CN110915117B - 多降压级单升压级优化器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于从DC电源组合如光伏模块或DC电池等提供电力、电压和/或电流的技术。一方面包括具有多个无电感器降压级(104)和升压级(106)的降压‑升压优化器(110)。所述降压‑升压优化器(110)可用于发电系统中。每个降压级(104)的组合输出电压可输入至升压级(106)。所述升压级(106)可以具有可用作能量存储设备的电感器(208)以升高电压以及对来自降压级(104)的信号进行滤波。因此，所述降压‑升压优化器(110)可以使用单个电感器。使用单个电感器可实现非常高效的发电系统。此外，可以减小所述发电系统中的部件的成本和大小。

Description

多降压级单升压级优化器
相关申请案交叉申请
本专利申请要求于2017年4月17日递交的发明名称为“多降压级单升压级优化器”的第15/489,278号美国非临时专利申请案的在先申请优先权。
背景技术
光伏(Photovoltaic，简称PV)板生成直流(direct current，简称DC)电压。通常，来自一块光伏板的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。通常，在光伏发电系统中采用多块光伏板组合为AC电网提供必要的电压和电流。DC电压/电流也需要转换为AC电压/电流。
其中运行光伏板的一个重大挑战在于如何获得最大功率效率。对于至少一些光伏板而言，存在一个输出电压，在该输出电压下，光伏板产生最大功率输出。最大功率可能随太阳能辐射和光伏板温度等因素而变化。此外，各种光伏板的条件可以互不相同。因此，为了使光伏发电系统以最佳功率效率或接近最佳功率效率运行，各种光伏板可能需要在不同的输出电压下运行。
其他发电系统，例如采用DC电池组提供电力的系统，的运行也存在挑战。
发明内容
在第一实施例中，一种系统包括多个无电感器降压级，每个无电感器降压级具有用于从DC电源接收DC电压的输入端和用于提供DC电压的降压级输出端。所述系统还包括逻辑，用于运行所述多个降压级以调节每个DC电源的功率输出。所述系统还包括升压级，包括升压级输出端和升压级输入端，所述升压级输入端用于从多个降压级输出端接收组合DC电压。
根据所述第一实施例，在第二实施例中，所述升压级还包括用于接收所述多个降压级的电流输出的滤波器。
根据所述第二实施例，在第三实施例中，所述升压级用于将所述滤波器用作能量存储设备。
根据所述第二和第三实施例，在第四实施例中，所述滤波器为电感器。
根据所述第一至第四实施例，在第五实施例中，所述逻辑还用于：从每个DC电源的输出端接收信号；以及基于所述信号控制每个所述降压级的占空比。
根据所述第一至第五实施例，在第六实施例中，DC电压源为光伏模块。所述逻辑还用于：控制所述多个降压级的占空比从而在最大功率点处运行所述光伏模块。
根据所述第一至第六实施例，在第七实施例中，所述系统还包括DC-AC转换器，具有连接至升压级输出端的输入端，其中所述DC-AC转换器用于调节所述DC-AC转换器的输入端的DC电压。
根据所述第一至第七实施例，在第八实施例中，所述逻辑还用于控制所述升压级的占空比，从而当确定所述DC-AC转换器的输入端的DC电压不满足判别条件时，响应于此，相对升压级的输出端电压降低升压级的输入端电压。
根据所述第一至第八实施例，在第九实施例中，所述逻辑还用于：当确定所述多个降压级的组合输出电压需要降至阈值电压以下以维持降压级的目标占空比时，响应于此，指示所述升压级将升压级的输入端电压降低到阈值电压以下。
根据所述第一至第九实施例，在第十实施例中，所述多个降压级用于以相同开关频率生成脉宽调制输出电压，其中所述多个降压级用于交织所述脉宽调制输出电压。
第十一实施例提供一种用于运行发电系统的方法。所述方法包括：在对应的多个无电感器降压级从多个光伏模块中的各个光伏模块接收DC电压；运行每个所述多个无电感器降压级以调节对应的光伏模块的功率输出，包括为每个降压级生成输出电压；在升压级的输入端接收来自所有所述多个降压级的组合输出电压；运行所述升压级以升高来自所述降压级的组合输出电压；以及向太阳能逆变器提供升高后的电压。
根据所述第十一实施例，在第十二实施例中，所述方法还包括在所述升压级的滤波器处接收所述多个无电感器降压级的输出电流。
根据所述第十一至第十二实施例，在第十三实施例中，所述滤波器包括电感器。所述方法还包括运行所述升压级以升高来自所述降压级的输出电压包括在所述电感器中存储能量。
根据所述第十一至第十三实施例，在第十四实施例中，所述方法还包括：响应于所述多个降压级的状况而降低所述升压级的输入端的电压；以及通过所述升压级升高降低的电压以将所述升压级的输出电压维持在目标电压水平。
根据所述第十一至第十四实施例，在第十五实施例中，所述运行每个所述多个无电感器降压级以调节对应的光伏模块的功率输出包括：以相同开关频率在每个所述降压级生成脉宽调制输出电压；以及交织所述脉宽调制输出电压。
第十六实施例提供一种光伏电力系统，包括：多个光伏模块，用于提供DC电压；以及降压-升压转换器。所述降压-升压转换器包括多个无电感器降压级和升压级。每个所述无电感器降压级包括用于从一个所述光伏模块接收DC电压的输入端。每个所述无电感器降压级包括用于提供DC电压的输出端。每个所述降压级用于调节对应的光伏模块的功率输出。所述升压级包括用于从多个降压级输出端接收组合DC电压的输入端。所述升压级包括用于提供DC电压的输出端。
根据所述第十六实施例，在第十七实施例中，所述多个降压级用于提供串联输出电流。所述升压级包括用于接收所述串联电流的电感器。
根据所述第十六至第十七实施例，在第十八实施例中，所述升压级用于将所述电感器用作能量存储设备以升高来自所述多个降压级的组合DC电压并且在所述升压级的输出端提供升高后的电压。
根据所述第十六至第十八实施例，在第十九实施例中，所述光伏电力系统包括所述第十六实施例中所述的多个降压-升压转换器。所述多个降压-升压转换器串联连接。从所述多个降压-升压转换器的升压级输出的所述组合DC电压提供给太阳能逆变器。
根据所述第十六至第十八实施例，在第二十实施例中，所述光伏电力系统还包括所述第十六实施例中所述的多个降压-升压转换器。所述多个降压-升压转换器串联连接。所述光伏电力系统还包括附加升压级，具有用于从所述多个降压-升压转换器的升压级接收所述组合DC电压的输入端。所述光伏电力系统还包括太阳能逆变器，具有用于从所述附加升压级的输出端接收DC电压的DC输入端。
根据所述第十六至第二十实施例，在第二十一实施例中，所述多个降压级用于以相同开关频率生成脉宽调制输出电压。所述多个降压级用于交织所述脉宽调制输出电压。
根据所述第十六至第二十一实施例，在第二十二实施例中，所述光伏模块中的第一光伏模块包括单块光伏板、串联连接的多块光伏板或光伏板的子串。
根据所述第十六至第二十二实施例，在第二十三实施例中，所述光伏电力系统包括所述第十六实施例中所述的多个降压-升压转换器。所述多个降压-升压转换器串联连接、并联连接、或者串联和并联相组合。
提供本发明内容是为了以简化的形式引入概念的选择，这些概念将在以下具体实施方式中进行进一步的描述。本发明内容的目的不在于识别权利要求书保护的主题的关键特征或必要特征，也不在于帮助确定权利要求书保护的主题的范围。权利要求书保护的主题不限于用于解决在背景技术中提到的任何或全部缺点的实现方式。
