可造成二极管PD1变得正向偏置。而当电力模块 103的正常操作存在时，开关BP1的二极管PD1和MOSFET反向偏置(MOSFET断开)。二极管PD1的正向偏置可造成串电流I串在二极管PD1的第一旁路电流传导中从二极管 PD1的阳极流动到阴极。
二极管PD1的第一旁路电流传导和二极管PD1的正向电压降施加到电路111的输入端，这可造成电路111的振荡。电路111的输出端振荡可经由耦合电路120反馈回到开关BP1的输入端。耦合电路120的输出端连接到开关BP1的MOSFET的栅极(g)。施加到开关BP1的MOSFET的栅极的耦合电路120的输出可足以造成开关BP1的 MOSFET接通使得在步骤1007开关BP1激活。
在决策步骤1009，如果未激活电力模块103保持未激活，那么开关BP1的MOSFET 保持接通，使得在步骤1007开关BP1保持激活。然而，当电力模块103开始变得激活时开关BP1的MOSFET和二极管PD1两者变得反向偏置。电力模块103可变得激活，因为例如耦合到电力模块的面板可变得未遮蔽。在端子A和B处施加到电路111的输入端的开关BP1的MOSFET和二极管PD1两者的反向偏置电压可造成电路111的振荡停止。经由耦合电路120反馈回到开关BP1的输入端的电路111的输出端振荡停止可足以造成开关BP1的MOSFET断开，使得在步骤1011开关BP1去激活。施加到MOSFET 的栅极的电压降低可造成MOSFET断开。替代地，在控制器105或一些其它控制器的控制下的传感器125可感测开关BP1的MOSFET和二极管PD1两者的反向偏置电压。由于反向偏置被感测，开关BP1可断开并且来自驱动电路系统的电力可允许重新供应到电力模块103的开关以允许电力模块103正常运行。在电力模块103正常运行的情况下，现在开关BP1未激活(断开)但仍耦合在端子A和B处(步骤1003)。
现在参考图1I，其示出根据说明性实施例在旁路电路115中的耦合电路120、开关BP1和电路111的进一步细节。耦合电路120可包括具有耦合到电阻器R3的第一端部和电阻器R4的第一端部的输出端的偏置和驱动电路系统170。电阻器R3的第二端部可经由开关电线C11耦合到二极管D1的阴极、电容器C3的第一端部和开关Q3的栅极(g)。电阻器R4的第二端部可耦合到电容器C3的第二端部和端子B。电容器C3的第二端部可耦合到电感器L3的第一端部并且电感器L3的第二端部可耦合到二极管D1的阳极。开关BP1的栅极(g)可耦合到电阻R3和R4的第一端部。开关BP1的漏极(d)可在端子B处耦合到二极管PD1的阴极以提供返回连接RET1。二极管PD1的阳极可耦合到开关BP1的源极(s)、属于开关Q3的二极管BD2的阳极和开关Q3的源极(s)。开关 Q3的漏极(d)可耦合二极管BD2的阴极和电路111的电感器L1的第一端部。开关BP1 可为可包括二极管PD1或可不包括二极管的金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET)。类似地，开关Q1、Q2和Q3可为包括二极管像二极管BD2或可不包括二极管的MOSFET。
在电路111中，电感器L1的第二端部可耦合到开关Q1和Q2的漏极(d)。Q1和 Q2的源极(s)可耦合在一起以提供返回连接RET2。电阻器R1的第一端部可耦合在开关Q1的栅极和开关Q1的源极(s)之间。电阻器R2的第一端部可耦合在开关Q2的栅极和开关Q2的源极(s)之间。开关Q1的栅极(g)可耦合到电容器C2的第一端部。电容器C2的第二端部可耦合到电感器L2的第一端部和电容器C1的第一端部。电感器 L2的第二端部可提供返回连接RET3。电容器C1的第二端部可耦合到开关Q2的栅极。返回连接RET1、RET2和RET3可耦合在一起以形成可在开关BP1的源极(s)处与端子B分离的返回路径。在旁路电路115中在返回路径和端子B之间的分离连同旁路电路 115跨电力模块103的输出端的整合可通过将开关Q3和二极管BD2安置在端子B和电感器L1之间来实现。开关BP1、Q2和Q3可为金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET)并且开关Q1可为结型场效应晶体管(JFET)。
在一些实施例中，电感器L1、L2和L3可为相互耦合在相同磁芯上。实际上，在电感器L1到L2和然后电感器L2到L3之间的耦合提供在图1G中示出的耦合单元120a 的可能功能，这允许在电路111和耦合电路120的输出端之间的耦合。因此，电路111 的输出端跨电感器L1可经由在电感器L1和电感器L3之间的互电感而耦合回到耦合电路120的输入端并且还经由在电感器L1和电感器L2之间的互耦合而耦合到电感器L2。在电感器L1和电感器L2之间的互电感和感应到电感器L2中的电压经由相应电容器C2 和C1的耦合驱动开关Q1和Q2的栅极(g)。在电感器L1和电感器L2和L3之间的互耦合可使得电感器L2和L3具有比电感器L1大的跨共用磁芯的匝数，如此感应到电感器L2和L3中的电压借助于以下变压器方程式更大：
和
其中VL1、VL2和VL3为电感器L1、L2和L3的相应电压，其中NL1、NL2和NL3 为电感器L1、L2和L3的相应匝数。
借助于较大匝数NL2和NL3感应到电感器L2和L3中的较大电压可允许开关BP1、Q1、Q2和Q3的操作，而在无较大感应电压的情况下，开关BP1、Q1、Q2和Q3可以不能够另外操作。
在电路111中电感器L2和电容器C1和C2充当考毕兹振荡器。
振荡频率通过下式得到：
可选择电感器L1、L2、L3、电容器C1和C2，使得对于电路111的振荡频率可在1 和4千赫兹(KHz)之间。电路111的低振荡频率因此可提供在切换Q1、Q2和Q3中的低损耗。替代地，电容器C1可用另一电感器替换，使得电路111可被实施为哈脱莱振荡器。耦合电路120的电感器L3可建构在与电路111中的电感器L1和L2相同的芯上，二极管D1可用于整流在电感器L3上所感应的电压，其可借助于在电感器L3到电路111的电感器L1和L2之间的互耦合。经整流脉冲可驱使在开关BP1的MOSFET的栅极(g)和源极(s)之间的电压(Vgs)以使开关BP1接通用于在步骤1007开关BP1 的连续传导。
现再次参考图1F，其中根据说明性实施例，方法1000应用于在图1G中示出的旁路电路115中的耦合电路120、开关BP1和电路111的进一步细节。在步骤1003，开关 BP1可跨电力模块103的输出端耦合，其中可存在电力模块103输出端的串联串。在步骤1003中开关BP1未激活。
在决策步骤1005，具体地说二极管PD1的第一旁路电流传导可为电力模块103和/或电源101未正确地运行的指示。因此，电流(I串)通过未激活电力模块103输出端的流动可变得受限。由于受限的电流流动，在串中的其它电力模块103的电压输出可尝试推动电流通过它们的输出端和通过未激活电力模块103输出端。推动电流的电流流动的尝试可由其它电力模块103的电压输出的增加造成，这可造成二极管PD1变得正向偏置，使得通过二极管PD1发生电流的第一旁路电流传导。变得正向偏置的二极管PD1 还引起二极管BD2也被正向偏置。二极管BD2的正向偏置允许利用电路111发起开关 BP1的连续操作。在以下描述中稍后描述电路111的操作的详细描述。
在步骤1007，电路111可发起开关BP1的连续操作。二极管PD1一传导，Q2和/ 或Q1就可接通，并且电路111可维持开关BP1的连续操作使得开关BP1的MOSFET 接通，使得在开关BP1的漏极(d)和源极(s)之间的电压(Vds)保持低，例如约10 毫伏(mV)大体上至多200mV。在开关BP1的10mV的Vds和旁路二极管的正向电压降0.7V与旁通25安培的串电流I串之间的比较，分别提供0.25瓦和17.5瓦的旁路电力损耗。因而，在旁路电路115和下文描述的其它旁路电路实施例中的开关BP1的操作提供可允许旁通电源和/或其它电路元件而不带来旁路自身的显著损耗的高效旁路电路。旁通电源和/或其它电路元件而不带来显著损耗在与可包括使用例如旁路二极管的提供旁路的其它方式相比时，可为显著的。
在步骤1007，返回连接RET1、RET2和RET3可耦合在一起以形成返回路径，所述返回路径可为在开关BP1的源极(s)处在端子B处提供的分离的返回路径。在耦合电路120和电路111之间在返回路径和端子B之间的分离可通过开关Q3和二极管BD2。因此，电路111的振荡可构建在开关Q2和/或Q1的漏极上，而用于振荡的返回路径可提供在开关Q2和/或Q1的源极(s)上。
在决策步骤1009，如果未激活电力模块103保持未激活，那么开关BP1的MOSFET 保持接通，使得在步骤1007开关BP1保持激活。在决策步骤1009，如果在步骤1007 开关BP1保持激活，那么来自驱动电路系统170的电力可从被供应到未激活电力模块 103中分离。然而，当电力模块103开始变得激活时，例如当面板变得可通过传感器125 感测的未遮蔽时，来自驱动电路系统170的电力可允许重新供应到电力模块103的开关以允许电力模块103运行。开关BP1的MOSFET和二极管PD1以及二极管BD2此时均可变得反向偏置。在二极管BD2的阳极处施加到电路111的输入端的开关BP1的 MOSFET和二极管PD1两者的反向偏置电压可造成电路111的振荡停止。当经由耦合电路120反馈到开关BP1的输入端时电路111的输出端振荡停止可足以造成开关BP1的 MOSFET断开，使得在步骤1011开关BP1去激活。替代地，在控制器105或一些其它控制器的控制下的传感器125可感测开关BP1的MOSFET和二极管PD1两者的反向偏置电压。由于反向偏置被感测，开关BP1可断开并且来自驱动电路系统170的电力可允许重新供应到电力模块103的开关以允许电力模块103正常运行。施加到开关BP1的 MOSFET的栅极的电压降低造成MOSFET断开。在电力模块103正常运行的情况下现在开关BP1未激活(断开)但仍耦合在端子A和B处(步骤1003)。
电路111的操作
现在参考图1J和图1K，其分别更详细地示出根据说明性实施例的电路111和步骤1007的流程图。如果电力模块103不工作，那么步骤1007发生，使得在未激活电力模块103的输出端周围的路径中开关BP1汲取在串联串中的电流(I串)。电路111可与对于图1G所描述的相同，并且可耦合到旁路开关BP1。开关Q1和Q2可分别借助电阻 R1和R2偏置。在电路111的操作中，当在步骤1011开关BP1断开并且电力模块103 正确地工作时，开关Q3和二极管BD2可阻断泄漏电流通过旁路开关BP1并且当端子A 处的电压可比端子B处的电压大得多时，阻断跨旁路开关BP1的反向电压。相反，当在步骤1007电力模块103不工作时，开关Q3通过由二极管D1提供的经整流输出操作，使得当开关Q3可为接通时二极管BD2通过开关Q3旁通。在步骤1007期间开关Q3断开提供阻断泄漏电流通过旁路开关BP1。由于开关BP1接通并且在步骤1007期间维持为接通，以便提供用于电路111振荡的净空高度，开关Q3接通可另外补偿跨端子A和 B的任何电压降。开关Q3和其操作被忽略并且被认为是接通，以便简化以下描述。
在决策步骤1203中，如果与其它电源101和在电力模块103输出端的串联串中的相应电力模块103相比，通过电源101和相应电力模块103产生低量电力，那么第一旁路电流传导可因此通过二极管PD1。类似地，如果电源101和相应电力模块103具有故障，那么第一旁路电流传导也可通过二极管PD1。
在决策步骤1205，由于二极管BD2与二极管PD1类似地正向偏置，所以第一旁路电流传导可跨电感器L1感应电压VL1。在步骤1205，旁路开关BP1可相对于电力模块 103的输出电压(VAB)正偏置。旁路开关BP1相对于电力模块103的输出电压(VAB) 正偏置可为电力模块103未运行的结果。提供电流通过旁路开关BP1的旁路的第一旁路电流传导可因此通过二极管PD1，随后电感器L1经由二极管BD2传导，并且然后通过在旁路开关BP1的第一操作阶段中使用开关Q1的电感器L1传导。
低量电力的实例可为当电源101可为恰好开始被照射(例如，在黎明)的光伏面板时或当光伏面板可大体上和/或部分地被遮蔽时。遮蔽可减少由电源101产生的电力(例如，减少由未遮蔽电源产生的电力，例如由未遮蔽电源产生的电力的20％、50％或甚至接近100％)。如果在决策步骤1203中可通过电源101产生足够电力，那么电路111可继续振荡，其中根据下文描述的步骤1209-1217初始使用开关Q1持续一定次数作为开关BP1的第一操作阶段的一部分，直到其中使用开关Q2和/或Q1的第二操作阶段。Q1 可使用结型场效应晶体管(JFET)而非MOSFET实施，因为与MOSFET相比，JFET 可具有与MOSFET相比较低的偏置输入电流并且当栅极(g)和源极之间的电压(Vgs) 大体上为零时，JFET可在源极(s)和漏极(d)之间传导。Q1还可使用耗尽模式FET 实施。
在借助使用Q1的第一阶段后，借助使用开关Q2和/或开关Q1实施步骤1209-1217作为开关BP1的第二操作阶段的一部分。对于第一阶段和第二阶段两者的操作的原理为当电流流过电感器L1时电感器L1相互耦合到电感器L3和L2。互耦合使得当电流流过电感器L1时，电流在电感器L2中流动并且感应电压VL2到电感器L2中。电压VL2 可经由电容器C1和/或C2为开关Q2和/或开关Q1的栅极(g)充电(步骤1209)。Q2 和/或开关Q1的栅极(g)的充电可造成开关Q2和/或开关Q1开始在开关Q2和/或开关 Q1的源极(s)和漏极(d)之间传导电流，使得Q2和/或开关Q1接通(步骤1211)持续时间段t接通。
在t接通期间感应到电感器L1中的能量可通过时间常数τ[L1]放电
τ[L1]＝L1×Req
其中Req可为包括电阻R2和/或R1和当开关Q2和/或Q1可接通时在漏极(d)和源极(s)之间的相应电阻(Rds)的等效电阻。当开关Q2和/或Q1可接通时在漏极(d) 和源极(s)之间相应电阻(Rds)的值可来源于用于对于开关Q2和Q1选择的特定装置的作为电路111设计的一部分的制造商数据表。在决策步骤1215中电感器L1的放电(步骤1213)可继续直到在决策步骤1215中电感器L2的电压VL2下降低于Q2和/或开关 Q1的阈值电压，这使Q2和/或开关Q1断开(步骤1217)持续时间段t断开。Q2和/或开关Q1漏极(d)电压然后可开始按以下比率增加：
使得在L2上电压可再次增加持续由时间常数τ[L2]限定的时间，在这之后开关Q2和/或开关Q1再次传导(步骤1209)，这可引起电路111的振荡。时间常数τ[L2]可通过下式给出：
其中Ceq可为包括电容器C1和C2以及开关Q2和/或Q1的寄生电容的等效电容。开关Q2和/或Q1的寄生电容可来源于用于对于开关Q2和Q1选择的特定装置的作为电路111设计的一部分的制造商数据表。开关Q2和/或Q1的寄生电容可或可不为时间常数τ[L2]的期望值中的显著因子。耦合到电感器L3的电感器L1可造成当电流流过电感器L1时在电感器L3中感应电压。感应到电感器L3中的电压可通过二极管D1整流。二极管D1的经整流电压可经由偏置电阻R3和R4施加到旁路开关BP1的栅极(g)，其可使旁路开关BP1接通(步骤1007)。
现在参考图1L，其示出根据说明性实施例的在旁路电路115的工作设计上进行的测量的瞬时迹线181。瞬时迹线181示出在从断开到接通转变中开关BP1的作用。瞬时迹线进一步示出其中在步骤1007开关BP1接通的进入稳定状态条件。稳定状态条件可为其中在步骤1007开关BP1接通并且可为旁路电路115的固有稳定的实例。在步骤1007 在开关BP1的第二操作阶段期间可建立旁路电路115的固有稳定。转变示出开关BP1 的操作的作用：在第一旁路中，电流传导通过二极管PD1，随后在第一操作阶段中开关 Q1被操作，随后在开关BP1的第二操作阶段中开关Q2和/或开关Q1被操作。
迹线184示出在开关BP1的MOSFET的栅极(g)和源极(s)之间的电压(Vgs) 的瞬时行为。迹线部分184a示出当电力模块103可不正确地运行时，使得开关BP1和/ 或二极管PD1正向偏置并且串电流I串流过二极管PD1。迹线部分184a为当在步骤1203 模块103和/电源101未正确地运行时。迹线部分184a示出开关BP1的栅极(g)源极 (s)电压Vgs由于在步骤1205第一旁路电流传导通过二极管PD1和BD2而如何开始变动。开关BP1的MOSFET的栅极(g)电压来源于在相互耦合到电感器L1的电感器L3 中感应的经整流电压(来自二极管D1)。经整流电压(来自二极管D1)还驱使开关Q3 的栅极，使得在步骤1205在二极管PD1和BD2的第一旁路电流传导之后，电流流过电感器L1通过Q3和/或二极管BD2的源极(s)和漏极(d)两者。在迹线部分184a以外示出通过使用开关Q1的第一阶段和然后通过使用开关Q1和/或Q2的第二阶段的开关 BP1的栅极(g)源极(s)电压Vgs的稳定持续升高。由于在步骤1205第一旁路电流传导通过二极管PD1和BD2和在步骤1209-1217中使用开关Q1和/或Q2，开关BP1的栅极(g)源极(s)电压(Vgs)的波动示出在第一阶段期间Vgs的稳定累积。因而， Vgs的初始波动和在第一阶段期间Vgs的稳定累积两者表明在电路111的输出端回到电路111的输入端之间经由耦合电路120的正反馈回路。因此正反馈回路响应于电力模块 103和/或电源101的输出，以便确定Vgs足以使开关BP1接通，从而提供跨端子A和B 的旁路。
迹线部分180示出电感器L1的电流流动。对于第一旁路电流传导通过二极管PD1和BD2、通过使用开关Q1的第一阶段和通过使用开关Q1和/或Q2的第二阶段的操作原理为当电流流过电感器L1时电感器L1相互耦合到电感器L3和L2。互耦合使得当电流流过电感器L1时，电流在电感器L2中流动并且感应电压VL2到电感器L2中。电压 VL2可经由电容器C1和/或C2为开关Q2和/或开关Q1的栅极(g)充电(步骤1209)。 Q2和/或开关Q1的栅极(g)的充电可造成开关Q2和/或开关Q1开始在开关Q2和/或开关Q1的源极(s)和漏极(d)之间传导电流，使得Q2和/或开关Q1接通(步骤1211) 持续时间段t接通。在决策步骤1215中电感器L1的放电(步骤1213)可继续直到在决策步骤1215中电感器L2的电压VL2下降低于Q2和/或开关Q1的阈值电压，这使Q2 和/或开关Q1断开(步骤1217)持续时间段t断开。对于开关Q1和/或开关Q2接通和断开时段t接通和t断开的瞬时性由迹线部分180示出。对于迹线180和184在步骤1007 的稳定状态在以下图的描述中示出。
借助于响应于电力模块103和/或电源101的输出，从电路111的输出端经由耦合电路120回到电路111的输入端建立的反馈回路，可在开关BP1的第二操作阶段期间建立旁路电路115的固有稳定。因而，开关BP1的栅极(g)源极(s)电压Vgs的稳定持续升高仅允许升高到一定电压水平以便维持开关BP1接通。因此在第二阶段期间反馈回路为负反馈回路。负反馈回路可响应于电力模块103和/或电源101的输出，建立和维持在步骤1007开关BP1的激活连续地接通，直到在步骤1009电力模块103和/或电源103 再次变得激活。在步骤1007在旁路模式期间开关BP1相对于端子A和B正向偏置并且施加到开关BP1的栅极(g)的电压使得开关BP1连续地接通持续非运行电力模块103 需要旁通的时间段。同样地，响应于电力模块103和/或电源101的输出的反馈回路，建立和维持在步骤1011开关BP1的去激活连续地断开，直到电力模块103和/或电源103 再一次变得未激活。在非旁路模式期间开关BP1相对于端子A和B反向偏置并且施加到开关BP1的栅极(g)的电压使得开关BP1连续地断开持续在步骤1011运行电力模块103不需要旁通的时间段。
