CN110945736B - 太阳能供电系统的控制方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种方法，包括：对串联在逆变器(150)的两个输入端子(116,118)之间的多个功率优化器(114,124,134)进行运行，其中，所述多个功率优化器(114,124,134)连接到多块太阳能面板(112,122,132)以形成串联的多个功率模块(110,120,130)；测量多块太阳能面板(112,122,132)的运行参数；基于所述测量，计算每块太阳能面板的最大功率流；基于所述多块太阳能面板(112,122,132)的最大功率流确定模式转换范围；如果与第一功率优化器(114)相连的第一太阳能面板(112)的最大功率点跟踪(maximum power point tracking，简称MPPT)电流在所述模式转换范围内，则配置所述第一功率优化器(114)在直通模式下运行。

Description

太阳能供电系统的控制方法和装置
技术领域
本发明涉及用于在太阳能供电系统的每块太阳能面板上实现最大功率的装置和方法，并且在特定实施例中涉及用于在具有多个功率优化器的太阳能供电系统中实现最大功率的装置和方法。
背景技术
可再生能源包括太阳能、风能和潮汐能等。太阳能电力转换系统可以包括多块串联或并联的太阳能面板。根据时间、位置及太阳跟踪能力等各种因素，太阳能面板的输出端可生成可变直流电压。由于大多数应用按设计是在120伏交流电上运行的，故太阳能逆变器系统用于将太阳能面板的可变直流电压转换为120伏交流电源。
根据拓扑差异，太阳能逆变器系统可以分成四类：微型太阳能逆变器系统、串式太阳能逆变器系统、中央太阳能逆变器系统和具有功率优化器的太阳能逆变器系统。微型太阳能逆变器是设计成与单块太阳能面板一起运行的逆变器。微型太阳能逆变器将从单块太阳能面板输出的直流电转换成交流电。串式太阳能逆变器是设计成与多块串联的太阳能面板一起运行的逆变器。串式太阳能逆变器将从多块太阳能面板输出的直流电转换成交流电。
在中央太阳能逆变器系统中，采用汇流箱来将多块太阳能面板/太阳能电池组列的输出端连接在一起，并将外来电源合并到一个主电源中。中央太阳能逆变器将来自主电源的直流电转换为交流电。在具有功率优化器的太阳能逆变器系统中，每块太阳能面板通过功率优化器连接到逆变器。功率优化器可以实现为四开关升降压型转换器。四开关升降压型转换器用于通过跟踪太阳能面板的最大功率点来增大太阳能面板的能量输出。
发明内容
通过本发明的优选实施例提供的用于实现具有多个功率优化器的太阳能系统的高效运行的控制方法，上述及其他问题通常能得以解决或避免，并且通常也能实现技术上的优势。
根据一实施例，提供了一种方法，包括：对串联在逆变器的两个输入端子之间的多个功率优化器进行运行，其中，所述多个功率优化器连接到多块太阳能面板以形成串联的多个功率模块；测量多块太阳能面板的运行参数；基于所述测量，计算每块太阳能面板的最大功率流；基于所述多块太阳能面板的最大功率流确定模式转换范围；如果与第一功率优化器相连的第一太阳能面板的最大功率点跟踪(maximum power point tracking，简称MPPT)电流在所述模式转换范围内，则配置所述第一功率优化器在直通模式下运行。
根据另一实施例，提供了一种装置，包括：串联的太阳能面板和电容器；升降压型转换器，其第一输入/输出端子与所述电容器相连，其第二输入/输出端子与所述太阳能面板和所述电容器的公共节点相连，且其第三输入/输出端子与所述太阳能面板相连。
根据又一实施例，提供了一种系统，包括：多个功率模块，其串联在逆变器的两个输入端子之间；耦合到相应各个功率模块的多个本地控制器，其中，所述多个本地控制器中的第一本地控制器耦合到包括第一太阳能面板、第一电容器和第一功率优化器的第一功率模块，并且所述第一本地控制器用于基于所述第一太阳能面板的最大功率点跟踪(maximumpower point tracking，简称MPPT)电流使所述第一功率优化器能够在降压模式、升压模式和直通模式之间切换；耦合到所述逆变器的中央控制器，其中，所述中央控制器用于调节所述逆变器的输入电压。
本方面实施例的优点在于：太阳能供电系统提供更高效的电力转换。
上述相当宽泛地概括了本发明实施例的特征和技术优势，以便能够更好地理解下文对本发明的详细描述。下文中将对本发明的其他特征和优势进行描述，其形成本发明的权利要求书的标的物。本领域的技术人员应当理解，所公开的概念和特定实施例易被用作修改或设计其他实现与本发明相同的目的的结构或过程的基础。本领域的技术人员还应当意识到，这种等同构造不脱离所附权利要求书所阐述的本发明的精神和范围。