附图说明
本发明的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为一实施例的具有连接至DC电源的降压-升压优化器的发电系统的图；
图2A为一实施例的降压-升压优化器的图；
图2B至图2D示出了可用于图2A电路中的电气元件的各种实施例；
图2E为一实施例的具有降压-升压优化器的发电系统200的图；
图2F为另一实施例的具有降压-升压优化器的发电系统250的图；
图3为一实施例的具有降压-升压优化器的发电系统300的图；
图4为具有另一种配置的降压模块和另一种配置的升压级的发电系统400的图；
图5示出了存在不止一个升压级的发电系统500的一实施例；
图6示出了存在多个升压级的另一发电系统600的一实施例；
图7示出了具有模块串联和并联连接的发电系统700的一实施例；
图8示出了另一发电系统800的一实施例，其中存在连接在一起的多个降压-升压模块；
图9为一实施例的运行降压-升压优化器的过程900的流程图；
图10A示出了一组降压级的输出电压；
图10B示出了其输出电压在图10中示出的十个降压级的组合输出电压；
图10C示出了作为图10A和图10B示例的在升压级中通过电感器的电流；
图11A示出了一组降压级的输出电压，其中输出电压相互交织；
图11B示出了其输出电压在图11A中示出的十个降压级的组合输出电压；
图11C示出了作为图11A和图11B示例的在升压级中通过电感器的电流；
图12A示出了一组降压级的输出电压；
图12B示出了其输出电压1042在图12A中示出的十个降压级的组合输出电压；
图12C示出了作为图12A和图12B示例的在升压级中通过电感器的电流；
图13A示出了一组降压级的输出电压，其中输出电压相互交织但降压级的占空比不同；
图13B示出了其输出电压1062在图13A中示出的十个降压级的组合输出电压；
图13C示出了作为图13A和图13B示例的在升压级中通过电感器的电流；
图14A为一实施例的具有降压-升压优化器、PV模块和太阳能逆变器的发电系统的图；
图14B为一实施例的运行降压-升压优化器的过程的流程图；
图15为可用于发电系统中的示例处理单元。
具体实施方式
本发明涉及用于从DC源组合提供电力、电压和/或电流的技术。所述DC源可以是电源。在一实施例中，所述DC源为光伏(例如太阳能)模块。在一实施例中，DC源是DC电池。所述技术可用于发电系统中。
在一实施例中，提供具有多个无电感器降压级和升压级的降压-升压优化器。所述降压-升压优化器可用于发电系统中。每个降压级的组合输出电压可输入至升压级。所述升压级可以具有可用作能量存储设备的电感器以升高电压以及对来自降压级的信号进行滤波。因此，所述降压-升压优化器可以使用单个电感器。使用单个电感器可实现非常高效的发电系统。此外，可以减小所述发电系统中的部件的成本和大小。
图1为一实施例的具有连接至DC电源102的降压-升压优化器110的发电系统100的图。所述降压-升压优化器110具有多个降压级104和升压级106。此处所述降压-升压优化器110也可以称为降压-升压转换器。所述降压-升压转换器110也可以称为DC-DC转换器。所述降压-升压转换器110可以将DC输入电压转换为DC输出电压。所述降压-升压转换器110可以将DC输入电流转换为DC输出电流。
每个降压级104与一个所述DC电源102相关联。所述DC电源102可以是光伏(例如太阳能)模块、DC电池等。尽管示出了三个降压级104，但降压级104的数目可以多于或少于三个。每个降压级104具有连接至DC电源102的输出端的输入端。每个所述降压级的输入端标记为Vbki+端子和Vbki-端子。每个降压级104具有标记为Vbko+和Vbko-端子的输出端。每个降压级104可以横跨Vout端子输出DC电压。可以控制降压级104，使得其输出端子处的DC电压(Vbko+、Vbko-)小于其输入端子处的DC电压(Vbki+、Vbki-)。
在一些实施例中，每个降压级104为无电感器型。也就是说，在一些实施例中，降压级104不具有电感器。与具有电感器的降压级104相比，无电感器降压级104可以更高效地从其DC电源传输功率。相对于在每个降压级104中具有电感器，无电感器降压级104还可以节省成本。相对于在每个降压级104中具有电感器，无电感器降压级104还可以减少重量和/或大小。
需要注意的是，虽然每个降压级104的正输入端子使用相同的名称(Vbki+)，但应理解的是，正输入端子不会短接。同样地，虽然每个降压级104的负输入端子使用相同的名称(Vbki-)，但应理解的是，负输入端子不会短接。同样地，虽然每个降压级104的正输出端子使用相同的名称(Vbko+)，但应理解的是，正输出端子不会短接。同样地，虽然每个降压级104的负输出端子使用相同的名称(Vbko-)，但应理解的是，负输出端子不会短接。
所述降压-升压优化器110还具有功率调节电路120。所述功率调节电路120可以用于控制每个所述降压级104以调节相应DC电源102的功率输出。例如，如果DC电源102为光伏模块，则每个降压级104可以用于使光伏模块在最大功率点或接近最大功率点处运行。在一实施例中，这可以通过调节降压级104的输入端子(Vbki+、Vbki-)处的DC电压(例如VDC_in)来实现。需要注意的是，降压级104分别与每个DC电源102相关联，使得每个DC电源102的功率输出可以独立于其他DC电源102而控制。因此，可以高效地调节每个DC电源的功率输出。
所述升压级106具有标记为端子Vbsti+和Vbsti-的输入端。这些输入端子接收所述降压级104的组合输出电压。因此，所述升压级106连接至所述降压级104以接收降压级104的组合输出电压。此外，所述降压级104相互连接使得从所述降压级104向所述升压级106提供称为“Iseries”的电流。该电流可以由升压级106中的滤波器108处理。
所述升压级106还具有输出端子Vbsto+和Vbsto-，其提供称为VDC_Y的电压。所述升压级106可以用于升高其输入端子(Vbsti+、Vbsti-)处的电压以在其输出端子处生成升高后的电压。在一实施例中，当升压时，滤波器108被用作能量存储设备。所述滤波器可以用于存储来自升压级输入端子上的信号的能量，并将所述能量传输至升压级输出端子。在一实施例中，所述滤波器108为电感器。
如上所述，所述降压级104可以为无电感器型。因此，所述降压-升压优化器110可以使用单个电感器(例如滤波器108)。在所述降压-升压优化器110中使用单个电感器实现了从所述DC电源102到所述升压级106的输出端的功率的高效功率传输。
此外，需要注意的是，所述滤波器108(例如电感器)可以在降压-升压优化器110中实现双重目的。其中之一为可以对来自所述降压级104的电流“Iseries”进行滤波。需要注意的是，所述降压级104的输出电流可能具有一些波纹。所述滤波器108可以有利于去除一些波纹。此外，所述滤波器108(例如电感器)可以用作有利于升高所述升压级106的输入端处的电压的元件。
图2A为一实施例的降压-升压优化器110的图。所述降压-升压优化器110具有多个降压级104(1)至104(n)和升压级106。图2A中的所述降压-升压优化器110也可以用于图1中的所述发电系统100。