因此当在步骤1007开关BP1可接通时可出现固有稳定，使得在其漏源电压Vds降低时，栅极(g)到源极(s)电压Vgs也降低。类似地，当在步骤1011开关BP1可断开时，可建立旁路电路115的稳定，使得在其漏极(d)到源极(s)电压Vds升高时，栅极(g)到源极(s)电压Vgs也升高。
现在参考图1M和1N，其示出根据说明性实施例的在旁路电路115上进行的稳定状态测量迹线182和180。示出的测量迹线针对当作为电力模块103输出端的串联连接的一部分的非运行电力模块103未正确地运行并且需要通过开关BP1旁通用于操作至多最大值25安培的串电流(I串)时。测量迹线表明在旁路模式期间开关BP1相对于端子A 和B正向偏置并且开关BP1的栅极(g)使得开关BP1连续地接通持续非运行电力模块 103需要旁通的时间段。
现在参考图1M，其示出根据说明性实施例的测量的稳定状态迹线184、186和188的示波器迹线182。迹线184可为当开关BP1用于旁通电力模块103输出端(步骤1007) 时当电力模块103不工作时测量的开关BP1的栅极(g)源极(s)电压Vgs。根据迹线 184，可看出测量的开关BP1的栅极(g)源极(s)电压Vgs可大体上保持恒定在大约 5.8伏，这使旁路开关BP1接通持续时间段t接通和t断开。时间段t接通和t断开分别是指当开关Q2和/或Q1接通(步骤1211)和断开(步骤1217)时。迹线186示出测量的跨电感器L3电压，其开始于约-1.3伏，升高到大约13伏的峰值，快速下降到-7.8伏，并且然后返回到-1.3伏持续t断开时间段(步骤1217)。跨电感器L3电压然后保持在约 -1.3伏持续时间段t接通(步骤1211)。迹线188为测量的在开关Q2的漏极(d)源极 (s)电压Vds之间的电压，其开始于约-1.3伏并且升高到大约3.8伏的峰值并且返回到 -1.3伏持续t断开时段(步骤1217)。然后Vds保持在-1.3伏持续时间段t接通(步骤1211)。
现在参考图1N，其示出根据说明性实施例的在电感器L1中测量的稳定状态电流的示波器迹线180。在电感器L1中的稳定状态电流针对当开关BP1激活为接通(步骤1007) 时。迹线180的斜坡部分180a开始于开始于-350微安培(μA)通过电感器L1的电流水平并且继续增加持续时间段t接通(步骤1211)，其中电流可达到77毫安培(mA)。在电感器L1中的电流达到77mA后，斜坡下降回到-350μA持续时间段t断开(步骤 1217)。在时间段t断开(步骤1217)结束时，迹线180的斜坡部分180a再一次开始，其中通过电感器L1的电流达到77mA持续时间段t接通(步骤1211)。对于图1L和1M 两者，t接通(步骤1211)可为240微秒并且t断开可为20微秒。电路111的振荡频率可为260微秒的倒数，其可为3.85千赫兹(KHz)。
利用第一旁路电流传导通过二极管PD1、在第一操作阶段中开关Q1、在开关BP1 的第二阶段中Q2和/或Q1可因此提供非运行电力模块103的输出端的旁路的连续操作。在旁路电路115传导的情况下携带大范围电流(例如大体上零到30安培的串电流(I串)) 的旁路开关BP1的连续操作，与0.7V的旁路二极管BPD1相比，可为(例如)10mV-200 mV。另外，当电源101(例如，光伏(PV)发电机)开始产生部分电力时或当PV发电机可完全被遮蔽时，旁路电路115的操作可用作电力系统100的‘唤醒’的一部分。旁路电路115然后可利用来自辅助电力电路162的电力和/或在步骤1205二极管PD1的传导随后在步骤1209-1217中如上所述的旁路115的第一和第二操作阶段来旁通电源和/ 或PV发电机。
现在参考图1O，其示出根据说明性实施例的旁路电路115a。本文所述的开关的源极(s)被称作第一端子，漏极(d)被称作第二端子并且栅极(g)被称作第三端子。电荷泵130的输出端可跨开关BP1的第一端子和第三端子耦合到开关BP1的输入端。开关BP1的第一和第二端子连接到电荷泵130的输入端。二极管PD1的阳极连接到开关BP1的第一端子并且二极管PD1的阴极连接到开关BP1的第二端子。节点A和B分别提供在开关BP1的第二和第一端子处。电荷泵130可被配置成在其输入端处接收非常低的电压(例如，几十或几百毫伏)，并且输出大体上较大的电压(例如，若干伏)。为实现大体上较大的电压，电荷泵130可包括若干转换阶段。用于电荷泵130的说明性电路的变型可存在于“在使用65nm CMOS的启动电路中具有正向体偏置的0.18-V输入电荷泵”(P.H.Chen等人，
2010)、“用于能量收集应用的低电压并入电荷泵电路”(W.P.M.Randhika Pathirana,2014)，其可用作电荷泵130或其一部分。
现在参考图1P，其示出根据说明性实施例的旁路电路115b。旁路电路与旁路电路115a相同，但其中开关Q3的第一端子连接到端子B并且第二端子连接到电荷泵130的输入端。开关Q3的第三端子连接到开关BP1的第三端子。
现再次参考根据说明性实施例在图1H中示出的方法1000以及图1O和1P。在步骤1003，开关BP1可跨电力模块103的输出端耦合，其中可存在电力模块103输出端的串联串。假如电力模块103恰当地运行，开关BP1未激活(断开)。替代地，开关BP1还可跨电源101的输出端耦合。
在决策步骤1005，二极管PD1的第一旁路电流传导可为电力模块103和/或电源101未正确地运行的指示。根据配置的指示可造成后续激活开关BP1(步骤1007)为接通使得发生故障的电力模块103的输出端被旁通。否则，开关BP1保持断开，使得开关BP1 的旁路功能未激活(步骤1003)。而当电力模块103的正常操作存在时，开关BP1的二极管PD1和MOSFET反向偏置(MOSFET断开)。二极管PD1的正向偏置可造成电流I 串在二极管PD1的第一旁路电流传导中从二极管PD1的阳极流动到阴极。
二极管PD1的第一旁路电流传导和二极管PD1的正向电压降施加到电荷泵电路130的输入端，这可造成电荷泵电路130的电压输出的累积。电荷泵电路130的输出电压可反馈回到开关BP1的输入端。施加到开关BP1的MOSFET的栅极的电荷泵电路130的输出电压可足以造成开关BP1的MOSFET接通使得在步骤1007开关BP1激活。相反，相对于当在步骤1007电力模块103不工作时使用旁路电路115b，通过电荷泵130的输出操作开关Q3，使得当开关Q3可接通时通过开关Q3旁通二极管BD2。在步骤1007 期间开关Q3断开提供阻断泄漏电流通过旁路开关BP1。由于开关BP1接通并且在步骤 1007期间维持为接通，以便可提供用于电荷泵130运行的净空高度，开关Q3接通另外补偿跨端子A和B的任何电压降。
在决策步骤1009，如果未激活电力模块103保持未激活那么开关BP1的MOSFET 保持接通，使得在步骤1007开关BP1保持激活。然而，当电力模块103开始变得激活时，开关BP1的MOSFET和二极管PD1两者变得反向偏置。电力模块103可变得激活，因为例如耦合到电力模块的面板可变得未遮蔽。在端子A和B处施加到电荷泵电路130 的输入端的开关BP1的MOSFET和二极管PD1两者的反向偏置电压可造成电荷泵电路130的输出电压和/或电荷泵电路130的反向电压输出的降低。施加到开关BP1的栅极(g)的电荷泵电路130的输出电压和/或电荷泵电路130的反向电压输出的降低可足以造成开关BP1的MOSFET断开，使得在步骤1011开关BP1去激活。施加到MOSFET 的栅极的电压降低因此可造成MOSFET断开。替代地，在控制器105或一些其它控制器的控制下的传感器125可感测开关BP1的MOSFET和二极管PD1两者的反向偏置电压。由于反向偏置被感测，开关BP1可断开并且来自驱动电路系统例如驱动电路系统 170的电力可允许重新供应到电力模块103的开关以允许电力模块103正常运行。在电力模块103正常运行的情况下，现在开关BP1未激活(断开)但仍耦合在端子A和B 处(步骤1003)。
现在参考图1Q，其示出根据说明性实施例的旁路电路115c的进一步细节。耦合120电路可包括电阻器R5、电容器C4、电阻器R6、二极管D2和电感器L5。电阻器R5可具有耦合到开关BP1的栅极(g)的第一端部。电阻器R5可具有耦合到端子B的第二端部。电容器C4可跨电阻器R5耦合。电容器C4的第一端部可耦合到端子B和电感器 L5的第一端部。电感器L5的第二端部可耦合到二极管D2的阳极。电容器C4的第二端部可耦合到电阻器R6的一个端部。电阻器R6的第二端部可耦合到二极管D2的阴极。
本文所述的开关的源极(s)被称作第一端子，漏极(d)被称作第二端子并且栅极(g)被称作第三端子。电路111a可包括开关BP1的第二端子，其可耦合到开关Q4的第二端子和开关BP1的二极管PD1的阴极。二极管PD1的阳极可耦合到端子B、电荷泵 130的电压(V输入1)输入端和电感器L4的第一端部。电感器L4的第二端部可耦合到开关Q4的第一端子。开关Q4的第三端子可耦合到PWM 132的电压输出端(V输出 2)。电荷泵130的输出电压(V输出1)可耦合到二极管D5的阳极。二极管D5的阴极可耦合到二极管D4的阴极和脉宽调变器(PWM)132的输入电压(V输入2)。二极管 D4的阳极可耦合到二极管D3的阴极和电容器C5的第一端部。电容器C5的第二端部可耦合到电感器L6的第一端部并且提供返回连接RET6。电感器L6的第二端部可耦合到二极管D3的阳极。PWM 132和电荷泵130两者提供相应返回路径RET5和RET6。返回路径RET4、RET5和RET6可耦合在一起。电感器L4、L5和L6可全部相互一起耦合在相同芯CR1上，且在电感器L4上的电路111a的输出端可耦合回到在电感器L5 上的耦合电路120的输入端。电荷泵130可通过交换-电容器电压转换器
(美信集成产品公司((Maxim Integrated Products)，120 San Gabriel Drive，美国加利福尼亚州森尼韦尔(Sunnyvale,CA USA))实现，其可使在输出端V输出1上的输入电压 (V输入1)加倍。PWM 132可通过使用6992实现，其是美国加利福尼亚州米尔皮塔斯麦卡锡大道1630号的凌力尔特公司(Linear Technology Corporation 1630 McCarthy Blvd.,Milpitas,CA,USA.)的具有模拟压控脉宽调变(PWM)能力的硅电路。
现再次参考图1Q和再次参考图1H，其示出根据说明性实施例的方法1000的流程图。开关BP1可跨电力模块103的输出端耦合(步骤1003)，其中可存在电力模块103 输出端的串联串。在决策步骤1005，如果电力模块103不工作，那么在从未激活电力模块103的输出端周围的路径中开关BP1汲取在串联串中的电流(I串)(步骤1007)。
在决策步骤1005，二极管PD1的第一旁路电流传导可为电力模块103和/或电源101未正确地运行的指示。下文描述的方法和决策步骤具体地说假设所谓‘决策’借助于下文使用的模拟电路的配置进行以实施在旁路电路115c中的耦合电路120、开关BP1和电路111a。因而在方法1000中的步骤和实际上在下文描述的其它方法的步骤中可不排除使用数字方法，如使用微处理器或微控制器和相关联的算法以感测和控制的旁路开关的操作，所述旁路开关的操作可包括耦合到在旁路电路115中的电路120、开关BP1和电路111a。在方法1000中的步骤和实际上在下文描述的其它方法的步骤中可不排除使用任何数目的组合模拟和数字方法两者的实施方案。
如同模拟电路，配置可包括组件值、组件的类型和组件的互连的计算和选择，作为在旁路电路115c中的耦合电路120、开关BP1和电路111a的电路设计的一部分。因此，配置可基于上述电力系统100a/100和在下文描述的电力系统中的正常操作参数或非正常操作参数。因而，关于下文描述的决策步骤的决策方面的配置可为对如电力模块103 和/或电源101的损坏或故障的事件的响应性模拟电路方向，以便提供电力模块103和/ 或电源101的旁路。
配置还可提供下文描述的决策步骤的决策方面，以便响应于如电力模块103和/或电源101恢复回到正常操作的事件，以便去除电力模块103和/或电源101的旁路。根据配置的指示可造成后续激活开关BP1(步骤1007)为接通，使得发生故障的电力模块103 的输出端被旁通。否则，开关BP1保持断开，使得开关BP1的旁路功能未激活(步骤 1003)。
推动电流的电流流动通过非运行电力模块103的尝试可由其它电力模块103的电压输出的增加造成，这可造成二极管PD1变得正向偏置。而当电力模块103的正常操作存在时，开关BP1的二极管PD1和MOSFET反向偏置(MOSFET断开)。二极管PD1的正向偏置可造成电流I串在二极管PD1的第一旁路电流传导中从二极管PD1的阳极流动到阴极。二极管PD1的正向偏置类似地造成开关Q4的正向偏置。二极管PD1的第一旁路电流传导和二极管PD1的正向电压可施加到电路111a的输入端，这可造成电路111a 的振荡。电路111a的输出端振荡可经由耦合电路120反馈回到开关BP1的输入端。耦合电路120的输出端连接到开关BP1的MOSFET的栅极。施加到开关BP1的MOSFET 的栅极的耦合电路120的输出可足以造成开关BP1的MOSFET接通，使得在步骤1007 开关BP1激活。在步骤1007中，二极管PD1一传导，电路111a就发起开关BP1的连续操作，并且稍后通过使用开关Q4维持开关BP1的连续操作，使得在开关BP1的漏极 (d)和源极(s)之间的电压(Vds)保持低，大体上至多100毫伏(mV)。
在决策步骤1009，如果未激活电力模块103保持未激活，那么开关BP1的MOSFET 保持接通，使得在步骤1007开关BP1保持激活。然而，当电力模块103开始变得激活时，开关BP1和开关Q4的MOSFET和二极管PD1均变得反向偏置。电力模块103可变得激活，因为例如耦合到电力模块的面板可变得未遮蔽。在端子A和B处施加到电路 111a的输入端的开关BP1和开关Q4的MOSFET和二极管PD1两者的反向偏置电压可造成电路111a的振荡停止。经由耦合电路120反馈回到开关BP1的输入端的电路111a 的输出端振荡停止可足以造成开关BP1的MOSFET断开，使得在步骤1011开关BP1 去激活。施加到MOSFET的栅极的电压降低造成MOSFET断开。替代地，在控制器105 或一些其它控制器的控制下的传感器125可感测开关BP1的MOSFET和二极管PD1两者的反向偏置电压。由于反向偏置被感测，开关BP1可断开并且来自驱动电路系统例如驱动电路系统170的电力可允许重新供应到电力模块103的开关以允许电力模块103正常运行。在电力模块103正常运行的情况下现在开关BP1未激活(断开)但仍耦合在端子A和B处(步骤1003)。
电路111a的操作
现再次参考图1Q和图1R，其分别示出根据说明性实施例的旁路115c和示出步骤1007的进一步细节的流程图。如果电力模块103不工作，那么步骤1007发生，使得在电力模块103输出端的串联串中在未激活电力模块103的输出端周围的路径中开关BP1 汲取在串联串中的电流(I串)。在电路111a的操作中，开关和其二极管可并入电荷泵 130中或可附接到其。开关(未示出但功能与在图1I中的开关Q3和二极管BD2类似) 可阻断泄漏电流通过旁路开关BP1并且阻断跨旁路开关BP1的反向电压。阻断反向电压可为当端子A处的电压可比端子B处的电压大得多时，这类情形可为当在步骤1003 电力模块103正确地操作时。为便于以下论述开关和其操作可被忽略，并且被认为是接通。
在决策步骤1303中，开关BP1的二极管PD1一在第一旁路电流传导中传导，在电力模块103输出端的旁路中开关BP1的连续操作就开始。在第一旁路电流传导之后，开关BP1的连续操作的第一阶段可主要通过使用电荷泵130、PWM 132和开关Q4建立。在如随后通过使用电荷泵130、PWM 132和开关Q4的步骤中所述的若干可能循环之后，通过电感器L6产生的电压可大于电荷泵130的输出电压V输出1，其发起开关BP1的连续操作的第二阶段。为电容器C5充电的时间常数可小于为电容器C4充电的时间常数。在电容器C5和C4之间的时间常数的差异可有助于使用电荷泵130和开关Q4在第一阶段中操作开关BP1直到第二阶段。在第二阶段中，操作可主要在PWM 132、开关Q4 的连续操作和当通过电感器L6产生的电压可大于电荷泵130的输出电压V输出1时的情况下。
在决策步骤1303中，在步骤1305中二极管PD1生成电感器L4的第一旁路电流传导，其跨电感器L5和L6感应电压，同时旁路开关BP1可相对于电力模块103的输出电压(VAB)正偏置。旁路开关BP1相对于电力模块103的输出电压(VAB)正偏置可表示电力模块103可未运行并且需要使其输出端旁通。电感器L5的感应电压VL5通过二极管D2整流以为电容器C4充电。带电电容器C4的电压施加到旁路开关BP1的栅极 (g)，使得对于第一旁路电流传导和对于在下文进一步详细描述的第一和第二阶段两者，旁路开关BP1接通。
可通过二极管PD1的电感器L4的第一旁路电流传导可为当可通过电源101和相应电力模块103产生低量电力时。低量电力的实例可为当电源101可为恰好开始被照射(例如，在黎明)的光伏面板时或当光伏面板可大体上被遮蔽时。如果在决策步骤1303可通过电源101产生足够电力，那么电路111a继续振荡，其中大幅使用电荷泵130持续若干可能循环直到可通过电源101产生足够电力。
对于第一旁路电流传导或对于第一阶段的操作原理可为电感器L4伴随电流从第一旁路电流传导流过电感器L4和/或随后使用开关Q4可经由电感器L4相互耦合到电感器L5和L6。流过L4的电流造成电流在电感器L5和L6中流动(步骤1309)和PWM 132 电压V输出2施加到开关Q4的栅极(g)(步骤1311)。PWM 132电压V输出2施加到开关Q4的栅极(g)可借助于施加到PWM 132的输入端(V输入2)的电荷泵130的输出电压V输出1。施加到PWM 132的输入端(V输入2)的电荷泵130的输出电压V 输出1进一步造成开关Q4开始在开关Q4的源极(s)和第二端子之间传导电流，使得 Q4接通持续时间段t接通。在决策步骤1315中电感器L4的放电(步骤1313)继续直到时间段t接通结束。在时间段t接通结束时，PWM 132电压V输出2施加到开关Q4 的栅极(g)使Q4断开持续时间段t断开。
电感器L4、L5和L6可全部相互一起耦合在相同芯CR1上，因而在电感器L5和 L6上的电路111a的输出端可耦合回到耦合电路120到电感器L5的输入端。在电感器 L4和电感器L5和L6之间的互耦合可使得电感器L5和L6具有比电感器L4大的匝数，使得感应到电感器L5和L6中的电压可借助于以下众所周知的变压器方程式大得多：
和
其中VL4、VL5和VL6为电感器L4、L5和L6的相应电压。NL4、NL5和NL6为电感器L4、L5和L6的相应匝数。感应到电感器L5和L6中的较大电压可允许开关BP1、开关Q4、电荷泵130和PWM 132的操作。而在无较大感应电压的情况下，开关BP1、开关Q4、电荷泵130和PWM 132可以不能够另外操作。
直到在如上文步骤1309-1317中所述的若干可能循环之后，由电感器L6产生并且通过二极管D3整流的电压可累积大于通过二极管D5整流的电荷泵130的输出电压V 输出1。当由电感器L6产生和通过二极管D3整流的电压可大于通过二极管D5整流的电荷泵130的输出电压V输出1时，第二阶段开始。开关BP1的连续操作的第二阶段通过施加通过二极管D3整流施加到PWM 132的输入端(V输入2)的电压开始。开关 BP1的连续操作的第二阶段与先前在步骤1309-1317中所描述的相同方式继续，但其中大幅使用PWM 132和开关Q4。
