CN116868469A - 使用ac发电机源的dc光伏输入仿真 - Google Patents

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Abstract

公开了将DC功率从AC源供应到与PV能量存储系统(ESS)逆变器系统相关联的DC PV面板输入的DC供电电路。可以根据DC电流和DC电压来供应DC功率。DC PV面板输入可以通过基于负载的变化(例如电池充电)调节由DC供电电路供应的汲取电流来起作用。DC供电电路可以用于使用预定DC电压电流电压特性(I‑V)曲线上的对应点根据所汲取的电流的变化来调节所供应的DC电压。预定I‑V曲线可以表示与DC PV面板系统相关联的理想I‑V曲线，该DC PV面板系统与PV ESS逆变器系统兼容，由此允许使用通常可能未使用的DC PV面板输入。

Description

使用AC发电机源的DC光伏输入仿真
交叉引用
本申请要求于2021年2月12日提交的美国临时申请第17/175,249号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本文描述的方面通常涉及光伏(PV)系统，更具体地，涉及利用AC发电机源将DC电压耦接到由PV面板电力系统使用的DC PV输入以代替PV面板的PV系统。
背景技术
常规太阳能电池系统通常被配置为根据AC和DC PV面板两者操作，每一者分别产生AC和DC功率，所述AC和DC功率经提供以分离功率逆变器输入以向PV面板电力系统供应PV产生的功率。通常，这种PV系统具有几个AC和DC PV输入。关于DC PV输入，这些输入中的一个或多个通常未被使用，意味着潜在的功率输入保持未被使用。
附图说明
并入本文并形成说明书的一部分的附图示出了本公开的各方面，并与说明书一起进一步用于解释各方面的原理并使相关领域的技术人员能够制造和使用这些方面。
图1示出了本领域已知的示例光伏(PV)面板电力系统的示意图。
图2示出了根据本公开的一个或多个方面的示例PV面板电力系统200和功率流的框图。
图3A示出了根据本公开的一个或多个方面的DC供电电路的框图。
图3B示出了根据本公开的一个或多个方面的如图3A所示的监测电路的示例示意图。
图4示出了使用外部电阻值的变化表示DC供电电路输出的DC电流和电压的变化的曲线图。
图5示出了示出根据本公开的一个或多个方面的DC供电电路的附加细节的框图。
图6A示出了根据本发明的一个或多个方面的示例DC电压电流-电压特性(I-V)曲线。
图6B示出了传统AC到DC转换器的示例DC电压电流-电压特性(I-V)曲线。
图7示出了根据本公开的一个或多个方面的示例处理流程。
将参照附图描述本公开的示例性方面。元件首次出现的附图通常由相应附图标记中最左边的数字表示。
具体实施方式
在以下描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本公开的各方面的透彻理解。然而，所属领域的技术人员将了解，可以在没有这些特定细节的情况下实践所述方面(包含结构、系统和方法)。本文的描述和表示是本领域技术人员用来最有效地将他们工作的实质传达给本领域其他技术人员的常用手段。在其他情况下，没有详细描述公知的方法、过程、部件和电路，以避免不必要地模糊本公开的各方面。
在当今的市场中，商业和家庭通常利用太阳能，并且替代能量市场已经产生了对局部能量存储的需要。最常见的电能存储装置包括电池。太阳能是目前正在使用的顶级替代能源技术之一，并且在住宅和中小型企业中最为常见。太阳能电池板(或者称为PV面板)形成太阳能系统的基本部分，并且可以作为传送DC功率(即，经由DC PV面板，或者称为DC太阳能电池板)的独立部分，以及实现集成微逆变器以传送AC功率(即，经由AC PV面板，或者称为AC太阳能电池板)的那些结合。然而，尽管能量存储装置接受来自AC和DC PV源两者的PV电力，但任何AC功率需要转换为DC功率以对系统电池充电。
大多数新设备利用DC太阳能电池板，而一些传统设备(以及较少量的新设备)利用AC太阳能电池板。在任何情况下，对于安装来说，通常包括几个DC PV输入，其中一些如上所述未被使用。不管在PV面板电力系统内实现的PV面板的类型如何，每个PV面板都需要与AC公用电源连接，蓄电池和终端用户负载连接对接。为此，PV面板电力系统包括PV能量存储系统(ESS)逆变器系统，可以替代地称为主逆变器或主要逆变器，该系统处理PV面板电力系统的总体控制。在此描述的方面涉及DC供电电路，该DC供电电路用作AC电源(例如发电机)与这种PV ESS逆变器系统之间的接口，以便除DC PV面板之外或代替DC PV面板向DC PV输入供应DC功率源。
此外，PV ESS逆变器系统的PV主逆变器可以包括AC PV输入和DCPV输入(这里分别交替地称为AC PV面板输入和DC PV面板输入)。DCPV输入通常用于从DC PV面板接收DC功率，因此当DC PV面板不存在于特定PV面板电力系统中时，这些输入通常保持未使用，系统的潜在功率源未被使用。DC PV输入通常被集成为PV ESS逆变器系统的一部分，该PV ESS逆变器系统调节经由所连接的DC PV面板接收的DC功率以确保以最有效的方式利用DC功率。通常，这些调节技术包括脉宽调制(PWM)控制和/或最大功率点追踪(MPPT)控制。因此，现有的DC PV输入与标准AC到DC转换器不兼容。这是由于PV ESS逆变器系统调节系统汲取通常将AC到DC转换器置于故障或保护状态(例如，短路保护、返送等)的电流量，这在供应到DCPV输入的DC功率源是实际DC PV面板时不会发生。
在此描述的方面解决了这个问题并且促进了AC到DC转换器电路的使用，该AC到DC转换器电路实现了使AC源能够向AC到DC转换器提供AC功率的DC供电电路，该AC到DC转换器使用DC供电电路来向未使用的DC PV面板输入端供应DC功率。为此，本文描述的方面利用根据DC电流和DC电压供应DC功率的DC供电电路。DC PV面板输入可以通过使用前述调节技术(例如PWM、MPPT等)基于负载的变化(例如电池充电)来调节由DC供电电路供应的汲取电流以确保这样做时的最佳效率而起作用。作为响应，DC供电电路可以使用预定电流-电压特性(I-V)曲线上的对应DC电压点根据所汲取的电流来调节所供应的DC电压。预定I-V曲线可以表示与DC PV面板系统相关联的理想I-V曲线，该DC PV面板系统与PV ESS逆变器系统兼容。所供应的DC功率然后可由PV系统用于电池充电和/或将功率传送到形成PV面板电力系统的一部分的负载。
PV面板电力系统的通常操作