附图说明
为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考下文结合附图进行的描述，其中：
图1为本发明各实施例提供的一种太阳能供电系统的框图；
图2为本发明各实施例提供的图1所示的功率模块的第一种实现方式的框图；
图3为本发明各实施例提供的图1所示的功率模块的第二种实现方式的框图；
图4为本发明各实施例提供的图2所示的第一功率优化器的示意图；
图5为本发明各实施例提供的图3所示的第一功率优化器的示意图；
图6示出了本申请各实施例提供的太阳能面板的电功率-电压特征曲线和电流-电压曲线；
图7和图8为本申请各实施例提供的图1所示的太阳能供电系统的控制方法的流程图；
图9示出了本申请各实施例提供的模式转换控制方案；
图10为本发明各实施例提供的另一种太阳能供电系统的框图。
除非另有指示，否则不同图中的对应标号和符号通常指代对应部分。绘制各图是为了清楚地说明各实施例的相关方面，因此未必是按比例绘制的。
具体实施方式
下文将详细论述当前优选实施例的制作和使用。但应了解，本发明提供的许多适用的发明性概念可实施在多种具体环境中。所论述的具体实施例仅仅说明用以实施和使用本发明的具体方式，而不限制本发明的范围。
下面将结合特定环境中的优选实施例对本发明，即一种用于改善具有多个功率优化器的太阳能供电系统的性能的控制方法，进行描述。然而，本发明还可以应用到各种供电系统。以下将结合附图详细说明各实施例。
图1为本发明各实施例提供的一种太阳能供电系统的框图。太阳能供电系统100包括多个功率模块110、120和130、逆变器150、多个本地控制器111、121和131以及中央控制器151。在一些实施例中，如图1所示，功率模块110、120和130串联以构成馈送到逆变器150中的较高电压。逆变器150将来自多个功率模块的直流电转换成馈送到负载和/或电网160中的交流电。
在一些实施例中，每个功率模块(例如，功率模块110)包括太阳能面板和功率优化器。本地控制器(例如，本地控制器111)电耦合到对应的功率模块(例如，功率模块110)。采用本地控制器来控制功率模块的运行。以下将结合图7至图9描述所述本地控制器的详细运行原理。
如图1所示，第一功率模块110包括第一太阳能面板112和第一功率优化器114。类似地，第二功率模块120包括第二太阳能面板122和第二功率优化器124。第三功率模块130包括第三太阳能面板132和第三功率优化器134。
太阳能供电系统100的功率模块110、120和130串联。如图1所示，第一功率模块110的第一端子116连接到逆变器150的正极输入端子。第一功率模块110的第二端子118连接到第二功率模块120的第一端子126。如图1所示，如虚线135所示，第二功率模块120和第三功率模块130之间可以有多个串联的功率模块。这样，如虚线135所示，第二功率模块120的第二端子128通过多个功率模块(未示出)连接到第三功率模块130的第一端子136。第三功率模块130的第二端子连接到逆变器150的负极输入端子。
功率模块110、120和130的输出端和120与130之间的多个功率模块串联以构成馈送到逆变器150的较高电压。如图1所示，串联的功率模块用作直流电源，并且逆变器150将来自直流电源的能量转换为交流电。下面将参考图2至图5来描述功率模块(例如，功率模块110)的结构。
采用逆变器150来将从多个功率模块110、120和130的输出端接收的直流波形逆变为交流波形。在一些实施例中，逆变器150可以包括多个开关元件，例如，绝缘栅极双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，简称IGBT)器件。或者，每个逆变器单元可以包括其他类型的可控器件，例如，金属氧化物半导体场效应管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，简称MOSFET)器件、双极型晶体管(bipolarjunction transistor，简称BJT)器件、超结晶体管(super junction transistor，简称SJT)器件和/或双极型晶体管等。
采用中央控制器151来控制逆变器150的运行。更具体地，中央控制器151从功率模块以及逆变器150接收各种运行参数。中央控制器151基于各种运行参数生成各种控制信号以控制逆变器150的运行参数，例如，逆变器150的输入电压Vbus和/或逆变器150的输出电流等。
