CN113615079A - 用于光伏模块的控制器电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于PV模块(102)的控制器电路(100)，其包括接收器电路(104)以及模式控制和功率转换电路(106)。所述接收器电路(104)从与所述PV模块相关联的发射器电路(116)接收第一信号(108)。所述接收器电路(104)基于所述第一信号(108)将第二信号(118)从第一状态改变为第二状态。所述模式控制和功率转换电路(106)从与所述PV模块(102)相关联的PV单元串(122)接收DC串电压(120)，从所述接收器电路(104)接收所述第二信号(118)，响应于所述第二信号(118)被改变为所述第二状态而从第一模式切换到第二模式，在所述第二模式中将所述DC串电压(120)转换为备用电压(124)，以及在所述第二模式中将所述备用电压(124)提供给所述PV模块和DC到AC逆变器之间的DC电力线(110，112)。

Description

用于光伏模块的控制器电路
背景技术
国家电气规程(NEC)适用于安装在建筑物上的光伏(PV)系统的建造。2014年版本(2014NEC)包括快速关闭PV阵列边界外的受控导体的要求。2017年版本(2017NEC)包括模块级关闭的要求。
保险商实验室(UL)1741包括针对PV快速关闭装备(PVRSE)和PV快速关闭系统(PVRSS)的要求。为了满足2017NEC和UL 1741的要求，使模块、逆变器、充电控制器和其他装备彼此通信是有利的。此外，期望具有单个通信协议以提供要求加入PVRSS的来自不同制造商的不同部件之间的互操作性。
例如，SunSpec互操作性规范(用于快速关闭的通信信号，版本34，2017年8月21日)定义了如何将整个PV系统的操作状态传播到包括PV系统的各个电力生产部件。SunSpec规范还描述了与用于支持PVRSS的电力线通信(PLC)网络相关联的要求和约束。PVRSS是用于满足如由NEC 2014或NEC2017定义的快速关闭要求的部件和通信协议的集合。快速关闭通信系统的部件是启动器、发射器和接收器。SunSpec规范支持由NEC 2014、NEC 2017或适用的UL标准管理的任何PV系统的快速关闭要求，无论系统配置如何。
发明内容
用于PV模块的控制器电路的示例包括接收器电路以及模式控制和功率转换电路。接收器电路从与PV模块相关联的发射器电路接收第一信号。接收器电路基于第一信号将第二信号从第一状态改变为第二状态。模式控制和功率转换电路从与PV模块相关联的PV单元串接收DC串电压。模式控制和功率转换电路还从接收器电路接收第二信号。模式控制和功率转换电路响应于第二信号被改变为第二状态而从第一模式切换到第二模式。模式控制和功率转换电路在第二模式中将DC串电压转换为备用电压。模式控制和功率转换电路在第二模式中将备用电压提供给PV模块和DC到AC逆变器之间的DC电力线。
用于快速关闭PV模块的方法的示例包括在用于PV模块的控制器电路的接收器电路处从与PV模块相关联的发射器电路接收第一信号。接收器电路基于第一信号将第二信号从第一状态改变为第二状态。控制器电路的模式控制和功率转换电路从与PV模块相关联的PV单元串接收DC串电压。模式控制和功率转换电路从接收器电路接收第二信号。模式控制和功率转换电路响应于第二信号被改变为第二状态而从第一模式切换到第二模式。模式控制和功率转换电路在第二模式中将DC串电压转换为备用电压。模式控制和功率转换电路在第二模式中将备用电压提供给PV模块和DC到AC逆变器之间的DC电力线。
用于快速关闭PV模块的系统的示例包括启动装置、发射器电路和控制器电路。启动装置在第一状况和第二状况之间切换。第一状况将第四信号设置为第一状态以使得所述系统能够以第一模式操作。第二状况将第四信号改变为第二状态以触发所述系统以第二模式操作。发射器电路从启动装置接收第四信号。发射器电路响应于第四信号而生成第一信号。控制器电路包括接收器电路以及模式控制和功率转换电路。接收器电路从发射器电路接收第一信号。接收器电路基于第一信号将第二信号从第一状态改变为第二状态。模式控制和功率转换电路从与PV模块的PV子模块相关联的PV单元串接收DC串电压。模式控制和功率转换电路还从接收器电路接收第二信号。模式控制和功率转换电路响应于第二信号被改变为第二状态而从第一模式切换到第二模式。模式控制和功率转换电路在第二模式中将DC串电压转换为备用电压。模式控制和功率转换电路在第二模式中将备用电压提供给PV模块和DC到AC逆变器之间的DC电力线。
附图说明
图1是用于PV模块的控制器电路的示例的框图。
图2是用于PV模块的多个控制器电路的示例的框图。
图3是用于PV模块的控制器电路的另一个示例的框图。
图4是示出图3所示的选择信号的时序的示例的时序图。
图5是用于PV模块的控制器电路的另一个示例的框图。
图6是示出图5所示的选择信号的时序的示例的时序图。
图7是用于PV模块的控制器电路的另一个示例的框图。
图8是示出图7所示的选择信号的时序的示例的时序图。
图9是有利于快速关闭PV模块的集成电路(IC)的示例的框图。
图10是用于快速关闭PV模块的方法的示例的流程图。
图11结合图10是用于快速关闭PV模块的方法的另一个示例的流程图。
图12结合图10和图11是用于快速关闭PV模块的方法的另一个示例的流程图。
图13结合图10是用于快速关闭PV模块的方法的另一个示例的流程图。
图14结合图10是用于快速关闭PV模块的方法的另一个示例的流程图。
图15结合图10是用于快速关闭PV模块的方法的另一个示例的流程图。
图16结合图10和图15是用于快速关闭PV模块的方法的另一个示例的流程图。
图17是用于PV模块的PV快速关闭系统(PVRSS)的示例的框图。
具体实施方式
在附图中，相似的参考数字始终指相似的元件，并且各种特征不一定按比例绘制。在下面的描述和权利要求中，术语“包括”、“包含”、“有”、“具有”、“带有”或其变体以类似于“包括”的方式为包含性的，并且因此意味着“包括但不限于…”。
图1示出了用于PV模块102的控制器电路100的示例。控制器电路100包括接收器电路104以及模式控制和功率转换电路106。例如，图1将控制器电路100称为快速关闭控制器电路。接收器电路104从与PV模块102相关联的发射器电路116接收第一信号108。例如，图1将第一信号108称为保活(KA)信号。KA信号可在一帧内传输一次或更多次。该帧可在第一预定时间段内周期性地或异步地传输。在另一个示例中，第一信号108可以是关闭信号。可响应于关闭事件异步地传输关闭信号。关闭信号可被多次传输以确保检测。接收器电路104基于第一信号108将第二信号118从第一状态改变为第二状态。例如，图1将第二信号118称为操作许可(PTO)信号。第二信号118的第一状态例如是激活状态、接通状态、逻辑1状态、或表示启用控制器电路100的正常操作的任何合适状态。第二信号118的第二状态例如是去激活状态、关断状态、逻辑0状态、或表示禁用控制器电路100的正常操作的任何合适状态。
模式控制和功率转换电路106从与PV模块102相关联的PV单元串122接收DC串电压120。模式控制和功率转换电路106还从接收器电路104接收第二信号118。模式控制和功率转换电路106响应于第二信号118被改变至第二状态而从第一模式(例如，正常模式)切换到第二模式(例如，关闭模式)。模式控制和功率转换电路106在第二模式中将DC串电压120转换为备用电压124。模式控制和功率转换电路106在第二模式中经由输出节点125将备用电压124提供给PV模块102和DC到AC逆变器114之间的DC电力线110、112。
在PV模块102的一个示例中，DC电力线110、112将第一信号108承载到RLC滤波器126或将第一信号108的滤波版本提供给接收器电路104的任何合适滤波器。在PV模块102的另一个示例中，第一信号108是无线通信信号(例如，WiFi、Zigbee或任何合适的无线信号)，并且接收器电路104包括用于从发射器电路116接收第一信号108的无线接收器。在PV模块102的另一个示例中，第一信号108是有线控制线通信信号(例如，电线、电缆、总线或适合于有线控制信号的任何导体)，并且接收器电路104包括用于从发射器电路116接收第一信号108的输入节点。在一个示例中，肖特基二极管128或任何合适的旁路二极管从控制器电路100的输出节点125连接到RLC滤波器126或DC电力线返回部分112。在控制器电路100不输出电压的情况下，肖特基二极管128使DC电流通过。
在控制器电路100的另一个示例中，PV模块102包括控制器电路100。在另一个示例中，控制器电路100是IC。在控制器电路100的另一个示例中，备用电压124是2.5伏DC或更小。在控制器电路100的又一个示例中，备用电压124是1伏DC或更小。在其他示例中，备用电压124是对维护技术人员、服务人员、检查员和/或紧急急救人员而言安全的任何合适的DC电压。
在控制器电路100的另一个示例中，DC电力线110、112上的备用电压124在第二模式期间向发射器电路116提供电力。在控制器电路100的另一个示例中，DC电力线110、112上的备用电压124在第二模式期间向DC到AC逆变器114提供电力。
在控制器电路100的另一个示例中，第二模式和DC电力线110、112上的备用电压124符合NEC 2014、NEC 2017以及SunSpec互操作性规范(用于快速关闭的通信信号，版本34)中的用于PV系统的快速关闭的安全标准。
在控制器电路100的另一个示例中，由发射器电路116重复传输第一信号108以启用PV模块102的正常操作。接收器电路104基于第一信号108的存在将第二信号118设置为第一状态。接收器电路104基于第一信号108的不存在将第二信号118改变为第二状态。在一个示例中，在对来自DC电力线110、112的通信信号进行滤波和解调之后，接收器电路104重复检测第一信号108的存在。例如，如果在第二预定时间段内检测到至少一个第一信号108，则接收器电路104认为存在第一信号108。相反，如果在第二预定时间段内没有检测到第一信号108，则接收器电路104认为没有第一信号108。第二预定时间段例如小于或等于与第一信号108的重复传输相关联的第一预定时间段。
在控制器电路100的另一个示例中，第一信号108由发射器电路116至少传输一次以禁用PV模块102的正常操作。接收器电路104基于第一信号108的不存在将第二信号118设置为第一状态。接收器电路104基于第一信号108的存在将第二信号118改变为第二状态。在该示例中，接收器电路104处理关闭信号的方式与处理KA信号的方式不同，使得即使用于处理关闭信号和KA信号的逻辑不同，仍以相同的方式使用第二信号118。换句话说，不管第一信号108是关闭信号还是KA信号，第二信号118都作为PTO信号操作。