图1示出了本领域已知的示例光伏(PV)面板电力系统的示意图。如图1所示，PV面板电力系统100包括主逆变器150，其用作AC PV面板接口104、DC PV面板接口106、电池、电网102和负载108之间的接口。AC PV面板接口104和DC PV面板接口106可以分别表示到ACPV输入156和DC PV输入158的连接，每一个分别与任何适当数量的AC PV面板和DC PV面板相关联。例如，根据特定的应用和功率要求，典型的太阳能电池板电力系统包括大约6至30个太阳能电池板。继续该示例，一个或多个AC PV面板可以包括微逆变器，该微逆变器可以与单个AC PV面板或多于一个AC PV面板相关联。在任何情况下，这些微逆变器中的每一个可以彼此并联连接以形成AC PV面板接口104，其耦接到主逆变器150的AC PV输入156。此外，任何合适数量的DC PV面板的输出可以彼此串联连接，其中，最大电压保持低于主逆变器150所使用的MPPT的最大输入额定值。如果DC PV面板的额定电流足够低，则可以并联连接另外的(例如2个)“串”。不管具体配置和/或DC PV面板互连如何，DCPV面板的聚集形成DCPV面板接口106，DC PV面板接口106耦接到主逆变器150的DC PV输入158。
主逆变器150可以用于独立地将AC和DC功率从AC和/或DC PV面板源路由到与PV面板电力系统100相关联的各种互连部件。主逆变器150可以以并行方式这样做。例如，主逆变器150可以将电力从AC PV面板路由到负载108，而同时将DC功率从DC PV面板路由以对电池充电。
为此，主逆变器150还可以包括功率路由电路164，其用于在PV面板电力系统100的各种部件之间转换(必要时)，调节和路由所供应的AC和DC PV电压。例如，对于DC PV面板，功率路由电路164可以将经由DC PV输入158接收的DC电压转换为用于向主逆变器150供电的调节和控制电压。功率路由电路164还可以被配置为将经调节的DC电压转换为AC电压(例如，经由未在图1中示出但在下面进一步讨论的附加逆变器部件)，该AC电压被传送到负载108以经由负载连接接口162向负载108提供功率。此外，功率路由电路164可以利用经调节的DC电压来对电池充电。
如下面进一步讨论的，为了促进该功能，功率路由电路164可以包括一个或多个继电器、开关、AC-DC转换器、DC-AC逆变器、DC-DC转换器、调节器等，为了简洁起见，在图1中没有详细示出。另外，主逆变器150可实现功率路由控制电路166，其可以包括可彼此结合或独立工作的任何合适数量和/或类型的处理器、硬件和/或软件。例如，功率路由控制电路166可以包括存储可编程指令的存储器，所述可编程指令可以经由任何合适数量和/或类型的硬件处理器(例如，专用集成电路(ASIC)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)、现场可编程门阵列(FPGA)等)来执行。为了提供说明性示例，功率路由控制电路166可以表示存储固件的一个或多个处理器，所述固件被配置为结合处理电路来执行这里关于主逆变器150描述的各种DC功率调节技术。
例如，功率路由电路164可以被配置为监测与PV面板电力系统100相关联的各种操作参数的状态。附加地或可选地，功率路由控制电路166可以与经由功率路由电路164实现的各种部件通信和/或控制各种部件。这样，功率路由电路164和功率路由控制电路166可以彼此结合工作，以确保在适当的时间和在适当的条件下将电力从市电网102、AC PV输入156和DC PV输入158路由到PV面板电力系统100的适当部件。
为此，功率路由控制电路166可以还包括例如传感器、耦接器、功率采样设备等，其可以被配置为测量和/或追踪PV面板电力系统100的一个或多个部件的各种操作参数。这些操作参数可以包括例如输入、输出的电压、电流、功率、幅度、频率等，和/或经由功率路由电路164和/或主逆变器150的一个或多个部件产生的功率。作为另外的示例，并且如在此进一步讨论的，这些操作参数可以与例如经由AC PV输入156接收的AC电压和/或AC电流、经由DCPV输入158接收的DC电压和/或DC电流、电池的状态和/或容量、公用电网102电力的状态、传送到负载108的功率的状态、与被实现为功率路由电路164的一部分的AC-DC转换器和/或DC-AC逆变器相关联的输入和/或输出的状态等相关联。因此，各方面包括耦接到功率路由电路164的各种部件的功率路由控制电路166，其可以通过使用经由适当的信号互连(例如，有线总线)承载的控制和/或数据信号来控制和/或监测。为了简洁起见，图1中未示出这些特定互连以及用于监测PV面板电力系统100的各种部件的状态的部件。主逆变器1250的状态监测和操作可以根据任何合适的技术来执行，包括已知技术。
此外，因为当将电力出售回公用事业公司时，主逆变器150可能潜在地将太阳能产生的AC功率放置到电网102上，所以主逆变器150实施监测和安全措施，这经由功率路由电路164和功率路由控制电路166来促进。这些安全特征确保在停电情况下不向电网102供应AC功率以保护维护工人。例如，尽管当电力被售回公用事业公司时，AC太阳能电池板供应的电压可以被耦接到公用电网102电力，但是自动转换开关152将PV面板电力系统100与公用电网102电力隔离或“孤立”的作用，作为安全措施。一方面，在断电的情况下，功率路由控制电路166可以控制自动转换开关152的状态，以防止经由AC太阳能电池板产生的AC功率经由公用线路接口110被放置到电网102上。
此外，在这种断电的情况下，方面包括主逆变器150向负载108供电。这可以例如经由功率路由电路164将所产生的太阳能从AC PV输入156耦接到负载108，将所产生的太阳能从DC PV输入158耦接到负载108(在DC-AC反转之后)，和/或使用所存储的电池能量将功率从电池耦接到负载108(在DC-AC反转之后)来实现。同样，在任何情况下，自动转换开关152保持断开以在断电期间保持公用事业人员安全。当公用电源恢复时，功率路由控制电路166通过闭合自动转换开关152切换到公用电源。
向DC PV输入供电
如图2所示的PV面板电力系统200和各种部件可以用如图1所示的PV面板电力系统100和各种部件来标识，如本文进一步讨论的，在图2中示出了附加细节和部件。本文所述的方面主要涉及PV面板电力系统200的各种部件，其可以在如图2所示的主逆变器150的外部。特别地，这里描述的各方面集中于AC源202，调节电路204和DC电源DC供电电路206(这里可替换地称为DC电源模块)的功能，DC供电电路206耦接到一个或多个DC PV输入158。同样，主逆变器可以包括任何合适数量的AC PV输入156和DC PV输入158。然而，为了简洁起见，图2所示的PV面板电力系统200仅示出了两个示例性DC PV输入158.1、158.2。此外，用于PV面板电力系统200的通过主逆变器150的AC PV输入和功率路由的功能通常是已知的，并且因此在此不进一步详细解释。各方面包括主逆变器150，该主逆变器150包括任何合适数量的ACPV输入156和DC PV输入158，其中任何合适数量的DC PV输入158经由如图2所示的用于DCPV输入158.1的相应耦接的DC供电电路来接收DC功率。