应当注意的是，图1示出了中央控制器和多个本地控制器。该图仅是举例，而不应过度限制所述权利要求的范围。本领域的技术人员认识到会有许多变化、可替代方案和修改。例如，图1中的中央控制器151和多个本地控制器111、121和131可以由单个控制器代替。此外，本领域技术人员将理解，中央控制器151与多个本地控制器111、121和131之间可能存在各种通信信道。
还需注意的是，图1中所示的系统配置仅仅是示例性系统，不旨在限制本实施例。本领域的技术人员将理解，根据不同的应用和设计需要，也可以将输入滤波器和/或输出滤波器等其他必要的元件/组件添加到太阳能供电系统100中。
图2为本发明各实施例提供的图1所示的功率模块的第一种实现方式的框图。在一些实施例中，图1中所示的功率模块110、120和130可以具有类似的结构。为简单起见，在图2中仅详细示出了第一功率模块110的框图。
第一功率模块110包括第一太阳能面板112、第一功率优化器114和第一电容器115。第一功率模块110还包括第一输入/输出端子116和第二输入/输出端子118。如图2所示，第一电容器115和第一太阳能面板112串联在第一输入/输出端子116和第二输入/输出端子118之间。更具体地，电容器115连接到第一太阳能面板112的正极端子。
第一功率优化器114具有三个输入/输出端子。如图2所示，第一输入/输出端子202连接到第一功率模块110的第一输入/输出端子116。第二输入/输出端子204连接到第一电容器115和第一太阳能面板112的公共节点。第三输入/输出端子206连接到第一功率模块110的第二输入/输出端子118。下面将结合图4描述第一功率优化器114的详细示意图。
使第一电容器115和第一太阳能面板112串联的一个优势特征在于减小了第一功率优化器114的输出电容器(例如，第一电容器115)两端的电压应力，从而改善太阳能供电系统的可靠性。
图3为本发明各实施例提供的图1所示的功率模块的第二种实现方式的框图。第一功率模块110包括第一太阳能面板112、第一功率优化器114和第一电容器115。
如图3所示，第一太阳能面板112和第一电容器115串联在第一输入/输出端子116和第二输入/输出端子118之间。更具体地，电容器115连接到第一太阳能面板112的负极端子。第一功率优化器114具有三个输入/输出端子。如图3所示，第一输入/输出端子202连接到第一功率模块110的第一输入/输出端子116。第二输入/输出端子204连接到第一电容器115和第一太阳能面板112的公共节点。第三输入/输出端子206连接到第一功率模块110的第二输入/输出端子118。下面将结合图5描述第一功率优化器114的详细示意图。
图4为本发明各实施例提供的图2所示的第一功率优化器的示意图。在一些实施例中，第一功率优化器114实现为四开关升降压型转换器。在整个说明书中，第一功率优化器114也可以称为升降压型转换器114。
升降压型转换器114包括第一高边开关401、第一低边开关402、第二高边开关404、第二低边开关403和电感器411。在整个说明书中，第一高边开关401也可称为第一高边开关S1。第一低边开关402也可以称为第一低边开关S2。第二高边开关404也可以称为第二高边开关S4。第二低边开关403也可以称为第二低边开关S3。电感器411也可称为电感器L1。
第一高边开关S1和第一低边开关S2串联在升降压型转换器114的第二输入/输出端子204和第三输入/输出端子206之间。第二高边开关S4和第二低边开关S3串联在第一输入/输出端子116和第二输入/输出端子118之间。电感器L1耦合在第一高边开关S1和第一低边开关S2的公共节点以及第二高边开关S4和第二低边开关S3的公共节点之间。
升降压型转换器114还可以包括控制器400。如图4所示，控制器400可以检测第一太阳能面板112的输出电压Vo和流经太阳能面板112的电流，并相应地生成用于驱动开关S1、S2、S3和S4的多个栅极驱动信号。所述控制器400可以为PWM控制器。或者，所述控制器400可以实现为数字控制器，如微控制器和/或数字信号处理器等。
应当注意的是，虽然整个说明书中的示例基于升降压型转换器和用于为升降压型转换器(例如，图4所示的升降压型转换器)生成栅极驱动信号的控制器，该升降压型转换器114和图4所示的控制器400可有许多变化、可替代方案和修改。例如，控制器400可以检测其他必要的信号，例如，第一太阳能面板112的运行温度和太阳辐射。