借助于响应于电力模块103和/或电源101的输出，从电路111a的输出端经由电感器L5和L6(跨电容器C4和C5)的经整流输出端回到电路111a的输入端建立的反馈回路，可建立旁路电路115c的固有稳定。响应于电力模块103和/或电源101的输出的反馈回路，建立和维持在步骤1007开关BP1的激活连续地接通，直到电力模块103和/ 或电源103变得未激活。在步骤1007在旁路模式期间开关BP1可相对于端子A和B正向偏置并且开关BP1的栅极(g)可具有施加的电压，所述电压可使得开关BP1可连续地接通持续旁通非运行电力模块103的时间段。
同样地，响应于电力模块103和/或电源101的输出的反馈回路，建立和维持在步骤1011开关BP1的去激活连续地断开，直到电力模块103和/或电源103再一次变得未激活。在旁路模式期间开关BP1可相对于端子A和B反向偏置并且施加到开关BP1的栅极(g)的电压可使得开关BP1连续地断开持续在步骤1011运行电力模块103不需要旁通的时间段。当在步骤1007开关BP1可接通时可出现固有稳定，使得在漏源电压Vds 降低时，栅极(g)到源极(s)电压Vgs也降低。类似地，当在步骤1011开关BP1可断开时，可建立旁路电路115c的稳定，使得在漏极(d)到源极(s)电压Vds升高时，栅极(g)到源极(s)电压Vgs也升高。
现在参考图1S，其示出根据说明性实施例的电力系统100c。连接配置104a示出电源101，其中在端子C和D处直流(DC)输出端子耦合到电力模块103的输入端子。电力模块103具有在端子A和B处耦合到电力模块103的输出端子的旁路电路115。
连接配置104c示出在端子A和B处耦合到相应旁路电路115的多个电源101输出端。多个电源101输出端可以串联连接耦合，其中在端子C和D处串联连接的直流(DC) 输出端子耦合到电力模块103的输入端子。旁路电路115可在端子A和B处耦合到电力模块103的输出端子。
电力模块103的输出端可串联耦合以形成电力模块103输出端的串联耦合串。具有电压输出V串的电力模块103输出端的串联耦合串可跨系统电力装置139的输入端耦合。系统电力装置139可为直流(DC)-DC转换器或可为向负载107供电的DC-交流(AC) 逆变器。
假设电源101可为光伏(PV)面板，如果面板用阴影155遮蔽，如连接配置104c 中所示，那么穿过被遮蔽的面板的电流(I源)可提供在未激活面板周围的替代、平行路径，并且可保留被遮蔽的面板的完整性。跨面板/电源101的输出端耦合的旁路电路 115的目的可为替代、平行路径以汲取电流远离与其相应旁路电路115相关联的被遮蔽的面板。旁路电路115当其相关联的被遮蔽的面板变得反向偏置时而变得正向偏置。因为面板和相关联的旁路电路115可并联，而非迫使电流通过被遮蔽的面板，所以旁路电路115汲取电流远离被遮蔽的面板并且完成电流以维持连接到在串联耦合的电源串中的下一个面板，如连接配置104c中所示。相对于串联布线的多个面板使用旁路电路115 允许使用来自其余的非遮蔽面板的电力，而仅在连接配置104c中将旁路电路放置在恰好电力模块103的输出端上可阻止利用由其余的非遮蔽面板产生的电力。
类似地，如果电力模块103变得未激活，那么穿过未激活电力模块103的电流(I串)可提供在未激活电力模块103的输出端周围的替代、平行路径。跨电力模块103的输出端耦合的旁路电路115的目的可为汲取电流远离与其相应旁路电路115相关联的未激活电力模块103的输出端。旁路电路115当其相关联的未激活电力模块103变得反向偏置时而变得正向偏置。因为电力模块103的输出端和相关联的旁路电路115可并联，而非迫使电流通过未激活电力模块103，所以旁路电路115汲取电流远离未激活电力模块103的输出端并且完成电流I串以维持电流I串连接到在串联耦合的电力模块输出端 103串中的下一个电力模块103输出端，如所示。
应注意，本文阐述元件之间的各种连接。这些连接一般描述为直接或间接连接，并且除非另外规定，否则这些连接可以为直接或间接连接；本说明书并不旨在在这方面进行限制。此外，尽管就硬件或软件任一个而言描述本文的元件，但所述元件可在硬件和 /或软件的任一个中实施。此外，一个实施例的元件可与来自其它实施例的元件以适当的组合或子组合进行组合。上文实例已利用用于耦合电路120和电路111/111a的实施方案的模拟电路，其分别用于激活或去激活在电力模块103和/或电源输出端的串联串中非运行和运行电力模块103和/或电源输出端的旁路。替代地，非运行电力模块103可利用辅助电力电路162和传感器125感测非运行电力模块103输出，以便通过使开关BP1接通来旁通非运行电力模块103输出端的输出(1007)。类似地，传感器125可用于感测运行电力模块103输出，以便通过使开关BP1断开不旁通运行电力模块103输出端的输出(步骤1011)。
现在参考图1T，其示出根据说明性实施例的光伏(PV)系统。电力系统100T可具有并联耦合在电力总线120T和130T之间的多个PV串103T。PV串103中的每一个可具有多个电源101和多个电力装置200。电源101可包括一个或多个光伏电池、(一个或多个)模块、(一个或多个)面板或/或(一个或多个)光伏瓦。光伏瓦为被设计成看着像并且充当常规屋顶材料(如沥青瓦或平板)同时还发电的太阳能面板。太阳能瓦为被称为建筑物集成光伏(BIPV)的一类太阳能解决方案。根据一些方面，示出为PV发电机的电源101可用其它电源替换，例如直流(DC)电池组或其它DC或交流(AC)电源。每个电力装置200可包括控制装置和通信装置，并且当(例如，经由通信装置)接收断连PV发电机的命令时可操作以断连连接在电力装置输入端处的PV发电机。电力系统100T可包括电力总线120T和130T，其可为到系统电力装置110T的输入端。
根据一些方面，系统电力装置110T可包括DC/AC逆变器(例如，当输入电力为 DC电时)、AC/AC转换器(例如，当输入电力为AC电时)，并且可向电力网、家庭或其它目的地输出AC电。根据一些方面，系统电力装置110T可包括或耦合到用于控制电力装置200或与其通信的控制装置和/或通信装置。举例来说，系统电力装置110可具有被配置成控制系统电力装置110T的操作的控制装置，如微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)和/或现场可编程门阵列(FPGA)。
系统电力装置110T可进一步包括通信装置(例如，电力线通信电路、声学通信装置和/或无线收发器)，所述通信装置被配置成与包括于电力装置200中的链接通信装置通信和传输操作命令和/或从包括于电力装置200中的通信装置接收报告。
根据一些方面，电力总线120T和130T可进一步耦合到能量存储装置，如电池组、超级电容器、飞轮或其它存储装置。
根据一些方面，可期望的是旁通一个或多个电源101和/或电力装置200(例如，提供跨一个或多个电源101和/或电力装置200的低阻抗电流路径)。举例来说，在发生故障或欠生产的电源(例如，PV发电机)101或发生故障的PV电力装置200的情况下，可有益的是旁通发生故障或欠生产的PV模块以实现从电力系统100T持续电力产生。
在常规操作状况期间和在潜在地不安全状况期间，安全调节可限定电力系统100T中的电力总线120T和130T与任何其它点之间的最大可允许电压。安全调节还可限定电力系统100T中的任何两个电压点之间的最大可允许电压。在一些情形下，可有益的是响应于电力系统100T中的不安全状况，旁通在PV串103T中的电源101中的一个或多个(例如，通过使在PV串103T中的电源101中的一个或多个短路和/或断连)。
现在参考图2，其说明根据本文公开内容的各方面可包括于如电力装置200的电力装置中的电路系统。电力装置200可包括电力转换器201。电力转换器201可包括DC/DC 转换器，如降压、升压、降压/升压、降压+升压、丘克、返驰、电荷泵和/或正向转换器。根据一些方面，电力转换器201可包括DC/AC转换器(又称为逆变器)，如微逆变器。电力转换器201可具有两个输入端子和两个输出端子，它们可与电力装置200的输入端子和输出端子相同。根据一些方面，电力装置200可包括MPPT电路205，其被配置成从耦合到电力装置200的电源提取增加的电力。根据一些方面，电力转换器201可包括 MPPT功能。根据一些方面，MPPT电路205可实施阻抗匹配算法以从耦合(例如，直接连接)到电力装置200的输入端的电源提取增加的电力。
电力装置200可进一步包括控制器204，如模拟控制电路、微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)和/或现场可编程门阵列(FPGA)。控制器204可通过共用总线290控制电力装置200的其它元件和/或与其通信。根据一些方面，电力装置200可包括电路系统和/或(一个或多个)传感器/(一个或多个)传感器接口203，其被配置成直接地测量参数或从被配置成在电源上或附近测量参数的连接的(一个或多个)传感器/(一个或多个)传感器接口203接收测量的参数，如由电源输出的电压和/ 或电流和/或电力。根据一些方面，传感器/(一个或多个)传感器接口203可被配置成感测在电力装置200的输出端上的参数。根据一些方面，电源可为包括PV电池的PV 发电机，并且(一个或多个)传感器/(一个或多个)传感器接口203可直接地测量或接收通过PV电池接收的辐射的测量值，和/或在PV发电机上或附近的温度。
根据一些方面，电力装置200可包括通信装置202，其被配置成传输数据和/或命令和/或从如图1T的系统电力装置110T的其它装置接收数据和/或命令。通信装置202可使用电力线通信(PLC)技术、声学通信或无线通信技术(如ZIGBEETM、BLUETOOTHTM、 Wi-Fi、蜂窝通信或其它无线方法)来通信。根据一些方面，电力装置200可包括存储器装置208，用于记录由(一个或多个)传感器/(一个或多个)传感器接口203取得的测量值以存储代码、操作协议或其它操作信息。存储器装置208可为闪存、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、随机存取存储器(RAM)、固态装置(SSD)或其它类型的适当存储器装置。
电力装置200可具有安全装置206(例如，保险丝、断路器和/或残余电流检测器)。安全装置206可为无源或有源的。举例来说，安全装置206可包括一个或多个无源保险丝，其安置于电力装置200内并且被设计成当一定量的电流流过其中时熔融，从而断连电力装置200的一部分以避免损坏。根据一些方面，安全装置206可具有有源断连开关，其被配置成从控制器(例如，控制器204)接收命令以断连电力装置200的部分，或被配置成响应于通过传感器(例如，(一个或多个)传感器/(一个或多个)传感器接口203) 测量的测量值，断连电力装置200的部分。根据一些方面，电力装置200可具有辅助电力电路207，其被配置成输出适合于操作其它电路系统组件(例如，控制器204、通信装置202)的电力。电力装置200的各个组件之间的通信、电耦合和/或数据共享可在共用总线290上进行。
电力装置200可具有耦合在电力转换器201的输入端和/或输出端之间的旁路电路209(在本文中还称为“安全模块”)。根据一些方面，旁路电路209可耦合到电力装置 200的输入端a和b。根据一些方面，旁路电路209可耦合到电力装置200的输出端c 和d。在图2中示出的说明性电力装置200中，第一旁路电路209可连接在电力装置200 的输入端a和b之间(例如如图2A所示的旁路电路209a)，并且第二旁路电路209(例如如图2B所示的旁路电路209b)可连接在电力装置200的输出端c和d之间。旁路电路209可受控制器204控制。如果检测到不安全状况、故障和/或低绩效状况，那么根据一些方面，控制器204可启用旁路电路209，旁通电力装置200的输入端a和b。旁路电路209可通过使输出端c和d短路和/或使输入端a和b短路来旁通电力装置200的输入端a和b。根据一些方面，旁路电路209可断连电力装置200的输入端a或b与电力装置200的输出端c和d并且使电力装置200的输出端c和d短路。
根据一些方面，旁路电路209可集成在电力转换器201中。举例来说，电力转换器201可具有多个开关(例如，如图2B中示出的金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET))，其可用于在安全状况下电力转换，并且可在不安全状况(如故障状况或欠生产状况)下使电力转换器201的输入端或输出端任一个短路。根据一些方面，旁路电路209可提供双向旁路功能，同时还允许调节电压用于控制电力转换器201的开关。
参考图2A，其说明可包括于旁路电路209a中的电路系统。图2说明作为电力装置200的一部分并且与电力转换器201串联的两个旁路209。根据一些方面，旁路电路209a 可平行于电力装置。旁路电路209a可具有第一输入端A和第二输入端B，其中输入端 A和B可连接到电力串，例如，作为图1T的PV串103的一部分。旁路电路209a可包括包括二极管DB1-DB4的二极管桥250。开关(例如，MOSFET)QB1可连接在旁路电路209a中的二极管桥250的输出节点C和D之间。根据一些方面，由本文实施例支持的电力系统、串电流I串可呈DC形式。举例来说，旁路电路209a可耦合到连接到电池组的电力转换器，其中电池组可充电(由电流从节点A流动到节点B产生)和放电(由电流从节点B流动到节点A产生)。当I串从点A流动到点B时，I串可进入旁路电路209a，流过DB2并且到达开关QB1。当旁路电路209a停用、开关QB1断开时，旁路电路209a 可有效地作为断路操作，并且串电流I串可流过电力转换器(例如，微逆变器)并且通过所述电力转换器处理，所述电力转换器与旁路电路209a并联耦合(在图2A中未明确示出，但在图3中示出)。当旁路电路209a启用时，开关QB1接通并且I串流过开关QB1 和二极管DB4，流到旁路电路209a之外到点B。在一些情形(例如使电池组放电)下， I串可从点B流动到点A。I串可进入旁路电路209a并且流过二极管DB1并且到达开关 QB1。当旁路电路209a停用时，开关QB1断开并且旁路电路209a为断路。当旁路电路 209a启用时，开关QB1接通并且I串可流过开关QB1和二极管DB3，流到旁路电路209a 之外到点A。
根据一些方面，I串可呈AC形式(例如，当电力转换器201为DC/AC转换器时)，并且在循环的第一部分期间I串电流可从A流动到B并且在循环的第二部分期间从B流动到A。在I串的每个流向中，由于在旁路电路209a中的二极管桥250，电压VB+可大于VB-，所述VB-可阻止任何电流流过开关QB1中的无源二极管。由于在旁路电路209a中的二极管桥250，在开关QB1上的电压可为正的(VB+-VB->0)。因为跨开关QB1的正电压可总是正的，所以跨开关QB1的电压降可提供到控制器(例如模拟或数字控制器)，其被配置成驱使开关QB1提供旁路路径，根据下文公开的说明性特征。
现在参考图2B，其说明旁路电路209b，其中旁路电路209b的输入端连接到串，例如图1T的PV串103。旁路电路209b可具有包括MOSFET QB2-QB5的MOSFET桥260。在旁路电路209b中的MOSFET桥260的输出端可与在其之间的开关QB1连接。根据一些方面，I串可呈DC形式。在其中I串从点A流动到点B的情形下，I串可进入旁路电路 209b，流过QB4(其可接通或断开)并且到达开关QB1。当旁路电路209b停用时，MOSFET QB1可断开并且旁路电路209b可为断路。当旁路电路209b启用时，开关QB1接通并且I串可流过开关QB1和MOSFET QB2(其可接通或断开)，并且可流过旁路电路209b 到点B。在一些情形下，I串可从点B流动到点A。I串可进入旁路电路209b并且流过开关QB3(其可接通或断开)并且到达开关QB1。当旁路电路209b停用时，开关QB1可断开并且旁路电路209b可为断路。当旁路电路209b启用时，开关QB1可接通并且I串可流过开关QB1和MOSFET QB5(其可接通或断开)，流过旁路电路209b到点A。根据一些方面，I串可呈AC形式并且在循环的第一部分期间I串电流可从A流动到B，并且在循环的第二部分期间从B流动到A。在I串的每个方向中，由于在旁路电路209b中的 MOSFET桥260，电压电平VB+可大于VB-，所述VB-可阻止大量电流流过MOSFET QB1 中的无源二极管。由于在旁路电路209b中的MOSFET桥260，在开关MOSFET QB1上的电压可为正的(VB+-VB->0)。当旁路电路209b启用和/或停用时，MOSFET QB2-QB5 中的每个可接通或断开，其中当MOSFET QB2-QB5断开时，电流可流过在MOSFET QB2-QB5中的无源二极管，并且当MOSFET QB2-QB5接通时，电流可流过MOSFET 自身。MOSFET QB1-QB5可由外部辅助电力电路(如图2的辅助电力电路207)供电。
根据一些方面，旁路电路209b的MOSFET QB2-QB5可为逆变器(例如，微逆变器) 的一部分。举例来说，图2的电力转换器201可为逆变器。当旁路电路209b停用时，开关QB2-QB5可以逆变器频率(例如，10kHz、20kHz、100kHz、200kHz或甚至更高) 切换，并且开关QB1可断开。当旁路电路209b启用时，开关QB2-QB5可以流过I串的电流的电网频率的频率(例如，50Hz或60Hz)切换，并且开关QB1可接通，使输出端 C和D短路。根据一些方面，旁路电路209b可并联连接到电力装置，其中当旁路电路 209b停用时，开关QB1断开并且I串可流过平行于旁路电路209b的电力装置。当开关 QB1接通并且旁路电路209b启用时，平行于旁路电路209b的电力装置的输出端(其可与点A和B相同)可短路，允许电流I串流过旁路电路209b并且旁通电力装置。
现在参考图2C，其示出根据本公开的一个或多个说明性方面的电力装置210的一部分。电力装置210可包括电力转换器211，其可与图2的电力转换器201相同。根据一些方面，电力装置212可具有被配置成旁通电力装置210的输入端的旁路电路212a。旁路电路212a可被配置成跨电力装置210的输出端提供旁路路径和/或断连电力装置210 的输入端与电力装置210的输出端。根据一些方面，电力装置210可具有被配置成旁通电力装置210和/或电力转换器211的旁路电路212b。旁路电路212b可被配置成通过使电力装置210的输出端短路来提供旁路路径。
根据一些方面，旁路电路212b可耦合到具有双金属条BMS1的旁路电路。双金属条BMS1可包括结合在一起的具有不同膨胀系数的两种材料。双金属开关BMS1可作为开关操作，使得当BMS1在第一温度下加热时，包括BMS1的第一材料可在第一方向上弯曲并且在第二温度下加热时，包括BMS1的第二材料可在第二方向上弯曲。举例来说，第一材料可在40℃的第一温度下弯曲并且第二材料可在200℃的第二温度下弯曲。BMS1 可被配置成响应于过热状态(例如，当BMS1周围的温度超过200℃时)，使电力装置 212的输出端输出1和输出2短路和当温度在200℃之下时断连输出端输出1和输出2。旁路电路212b与BMS1的耦合可使得BMS1接近旁路电路212b中的某些元件(例如， MOSFET或二极管)安放。BMS1到旁路电路212b的接近可使得BMS1可感测类似于旁路电路212b中的某些元件的温度水平。当旁路电路212b启用并且电流流过旁路电路 212b时，某些元件的温度可升高，并且在过热状态下，BMS1可被配置成接通，形成除旁路电路212b以外的用于电流流过的另一路径，这可降低在旁路电路212b的元件处的温度。根据一些方面，电力装置210可具有旁路电路212a。根据一些实施例，旁路电路 212a可被配置成使电力装置210的输出端短路。平行于旁路电路212a可为双金属开关 BMS2。BMS2可与BMS1类似或相同，其中BMS1可放置在电力装置210的输出端输出1和输出2之间并且BMS2可放置在电力装置210的输入端输入1和输入2之间。BMS2 可接近旁路电路212a中的某些元件(例如，MOSFET)安放。BMS2到旁路电路212a 的接近可使得BMS2可感测类似于旁路电路212a中的某些元件的温度水平。当旁路电路212a启用并且电流流过旁路电路212a时，某些元件(例如开关QB1)的温度可升高，并且在可能或潜在过热状态下，BMS2可被配置成接通，形成用于电流流过的另一路径，这可降低在旁路电路212b中的温度。根据一些方面，BMS3可耦合到旁路电路212a中的某些元件。