在另一个示例中，如果检测到至少一个第一信号108，则接收器电路104认为存在第一信号108。为了确保检测，发射器电路116可在第一预定时间期间多次重传第一信号108。相反，如果在第二预定时间期间没有检测到第一信号108，则接收器电路104认为没有第一信号108。
在控制器电路100的另一个示例中，第一信号108是电力线通信(PLC)信号。在该示例中，接收器电路104经由PV模块102和DC到AC逆变器114之间的DC电力线110、112接收PLC信号。在控制器电路100的另一示例中，发射器电路116在DC电力线110、112上以扩展频移键控(S-FSK)波形传输第一信号108，该S-FSK波形符合SunSpec互操作性规范(用于快速关闭的通信信号，版本34)的PLC协议要求。在控制器电路100的另一个示例中，第一信号108是无线通信信号。在控制器电路100的另一个示例中，第一信号108是有线控制线通信信号。
在控制器电路100的另一个示例中，第二信号118是具有数字逻辑电平的数字信号，该数字逻辑电平表示在第一状态中的第一模式的激活和在第二状态中的第一模式的去激活。在控制器电路100的另一个示例中，DC到AC逆变器114包括发射器电路116。
参照图2，控制器子系统200的示例包括控制器电路100和第二控制器电路202。例如，图2将第二控制器电路202称为快速关闭控制器电路。PV模块204的示例包括第一PV子模块206和第二PV子模块208。第一PV子模块206包括PV单元串122。在另一个示例中，第一PV子模块206还包括控制器电路100。控制器电路100从PV模块204的第一PV子模块206接收DC串电压120。控制器电路100包括接收器电路104以及模式控制和功率转换电路106。接收器电路104以与上面参照图1所描述的方式相同的方式操作。同样，模式控制和功率转换电路106以与上面参照图1所描述的方式相同的方式操作。
接收器电路108从RLC滤波器126接收第一信号108。例如，图2将第一信号108称为KA信号。在另一个示例中，第一信号108可以是关闭信号。接收器电路104经由KA_OUT节点210在KA_IN节点212处向第二控制器电路202提供第二信号118。第二控制器电路202从与PV模块204的第二PV子模块208相关联的第二PV单元串216接收第二DC串电压214。例如，图2示出了包括第二PV单元串216的第二PV子模块208。在另一个示例中，第二PV子模块208还包括第二控制器电路202。响应于第二信号118被改变为第二状态，第二控制器电路202从第一模式切换到第二模式。第二控制器电路202在第二模式中将第二DC串电压214转换为第二备用电压218。第二控制器电路202在第二模式中经由第二输出节点220将第二备用电压218提供给DC电力线110、112，使得第二备用电压218与备用电压124串联。
在PV模块204的一个示例中，第一信号108是PLC信号，并且RLC滤波器126或任何合适的滤波器通过对DC电力线110、112进行滤波将第一信号108提供给接收器电路104。在PV模块204的另一个示例中，第一信号108是无线通信信号，并且接收器电路104包括用于从发射器电路116接收第一信号108的无线接收器(参见图1)。在PV模块204的另一个示例中，第一信号108是有线控制线通信信号，并且接收器电路104包括用于从发射器电路116接收第一信号108的输入节点(参见图1)。在另一个示例中，肖特基二极管221或任何合适的旁路二极管从第二控制器电路202的第二输出节点220连接到RLC滤波器126或DC电力线返回部分112。在第二控制器电路202不输出电压的情况下，肖特基二极管221使DC电流通过。
在控制器子系统200的另一示例中，备用电压124和第二备用电压218的总和是2.5伏DC或更小。在控制器子系统200的又另一个示例中，备用电压124和第二备用电压218的总和是1伏DC或更小。在其他示例中，备用电压124和第二备用电压218的总和是对维护技术人员、服务人员、检查员和/或紧急急救人员而言安全的任何合适的DC电压。
在另一个示例中，控制器子系统200还包括第三控制器电路222。例如，图2将第三控制器电路222称为快速关闭控制器电路。PV模块204的另一个示例还包括第三PV子模块224。第三PV子模块224包括第三PV单元串234。在另一个示例中，第三PV子模块224还包括第三控制器电路222。响应于接收器电路104将第二信号118改变为第二状态，第二控制器电路202将第三信号226从第一状态改变为第二状态。例如，图2将第三信号226称为PTO信号。第二控制器电路202经由第二KA_OUT节点228在第二KA_IN节点230处向第三控制器电路222提供第三信号226。响应于接收器电路104将第二信号118设置为第一状态，第二控制器电路202将第三信号226设置为第一状态。第三信号226的第一状态例如是激活状态、接通状态、逻辑1状态或表示启用第二和第三控制器电路202、222的正常操作的任何合适状态。第三信号226的第二状态例如是去激活状态、关断状态、逻辑0状态或表示禁用第二和第三控制器电路202、222的正常操作的任何合适状态。
第三控制器电路222从第三PV单元串234接收第三DC串电压232。响应于第三信号226被改变为第二状态，第三控制器电路222从第一模式切换到第二模式。第三控制器电路222在第二模式中将第三DC串电压232转换为第三备用电压236。第三控制器电路222在第二模式中经由第三输出节点238将第三备用电压236提供给DC电力线110、112，使得第三备用电压236与备用电压124和第二备用电压218串联。
在一个示例中，肖特基二极管240或任何合适的旁路二极管从第三控制器电路222的第三输出节点238连接到RLC滤波器126或DC电力线返回部分112。在第三控制器电路222不输出电压的情况下，肖特基二极管240使DC电流通过。
在控制器子系统200的另一示例中，备用电压124、第二备用电压218和第三备用电压236的总和是2.5伏DC或更小。在控制器子系统200的又另一个示例中，备用电压124、第二备用电压218和第三备用电压236的总和是1伏DC或更小。在其他示例中，备用电压124、第二备用电压218和第三备用电压236的总和是对维护技术人员、服务人员、检查员和/或紧急急救人员而言安全的任何合适的DC电压。
参照图3，在控制器电路100的另一个示例中，模式控制和功率转换电路106在第一模式中将基于DC串电压120的操作电压302提供给DC电力线110、112。备用电压124小于操作电压302。模式控制和功率转换电路106在第二模式中将操作电压302与DC电力线110、112解耦。
在控制器电路100的另一个示例中，模式控制和功率转换电路106包括调节器电路(例如，低压差(LDO)调节器)304和开关装置(S1)306。调节器电路304接收DC串电压120并且将DC串电压120转换为备用电压124。开关装置306在输入端子308处从调节器电路304接收备用电压124，在控制端子310处从接收器电路104接收第二信号118，并且响应于第二信号118被改变为第二状态而经由输出端子312将备用电压124提供给DC电力线110、112。开关装置306响应于第二信号118被设置为第一状态而将备用电压124与输出端子312解耦。
参照图5，在控制器电路100的另一个示例中，模式控制和功率转换电路106在第一模式中将DC串电压120转换为已调节的操作电压502。模式控制和功率转换电路106在第一模式中将已调节的操作电压502提供给DC电力线110、112。备用电压124小于已调节的操作电压502。模式控制和功率转换电路106在第二模式中停止将已调节的操作电压502提供给DC电力线110、112。
继续参照图5，在控制器电路100的另一个示例中，模式控制和功率转换电路106包括调节器电路(例如，LDO调节器)304和开关装置(S1)306。调节器电路304接收DC串电压120并且将DC串电压120转换为备用电压124。开关装置306在输入端子308处从调节器电路304接收备用电压124，在控制端子310处从接收器电路104接收第二信号118，并且响应于第二信号118被改变为第二状态而经由输出端子312将备用电压124提供给DC电力线110、112。开关装置306响应于第二信号118被设置为第一状态而将备用电压124与输出端子312解耦。
参照图7，在控制器电路100的另一个示例中，模式控制和功率转换电路106在第一模式中将DC串电压120转换为已调节的操作电压502。模式控制和功率转换电路106在第一模式中将已调节的操作电压502提供给DC电力线110、112。备用电压124小于已调节的操作电压502。模式控制和功率转换电路106在第二模式中停止将已调节的操作电压502提供给DC电力线110、112。
继续参照图7，在控制器电路100的另一示例中，模式控制和功率转换电路106包括开关转换器电路702和转换器控制器电路704。开关转换器电路702接收DC串电压120，并且在第一模式中将DC串电压120转换为已调节的操作电压502以及在第二模式将DC串电压转换为备用电压124。转换器控制器电路704从接收器电路104接收第二信号118，并且响应于第二信号118被改变为第二状态，通过将开关转换器电路702从第一模式切换到第二模式来控制开关转换器电路702。响应于第二信号118被设置为第一状态，转换器控制器电路704将开关转换器电路702切换到第一模式。
再次参照图3，PV模块102的示例包括控制器电路100、PV单元串122、PLC连接314和电容器(C)316。控制器电路100包括接收器电路104以及模式控制和功率转换电路106。接收器电路104包括PLC接收器318和或门320。模式控制和功率转换电路106包括调节器电路(例如，LDO调节器)304、第一开关装置(S1)306和第二开关装置(S2)322。
在一个示例中，PLC接收器318、或门320、调节器电路304和第一开关装置306封装在IC 324中。IC 324包括PLC正(PLCP)引脚326、PLC负(PLCN)引脚328、电压PV正(VPVP)引脚330、电压PV负(VPVN)引脚332、保活输入(KA_IN)引脚334、保活输出(KA_OUT)引脚336和电压输出(VOUT)引脚338。
PV单元串122经由VPVP引脚330将DC串电压120提供给调节器电路304，并且将DC串电压提供给第二开关装置322的输入端子340。DC串电压120也称为操作电压302。来自PV单元串122的DC返回路径342连接到IC324的VPVN引脚332、电容器316的负端子344和DC电力线返回部分112。DC电力线110连接到第二开关装置322的输出端子346，经由IC 324的VOUT引脚338连接到第一开关装置306的输出端子312，以及连接到电容器316的正端子348。