每个所述降压级104具有输入一个输入电容112和两个开关。每个所述降压级104为无电感器型。所述输入电容112跨接在输入端子Vbki+、Vbki-上。需要注意的是，所述输入端子Vbki+、Vbki-可以跨接在DC电源如光伏模块上。然而，所述DC电源在图2A中未示出。所述输入电容112可以用作能量存储设备以实现所述降压级104的至少部分运行。降压级104(1)具有开关S11和S12，降压级104(2)具有开关S21和S22，以及降压级104(n)具有开关Sn1和Sn2。在一实施例中，开关S11、S21、……、Sn1可以断开和闭合。如图所示，开关S11、S21、……、Sn1具有开关元件226和与所述开关元件并联的二极管228。开关元件226可以用晶体管来实现。与所述开关元件226并联的二极管228是可选的。如图所示，开关S12、S22、……、Sn2具有开关元件226和与所述开关元件226并联的二极管228。在一实施例中，开关S12、S22、……、Sn2可以断开和闭合。但是，开关S12、S22、……、Sn2可以由不断开和闭合的电路元件代替。例如，一种选择是用整流器如二极管代替开关S12、S22、……、Sn2。此时，所述二极管228的阳极和阴极可以连接至输出端子(Vbko+、Vbko-)，如图2A所示。图2B至图2D进一步详细描述了可以实现所述降压级104中的开关的电子元件。
与图1中的描述一致，每个所述降压级104(1)到104(n)的正输入端子使用相同的名称(Vbki+)。然而，应理解的是，正输入端子(Vbki+)不会短接。同样地，虽然每个降压级104(1)到104(n)的负输入端子使用相同的名称(Vbki-)，但应理解的是，负输入端子不会短接。同样地，虽然每个降压级104(1)到104(n)的正输出端子使用相同的名称(Vbko+)，但应理解的是，正输出端子不会短接。同样地，虽然每个降压级104(1)到104(n)的负输出端子使用相同的名称(Vbko-)，但应理解的是，负输出端子不会短接。
在一实施例中，降压级104(1)的运行如下。对于相应的开关，其他降压级104(2)到104(n)的运行类似。在一实施例中，降压级104(1)的运行包括两个阶段。这两个阶段可以基于开关S11是断开还是闭合来划分。在每个阶段花费的时间的相对比例可以称为占空比。换言之，闭合/断开开关S11所花费的时间占的比例可以定义占空比。在一实施例中，当开关S11断开时，S12闭合；当开关S11闭合时，S12断开。然而，需要注意的是，开关S12的开关元件226可以在运行期间断开，其中开关S12实际上充当整流器。因此，开关S12可以由没有任何开关元件(例如晶体管)的二极管代替。需要注意的是，术语“占空比”一般可适用于开关S11或降压级104(1)。因此，这里可以指所述降压级104(1)的占空比或开关S11的占空比。
断开开关S11可导致所述DC电源(例如光伏模块)对所述输入电容112充电。闭合开关S11可导致电流从所述输入电容112(以及可能从所述DC电源)流向所述降压级104(1)的输出端。所述占空比可以确定所述输入电容112和DC电源提供多少能量。在一实施例中，控制开关S11的占空比以调节所述DC电源的功率输出。例如，可以建立开关S11的占空比从而在最大功率点处运行光伏模块(或者至少试图使光伏模块的功率输出最大化)。
所述升压级106包括电感器208、输出电容114、开关S1和开关S2。所述电感器208为图1中的滤波器108的一个示例。开关S1和S2所示为具有并联二极管228的开关元件226。所述二极管228不是必需的。开关S1和S2可以包括晶体管以实现所述开关元件226。开关S1可以具有与开关元件226并联的二极管228，但所述二极管228不是必需的。在一实施例中，开关S2可以断开和闭合。因此，开关S2可以具有能够接通和关断以实现所述开关元件226的晶体管。但是，开关S2可以由充当整流器的电路元件(例如二极管)代替。因此，在开关S2中所述开关元件226不是必须的。图2B至图2D进行进一步详细描述。
在一实施例中，升压级106(1)的运行如下。所述升压级106可以在旁路模式和升压模式之间运行。在一实施例中，对于所述旁路模式，开关S2闭合并且S1断开。在所述旁路模式下，电压VDC_x被传递到所述输出电容114。因此，在所述旁路模式下，VDC_y基本上等于VDC_x。需要注意的是，电路元件可能存在一些非理想特性。例如，沿着导电路径可能存在一些电阻。因此，输出电压不一定完全等于输入电压。因此，应理解的是，考虑到电路组件的非理想特性，在此上下文中使用术语“基本相等”。
所述升压级106可以以可称为升压模式的方式运行。在所述升压模式下，输入电压(VDC_X)可能小于输出电压(VDC_Y)。换言之，输出电压(VDC_Y)可能大于输入电压(VDC_X)。在升压模式的一个实施例中，开关S1和S2被接通和关断。在一实施例中，所述升压模式具有第一阶段其中开关S1闭合并且开关S2断开；以及第二阶段其中开关S1断开并且开关S2闭合。所述升压级106的占空比可以由开关S1闭合的时间所占的百分比定义。需要注意的是，可以认为所述旁路模式具有0％的占空比(例如，开关S1始终断开，开关2始终闭合)。
当开关S1闭合并且开关S2断开时，可以将能量存储在所述电感器208中。当开关S1断开并且开关S2闭合时，存储在所述电感器208中的能量可以被传输到所述输出电容114。通常，所述升压级106的占空比越高，可导致所述升压级106的输入端子(Vbsti+、Vbsti-)处的电压(VDC_X)越低。
图2A示出了所述降压级104和升压级106中的多个开关。图2B至图2D示出了可用于图2A电路中的电气元件的各种实施例。如在图2A的描述中所示，开关可能具有或没有与开关元件226(如晶体管)并联的二极管228。图2B为其中开关包括晶体管226a和与所述晶体管226a并联的二极管228a的实施例。所述晶体管226a可以用作开关元件226。图2B中的电路可以用于图2中的任一开关。所述二极管228a可以如图2A中的开关的二极管228那样设置其阳极和阴极。
图2C示出了每个开关包括一晶体管226b的一实施例。但是，所述开关不包括与晶体管226b并联的二极管。图2C中的电路可以用于图2A中的任一开关。
如在图2A的描述中所示，开关S12、S22、……、Sn2可以由例如整流元件代替。此外，升压级106中的开关S2可以由例如整流元件代替。图2D示出了可以用于代替降压级104中的开关S12、S22、……、Sn2的整流元件的一实施例。同样地，所述整流元件可以用于代替升压级106中的开关S2。在本实施例中，所述整流元件为二极管228b。所述二极管228b可以如图2A中的开关S12、S22、……、Sn2的二极管228那样设置其阳极和阴极。所述二极管228b可以如所述升压级106中的开关S2中的二极管228那样设置其阳极和阴极。
现在将继续描述图2E、图3、图4、图5、图6、图7和图8中的包括至少一个降压-升压优化器110的发电系统(也称为光伏电力系统)的实施例。本领域的普通技术人员应理解，图2A中的降压-升压优化器110的各方面可以应用于图2E、图3、图4、图5、图6、图7和图8中的降压-升压优化器110。因此，电路元件的共同点及其运行不再描述。
