DE112012007202T5 - Systems and methods for controlling regulators for maximum power point tracking - Google Patents

Systems and methods for controlling regulators for maximum power point tracking Download PDF

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    • G05F1/66Regulating electric power
    • G05F1/67Regulating electric power to the maximum power available from a generator, e.g. from solar cell
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben eines Reglers für das Maximum Power Point Tracking (MPPT-Reglers), der einen Schalterkreis enthält, ausgelegt, Leistung zwischen einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss zu übertragen, enthält folgende Schritte: (a) in einem ersten Betriebsmodus des MPPT-Reglers Veranlassen einer ersten Schaltvorrichtung des Schalterkreises, bei einem festen Tastverhältnis zu arbeiten; und (b) in einem zweiten Betriebsmodus des MPPT-Reglers Veranlassen einer Regel-Schaltvorrichtung des Schalterkreises, wiederholt zwischen ihrem leitenden und nichtleitenden Zustand umzuschalten, um einen aus einer an den Eingangsanschluss elektrisch angeschlossenen Photovoltaikvorrichtung ausgekoppelten Betrag an Leistung zu maximieren.One method of operating a Maximum Power Point Tracking (MPPT) controller, which includes a switch circuit configured to transfer power between an input terminal and an output terminal, includes the following steps: (a) in a first operating mode of the MPPT controller Causing a first switching device of the switching circuit to operate at a fixed duty cycle; and (b) in a second mode of operation of the MPPT controller, causing a switching device of the switching circuit to repeatedly switch between its conducting and non-conducting states to maximize an amount of power coupled out of a photovoltaic device electrically connected to the input port.

Description

Hintergrund background

Photovoltaikzellen erzeugen eine Spannung, die mit dem Strom, den Zellen-Betriebsbedingungen, der Zellenphysik, Zellendefekten und Zellenbeleuchtung variiert. Ein mathematisches Modell für eine Photovoltaikzelle, wie sie in 1 dargestellt ist, modelliert den Ausgangsstrom als:

Figure DE112012007202T5_0002
worin

IL
= photogenerierter Strom
RS
= Reihenwiderstand
RSH
= Nebenschlusswiderstand
I0
= Sättigungs-Rückwärtsstrom
n
= Dioden-Idealitätsfaktor (1 für eine ideale Diode)
q
= Elementarladung
k
= Boltzmann-Konstante
T
= absolute Temperatur
I
= Ausgangsstrom an Zellenklemmen
V
= Spannung an Zellenklemmen Für Silizium bei 25 °C: kT/q = 0,0259 V.
Photovoltaic cells generate a voltage that varies with current, cell operating conditions, cell physics, cell defects and cell illumination. A mathematical model for a photovoltaic cell, as in 1 is shown modeling the output current as:
Figure DE112012007202T5_0002
wherein
I L
= photogenerated stream
R S
= Series resistance
R SH
= Shunt resistance
I 0
= Saturation reverse current
n
= Diode ideality factor (1 for an ideal diode)
q
= Elementary charge
k
= Boltzmann constant
T
= absolute temperature
I
= Output current at cell terminals
V
= Voltage at cell terminals For silicon at 25 ° C: kT / q = 0.0259 V.

Typische Zellen-Ausgangsspannungen sind niedrig und hängen von der Bandlücke des zum Herstellen der Zelle verwendeten Materials ab. Die Zellen-Ausgangsspannungen können bei Siliziumzellen nur ein halbes Volt betragen, weit unterhalb der zum Laden von Batterien oder zum Treiben der meisten anderen Lasten benötigten Spannung. Wegen dieser niedrigen Spannungen sind Zellen typischerweise miteinander in Reihe geschaltet, um ein Modul oder eine Anordnung mit einer viel höheren Ausgangsspannung als der durch eine einzelne Zelle erzeugten zu bilden. Außerdem sind manchmal zwei oder mehr Strings aus mehreren Photovoltaikzellen elektrisch parallel geschaltet, um die Kapazität zu erhöhen. Typical cell output voltages are low and depend on the bandgap of the material used to make the cell. The cell output voltages can be as low as half a volt for silicon cells, well below the voltage needed to charge batteries or drive most other loads. Because of these low voltages, cells are typically connected in series with one another to form a module or array with a much higher output voltage than that produced by a single cell. In addition, sometimes two or more strings of multiple photovoltaic cells are electrically connected in parallel to increase the capacity.