图2中所示的PV面板电力系统200包括图1中所示的主逆变器150，其具有附加的伴随箭头，以描述为了便于解释，如何将功率路由到各种部件。应当理解，为了简洁起见，在图2中没有示出附加的部件、信号和/或互连。例如，如图2所示的主逆变器150内的各种连接可以包括任何合适数量的功率路由连接以及各种部件之间的数据和/或控制连接。例如，功率路由控制电路166可以与主逆变器150的各种部件和/或主逆变器150所耦接到的其它部件互连、通信和/或控制主逆变器150的各种部件和/或主逆变器150所耦接到的其它部件。作为示例，图1所示的功率路由电路164可以用被包括作为图2所示的主逆变器150的一部分的各种部件来标识。因此，功率路由控制电路166可以被配置为从与主逆变器150相关联和/或耦接到主逆变器150的这些各种部件接收数据，以监测这些部件的状态和/或向这些部件发送控制信号以影响它们各自的状态。
例如，功率路由电路164可以包括DC PV输入158(以及图2中未示出的任何AC PV输入)，以及功率路由接口222、224，其可以被实现为被配置为响应于经由功率路由控制电路166接收到的控制信号而在如图2所示的箭头所指示的方向上选择性地路由功率的任何合适类型的部件。功率路由接口222、224因此可以被实现为具有任何合适数量和/或类型的极和掷的电子可控固态继电器或其他合适类型的电子可控开关。另外，功率路由电路164可以包括DC-AC逆变器220、AC-DC桥式整流器218、DC-DC转换器210、214、DC总线212等。各方面包括附加地或可选地控制这些部件的状态的功率路由控制电路166，可以根据已知的电路设计来实现以实现它们各自的功能，如本文进一步讨论的。
为了提供说明性示例，功率路由控制电路166可以初始地控制DC-DC转换器210的状态，以使用经由DC PV输入158.1接收的所产生的DC功率来对系统电池(电池存储装置216)充电。为此，功率路由控制电路166可以使得DC-DC转换器210、214将DC功率耦接到电池存储装置216。当电池被完全充电时，功率路由控制电路166然后可以控制DC-AC逆变器220和功率路由接口222以将所接收的DC功率转换为AC功率，该AC功率然后被供应给负载108。最后，当超过负载108处使用的功率时，功率路由控制电路166可以通过控制功率路由接口224和自动转换开关152的状态来将转换后的AC功率(即，DC-AC逆变器220的输出)路由到电网。
返回到如图2所示的外部部件，AC源202可以实现为任何合适的AC功率产生的源。例如，AC源202可以被实现为发电机，利用任何合适类型的燃料或替代电源来产生特定频率或频率范围的AC电功率，这取决于主逆变器150的特定应用和/或其中实现主逆变器150的区域。调节电路204是可选的，但是可以实现为任何合适数量和/或类型的电磁干扰(EMI)滤波器，以减少由DC供电电路206产生的开关噪声。调节电路204可以附加地或可选地包括浪涌电流限制器电路，以在AC源202和/或主逆变器150启动时减小浪涌电流。AC源202和调节电路204可以根据任何合适数量和/或类型的部件来实现，以实现该功能，包括已知的设计。
在一个方面中，DC供电电路206配置有AC到DC转换电路，该AC到DC转换电路用于将(经调节的、经滤波的等)AC功率转换为DC功率，然后如图2所示将该DC功率供应给DC PV输入158。如下面进一步讨论的，DC供电电路206还包括一个或多个处理器、控制器等，其功能是使AC到DC转换电路适应于根据DC PV输入158和主逆变器150的部件进行操作。在各方面中，DC供电电路206可根据任何合适的DC电源架构、部件和/或电路来实现，以将AC功率转换成DC功率并通过调节DC电流和/或DC电压来调节DC输出功率以匹配预定的I-V曲线，如本文进一步讨论的。作为示例，可以使用根据PFC技术提供DC功率输出的功率因数校正(PFC)电路来实现DC供电电路206，尽管这是作为示例而非限制，并且本文的各方面可以实现具有如上所述的任何适当设计的DC供电电路。
再次，并且如以下进一步详细讨论的，DC PV输入158.1可以与主逆变器150的其他部件(例如DC-DC转换器210)结合，例如利用DC功率调节技术(例如PWM或MPPT)来响应于电池存储装置216和/或负载108的各种负载改变条件而改变从DC供电电路206汲取的电流。作为响应，DC供电电路206被配置为基于该变化的电流汲取来监测或采样供应给DCPV输入158.1的电流的变化，并且根据这些供应的DC电流变化来调节供应给DC PV输入158.1的DC电压。这些方面包括DC供电电路206通过使用预定I-V曲线上的对应电压点来这样做，该电压点基本上与已知与主逆变器150兼容的DC PV面板的操作相匹配或以其他方式被标识。以此方式，DC供电电路206将由AC源202产生的AC功率转换成类似于DCPV面板通常将产生的DC功率，使得主逆变器150可以以其通常将用于所连接的PV DC面板的方式利用此功率。
图3A示出了根据本公开的一个或多个方面的DC供电电路的框图。图3A中所示的DC供电电路206可以用图2中所示的DC供电电路206来标识，具有关于图3B中所示的监测电路314的附加细节。例如，DC供电电路206可以包括控制器302、存储器304、AC到DC转换器电路306、输入或AC接口308，以及输出或DC接口310。输入或AC接口308可以包括任何适当数量的导电端子、引脚、连接等，被配置为将AC源202耦接到DC供电电路206，这在该示例中是通过如这里关于图2所讨论的调节电路204来实现的。此外，输出或DC接口310同样可以包括任何适当数目的导电端子、引脚、连接等，这些导电端子、引脚、连接等被配置为用于将由AC到DC转换器电路306产生的所供应的DC电压耦接到PV DC输入端(例如：158.1、158.2等)。
图3A中所示的DC供电电路206的各种部件是作为示例而非限制示出的，并且DC供电电路206可以包括比图3A中所示的部件更多、更少或可替换的部件。例如，控制器302和/或存储器304可以在DC供电电路206的外部，或者如图3A所示，被集成为DC供电电路306的一部分。此外，在各个方面，控制器302和存储器304可以被集成到公共部件中，该公共部件可以在DC供电电路206的外部或者被集成为DC供电电路206的一部分。
在各个方面，控制器302可以被实现为任何合适数量和/或类型的处理器、处理电路和/或处理部件，并且被配置为与DC供电电路206的一个或多个部件和/或DC供电电路206外部的部件进行通信、交换数据和/或控制，如本文进一步讨论的。控制器302可以被配置为使用任何合适数量和/或类型的通信协议(例如，I2C)来执行这些各种部件之间的通信，当与不同部件或不同通信协议进行通信时，这些通信协议可以是相同的通信协议。
在各个方面中，存储器304可以被实现为被配置为存储与DC供电电路206的操作和功能相关联的指令、可执行代码和/或任何其他合适的操作参数的任何合适类型的记忆存储装置(例如，非暂态计算机可读介质)。例如，如下面参考图5进一步讨论的，存储器304可以存储可由控制器302执行的指令，以便于在DC功率被供应给DC PV面板输入158.1的同时调节由AC到DC转换器电路306供应的DC电压。作为另一示例，存储器304可以存储用于实现此目的的其它操作参数，例如预定I-V曲线数据，可以根据例如表格格式(例如，作为查找表(LUT))存储，使得DC供电电路306可以调节所供应的DC电压以匹配所存储的预定I-V曲线上的与所采样DC电流相对应的DC电压点，如下文进一步论述。