根据一些方面，电力装置210可包括旁路电路212a。双金属条BMS3可耦合到旁路电路212a。BMS3可类似于BMS1，其中BMS1可放置在电力装置210的输出端输出1 和输出2之间并且BMS3可放置在电力装置210的输入端的低侧(节点输入3)和电力转换器211低侧(节点输入2)之间。根据一些方面，BMS3可接近旁路电路212a的某些元件安放。在其中旁路电路212a启用并且到电力装置210的输入端短路的情形下，旁路电路212a中的某些元件的温度可升高。在正常操作状况期间BMS3可“正常接通”，并且被配置成形成断路和机械地断连电力装置210的输入端与电力装置210的输出端，这可降低流过旁路电路212a并且具体地说旁路电路212a中的某些元件的电流，并且通过降低电流，在某些元件上的温度可下降。根据一些方面，电力装置210可仅具有包括BMS1的旁路电路。根据一些方面，电力装置210可具有包括BMS2的旁路电路。根据一些方面，电力装置210可具有旁路电路BMS3。根据一些方面，电力装置210可具有包括多于一个双金属开关(如BMS2和BMS3)的旁路电路。
双金属开关BMS1和/或BMS2和/或BMS3可用作电力装置210的主旁路机构，或用作备用旁路机构同时主备用机构可与图2A的旁路电路209a和/或图2B的209b类似或相同，其中在其中主旁路电路出故障、过热等情形下可需要备用旁路机构。
根据一些方面，双金属开关BMS1-BMS3中的一个或多个可用激活的电子开关替换，例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、双极结晶体管(BJT)、继电器开关等。根据一些方面，BMS1和/或BMS2可用无源开关(例如，二极管)替换。
再次参考图2。根据一些方面，电力装置200可具有耦合到电力装置200的输出端的旁路电路209。旁路电路209可具有与图2A的旁路电路209a和/或图2B的旁路电路 209b类似或相同的旁路电路。在一些实施例中，旁路电路209可具有与图2C的双金属条BMS1类似或相同的双金属条。
再次参考图2。根据一些方面，电力装置200可具有耦合到电力装置200的输入端的旁路电路209。旁路电路209可具有与图2A的旁路电路209a和/或图2B的旁路电路 209b类似或相同的旁路电路。在一些实施例中，旁路电路209可具有与图2C的双金属条BMS2类似或相同的双金属条。
现在参考图3，其示出根据说明性实施例的各方面的电力装置300的一部分的框图。电力装置300可与图2的电力装置200相同或类似，并且可包括电力转换器301、辅助电力电路302、旁路电路303、控制器304和(一个或多个)传感器/(一个或多个)传感器接口305，这些可分别与电力转换器201、辅助电力电路207、旁路电路209、控制器204和(一个或多个)传感器/(一个或多个)传感器接口203类似或相同。控制器 304可以操作方式连接到(一个或多个)传感器/(一个或多个)传感器接口305，由此 (一个或多个)传感器/(一个或多个)传感器接口305可以操作方式连接以感测电力装置300的参数。电力转换器301将在端子上的输入电力V输入+、V输入-作为串电流I串转换成在转换器301的输出端上的输出电力。旁路303可跨转换器301的输出端连接。操作旁路303以及电力转换器301、控制器304和/或(一个或多个)传感器/(一个或多个) 传感器接口305的电力可由辅助电力电路302提供。
根据一些方面，控制器304可接收通过(一个或多个)传感器/(一个或多个)传感器接口305测量的参数的值，例如温度、电压和/或电流。控制器304可比较测量的参数的值与最大阈值并且确定测量的参数的值为不安全值(例如，指示系统过热的温度，如 200℃)。控制器304可响应于确定在电力装置300中存在故障和/或欠生产状况，启用旁路电路303。旁路电路303可使电力转换器301的输出端和/或电力装置300的输出端短路。根据一些方面，旁路电路303可由具有输出电压Vg的辅助电力电路302供电。辅助电力电路302的输出电压可通过控制器304测定，同时控制器304可进一步确定在旁路电路303中哪些开关接通和断开以及何时接通和断开。辅助电力电路302可具有输入电压V辅助＝VB+-VB-，其中VB+和VB-可根据在旁路电路303的输出端处的电压值。
根据一些方面(未明确示出)，电力转换器301可包括逆变器，其可包括MOSFET 桥(例如图2B的桥260)。当电力装置300启用时，电力转换器301可充当电力转换器和/或逆变器，并且向具有电流I串的太阳能串提供电力。当电力装置被旁通时，电力转换器301可充当旁路电路。在其中电力转换器301充当旁路电路的实施例中，电力转换器301可包括安放在电力转换器301中的MOSFET桥的两个输出端之间的开关(例如图2B的QB1)。安放在MOSFET桥的两个输出端之间的开关当旁路启用时可接通，并且当旁路停用时可断开。
现在参考图3A，其示出作为电力装置的一部分的辅助电力电路302a、旁路电路303a 和控制器304的图示。辅助电力电路302a和旁路电路303a可与图3的辅助电力电路302和旁路电路303相同或类似。控制器304可接收指示旁路电路303a应启用的信号，或控制器304可独立地确定旁路电路303a应启用。旁路电路303a可以与旁路电路209b 类似方式实施，包括开关(例如MOSFET)QB2-QB5的桥370，其中桥370的输出端(节点C和D)经由开关(例如MOSFET)QB1彼此耦合。到辅助电力电路302a的第一输入端可电耦合到可耦合到开关QB1的源极端子的旁路电路303a的第一输出端(节点C)。到辅助电力电路302a的第二输入端可电耦合到可耦合到开关QB1的漏极端子的旁路电路303a的第二输出端(节点D)。辅助电力电路302a可包括电力转换器306。电力转换器306可为AC/DC转换器和/或DC/DC转换器。电力转换器306可被配置成将电力从较低电压电平例如0.01[V]转换到较高电压电平(例如，5V、12V、100V、220V和更高)。在旁路电路303a的输出端处的电力可具有可与在到辅助电力电路302a的输入端上的电压相同的电压值VB+-VB-。到辅助电力电路302a的输入电力可通过电力转换器306转换并且可由辅助电力电路302a输出。辅助电力电路302a可被配置成向在电力装置中的一个或多个电路和/或机构(如旁路电路303a的控制器304和开关QB1-QB5)提供电力。控制器304可被配置成确定向开关QB1-QB5中的每个开关馈入多少电力。举例来说，I串可为在f＝40[Hz]的频率下值为I串＝10[A]的AC电流，并且可流入旁路电路303a的第一输入端。旁路电路303a可停用，开关QB1可断开，并且辅助电力电路302a可从具有电压值例如V＝VB+-VB-＝0.5[V]的旁路电路302b的输出端汲取电力。辅助电力电路 302a可根据开关QB1-QB5所需的电压来汲取电流(如通过控制器304确定)。辅助电力电路302a可输出相对于中性点、接地或其它点的电压值Vg。根据一些方面，控制器304 可以频率f＝50[Hz]切换开关QB2-QB5，使得当QB3和QB5断开时开关QB4和QB2 接通，并且当QB3和QB5接通时开关QB2和QB4断开。辅助电力电路302a可从具有值例如I辅助＝0.01[A]的旁路电路303a汲取电流。电流I辅助可用于为控制器304以及辅助302a和旁路电路303a供电。根据一些方面，辅助电力电路302a可包括被配置成控制开关QB1-QB5的切换的控制器。在其中控制器304决定启用旁路电路303a的情形下，开关QB2-QB5可供电并且以与当旁路电路303a停用时相同的速率切换。电压值 V＝VB+-VB-可改变，因为QB1可接通，形成根据开关QB1特征(例如，漏极到源极电阻)的电压降，例如V＝VB+-VB-＝0.1V。辅助电力电路302a中的电力转换器306可被配置成转换输入超低电压，如0.1V或甚至更低。当控制器304启用旁路电路303a并且命令辅助电力电路302a使开关QB1接通时，I辅助因此可增长到I辅助＝0.05A，以供应足够电力以使开关QB1接通。
现在参考图3B，其示出根据说明性实施例的电力装置300b的一部分。电力装置300b 可包括电力转换器301b、辅助电力电路302b和控制器304b，这些可与图2的电力转换器201、辅助电力电路207和控制器204相同或类似。根据一些方面，电力装置300b可耦合到电源310。电源310可为其中有时提供电力并且有时接收电力的源，例如电池组。根据一些方面，在每个时间段期间I串可呈DC形式。当电源310提供电力时，电流I串可从A流动到B，并且当电源310接收电力时，I串可从B流动到A。在其中I串呈DC形式的实施例中，电力转换器301b可为DC/DC转换器。电力装置300b可具有被配置成旁通电力转换器301b和/或电源310的旁路电路303b。旁路电路303b可为电力装置300b 或电力转换器301b的组件或被配置成耦合到电力装置300b或电力转换器301b的输出端的独立装置。
现在参考图3C，其示出根据说明性实施例的旁路电路。图3B的旁路电路303b可类似于图3C的旁路电路303c实施，其中第一开关SB1和第二开关SB2串联连接。开关SB1和SB2可耦合到输出端A和B，并且节点C和D可耦合到电力转换器301b的输出端。旁路电路303b可被配置成当旁路电路303b启用时使开关SB1和SB2接通，并且当旁路303b停用时使开关SB1和SB2断开。旁路电路303b可从辅助电力电路302b 接收电力。控制器304b可被配置成决定启用旁路电路303b和/或停用旁路电路303b。当旁路电路303b停用并且电力装置300b将电力从电源310传输到电力装置300b的输出端A和B或将电力从电力装置300b的输出端A和B传输到电源310时，跨旁路电路 303b的电压降可与点A和B之间的电压相同或类似，例如40[V]。辅助电力电路302b 可具有与旁路电路302b相同或类似电压，并且可将电力传输到电力装置300b中的组件，如控制器304b。当旁路电路303b启用时，使用开关SB1和SB2使输出端A和B短路。点A和B之间的电压可下降到1[V]。跨辅助电力电路302b的电压可因此下降。辅助电力电路302b可被配置成在低电压下将电力传输到旁路电路303b。
根据一些方面，I串可呈AC形式。旁路电路303b可以与旁路电路303a相同或类似方式实施。电力转换器301b可为DC/AC逆变器。当旁路电路303b停用时，(图3A的) 开关QB1可断开并且电力转换器301b可从电力装置300b的输出端A和B接收I串。开关QB4和QB2可接通，由辅助电力电路302b供电。当旁路电路303b启用时，开关QB1 可通过控制器304b和辅助电力电路302b接通。
现在参考图4，其说明根据说明性实施例的电力装置400的一部分。电力装置400可包括电力转换器401、辅助电力电路402、旁路电路403和控制器404，这些可分别与图2的电力转换器201、辅助电力电路207、旁路电路209、节点a、b、c、d和控制器 204相同或类似。旁路电路403可耦合到电力装置400的输出端和/或电力转换器401的输出端并且可被配置成旁通电力转换器401。
根据一些方面，辅助电力电路402可从到具有电压值V输入＝V输入+-V输入-的电力装置400的输入端a和b接收电力。电力可以电压值V输入从电力发电机(例如，图1的电力发电机101)传输到电力装置400的输入端a和b，并且电力可从电力发电机如图1A 的电力发电机101流动。辅助电力电路402可电耦合到旁路电路403的输出端，并且可从旁路电路403接收电力，其中电压值为VB＝VB+-VB-。根据一些方面，辅助电力电路 402可从到电力装置400的输入端A和B而非从从电力装置400的输出端c和d接收电力的旁路电路403的输出端提取电力，例如，如果电流I串呈AC形式同时辅助电力电路需要呈DC形式的电流和电压的话。根据一些方面，辅助电力电路402可从到电力装置 400的输入端接收电力，控制器404可停用旁路电路403，例如旁路电路403可包含多个MOSFET(即，如图2A的旁路电路209b中所示)，并且控制器404可保持MOSFET 断开并且不使它们接通和断开。
在一些情形下，辅助电力电路402可不能够从到电力装置400的输入端接收电力，例如，如果被配置成通过电力装置400的输入端将电力输出到电力装置400的电力发电机与电力装置400断连的话。在这类情形(例如，其中来自到电力装置400的输入端的电力不可用)下，辅助电力电路402可由来自旁路电路403的输出端的电力供电。根据一些方面，辅助电力电路402可具有逻辑块(例如，图4A中示出的电路410)，其被配置成从电力装置400的输入端或从旁路电路403提取电力。
现在参考图4A，其说明被配置成停用和启用旁路电路的电路410。电路410可为电力装置(如电力装置400)的一部分。旁路电路可当开关QB1接通时启用并且当开关 QB1断开时停用。开关QB1可与图3A的开关QB1相同或类似。开关QB1可为安置在点DD和GG之间的MOSFET。开关QB1可被配置成旁通电源411和/或包括电路410 的电力装置。电源411可具有第一输出端AA和第二输出端点GG。点GG可用作电路 410中的参考点并且可标记为相对接地。电路410可具有安置在输出端AA和点BB之间的电阻器R11。点BB可为到放大器Amp1的输入端。放大器Amp1可具有负输入端和正输入端。点BB可在到放大器Amp1的负输入端处。到放大器Amp1的正输入端可为点H。在点HH和GG之间可为二极管D13，其被配置成允许电流从GG流动到H和施加GG和H之间的设定电压差(例如，0.3V、0.5V、0.7V、1V)，设定在到放大器Amp1的正输入端上的参考电压。电阻器R12可安置在点BB和GG之间。电阻器R11 和R12可被配置成充当相对于电源411的电压VA-VG的分压器。放大器Amp1可具有在点EE处的第一输出端。开关QB1可具有连接到点DD的漏极端子、连接到点GG的源极端子和连接到点FF的栅极端子。电阻器R13可安置在点EE和FF之间并且电阻器 R14可安置在点FF和GG之间。Vg可为点FF处的电压，其中其可由来自放大器Amp1 的输出电压限定。Vg可为开关QB1的栅极处的电压。点CC可为在放大器Amp1上的正电源并且点GG可为在放大器Amp1上的负电源。电阻器R15可安置在点HH和DD之间。在点CC和DD之间可为二极管D12，其被配置成设定点CC和点DD之间的电压差。第二二极管D11可安置在点AA和CC之间。
放大器Amp1可连接在端子CC和GG之间，用于经由二极管D11从电源411接收操作电力或经由二极管D12从跨开关QB1的电压接收操作电力。根据图4A的图示，如果跨电源411的电压高于跨开关QB1的电压，那么将从电源411汲取用于放大器Amp1 的操作电力，并且如果跨电源411的电压低于跨开关QB1的电压，那么将从跨开关QB1 汲取用于放大器Amp1的操作电力。这可提供以下优点：如果电源411可用，使得能够从电源411供应电力(这可提高效率)，和如果电源411不可用(例如，如果电源411 为断连或发生故障的电源或被遮蔽的光伏发电机)，使得能够从跨开关QB1供应电力。
任选地，二极管D12和D11可去除，并且端子CC可直接连接到端子DD(使得能够从跨开关QB1汲取操作电力到放大器Amp1)或直接连接到端子AA(使得能够从电源411汲取操作电力到放大器Amp1)。
现在参考图4B，其示出根据说明性实施例的用于启用旁路的方法420。方法420可通过一个或多个模拟和/或数字电路(例如图4A的电路410)实施。步骤420可包括向放大器和/或运算放大器(例如，图4A的Amp1)提供电力。运算放大器可具有正电源和负电源。根据一些方面，正电源可等于负电源的绝对值。根据一些方面，正电源可不同于负电源的绝对值，例如，与相对接地相比正电源可为1[V]，并且与相对接地相比负电源可为0[V]。负电源可连接到电源的负端部。电源的负端部可与如相对接地有关。正电源可从与第一二极管和第二二极管共用的节点汲取电力。第一二极管(例如图4A的 D11)可连接到电源的输出端，并且第二二极管(例如图4A的D11)可连接到开关的正侧，所述开关被配置成当接通时启用旁路并且当断开时停用旁路(例如图4A的QB1)。开关可为MOSFET，其中漏极可为开关的正侧，并且开关的源极可为开关的负侧。放大器的正电源可得到在电源和开关的正侧之间较高电压的电压值。
方法420的步骤422可包括将第一电压输入到运算放大器的负输入端中和将第二电压输入到运算放大器的正输入端。正电压可与如参考电压有关。参考电压可借助二极管(例如图4A的D13)连接到相对接地。二极管可被配置成维持相对于接地的设定电压。到放大器的正输入端可通过分压器(例如图4A的R11和R12)连接到电源的正端部，以维持适合于运算放大器可接收的电压电平的电压电平。运算放大器可被配置成比较从电源的正端部接收的电压电平与参考电压。对于负输入大于参考正输入所需的电压电平可通过连接电源的正端部与到放大器的负输入端的分压器和连接相对接地和正输入端的二极管确定。在其中负输入大于正输入的情形下，运算放大器可输出类似于相对接地的电压值。放大器的输出端可连接到具有两个串联电阻器(例如图4A的R13和R14) 的相对接地。被配置成启用旁路的开关可具有连接到在两个串联电阻器之间的点的栅极，其中两个电阻器可被配置为分压器。在这类情形下，其中放大器的输出电压类似于相对接地，在放大器的输出端之间的电压差、两个电阻器和相对接地之间的电压相对于激活开关所需的电压，可大体上为零。只要电力供应到运算放大器，就进行到放大器的负输入和正输入之间的比较。
在其中到放大器的负输入小于正输入的情形下，来自放大器的输出可类似于正电源。正电源可大体上大于相对接地，在放大器的输出端和相对接地之间形成差分电压。连接到放大器的输出端的分压器可设定旁路开关的栅极处的电压电平(根据分压器的电阻器之间的比率)足够高以激活开关和启用旁路电路，步骤423。只要放大器的负输入端处的电压电平低于到放大器的正输入端处的参考电压电平，旁路就可继续。
现在参考图5，其示出根据实施例的用于启用旁路的方法500。电力系统可具有并联和/或串联连接的一个或多个电力装置的一个或多个串。电力装置中的每个可耦合到电力发电机。电力装置中的每个可从电力发电机提取电力到共用串。共用串可携带AC和/ 或DC电流和/或电压。方法500可开始于步骤501，其可包括耦合到或容纳于一个或多个电力装置中的一个中的感测电力装置和耦合到电力装置的电力发电机的操作参数的 (一个或多个)传感器/(一个或多个)传感器接口。操作参数可包括到电力装置的输入电压电流和/或电力、在电力装置中和/或周围的温度、电力装置的输出电压电流和/或电力、在电力装置中的电压电流和/或电力等。通过(一个或多个)传感器/(一个或多个) 传感器接口感测的值可提供到控制器。