此外，在控制器400与开关S1、S2、S3和S4之间可以耦合有一个或多个专用驱动器。总之，此处所述的升降压型转换器114和控制器400仅是为了清楚地说明各实施例的创新方面。本发明不限于任何特定的功率拓扑。
所述降压-升压转换器114可以划分为两部分：降压转换器部分和升压转换器部分。降压转换器部分可以包括所述第一高边开关S1和所述第一低边开关S2。当第二高边开关S4总是导通且第二低边开关S3总是断开时，降压转换器部分和电感器L1可用作降压转换器。在这种配置下，升降压型转换器114在降压模式下运行。
升降压型转换器114的升压转换器部分可以包括第二高边开关S4和第二低边开关S3。当第一高边开关S1总是导通且第一低边开关S2总是断开时，升压转换器部分和电感器L1可用作升压转换器。在这种配置下，升降压型转换器114在升压模式下运行。此外，当高边开关S1和S4总是导通且低边开关S2和S3总是断开时，升降压型转换器114在直通模式下运行。
图4所示的开关(例如，第一高边开关S1)可以实现为n型金属氧化物半导体(n-type mental oxide semiconductor，简称NMOS)晶体管。或者，所述开关可以实现为其他合适的可控器件，如金属氧化物半导体场效应管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，简称MOSFET)器件、双极型晶体管(bipolar junction transistor，简称BJT)器件、超结晶体管(super junction transistor，简称SJT)器件、绝缘栅极双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，简称IGBT)器件和/或基于氮化镓(galliumnitride，简称GaN)的功率器件等。
还应注意的是，虽然图4描述了S1、S2、S3和Q4四个开关，但是本发明各实施例可以包括其他变化、修改和可替代方案。例如，所述第一低边开关S2可以由续流二极管等代替。所述第二高边开关S4可以由整流二极管等代替。
基于不同的应用需要，升降压型转换器114可以用于在降压模式、升压模式和直通模式这三种不同的运行模式下进行运行。以下将结合图7至图9描述这三种模式的详细运行原理。
图5为本发明各实施例提供的图3所示的第一功率优化器的示意图。图5所示的第一功率优化器114的结构和运行原理类似于图4所示的第一功率优化器114的结构和运行原理，为避免重复，此处不再赘述。
图6示出了本申请各实施例提供的太阳能面板的电功率-电压特征曲线和电流-电压曲线。图6的横轴表示太阳能面板的输出电压。有两条纵轴。第一纵轴Y1表示流经太阳能面板的电流。第二纵轴Y2表示由太阳能面板产生的电功率。
第一曲线602示出了流经太阳能面板的电流与太阳能面板的输出电压之间的关系。太阳能面板的电流处于从近似为零到短路电流Isc的范围内。太阳能面板的电压处于从近似为零到断路电压Voc的范围内。
当太阳能面板短路时，太阳能面板可产生其最大电流Isc。如图6所示，当太阳能面板短路时，太阳能面板的输出电压约等于零。相反，当发生断路时(例如，太阳能面板与任何电路都断开)，太阳能面板的最大电压Voc出现。在断路条件下，流经太阳能面板的电流约等于零。
第二曲线604示出了太阳能面板产生的电功率与太阳能面板的输出电压之间的关系。从太阳能面板获得的电功率是流经太阳能面板的电流与太阳能面板的输出电压的乘积。如图6所示，在短路和开路情况下，太阳能面板的电功率约为零。如图6所示，太阳能面板的最大可用功率Pmax位于曲线602的拐点处。如图6所示，该最大功率点处的电压和电流分别指定为Ump和Imp。
第二曲线604可以分成两部分：第一部分603和第二部分605。如图6所示，第一部分603是从近似为零向上倾斜至最大功率Pmax的线。第二部分605是从最大功率Pmax向下倾斜至近似为零的线。
通过试错过程可以获得太阳能面板的最大功率Pmax。例如，在多个预先确定的测试间隔期间测量输出电压和流经太阳能面板的电流。在每个测试间隔中，基于测量的电压和电流值来计算太阳能面板的功率。如果新测试间隔中的功率约等于先前测试间隔中的功率，则太阳能面板的电压保持不变。否则，根据太阳能面板的运行点，太阳能面板的输出电压可以相应地调整。例如，当太阳能面板在曲线604的第一部分603下运行时，功率和电压两者同时增加或减少。太阳能面板的输出电压增加了预先确定的值。因此，在特定量的太阳辐射下，太阳能面板的功率接近最大可用功率。