为此，控制器302可以实现为一个或多个处理器、硬件和/或软件，它们可以彼此结合或独立地工作。例如，控制器302可以访问存储器304，所述存储器304存储可经由任何合适数目和/或类型的硬件处理器(例如，专用集成电路(ASIC)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)、现场可编程门阵列(FPGA)等)执行的可编程指令。为提供说明性示例，方面包含将控制器302实施为一个或多个处理器，所述处理器被配置为结合处理电路执行本文中关于DC供电电路206描述的各种DC电压调节技术。
在一个方面中，控制器302可以用作或实现现有或已知控制器类型的部分，例如降压(buck)PFC控制器，以与AC到DC转换器电路306的各种功能通信和/或控制AC到DC转换器电路306的各种功能。此外，DC供电电路206可以用于实现现有或已知DC电源模块的部分，以提供AC到DC转换功能，从而向DC PV输入158.1输出变化范围的DC电压。作为示例，DC供电电路206可以实现为具有部件号AIF04ZPFC的PFC模块，其由Boca Raton,FL的雅特生嵌入式技术(Artesyn EmbeddedTechnologies)有限公司制造。然而，本文所描述的方面可以进一步修改此PFC模块的操作以促进如本文所论述的DC电压的调节，从而根据将由所连接的DC PV面板呈现的I-V曲线来仿真DC电压调节。
例如，控制器302可以提供根据由Dallas,TX的德克萨斯器械(TexasInstruments)有限公司制造的降压PFC控制器部件号UCC29910A的功能，以控制AC到DC转换器电路306的功能。在一些方面，控制器302可以与市场上可买到的DC供电电路206(例如，前述的雅特生(Artesyn)模块)集成在一起或者形成市场上可买到的DC供电电路206的一部分。在其它方面中，控制器302可以包括经修改(例如，经由固件修改)的市售控制器。
然而，在另外的方面中，控制器302可以是被配置为控制和调节由DC供电电路306供应的DC功率输出的定制芯片解决方案，DC供电电路306可以被实现为被配置为执行指令集以实现如在此关于图5进一步详细讨论的功能的任何合适类型的处理器和/或控制器。因此，在控制器302是定制解决方案的方面中，控制器302可以在DC供电电路206的外部或者与DC供电电路206分离。或者，根据这些方面，控制器302可以集成为DC供电电路206的一部分。下面进一步讨论根据商业上可用的解决方案、修改的商业上可用的解决方案以及根据这些方面中的每一个的完全定制的解决方案的DC供电电路206的功能和操作。
例如，对于其中控制器302被实现为修改的或定制的控制器的在此描述的方面，降压PFC控制器或其他合适类型的DC电源控制器的功能可以被修改和/或实现为便于如在此讨论的由AC到DC转换器电路306供应的DC电压的调节，从而根据将由连接的DC PV面板呈现的I-V曲线来仿真DC电压调节。作为示例，各方面包括作为定制解决方案的控制器302，被配置被配置为监测由DC供电电路206(例如，经由DC电压感测电路502，如这里参考图5进一步讨论的)供应的DC输出电压，和/或监测由DC供电电路206(例如，经由电流感测电路510，如这里参考图5进一步讨论的)供应的DC电流。这样，控制器302可用于根据DC PV面板的I-V曲线来仿真DC功率。
然而，图3A和图3B示出了关于被实现为如上所述的现成解决方案的控制器302的附加细节。例如，在DC供电电路206被实现为上述雅特生PFC模块的方面中，这种模块具有电压调节(Vadj)设置，其允许在标称设置的范围内调节所供应的DC电压。在AIF04ZPFC PFC模块上，这通过在具有特定值的两个引脚之间连接外部电阻器来实现，其在图3A中示为电阻器312。在图4中示出了在该布置中连接的电阻器312的值与由DC供电电路206输出的DC电压之间的关系。因此，各方面包括使用监测电路314来控制电阻器312的电阻值，电阻器312可以实现为电子可调节电阻器。因此，电阻器312可以具有根据控制器320传输的控制信号经由数字控制来调节的电阻，控制器320根据图3B中进一步详细示出的任何合适的通信协议用监测电路314来标识。应当注意，诸如上述雅特生模块的商业上可获得的解决方案使用固定的电阻值，并且不能以这种方式调节电阻器312的电阻。
因此，现在转到图3B，根据在此描述的各方面的一个选项是实现监测电路314，该监测电路可以包括被配置为监测由AC到DC转换器电路306供应到DC PV输入158.1的DC输出功率的单独的控制器320。控制器320可以根据如上针对控制器302所述的任何合适数量和/或类型的处理器和/或控制器来实现。各方面包括控制器320例如通过经由DC电流感测电路318对由DC供电电路206供应的DC电流进行采样来执行该功能。因此，DC电流感测电路318可以用任何合适数量和/或类型的部件(例如，已知值的一个或多个电阻器)来实现，以便控制器320识别DC电流感测电路318两端的电压降，这可以以与控制器302类似或相同的方式来执行，如图5所示，控制器302经由电阻器510两端的电压降来监测所供应的DC电流，这将在下面进一步讨论。响应于测量或采样的DC电流，各方面包括控制器320计算电阻器312的相应电阻值，以匹配由AC到DC转换器电路306供应的DC电压的采样或测量的DC输出电压。这可以例如使用DC电压感测电路316对DC输出电压进行采样(或与DC输出电压成比例的电压)来执行。DC电压感测电路可以包括任何合适数量和/或类型的部件以促进该功能，并且可以以类似于或等同于控制器302经由DC电压感测502来监测所供应的DC电压的方式来这样做，如图5所示和这里所讨论的。
各方面包括控制器320从采样的DC电流值确定匹配期望的查找表电压的电阻器312的电阻值。换言之，控制器320可以根据所连接的DC PV面板的I-V曲线来确定AC到DC转换器电路306输出到PV DC输入的经调节的DC电压，然后设置电阻器312的电阻，使得控制器302致使AC到DC转换器电路306根据该电阻来提供该所需的DC输出电压。此外，例如，当DC供电电路206被实现为独立模块(例如，前述雅特生PFC模块)，并且控制器302未被使用和/或控制器302的功能不可用(例如，控制器302和/或其功能不可访问或不可能修改其功能)时，这些方面可能特别有用。
然而，如果Vadj的值被简单地调节和设置，则DC供电电路206的DC输出电压变为产生固定DC输出电压(至少暂时地)的固定值，并且如这里所讨论的，DC输出电压需要基于所供应的DC电流来调节。此外，使用DC供电电路206的Vadj引脚可能不提供期望的调节范围和/或可能不便于以确保PV DC输入被供应有精确追踪与所连接的DC PV面板匹配的I-V曲线的DC电压的方式对该DC输出电压进行精细粒度控制。因此，在此描述的方面可以利用控制由AC到DC转换器电路306输出的DC电压的替代方式，例如，如以下关于图5进一步讨论的。