图2E为一实施例的具有降压-升压优化器110的发电系统200(需要注意的是，此处描述的具有光伏模块的该发电系统和其他发电系统也可以称为光伏发电系统)的图。所述系统200具有多个光电模块202(1)至202(n)。每个光电模块202(1)至202(n)为DC电源的示例。每个光电模块202的输出端连接至一个所述降压级104的输入端子。可以运行每个降压级104以调节其光电模块的功率输出。例如，可以使用降压级104以在最大功率点处运行光电模块202，或者至少试图使光电模块202的功率输出最大化。
所述光伏电力系统200具有太阳能逆变器204。所述太阳能逆变器也可以称为DC-AC转换器。所述太阳能逆变器204的输入端子(Vsii+、Vsii-)连接至所述升压级106的输出端子(Vbsto+、Vbsto-)。在一实施例中，所述太阳能逆变器204用于调节其输入端子处的电压。例如，所述太阳能逆变器204可以用于试图将其输入电压保持在某个目标电压。所述太阳能逆变器204用于将其输入端处的DC电压转换为AC电压。所述太阳能逆变器204将AC电压(VAC)输出到其输出端子(Vsio+、Vsio-)。
需要注意的是，尽管电容114示出为图2E中升压级106的一部分，在一实施例中，电容114在所述太阳能逆变器204中。在一实施例中，整个升压级106在所述太阳能逆变器204内。
图2F为另一实施例的具有降压-升压优化器110的发电系统(或光伏电力系统)250的图。所述系统250与图2E中的系统200类似，但降压级104的构造有些许不同。在图2F的实施例中，开关S11、S12、……、Sn1与图2E实施例中的位置不同。在图2F中，开关S11、S12、……、Sn1分别位于降压级104的负输入端子(Vbki-)和开关S12、S22、……、Sn2中二极管的阳极侧之间。再次参考图2E，开关S11、S12、……、Sn1分别位于降压级104的负输入端子与开关S12、S22、……、Sn2中的二极管的阴极侧之间。
需要注意的是，降压级104的输入端(Vbki+、Vbki-)可以通过多种方式连接至光伏组件。在一实施例中，降压级104的输入端(Vbki+、Vbki-)横跨整块光伏板。换言之，在一实施例中，降压级104的输入端(Vbki+、Vbki-)横跨单块光伏板。一些光伏板可具有多个直流输出端。例如，可能有多组输出端子对。此时，可以将单独的降压级104连接至每个所述DC输出端。因此，在一实施例中，降压级104的输入端(Vbki+、Vbki-)横跨光伏板的子串。在一些情况下，降压级104可以连接至一串光伏板。该串中的光伏板可以将其输出端串联以形成该串。然而，降压级输入端(Vbki+)可以连接至位于该串中一端的光伏板的DC输出端，且降压级输入端(Vbki-)可以连接至位于该串中另一端的光伏板的DC输出端。因此，在一实施例中，降压级104的输入端(Vbki+、Vbki-)横跨多个串联的光伏板。
图3为一实施例的具有降压-升压优化器的光伏电力系统300的图。所述系统300具有多个降压模块304(1)、304(2)、……、304(n)。降压模块304的数目可以多于或少于三个。降压模块304(2)、……、304(n)的细节未示出，但可以类似于降压模块304(1)。本例中降压模块304(1)内的电路类似于图2E中降压级104(1)、……、104(n)中的电路。此外，正输出端子(Vbko+)连接至升压级106的正输入端子(Vbsti+)。区别在于降压模块304(1)中降压级104(n)的负输出端子(Vbko-)不连接至所述升压级106的负端子(Vbsti-)。相反，降压模块304(1)中降压级104(n)的负输出端子(Vbko-)连接至降压模块304(2)中的降压级104(1)的正输出端子(Vbko+)。需要注意的是，降压模块304(2)的降压级104(1)未在图3中示出。相反，标号“A”用于表示各个降压模块304中降压级104(1)的正输出端子(Vbko+)。此外，标号“B”用于表示各个降压模块304中降压级104(n)的负输出端子(Vbko-)。因此，需要注意的是，降压级104(n)的负输出端子(Vbko-)连接至升压级106的负端子(Vbsti-)。因此，升压级输入端子(Vbsti+、Vbsti-)跨接在所有降压模块304的所有降压级104的组合输出上。在系统300中，降压-升压优化器110包括多个降压模块304(1)至304(n)的降压级104以及升压级106。
图4为具有另一种配置的降压模块的光伏电力系统400的图。在图4的实施例中，每个降压模块404具有电感器408和输出电容412。所述电感器408的一个端子连接至降压级104(1)的正输出端子Vbko+，另一个端子连接至升压级106的正输入端子Vbsti+。所述输出电容412的一个端子连接至所述升压级106的正输入端子Vbsti+、另一个端子连接至降压级104(n)的负输出端子Vbko-。电感器408可以用于对降压模块404的输出信号(电流和/或电压)进行滤波。
图4中的所述升压级106可以具有旁路开关S3。可选的二极管414与所述旁路开关S3并联。所述旁路开关S3可以用于对包括电感器108在内的整个升压级106进行旁路。降压模块404中的电感器408的一个作用为在对升压级106中的电感器108进行旁路的情况下，对降压模块404的输出信号进行滤波。
在图4中使用标号“C”和“D”以示出相邻降压模块404的降压级104是如何连接的。标号“C”位于电感器408的未连接至降压级104(1)的正输出端子Vbko+的端子处。标号“D”位于降压级104(n)的负输出端子Vbko-处。因此，所述升压级106的输入端子跨接在降压模块404(1)至404(n)的输出电容412上。
在系统400中，降压-升压优化器110包括多个降压模块404(1)至404(n)中的降压级104以及升压级106。
图5示出了存在不止一个升压级106的光伏电力系统500的一实施例。此外，存在多个降压-升压优化器110。所述系统500具有多个降压-升压模块504(1)至504(n)。降压-升压模块504(1)具有连接至PV模块302的降压-升压优化器110。每个PV模块302连接至一个降压级104。升压级106(a)的正输入端子Vbsti+连接至降压级104(1)的正输出端子Vbko+。所述升压级106(a)的负输入端子Vbsti-连接至降压级104(n)的负输出端子Vbko-。
在图5中使用标号“E”和“F”以示出相邻降压-升压模块504的优化器110是如何连接的。标号“E”位于升压级106(a)的正输出端子Vbsto+处。标号“F”位于升压级106(a)的负端子Vbsto-处。在图5的实施例中，多个降压-升压优化器110在光伏电力系统500内串联。
需要注意的是，在系统500中，降压-升压优化器110中的所述升压级106(a)不直接连接至太阳能逆变器204。相反，所述系统500具有另一个升压级106(b)，其输出端子连接至所述太阳能逆变器204。升压级106(b)的输入端子跨接在降压-升压模块504(1)至504(n)中的升压级106(a)的一系列输出电容412上。
图6示出了存在多个升压级106的另一光伏电力系统600的一实施例。此外，存在多个降压-升压优化器110。在图6的实施例中，多个降压-升压优化器110在光伏电力系统600内串联。与图5中的系统不同的是，图6的系统600中的升压级不对应于系统500中的升压级106(b)。系统600具有跨接在太阳能逆变器402的输入端子(Vsii+、Vsii-)上的电容612。电容612的一个端子连接至降压-升压模块504(1)中升压级106的正输出端子Vbsto+。电容612的另一个端子连接至降压-升压模块504(n)中的升压级106的负输出端子Vbsto-。因此，电容612横跨所有降压-升压模块504的升压级106中的一系列输出电容114。需要注意的是，所述电容612可以集成在太阳能逆变器402内。