另一方面，当太阳能面板在曲线604的第二部分605下运行时，功率和电压走向相反。例如，功率增加，但电压降低。或者，功率降低，但电压增加。为了接近最大可用功率，太阳能面板的电压降低了预先确定的值。通过试错过程，在特定量的太阳辐射下，可以跟踪太阳能面板的最大功率点或Pmax。
图7和图8为本申请各实施例提供的图1中所示的太阳能供电系统100的控制方法700的流程图。图7和图8的流程图仅是举例，而不应过度限制所述权利要求的范围。本领域的技术人员认识到会有许多变化、可替代方案和修改。例如，可以添加、移除、替换、重新排列和重复图7-8中所示的各步骤。
图7示出了本申请各实施例提供的方法700的第一部分。图8示出了本申请各实施例提供的方法700的第二部分。
再次参照图1，太阳能供电系统100可以包括串联在逆变器150的两个输入端子之间的n个功率模块。每个功率模块包括太阳能面板、电容器和功率优化器。在一些实施例中，功率优化器实现为四开关升降压型转换器。以上结合图3和图4描述了功率模块的结构，为避免重复，此处不再赘述。
太阳能供电系统100还可以包括多个本地控制器和至少一个中央控制器。采用每个本地控制器来控制相应功率模块的运行。采用中央控制器来控制逆变器的运行。
方法700从步骤702开始。在步骤702中，太阳能供电系统的本地控制器和中央控制器重置多个寄存器。例如，在本地控制器和中央控制器继续进行运行之前，重置先前测量并保存在本地控制器和中央控制器的寄存器单元中的各种运行参数。
在步骤704中，本地控制器通过适当的控制机制，例如，结合图6所述的试错过程，将本地控制器各自的太阳能面板配置成以其最大输出功率Pmax(例如，P1max、P2max、……、Pnmax)进行运行。本地控制器检测或测量功率模块的功率流。需要注意的是，测量的功率流是每个功率模块的最大输出功率。同样，在步骤704中，本地控制器检测或测量太阳能面板的最大功率点跟踪(maximum power point tracking，简称MPPT)电流。太阳能面板的MPPT电流是Imp1、Imp2、……、Impn。上面结合图6描述了太阳能面板的MPPT电流(例如，Imp)，为避免重复，此处不再赘述。
在步骤706中，获得模式转换范围。特别地，模式转换范围的中点Io_typ是流经多个功率模块的电流。在一些实施例中，电流Io_typ约等于多块太阳能面板的最大功率流(P1max、P2max、……、Pnmax)之和除以逆变器的输入电压。逆变器的输入电压由中央控制器调节。在一些实施例中，逆变器的输入电压与中央控制器中的参考值成正比。该参考值为预先确定的值，并且可以根据不同的应用和设计需要而变化。
在一些实施例中，模式转换范围的下限Io_min约为中点的95％。模式转换范围的上限Io_max约为中点的105％。可以理解的是，上限值和下限值仅仅是示例，并且可以根据不同的应用和设计需要而变为不同的值。
在步骤708中，本地控制器确定太阳能面板的MPPT电流是否落入模式转换范围。在步骤708中，如果太阳能面板的MPPT电流都没有落入模式转换范围内，则方法700转到步骤710。在步骤710中，各个功率优化器保持现有模式(例如，降压模式或升压模式)，以实现各自的最大可用功率。另外，中央控制器将逆变器的输入电压调节为多块太阳能面板的最大功率流(P1max、P2max、……、Pnmax)之和除以电流Io_typ。
同样，在步骤708中，如果至少一个MPPT电流落入模式转换范围内，则方法700转到步骤712。在步骤712中，如果只有一个MPPT电流落入模式转换范围内，则方法700转到步骤716。否则，所述方法700转到步骤714。
在步骤714中，对于MPPT电流在模式转换范围内的功率模块，本地控制器将相关联的功率优化器配置为在直通模式下运行。此外，在步骤714中，中央控制器将逆变器的输入电压调节为多块太阳能面板的最大功率流(P1max、P2max、……、Pnmax)之和除以电流Io_typ。
在步骤716中，对于MPPT电流在模式转换范围内的功率模块，相应的本地控制器将相关联的功率优化器配置为在直通模式下运行。此外，在步骤716中，中央控制器将逆变器的输入电压调节为多块太阳能面板的最大功率流(P1max、P2max、……、Pnmax)之和除以功率模块的MPPT电流。
在方法700中，在步骤714或716完成模式转换之后，方法700转到步骤718。在步骤718中，在适当的延迟之后，方法700返回到步骤702。