图5示出了示出根据本公开的一方面的DC供电电路206的附加细节的框图。具体地，图5示出了与图3所示的AC到DC转换器电路306相关联的附加细节，以及控制器302和AC到DC转换器电路306之间的接口。在图5所示的示例中，AC到DC电路306经由调节电路204从AC源206接收AC功率，尽管这也是可选部件。因此，AC到DC转换器电路306经由如图所示的桥式整流器电路接收AC电压，并根据DC电流和DC电压将所产生的DC功率供应给DC PV面板输入(在该示例中为PVDC输入158.1)。
在各个方面中，除了控制器302和调节电路204之外，图5所示的AC到DC转换器电路306可以包括图5所示的任何部件，或者这些部件的较小子集。作为示例，AC到DC转换器电路306可以包括如图5上部所示的二极管、电阻器、电感器、电容器和晶体管508的布置。在各种方面中，其它部件(例如，DC电压感测电路502、驱动器电路504、偏置电源506和晶体管510)可并入为DC供电电路206的一部分或在DC供电电路206外部。
控制器302可以以任何合适的方式(例如经由有线总线、迹线和/或互连)与如图5所示的这些部件中的每一者对接。偏置供电电路506和晶体管510是可选部件，但可存在以使控制器能够调节经由晶体管510施加到AC到DC转换器电路306的轨中的一者的偏置电压，这对于根据已知技术的启动条件可尤其有用。因此，没有提供偏置电源506和晶体管510的操作和功能的附加细节。
在一个方面中，控制器302被配置为监测由AC到DC转换器电路306供应的DC电压和DC电流，并且使用这些监测值中的一个或多个来调节由AC到DC转换器电路306输出的DC电压。为此，如图5所示的架构500包括DC电压感测电路502，其可以包括任何合适数量和/或类型的部件，以便于控制器302对由AC到DC转换器电路306产生的DC电压输出进行采样，包括为此的已知技术。因此，DC电压感测502可以向控制器302提供采样电压，该采样电压可以表示由AC到DC转换器电路306输出的实际DC电压或者与由AC到DC转换器电路306输出的DC电压成比例的电压。在任何情况下，控制器302被配置为使用采样的DC电压值来确定由AC到DC转换器电路306输出的实际DC电压。
此外，AC到DC转换器电路包括晶体管508，其具有经由驱动器电路504耦接到控制器302的栅极端子。驱动器电路504可以用任何数目和/或类型的部件来实施以促进控制器302驱动晶体管508的栅极电压在其漏极端子和源极端子之间传导或不传导，包括用于此的已知技术、设计和配置。因此，各方面包括控制器302根据例如脉宽调制(PWM)控制技术来调制或改变栅极端子的电压，从而调节由AC到DC转换器电路306供应的DC输出电压。换言之，控制器302可以向驱动器电路504发送控制信号，以使得AC到DC转换器电路在DC功率被供应给DC PV面板输入158.1时经由脉宽调制(PWM)控制来调节DC电压。
同样，由AC到DC转换器电路306供应的DC功率具有DC电压和DC电流。在一个方面中，控制器302可以附加地或替代地对经由耦接到晶体管508的漏极端子的电阻器510两端的电压降供应给AC到DC转换器电路306的DC电流进行采样。因此，采样的DC电流可以表示由AC到DC转换器电路306供应的实际DC电流或与由AC到DC转换器电路306供应的DC电流成比例的DC电流。在任何情况下，控制器302被配置为使用采样的DC电流值来确定由AC到DC转换器电路306输出的实际DC电流。
各方面包括控制器302使用由AC到DC转换器电路306提供的采样DC电流来使AC到DC转换器电路306在DC功率被供应给DC PV输入158.1的同时调节供应给DC PV输入158.1的DC电压。各方面包括控制器302使AC到DC转换器电路306输出DC电压以匹配预定I-V曲线上对应于采样DC电流的点的DC电压点。同样，预定的I-V曲线可以与DCPV面板系统相关联，该DC PV面板系统与PV面板电力系统兼容。例如，预定的I-V曲线可以表示基于典型的DC PV面板系统的理想I-V曲线，其可以从现场研究、校准测试、平均测试数据等确定。
理想的I-V曲线可以作为单个预定的I-V曲线(例如，以具有任何合适的粒度级别的表格格式)存储在存储器304中，该I-V曲线将由控制器102使用并且可以根据如上所述的测试数据来确定。或者，各方面包括存储器304存储若干预定I-V曲线(例如，以具有任何适当粒度级别的表格格式)。不同的I-V曲线可以以这样的方式存储，使得用相应的I-V曲线数据来识别特定的DC PV面板“轮廓”。DC PV面板轮廓可以包括例如若干DC PV面板(或对应I-V曲线数据的DC PV面板的数目范围)，DC PV面板制造商数据，诸如地理位置信息(例如纬度数据)等区域数据。DC PV面板简档和对应I-V曲线可经由附加测试数据，从现有或先前安装的系统的已知特性，可从相同区域中的类似类型的安装获得的公共I-V曲线数据等来获得。
因此，在控制器302从若干存储的I-V曲线中选择适当的预定I-V曲线的方面，该选择可以基于一个或多个条件，在制造和/或安装期间编程的设置，和/或其他合适的因素。作为说明性示例，控制器302可以与主逆变器150的一个或多个部件通信，尽管为了简洁起见这些附加连接未在图中示出。通过该通信，控制器302可以获得关于PV面板电力系统200的参数，诸如主逆变器150和/或其部件的制造商、先前或当前使用的DC PV面板、诸如制造商的电池数据、电池数量、电池容量信息、电池状态(例如，当前电池电平)、一天中的时间等。使用这些参数中的一个或多个，控制器302可以选择预定的I-V曲线。例如，如果控制器302确定DC-DC转换器210使用特定类型的MPPT实现来对电池存储装置216充电(例如，由特定制造商标识的已知算法)，则控制器302可以选择与DC-DC转换器210使用的算法兼容和/或最适合的I-V曲线，以实现该MPPT功能。DC供电电路206
在任何情况下，虽然AC源202可以提供稳定的AC电压，但DC PV输入158.1可从AC到DC转换器电路306汲取一定量的电流，该电流量基于与PV面板电力系统200相关联的负载的变化、基于电池充电的特定阶段等而随时间改变。例如，DC PV输入158.1可以耦接到由PV面板电力系统200实现的最大功率点追踪器(MPPT)电路，其例如可以是DC-DC转换器210和/或214的功能部件。作为MPPT电路的功能的一部分，DC PV输入158.1可以改变从AC到DC转换器电路306汲取的电流量以追踪特定的I-V曲线，即MPPT电路被配置为根据特定的识别的I-V曲线来确定从AC到DC转换器电路306汲取的DC电流。通常，该I-V曲线与DC PV面板系统相关联，但是在这种情况下，实际上与AC到DC转换器电路306相关联，AC到DC转换器电路306以模拟DC PV面板系统I-V曲线的方式调节DC电压。因此，通过经由上述电流采样功能监测所供应的DC电流的变化，各方面包括控制器302确定在任何时间点和/或根据任何合适的采样时间表由DC PV输入158汲取的所供应的DC电流。控制器302然后可以响应于DC电流的变化来调节所供应的DC电压，使得供应给DCPV输入158.1的DC电压对应于与所供应的DC电流相匹配的预定I-V曲线上的点。下面参考图6A至图6B进一步讨论该功能。