在步骤502中，控制器可评估从(一个或多个)传感器/(一个或多个)传感器接口接收的(一个或多个)信号并且确定测量结果是否表示安全或不安全、功能正常或功能异常操作状况。如果控制器确定测量结果表示安全操作状况，那么在步骤501控制器可控制电力装置从耦合的电力发电机提取电力并且感测操作参数。如果控制器确定测量值的值表示不安全、发生故障或欠生产操作状况，那么控制器可激活电力装置的旁路。
电力装置的旁路可被配置成使电力装置的输出端短路和/或断连电力装置的输入端与电力发电机和/或使电力装置的输入端短路。根据一些方面，电力装置可具有被配置成接收和/或传送信号到电力系统中的其它装置的通信装置。在步骤503中，通信装置可接收旁路信号或停止接收保活信号。只要接收保活信号，电力装置就可被配置成提取电力和耦合到共用串。当保活信号停止时或当接收旁路信号时，控制器可被配置成启用旁路和/或关闭电力装置，并且进入旁路，步骤504。
启用电力装置的旁路可包括汲取电力用于被配置成向旁路电路提供电力的辅助电力电路。旁路电路可包括被配置成使旁路电路断路和短路的一个或多个开关(例如，MOSFET、BJT、IGBT等)，如图3A的开关QB1-QB5。根据一些方面，辅助电力电路可被配置成从电力装置的输入端汲取电力。电力装置的输入端可连接到电源。根据一些方面，电源可以足够高以为辅助电力电路供电的水平输出电力，甚至在其中电源处于欠生产并且待旁通的情形下。根据一些方面，辅助电力电路可被配置成从电力装置的输出端汲取电力。控制器可被配置成确定是否从电力装置的输入端或从输出端汲取电力，步骤505。只要电源输出足够电力以提供辅助电力电路和为辅助电力电路供电，控制器就可被配置成从电力装置的输入端汲取电力。
在一些实施例中，其中到辅助电力电路的输入端耦合到电力装置的输入端，步骤505 可后跟着步骤506a。辅助电力电路可从到电力装置的输入端汲取激活旁路所需的电力。辅助电力电路可包括被配置成输出适合于为旁路电路供电的电力(可包括向旁路电路中的开关提供电力)的电力转换器。从到电力装置的输入端汲取到辅助电力电路的电力可转换成激活旁路电路所需的合适的电压电平。控制器可根据从共用串流入旁路的电流的形式，使用从辅助汲取的电力，激活旁路电路的开关。
根据一些方面，控制器可决定从电力装置的输出端汲取电力和不从电力装置的输入端汲取电力，步骤506b。旁路电路可包括耦合到电力装置的输出端的第一和第二输入端。旁路电路可进一步包括耦合到辅助电力电路的输入端的第一输出端和第二输出端。辅助电力电路可具有被配置成输出适合于为旁路电路供电的电力(可包括向旁路电路中的开关提供电力)的电力转换器。旁路电路可从共用串汲取电力并且输出馈入辅助电力电路所需量的电力。在接收为辅助电力电路供电所需量的电力之后，控制器可因此激活开关。举例来说，来自共用串的电流和电压可为DC电流和电压。控制器可根据电力流动的方向，使多个开关接通并且保持多个开关断开。根据一些方面，电流和/或电压可呈AC形式并且电流的方向可为双向的。旁路电路可被设计为被配置成确保电流在旁路电路的输出端上的恒定方向的整流器。控制器可以可与电流的速率成比例的速率(例如，电流的速率可为50Hz并且开关的切换速率可为50Hz)使旁路电路中的开关接通和断开。
根据一些方面，辅助可耦合到旁路的输出端和电力装置的输入端。辅助电力电路可具有逻辑块，其被配置成输出到电力装置的输入端或旁路的输出端的电压任一个。举例来说，逻辑块可被配置成对到电力装置的输入端和旁路的输出端的电压两者执行“或”操作，和输出两个中的较大一个。根据一些方面，只要电压超过最小阈值(例如，0.1[V])，逻辑块就可被配置成输出到电力装置的输入端的电压，否则将输出端的电压输出到旁路。
在将电力汲取到辅助电力电路之后，步骤507包括激活旁路。激活旁路可通过控制器通过使开关从断开到接通并且只要旁路启用就保持其接通来进行。只要接收启用信号，尚未接收停用信号和/或尚未接收保活信号，旁路就可启用。
现在参考图6A，其示出根据包括在本文公开内容中的各方面的旁路电路115的实施方案。耦合电路120可包括将(图1G的)开关BP1的栅极(g)耦合到二极管D3的阴极和电阻器R4的第一端部。二极管D3的阳极可耦合到二极管D1的阴极、电容器 C3的第一端部和开关Q8的栅极(g)。电阻器R4的第二端部可耦合到电容器C3的第二端部和端子B。电容器C3的第二端部可耦合到电感器L3的第一端部并且电感器L3 的第二端部可耦合到二极管D1的阳极。开关BP1的漏极(d)可在端子A处耦合到二极管PD1的阴极以提供返回连接RET1。二极管PD1的阳极可耦合到开关BP1的源极(s)、属于开关Q8的二极管BD2的阳极和开关Q8的源极(s)。开关Q8的漏极(d)可耦合开关Q9的源极(s)并且耦合到电阻器R3的第一侧。开关Q9的栅极(g)可耦合到电路606。二极管PD2的阴极可耦合到电阻器R1的第一侧。电阻器R1的第二侧可耦合到开关Q9的漏极(d)和电路111的电感器L1的第一端部。开关BP1可为可包括二极管PD1或可不包括二极管的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。类似地，开关 Q6、Q7和Q9可为包括二极管像二极管PD2或可不包括二极管的MOSFET。开关Q9 可为结型栅极场效应晶体管(J-FET)。根据一些方面，旁路电路115可不具有电路606、开关Q8和电阻器R1。
在电路111中，电感器L1的第二端部可耦合到开关Q6和Q7的漏极(d)。Q6和 Q7的源极(s)可耦合在一起以提供返回连接RET2。电阻器R2的第一端部可耦合在开关Q7的栅极和开关Q7的源极(s)之间。开关Q6的栅极(g)可耦合到电容器C2的第一端部。电容器C2的第二端部可耦合到电感器L2的第一端部和电容器C1的第一端部。电感器L2的第二端部可提供返回连接RET3。电容器C1的第二端部可耦合到开关 Q2的栅极。返回连接RET1、RET2和RET3可耦合在一起以形成可在开关BP1的源极 (s)处与端子B分离的返回路径。在旁路电路115中在返回路径和端子B之间的分离，连同旁路电路115跨电力装置200的输入端的整合可通过将开关Q8和二极管PD2安置在端子B和电感器L1之间来实现。开关BP1、Q6和Q7可为金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)并且开关Q9可为结型场效应晶体管(JFET)。
根据一些方面，电感器L1、L2和L3可相互耦合在相同磁芯上。实际上，在电感器 L1到L2和然后电感器L2到L3之间的耦合可提供在电路111和耦合电路120的输出端之间的耦合的可能功能。因此，电路111的输出端跨电感器L1可经由在电感器L1和电感器L3之间的互电感而耦合回到耦合电路120的输入端并且还经由在电感器L1和电感器L2之间的互耦合而耦合到电感器L2。在电感器L1和电感器L2之间的互电感和感应到电感器L2中的电压经由相应电容器C2和C1的耦合驱动开关Q6和Q7的栅极(g)。在电感器L1和电感器L2和L3之间的互耦合可使得电感器L2和L3具有比电感器L1 大的跨共用磁芯的匝数，如此感应到电感器L2和L3中的电压借助于以下变压器方程式更大：
和
其中VL1、VL2和VL3为电感器L1、L2和L3的相应电压，其中NL1、NL2和NL3 为电感器L1、L2和L3的相应匝数。
借助于较大匝数NL2和NL3感应到电感器L2和L3中的较大电压可允许开关BP1、 Q6和Q7的操作，而在无较大感应电压的情况下，开关BP1、Q6和Q7可不能够另外操作。在电路111中电感器L2和电容器C1和C2充当考毕兹振荡器。振荡频率通过下式得到：
可选择电感器L1、L2、L3和电容器C1和C2，使得对于电路111的振荡频率可在 1和4千赫兹(KHz)之间。电路111的低振荡频率因此可提供在切换Q6、Q7和Q8中的低损耗。替代地，电容器C1可用另一电感器替换，使得电路111可被实施为哈脱莱振荡器。电路120的电感器L3可建构在与电路111中的电感器L1和L2相同的芯上，二极管D1可用于整流在电感器L3上所感应的电压，其可借助于在电感器L3到电路111 的电感器L1和L2之间的互耦合。经整流脉冲可驱使在开关BP1的MOSFET的栅极(g) 和源极(s)之间的电压(Vgs)以使开关BP1接通用于在步骤1007开关BP1的连续传导(参见图1H)。
连接到开关Q9的栅极的可为电阻器R3的第二侧和电路606。电路606可通过二极管D4的阳极耦合到开关Q8的栅极(g)。比较器comp的输出端可耦合到二极管D4的阴极。比较器comp可具有到比较器comp的正输入端处的参考电压V参考和到比较器 comp的负输入端处的Vd。Vd可为来自电源的电压和/或来自容纳旁路电路115的电力装置的电压。正电源可耦合到电阻器R5的第一侧和耦合到齐纳二极管Dz的阴极。电阻器R5的第二侧可耦合到Vs。Vs可表示耦合到电力装置的电源的输出电压。二极管Dz 的阳极可连接到参考点，其中电阻器R5和二极管Dz被配置成调节正电源。比较器comp 的电压输出可被配置成使开关Q9接通或断开任一项。当比较器comp输出电压-Vb时，开关Q9接通，并且当comp输出相对于Vs的正电压时，根据R5的值，开关Q9断开。
现再次参考图1T，其中根据说明性实施例，图1H的方法1000应用于在图1G中示出的旁路电路115中的耦合电路120、开关BP1和电路111的进一步细节。在步骤1003，开关BP1可跨电力装置200的输出端耦合，其中可存在电力装置200输出端的串联串。在步骤1003中开关BP1未激活。
在决策步骤1005，具体地说二极管PD1的第一旁路电流传导可为电力装置200和/或电源101未正确地运行的指示。因此，电流(I串)通过未激活电力装置200输出端的流动可变得受限。由于受限的电流流动，在所述串中的其它电力装置200的电压输出可尝试推动电流通过它们的输出端和通过未激活电力装置200输出端。推动电流的电流流动的尝试可由其它电力装置200的电压输出的增加造成，这可造成二极管PD1变得正向偏置，使得通过二极管PD1发生电流的第一旁路电流传导。变得正向偏置的二极管PD1 还引起二极管PD2也被正向偏置。二极管PD2的正向偏置允许利用电路111发起开关BP1的连续操作。在以下描述中稍后描述电路111的操作的详细描述。
在步骤1007，电路111可发起开关BP1的连续操作。体二极管PD1一传导，Q6和 /或Q7就可接通，并且电路605可维持开关BP1的连续操作使得开关BP1的MOSFET 接通，使得在开关BP1的漏极(d)和源极(s)之间的电压(Vds)保持低，例如约10 毫伏(mV)大体上至多200mV。在开关Q1的10mV的Vds和旁路二极管的正向电压降 0.7V与旁通25安培的串电流(I串)之间的比较，分别提供0.25瓦和17.5瓦的旁路电力损耗。因而，在旁路电路115和下文描述的其它旁路电路实施例中的开关BP1的操作提供可允许旁通电源和/或其它电路元件而不带来旁路自身的显著损耗的高效旁路电路。旁通电源和/或其它电路元件而不带来显著损耗在与可包括使用例如旁路二极管的提供旁路的其它方式相比时，可为显著的。
在步骤1007，返回连接RET1、RET2和RET3可耦合在一起以形成返回路径rtn，所述返回路径rtn可为在开关BP1的源极(s)处在端子B处提供的分离的返回路径。在耦合电路120和电路111之间在返回路径和端子B之间的分离可通过开关Q9和二极管BD2。因此，电路111的振荡可构建在开关Q6和/或Q7的漏极上，而用于振荡的返回路径可提供在开关Q7和/或Q6的源极(s)上。
在决策步骤1009，如果未激活电力装置200保持未激活，那么开关BP1的MOSFET 保持接通，使得在步骤1007开关BP1保持激活。在决策步骤647，如果在步骤1007开关BP1保持激活，那么来自辅助电力电路207的电力可从被供应到未激活电力装置200 中分离。然而，当电力装置200开始变得激活时，例如当面板变得可通过传感器/传感器接口203感测并且可使开关Q8断开的未遮蔽时，来自辅助电力电路207的电力可允许重新供应到电力装置200的开关以允许电力装置200运行。开关BP1的MOSFET和体二极管PD1以及二极管PD2此时均可变得反向偏置。在二极管PD2的阳极处施加到电路111的输入端的开关BP1的MOSFET和二极管PD1两者的反向偏置电压可造成电路 111的振荡停止。当经由耦合电路120反馈到开关BP1的输入端时电路111的输出端振荡停止可足以造成开关BP1的MOSFET断开，使得在步骤1011开关BP1去激活。替代地，在控制器204或一些其它控制器的控制下的传感器/传感器接口203可感测开关BP1 的MOSFET和二极管BD1两者的反向偏置电压。由于反向偏置被感测，开关BP1可断开并且来自辅助电力电路207的电力可允许重新供应到电力装置200的开关以允许电力装置200正常运行。施加到开关BP1的MOSFET的栅极的电压降低造成MOSFET断开。在电力装置200正常运行的情况下，现在开关BP1未激活(断开)但仍耦合在端子A 和B处(步骤1003)。
现在参考图6B，其示出根据说明性实施例的电路111和图1K的流程图。示出电路111连接到耦合电路120和电路606。如果电力装置200不工作，那么步骤1007发生(还参见图1H，其示出在步骤1007之前和之后的步骤)，使得在未激活电力装置200的输出端周围的路径中开关BP1汲取在串联串中的电流(I串)。电路111可与相对于图1G 所描述相同，并且可耦合到旁路开关BP1。开关Q6和Q7可借助电阻器R2偏置。在电路111的操作中，当在步骤1011开关BP1断开并且电力装置200正确地工作时，开关 Q9和二极管PD2可阻断泄漏电流通过旁路开关BP1并且当端子A处的电压可比端子B 处的电压大得多时，阻断跨旁路开关BP1的反向电压。相反，当在步骤1007电力装置 200不工作时，开关Q9通过由二极管D1提供的经整流输出操作，使得当开关Q9可接通时二极管PD2通过开关Q9旁通。在步骤1007期间开关Q9断开提供阻断泄漏电流通过旁路开关BP1。由于开关BP1接通并且在步骤1007期间维持为接通，以便提供用于电路111振荡的净空高度，开关Q9接通可另外补偿跨端子A和B的任何电压降。开关 Q9和其操作被忽略并且被认为是接通，以便简化以下描述。
在决策步骤1203中，如果与其它电源101和在电力装置200输出端的串联串中的相应电力装置200相比，通过电源101和相应电力装置200产生低量电力，那么第一旁路电流传导可因此通过二极管PD1。类似地，如果电源101和相应电力装置200具有故障，那么第一旁路电流传导也可通过二极管BD1。
在步骤1205，由于二极管PD2与二极管BD1类似地正向偏置，第一旁路电流传导可跨电感器L1感应电压VL1。在步骤637b，旁路开关BP1可相对于电力装置200的输出电压(VAB)正偏置。旁路开关BP1相对于电力装置200的输出电压(VAB)正偏置可为电力装置200未运行的结果。提供电流通过旁路开关BP1的旁路的第一旁路电流传导可因此通过二极管PD1，随后电感器L1经由二极管PD2传导，并且然后通过在旁路开关BP1的第一操作阶段中使用开关Q6的电感器L1传导。
低量电力的实例可为当电源101可为恰好开始被照射(例如，在黎明)的光伏面板时或当光伏面板可大体上和/或部分地被遮蔽时。遮蔽可减少由电源101产生的电力(例如，减少由未遮蔽电源产生的电力，例如由未遮蔽电源产生的电力的20％、50％或甚至接近100％)。如果在决策步骤637a中可通过电源101产生足够电力，那么电路605可继续振荡，其中根据下文描述的步骤637c-637g初始使用开关Q6持续一定次数作为开关BP1的第一操作阶段的一部分，直到其中使用开关Q7和/或Q6的第二操作阶段。Q6 可使用结型场效应晶体管(JFET)而非MOSFET实施，因为与MOSFET相比，JFET 可具有与MOSFET相比较低的偏置输入电流并且当栅极(g)和源极之间的电压(Vgs) 大体上为零时，JFET可在源极(s)和漏极(d)之间传导。Q6还可使用耗尽模式FET 实施。
在借助使用Q6的第一阶段后，借助使用开关Q7和/或开关Q6实施步骤1209、1211、1213、1215和1217作为开关BP1的第二操作阶段的一部分。对于第一阶段和第二阶段两者的操作的原理为当电流流过电感器L1时电感器L1相互耦合到电感器L3和L2。互耦合使得当电流流过电感器L1时，电流在电感器L2中流动并且感应电压VL2到电感器L2中。电压VL2可经由电容器C1和/或C2为开关Q7和/或开关Q6的栅极(g)充电(步骤637c)。Q7和/或开关Q6的栅极(g)的充电可造成开关Q7和/或开关Q6开始在开关Q7和/或开关Q6的源极(s)和漏极(d)之间传导电流，使得Q7和/或开关Q6 接通(步骤637g)持续时间段t接通。
在t接通期间感应到电感器L1中的能量可通过时间常数τ[L1]放电
τ[L1]＝L1×Req
其中Req可为包括电阻R1和当开关Q6和/或Q7可接通时在漏极(d)和源极(s) 之间的相应电阻(Rds)的等效电阻。当开关Q7和/或Q6可接通时在漏极(d)和源极(s)之间相应电阻(Rds)的值可来源于用于对于开关Q7和Q6选择的特定装置作为电路605设计的一部分的制造商数据表。在决策步骤1215中电感器L1的放电(步骤1213) 可继续直到在决策步骤637f中电感器L2的电压VL2下降低于Q7和/或开关Q6的阈值电压，这使Q7和/或开关Q6断开(步骤1217)持续时间段t断开。Q7和/或开关Q6漏极(d)电压然后可开始按以下比率增大：
使得在L2上电压可再次增加持续由时间常数τ[L2]限定的时间，在这之后开关Q7和/或开关Q6再次传导(步骤1209)，这可引起电路111的振荡。时间常数τ[L2]可通过下式给出：
其中Ceq可为包括电容器C1和C2以及开关Q7和/或Q6的寄生电容的等效电容。开关Q7和/或Q6的寄生电容可来源于用于对于开关Q7和Q6选择的特定装置的作为电路111设计的一部分的制造商数据表。开关Q7和/或Q6的寄生电容可或可不为时间常数τ[L2]的期望值中的显著因子。耦合到电感器L3的电感器L1可造成当电流流过电感器L1时在电感器L3中感应电压。感应到电感器L3中的电压可通过二极管D1整流。二极管D1的经整流电压可经由二极管D3和电阻器R4施加到旁路开关BP1的栅极(g)，其可使旁路开关BP1接通(步骤1007)。
现在参考图6C，其说明根据本文公开内容的各方面的电力装置600。电力装置600可与图2的电力装置200相同或类似。根据一些方面，电力装置600可具有被配置成将电力从电源610输入电力装置600的第一输入端输入1和第二输入端输入2。电力装置 600可具有第一输出端输出1和第二输出端输出2。电力装置600可经由输出端输出1 和输出2耦合到具有电流(I串)的电力系统(例如电力系统100)。根据一些方面，电力装置可包括全桥601。全桥601可包括四个开关(例如MOSFET)S62-S65的桥。全桥 601可被配置成将电力从电源610传输到输出端输出1和输出2(例如，全桥601可充当逆变器)。在一些情形下，旁路电路603可停用，例如电路606的电压Vd可大于V 参考，造成比较器comp的输出电压为-Vb，使开关Q8断开(其中Vd、V参考、电路 606、comp、Vb和Q8出现在图6B中)。在其中电源610以足够的水平产生电力并且电力装置600正确地操作的情形下，端子A的电压(Va)可被配置成高于端子B的电压 (Vb)。