图9示出了本申请各实施例提供的模式转换控制方案。图9所示的控制方案仅是举例，而不应过度限制所述权利要求的范围。本领域的技术人员认识到会有许多变化、可替代方案和修改。
根据图7和图8所示的流程图，功率优化器可以在降压模式、升压模式和直通模式这三种模式下运行。在模式转换过程之前，功率优化器在降压模式904下运行。如箭头912所示，如果功率优化器的降压部分的占空比大于预先确定的值D1，与功率优化器相关联的本地控制器可以配置该功率优化器退出降压模式并进入直通模式。在一些实施例中，该预先确定的值D1约为98％。在直通模式902中，将功率优化器标记为从降压模式进入直通模式的功率优化器。如果该功率优化器退出直通模式，则其必须进入如箭头916所示的升压模式906。另外，功率优化器不能立即进入升压模式906。存在预先确定的延迟T2。在一些实施例中，预先确定的延迟T2在从约一秒到三秒的范围内。
类似地，在模式转换过程之前，功率优化器可以在升压模式906下运行。如箭头918所示，如果功率优化器的升压部分的占空比小于预先确定的值D2，本地控制器可以配置功率优化器退出升压模式906并进入直通模式902。在一些实施例中，该预先确定的值D2约为2％。在直通模式902中，将功率优化器标记为从升压模式进入直通模式的功率优化器。如果该功率优化器退出直通模式，则其必须进入如箭头914所示的降压模式904。另外，功率优化器不能立即进入降压模式904。存在预先确定的延迟T1。在一些实施例中，预先确定的延迟T1在从约一秒到三秒的范围内。
图10为本发明各实施例提供的另一种太阳能供电系统的框图。除了对每块太阳能面板(例如，第一太阳能面板112)及其对应的功率优化器(例如，第一功率优化器114)进行级联以外，太阳能供电系统500与图1所示的太阳能供电系统100相似。将输出电容器C1、C2和C3放置在其各自的功率优化器的输出端。
在一些实施例中，功率优化器114、124和134实现为四开关升降压型转换器。为简单起见，在图10中仅示出了第一功率优化器114的示意图。上面结合图7至图9所述的控制机制适用于太阳能供电系统500。更具体地，在上述控制机制下，功率优化器114、124和134能够在降压模式、升压模式和直通模式之间切换，从而提高太阳能供电系统500的效率。
虽然已详细地描述了本发明及其优点，但是应理解，可以在不脱离如所附权利要求书所界定的本发明的精神和范围的情况下对本发明做出各种变更、替代和更改。
此外，本发明的范围并不局限于说明书中所述的过程、机器、制造、物质组分、构件、方法和步骤的特定实施例。所属领域的一般技术人员可从本发明中轻易地了解，可根据本发明使用现有的或即将开发出的，具有与本文所描述的相应实施例实质相同的功能，或能够取得与所述实施例实质相同的结果的过程、机器、制造、物质组分、构件、方法或步骤。相应地，所附权利要求范围旨在包括这些流程、机器、制造、物质组分、构件、方法或步骤。

Claims (21)

1.一种太阳能供电系统的控制方法，其特征在于，包括：
对串联在逆变器的两个输入端子之间的多个功率优化器进行运行，其中，所述多个功率优化器连接到多块太阳能面板以形成串联的多个功率模块；
测量多块太阳能面板的运行参数；
基于所述测量，计算每块太阳能面板的最大功率流；
基于所述多块太阳能面板的最大功率流确定模式转换范围；
如果与第一功率优化器相连的第一太阳能面板的最大功率点跟踪MPPT电流在所述模式转换范围内，则配置所述第一功率优化器在直通模式下运行；
其中，
所述模式转换范围的中点是流经所述多个功率模块的电流，并且所述电流约等于所述多块太阳能面板的最大功率流之和除以所述逆变器的输入电压。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
如果所述第一太阳能面板的MPPT电流小于所述模式转换范围的下限，则配置所述第一功率优化器在降压模式下运行。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述第一太阳能面板的MPPT电流处于所述模式转换范围内之后，配置所述第一功率优化器退出升压模式并进入所述直通模式；
如果所述第一太阳能面板的MPPT电流小于所述模式转换范围的下限，则配置所述第一功率优化器退出所述直通模式并进入降压模式。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：
所述第一功率优化器是四开关升降压型转换器，并且在所述四开关升降压型转换器的升压部分的占空比小于约2％之后，所述四开关升降压型转换器退出所述升压模式并进入所述直通模式。