图3至图6示出了可以参考的模块的各种串联连接的情况，其可以通过允许连接更多的PV模块来增加PV模块的组合电压。也可以形成模块的并联连接，以提供更多电流。图7示出了具有模块串联和并联连接的光伏电力系统700的一实施例。系统700中的模块可以类似于系统600中的模块。在系统700中，模块504(1、1)、504(2、1)和504(n、1)以类似于系统600中的模块504(1)、504(2)和504(n)的方式串联。系统700中存在这种串联连接的降压-升压模块504的多个“串”(串1、串2和串m)。
在系统700，所述模块504(1、2)、504(2、2)和504(n、2)以类似于系统600中的模块504(1)、504(2)和504(n)的方式串联。在系统700中，所述模块504(1、m)、504(2、m)和504(n、m)以类似于系统600中的模块504(1)、504(2)和504(n)的方式串联。可能存在多于或少于这三种串。每个串顶部的降压-升压优化器110连接在一起，在此称为并联连接。特别地，降压-升压模块504(1、1)、504(1、2)和504(1、m)中的升压级106的正输出端子Vbsto+连接在一起。该点还连接至太阳能逆变器402的正输入端子Vsii+。每个串底部的降压-升压优化器110连接在一起，在此称为并联连接。特别地，降压-升压模块504(n、1)、504(n、2)和504(n、m)中的升压级106的负输出端子Vbsto-连接在一起。该点还连接至太阳能逆变器402的负输入端子Vsii-。在图7的实施例中，多个降压-升压优化器110串联连接并且多个降压-升压优化器110在光伏电力系统700内并联连接。
因此，所述太阳能逆变器402的输入端子跨接在串1中升压级106的串联连接的输出电容114上。同样地，所述太阳能逆变器402的输入端子跨接在串2中升压级106的串联连接的输出电容114上。同样地，所述太阳能逆变器402的输入端子跨接在串m中升压级106的串联连接的输出电容114上。
此外，每个串能够提供其自身的串电流。因此，串1提供串电流，串2提供串电流，且串m提供串电流。这三个串电流可以相加，从而增加所述系统700提供给所述太阳能逆变器402的电流量。
图8示出了另一光伏电力系统800的一实施例，其中存在连接在一起的多个降压-升压模块504。系统800与系统700的不同之处在于，在太阳能逆变器402和降压-升压模块504的集合之间存在升压级106(d)。升压级106d的正输出端子Vbsto+连接至所述太阳能逆变器402的正输入端子Vsii+。升压级106d的负输出端子Vbsto-连接至所述太阳能逆变器402的负输入端子Vsii-。
降压-升压模块504(1、1)、504(1、2)和504(1、m)中的升压级106c的正输出端子Vbsto+连接在一起。该点还连接至升压级106d的正输入端子Vbsti+。降压-升压模块504(n、1)、504(n、2)和504(n、m)中的升压级106c的负输出端子Vbsto-连接在一起。该点还连接至升压级106d的负输入端子Vbsti-。在图8的实施例中，多个降压-升压优化器110串联连接，且多个降压-升压优化器110在光伏电力系统800内并联连接。
图2E、图2F、图3、图4、图5、图6、图7和图8中的发电系统各自具有至少一个降压-升压优化器110。这些开关在图2E、图2F、图3、图4、图5、图6、图7和图8的降压-升压优化器110中以类似于图2A的降压-升压优化器110的开关的方式示出。本领域的普通技术人员应理解，图2B、图2C和图2D中电路元件的描述适用于图2E、图2F、图3、图4、图5、图6、图7和图8中的降压-升压优化器110。因此，在图2E、图2F、图3、图4、图5、图6、图7和图8中示出的降压-升压优化器110中的开关可以由图2B、图2C和图2D中类似于图2A的降压-升压优化器110的电路元件实现。
图9为一实施例的运行降压-升压优化器的过程900的流程图。所述过程900可以用于运行图1、图2A、图2E、图2F、图3至图8中的任一降压-升压优化器，但不限于此。步骤902包括在对应的多个无电感器降压级从多个光伏模块中的各个光伏模块接收DC电压。
步骤904包括运行每个所述多个无电感器降压级以调节对应的光伏模块的功率输出。步骤904可以包括为每个降压级104生成输出电压。步骤904可以包括为一组降压级104生成输出电流。在一实施例中，为一串降压级生成输出电流。步骤904可以包括相互独立地运行每个降压级以独立地控制所述降压级的脉宽调制。步骤904可以包括在最大功率点处运行每个光伏模块，或者至少试图使每个光伏模块的功率输出最大化。
步骤906包括在升压级的输入端接收来自所有所述多个降压级的组合输出电压。参考图2A、图2E和图2F，所述升压级106从降压级104(1)至104(n)接收组合输出电压。参考图3，所述升压级106从每个降压模块304(1)至304(n)中的降压级104(1)至104(n)接收组合输出电压。参考图4，所述升压级106从每个降压模块404(1)至404(n)中的降压级104(1)至104(n)接收组合输出电压。参考图5，所述降压-升压模块504中的升压级106a从该降压-升压模块504中的降压级104(1)至104(n)接收组合输出电压。参考图6，所述降压-升压模块504中的升压级106从该降压-升压模块504中的降压级104(1)至104(n)接收组合输出电压。参考图7，所述降压-升压模块504中的升压级106从该降压-升压模块504中的降压级104(1)至104(n)接收组合输出电压。参考图8，所述降压-升压模块504中的升压级106(c)从该降压-升压模块504中的降压级104(1)至104(n)接收组合输出电压。
步骤908包括运行所述升压级以升高来自所述降压级的组合输出电压。步骤908可以包括控制升压级106的占空比。步骤908可以包括相对升压级106的输出端子处的电压降低升压级的输入端子处的电压。
步骤910包括向太阳能逆变器提供升高后的电压。
在一些实施例中，降压级104的输出电压相互交织。交织所述输出电压可以减小所述升压级106中电感器108中的纹波。图10A至图13C示出了各种信号以便于说明。
图10A示出了一组降压级的输出电压。在此示例中，表示了十个降压级的各个输出电压1002(1)至1002(10)。在此示例中，所有降压级当前均具有相同的占空比。所述占空比通过各个输出电压1002(1)至1002(10)的高电平和低电平来反映。此外，降压级进行同步，这意味着其以相同的频率运行。换言之，输出电压1002具有相同的周期。时间t0和t1之间为一个周期，时间t1和t2之间为第二个周期。而且，输出电压1002(1)至1002(10)不交织。对于每个输出电压1002(1)至1002(10)，脉冲同时开始(例如，t0、t1和t2)。因为每个降压级的占空比相同，所以对于每个输出电压1002(1)至1002(10)，脉冲同时结束。