图6A示出了根据本公开的各方面的DC PV面板系统的示例I-V曲线，而图6B示出了常规AC到DC转换器的示例I-V曲线。如图6A所示，示例DC PV面板系统的I-V曲线包括理想的I-V曲线602，由于连接的PV面板之间的分路损耗和/或串联损耗，其它I-V曲线也是可能的。另外，由于失配损耗，DC PV面板I-V曲线可能不同于理想的I-V曲线，当DC PV面板不均匀地暴露于阳光时可能发生失配损耗。如通常已知的，经由PV面板电力系统200实现的MPPT电路监测DC PV面板的最大功率点，该最大功率点将在白天随着太阳强度和角度、面板温度、阴影、面板健康等而变化。
然后，MPPT电路调节相应的DC-DC转换器(例如，DC-DC转换器210和/或214)的输入电压，以使用通常由DC PV面板供应的汲取电流向DC PV面板输入158.1来提供匹配的负载。为此，MPPT电路试图将DC PV面板I-V曲线识别为该最大功率点追踪过程的一部分，该最大功率点追踪过程可以如上所述针对各种失配、操作条件等而变化。MPPT系统可以被配置为连续地或根据特定采样时间表(例如，每30秒一次、每分钟一次等)来这样做。因此，当DC PV面板的I-V曲线显著偏离理想的I-V曲线时，MPPT电路可能需要大量的时间和处理资源来识别用于MPPT目的的I-V曲线。通过将DC PV面板的理想I-V曲线602实现为预定的I-V曲线(或根据这些方面的另一合适的I-V曲线)，本文描述的方面使得能够经由由主逆变器150实现的MPPT电路来有效地识别DC PV面板的I-V曲线，与使用实际的DC PV面板系统相比，这可以使用更少的时间和更少的处理资源来发生。例如，并参考图6A，各方面包括AC到DC转换器电路306响应于DC PV输入158.1汲取对应于理想I-V曲线602上的点604处的电流值的电流(通过例如MPPT电路功能)，将DC输出电压调节为理想I-V曲线602上的点606处的电压值。
此外，并且现在转到图6B，典型的电源(例如AC到DC转换器)具有I-V曲线，其指示作为保护措施的电流限制或返送。因为MPPT电路被设计成移动超过电压极限到达乘积I*V提供最大功率的点，所以这种MPPT电路与标准AC或DC电源不兼容。相反，这样的标准功率转换器产生电压的快速降低，通常是如图6B所示的返送，以降低部件上的应力。因此，通过使用模拟根据DC PV面板I-V曲线(例如，理想DC PVI-V曲线)供应的功率的智能和动态操作，本文描述的方面使得AC到DC转换器306能够与由PV面板电力系统实现的MPPT电路协作地起作用。换言之，在此描述的这些方面使得DC供电电路206能够在不使用电流限制或返送措施的情况下将DC功率供应到DC PV面板输入，由此确保与PV电源板系统(例如PV电源板系统200)的兼容性，并且更具体地，确保与根据此类系统使用的DC PV输入的兼容性。
这里描述的各方面使用MPPT电路作为DC PV输入158.1如何确定从AC到DC转换器电路306汲取的电流量的示例。然而，PV电源板系统200使用MPPT电路是作为示例而非限制。在此描述的这些方面可以根据实现任何合适类型的PV DC控制和调节(例如PWM控制)的PV电源板系统来起作用，该PV电源板系统可以利用DC供电电路206可以匹配或以其他方式利用的特定I-V曲线的标识和使用来提供DC电压输出调节。
图7示出了根据本公开的一个方面的示例处理流程。参考图7，处理流程700可以是由一个或多个处理器和/或存储设备执行和/或以其他方式与一个或多个处理器和/或存储设备相关联的计算机实现的方法。这些处理器和/或存储设备可以例如与DC供电电路206、控制器302和/或存储器304相关联，例如，如这里参考图3所示和所述。在一方面中，可以经由执行存储在合适的存储介质(例如，诸如存储器304的非暂态性计算机可读存储介质)上的指令的一个或多个处理器(例如，控制器302)结合DC供电电路206来执行处理流程700。
过程流程700可以通过接收(框702)经由AC源产生的交流(AC)电压来开始。这可以包括例如DC供电电路206和/或AC到DC转换器电路306，其接收经由AC源202产生的AC电压，如这里参考例如图3A所讨论的。
过程流程700可以包括使用所接收的(框702)AC电压来根据DC电流和DC电压向DC光伏(PV)面板输入供应(框704)DC功率。这可以包括例如DC供电电路206和/或AC到DC转换器电路306，其将DC输出电压供应给DC PV输入158.1，如这里例如参考图3A所讨论的。
处理流程700可以包括对所供应的DC电流和/或所供应的DC电压(框704)进行采样(框706)。这可以包括例如控制器302对DC供电电路206和/或AC到DC转换器电路306向DC PV输入158.1供应的DC电压和DC电流进行采样，如这里例如参考图3A所讨论的。处理流程700可以包括使用采样的(框706)DC电流来调节(框708)所供应的(框704)DC电压。这可以包括，例如，在DC电源由DC输出电压供应给DC PV输入158.1的同时，调节由DC供电电路206和/或AC到DC转换器电路306供应的DC电压，如这里参考图3A所讨论的。以这种方式调节DC电压可以被执行以匹配与预定I-V曲线上的点相关联的DC电压，该预定I-V曲线对应于例如图6A所示的DC PV输入158.1所汲取的采样DC电流。同样，该预定I-V曲线可以对应于与DC PV面板系统相关联的理想I-V曲线，该DC PV面板系统经由DC PV输入158.1与PV面板电力系统兼容。
结论
在此讨论的示例部件被描述为与功率路由电路164和功率路由控制电路166相关联，以便于解释而非限制，并且功率路由电路164和功率路由控制电路166的这些部件可以被集成为一个设备，或者被分离成经由主逆变器150实现的任何合适数量的部件。
上述具体方面的描述将充分揭示本公开的通常性质，使得其他人可以通过应用本领域技术人员的知识，容易地修改和/或适应于各种应用，这些具体方面不需要过多的实验，并且不脱离本公开的通常概念。因此，基于在此呈现的教导和指导，这种适配和修改旨在处于所公开的方面的等效物的含义和范围内。应当理解，本文的措辞或术语是为了描述而非限制的目的，使得本说明书的术语或措辞将由技术人员根据教导和指导来解释。
说明书中对“一个方面”、“一方面”、“示例性方面”等的引用表示所描述的方面可以包括特定特征、结构或特性，但是每个方面不一定包括该特定特征、结构或特性。此外，这些短语不一定是指相同的方面。此外，当结合一方面描述特定特征、结构或特性时，认为结合其它方面(无论是否明确描述)来影响此类特征、结构或特性在所属领域的技术人员的知识范围内。
本文描述的示例性实施例提供了说明性示例而不是限制性的。其它示例性方面是可能的，并且可以对示例性方面进行修改。因此，本说明书并不意味着限制本公开。相反，本公开的范围仅根据所附权利要求及其等同物来限定。