尽管未示出，但是PLC连接314的输入端子连接到DC电力线110、112。PLC连接314的输出端子350经由PLCP和PLCN引脚326、328连接到PLC接收器318的输入端子352。在该示例中，KA_IN引脚334连接到或门320的第一输入端子354，并且不接收来自外部部件的信号。PLC接收器318的输出端子356将KA PRESENT(KA存在)信号358提供给或门320的第二输入端子360。调节器电路304将备用电压124提供给第一开关装置306的输入端子308。在控制器电路100的另一个示例中，DC电力线110、112上的PLC信号是关闭信号而不是KA信号，并且PLC接收器318的输出端子356是SHUTDOWN ABSENT(关闭不存在)信号而不是KA PRESENT信号358。
继续参照图3，在第一操作模式期间，发射器电路116(例如，图1)经由DC电力线110、112重复传输第一信号108。PLC连接314充当RLC滤波器126(例如，图1)以对DC电力线110、112进行滤波并且经由PLCP和PLCN引脚326、328将第一信号108提供给PLC接收器318。PLC接收器318基于第一信号108的存在将KA PRESENT信号358设置为第一状态，并且基于第一信号108的不存在将KA PRESENT信号358改变为第二状态。KA PRESENT信号358的第一状态例如是激活状态、接通状态、逻辑1状态或表示启用控制器电路100的正常操作的任何合适状态。KA PRESENT信号358的第二状态例如是去激活状态、关断状态、逻辑0状态或表示禁用控制器电路100的正常操作的任何合适状态。在PV模块102的另一个示例中，第一信号108是无线通信信号，并且接收器电路104包括用于从发射器电路116(例如，图1)接收第一信号108的无线接收器。在PV模块102的又另一个示例中，第一信号108是有线控制线通信信号，并且接收器电路104包括用于从发射器电路116(例如，图1)接收第一信号108的输入节点。
在该示例中，或门320的输出端子362(例如，第二信号118)简单地跟随第一信号108的第一状态和第二状态，因为不存在与或门的第一输入端子354的连接。换句话说，基于第一信号108的存在将第二信号118设置为第一状态，并且基于第一信号108的不存在将第二信号改变为第二状态。在替代示例中，或门320经由KA_IN引脚334在第一输入端子354处接收替代第一信号364，并且不存在到PLCP和PLCN引脚326、328的连接。例如，替代第一信号364由来自与PV模块102相关联的另一个控制器电路(未示出)的另一个第二信号(未示出)提供。对于具有多个PV子模块的PV模块中的多个控制器电路的操作的附加信息，参见图2和参照该图的对应段落。在任何方面，第二信号118从或门的输出端子362提供给第一开关装置306的控制端子310，并且经由KA_OUT引脚336提供给第二开关装置322的控制端子366。
在第一模式中，将第二信号118设置为第一状态激活第一开关装置和第二开关装置306、322。第一开关装置306的激活将备用电压124从VOUT引脚338和DC电力线110解耦。第二开关装置322的激活将操作电压302连接到DC电力线110。
在第二模式中，将第二信号118改变为第二状态使第一开关装置和第二开关装置306、322去激活。第一开关装置306的去激活经由VOUT引脚338将备用电压124耦接到DC电力线110。第二开关装置322的去激活将操作电压302与DC电力线110去耦。
在控制器电路100的另一个示例中，第一开关装置306包括一个场效应晶体管(FET)、多个FET、任何合适的开关装置或与形成合适开关装置的其他部件组合的任何开关装置。在控制器电路100的另一个示例中，第二开关装置322包括一个FET、多个FET、任何合适的开关装置或与形成合适开关装置的其他部件组合的任何开关装置。在控制器电路100的另一个示例中，调节器电路304包括LDO调节器、任何合适的电压调节器或与形成合适调节器电路的其他部件组合的任何合适电压调节器。
在控制器电路100的另一个示例中，IC 324包括第二开关装置322。在另一个示例中，IC 324包括PLC连接314。在另一个示例中，IC 324包括电容器316。
参照图4，时序图400示出了相对于处于第一模式(模式1)402，在时间T1 406转变到第二模式(模式2)404，并且在时间T2 410返回第一模式(模式1)408的PV模块102(例如，图3)的操作的图3所示的选择信号的时序的示例。
绘制的KA信号412表示由PLC连接314经由PLCP和PLCN引脚326、328提供给PLC接收器318的第一信号108(例如，图3)。绘制的KA信号412上的多个变化414表示第一信号108在第一模式402、408期间的重复性质。在T1 406和T2 410之间，绘制的KA信号412上的变化414不再存在。这表示在发射器电路116(例如，图1)停止经由DC电力线110、112传输第一信号108之后的状况。例如，该状况在启动装置1702(参见图17)在第二模式404中触发PV模块102(例如，图3)的操作之后发生。
在另一个示例中，第一信号108是关闭信号而不是KA信号。在该替代示例中，图3的控制器电路100响应于接收到关闭信号(例如，而不是在检测到KA信号的不存在之后)切换到第二模式。在图4的时序图400中未示出关闭信号。例如，关闭信号将在T1 406发生并且触发从第一模式(模式1)402到第二模式(模式2)404的转变。另一个信号(例如，KA信号或任何合适的启动或启用信号)将在T2 410发生以触发从第二模式(模式2)404到第一模式(模式1)408的转变。
绘制的KA PRESENT信号416表示由PLC接收器318提供给或门320的KA PRESENT信号358(例如，图3)。在第一模式402、408期间，基于第一信号108的存在将绘制的KA PRESENT信号416设置为第一状态。在第二模式404期间，基于第一信号108的不存在将绘制的KAPRESENT信号416改变为第二状态。在另一个示例中，KA PRESENT信号108是在第一模式(模式1)402、408期间不存在(例如，高)且在第二模式(模式2)406期间存在(例如，低)的SHUTDOWN ABSENT信号(未示出)。
绘制的KA_IN信号418表示在IC 324的KA_IN引脚334处的替代第一信号364(例如，图3)。在图3的IC 324中，未连接KA_IN引脚334。因此，在第一模式402、408和第二模式404期间，替代第一信号363处于恒定状态(例如，逻辑0)。
绘制的PTO信号420表示由或门320提供给第一开关装置和第二开关装置306、322的第二信号118(例如，图3)。在第一模式402、408期间，基于KA PRESENT信号358被设置为第一状态，将第二信号118设置为第一状态(例如，逻辑1)。在第二模式404期间，基于KAPRESENT信号358被改变为第二状态，将第二信号118被改变为第二状态(例如，逻辑0)。
绘制的电压PV正(VPVP)信号422表示由PV单元串122提供给IC 324的VPVP引脚330的DC串电压120(例如，图3)。DC串电压120也称为操作电压302。图4的绘制的VPVP信号422反映具有正常照明状况的标称稳态状况。在一个示例中，DC串电压120基于改变的照明状况而随时间推移变化。绘制的VPVP信号422示出从第一模式402到第二模式404以及返回到第一模式408的转变不影响DC串电压120。
绘制的第一开关装置(S1)状态424表示第一开关装置306的开关状态(例如，输入端子308到输出端子312)(例如，图3)。在第一模式402、408期间，由于第二信号118被设置为第一状态，基于第一开关装置306的激活，开关状态是断开。在第二模式404期间，由于第二信号118被改变为第二状态，基于第一开关装置306的去激活，开关状态是闭合的。
绘制的第二开关装置(S2)状态426表示第二开关装置322的开关状态(例如，输入端子340到输出端子346)(例如，图3)。在第一模式402、408期间，由于第二信号118被设置为第一状态，基于第二开关装置322的激活，开关状态是闭合的。在第二模式404期间，由于第二信号118被改变为第二状态，基于第二开关装置322的去激活，开关状态是断开。
绘制的电压输出(VOUT)信号428表示IC 324的VOUT引脚338(例如，图3)处的电压。VOUT引脚338连接到DC电力线110、第二开关装置322的输出端子346和第一开关装置306的输出端子312。在第一模式402、408期间，第二开关装置322将操作电压302提供给DC电力线110，并且第一开关装置306将备用电压124与VOUT引脚338解耦。在这些情况下，在第一模式402、408期间，VOUT引脚338处的电压是操作电压302。在第二模式404期间，第一开关装置306将备用电压124提供给VOUT引脚338，并且第二开关装置322将操作电压302与DC电力线110解耦。在这些情况下，在第二模式404期间将备用电压124提供给DC电力线110。
再次参照图5，PV模块102的另一个示例包括控制器电路100、PV单元串122、PLC连接314和电容器(C)316。控制器电路100包括接收器电路104以及模式控制和功率转换电路106。接收器电路104包括PLC接收器318和或门320。模式控制和功率转换电路106包括调节器电路(例如，LDO调节器)304、第一开关装置(S1)306、开关转换器电路504、转换器控制器电路506和反馈电路508。
在一个示例中，PLC接收器318、或门320、调节器电路304、第一开关装置306和转换器控制器电路506封装在IC 510中。IC 510包括PLC正(PLCP)引脚512、PLC负(PLCN)引脚514、电压PV正(VPVP)引脚516、电压PV负(VPVN)引脚518、保活输入(KA_IN)引脚520、电压输出(VOUT)引脚522、高栅极(HG)引脚524、开关节点(SW)引脚526、低栅极(LG)引脚528、DC电源接地(PGND)引脚530和反馈(FB)引脚532。
在图5的PV模块102中，开关转换器电路504包括HG FET(Q1)534、LG FET(Q2)536和电感器(L)538。这种类型的开关转换器电路504也称为降压转换器。在其他示例中，开关转换器电路504包括升压转换器、降压-升压转换器、Cuk转换器或任何合适的开关转换器电路。
反馈电路508包括形成分压器网络的第一电阻器和第二电阻器540、542。在其他示例中，反馈电路508包括适合于从开关转换器电路504向转换器控制器电路506提供反馈信号的部件的任何组合。