Photovoltaikzellen in der realen Welt weisen oft einen oder mehrere mikroskopische Defekte auf. Diese Zelldefekte können Fehlanpassungen von Reihenwiderstand RS, Nebenschlusswiderstand RSH und photogeneriertem Strom IL von Zelle zu Zelle in einem Modul verursachen. Weiter kann die Zellenbeleuchtung von Zelle zu Zelle in einem System von Photovoltaikzellen variieren und kann sogar von Zelle zu Zelle in einem Modul variieren, aus Gründen, wie etwa von Bäumen geworfenen Schatten, Vogelkot, der Teile einer Zelle oder eines Moduls abschattet, Staub, Schmutz und anderen Effekten. Diese Fehlanpassungen bei der Beleuchtung können von Tag zu Tag und mit der Tageszeit variieren – ein Schatten kann sich während eines Tages über einem Modul verschieben, und Regen kann Staub oder Schmutz wegwaschen, der eine Zelle abschattet. Photovoltaic cells in the real world often have one or more microscopic defects. These cell defects can cause mismatch of series resistance R S , shunt resistance R SH, and photogenerated current I L from cell to cell in one module. Further, the cell illumination may vary from cell to cell in a system of photovoltaic cells, and may even vary from cell to cell in a module, for reasons such as tree shadows, bird droppings, shielding parts of a cell or module, dust, dirt and other effects. These lighting mismatches can vary from day to day and with the time of day - a shadow can shift over a module during a day, and rain can wash away any dust or dirt that shades a cell.

Nach Gl. 1 ist die Ausgangsspannung am größten bei Ausgangsstrom null, und die Ausgangsspannung V fällt nichtlinear mit steigendem Ausgangsstrom I ab. 2 stellt den Effekt steigenden Stroms dar, der aus einer Photovoltaikvorrichtung bei konstanter Beleuchtung gezogen wird. Wenn der Strom I unter konstanter Beleuchtung erhöht wird, fällt die Spannung V langsam ab, aber wenn der Strom I auf einen Ausgangsstrom nahe dem Photostrom IL erhöht wird, fällt die Ausgangsspannung V scharf ab. Ähnlich erhöht sich die Zellenleistung, das Produkt aus Strom und Spannung, wenn sich der Strom I erhöht, bis die abfallende Spannung V den Effekt des steigenden Stroms überwindet, worauf weitere Erhöhungen des aus der Zelle gezogenen Stroms I bewirken, dass sich die Leistung P rapide verringert. Bei einer gegebenen Beleuchtung weist jede Zelle, jedes Modul und jede Anordnung von Zellen und Modulen daher einen Maximum Power Point (MPP, Punkt maximaler Leistung) auf, der die Spannungs-Strom-Kombination darstellt, bei der die Ausgangsleistung aus der Vorrichtung maximiert ist. Der MPP einer Zelle, eines Moduls oder einer Anordnung ändert sich mit der Temperatur und der Beleuchtung, und daher ändert sich der photogenerierte Strom IL. Der MPP einer Zelle, eines Moduls oder einer Anordnung kann auch durch Faktoren wie Abschatten und/oder Altern der Zelle, des Moduls oder der Anordnung beeinflusst werden. According to Eq. 1, the output voltage is greatest at output current zero, and the output voltage V drops non-linearly with increasing output current I. 2 represents the effect of increasing current drawn from a photovoltaic device under constant illumination. When the current I is increased under constant illumination, the voltage V drops slowly, but when the current I is increased to an output current near the photocurrent I L , the output voltage V drops sharply. Similarly, the cell power, the product of current and voltage, increases as the current I increases until the falling voltage V overcomes the effect of the rising current, whereupon further increases in the current I drawn from the cell cause the power P to rapidly decrease reduced. For a given illumination, each cell, module and array of cells and modules therefore has a maximum power point (MPP) representing the voltage-current combination at which the output power from the device is maximized. The MPP of a cell, a module, or an array changes with temperature and illumination, and therefore the photogenerated current I L changes . The MPP of a cell, module, or assembly may also be affected by factors such as shading and / or aging of the cell, module, or assembly.