各方面可以用硬件(例如，电路)、固件、软件或其任何组合来实现。实施例还可以实现为存储在机器可读介质上并由一个或多个处理器读取和执行的指令。机器可读介质可以包括用于以机器(例如，计算装置)可读形式存储或传输信息的任何机制。例如，机器可读介质可以包括只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；磁盘存储介质；光学存储介质；闪存装置；电、光、声或其它形式的传播信号(例如，载波、红外信号、数字信号等)等。此外，固件、软件、例程、指令可在本文中描述为执行某些动作。然而，应当理解，这样的描述仅仅是为了方便，并且这样的动作实际上是由计算设备、处理器、控制器或执行固件、软件、例程、指令等的其它设备引起的。此外，可以由通用计算机来执行任何实现变化。
出于此论述的目的，术语“处理电路”或“处理器电路”应理解为电路、处理器、逻辑或其组合。例如，电路可以包括模拟电路、数字电路、状态机逻辑、其它结构电子硬件或其组合。处理器可以包括微处理器、数字信号处理器(DSP)或其它硬件处理器。处理器可用指令“硬编码”以执行根据本文所述方面的对应功能。或者，处理器可存取内部和/或外部存储器以检索存储在存储器中的指令，所述指令在由处理器执行时执行与处理器相关联的对应功能和/或与其中包含处理器的部件的操作相关的一个或多个功能和/或操作。
在这里描述的一个或多个示例性方面中，处理电路可以包括存储数据和/或指令的存储器。存储器可以是任何公知的易失性和/或非易失性存储器，包括例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存、磁存储介质、光盘、可擦除可编程只读存储器(EPROM)和可编程只读存储器(PROM)。存储器可以是不可移动的、可移动的或两者的组合。

Claims (20)

1.一种直流(DC)供电电路，包括：
输入接口，被配置为接收经由交流(AC)源产生的AC电压；
AC到直流(DC)转换器电路，被配置为使用经由所述AC源产生的所述AC电压以根据DC电流和DC电压向DC光伏(PV)面板输入供应DC功率；以及
控制器，被配置为用于对由所述AC到DC转换器电路供应的所述DC电流和所述DC电压进行采样，并且使所述AC到DC转换器电路在所述DC功率被供应至所述DC PV面板输入时调节所述DC电压以匹配与对应于采样的DC电流的预定电流-电压特性(I-V)曲线上的DC电压点相关联的DC电压，
其中，所述DC PV面板输入与PV面板电力系统相关联，并且
其中，所述预定I-V曲线与DC PV面板系统相关联，所述DC PV面板系统与所述PV面板电力系统兼容。
2.根据权利要求1所述的DC供电电路，其中，所述预定I-V曲线表示与所述DC PV面板系统相关联的理想I-V曲线。
3.根据权利要求1所述的DC供电电路，其中，所述DC PV面板输入耦接到最大功率点追踪器(MPPT)电路，所述MPPT电路被配置为将从所述AC到DC转换器电路汲取的所述DC电流确定为供应的DC电流，并使用所述供应的DC功率来对与所述PV面板电力系统相关联的电池进行充电。
4.根据权利要求3所述的DC供电电路，其中，所述MPPT电路被配置为根据所述预定I-V曲线确定从所述AC到DC转换器电路汲取的所述DC电流。
5.根据权利要求1所述的DC供电电路，其中，所述AC到DC转换器电路被配置为在不使用电流限制或返送的情况下将所述DC功率供应到所述DC PV面板输入。
6.根据权利要求1所述的DC供电电路，其中，所述控制器被配置为使得所述AC到DC转换器电路在所述DC功率被供应给所述DC PV面板输入时经由脉宽调制(PWM)控制调节所述DC电压。
7.根据权利要求1所述的DC供电电路，其中，所述DC供电电路包括：功率因数校正(PFC)DC供电电路，并且
其中，所述控制器包括降压PFC控制器。
8.一种直流(DC)供电电路中的计算机实现的方法，包括：
接收经由交流(AC)源产生的AC电压；
使用经由所述AC源产生的所述AC电压，根据DC电流和DC电压经由AC到DC转换器电路将DC功率供应到DC光伏(PV)面板输入；
采样由AC到DC转换器电路供应的DC电流和DC电压；以及
在所述DC功率被供应到所述DC PV面板输入时调节所述DC电压以匹配与对应于采样的DC电流的预定电流-电压特性(I-V)曲线上的DC电压点相关联的DC电压，
其中，所述DC PV面板输入与PV面板电力系统相关联，并且
其中，所述预定I-V曲线与DC PV面板系统相关联，所述DC PV面板系统与所述PV面板电力系统兼容。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述预定I-V曲线表示与所述DC PV面板系统相关联的理想I-V曲线。
10.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：
使用最大功率点追踪器(MPPT)电路来确定从所述AC到DC转换器电路汲取的所述DC PV面板输入的所述DC电流作为所述供应的DC电流；以及
使用所述供应的DC功率来对与所述PV面板电力系统相关联的电池进行充电。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，使用所述MPPT追踪器电路来确定汲取的所述DCPV面板输入的所述DC电流的动作包括：
使用所述MPPT电路根据所述预定的I-V曲线来确定从所述AC到DC转换器电路汲取的所述DC电流。
12.根据权利要求8所述的方法，其中，将所述DC功率供应到所述DC PV面板输入的动作包括：在不使用限流或返送的情况下供应所述DC功率。
13.根据权利要求8所述的方法，其中，在所述DC功率被供应给所述DC PV面板输入时调节所述DC电压的动作包括：使用脉宽调制(PWM)控制来调节所述DC电压。
14.一种非暂态性计算机可读介质，其上存储有指令，所述指令在由与直流(DC)供电电路相关联的一个或多个处理器执行时，使得所述DC供电电路：
接收经由交流(AC)源产生的AC电压；
使AC到直流(DC)转换器电路根据DC电流和DC电压使用经由所述AC源产生的所述AC电压向DC光伏(PV)面板输入供应DC功率；
采样由所述AC到DC转换器电路供应的所述DC电流和所述DC电压，以及
使得所述AC到DC转换器电路在所述DC功率被供应至所述DC PV面板输入时调节所述DC电压，以匹配与对应于采样的DC电流的预定电流-电压特性(I-V)曲线上的DC电压点相关联的DC电压，
其中，所述DC PV面板输入与PV面板电力系统相关联，并且
其中，所述预定I-V曲线与DC PV面板系统相关联，所述DC PV面板系统与所述PV面板电力系统兼容。
15.根据权利要求14所述的非暂态性计算机可读介质，其中，所述预定I-V曲线表示与所述DC PV面板系统相关联的理想I-V曲线。
16.根据权利要求14所述的非暂态性计算机可读介质，其中，所述DCPV面板输入耦接到最大功率点追踪器(MPPT)电路，所述MPPT电路被配置为将从所述AC到DC转换器电路汲取的所述DC电流确定为所述供应的DC电流，并使用所述供应的DC功率来对与所述PV面板电力系统相关联的电池进行充电。