PV单元串122经由VPVP引脚516将DC串电压120提供给调节器电路304和HG FET534的漏极端子544。来自PV单元串122的DC返回路径342连接到IC 510的VPVN引脚518、转换器控制器电路506的接地端子546、IC 510的PGND引脚530、LG FET 536的源极端子548、开关转换器电路504的PGND节点550、电容器316的负端子344和DC电力线返回部分112。
DC电力线110经由IC 510的VOUT引脚522连接到第一开关装置306的输出端子312，连接到开关转换器电路504的输出节点552，连接到反馈电路508的输入端子554，以及连接到电容器316的正端子348。尽管未示出，但是PLC连接314的输入端子连接到DC电力线110、112。PLC连接314的输出端子350经由PLCP和PLCN引脚512、514连接到PLC接收器318的输入端子352。在该示例中，KA_IN引脚520连接到或门320的第一输入端子354，并且不接收来自外部部件的信号。PLC接收器318的输出端子356将KA PRESENT信号358提供给或门320的第二输入端子360。调节器电路304将备用电压124提供给第一开关装置306的输入端子308。在控制器电路100的另一个示例中，DC电力线110、112上的PLC信号是关闭信号而不是KA信号，并且PLC接收器318的输出端子356是SHUTDOWN ABSENT信号而不是KA PRESENT信号358。
在第一操作模式期间，发射器电路116(例如，图1)经由DC电力线110、112重复传输第一信号108。继续参照图5，PLC连接314充当RLC滤波器126(例如，图1)以对DC电力线110、112进行滤波并且经由PLCP和PLCN引脚512、514将第一信号108提供给PLC接收器318。PLC接收器318基于第一信号108的存在将KA PRESENT信号358设置为第一状态，并且基于第一信号108的不存在将KA PRESENT信号358改变为第二状态。KA PRESENT信号358的第一状态例如是激活状态、接通状态、逻辑1状态或表示启用控制器电路100的正常操作的任何合适状态。KA PRESENT信号358的第二状态例如是去激活状态、关断状态、逻辑0状态或表示禁用控制器电路100的正常操作的任何合适状态。在PV模块102的另一个示例中，第一信号108是无线通信信号，并且接收器电路104包括用于从发射器电路116接收第一信号108的无线接收器(例如，图1)。在PV模块102的又另一个示例中，第一信号108是有线控制线通信信号，并且接收器电路104包括用于从发射器电路116(例如，图1)接收第一信号108的输入节点。
在该示例中，或门320的输出端子362(例如，第二信号118)简单地跟随第一信号108的第一状态和第二状态，因为不存在与或门的第一输入端子354的连接。换句话说，基于第一信号108的存在将第二信号118设置为第一状态，并且基于第一信号108的不存在将第二信号改变为第二状态。在替代示例中，或门320经由KA_IN引脚520在第一输入端子354处接收替代第一信号364，并且不存在到PLCP和PLCN引脚512、514的连接。例如，替代第一信号364由来自与PV模块102相关联的另一个控制器电路(未示出)的另一个第二信号(未示出)提供。对于具有多个PV子模块的PV模块中的多个控制器电路的操作的附加信息，参见图2和参照该图的对应段落。在任何方面，第二信号118从或门的输出端子362提供给第一开关装置306的控制端子310和转换器控制器电路506的模式选择端子556。
在第一模式中，将第二信号118设置为第一状态激活第一开关装置306，并基于与已调节的操作电压502相关联的第一参考电压(VREF1)558选择转换器控制器电路506的操作。第一开关装置306的激活将备用电压124与VOUT引脚522和DC电力线110解耦。基于VREF1558的转换器控制器电路506的操作致使开关转换器电路504经由输出节点552将已调节的输出电压502提供给DC电力线110。
在第二模式中，将第二信号118改变为第二状态使第一开关装置306去激活，并且取消选择转换器控制器电路506的操作。第一开关装置306的去激活经由VOUT引脚522将备用电压124耦接到DC电力线110。转换器控制器电路506的取消选择操作致使开关转换器电路停止将已调节的操作电压302提供给DC电力线110。
进一步参照图5，由转换器控制电路506在第一模式中基于VREF1 558控制开关转换器电路504。HG FET 534耦接在DC串电压120和开关转换器电路504的SW节点560之间。LGFET 536耦接在SW节点560和DC电力线返回部分112之间。反馈电路508的第一电阻器和第二电阻器540、542在开关转换器电路504的输出节点552和接地之间相互串联连接，以经由IC510的FB引脚532将反馈信号562提供给转换器控制器电路506的反馈端子564。电感器538耦接在输出节点552和开关节点560之间。转换器控制器电路506提供脉冲宽度调制开关控制信号(例如，HG信号和LG信号565、566)以便以互补方式选择性地激活和去激活HG FET 534和LG FET 536，从而控制输出节点552处的已调节的操作电压502。转换控制器电路506基于反馈信号562和VREF1 558改变HG信号和LG信号565、566的脉冲宽度。
在控制器电路100的另一个示例中，第一开关装置306包括FET、多个FET、任何合适的开关装置或与形成合适开关装置的其他部件组合的任何开关装置。在控制器电路100的另一个示例中，第二开关装置322包括FET、多个FET、任何合适的开关装置或与形成合适开关装置的其他部件组合的任何开关装置。在控制器电路100的另一个示例中，调节器电路304包括LDO调节器、任何合适的电压调节器、或与形成合适调节器电路的其他部件组合的任何合适电压调节器。
在控制器电路100的另一个示例中，IC 510包括开关转换器电路504。在另一个示例中，IC 510包括PLC连接314。在另一个示例中，IC 510包括电容器316。
参照图6，时序图600示出了相对于处于第一模式(模式1)602，在时间T1 606转变到第二模式(模式2)604，并且在时间T2 610返回第一模式(模式1)608的PV模块102(例如，图5)的操作的图5所示的选择信号的时序的示例。
绘制的KA信号612表示由PLC连接314经由PLCP和PLCN引脚512、514提供给PLC接收器318的第一信号108(例如，图5)。绘制的KA信号612上的多个变化614表示第一信号108在第一模式602、608期间的重复性质。在T1 606和T2 610之间，绘制的KA信号612上的变化614不再存在。这表示在发射器电路116(例如，图1)停止经由DC电力线110、112传输第一信号108之后的状况。例如，该状况在启动装置1702(参见图17)在第二模式604中触发PV模块102(例如，图5)的操作之后发生。
在另一个示例中，第一信号108是关闭信号而不是KA信号。在该替代示例中，图5的控制器电路100响应于接收到关闭信号(例如，而不是在检测到KA信号的不存在之后)切换到第二模式。在图6的时序图600中未示出关闭信号。例如，关闭信号将在T1 606发生并且触发从第一模式(模式1)602到第二模式(模式2)604的转变。另一个信号(例如，KA信号或任何合适的启动或启用信号)将在T2 610发生以触发从第二模式(模式2)604到第一模式(模式1)608的转变。
绘制的KA PRESENT信号616表示由PLC接收器318提供给或门320的KA PRESENT信号358(例如，图5)。在第一模式602、608期间，基于第一信号108的存在将绘制的KA PRESENT信号616设置为第一状态。在第二模式604期间，基于第一信号108的不存在将绘制的KAPRESENT信号616改变为第二状态。在另一个示例中，KA PRESENT信号108是在第一模式(模式1)602、608期间不存在(例如，高)且在第二模式(模式2)604期间存在(例如，低)的SHUTDOWN ABSENT信号(未示出)。
绘制的KA_IN信号618表示在IC 510的KA_IN引脚520处的替代第一信号364(例如，图5)。在图5的IC 510中，未连接KA_IN引脚520。因此，在第一模式602、608和第二模式604期间，替代第一信号363处于恒定状态(例如，逻辑0)。
绘制的PTO信号620表示由或门320提供给第一开关装置306和转换器控制器电路506的第二信号118(例如，图5)。在第一模式602、608期间，基于KA PRESENT信号358被设置为第一状态，将第二信号118设置为第一状态(例如，逻辑1)。在第二模式604期间，基于KAPRESENT信号358被改变为第二状态，将第二信号118被改变为第二状态(例如，逻辑0)。
绘制的电压PV正(VPVP)信号622表示由PV单元串122提供给IC 510的VPVP引脚516的DC串电压120(例如，图5)。DC串电压120还被提供给开关转换器电路504中的HG FET 534的漏极端子544。图6的绘制的VPVP信号622反映具有正常照明状况的标称稳态状况。在一个示例中，DC串电压120基于改变的照明状况而随时间推移变化。绘制的VPVP信号422示出从第一模式602到第二模式604以及返回到第一模式608的转变不影响DC串电压120。
绘制的第一开关装置(S1)状态624表示第一开关装置306的开关状态(例如，输入端子308到输出端子312)(例如，图5)。在第一模式602、608期间，由于第二信号118被设置为第一状态，基于第一开关装置606的激活，开关状态是断开。在第二模式604期间，由于第二信号118被改变为第二状态，基于第一开关装置306的去激活，开关状态是闭合的。
绘制的HG FET(Q1)状态626表示HG FET 534的开关状态(例如，漏极端子544到源极端子568)(例如，图5)。在第一模式602、608期间，由于第二信号118被设置为第一状态，因此基于由转换器控制器电路506施加到HG FET 534的栅极端子570的脉冲宽度调制开关控制信号(例如，HG信号565)，开关状态在“接通”和“关断”状态之间切换。在第二模式604期间，由于第二信号118被改变为第二状态，基于转换器控制器电路506对HG FET 534的去激活，开关状态保持关断。
绘制的LG FET(Q2)状态627表示LG FET 536的开关状态(例如，漏极端子572到源极端子548)(例如，图5)。在第一模式602、608期间，由于第二信号118被设置为第一状态，因此基于由转换器控制器电路506施加到LG FET 536的栅极端子574的脉冲宽度调制开关控制信号(例如，LG信号566)，开关状态在“关断”和“接通”状态之间切换。在第二模式604期间，由于第二信号118被改变为第二状态，基于转换器控制器电路506对LG FET 536的去激活，开关状态保持关断。