Regler für das Maximum Power Point Tracking (MPPT) zum Betreiben einer Photovoltaikvorrichtung bei oder nahe ihrem Maximum Power Point wurden vorgeschlagen. Diese Regler bestimmen typischerweise eine MPP-Spannung und einen -Strom für eine an ihren Eingang angeschlossene Photovoltaikvorrichtung und justieren ihre effektive Impedanz, um die Photovoltaikvorrichtung beim MPP zu halten. Maximum Power Point Tracking (MPPT) controllers for operating a photovoltaic device at or near its maximum power point have been proposed. These regulators typically determine an MPP voltage and current for a photovoltaic device connected to its input and adjust its effective impedance to hold the photovoltaic device at the MPP.

Photovoltaikvorrichtungen werden typischerweise einem oder mehreren Fertigungstests unterworfen. Zum Beispiel wird eine Photovoltaikvorrichtung oft unter Verwendung eines „Flashtests“ gekennzeichnet, bei dem die Vorrichtung Licht bekannter Lichtstärke ausgesetzt wird, wie etwa aus einer Lichtquelle von „1 Sonne" (1000 Watt pro Quadratmeter), während eine Last der Vorrichtung von Leerlauf bis Kurzschluss oder umgekehrt durchläuft. Spannungs- und Stromdaten werden während des Lastdurchlaufs aufgezeichnet, und Leerlaufspannung (Voc), Kurzschlussstrom (Isc) und Leistung am Maximum Power Point (Pmp) der Vorrichtung werden aus den aufgezeichneten Daten bestimmt. Diese Kenngrößen der Vorrichtung werden zum Beispiel verwendet, um die Qualität der Vorrichtung sicherzustellen und/oder Vorrichtungen gemäß Voc, Isc und/oder Pmp auszusortieren. Photovoltaic devices are typically subjected to one or more manufacturing tests. For example, a photovoltaic device is often characterized using a "flash test" in which the device is exposed to light of known intensity, such as from a "1 sun" (1000 watts per square meter) light source, while a load of the device is from open to short Voltage and current data are recorded during the load sweep, and open circuit voltage (Voc), short circuit current (Isc) and maximum power point (Pmp) power of the device are determined from the recorded data These characteristics of the device are used, for example to ensure the quality of the device and / or to screen out devices according to Voc, Isc and / or Pmp.

Als weiteres Beispiel werden Photovoltaikvorrichtungen oft einmal oder mehrmals während der Fertigung der Vorrichtung „Elektrolumineszenz-Prüfungen“ (EL-Prüfungen) unterworfen. Die EL-Prüfung umfasst Treiben eines Prüfstroms durch die Photovoltaikvorrichtung in einer Richtung entgegengesetzt zu der, in der der Strom normalerweise durch die Vorrichtung fließt, und dadurch Veranlassen der Vorrichtung, infrarotes Licht auszusenden. Das infrarote Licht wird abgebildet, um Fehlstellen der Vorrichtung zu erkennen, wie etwa Risse in der Vorrichtung, und trägt dadurch dazu bei, die Qualität der Vorrichtung sicherzustellen. As another example, photovoltaic devices are often subjected to electroluminescent (EL) tests one or more times during manufacture of the device. The EL test involves driving a test current through the photovoltaic device in a direction opposite to that in which the current normally flows through the device, thereby causing the device to emit infrared light. The infrared light is imaged to detect imperfections of the device, such as cracks in the device, thereby helping to ensure the quality of the device.