17.根据权利要求16所述的非暂态性计算机可读介质，其中，所述MPPT电路被配置为根据所述预定I-V曲线确定从所述AC到DC转换器电路汲取的所述DC电流。
18.根据权利要求14所述的非暂态性计算机可读介质，进一步具有存储于所述非暂态性计算机可读介质上的指令，所述指令在由所述一个或多个处理器执行时，使得所述DC供电电路在不使用电流限制或返送的情况下将所述DC功率供应到所述DC PV面板输入。
19.根据权利要求14所述的非暂态性计算机可读介质，进一步具有存储于所述非暂态性计算机可读介质上的指令，所述指令在由所述一个或多个处理器执行时，使得所述DC供电电路致使所述AC到DC转换器电路在所述DC功率被供应到所述DC PV面板输入时经由脉宽调制(PWM)控制调节所述DC电压。
20.根据权利要求14所述的非暂态性计算机可读介质，其中，所述DC供电电路包括功率因数校正(PFC)DC供电电路，并且
其中，与所述DC供电电路相关联的所述一个或多个处理器与降压PFC控制器相关联。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11489455B2 (en) 2020-08-13 2022-11-01 Entrantech Inc. AC and persistent DC co-distritbution
US11777323B2 (en) 2020-08-13 2023-10-03 Entrantech Inc. Sequential power discharge for batteries in a power system
US11831167B2 (en) * 2021-08-13 2023-11-28 Entrantech Inc. Persistent Dc circuit breaker

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8796884B2 (en) * 2008-12-20 2014-08-05 Solarbridge Technologies, Inc. Energy conversion systems with power control
US9263895B2 (en) * 2007-12-21 2016-02-16 Sunpower Corporation Distributed energy conversion systems
US20120215372A1 (en) * 2008-12-15 2012-08-23 Array Converter Inc. Detection and Prevention of Hot Spots in a Solar Panel
US20100157632A1 (en) * 2008-12-20 2010-06-24 Azuray Technologies, Inc. Energy Conversion Systems With Power Control
US8228697B2 (en) * 2009-07-20 2012-07-24 General Electric Company Systems, methods, and apparatus for operating a power converter
US8970068B2 (en) * 2011-02-10 2015-03-03 Draker, Inc. Pseudo-random bit sequence generation for maximum power point tracking in photovoltaic arrays
WO2014080337A2 (en) 2012-11-26 2014-05-30 Koninklijke Philips N.V. Signal-level based control of power grid load systems
ES2570356T3 (es) * 2013-02-27 2016-05-18 Optistring Tech Ab Método de conversión de CC - CA
GB2516414A (en) 2013-05-28 2015-01-28 Meb Engineering & Commercial Services Ltd Residential Domestic Uninterruptable Power Supply
JP6479425B2 (ja) * 2014-11-07 2019-03-06 ユーケーシー エレクトロニクス（ホンコン）カンパニー．， リミテッド 最大電力点追跡装置及び太陽電池モジュールの評価方法
WO2016100406A1 (en) * 2014-12-16 2016-06-23 Sinewatts, Inc. Dispatchable photovoltaic panel with fully integrated energy storage and grid interactive power conversion
BE1023677B1 (nl) * 2016-04-29 2017-06-13 Futech Bvba Werkwijze en inrichting voor het ontladen van een energie-opslagsysteem in een zonnepaneelinstallatie
US10931104B2 (en) * 2017-05-30 2021-02-23 Solaredge Technologies Ltd. System and method for interconnected elements of a power system
US10541544B2 (en) * 2017-09-08 2020-01-21 Miasolé Hi-Tech Corp. Multiple current source prioritization circuit with overvoltage protection
KR20190097896A (ko) 2018-02-13 2019-08-21 주식회사 하나이엔티 Ess를 이용한 양방향성 다기능 부하장치
CN108964097B (zh) * 2018-07-24 2020-07-31 山东大学 抽水蓄能与可再生能源发电协同运行系统及方法
US10998730B1 (en) * 2019-04-26 2021-05-04 NeoVolta, Inc. Adaptive solar power battery storage system
WO2021014449A1 (en) * 2019-07-24 2021-01-28 Solarwat Ltd. High voltage photovoltaic systems using mini/micro solar cells

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