绘制的电压输出(VOUT)信号628表示开关转换器电路504的输出节点552(例如，图5)处的电压。输出节点552连接到DC电力线110。在第一模式602、608期间，开关转换器电路504经由输出节点552将已调节的操作电压502提供给DC电力线110，并且第一开关装置306将备用电压124与VOUT引脚522解耦。在这些情况下，在第一模式602、608期间，VOUT引脚522处的电压是已调节的操作电压502。在第二模式604期间，第一开关装置306将备用电压124提供给VOUT引脚522，并且开关转换器电路504将已调节的操作电压502与DC电力线110解耦。在这些情况下，在第二模式604期间将备用电压124提供给DC电力线110。
再次参照图7，PV模块102的另一个示例包括控制器电路100、PV单元串122、PLC连接314和电容器(C)316。控制器电路100包括接收器电路104以及模式控制和功率转换电路106。接收器电路104包括PLC接收器318和或门320。模式控制和功率转换电路106包括开关转换器电路702、转换器控制器电路704和反馈电路508。
在一个示例中，PLC接收器318、或门320和转换器控制器电路704封装在IC 706中。IC 706包括PLC正(PLCP)引脚708、PLC负(PLCN)引脚710、电压PV负(VPVN)引脚712、保活输入(KA_IN)引脚714、高栅极(HG)引脚716、开关节点(SW)引脚718、低栅极(LG)引脚720、DC电源接地(PGND)引脚722和反馈(FB)引脚724。
在图7的PV模块102中，开关转换器电路702包括HG FET(Q1)534、LG FET(Q2)536和电感器(L)538。这种类型的开关转换器电路702也称为降压转换器。在其他示例中，开关转换器电路702包括升压转换器、降压-升压转换器、Cuk转换器或任何合适的开关转换器电路。
反馈电路508包括形成分压器网络的第一电阻器和第二电阻器540、542。在其他示例中，反馈电路508包括适合于从开关转换器电路702向转换器控制器电路704提供反馈信号的部件的任何组合。
PV单元串122将DC串电压120提供给HG FET 534的漏极端子544。来自PV单元串122的DC返回路径342连接到IC 706的VPVN引脚712、转换器控制器电路704的接地端子546、IC706的PGND引脚722、LG FET 536的源极端子548、开关转换器电路702的PGND节点550、电容器316的负端子344和DC电力线返回部分112。
DC电力线110连接到开关转换器电路702的输出节点552、反馈电路508的输入端子554和电容器316的正端子348。尽管未示出，PLC连接314的输入端子连接到DC电力线110、112。PLC连接314的输出端子350经由PLCP和PLCN引脚708、710连接到PLC接收器318的输入端子352。在该示例中，KA_IN引脚714连接到或门320的第一输入端子354，并且不接收来自外部部件的信号。PLC接收器318的输出端子356将KA PRESENT信号358提供给或门320的第二输入端子360。在控制器电路100的另一个示例中，DC电力线110、112上的PLC信号是关闭信号而不是KA信号，并且PLC接收器318的输出端子356是SHUTDOWN ABSENT信号而不是KAPRESENT信号358。
在第一操作模式期间，发射器电路116(例如，图1)经由DC电力线110、112重复传输第一信号108。继续参照图7，PLC连接314充当RLC滤波器126(例如，图1)以对DC电力线110、112进行滤波并且经由PLCP和PLCN引脚708、710将第一信号108提供给PLC接收器318。PLC接收器318基于第一信号108的存在将KA PRESENT信号358设置为第一状态，并且基于第一信号108的不存在将KA PRESENT信号358改变为第二状态。KA PRESENT信号358的第一状态例如是激活状态、接通状态、逻辑1状态或表示启用控制器电路100的正常操作的任何合适状态。KA PRESENT信号358的第二状态例如是去激活状态、关断状态、逻辑0状态或表示禁用控制器电路100的正常操作的任何合适状态。在PV模块102的另一个示例中，第一信号108是无线通信信号，并且接收器电路104包括用于从发射器电路116(例如，图1)接收第一信号108的无线接收器。在PV模块102的又另一个示例中，第一信号108是有线控制线通信信号，并且接收器电路104包括用于从发射器电路116(例如，图1)接收第一信号108的输入节点。
在该示例中，或门320的输出端子362(例如，第二信号118)简单地跟随第一信号108的第一状态和第二状态，因为不存在与或门的第一输入端子354的连接。换句话说，基于第一信号108的存在将第二信号118设置为第一状态，并且基于第一信号108的不存在将第二信号改变为第二状态。在替代示例中，或门320经由KA_IN引脚714在第一输入端子354处接收替代第一信号364，并且不存在到PLCP和PLCN引脚708、710的连接。例如，替代第一信号364由来自与PV模块102相关联的另一个控制器电路(未示出)的另一个第二信号(未示出)提供。对于具有多个PV子模块的PV模块中的多个控制器电路的操作的附加信息，参见图2和参照该图的对应段落。在任何方面，第二信号118从或门的输出端子362提供给转换器控制器电路704的模式选择端子556。
在第一模式中，将第二信号118设置为第一状态基于与已调节的操作电压502相关联的第一参考电压(VREF1)558选择转换器控制器电路704的操作。基于VREF1 558的转换器控制器电路704的操作致使开关转换器电路702经由输出节点552将已调节的输出电压502提供给DC电力线110。基于VREF1 558的转换器控制器电路704的操作还致使开关转换器电路702停止将备用电压124提供给输出节点552。
在第二模式中，将第二信号118改变为第二状态基于与备用电压124相关联的第二参考电压(VREF2)726选择转换器控制器电路704的操作。基于VREF2 726的转换器控制器电路704的操作致使开关转换器电路702经由输出节点552将备用电压124提供给DC电力线110。基于VREF2 726的转换器控制器电路704的操作还致使开关转换器电路702停止将已调节的操作电压502提供给输出节点552。
进一步参照图7，由转换器控制电路704在第一模式中基于VREF1 558控制开关转换器电路702。HG FET 534耦接在DC串电压120和开关转换器电路702的SW节点560之间。LGFET 536耦接在SW节点560和DC电力线返回部分112之间。反馈电路508的第一电阻器和第二电阻器540、542在开关转换器电路702的输出节点552和接地之间相互串联连接，以经由IC706的FB引脚724将反馈信号562提供给转换器控制器电路704的反馈端子564。电感器538耦接在输出节点552和开关节点560之间。转换器控制器电路704提供脉冲宽度调制开关控制信号(例如，HG信号和LG信号565、566)以便以互补方式选择性地激活和去激活HG FET 534和LG FET 536，从而控制输出节点552处的已调节的操作电压502。转换控制器电路704基于反馈信号562和VREF1 558改变HG信号和LG信号565、566的脉冲宽度。
在该示例中，开关转换器电路702也在第二模式中由转换器控制电路704控制。然而，在第二模式中，控制是基于VREF2 726的。转换器控制器电路704提供脉冲宽度调制开关控制信号(例如，HG信号和LG信号565、566)以便以互补方式选择性地激活和去激活HG FET534和LG FET 536，从而控制输出节点552处的备用电压124。转换控制器电路704基于反馈信号562和VREF2 726改变HG信号和LG信号565、566的脉冲宽度。
在控制器电路100的另一个示例中，IC 706包括开关转换器电路702。在另一个示例中，IC 706包括PLC连接314。在另一个示例中，IC 706包括电容器316。
参照图8，时序图800示出了相对于处于第一模式(模式1)802，在时间T1 806转变到第二模式(模式2)804，并且在时间T2 810返回第一模式(模式1)808的PV模块102(例如，图7)的操作的图7所示的选择信号的时序的示例。
绘制的KA信号812表示由PLC连接314经由PLCP和PLCN引脚708、710提供给PLC接收器318的第一信号108(例如，图7)。绘制的KA信号812上的多个变化814表示第一信号108在第一模式802、808期间的重复性质。在T1 806和T2 810之间，绘制的KA信号812上的变化814不再存在。这表示在发射器电路116(例如，图1)停止经由DC电力线110、112传输第一信号108之后的状况。例如，该状况在启动装置1702(参见图17)在第二模式804中触发PV模块102(例如，图7)的操作之后发生。
在另一个示例中，第一信号108是关闭信号而不是KA信号。在该替代示例中，图5的控制器电路100响应于接收到关闭信号(例如，而不是在检测到KA信号的不存在之后)切换到第二模式。在图6的时序图600中未示出关闭信号。例如，关闭信号将在T1 606发生并且触发从第一模式(模式1)602到第二模式(模式2)604的转变。另一个信号(例如，KA信号或任何合适的启动或启用信号)将在T2 610发生以触发从第二模式(模式2)604到第一模式(模式1)608的转变。
绘制的KA PRESENT信号816表示由PLC接收器318提供给或门320的KA PRESENT信号358(例如，图7)。在第一模式802、808期间，基于第一信号108的存在将绘制的KA PRESENT信号816设置为第一状态。在第二模式804期间，基于第一信号108的不存在将绘制的KAPRESENT信号816改变为第二状态。在另一个示例中，KA PRESENT信号108是在第一模式(模式1)602、608期间不存在(例如，高)且在第二模式(模式2)604期间存在(例如，低)的SHUTDOWN ABSENT信号(未示出)。
绘制的KA_IN信号618表示在IC 706的KA_IN引脚714处的替代第一信号364(例如，图7)。在图7的IC 706中，未连接KA_IN引脚714。因此，在第一模式602、608和第二模式604期间，替代第一信号363处于恒定状态(例如，逻辑0)。
绘制的PTO信号820表示由或门320提供给转换器控制器电路704的第二信号118(例如，图7)。在第一模式802、808期间，基于KA PRESENT信号358被设置为第一状态，将第二信号118设置为第一状态(例如，逻辑1)。在第二模式804期间，基于KA PRESENT信号358被改变为第二状态，将第二信号118被改变为第二状态(例如，逻辑0)。