Eine Photovoltaikvorrichtung kann auch Rückwärtsstrom ausgesetzt werden, d.h. Strom, der durch die Vorrichtung in einer entgegengesetzten Richtung zu der im Normalbetrieb fließt. Man betrachte zum Beispiel ein Szenario, in dem ein erster und ein zweiter String von Photovoltaikvorrichtungen elektrisch parallel geschaltet werden und jeder String mehrere in Reihe geschaltete Photovoltaikvorrichtungen enthält. Vorwärtsstrom fließt durch beide Strings, falls die Strings identische Strom-Spannungs-Kennlinien aufweisen, wobei die Strom-Spannungs-Kennlinie eines Strings sowohl von seinen physikalischen Eigenschaften als auch seinen Betriebsbedingungen abhängt. Man betrachte zum Beispiel eine Situation, in der der erste String starkem Sonnenlicht ausgesetzt ist und der zweite String hauptsächlich abgeschattet ist. Dieser Beleuchtungsunterschied bewirkt, dass der erste String einen größeren photogenerierten Strom erzeugt als der zweite String, sodass die Strings verschiedene Strom-Spannungs-Kennlinien aufweisen, die möglicherweise dazu führen, dass Rückwärtsstrom durch den zweiten String fließt. A photovoltaic device may also be exposed to reverse current, i. Current flowing through the device in an opposite direction to that in normal operation. For example, consider a scenario in which a first and a second string of photovoltaic devices are electrically connected in parallel and each string contains a plurality of photovoltaic devices connected in series. Forward current flows through both strings if the strings have identical current-voltage characteristics, with the current-voltage characteristic of a string depending on both its physical properties and operating conditions. For example, consider a situation where the first string is exposed to strong sunlight and the second string is mostly shadowed. This illumination difference causes the first string to produce a larger photogenerated current than the second string, so the strings have different current-to-voltage characteristics that may potentially cause reverse current to flow through the second string.

Zusammenfassung Summary

In einer Ausführungsform enthält ein Verfahren zum Betreiben eines Reglers für das Maximum Power Point Tracking (MPPT-Reglers), der einen Schaltkreis enthält, ausgelegt, Leistung zwischen einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss zu übertragen, folgende Schritte: (a) in einem ersten Betriebsmodus des MPPT-Reglers Veranlassen einer ersten Schaltvorrichtung des Schaltkreises, bei einem festen Tastverhältnis zu arbeiten; und (b) in einem zweiten Betriebsmodus des MPPT-Reglers Veranlassen einer Regel-Schaltvorrichtung des Schaltkreises, wiederholt zwischen ihrem leitenden und nichtleitenden Zustand umzuschalten, um einen aus einer an den Eingangsanschluss elektrisch angeschlossenen Photovoltaikvorrichtung ausgekoppelten Leistungsbetrag zu maximieren. In one embodiment, a method of operating a maximum power point tracking (MPPT) controller including a circuit configured to transfer power between an input port and an output port comprises the steps of: (a) in a first mode of operation of the MPPT controller causing a first switching device of the circuit to operate at a fixed duty cycle; and (b) in a second mode of operation of the MPPT controller, causing a control switching device of the circuit to repeatedly switch between its conductive and non-conductive states to maximize a power output coupled out of a photovoltaic device electrically coupled to the input terminal.

In einer Ausführungsform enthält ein Verfahren zum Prüfen einer mit einem Eingangsanschluss eines Reglers für das Maximum Power Point Tracking (MPPT-Reglers) elektrisch verbundenen Photovoltaikvorrichtung, wobei der MPPT-Regler einen dafür ausgelegten Schaltkreis enthält, Leistung zwischen dem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss des MPPT-Reglers zu übertragen, folgende Schritte: (a) Treiben eines Prüfstroms in den Ausgangsanschluss des MPPT-Reglers; (b) Erkennen des Vorhandenseins des Prüfstroms; und (c) als Reaktion auf das Erkennen des Vorhandenseins des Prüfstroms Veranlassen des Schaltkreises, einen Weg für den Prüfstrom vom Ausgangsanschluss zur Photovoltaikvorrichtung vorzusehen. In one embodiment, a method of testing a photovoltaic device electrically connected to an input terminal of a Maximum Power Point Tracking (MPPT) controller, the MPPT controller including a circuit therefor, includes power between the input port and an output port of the MPPT controller. To transfer the regulator, the following steps: (a) driving a test current into the output terminal of the MPPT controller; (b) detecting the presence of the test current; and (c) in response to detecting the presence of the test current, causing the circuit to provide a path for the test current from the output terminal to the photovoltaic device.