5.一种太阳能供电系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括权利要求1至4任意一项所述方法的全部特征，并且，还包括：
如果所述第一太阳能面板的MPPT电流大于所述模式转换范围的上限，则配置所述第一功率优化器在升压模式下运行。
6.一种太阳能供电系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括权利要求1至5任意一项所述方法的全部特征，并且，还包括：
在所述第一太阳能面板的MPPT电流处于所述模式转换范围内之后，配置所述第一功率优化器退出降压模式并进入所述直通模式；
如果所述第一太阳能面板的MPPT电流大于所述模式转换范围的上限，则配置所述第一功率优化器退出所述直通模式并进入升压模式。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：
所述第一功率优化器是四开关升降压型转换器，并且在所述四开关升降压型转换器的降压部分的占空比大于约98％之后，所述四开关升降压型转换器退出所述降压模式并进入所述直通模式。
8.一种太阳能供电系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括权利要求1至7任意一项所述方法的全部特征，并且，还包括：
将所述逆变器的输入电压调节为所述多块太阳能面板的最大功率流之和除以所述第一太阳能面板的MPPT电流。
9.一种太阳能供电系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括权利要求1至7任意一项所述方法的全部特征，并且，还包括：
如果与第二功率优化器相连的第二太阳能面板的MPPT电流在所述模式转换范围内，则配置所述第二功率优化器在所述直通模式下运行。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：
在配置所述第一功率优化器和所述第二功率优化器在所述直通模式下运行之后，将所述逆变器的输入电压调节为所述多块太阳能面板的最大功率流之和除以流经所述多个功率模块的电流。
11.一种太阳能供电系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括权利要求1至10任意一项所述方法的全部特征，并且，还包括：
通过试错过程基于测量的运行参数计算所述最大功率流。
12.一种太阳能供电系统的控制装置，其特征在于，包括：
串联的太阳能面板和电容器；
升降压型转换器，其第一输入/输出端子与所述电容器相连，其第二输入/输出端子与所述太阳能面板和所述电容器的公共节点相连，且其第三输入/输出端子与所述太阳能面板相连；
其中，
所述控制装置用于执行权利要求1至10任意一项所述的方法。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于：
所述升降压型转换器是四开关升降压型转换器。
14.根据权利要求12所述的装置，其特征在于：
所述电容器与所述太阳能面板的第一端子直接电接触；
所述升降压型转换器的第三输入/输出端子与所述太阳能面板的第二端子直接电接触，并且所述太阳能面板的第一端子处的电势高于所述太阳能面板的第二端子处的电势。
15.根据权利要求12所述的装置，其特征在于：
所述升降压型转换器的第三输入/输出端子与所述太阳能面板的第一端子直接电接触；
所述电容器与所述太阳能面板的第二端子直接电接触，并且所述太阳能面板的第一端子处的电势高于所述太阳能面板的第二端子处的电势。
16.一种太阳能供电系统的控制系统，其特征在于，包括：
多个功率模块，其串联在逆变器的两个输入端子之间；
耦合到相应各个功率模块的多个本地控制器，其中，所述多个本地控制器中的第一本地控制器耦合到包括第一太阳能面板、第一电容器和第一功率优化器的第一功率模块，并且所述第一本地控制器用于基于所述第一太阳能面板的最大功率点跟踪MPPT电流使所述第一功率优化器能够在降压模式、升压模式和直通模式之间切换，且如果MPPT电流在基于太阳能电池板的最大功率流确定的模式转换范围内，则在直通模式下操作；
耦合到所述逆变器的中央控制器，其中，所述中央控制器用于调节所述逆变器的输入电压；
其中，
所述模式转换范围的中点是流经所述多个功率模块的电流，并且所述电流约等于多块太阳能面板的最大功率流之和除以所述逆变器的输入电压。
17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于：