绘制的DC串电压822表示由PV单元串122提供给开关转换器电路702中的HG FET534的漏极端子544的DC串电压120(例如，图7)。图8的绘制的DC串电压822反映具有正常照明状况的标称稳态状况。在一个示例中，DC串电压120基于改变的照明状况而随时间推移变化。绘制的DC串电压822示出从第一模式802到第二模式804以及返回到第一模式808的转变不影响DC串电压120。
绘制的HG FET(Q1)状态826表示HG FET 534的开关状态(例如，漏极端子544到源极端子568)(例如，图7)。在第一模式802、808期间，由于第二信号118被设置为第一状态，因此基于由转换器控制器电路704施加到HG FET 534的栅极端子570的与VREF1 558相关联的脉冲宽度调制开关控制信号(例如，HG信号565)，开关状态在“接通”和“关断”状态之间切换。在第二模式804期间，由于第二信号118被改变为第二状态，因此基于由转换器控制器电路704施加到HG FET 534的栅极端子570的与VREF2726相关联的脉冲宽度调制开关控制信号(例如，HG信号565)，开关状态在“接通”和“关断”状态之间切换。
绘制的LG FET(Q2)状态827表示LG FET 536的开关状态(例如，漏极端子572到源极端子548)(例如，图7)。在第一模式802、808期间，由于第二信号118被设置为第一状态，因此基于由转换器控制器电路704施加到LG FET 536的栅极端子574的与VREF1 558相关联的脉冲宽度调制开关控制信号(例如，LG信号566)，开关状态在“关断”和“接通”状态之间切换。在第二模式804期间，由于第二信号118被改变为第二状态，因此基于由转换器控制器电路704施加到LG FET 536的栅极端子574的与VREF2 726相关联的脉冲宽度调制开关控制信号(例如，LG信号566)，开关状态在“接通”和“关断”状态之间切换。
绘制的输出节点信号828表示开关转换器电路702的输出节点552(例如，图7)处的电压。输出节点552连接到DC电力线110。在第一模式802、808期间，开关转换器电路702经由输出节点552将已调节的操作电压502提供给DC电力线110，并且停止将备用电压124提供给输出节点552。在这些情况下，在第一模式802、808期间，输出节点552处的电压是已调节的操作电压502。在第二模式804期间，开关转换器电路702经由输出节点552将备用电压124提供给DC电力线110，并且开关转换器电路702停止将已调节的操作电压502提供给输出节点552。在这些情况下，在第二模式804期间将备用电压124提供给DC电力线110。
参照图9，有助于快速关闭PV模块102(例如，图1)的IC 900的示例。在该示例中，IC900包括PLC接收器902、PWM多路复用和逻辑电路904、高侧驱动器906、低侧驱动器908以及偏置和LDO电路910。IC 900还包括用于支持PLC接收器902的操作的晶体振荡器912。IC 900包括误差放大器914、1-MHz振荡器916、斜坡发生器918、第一PWM比较器920、SR触发器922、MPPT电路924、第二PWM比较器926、迟滞窗口发生器电路928、第三PWM比较器930、接通/关断时间限制器电路932、模式控件934和电荷泵936以支持PWM多路复用和逻辑电路904的操作。IC 900还包括缓冲器938、或门940和二极管942。IC 900包括VMAX引脚944、FB引脚946、COMP引脚948、XTAL_IN引脚950、PLC_P引脚952、PLC_M引脚954、KA_IN引脚956、VPV_M引脚958、KA_OUT引脚960、VPV_P_FLT引脚962、VPV_P引脚964、Boot引脚966、HG引脚968、SW引脚970、LG引脚972和PGND引脚974。
VMAX引脚944是连接到模式控件934的输入的输入引脚。FB引脚946是连接到误差放大器914的输入的输入引脚。COMP引脚948是连接到误差放大器914的输出的输出引脚。XTAL_IN引脚950是连接到晶体振荡器912的输入的输入引脚。PLC_P和PLC_M引脚952、954是连接到PLC接收器902的输入的输入引脚。KA_IN引脚956是连接到缓冲器938的输入的输入引脚。VPV_M和VPV_P引脚958、964是为负PV连接和正PV连接提供源节点的输入引脚。KA_OUT引脚960是连接到或门940的输出的输出引脚。VPV_P_FLT引脚962是为正PV连接提供经滤波源节点的输入引脚。Boot引脚966是向高侧栅极驱动器906供应电力的输入引脚。HG引脚968是连接到高侧栅极驱动器906的输出的输出引脚。SW引脚970是连接到高侧栅极驱动器906并为降压转换器提供开关节点的输出引脚。LG引脚972是连接到低侧栅极驱动器908的输出的输出引脚。PGND引脚974是将接地提供给低侧栅极驱动器908的输入引脚。
IC 900作为将功能添加到PV模块接线盒的功率转换控制器操作。换句话说，IC900是PV模块接线盒中的远程操作的降压控制器电路卡组件的一部分。电路卡组件取代了部署在屋顶PV阵列中的PV模块中的旁路二极管。经由板载PLC接收器902实现远程控制。PLC协议符合通过SunSpec联盟制定的标准。IC 900的控制算法符合NEC 690.12的快速关闭要求。在正常工作时，IC900增加了任何阳光和负载状况下的能量收集。
当PLC接收器902确定不存在KA信号时，IC 900将0.33V备用电压耦接到DC电力线并解耦已调节的操作电压。即使在多次堆叠时，备用电压也提供了安全的符合NEC的关闭电压以辅助较大屋顶系统中的PV安装人员，在较大屋顶系统处多个PV串通过公共管道进行发送。
当PLC接收器902确定存在KA信号时，IC 900在输出电压不超过由VMAX引脚944设置的用户定义电压的约束下增加降压输出功率。最大功率跟踪性能足够快，而不会干扰连接到PV模块下游的DC电力线的功率逆变器的MPPT操作。
当串电流ISTR低于模块最大功率电流时，IC 900将降压输出电压调节到由外部电阻分压器定义的电平VMAX。当ISTR增加时，DC串电压(例如，VPV_P 964至VPV_M 958)下降，并且IC 900增大降压占空比以维持VMAX输出电压，从而当ISTR达到DC串电压下降到VMAX的电平时达到D＝1。在此操作模式期间，降压转换器以固定频率操作电压模式控制回路以调节输出电压，该回路由误差放大器914、斜坡发生器918和第一PWM比较器920组成。误差放大器914经由COMP引脚948在外部进行补偿。
当ISTR超过最大功率电流IMP时，IC 900的控制算法减小降压占空比以增加输出功率收获，在DC串电压(降压输入)下调节VMP和IMP。IC 900不断搜索最大功率收获，从而跟踪阳光或负载电流状况的改变。在该操作模式期间，降压转换器以固定频率操作窗口迟滞控制回路以便将DC串电压调节至已调节的操作电压。
IC 900具有集成的引导调节器并且需要在BOOT(引导)引脚966和SW引脚970之间的小陶瓷电容器，以为降压转换器的高侧MOSFET提供栅极驱动电压。陶瓷电容器的值为0.1μF。推荐额定电压为10V或更高的具有X7R或X5R级电介质的陶瓷电容器，因为在温度和电压范围内具有稳定特性。另外，板载集成电荷泵936补充从开关动作递送的电荷并且允许IC900以100％占空比操作。
参考电压系统通过按比例缩放温度稳定带隙电路的输出而在温度范围内产生精确±1％的参考电压。带隙和按比例缩放电路在误差放大器914的非反相输入处产生1.20V。
降压转换器的输出节点与到VPV_M引脚958的Vmax之间的电阻分压器设置降压转换器的输出电压被限制的值。将Vmax处的电压与板载参考电压1.20V相比较。如果Vmax高于此阈值，则转换器以输出限制模式操作。如果Vmax低于此阈值，则转换器以MPPT模式操作。
关于快速关闭和PLC接收器902，S-FSK是一种调制解调技术，其合并了经典扩频系统的一些优点，即抗窄带干扰，以及经典FSK系统的优点、低复杂度和先前扩频实施。
发射器将空间频率fS分配给“数据0”并将标记频率fM分配给“数据1”。S-FSK与经典FSK之间的区别在于fS和fM的位置彼此相距较远(扩展)的事实以提高传输质量。每个频率都有其自身的衰减因子和局部窄带噪声频谱。
PLC接收器902以两个可能频率(半信道)执行FSK解调，从而产生两个解调的数字信号dS和dM。如果两个半信道的平均接收质量类似，则PLC接收器902中的判定单元判定两个解调信道中的较高者(如果ds>dm，则为数据0；如果ds<dm，则为数据1)。然而，如果一个半信道的平均接收质量比另一个半信道的质量好，则判定单元将较好信道的解调信号与阈值T进行比较，从而忽略较差信道。
关于PLC协议，“保活”信号包括每秒重复约10次的15位分组。表示序列中的每位的音调被传输持续约5毫秒。当SNR受白加性噪声的限制时，15位序列使SNR(信噪比)增大。三个连续15位保活序列在PLC接收器902的检测器中组合以获得附加信噪比。
IC 900被堆叠以适应各种尺寸的PV模块(例如，具有多个子模块的PV模块)。不需要将PLC信号耦接到与PV模块相关联的每个IC。替代地，KA_IN和KA_OUT引脚956、960用于以菊花链链接IC，使得PV模块内的PV子模块串同时打开或关闭。
PWM多路复用和逻辑电路904与或门940结合，响应于来自PLC接收器902或来自KA_IN引脚956的PTO信号。同样地，KA_OUT引脚960上的电压与或门940结合，跟随PLC接收器902或KA_IN引脚956的状态。
IC 900具有监测VPV_P引脚964上的电压的集成UVLO电路。当VPV_P引脚964相对于VPV_M引脚958低于5v时，功率级为高Z并且IC 900不转换功率。当VPV_P引脚964越过8伏时，功率转换开始。
参照图10，描述了用于快速关闭PV模块102(例如，图1)的方法1000的示例。在若干示例中，图1-9中描述的控制器电路100实现方法1000。在图10中，方法1000在1002处开始，其中PV模块102的控制器电路100的接收器电路104(例如，图1)从与PV模块102相关联的发射器电路116接收第一信号108。在图10的1004处，接收器电路104(例如，图1)基于第一信号108将第二信号118从第一状态改变为第二状态。在1006处，控制器电路100的模式控制和功率转换电路106(例如，图1)从与PV模块102相关联的PV单元串122接收DC串电压120。在1008处，模式控制和功率转换电路106(例如，图1)从接收器电路104接收第二信号118。在1010处，模式控制和功率转换电路106(例如，图1)响应于第二信号118被改变为第二状态而从第一模式切换到第二模式。在1012处，模式控制和功率转换电路106(例如，图1)在第二模式中将DC串电压120转换为备用电压124。在1014处，模式控制和功率转换电路106(例如，图1)在第二模式中将备用电压124提供给PV模块102和DC到AC逆变器114之间的DC电力线110、112。