电流可从电力装置600的输出端输出1和/或输出2流动到电源610并且电力可流回到输出端输出1和/或输出2。在一些情形下，可通过使图6B的开关Q8接通，启用旁路电路603。全桥601的开关S61-S64可具有旁路二极管(与图6B的开关BP1的二极管PD1类似或相同)。电流可通过输出端输出1和/或输出2进入电力装置600并且可流过开关S62或S63的旁路二极管到达点A。进入旁路电路603，电流可通过电路605、电阻器R1和开关Q8(其出现在图6B中)从端子A流动到端子B。从端子A流动到端子B可通过耦合电路120向开关BP1提供电力，使开关BP1接通和提供具有比通过图 1G的电路111低的阻抗的路径，同时通过图6A的电路111和耦合电路120提供足够电力，用于保持图6B的开关Q9和BP1接通。电流可通过开关S64和/或S61的旁路二极管从点B流动回到输出端输出1和/或输出2。根据一些方面，在电力装置600的输出端输出1和输出2上的电力可呈AC形式，并且电源610可为DC电源。全桥601可被配置成当输出电流进入电力装置600时将所述输出电流从AC转换成DC，并且可被配置成将电力从电源610输出通过电力装置600并且到电力装置600的输出端输出1和输出 2之外。
现在参考图6D，其说明电力装置600的各方面。图6B的开关BP1可用第一开关 S65和第二开关S66替换。开关S65和S66可与开关BP1相同。端子A可耦合到开关 S65的漏极(d)并且端子B可耦合到开关S66的漏极(d)。开关S65的源极(s)可耦合到开关S66的源极(s)。开关S65的栅极(g)可耦合到开关S66的栅极(g)以及到二极管D3的阴极和电阻器R4的第一侧。电阻器R4的第二侧可耦合到开关S65和开关 S66的源极以及电容器C3的第二侧和电感器L3的第一端部。图6D的旁路电路可不同于图6B中描绘的电路，不同之处在于图6B的开关BP1被图6D的开关S65和S66替换，并且图6B的点B附接到图6D的开关S66的漏极端子而非图6B的开关BP1的源极端子。
根据一些方面，电源610可充当负载以及源(例如，当充电时充当负载和当放电时充当源的电池组)。当电源610充当源时，I串可从端子A流动到端子B，并且当电源610 充当消耗器时，I串可从端子B流动到端子A。当I串从端子A流动到端子B并且旁路电路603停用时，开关S65和S66可断开并且开关S65的旁路二极管可阻断电流流过开关 S65和S66。图6B的开关Q8可断开，阻止电流通过图6B的电路111从端子A流动到端子B。当电流I串从端子B流动到端子A并且旁路电路115停用时，开关S65和S66 可断开并且开关S66的旁路二极管可阻断电流通过开关S65和S66从端子B流动到端子 A。当旁路电路115启用时，意指开关Q8接通，电流可通过电路111从端子A流动到端子B和/或反之亦然并且可通过图6A的耦合电路120向开关S65和S66提供电力。当向开关S65和S66的栅极(g)提供足够电力时，开关S65和S66可接通并且I串可流过开关S65和S66。
开关S65和S66串联可使其更容易设计耦合电路120和电路111并且更容易出于一个或多个原因选择组件的值。一个原因可为形成对称电路。当开关S65和S66串联耦合时，电流I串的方向可不影响Va和Vb的电压值和极性。举例来说，I串可从端子B流动到端子A并且电源610可充当源。可根据电力装置600的操作确定Va和Vb之间的电压差，例如50V。在其中电源610充当负载的情形下，在I串从A流动到B的情况下， Va和Vb之间的电压差可为50V。如果旁路电路115的开关BP1(图1G)未用开关S65 和S66替换，那么当电源充当源并且I串从端子A流动到端子B时，电压差可为Va-Vb＝ 50V。然而，当电源610充当负载时，Va和Vb之间的电压差大体上可为开关BP1的体二极管PD1的电压，这可低得多，例如，0.7V。设计旁路电路115具有端子A和B之间的恒电压降而与电流流动的方向无关，可使其更简单和更便宜以设计被设计成将端子 A和B之间的电压转换成用于操作旁路电路的电压的电路。
现在参考图7A，其示出根据一个或多个说明性实施例的电力系统100d。示出连接配置104c在端子+和-处连接至系统电力装置139。多个连接配置104d可跨端子+和-并联连接。连接配置104d可与连接配置104c相同或与连接配置104c不同。连接配置104 可包括多个电力模块103a的输出的串联(如图7A所示)或并联。在端子C+和D-处对每个电力模块103a的输入可连接至电源101的相应输出。以光伏面板示出电源101。连接配置104d可包括多个电力模块103a的输出的串联，其中对电力模块103a的输入可来自诸如电池或燃料电池的另一个DC电源，或可以是来自诸如风力涡轮机、电网或其它AC发电机的AC电源的整流AC电力。
可在一个或多个电力模块103a中包括安全电压单元715。安全电压单元715可相同于或类似于、和/或可包括如上所述的旁路电路115、115a、115b和/或115c，安全电压单元715可用于跨端子A’和B’提供大致短路。
当电力模块103a可不包括被设置在端子C+、D-与端子A’、B’之间的电力电路135(例如见图1B)，安全电压单元715有效地跨电源101连接，且端子C+、D-可分别是端子A’、B’。
电力模块103a的通信接口129(见图1B)可配置成与彼此进行通信、和/或与系统电力装置139和/或负载107的控制器进行通信(例如，利用电力线通信或无线通信方法)。负载107可例如为电池、交流(AC)电网、DC电网或DC-AC逆变器。根据以下所描述的特征，电力模块103a还可接收从系统电力装置139和/或负载107传输的信号70。信号70例如可以是“保活”信号或停止信号，其可对安全电压单元715进行激活或去激活。信号70例如可以是无线信号、有线信号(例如，经由电力线通信或经由单独的通信线)或声学信号。电力模块103a以及对如上所述的旁路电路115、115a、115b和/ 或115c的使用可包括被遮蔽的面板的旁路模式，例如还包括通过在随后的说明中说明得更详细的安全电压单元715的使用来提供的安全特征，该说明考虑信号70的使用。
在随后的说明中，通过非限制性示例的方式，电力模块103a不包括用于从输入端子C+、D-到输出端子A’、B’的DC-DC转换的电力电路135。该非限制性示例可包括如上所述的电力模块103/103a的其它特征的使用。例如，与系统电力装置139连接的电力模块103a可提供通信能力(例如，通信装置)和/或对旁路和/或安全电压单元的控制。
现在参考图7B，其示出根据一个或多个说明性实施例的可位于且连接至电力模块103a的安全电压单元715的进一步细节。示出两个旁路电路718a和718b被实施成开关S76和S75，其可以是具有相应的体二极管的两个MOSFET。体二极管可以是该MOSFET的组成部分，或可以是另外附接的。开关S76和S75分别可以是其它类型的半导体开关或继电器，其可包括在安全电压单元715的端子A’和B’之间允许电流(AC或DC电流)的双向流动。
通过两个MOSFET来实施开关S76和S75，MOSFET的源极(s)在开关S76和S75 的端子B处连接，漏极(d)与安全电压单元715的A’和B’连接。安全电压单元715进一步包括可向栅极驱动器Gd1和Gd2提供操作电力的辅助电力单元750。栅极驱动器可分别与栅极g1和g2连接，以便使得开关S76和S75接通或断开。输入至辅助电力电路 162的电力可以是来自电源101的电力P2和/或操作电力P1a和P1b。可根据可在如以上在步骤1205所描述的第一阶段中所包括的二极管PD1的导通，由流过相应的开关S76 和S75的体二极管的电流提供操作电力P1a和P1b。可根据如以上在方法420、500和 1007中所描述的旁路115的操作的第一和第二阶段使开关S76和S75接通。因此，在正常操作模式中，安全电压单元715可由跨开关S76和S75的体二极管的电压供电。开关 S76和S75的体二极管可与以上所描述的开关BP1的二极管PD1实质上相同且可提供与其相同的功能。因此，开关S76和S75可被认为是串联连接以在安全电压单元715的端子A’和B’之间提供电流的双向流动(AC或DC电流)的两个开关BP1。旁路电路718a 和718b可分别还包括旁路电路115、115a、115b和/或115c，其与开关S76和S75连接以对开关S76和S75提供操作偏置。
现在参考图7C和7D，其示出根据一个或多个说明性实施例的、在电力系统100d 中所应用的方法701和702的各自的流程图。方法702更详细地示出方法701的步骤702 的进一步细节。为说明性目的而电源101被假设是光伏面板，但可以是任何合适类型的电源。
在电力系统100d中，电力模块103a可不包括被设置在端子C+、D-与端子A’、B’之间的电力电路135。安全电压单元715有效地跨电源101连接，且端子C+、D-可分别与端子A’、B’连接。串联连接的电源101的串可跨系统电力装置139连接(步骤721)，且每个安全电压单元715在端子A’和B’处跨每个相应的电源101连接(步骤723)。可在以正常模式操作电力系统之前，在PV电力系统的安装和/或调试期间进行步骤721和 723。
在电力系统100d的正常操作中，在步骤702中，可通过系统电力装置139的控制器或例如在安全电压单元715中所包括的控制器来提供控制功能。控制器可建立并控制来自在端子+/-处于系统电力装置139连接的连接配置104c/104d的串电压或串电流I串1-n。因此，控制功能可建立和/或维持对系统电力装置139的端子+/-的总串电压V串和串电流I串1-n的代数和。就此而言，与系统电力装置139连接的电力模块103a的其它特征(例如，关于图1B所描述的通信接口、控制器和/或其它特征)可提供该控制功能的使能。电力模块103a的其它特征可允许对在连接配置104c/104d中的每一个内的电压和电流的感测。其它特征可允许待发送至系统电力装置139的感测数据的通信。因此，控制功能可使得方法701能够应用于在电力系统100d中利用的安全电压单元715。
在电力系统100d的正常操作期间，在步骤725中，电力系统100d的参数可由系统电力装置139的传感器、传感器125、和/或传感器/传感器接口203/305感测。所感测的参数可包括由电源101所输出的电压、由电源101输出的电压相对于彼此的极性、在连接配置104c/104d中的串电流I串1-n的电流电平和方向、连接配置104c/104d的电压电平和/或与系统电力装置130的输出连接的电网或负载107的存在或不存在。控制功能可响应于在步骤725中所感测的参数而在步骤702中建立并核实电力系统100d的正常操作。在步骤702中的电力系统100d的正常操作可通过从系统电力装置139发出信号来核实。在电力系统100d的操作的正常操作模式(步骤702)中，在步骤723中跨电源 101中的每一个连接的安全电压单元715可断开(步骤727)。
在电源101包括被遮蔽的PV面板的情况下，由于检测到该被遮蔽的电源101的相反极性，与该被遮蔽的PV面板关联的安全电压单元715可以在电力系统的正常操作模式中从断开切换至接通。在正常模式中检测到相反极性，可提供被遮蔽的PV面板或经放电的电池(在该电源101是电池的情况下)的指示。在串联串中相比于其它表现好的电源101的表现不佳的电源101的相反极性可以是在串联串中阻碍电流流动的原因。在串联串中阻碍电流流动的该原因可通过将该表现不佳的电源101的相应安全电压单元 715从断开切换至接通来移除。因此，由于在电力系统的操作时间段内的阴影的动态变化和电池的充电状态，响应于检测到在正常操作模式中，多个安全电压单元715可在串联串中断开或接通。
控制功能的配置可包括元件值的计算和选择、元件类型和元件的互连，作为安全电压单元715的模拟电路设计的部分。模拟电路设计可进一步包括使能与该控制器的接口连接的特征。当不存在控制器或缺少用于控制器的操作电力的情况下，安全电压单元715的操作可独立于控制功能和在步骤725中所感测的参数。该配置可基于正常操作参数(例如，当电源101和/或电力模块103a运行正确时存在的系统参数)或以适应以上所描述的电力系统100d和以下所描述的电力系统中的非正常操作参数。因此，该配置可响应于电力模块103a和/或电源101的诸如故障或失效等事件，从而提供电力模块103a和/ 或电源101的旁路。
在这一方面，可以认为针对缺乏由控制器的控制的安全电压单元715的配置基本上被激活和/或操作持续大部分时间。因此，响应于电力系统100d的持续变化的操作参数而执行方法701的步骤。用于安全电压单元715的操作的电力可由串联连接的电源101 的串提供。用于操作的电力也可来源于来自电力模块103a和/或电源101的部分电力，例如其可使用电力P2。用于操作的电力也可由辅助电源供应。在方法701中，以上所描述的安全电压单元715和其它模拟旁路电路实施例当被认为是基本上被激活时，可不需要传感器125、控制器105以及相关的算法以激活安全电压单元715(接通)或去激活安全电压单元715(断开)。
因此，能够去激活以下安全电压电路115和以下所描述的其它模拟旁路电路实施例以不使其基本上被激活持续大部分时间的一种方式是，控制器使用驱动电路170以将电压施加于开关S76、S75的栅极g1和g2，从而使得安全电压单元715被断开和/或被去激活。该配置还可以提供以下所描述的决策步骤704的决策方面，从而响应于电力模块 103a和/或电源101返回至正常操作的事件，其中正常操作去激活电力模块103a和/或电源101的旁路。
在步骤702中的电力系统100d的正常操作期间，信号70由系统电力装置139和/ 或负载107发送至在连接配置104c/104d中的每一个的电力模块103a。电力模块103a 的通信接口129可接收由系统电力装置139和/或负载107发送的信号70。如果电力模块103a在步骤704中接收信号70，则电力系统100d的正常操作在步骤702中持续，其中安全电压单元715断开或在端子A’和B’之间进行开路。
当安全电压单元715断开或被去激活时，串电流I串1可等于来自表现最差的电源101的电流(Is)，且跨每个端子A’和B’的电压是相应的电源101的电压。当在旁路模式中，安全电压单元715接通或被激活时(例如，响应于表现不佳的电源101)，在旁路模式中的来自电源101的电压可基本上是零，因为安全电压单元715可基本上使电源短路。因此，串电流I串1(例如来自运行的串联连接的电源101输出)从端子B’流向A’，且跨端子A’和B’的电压降是安全电压单元715(接通)的漏极(d)源极(s)之间的电压，其中经组合的漏源极电压Vds例如可以分别为10mV。如上所说明的旁路模式的特征是，如果电源101要变成不被遮挡或电源101再次开始运行，则安全电压单元715可从接通被去激活成断开。在旁路模式中对安全电压单元715的激活或去激活可独立于在步骤725中对电力系统100d中的参数的任何感测。
如果在步骤704中，电力模块103a未接收到信号70，则可通过对一些和/或所有安全电压单元715的激活来在步骤706中开始电力系统100d的安全操作模式。电力模块 103a未接收到信号70，可以指示将系统电力装置139和/或负载107连接至连接配置 104c/104d的电力线中的至少一个的断连。或者，该断连可以在连接配置104c/104d内的电力线中，其可能防止特定的连接配置104c/104d收到信号70，同时另一个连接配置 104c/104d可未从系统电力装置139和/或负载107断连且接收信号70。断连也可以归因于系统电力装置139和/或负载107的关闭。断连可以归因于对在连接配置104c/104d内、和/或电力装置139和/或负载107与连接配置104c/104d之间的电力线中的内嵌保险丝、断路器或剩余电流装置(RCD)熔断的在配置104c/104d中的过电流。该过电流可造成在电力线之间的连接器中的开路，其也可以是断连的进一步原因。
可能阻止接收信号70的非安全条件(归因于响应于非安全条件而未传输信号70，或例如由于断连的电力线而抑制信号70的传输)可例如进一步包括在电力系统100d中的断连、电网停电、泄漏电流、逆变器故障等。因此，根据方法751的安全电压单元715 的接通可保证跨电源101的安全电压电平(例如，0.1V、1V、2V等)以及串电压V串的总安全电压电平。维持安全V串电平例如可保护诸如安装人员和消防员等操作人员。在其它可能的实施中，可由于信号的存在而不是信号的不存在而在电力系统中检测到非安全条件，由此检测到的信号例如可以是在电力系统内的过电压或过电流条件的结果。
可用多种方式在安全电压单元715中触发在步骤706中的安全操作模式。根据一特征，可由在安全电压单元715中所包括的通信装置接收停止信号，该停止信号由系统电力装置(例如，系统电力装置139)传输。根据一特征，在系统正常操作的同时，安全电压单元715可不断地(例如，连续地或以规定间隔)接收“保活”信号(例如，来自系统电力装置139)。该信号可以是有线的或无线的。在“保活信号”中断后(例如，未收到“保活”持续一段时间，诸如10秒)，安全电压单元715可通过使开关S76和S75 接通来触发安全操作模式(步骤706)。
用于激活至少一个或多个安全电压单元715的标准可基于可在系统电力装置139和 /或负载107与连接配置104c/104d之间断连的情况下被认为是安全的用于V串的最大可接受安全电压。该断连可包括在连接配置104c/104d内的电力线中的和/或当发生系统电力装置139和/或负载107的关机时的断连。通过非限制性示例的方式，在配置104c/104d 中可包括具有以串联方式布线的输出的十个电力模块103a。当发生来自系统电力装置 139和/或负载107的断连和/或其关机时，每个电源101输出可以是20伏(V)且用于V 串的安全电压被认为是60V。在步骤706中，可使七个安全电压单元715接通以保证安全电压，因为十个安全电压单元715中的三个断开。十个安全电压单元715中由于基尔霍夫电压定律而断开的三个提供V串＝20V+20V+20V＝60V。可永久地应用步骤706以保证安全电压直到发生连接配置104c/104d的重新连接和/或系统电力装置139和/或负载 107的启动。连接配置104c/104d的重新连接和/或系统电力装置139和/或负载107的启动可重新建立在步骤702中的正常操作模式。
位于系统电力装置139和/或至少一个电力模块103a中的控制器的控制算法知晓用于V串的最大电压是多少。用于V串的最大电压可基于对安全电压的系统要求。在认为在串的一部分中的输出电压或经组合的电压不安全的情况下，控制算法可起到保证在串联串中的每个点处的安全电压电平。可通过将所有安全电压单元715激活成接通来实现安全电压电平。控制算法可认为将安全电压单元715中的一些激活成接通来保证如在以上数值例中所示的用于V串的安全电压是合适的。
现在参考图7E，其示出根据一个或多个说明性实施例的方法751。可通过电力系统100d的控制器将方法751应用于电力系统100d中使用的安全电压单元715。如前所描述，控制器可以是系统电力装置139的一部分或可以被包括在电力模块103a中。可通过响应于感测步骤725的控制器的控制或与独立于控制器而工作的安全电压单元715的模拟电路来进行安全电压单元715的激活。独立工作的安全电压单元715可基于以上关于图1I和1Q的描述，其可适合例如在黄昏或黎明时存在的串电流的非常低的电平。安全电压单元715的激活也可以是响应于感测步骤725的控制器的控制或与安全电压单元 715的模拟电路的组合。
安全电压单元715可提供可从端子B’流向端子A’或从端子A’流向端子B’的串电流I串1-n的双向流动。通过非限制性示例的方式，在电力模块103a不包括电力电路135 的使用的情况下，可由电力装置139的控制器提供且应用控制算法的控制功能。因此，控制功能可建立和/或保持串电压V串、或串电流I串1-n中的一个或多个、或对系统电力装置139的端子+/-的串电流的代数和。电力模块103a的其它特征可提供控制功能的使能。电力模块103a的其它特征可允许可在步骤725中包括的对在连接配置104c/104d 中的每一个内的电压和电流的感测且将感测的数据传送给系统电力装置139。因此，控制功能可使得方法751能够应用于在电力系统100d中利用的安全电压单元715。