图10B示出了其输出电压1002在图10A中示出的十个降压级的组合输出电压。由于输出电压1002(1)至1002(10)不交织，所以输出电压1004在一个非常低的值和非常高的值之间变化。例如，所述低值可能为0V，所述高值可能为200V。
图10C示出了作为图10A和图10B示例的在升压级106中通过电感器108的电流。由于输出电压1002(1)至1002(10)不交织，所以电流可能在较低点和较高点之间显著变化。例如，所述电流可以在大约9.5A和10.5A之间变化。因此，最大电流和最小电流之间的范围可以为大约1A。
图11A示出了一组降压级的输出电压，其中输出电压相互交织。在此示例中，表示了十个降压级的各个输出电压1022(1)至1022(10)。在此示例中，所有降压级当前均具有相同的占空比。所述占空比通过各个输出电压1022(1)至1022(10)的高电平和低电平来反映。此外，降压级进行同步，这意味着其以相同的频率运行。然而，与图10A的示例不同的是，输出电压1022(1)至1022(10)相互交织。对于每个输出电压1022(1)至1022(10)，脉冲开始于不同的时间点。
图11B示出了其输出电压1022在图11A中示出的十个降压级的组合输出电压。由于输出电压1022(1)至1022(10)相互交织，所以输出电压1024的变化幅度不会如图10B的示例中那样大。例如，所述低值可能为190V，所述高值可能为210V。
图11C示出了作为图11A和图11B示例的在升压级106中通过电感器108的电流。由于输出电压1022(1)至1022(10)相互交织，所以电流不会在较低点和较高点之间显著变化。例如，所述电流可以在大约9.965A和9.98A之间变化。因此，最大电流和最小电流之间的范围可以为大约0.015A。
图10A至图11C表示了降压级具有相同占空比的情况。图12A至图13C表示了降压级具有不同占空比的情况。需要注意的是，为了最大化每个光伏模块的功率输出，可能需要以不同的占空比运行相应的降压级。各种光伏模块可能需要不同运行的其中一个原因为各种光伏模块可能因阴影等因素接收到的阳光量不同。
图12A示出了一组降压级的输出电压。在本示例中，指示了十个降压级的各个输出电压1042(1)至1042(10)。在此示例中，各个降压级具有不同的占空比。所述占空比通过各个输出电压1042(1)至1042(10)的高电平和低电平来反映。此外，降压级进行同步，这意味着其以相同的频率运行。而且，输出电压1042(1)至1042(10)不交织。
图12B示出了其输出电压1042在图12A中示出的十个降压级的组合输出电压。由于输出电压1042(1)至1042(10)不交织且降压级具有不同的占空比，所以输出电压1044在一个非常低的值和非常高的值之间变化。例如，所述低值可能为0V，所述高值可能为250V。需要注意的是，这种差异可能比图10B中降压级具有相同的占空比的情况更大。
图12C示出了作为图12A和图12B示例的在升压级106中通过电感器108的电流。由于输出电压1042(1)至1042(10)不交织且降压级具有不同的占空比，所以电流可能在较低点和较高点之间显著变化。例如，所述电流可以在大约8.5A和9.5A之间变化。因此，最大电流和最小电流之间的范围可以为大约1A。
图13A示出了一组降压级的输出电压，其中输出电压相互交织但降压级的占空比不同。在本示例中，指示了十个降压级的各个输出电压1062(1)至1062(10)。在此示例中，各个降压级具有不同的占空比。所述占空比通过各个输出电压1062(1)至1062(10)的高电平和低电平来反映。此外，降压级进行同步，这意味着其以相同的频率运行。然而，与图12A的示例不同的是，输出电压1062(1)至1062(10)相互交织。
图13B示出了其输出电压1062在图13A中示出的十个降压级的组合输出电压。由于输出电压1062(1)至1062(10)相互交织，所以尽管占空比不同，输出电压1064的变化幅度不会像在高值和低值之间(相对于图12B)那样大。例如，所述低值可能为80V，所述高值可能为180V。需要注意的是，这种差异可能小于图12B中降压级输出不交织的情况。
图13C示出了作为图13A和图13B示例的在升压级106中通过电感器108的电流。由于输出电压1062(1)至1062(10)相互交织，所以电流变化可能小于图12B的示例。例如，所述电流可以在大约8.8A和9.1A之间变化。因此，最大电流和最小电流之间的范围可以为大约0.3A。
图14A为一实施例的具有降压-升压优化器110、PV模块202和太阳能逆变器204的光伏电力系统的图。电力调节电路120具有采样电路1420和占空比选择元件1430。所述采样电路1420用于对PV模块202的输出端处的信号(例如电流和/或电压)进行采样。所述占空比选择元件1430用于为每个所述降压级104选择占空比。每个降压级104的占空比可以基于从对应PV模块202中采样的信号。在一实施例中，所述功率调节电路120用于控制每个降压级的占空比以调节对应PV模块202的功率输出。所述功率调节电路120可以通过硬件和/或软件的组合来实现。图15中的处理单元1500可以用于实现所述功率调节电路120的至少一部分。
占空比选择元件1430还用于选择运行升压级106的占空比。在一实施例中，占空比选择元件1430用于在升压模式或旁路模式中运行所述升压级106。所述功率调节电路120可响应来自太阳能逆变器204的信号以确定是否在升压模式或旁路模式运行所述升压级106。所述功率调节电路120可响应来自一个降压级104的信号以确定是否在升压模式或旁路模式运行所述升压级106。结合图14B中所示的过程进一步描述一实施例。
图14B为一实施例的运行降压-升压优化器110的过程1400的流程图。所述过程1400将参考图14A中的系统进行描述，但过程1400不限于所述系统。步骤1402包括监测各个光伏模块的输出端处的信号。例如，每个PV模块202的DC输出端处的电流和/或电压可以由采样电路1420进行采样。
步骤1404包括控制降压级的占空比以调节对应的PV模块的功率输出。过程1400不限于任一特定的用于调节PV模块的功率输出的技术。在一些实施例中，同时使用步骤1402和步骤1404以试图在最大功率点处运行每个PV模块。在一个示例中，可以在步骤1402至步骤1404中使用爬山技术。爬山技术的一个示例通常称为“扰动观察”。在扰动观察中，功率调节电路120可以轻微调节给定降压级104的占空比并且观察对相应PV模块输出的电流和电压(也即功率)的影响。可以进行这种调整直到找到最大功率点。由于环境条件(例如太阳辐射、运行温度等)可能随时间而改变，所以所述功率调节电路120可以再次以一定的周期性间隔寻找最大功率点。除扰动观察外，还可以使用许多其他技术。步骤1404可以包括占空比选择元件1430向每个所述降压级104发送控制信号。该控制信号可以指示降压级104(1)中的开关S11和S12何时断开和闭合。类似的控制信号可以被发送到其他降压级104(2)至104(n)。在一实施例中，所述控制信号简单地指示开关S11何时断开和闭合(因为开关S12可以通过不包含有源开关的二极管来实现)。