在方法1000的另一个示例中，第一信号108是PLC信号。在该示例中，接收器电路104经由PV模块102和DC到AC逆变器114之间的DC电力线110、112接收PLC信号。在方法1000的另一示例中，发射器电路116在DC电力线110、112上以S-FSK波形传输第一信号108，该S-FSK波形符合SunSpec互操作性规范(用于快速关闭的通信信号，版本34)的PLC协议要求。在控制器电路100的另一个示例中，第一信号108是无线通信信号。在控制器电路100的另一个示例中，第一信号108是有线控制线通信信号。在方法1000的另一个示例中，第二信号118是具有数字逻辑电平的数字信号，该数字逻辑电平表示在第一状态中的第一模式的激活和在第二状态中的第一模式的去激活。
参照图10和11，方法1000的另一个示例从1014继续到1102。在该示例中，控制器电路100(例如，图2)从PV模块204的第一PV子模块206接收DC串电压。第一PV子模块206包括PV单元串122。模式控制和功率转换电路106从第一PV子模块206接收DC串电压120。在图11的1102处，接收器电路104(例如，图2)将第二信号118提供给第二控制器电路202。在图11的1104处，第二控制器电路202(例如，图2)从与PV模块204的第二PV子模块208相关联的第二PV单元串216接收第二DC串电压214。在图11的1106处，第二控制器电路202(例如，图2)响应于第二信号118被改变为第二状态而从第一模式切换到第二模式。在图11的1108处，第二控制器电路202(例如，图2)在第二模式中将第二DC串电压214转换为第二备用电压218。在图11的1110处，第二控制器电路202在第二模式中将第二备用电压218提供给DC电力线110、112，使得第二备用电压218与备用电压124串联。
参照图10-12，方法1000的另一个示例从1110继续到1202，其中响应于接收器电路108将第二信号118改变为第二状态，第二控制器电路202(例如，图2)将第三信号226从第一状态改变为第二状态。在图12的1204处，第二控制器电路202(例如，图2)将第三信号226提供给第三控制器电路222。在图12的1206处，第三控制器电路222(例如，图2)从与PV模块204的第三PV子模块224相关联的第三PV单元串234接收第三DC串电压232。在图12的1208处，第三控制器电路222(例如，图2)响应于第三信号226被改变为第二状态而从第一模式切换到第二模式。在图12的1210处，第三控制器电路222(例如，图2)在第二模式中将第三DC串电压232转换为第三备用电压236。在图12的1212处，第三控制器电路222(例如，图2)在第二模式中将第三备用电压236提供给DC电力线110、112，使得第三备用电压236与备用电压124和第二备用电压218串联。
参照图10和13，方法1000的另一个示例从1014继续到1302，其中模式控制和功率转换电路106(例如，图3)在第一模式中基于DC串电压120将操作电压302提供给DC电力线110、112。备用电压124小于操作电压302。在图13的1304处，模式控制和功率转换电路106(例如，图3)在第二模式中将操作电压与DC电力线解耦。
参照图10和14，方法1000的另一个示例从1014继续到1402。在该示例中，模式控制和功率转换电路106(例如，图3)包括调节器电路(例如，LDO调节器)304和开关装置(S1)306。在图14的1402处，调节器电路304(例如，图3)接收DC串电压120。在图14的1404处，调节器电路304(例如，图3)将DC串电压120转换为备用电压124。在图14的1406处，开关装置306(例如，图3)在输入端子308处从调节器电路304接收备用电压124。在图14的1408处，开关装置306(例如，图3)在控制端子310处从接收器电路104接收第二信号118。在图14的1410处，开关装置(例如，图3)响应于第二信号118被改变为第二状态而经由输出端子312将备用电压124提供给DC电力线110、112。在图14的1412处，开关装置(例如，图3)响应于第二信号118被设置为第一状态而将备用电压124与输出端子312解耦。
参照图10和15，方法1000的另一个示例从1014继续到1502，其中模式控制和功率转换电路106(例如，图7)在第一模式中将DC串电压120转换为已调节的操作电压502。备用电压124小于已调节的操作电压502。在图15的1504处，模式控制和功率转换电路106(例如，图7)在第一模式中将已调节的操作电压502提供给DC电力线110、112。在图15的1506处，模式控制和功率转换电路106(例如，图7)在第二模式中停止将已调节的操作电压502提供给DC电力线110、112。
参照图10、15和16，方法1000的另一个示例从1506继续到1602。在该示例中，模式控制和功率转换电路106(例如，图7)包括开关转换器电路702和转换器控制器电路704。在图16的1602处，开关转换器电路702(例如，图7)接收DC串电压120。在图16的1604处，开关转换器电路702(例如，图7)在第一模式中将DC串电压120转换为已调节的操作电压502。在图16的1606处，开关转换器电路702(例如，图7)在第二模式中将DC串电压120转换为备用电压124。在图16的1608处，转换器控制器电路704从接收器电路104接收第二信号118。在图16的1610处，响应于第二信号118被改变为第二状态，转换器控制器电路704(例如，图7)通过将开关转换器电路702从第一模式切换到第二模式来控制开关转换器电路702。响应于第二信号118被设置为第一状态，转换器控制器电路704将开关转换器电路702切换到第一模式。
参照图17，用于快速关闭PV模块102(例如，图1)的PVRSS 1700的示例包括启动装置1702、发射器电路116和控制器电路100。例如，图17将控制器电路100称为快速关闭控制器电路。启动装置1702在第一状况和第二状况之间切换。第一状况将第四信号1704设置为第一状态以使得系统能够以第一模式操作。例如，图17将第四信号1704称为快速关闭信号。启动装置1702的第二状况将第四信号1704改变为第二状态以触发系统在第二模式的操作。第四信号1704的第一状态例如是激活状态、接通状态、逻辑1状态或表示启用PVRSS 1700的正常操作的任何合适状态。第四信号1704的第二状态例如是去激活状态、关断状态、逻辑0状态或表示禁用PVRSS 1700的正常操作的任何合适状态。
发射器电路116从启动装置1702接收第四信号1704。发射器电路116响应于第四信号1704而生成第一信号108。例如，图17将第一信号108称为KA信号。KA信号可在一帧内传输一次或更多次。该帧可在第一预定时间段内周期性地或异步地传输。在另一个示例中，第一信号108可以是关闭信号。可响应于关闭事件异步地传输关闭信号。关闭信号可被多次传输以确保检测。
控制器电路100包括接收器电路104(例如，图1)以及模式控制和功率转换电路106。以上参照图1-9描述了控制器电路100的各种示例。在各种示例中，PVRSS 1700的控制器电路100实现图10-16中描述的用于快速关闭PV模块的方法的各种示例。
在PVRSS 1700的一个示例中，RLC滤波器126或任何合适的滤波器将带有第一信号108的DC电力线110、112的滤波版本提供给控制器电路100。在PVRSS 1700的另一个示例中，第一信号108是无线通信信号(例如，WiFi、Zigbee或任何合适的无线信号)，并且控制器电路100包括用于从发射器电路116接收第一信号108的无线接收器。在PVRSS 1700的另一个示例中，第一信号108是有线控制线通信信号(例如，电线、电缆、总线或适合于有线控制信号的任何导体)，并且控制器电路100包括用于从发射器电路116接收第一信号108的输入节点。在一个示例中，肖特基二极管128或任何合适的旁路二极管从控制器电路100的输出节点125连接到RLC滤波器126或DC电力线返回部分112。在控制器电路100不输出电压的状况下，肖特基二极管128使DC电流通过。
在PVRSS 1700的另一个示例中，由发射器电路116重复传输第一信号108(例如，KA信号)以允许正常操作。在一个示例中，在对来自DC电力线110、112的通信信号进行滤波和解调之后，控制器电路100重复检测第一信号108的存在。例如，如果在第二预定时间段内检测到至少一个第一信号108，则控制器电路100认为第一信号108存在并以正常模式操作。相反，如果在第二预定时间段内没有检测到第一信号108，则控制器电路100认为不存在第一信号108并以关闭模式操作。第二预定时间段例如小于或等于与第一信号108的重复传输相关联的第一预定时间段。
在PVRSS 1700的另一个示例中，第一信号108(例如，关闭信号)由发射器电路116至少传输一次以禁用正常操作。控制器电路100基于第一信号108的不存在而以正常模式操作。控制器电路100基于第一信号108的存在而以关闭模式操作。在该示例中，控制器电路100处理关闭信号的方式与处理KA信号的方式不同，但即使用于处理关闭信号和KA信号的逻辑不同，也以相同方式控制操作。换句话说，控制器电路100基于KA信号的存在和/或关闭信号的不存在而以正常模式操作，并且基于KA信号的不存在和/或关闭信号的存在而以关闭模式操作。
在PVRSS 1700的另一个示例中，如果检测到至少一个第一信号108，则接收器电路104认为存在第一信号108。为了确保检测，发射器电路116可在第一预定时间期间多次重传第一信号108。相反，如果在第二预定时间期间没有检测到第一信号108，则接收器电路104认为没有第一信号108。
在PVRSS 1700的另一个示例中，第一信号108是PLC信号。在该示例中，控制器电路100经由PV模块102和DC到AC逆变器114之间的DC电力线110、112接收PLC信号。在PVRSS1700的另一个示例中，发射器电路116在DC电力线110、112上以扩展频移键控(S-FSK)波形传输第一信号108，该S-FSK波形符合SunSpec互操作性规范(用于快速关闭的通信信号，版本34)的PLC协议要求。在控制器电路100的另一个示例中，第一信号108是无线通信信号。在控制器电路100的另一个示例中，第一信号108是有线控制线通信信号。
在权利要求的范围内，在所描述的示例中修改是可能的，并且其他示例是可能的。上面描述的各种电路可使用离散部件、IC、处理器、存储器、存储装置和固件的任何合适组合来实现。

Claims (22)

1.一种用于光伏模块即PV模块的控制器电路，包括：
接收器电路，所述接收器电路被配置为从与所述光伏PV模块相关联的发射器电路接收第一信号，其中所述接收器电路被配置为基于所述第一信号将第二信号从第一状态改变为第二状态；以及