参照图7A，在步骤725中可感测电力系统100d的参数。所感测的参数可包括由电源101所输出的电压电平、由电源101输出的电压相对于彼此的极性、在连接配置 104c/104d中的串电流I串1-n的电流电平和方向、连接配置104c/104d的电压电平和/或与系统电力装置130的输出连接的电网或负载107的存在或不存在。大体上，安全电压单元715的操作可基本上提供端子A’和B’的短路或开路。可通过应用于旁路电路718a 和718b的方法751提供短路或开路。短路可在连接配置104c/104d中提供沿任一方向的串电流I串1-n。
当一个或多个安全电压单元715可由于面板的表现不佳(例如由于阴影155)而被激活时，安全电压单元715可用于提供用于串电流I串1从端子B’流向A’的电流流动的旁路模式。可在正常(步骤702)或安全(步骤706)操作模式中提供旁路模式。面板的变现不佳可引起面板的反向电压偏置(例如，归因于过量电流被强制流过表现不佳的面板)。在一些情况下，反向电压偏置可在步骤725被感测且可在用于电力系统100d的控制算法的标准中用于决定在正常操作模式中(步骤702)还是在安全操作模式中。因此，如果安全电压单元715在旁路模式中，则串电流I串1从端子B’至A’的流动持续。替代地(例如，在电源101是具有例如连接至安全电压单元715的关联的充电转换器的电池且电池在操作的正常操作模式(步骤702)期间被充电的情况下)，串电流I串可从端子A’流向B’。因此，一些安全电压单元715可被激活并被接通(例如，由于电池基本上在其它电池之前被充电)，因此可对具有断开的关联的充电转换器的旁路模式开启在操作的正常操作模式(步骤702)中所包括的旁路模式以隔离该电池，使得从端子+ 至-的串电流I串1持续对其它电池进行充电。
在安全模式中可将一些、大部分或所有安全电压单元715激活成接通以保证在连接配置104c中的端子A’和B’之间以及每一个处的安全电压电平，以将连接配置104c的端子+和-之间或处的电压电平减少至安全电压电平。系统电力装置139的控制器可基于由控制器运行的控制算法对电力系统100d实施控制功能。用于电力系统100d的控制算法从正常操作模式(步骤702)进入安全操作模式的标准可包括存在基本上为零的串电流 I串1和/或电力模块103a未收到信号70。在安全模式中由控制器激活成接通的安全电压单元715可使得串电流I串1的方向为从端子A’到B’。当安全电压单元715断开或被去激活时，串电流I串1可基本上与由电源101输出的电流(Is)相同。
在响应于感测步骤725而由控制器执行的决策步骤752，可决定串电流I串1-n必须从端子A’流向端子B’或从端子B’流向端子A’。用于从正常操作模式(步骤702)进入安全模式的标准可包括面板未被反向偏置、串电流I串1基本上为零和/或电力模块103a 未收到信号70。安全单元715被激活成接通可使得，来自串电流I串1的电流从端子A’流向端子B’，因为在步骤735通过有电源101供应的操作电力P2使开关S75接通。在步骤755中，在开关S76可在断开时，被接通的开关S75使得电流在开关S76的体二极管中流动。在步骤755中，可通过实施应用于开关S76的方法1007来使开关S76接通，其中在开关S76的体二极管中流动的电流的一部分作为电力P1a可由可在旁路电路718a 中包括的旁路电路115、115a、115b和/或115c以接通开关S75和S76的电路利用。如果在步骤757中，开关S76被接通。经过栅极驱动器Gd1和Gd2施加至相应的栅极g1 和g2的用于驱动开关S76和S75的电力可由电力P1a和/或电力P2提供。
类似地，在电源101是例如经由转换器电路进行充电的电池的正常操作模式(步骤702)中，决策步骤752可认为：电池未反向偏置、不存在实质的串电流I串1以及/或电力模块103a未收到信号70。将安全单元715激活成接通可归因于连接至安全单元715 的电池在其它电池之前被充电。因此，可对具有断开的关联的充电转换器的经充电的电池开启在正常操作模式中所包括的旁路模式。关联的充电转换器的断开从接通的安全单元715的影响隔离电池。由此，经充电的电池被旁通，且根据步骤753至759，从端子 A’至B’的串电流I串1继续对其它电池进行充电。
在决策步骤752，响应于感测步骤725，可由执行方法751的控制器(例如，系统电力装置139的控制器)决定串电流I串1-n应当从端子B’流向端子A’。串电流I串1-n可从端子B’流向端子A’，因为在正常操作模式中，一些安全电压单元715可由于影响 PV面板的阴影155而被激活成接通。面板的阴影可造成面板的反向偏置。该反向偏置可在步骤725中被感测(例如，通过检测到跨PV面板的反向电压)且可用在用于电力系统100d的控制算法的标准中。将安全单元715激活成接通使得，来自串电流I串1的电流是从端子B’到端子A’，因为在步骤754由电源101供应的操作电力P2使开关S76 接通。在步骤756中，在开关可以是断开时，被接通的开关S76使得电流在开关S75的体二极管中流动。在步骤756中，可通过实施应用于开关S75的方法1007来使开关S75 接通。在开关S75接通的情况下，可作为在开关S75的体二极管中流动的电流的一部分可由旁路电路115、、115a、115b和/或115c的电路利用的结果，提供电力P1b。该电路可在旁路电路718a中包括以接通开关S75和S76。如果在步骤757中，开关S75被接通，经过栅极驱动器Gd1和Gd2施加至相应的栅极g1和g2的用于驱动开关S76和S75的电力可由电力P1a和/或电力P2提供。
大体上，对于以上的描述和以下跟随的描述，电源101可起到可从端子A’流向端子B’的串电流I串1-n的源的作用，以及/或当电源101起到罐(sink)时(例如当电源101 是电池，且电池在被充电时)，串电流I串1-n可从一个或多个安全电压单元的端子B’流向端子A’。可通过可包括根据以上关于图6A至6D以及关于开关S76和S75的使用的描述的开关S65和S66的双向开关来实现端子A’和B’的旁路。以上关于图6A至6D的描述可类似地用在安全电压单元715中以提供用于提供同时用于以上所描述的DC电流 I串1-n和以下跟随的描述中提供的AC串电流I串1-n的安全模式以及旁路模式两者的双向开关功能。
现在参考图7F，其示出根据一个或多个说明性实施例的电力系统100e的框图。电力系统100e包括多个电源101，其通过非限制性示例的方式可以是光伏面板和/或诸如电池的储存装置。如果电力模块103a包括设置在端子C+、D-和端子+、-之间的电力电路135，则安全电压单元715可在端子C+、D-处跨电源101连接，或可跨电力模块103a 的端子+、-连接。当电力模块103a可不包括电力电路135时，安全电压单元715的端子 A’和B’可跨电源101连接。端子+、-分别连接至桥接电路737的一侧。桥接电路737可与图3A所示的桥接器306相同。桥接器736的另一侧在端子X和Y上以串电流I串1流动的串联串连接。串联串可跨负载107连接。负载107可与可连接至电网760的系统电力装置139相同。
如果在电力模块103a中不包括电力电路135，桥接电路737可直接将在端子+、- 处的来自电源101的DC转换成在端子X和Y处的AC。如果在电力模块103中包括电力电路135，可经由在端子+、-处的来自电力电路135的DC电力从桥接电路737向负载107和/或电网760提供AC。当电源101是需要充电的电池时，桥接电路737可将来自电网760的AC转换至待直接或经由电力电路135向电池提供的DC。因此，如果电源101是电池，则电流Is可沿一方向放电至负载107电网760且可沿相反方向从负载 107/电网760充电至电池。总体上，桥接电路737可将在端子+、-处的来自电源101的 DC转换成对负载737的AC且通过将来自负载107/电网760的AC转换至对电源101 的DC而反之亦然。因此，在以上描述中的串电流I串1是交流(AC)。
现在参考图7G，其示出根据一个或多个说明性实施例的在图7F的电力系统100e中可包括的安全单元715和桥接电路737的进一步电路细节。关于图7A和图7B如以上描述了安全单元715、电源101和在电源101和电力模块103a之间的连接。关于桥接电路737，端子+、-分别连接至在端子V处的开关QB4和QB3的漏极(d)和在端子W 处的开关QB5和QB2的源极(s)。桥接电路737的端子X和Y分别连接至开关QB4 的源极(s)与开关QB5连接的位置和开关QB3的源极(s)与开关QB2的漏极(d) 连接的位置。在操作中，桥接电路737可使得交替的驱动施加至开关对QB4和QB2的栅极(g)和开关对QB3和QB5的栅极(g)。所施加的交替的驱动可以是脉宽调制(PWM)，使得桥接电路737可将来自端子V和W的DC转换至在端子X和Y上的AC，且反之亦然，使得桥接电路737可将来自端子X和Y的DC转换至在端子V和W上的AC。
现在通过非限制性示例的方式再次参考图7F至7G以及方法701和751。非限制性示例假设电源101是经由电力模块103a向负载107供应电力的光伏面板，其可包括设置在端子C+、D-与端子+、-之间的电力电路135。安全电压单元715可在端子A’、B’处跨+、-连接。桥接电路737的串联连接的端子X和Y的串跨负载107连接。
在步骤702中的电力系统100e的正常操作中，可通过连接至电力模块103a的一个或多个控制器来提供控制功能。主电力模块103a可建立对其它副电力模块103、安全单元715和/或桥接电路737的通信和控制。因此，主电力模块103a可控制被施加至负载 107/电网760的串电压V串和/或串电流I串1。连接至系统电力装置139的电力模块103a 特征可提供控制功能的使能。使能控制功能的电力模块103a的其它特征可允许对电源 101的电压和电流以及串电流I串1的感测。可在步骤725中包括感测且使能可进一步包括将感测的数据传送至负载107/系统电力装置139。因此，控制功能可允许方法701/751 应用于在电力系统100e中利用的安全电压单元715。
在电力系统100e的正常操作中，在步骤725中，电力系统100e的参数可被感测。所感测的参数可包括由电源101的电压电平、电源101的相对于彼此的极性、串电流I 串1的电流电平和方向、串电压V串的电压电平或电网760或负载107的存在或不存在。
因此，控制功能可响应于在步骤725中所感测的参数而通过接收来自负载107(如果类似于系统电力装置139)的信号70在步骤702中建立并核实电力系统100e的正常操作。在电力系统100e的正常操作模式(步骤702)中，在步骤723中跨端子+、-连接的安全单元715可对安全单元715提供操作偏置以使其接通或断开。操作偏置可响应于所感测(步骤725)的参数且由控制功能控制或独立于控制功能和所感测的参数。如前所述，控制器可以是系统电力装置139的一部分或可以包括在电力模块103a中。可通过响应于感测步骤725的控制器的控制或与独立于控制器而工作的安全电压单元715的模拟电路来进行安全电压单元715的激活。独立工作的安全电压单元715可基于以上关于图1I和1Q的描述，其可适合例如在黄昏或黎明时存在的串电流的非常低的电平。安全电压单元715的激活也可以是响应于感测步骤725的控制器的控制或与安全电压单元 715的模拟电路的组合。
在步骤702中的电力系统100e的正常操作期间，从系统电力装置139和/或负载107将信号70发送至电力模块103a。通过非限制性示例的方式，可通过电力线通信来将信号70传输至电力模块103a。电力模块103a的通信接口129接收由系统电力装置139和 /或负载107发送的信号70。如果在步骤704中，电力模块103a收到信号70，则电力系统100e的正常操作在步骤702中持续。在正常操作中，安全电压单元715可在端子A’和B’之间断开或进行开路，且桥接电路737可将来自端子V和W的DC转换成在端子 X和Y处的AC。
当安全电压单元715断开或被去激活，AC串电流I串1的rms值可类似于来自表现最差的电源101的电流(Is)且跨每个端子X和Y的rms AC电压可类似于相应的电源101 的电压。响应于感测步骤725而在正常操作模式(步骤702)中包括来自电源101的电流(Is) 可基本上为零的状况。基本上为零的电流(Is)可归因于阴影155(如果电源101例如是光伏面板)或电源101有故障。在正常操作模式中的任何一种情况下，端子X和Y可能需要被旁通。面板的阴影155可导致可在步骤725中感测的面板的反向偏置和减少的串电流I串1，其可在用于电力系统100e的控制算法的标准中用于决定在正常操作模式中(步骤702) 且将旁路应用至端子X和Y。参考图7G，在端子X和Y的旁路中，在AC电流I串1的半个周期中，开关QB4和QB5断开，QB3和QB3接通。因此，通过在决策752处应用方法 751的步骤754至760，在半个周期中，流过安全电压单元715(接通)的电流是从端子B’到端子A’。在AC电流I串1的另一半周期上，开关QB4和QB5接通，QB3和QB5断开。通过在方法751的决策752处应用步骤753至759，流过安全电压单元715(接通)的电流是从端子A’到端子B’。可从至少辅助电力电路162/750利用对这样的端子X和Y的旁路供电的辅助电力。
类似地，在电源101是例如经由转换器电路进行充电的电池的正常操作模式(步骤702)中，决策步骤725和决策步骤752可认为：电池未反向偏置、不存在实质的串电流I串1以及/或电力模块103a未收到信号70。将安全单元715激活成接通可归因于电池在其它电池之前被充电。因此，在其它电池之前被充电的电池开启可在正常操作模式 (步骤702)中包括的旁路模式。可对具有断开的关联的充电转换器(电力模块103a) 的经充电的电池开启旁路模式以从接通的安全单元715的影响隔离电池。因此，经充电的电池被旁通，且根据方法751的步骤，对从端子A’至B’和从端子B’至A’的串电流I 串1的两个方向允许继续对其它电池进行充电。
如果在步骤704中，电力模块103a未收到信号70，则可通过激活一些和/或所有安全电压单元715来在步骤706中开始电力系统100e的安全操作模式(步骤706)。电力模块103a未接收到信号70，可以指示将系统电力装置139和/或负载107连接至桥接电路737的端子X和Y的串联串连接的电力线中的至少一个的断连。或者，该断连可以在串联串内或在串联串与电力装置139/负载107之间的电力线中。断连可以归因于对在串联串内或在电力装置139/负载107与串联串之间的电力线中的内嵌保险丝、断路器或剩余电流装置(RCD)熔断的过电流。该过电流可造成在电力线之间的连接器中的开路，其也可以是断连的进一步原因。
可能不允许接收信号70的非安全条件可例如进一步包括在电力系统100e中的断连、电网停电、泄漏电流、逆变器故障等。根据方法751的安全电压单元715的接通可保证跨电源101、端子A’/B’、端子V和W的安全电压电平(例如，0.1V、1V、2V等) 以提供串电压V串的安全电压电平。维持安全V串电平以及跨电源101、端子A’/B’和端子V和W的安全电压电平例如可保护诸如安装人员和消防员等操作人员。可用多种方式在安全电压单元715中触发在步骤706中的安全操作模式。根据一特征，可由在安全电压单元715中所包括的通信装置接收停止信号，该停止信号由系统电力装置(例如， 139)/负载107传输。根据一特征，在系统正常操作的同时，安全电压单元715可不断地(例如，连续地或以规定间隔)接收“保活”信号(例如，来自系统电力装置139/ 负载107)。该信号可以是有线的或无线的。在“保活信号”中断后(例如，未收到“保活”持续一段时间，诸如10秒)，安全电压单元715可被触发。因此，安全操作模式(步骤706)可通过将安全电压单元715激活成接通来实现。
用于激活至少一个或多个安全电压单元715的标准可基于可在断连的情况下被认为是安全的用于V串的最大可接受安全电压，而以上更详细得描述了断连的可能的原因。通过非限制性示例的方式，具有以串联方式布线的连接端子X和Y的十个桥接电路737 跨系统电力装置139和/或负载107连接。当发生来自系统电力装置139和/或负载107 的断连和/或其关机时，每个桥接电路737输出可以是20伏(V)rms且用于V串的安全电压被认为是60Vrms。在步骤706中，可使七个安全电压单元715接通以保证安全电压，因为十个安全电压单元715中的三个断开。十个安全电压单元715中由于基尔霍夫电压定律而断开的三个提供V串＝20V+20V+20V＝60V rms。可永久地应用步骤706以保证安全电压直到发生电源101、电力模块103a、桥接电路737的端子X和Y的串联串连接的重新连接和/或系统电力装置139和/或负载107的启动。这样的重新连接可重新建立在步骤702中的正常操作模式。
位于负载107和/或至少一个电力模块103a中的控制器的控制算法知晓用于V串的最大电压是多少。用于V串的最大电压可基于电力模块103a的数量。在认为在串的一部分中的输出电压或经组合的电压不安全的情况下，控制算法可起到保证在串联串中的每个点处的安全电压电平。可通过将所有安全电压单元715激活成接通来实现安全电压电平。然而，控制算法可认为将安全电压单元715中的一些激活成接通来保证如在以上数值例中所示的用于V串的安全电压是合适的。根据一些方面，确保向辅助电力电路供电可解决一个或多个问题和/或提供优于仅当连接到电力装置的输入端时提供的辅助电力的优点。举例来说，在其中电力发电机与电力装置断连的情形下，辅助电力电路可提供旁通串的断连部分而非断连整个串的选择方案，或通过在具有电弧放电危险的串中形成断路部分。根据某些方面的可能优点的另一个实例可在夜晚当PV电力发电机不可提供大量电力时提供辅助电力。
根据某些方面，电力装置可测试电力发电机以确定它们是在正常状态下操作还是未在正常状态下操作，其中测试可需要辅助电力。提供辅助电力可实现执行在一个或多个电力发电机上测试和旁通在相同串中的一个或多个电力发电机的能力。应注意，本文阐述元件之间的各种连接。这些连接一般描述为直接或间接连接，并且除非另外规定，否则这些连接可以为直接或间接连接；本说明书并不旨在在这方面进行限制。此外，尽管就硬件或软件任一个而言描述本文的元件，但所述元件可在硬件和/或软件的任一个中实施。另外，一个实施例的元件可与来自其它实施例的元件以适当的组合或子组合形式进行组合。
尽管已经以特定地针对结构特征和/或方法动作的语言来描述主题，但应理解，所附权利要求书中所界定的主题未必限于上文所描述的特定特征或动作。例如，在以上所描述的每个实施例中，来自电力系统的装置的信号的不存在或存在可以不一定是非安全条件的指示，但是作为替代，可以是使得电力系统从正常操作模式进入安全操作模式的指示。例如，信号的不存在或存在可使得电力系统进入安全模式(如上所描述)，因此相反，上文所描述的特定特征和动作被描述为以下权利要求的实例实施方案。电力系统进入安全操作模式使得安全开关接通，以保证在电力系统的电源的串联串中的每个点处的电压电平等于或小于预定的电压电平，从而将串联串的电压电平减少至等于或小于预定的电压电平。进入安全操作模式可归因于例如在电源的串联串中的断连、串联串与跨连有串联串的电力装置之间的断连、连接至电力装置的电网的停电、泄漏电流、电力装置的故障、断路器的跳闸、电力装置的关机或用户想要或需要将系统置于安全模式的任何其它原因。下文中，本发明的各种实施例的各种特征已在一组经编号权利要求中突出显示。这些特征不应理解为对本发明或发明概念进行限制，而仅作为如说明书中所述的本发明的一些特征的突出显示提供，而不表明特定的重要性顺序或这类特征的相关性。
条款1：一种电力系统，所述电力系统包括以串联串连接的多个电源，其中所述串联串跨电力装置连接以向所述电力装置提供所述串联串的电压，所述电力系统包括：