步骤1406包括确定是否应在升压模式或旁路模式运行所述升压级106。在升压模式下，所述升压级106的输入端子(例如Vbsti+和Vbsti-)处的电压小于所述升压级106的输出端子(例如Vbsto+和Vbsto-)处的电压。在旁路模式下，输入端子(例如Vbsti+和Vbsti-)处的电压与输出端子(例如Vbsto+和Vbsto-)处的电压基本相同。“基本相同”是指输入端和输出端的电压相同，但由于电路元件可能存在一些非理想因素，输入和输出电压可能存在一些差异。例如，沿着所述升压级106的输入端和输出端之间的导电路径可能存在一些电阻。所述升压级106的输入端和输出端之间可能存在电压落差。
可以使用各种技术来确定所述降压-升压优化器110的升压级106是否应在升压模式或旁路模式运行。在一实施例中，所述太阳能逆变器204确定其为否难以维持其输入端子(例如Vsii+和Vsii-)处的电压。需要注意的是，所述太阳能逆变器204可以用于试图将其输入端子(例如Vsii+和Vsii-)处的电压调节为某个目标电压，如350V。如果所述太阳能逆变器204不能将其输入端子(例如Vsii+和Vsii-)处的电压维持在所述目标电压，所述太阳能逆变器可能无法高效地运行和/或可能无法在其输出端子(例如Vsio+和Vsio-)处提供适当的AC电压。因此，在一实施例中，当所述太阳能逆变器204难以维持其输入端子(例如Vsii+和Vsii-)处的电压时，所述太阳能逆变器204向所述功率调节电路120发送信号。在一实施例中，当确定所述太阳能逆变器204(或DC-AC转换器)的输入端的DC电压不满足判别条件时，响应于此，所述功率调节电路120确定应在所述升压模式下运行所述升压级106。
在一实施例中，所述功率调节电路120响应于降压级104的某个状况而确定应在所述升压模式下运行所述升压级106。在一实施例中，所述功率调节电路120确定所述降压级104的组合输出电压需要降至所述升压级106的当前输入电压以下以维持所述降压级的目标占空比。例如，为了保持目标功率效率，至少部分降压级可能需要以相当高的占空比运行。这意味着所述降压级的组合输出电压可能需要降到所述升压级的当前输入电压以下。
响应于步骤1406中确定应在升压模式下运行所述升压级106，在步骤1408中控制所述升压级106的占空比以提供所述升压级106的目标输入电压。在一实施例中，所述功率调节电路120向所述升压级106发送控制信号以控制升压级106的占空比。该控制信号可以指示开关S1和S2何时断开和闭合。
响应于步骤1406中确定应在旁路模式下运行所述升压级106，在步骤1410中在旁路模式下运行所述升压级106。在一实施例中，所述功率调节电路120向所述升压级106发送控制信号以指示旁路模式。在一实施例中，通过保持开关S1始终断开并且开关S2始终闭合来选择所述旁路模式。
在一实施例中，所述升压级106具有允许对电感器108进行旁路的电路元件。结合图4，开关S3允许对电感器108(以及开关S2)进行旁路。因此，在一实施例中，开关S3闭合并且开关S2在旁路模式下断开。闭合开关S3可将正输入端子(Vbsti-)连接至正输出端子(Vbsto+)。
图15为示例处理单元1500。特定设备(例如降压-升压优化器110、太阳能逆变器204等)可以使用所示的所有组件，或所述组件的仅一子集，并且设备之间的集成度可能不同。在一实施例中，功率调节电路120的全部或部分由处理单元1500实现。另外，设备可以包含部件的多个实例，例如多个处理单元、处理器、存储器、发射器、接收器等等。所述处理单元1500可以包括一个或多个输入/输出(input/output，简称I/O)设备1560、中央处理单元(central processing unit，简称CPU)1552、存储器1556、辅助存储设备1554和网络接口1562。
所述CPU 1552可包括任何类型的电子数据处理器。所述CPU 1552可以用于实现此处所述的方案，例如图14B中所示的过程1400。所述CPU 1552可以用于实现图9的过程900中的选择步骤。例如，所述CPU 1552可以用于实现过程900的步骤904和/或908。需要注意的是，这可能涉及向降压级104和/或升压级106发送适当的控制信号。
所述存储器1556可包括任何类型的系统存储器，如静态随机存取存储器(staticrandom access memory，简称SRAM)、动态随机存取存储器(dynamic random accessmemory，简称DRAM)、同步DRAM(synchronous DRAM，简称SDRAM)、只读存储器(read-onlymemory，简称ROM)或其组合等。在一实施例中，所述存储器1556可包括在开机时使用的ROM，以及在执行程序时使用的存储程序和数据的DRAM。在实施例中，所述存储器1556是非瞬时的。所述辅助存储器设备1554可包括任意类型的存储设备，用于存储数据、程序和其他信息，并使这些数据、程序和其他信息通过总线访问。所述辅助存储器设备1554可包括下列一种或多种：固态磁盘、硬盘驱动器、磁盘驱动器、光盘驱动器等等。
所述处理单元1500还包括一个或多个网络接口1562，所述网络接口1562可以包括有线链路例如以太网络线和/或无线链路。在一实施例中，所述网络接口1562允许处理单元1500与太阳能逆变器204通信。所述网络接口1562可以经由一个或多个发送器/发射天线以及一个或多个接收器/接收天线提供无线通信。在一实施例中，所述处理单元1500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他处理单元、因特网、远程存储设施等。
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。在不偏离本发明的范围和精神的前提下，多种修改和变体对本领域技术人员而言是显而易见的。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适合预期特定用途的各种修改。
为了本文档的目的，与所公开的技术相关联的每个过程可以连续执行并由一个或多个计算设备执行。过程中的每个步骤可以由与其他步骤中使用的相同或不同的计算设备执行，并且每个步骤不一定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、专用计算机或其他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他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。除非上下文中另有明确说明，本文使用的单数形式一个摂和所述摂包括复数含义。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/或部件，但并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/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，但是应理解，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。相反，上述具体的特征和动作被公开作为实施权利要求的示例性方式。

Claims (22)

1.一种发电系统，其特征在于，包括：
多个无电感器降压级，每个无电感器降压级具有用于从DC电源接收DC电压的输入端和用于提供DC电压的降压级输出端；
逻辑，用于运行所述多个降压级以调节每个DC电源的功率输出，其中，所述逻辑还用于为每个所述降压级按照各自的目标占空比运行相应降压级以保持目标功率效率，所述多个降压级输出电压的组合DC电压根据所述目标占空比确定；以及