模式控制和功率转换电路，所述模式控制和功率转换电路被配置为从与所述PV模块相关联的PV单元串接收DC串电压，从所述接收器电路接收所述第二信号，响应于所述第二信号被改变为所述第二状态而从第一模式切换到第二模式，在所述第二模式中将所述DC串电压转换为备用电压，以及在所述第二模式中将所述备用电压提供给所述PV模块和DC到AC逆变器之间的DC电力线。
2.根据权利要求1所述的控制器电路，其中所述PV模块包括所述控制器电路。
3.根据权利要求1所述的控制器电路，其中所述控制器电路是集成电路即IC。
4.根据权利要求1所述的控制器电路，其中所述备用电压为2.5伏DC或更小。
5.根据权利要求1所述的控制器电路，其中所述发射器电路重复传输所述第一信号以启用所述PV模块的正常操作，其中所述接收器电路被配置为基于所述第一信号的存在而将所述第二信号设置为所述第一状态并且基于所述第一信号的不存在而将所述第二信号改变为所述第二状态。
6.根据权利要求1所述的控制器电路，其中所述第一信号由所述发射器电路至少传输一次以禁用正常操作，其中所述接收器电路被配置为基于所述第一信号的不存在而将所述第二信号设置为所述第一状态并且基于所述第一信号的存在而将所述第二信号改变为所述第二状态。
7.根据权利要求1所述的控制器电路，其中所述第一信号是电力线通信信号即PLC信号、无线通信信号和有线控制线通信信号中的一者。
8.根据权利要求1所述的控制器电路，其中所述第二信号是具有数字逻辑电平的数字信号，所述数字逻辑电平表示在所述第一状态中的所述第一模式的激活和在所述第二状态中的所述第一模式的去激活。
9.根据权利要求1所述的控制器电路，其中所述控制器电路从所述PV模块的第一PV子模块接收所述DC串电压，所述第一PV子模块包括所述PV单元串，其中所述模式控制和功率转换电路被配置为从所述第一PV子模块接收所述DC串电压；
其中所述接收器电路被配置为将所述第二信号提供给第二控制器电路；
其中所述第二控制器电路被配置为从与所述PV模块的第二PV子模块相关联的第二PV单元串接收第二DC串电压，响应于所述第二信号被改变为所述第二状态而从所述第一模式切换到所述第二模式，在所述第二模式中将所述第二DC串电压转换为第二备用电压，以及在所述第二模式中将所述第二备用电压提供给所述DC电力线，使得所述第二备用电压与所述备用电压串联。
10.根据权利要求9所述的控制器电路，其中所述第二控制器电路被配置为响应于所述接收器电路将所述第二信号改变为所述第二状态而将第三信号从第一状态改变为第二状态，并且将所述第三信号提供给第三控制器电路；
其中所述第三控制器电路被配置为从与所述PV模块的第三PV子模块相关联的第三PV单元串接收第三DC串电压，响应于所述第三信号被改变为所述第二状态而从所述第一模式切换到所述第二模式，在所述第二模式中将所述第三DC串电压转换为第三备用电压，以及在所述第二模式中将所述第三备用电压提供给所述DC电力线，使得所述第三备用电压与所述备用电压和所述第二备用电压串联。
11.根据权利要求1所述的控制器电路，其中所述模式控制和功率转换电路被配置为在所述第一模式中将基于所述DC串电压的操作电压提供给所述DC电力线，其中所述备用电压小于所述操作电压；
其中所述模式控制和功率转换电路被配置为在所述第二模式中将所述操作电压与所述DC电力线解耦。
12.根据权利要求1所述的控制器电路，所述模式控制和功率转换电路包括：
调节器电路，所述调节器电路被配置为接收所述DC串电压并且将所述DC串电压转换为所述备用电压；以及
开关装置，所述开关装置被配置为在输入端子处从所述调节器电路接收所述备用电压，在控制端子处从所述接收器电路接收所述第二信号，以及响应于所述第二信号被改变为所述第二状态而经由输出端子将所述备用电压提供给所述DC电力线，其中所述开关装置响应于所述第二信号被设置为所述第一状态而将所述备用电压与所述输出端子解耦。
13.根据权利要求1所述的控制器电路，其中所述模式控制和功率转换电路被配置为在所述第一模式中将所述DC串电压转换为已调节的操作电压并且在所述第一模式中将所述已调节的操作电压提供给所述DC电力线，其中所述备用电压小于所述已调节的操作电压；
其中所述模式控制和功率转换电路被配置为在所述第二模式中停止将所述已调节的操作电压提供给所述DC电力线。
14.根据权利要求13所述的控制器电路，所述模式控制和功率转换电路包括：
开关转换器电路，所述开关转换器电路被配置为接收所述DC串电压，以及在所述第一模式中将所述DC串电压转换为所述已调节的操作电压并且在所述第二模式中将所述DC串电压转换为所述备用电压；以及
转换器控制器电路，所述转换器控制器电路被配置为从所述接收器电路接收所述第二信号，以及响应于所述第二信号被改变为所述第二状态，通过将所述开关转换器电路从所述第一模式切换到所述第二模式来控制所述开关转换器电路，其中所述转换器控制器电路被配置为响应于所述第二信号被设置为所述第一状态而将所述开关转换器电路切换到所述第一模式。
15.一种用于快速关闭光伏模块即PV模块的方法，包括：
在用于所述PV模块的控制器电路的接收器电路处从与所述PV模块相关联的发射器电路接收第一信号；
基于所述第一信号在所述接收器电路处将第二信号从第一状态改变为第二状态；
在所述控制器电路的模式控制和功率转换电路处从与所述PV模块相关联的PV单元串接收DC串电压；
在所述模式控制和功率转换电路处从所述接收器电路接收所述第二信号；
响应于所述第二信号被改变为所述第二状态而将所述模式控制和功率转换电路从第一模式切换到第二模式；
在所述第二模式中在所述模式控制和功率转换电路处将所述DC串电压转换为备用电压；以及
在所述第二模式中将所述备用电压从所述模式控制和功率转换电路提供给所述PV模块和DC到AC逆变器之间的DC电力线。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述控制器电路从所述PV模块的第一PV子模块接收所述DC串电压，所述第一PV子模块包括所述PV单元串，其中所述模式控制和功率转换电路从所述第一PV子模块接收所述DC串电压，所述方法还包括：
将所述第二信号从所述接收器电路提供给第二控制器电路；
在所述第二控制器电路处从与所述PV模块的第二PV子模块相关联的第二PV单元串接收第二DC串电压；
响应于所述第二信号被改变为所述第二状态而将所述第二控制器电路从所述第一模式切换到所述第二模式；
在所述第二模式中在所述第二控制器电路处将所述第二DC串电压转换为第二备用电压；以及
在所述第二模式中将所述第二备用电压从所述第二控制器电路提供给所述DC电力线，使得所述第二备用电压与所述备用电压串联。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括：
响应于所述接收器电路将所述第二信号改变为所述第二状态而在所述第二控制器电路处将第三信号从第一状态改变为第二状态；
将所述第三信号从所述第二控制器电路提供给第三控制器电路；
在所述第三控制器电路处从与所述PV模块的第三PV子模块相关联的第三PV单元串接收第三DC串电压；
响应于所述第三信号被改变为所述第二状态而将所述第三控制器电路从所述第一模式切换到所述第二模式；
在所述第二模式中在所述第三控制器电路处将所述第三DC串电压转换为第三备用电压；以及
在所述第二模式中将所述第三备用电压从所述第三控制器电路提供给所述DC电力线，使得所述第三备用电压与所述备用电压和所述第二备用电压串联。
18.根据权利要求15所述的方法，还包括：
在所述第一模式中将基于所述DC串电压的操作电压从所述模式控制和功率转换电路提供给所述DC电力线，其中所述备用电压小于所述操作电压；以及
在所述第二模式中在所述模式控制和功率转换电路处将所述操作电压与所述DC电力线解耦。
19.根据权利要求15所述的方法，其中所述模式控制和功率转换电路包括调节器电路和开关装置，所述方法还包括：
在所述调节器电路处接收所述DC串电压；
在所述调节器电路处将所述DC串电压转换为所述备用电压；
在所述开关装置的输入端子处从所述调节器电路接收所述备用电压；
在所述开关装置的控制端子处从所述接收器电路接收所述第二信号；
响应于所述第二信号被改变为所述第二状态而经由所述开关装置的输出端子将所述备用电压提供给所述DC电力线；以及
响应于所述第二信号被设置为所述第一状态而将所述备用电压与所述开关装置的所述输出端子解耦。
20.根据权利要求15所述的方法，还包括：
在所述第一模式中在所述模式控制和功率转换电路处将所述DC串电压转换为已调节的操作电压，其中所述备用电压小于所述已调节的操作电压；
在所述第一模式中将所述已调节的操作电压从所述模式控制和功率转换电路提供给所述DC电力线；以及
在所述第二模式中停止将所述已调节的操作电压从所述模式控制和功率转换电路提供给所述DC电力线。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述模式控制和功率转换电路包括开关转换器电路和转换器控制器电路，所述方法还包括：
在所述开关转换器电路处接收所述DC串电压；
在所述第一模式中在所述开关转换器电路处将所述DC串电压转换为所述已调节的操作电压；
在所述第二模式中在所述开关转换器电路处将所述DC串电压转换为所述备用电压；
在所述转换器控制器电路处从所述接收器电路接收所述第二信号；以及
响应于所述第二信号被改变为所述第二状态，通过将所述开关转换器电路从所述第一模式切换到所述第二模式来从所述转换器控制器电路控制所述开关转换器电路，其中所述转换器控制器电路被配置为响应于所述第二信号被设置为所述第一状态而将所述开关转换器电路切换到所述第一模式。
22.一种用于快速关闭光伏模块即PV模块的系统，包括：
启动装置，所述启动装置被配置为在第一状况和第二状况之间切换，其中所述第一状况将第四信号设置为第一状态以使得所述系统能够以第一模式操作，其中所述第二状况将所述第四信号改变为第二状态以触发所述系统在第二模式的操作；
发射器电路，所述发射器电路被配置为从所述启动装置接收所述第四信号，其中所述发射器电路被配置为响应于所述第四信号而生成第一信号；以及
控制器电路，所述控制器电路包括：
接收器电路，所述接收器电路被配置为从所述发射器电路接收所述第一信号，其中所述接收器电路被配置为基于所述第一信号而将第二信号从第一状态改变为第二状态；以及
模式控制和功率转换电路，所述模式控制和功率转换电路被配置为从与所述PV模块相关联的PV单元串接收DC串电压，从所述接收器电路接收所述第二信号，响应于所述第二信号被改变为所述第二状态而从所述第一模式切换到所述第二模式，在所述第二模式中将所述DC串电压转换为备用电压，以及在所述第二模式中将所述备用电压提供给所述PV模块和DC到AC逆变器之间的DC电力线。
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