多个安全电压单元，每个安全电压单元包括相应的多个安全开关以及多个传感器，所述多个安全开关可跨所述电源中的每一个连接，所述多个传感器可与所述电源中的每一个连接，
其中所述传感器配置成感测所述电源的多个参数，
其中所述安全电压单元中的每一个配置成监测由所述电源输出的信号，
其中所述电力系统可控制，使得a)所述安全电压单元在预定时间段内对所述信号的检测到以及b)基于所感测的参数确定的操作标准中的至少一者在所述电力系统的正常操作模式中使所述安全开关中的每一个断开，
其中所述电力系统可控制，使得当所述安全电压单元中的至少一个在所述预定时间段内没有检测到所述信号时，所述电力系统从所述正常操作模式进入安全操作模式，
其中所述电力系统可控制，使得在所述电力系统进入所述安全操作模式后，所述安全开关被接通以保证在所述串联串中的每个点处的电压电平处于或低于预定电压电平，从而使所述串联串的所述电压的电平减少以处于或低于所述预定电压电平。
条款2：根据条款1所述的电力系统，其中在所述正常操作模式中，来自所述串联串的电力被施加于所述电力装置，且其中当由所述传感器所感测的所述参数指示所述正常操作模式，所述安全电压单元被控制以断开。
条款3：根据条款1所述的电力系统，其中所述电源可选自包括电池和光伏面板的电源群组。
条款4：根据条款1所述的电力系统，其中所述电源包括电池，其中在所述正常操作模式中，来自所述电力装置的电力被施加至所述串联串以对所述电池进行充电，其中响应于所述正常操作模式，所述信号的接收以及应用于所感测的参数的操作标准中的至少一者能够使得所述安全开关中的每一个断开或接通。
条款5：根据条款1所述的电力系统，其中所述电源包括电池，其中在所述正常操作模式中，来自所述电池的电力从所述串联串被提供至所述电力装置，从而对所述电池进行充电，其中在所述电力系统的所述正常操作模式中，所述信号的接收以及应用于所感测的参数的操作标准中的至少一者能够使得所述安全开关中的每一个断开或接通。
条款6：根据条款1所述的电力系统，其中所述电源包括光伏面板，其中在所述正常操作模式中，来自所述光伏面板的电力从所述串联串被提供至所述电力装置，其中在所述正常操作模式中，所述信号的接收以及应用于所感测的参数的操作标准中的至少一者能够使得相应的所述安全开关中的每一个在所述光伏面板未被遮蔽时断开或在所述光伏面板被遮蔽时接通。
条款7：根据条款1所述的电力系统，其中所述串联串的所述电压小于所述电源的开路电压。
条款8：根据条款1所述的电力系统，其中在所述电力系统的所述正常操作模式中，操作电力被提供至所述安全开关以使得所述安全开关接通或断开。
条款9：根据条款1所述的电力系统，其中在所述正常模式中的所述操作标准选自包括所述电源的所述电压电平、所述电源的相对于彼此的极性、在所述串联串中的电流电平、在所述串联串中的所述电流的方向或所述串联串的所述电压电平的标准群组。
条款10：根据条款1所述的电力系统，其中由于在所述串联串中的断连、所述串联串与所述电力装置之间的断连、连接至所述电力装置的电网的停电、泄漏电流、所述电力装置的故障、断路器的跳闸或所述电力装置的关机中的至少一者，所述电力系统从所述正常操作模式进入所述安全操作模式。
条款11：根据条款1所述的电力系统，其中所述串联串的所述电压是所述电源的各电压的总和。
条款12：根据条款1所述的电力系统，其中从所述电源和独立于所述电源的辅助电源中的至少一者供应所述安全电压单元的操作电力。
条款13：根据条款1所述的电力系统，其中所述电力系统还包括与所述电力装置连接的负载，其中所述负载选自包括AC电网、DC电网、变压器、DC-AC逆变器、DC-DC转换器或AC-DC整流器的负载群组。
条款14：一种用于电力系统的方法，所述电力系统具有跨电力装置连接的多个电源的串联串，所述方法包括：
连接多个安全电压单元，所述多个安全电压单元包括分别跨所述电源中的每一个连接的多个安全开关；
对施加至所述安全开关的操作电力(偏置电流或电压)进行监测；
对所述电源的多个参数进行感测；
通过所述安全电压单元监测是否存在从所述电力装置传输的信号；
响应于在预定时间段内对所述信号的检测到、以及所述操作电力和感测中的至少一者与正常操作模式相关联，将所述安全开关中的每一个激活成断开；以及
在所述预定时间段内没有检测到来自所述电力装置的所述信号后，或基于与非正常操作模式相关联的被施加至所述安全开关的所述操作电力，通过将所述安全开关激活成接通以将所述电源中的每一个的所述电压减少至比预定电压电平小的电压电平来进入所述电力系统的安全操作模式。
条款15：根据条款14所述的方法，其中所述激活包括响应于所述监测，将所述安全开关中的至少一个从断开切换到接通，所述监测对是否存在相对于其它电源的其它极性的相应的电源的反向极性进行监测。
条款16：根据条款14所述的方法，其中所述减少保证在所述电源的所述串联串中的每一个点处的安全电压电平。
条款17：根据条款14所述的方法，其中通过将所述安全开关中的至少一个激活成接通来实现所述串联串的电压的降低，从而将所述串的所述电压减少至在所述安全操作模式中的安全电压电平。
条款18：根据条款14所述的方法，其中在所述安全操作模式中，所述串联串的电压小于所述电源中的每一个的开路电压。
条款19：根据条款14所述的方法，其中所述操作电力选自包括所述电源的所述电压电平、所述电源的相对于彼此的极性、电流电平、在所述串联串中的所述电流的方向或所述串联串的所述电压电平的群组。
条款20：根据条款14所述的方法，其中所述感测包括对在所述串联串中的断连以及所述串联串与所述电力装置之间的断连中的至少一者进行感测。
条款21：根据条款14所述的方法，其中从所述电源和独立于所述电源的辅助电源中的至少一者供应所述安全电压单元的操作电力。
条款22：根据条款14所述的方法，其中所述串联串的电压包括在所述串联串中彼此连接的所述电源的各电压的总和。
条款23：一种电力系统，包括多个电源和多个电力模块，所述多个电力模块包括分别连接至所述电源的多个第一端口和以串联串连接的多个第二端口，其中所述串联串跨负载连接以向所述负载提供所述串联串的电压，所述电力系统包括：
多个安全电压单元，每个安全电压单元包括可跨所述第一端口和所述第二端口中的每一者中的至少一者连接的多个安全开关；以及
多个传感器，所述多个传感器可跨所述第一端口和所述第二端口中的每一者中的至少一者连接，
其中所述传感器配置成感测所述电源的多个参数，
其中所述安全电压单元中的每一个配置成接收由电力装置所输出的信号，
其中所述电力系统可控制，使得a)在预定时间段内所述信号的收到以及b)基于所感测的参数确定的操作标准中的至少一者在所述电力系统的正常操作模式中使所述安全开关中的每一个跨所述第一端口和所述第二端口中的每一者中的至少一者而断开，
其中所述电力系统可控制，使得当在所述预定时间段内没有收到所述信号时，或当所感测的参数指示非正常操作模式时，所述电力系统进入安全操作模式，由所述电源输出的电力在所述安全操作模式中被限制成小于预定电力电平，
其中所述电力系统可控制，使得当在所述预定时间段内收到所述信号时，或当所感测的参数指示非正常操作模式时，由所述电源输出的电力不被限制，以及
其中所述电力系统可控制，使得在进入所述安全操作模式后，所述安全开关被激活成接通以保证在所述串联串中的每个点中的至少一个的安全电压电平以及所述电源中的每一个的所述电力被限制成小于所述预定电力电平。
条款24：根据条款23所述的电力系统，其中所述电源可选自包括电池和光伏面板的电源群组，且其中所述安全电压单元中的每一个的所述安全开关包括在所述第一端口和所述第二端口中的每一者中的至少一者之间串联连接的两个晶体管。
条款25：根据条款23所述的电力系统，其中所述电力模块是将来自所述第一端口的相应的DC电力转换成在所述第二端口上的相应的DC电力的DC-DC转换器。
条款26：根据条款23所述的电力系统，其中所述电力模块包括将来自所述第一端口的相应的DC电力转换成在所述第二端口上的相应的AC电力的DC-AC转换器。
条款27：根据条款23所述的电力系统，其中所述电力模块包括将来自所述第二端口的相应的AC电力转换成在所述第一端口上的相应的DC电力的AC-DC转换器，其中所诉电源为储存装置，且其中所述AC电力由跨所述串联串连接的AC电网供应。
条款28：根据条款23所述的电力系统，其中所述电力模块包括将来自所述第二端口的相应的DC电力转换成在所述第一端口上的相应的DC电力的DC-DC转换器，其中所述电源为储存装置，且其中所供应的DC电力选自包括跨所述串连接的经整流的AC或来自跨所述串联串连接的DC电网的DC中的至少一者的DC电力群组。
条款29：根据条款23所述的电力系统，其中所述负载选自包括AC电网、DC电网、变压器、DC-AC逆变器、DC-DC转换器或AC-DC整流器的负载群组。
条款30：根据条款23所述的电力系统，其中所述串联串的所述电压小于所述电源的开路电压。
条款31：根据条款23所述的电力系统，其中在所述电力系统的所述正常操作模式中，对所述安全开关的操作电力由跨所述第一端口的连接提供以接通或断开，且其中所述安全电压单元中的每一个的所述安全开关包括在所述第一端口之间串联连接的两个晶体管。
条款32：根据条款23所述的电力系统，其中在所述电力系统的所述正常操作模式中，对所述安全开关的操作电力由跨所述第二端口的连接提供以接通或断开，且其中所述安全电压单元中的每一个的所述安全开关包括在所述第二端口之间串联连接的两个晶体管。
条款33：根据条款23所述的电力系统，其中在所述正常模式中的所述操作标准选自包括所述电源的电压电平、所述电源的相对于彼此的极性、在所述串中的所述电流的电流电平和方向或所述串联串的电压电平的标准群组。
条款34：根据条款23所述的电力系统，其中由于在所述串联串中的断连、所述串联串与所述电力装置之间的断连、以及所述电力模块与相应的电源之间的断连中的至少一者，所述电力系统进入所述安全操作模式。
条款35：根据条款23所述的电力系统，其中所述串联串的所述电压是在所述第二端口上的各电压的总和。
条款36：根据条款23所述的电力系统，其中用于所述安全电压单元的操作电力由所述电源中的至少一个、所述电力模块的所述第二端口中的至少一个以及独立于所述电源的辅助电源供应。
条款37：一种用于电力系统的方法，所述电力系统包括多个电力模块，所述多个电力模块具有分别连接至多个电源的多个第一端口和以串联串连接的多个第二端口，其中所述串联串跨负载连接以向所述负载提供所述串联串的电压，所述方法包括：
跨所述第一端口和所述第二端口中的每一者中的至少一者连接多个安全电压单元，其中所述安全电压单元中的每一个包括多个安全开关；
跨所述第一端口和所述第二端口中的每一者中的至少一者连接多个传感器；
通过传感器感测所述电源的多个参数；
监测是否存在由所述负载传输的信号；
基于在预定时间段内检测到的所述信号，或当基于所感测的参数确定所述电力系统的操作标准是正常操作标准时，使得所述电力系统处于正常操作模式中，所述安全开关中的每一个在所述正常操作模式中被控制成跨所述第一端口和所述第二端口中的每一者中的至少一者而断开；以及
当在所述预定时间段内未检测到所述信号时，或当基于所感测的参数确定所述电力系统的所述操作标准是非正常操作标准时，使得所述电力系统进入安全操作模式，
其中在所述安全操作模式中，所述安全开关中的至少一个被激活成接通以保证在所述串联串中的每个点的安全电压电平，在所述串联串中，所述电源中的每一个以预定电压电平或在其以下操作。
条款38：根据条款37所述的方法，其中所述监测由所述安全电压单元和所述电力模块中的每一者中的至少一者执行，且其中将所述安全开关中的至少一个激活成接通使得所述电源中的至少一个被旁通，所述电源中的至少一个连接在所述串联串中且被导向连接至所述安全电压单元中的至少一个，所述安全电压单元中的所述至少一个包括所述安全开关中的所述至少一个。
条款39：根据条款37所述的方法，其中所述信号由在所述负载中所包括的发射机传输，其中所述负载选自包括AC电网、DC电网、变压器、DC-AC逆变器、DC-DC转换器或AC-DC整流器的负载群组。
条款40：根据条款37所述的方法，其中所述电源可选自包括电池和光伏面板的电源群组。
条款41：根据条款37所述的方法，其中所述电力模块包括将来自所述第一端口的相应的DC电力转换成在所述第二端口上的相应的DC电力的DC-DC转换器。
条款42：根据条款37所述的方法，其中所述电力模块包括将来自所述第一端口的相应的DC电力转换成在所述第二端口上的相应的AC电力的DC-AC转换器。
条款43：根据条款37所述的方法，其中所述电力模块包括将来自所述第二端口的相应的AC电力转换成在所述第一端口上的相应的DC电力的AC-DC转换器，其中所述电源为储存装置，且其中所述AC电力由跨所述串联串连接的AC供应。
条款44：根据条款37所述的方法，其中所述电力模块包括将来自所述第二端口的相应的DC电力转换成在所述第一端口上的相应的DC电力的DC-DC转换器，其中所述电源为储存装置，且其中所供应的DC电力选自包括跨所述串连接的经整流的AC或来自跨所述串联串连接的DC电网的DC中的至少一者的DC电力群组。
条款45：根据条款37所述的方法，其中所述负载选自包括AC电网、DC电网、变压器、DC-AC逆变器、DC-DC转换器或AC-DC整流器的负载群组。
条款46：根据条款37所述的方法，其中所述串联串的所述电压小于所述电源的开路电压。
条款47：根据条款37所述的方法，还包括：在所述电力系统的所述正常操作模式中，通过控制跨所述第一端口的连接以接通或断开来向所述安全开关提供操作电力。
条款48：根据条款37所述的方法，还包括：在所述电力系统的所述正常操作模式中，通过控制跨所述第二端口的连接以接通或断开来向所述安全开关提供操作电力。
条款49：根据条款37所述的方法，其中在所述正常模式中的所述标准选自包括所述电源的电压电平、所述电源的相对于彼此的极性、在所述串中的所述电流的电流电平和方向或所述串联串的电压电平的标准群组。
条款50：根据条款37所述的方法，其中所述安全操作模式归因于在所述串联串中的断连、所述串联串与所述电力装置之间的断连、以及所述电力模块与相应的电源之间的断连中的至少一者。
条款51：根据条款37所述的方法，其中所述串联串的所述电压是在所述第二端口上的各电压的总和。
条款52：根据条款37所述的方法，还包括：
从所述电源中的至少一个、所述电力模块的所述第二端口中的至少一个以及独立于所述电源的辅助电源向所述安全电压单元供应操作电力。
Claims (15)
1.一种电力系统，所述电力系统包括以串联串连接的多个电源，其中所述串联串跨电力装置连接以向所述电力装置提供所述串联串的电压，所述电力系统包括：
多个安全电压单元，每个安全电压单元包括相应的多个安全开关以及多个传感器，所述多个安全开关可跨所述电源中的每一个连接，所述多个传感器可与所述电源中的每一个连接，
其中所述传感器配置成感测所述电源的多个参数，
其中所述安全电压单元中的每一个配置成监测由所述电源输出的信号，
其中所述电力系统可控制，使得a)所述安全电压单元在预定时间段内检测到所述信号以及b)基于所感测的参数确定的操作标准中的至少一者在所述电力系统的正常操作模式中使所述安全开关中的每一个断开，
其中所述电力系统可控制，使得当所述安全电压单元中的至少一个在所述预定时间段内没有检测到所述信号时，所述电力系统从所述正常操作模式进入安全操作模式，
其中所述电力系统可控制，使得在所述电力系统进入所述安全操作模式后，使得所述安全开关被接通以保证在所述串联串中的每个点处的电压电平处于或低于预定电压电平，从而使所述串联串的所述电压的电平减少以处于或低于所述预定电压电平。
2.根据权利要求1所述的电力系统，其中所述电源包括电池，其中在所述正常操作模式中，来自所述电力装置的电力被施加至所述串联串以对所述电池进行充电，其中响应于所述正常操作模式，所述信号的接收以及应用于所感测的参数的操作标准中的至少一者能够使得所述安全开关中的每一个断开或接通。
3.根据权利要求1所述的电力系统，其中所述电源包括电池，其中在所述正常操作模式中，来自所述电池的电力从所述串联串被提供至所述电力装置，从而对所述电池进行放电，其中在所述电力系统的所述正常操作模式中，所述信号的接收以及应用于所感测的参数的操作标准中的至少一者能够使得所述安全开关中的每一个断开或接通。
4.根据权利要求1所述的电力系统，其中所述电源包括光伏面板，其中在所述正常操作模式中，来自所述光伏面板的电力从所述串联串被提供至所述电力装置，其中在所述正常操作模式中，所述信号的接收以及应用于所感测的参数的操作标准中的至少一者能够使得相应的安全开关中的每一个在所述光伏面板未被遮蔽时断开或在所述光伏面板被遮蔽时接通。
5.根据权利要求1所述的电力系统，其中所述串联串的所述电压小于所述电源的开路电压。
6.根据权利要求1所述的电力系统，其中在所述电力系统的所述正常操作模式中，操作电力被提供至所述安全开关以使得所述安全开关接通或断开，并且其中从所述电源和独立于所述电源的辅助电源中的至少一者供应所述安全电压单元的操作电力。
7.根据权利要求1所述的电力系统，其中在所述正常模式中的所述操作标准选自包括所述电源的所述电压电平、所述电源的相对于彼此的极性、在所述串联串中的电流电平、在所述串联串中的所述电流的方向或所述串联串的电压电平的标准群组。
8.根据权利要求1所述的电力系统，其中由于在所述串联串中的断连、所述串联串与所述电力装置之间的断连、连接至所述电力装置的电网的停电、泄漏电流、所述电力装置的故障、断路器的跳闸或电力装置的关机中的至少一者，所述电力系统从所述正常操作模式进入所述安全操作模式。
9.根据权利要求1所述的电力系统，其中所述串联串的所述电压是所述电源的各电压的总和。
10.根据权利要求1所述的电力系统，还包括与所述电力装置连接的负载，其中所述负载选自包括AC电网、DC电网、变压器、DC-AC逆变器、DC-DC转换器或AC-DC整流器的负载群组。
11.一种用于电力系统的方法，所述电力系统具有跨电力装置连接的多个电源的串联串，所述方法包括：
连接多个安全电压单元，所述多个安全电压单元包括分别跨所述电源中的每一个连接的多个安全开关；
对施加至所述安全开关的操作电力(偏置电流或电压)进行监测；
对所述电源的多个参数进行感测；
通过所述安全电压单元监测是否存在从所述电力装置传输的信号；
响应于在预定时间段内检测到所述信号、以及所述操作电力和感测中的至少一者与正常操作模式相关联，将所述安全开关中的每一个激活成断开；以及
在所述预定时间段内没有检测到来自所述电力装置的所述信号后，或基于与非正常操作模式相关联的被施加至所述安全开关的所述操作电力，通过将所述安全开关激活成接通以将所述电源中的每一个的所述电压减少至比预定电压电平小的电压电平来进入所述电力系统的安全操作模式。
12.根据权利要求11所述的方法，所述激活包括响应于所述监测，将所述安全开关中的至少一个从断开切换到接通，所述监测对是否存在相对于其它电源的其它极性的相应的电源的反向极性进行监测。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述减少保证在电源的所述串联串中的每一个点处的安全电压电平。
14.根据权利要求11所述的方法，其中通过将所述安全开关中的至少一个激活成接通来实现所述串联串的电压的降低，从而将所述串的所述电压减少至在所述安全操作模式中的安全电压电平，
其中在所述安全操作模式中，所述串联串的电压小于所述电源中的每一个的开路电压，以及
其中所述操作电力选自包括所述电源的所述电压电平、所述电源的相对于彼此的极性、电流电平、在所述串联串中的电流的方向或所述串联串的电压电平的群组。
15.根据权利要求13所述的方法，其中所述感测包括对在所述串联串中的断连和所述串联串与所述电力装置之间的断连中的至少一者进行感测。
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