升压级，包括升压级输出端和升压级输入端，所述升压级输入端用于从多个降压级输出端接收所述组合DC电压，所述升压级包括升压模式与旁路模式，在所述升压模式下，所述升压级输入端处的电压小于所述升压级输出端处的电压，在所述旁路模式下，所述升压级输入端处的电压与所述升压级输出端处的电压相同；
其中，所述逻辑还用于，响应于所述多个降压级的状况而确定应在所述升压模式下运行所述升压级，且当确定所述多个降压级的所述组合DC电压需要降至阈值电压以下以维持所述降压级的目标占空比时，响应于此，指示所述降压级的组合输出电压降至所述升压级的当前输入电压以下。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述升压级还包括用于接收所述多个降压级的电流输出的滤波器。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述升压级用于将所述滤波器用作能量存储设备。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述滤波器为电感器。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述逻辑还用于：
从每个DC电源的输出端接收信号；以及
基于所述信号控制每个所述降压级的占空比。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述DC电压源为光伏PV模块，其中，每个所述降压级的目标功率效率在对应的光伏模块的最大功率点。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：
DC-AC转换器，具有连接至升压级输出端的输入端，其中所述DC-AC转换器用于调节所述DC-AC转换器的输入端的DC电压。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述逻辑还用于：
控制所述升压级的占空比，从而当确定所述DC-AC转换器的输入端的DC电压不满足判别条件时，响应于此，相对升压级的输出端电压降低升压级的输入端电压。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个降压级用于以相同开关频率生成脉宽调制输出电压，其中所述多个降压级用于交织所述脉宽调制输出电压。
10.一种用于运行发电系统的方法，其特征在于，所述方法包括：
在对应的多个无电感器降压级从多个光伏模块中的各个光伏PV模块接收DC电压；
运行每个所述多个无电感器降压级以调节对应的光伏模块的功率输出，包括为每个降压级生成输出电压，其中，为每个所述降压级按照各自的目标占空比运行相应降压级以保持目标功率效率，所述多个降压级输出电压的组合DC电压根据所述目标占空比确定；
在升压级的输入端接收来自所有所述多个降压级的组合输出电压，所述升压级包括升压模式与旁路模式，在所述升压模式下，所述输入端处的电压小于所述升压级的输出端处的电压，在所述旁路模式下，所述输入端处的电压与所述输出端处的电压相同；
运行所述升压级以升高来自所述降压级的组合输出电压；以及
向太阳能逆变器提供升高后的电压，
其中，所述方法还包括：
响应于所述多个降压级的状况而确定应在所述升压模式下运行所述升压级，且当确定所述多个降压级的所述组合输出电压需要降至阈值电压以下以维持所述降压级的目标占空比时，响应于此，指示所述降压级的组合输出电压降至所述升压级的当前输入电压以下。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括在所述升压级的滤波器处接收所述多个无电感器降压级的输出电流。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述滤波器包括电感器，其中运行所述升压级以升高来自所述降压级的输出电压包括在所述电感器中存储能量。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括：
通过所述升压级升高降低的电压以将所述升压级的输出电压维持在目标电压水平。
14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述运行每个所述多个无电感器降压级以调节对应的光伏模块的功率输出包括：
以相同开关频率在每个所述降压级生成脉宽调制输出电压；以及
交织所述脉宽调制输出电压。
15.一种光伏PV电力系统，其特征在于，包括：
多个光伏模块，用于提供DC电压；以及
降压-升压转换器，包括多个无电感器降压级和升压级，其中每个所述无电感器降压级包括用于从一个所述光伏模块接收DC电压的输入端，每个所述无电感器降压级包括用于提供DC电压的输出端，并且每个所述降压级用于调节对应的光伏模块的功率输出，其中所述升压级包括用于从多个降压级输出端接收组合DC电压的输入端，所述升压级包括用于提供DC电压的输出端，所述升压级包括升压模式与旁路模式，在所述升压模式下，所述输入端处的电压小于所述升压级的输出端处的电压，在所述旁路模式下，所述输入端处的电压与所述输出端处的电压相同；
其中，所述光伏电力系统为每个所述降压级按照各自的目标占空比运行相应降压级以保持目标功率效率，所述多个降压级输出电压的所述组合DC电压根据所述目标占空比确定，
其中，响应于所述多个降压级的状况而确定应在所述升压模式下运行所述升压级，且当确定所述多个降压级的所述组合输出电压需要降至阈值电压以下以维持所述降压级的目标占空比时，响应于此，所述光伏电力系统指示所述降压级的组合输出电压降至所述升压级的当前输入电压以下。
16.根据权利要求15所述的光伏电力系统，其特征在于，所述多个降压级用于提供串联输出电流，其中所述升压级包括用于接收所述串联电流的电感器。
17.根据权利要求16所述的光伏电力系统，其特征在于，所述升压级用于将所述电感器用作能量存储设备以升高来自所述多个降压级的组合DC电压并且在所述升压级的输出端提供升高后的电压。
18.根据权利要求15所述的光伏电力系统，其特征在于，所述光伏电力系统包括多个降压-升压转换器，其中所述多个降压-升压转换器串联连接，从所述多个降压-升压转换器的升压级输出的所述组合DC电压提供给太阳能逆变器。
19.根据权利要求15所述的光伏电力系统，其特征在于，所述光伏电力系统包括多个降压-升压转换器，所述多个降压-升压转换器串联连接；
附加升压级，具有用于从所述多个降压-升压转换器的升压级接收所述组合DC电压的输入端；以及
太阳能逆变器，具有用于从所述附加升压级的输出端接收DC电压的DC输入端。
20.根据权利要求15所述的光伏电力系统，其特征在于，所述多个降压级用于以相同开关频率生成脉宽调制输出电压，其中所述多个降压级用于交织所述脉宽调制输出电压。
21.根据权利要求15所述的光伏电力系统，其特征在于，所述光伏模块中的第一光伏模块包括单块光伏板、串联连接的多块光伏板或光伏板的子串。
22.根据权利要求15所述的光伏电力系统，其特征在于，所述光伏电力系统包括多个降压-升压转换器，其中所述多个降压-升压转换器串联连接、并联连接、或者串联和并联相组合。
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