所述第一电容器和所述第一太阳能面板串联在所述第一功率模块的第一输出端子和第二输出端子之间；
第一功率优化器是四开关升降压型转换器，并且，其中：
所述第一电容器位于所述第一功率模块的第一输出端子与所述第一太阳能面板之间；
所述第一太阳能面板位于所述第一电容器和所述第一功率模块的第二输出端子之间；
所述四开关升降压型转换器的第一输入端子连接到所述第一太阳能面板和所述第一电容器的公共节点；
所述四开关升降压型转换器的第一输出端子连接到所述第一功率模块的第一输出端子；
所述四开关升降压型转换器的第二输入端子和第二输出端子连接到所述第一功率模块的第二输出端子，所述第一功率模块的第一输出端子处的电势大于所述第一功率模块的第二输出端子处的电势。
18.根据权利要求16所述的系统，其特征在于：
所述第一太阳能面板和所述第一电容器串联在所述第一功率模块的第一输出端子和第二输出端子之间；
第一功率优化器是四开关升降压型转换器，并且，其中：
所述第一太阳能面板位于所述第一功率模块的第一输出端子与所述第一电容器之间；
所述第一电容器位于所述第一太阳能面板和所述第一功率模块的第二输出端子之间；
所述四开关升降压型转换器的第一输入端子连接到所述第一太阳能面板和所述第一电容器的公共节点；
所述四开关升降压型转换器的第一输出端子连接到所述第一功率模块的第二输出端子；
所述四开关升降压型转换器的第二输入端子和第二输出端子连接到所述第一功率模块的第一输出端子，所述第一功率模块的第一输出端子处的电势大于所述第一功率模块的第二输出端子处的电势。
19.根据权利要求16所述的系统，其特征在于：每个功率模块包括太阳能面板、电容器和功率优化器，并且所述太阳能面板和所述电容器串联。
20.一种太阳能供电系统的控制系统，其特征在于，包括：
多个功率模块，其串联在逆变器的两个输入端子之间；
耦合到相应各个功率模块的多个本地控制器，其中，所述多个本地控制器中的第一本地控制器耦合到包括第一太阳能面板、第一电容器和第一功率优化器的第一功率模块，并且所述第一本地控制器用于基于所述第一太阳能面板的最大功率点跟踪MPPT电流使所述第一功率优化器能够在降压模式、升压模式和直通模式之间切换；
耦合到所述逆变器的中央控制器，其中，所述中央控制器用于调节所述逆变器的输入电压；其中，
所述第一电容器和所述第一太阳能面板串联在所述第一功率模块的第一输出端子和第二输出端子之间；
第一功率优化器是四开关升降压型转换器，并且，其中：
所述第一电容器位于所述第一功率模块的第一输出端子与所述第一太阳能面板之间；
所述第一太阳能面板位于所述第一电容器和所述第一功率模块的第二输出端子之间；
所述四开关升降压型转换器的第一输入端子连接到所述第一太阳能面板和所述第一电容器的公共节点；
所述四开关升降压型转换器的第一输出端子连接到所述第一功率模块的第一输出端子；
所述四开关升降压型转换器的第二输入端子和第二输出端子连接到所述第一功率模块的第二输出端子，所述第一功率模块的第一输出端子处的电势大于所述第一功率模块的第二输出端子处的电势。
21.一种太阳能供电系统的控制系统，其特征在于，包括：
多个功率模块，其串联在逆变器的两个输入端子之间；
耦合到相应各个功率模块的多个本地控制器，其中，所述多个本地控制器中的第一本地控制器耦合到包括第一太阳能面板、第一电容器和第一功率优化器的第一功率模块，并且所述第一本地控制器用于基于所述第一太阳能面板的最大功率点跟踪MPPT电流使所述第一功率优化器能够在降压模式、升压模式和直通模式之间切换；
耦合到所述逆变器的中央控制器，其中，所述中央控制器用于调节所述逆变器的输入电压；其中，
所述第一太阳能面板和所述第一电容器串联在所述第一功率模块的第一输出端子和第二输出端子之间；
第一功率优化器是四开关升降压型转换器，并且，其中：
所述第一太阳能面板位于所述第一功率模块的第一输出端子与所述第一电容器之间；
所述第一电容器位于所述第一太阳能面板和所述第一功率模块的第二输出端子之间；
所述四开关升降压型转换器的第一输入端子连接到所述第一太阳能面板和所述第一电容器的公共节点；
所述四开关升降压型转换器的第一输出端子连接到所述第一功率模块的第二输出端子；
所述四开关升降压型转换器的第二输入端子和第二输出端子连接到所述第一功率模块的第一输出端子，所述第一功率模块的第一输出端子处的电势大于所述第一功率模块的第二输出端子处的电势。
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