In einer Ausführungsform enthält ein Regler für das Maximum Power Point Tracking (MPPT-Regler) einen Eingangs- und einen Ausgangsanschluss, einen Schaltkreis, ausgelegt, Leistung zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangsanschluss des MPPT-Reglers zu übertragen, und ein Regel-Untersystem. Das Regel-Untersystem ist ausgelegt, (a) in einem ersten Betriebsmodus des MPPT-Reglers eine erste Schaltvorrichtung des Schaltkreises zu veranlassen, bei einem festen Tastverhältnis zu arbeiten, und (b) in einem zweiten Betriebsmodus des MPPT-Reglers eine Regel-Schaltvorrichtung des Schaltkreises zu veranlassen, wiederholt zwischen ihrem leitenden und nichtleitenden Zustand umzuschalten, um einen aus einer an den Eingangsanschluss elektrisch angeschlossenen Photovoltaikvorrichtung ausgekoppelten Betrag an elektrischer Leistung zu maximieren. In one embodiment, a Maximum Power Point Tracking (MPPT) controller includes an input and an output port, a circuit configured to transfer power between the input and output ports of the MPPT controller, and a control subsystem. The control subsystem is configured to (a) cause a first switching device of the circuit to operate at a fixed duty cycle in a first operating mode of the MPPT controller, and (b) in a second operating mode of the MPPT controller, a control switching device of the Circuit to repeatedly switch between its conducting and non-conducting state to one from one to the Input terminal electrically connected photovoltaic device to maximize disengaged amount of electrical power.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

1 zeigt ein Modell einer Photovoltaikzelle. 1 shows a model of a photovoltaic cell.

2 zeigt eine Kurve von Spannung und Leistung als Funktion des Stroms für eine Photovoltaikzelle. 2 shows a graph of voltage and power as a function of current for a photovoltaic cell.

3 stellt ein Photovoltaik-Stromerzeugungssystem gemäß einer Ausführungsform dar, das einen MPPT-Regler enthält, der mindestens zwei Betriebsmodi umfasst. 3 FIG. 10 illustrates a photovoltaic power generation system according to an embodiment including an MPPT controller including at least two modes of operation.

4 stellt EL-Testen einer Photovoltaikvorrichtung des Stromerzeugungssystems nach 3 gemäß einer Ausführungsform dar. 4 verifies EL testing of a photovoltaic device of the power generation system 3 according to an embodiment.

5 stellt Flash-Testen der Photovoltaikvorrichtung des Stromerzeugungssystems nach 3 gemäß einer Ausführungsform dar. 5 detects flash testing of the photovoltaic device of the power generation system 3 according to an embodiment.

6 stellt Rückwärtsstrombetrieb der Photovoltaikvorrichtung des Stromerzeugungssystems nach 3 gemäß einer Ausführungsform dar. 6 restores reverse current operation of the photovoltaic device of the power generation system 3 according to an embodiment.

7 stellt ein mögliches Verfahren zum Betreiben des MPPT-Reglers nach 3 gemäß einer Ausführungsform dar. 7 sets forth a possible method of operating the MPPT controller 3 according to an embodiment.

8 stellt gemäß einer Ausführungsform ein Verfahren zum Bestimmen dar, ob eine Betriebsart mit festem Tastverhältnis geeignet ist. 8th According to one embodiment, illustrates a method of determining whether a fixed duty cycle mode is appropriate.

9 stellt gemäß einer Ausführungsform ein weiteres Verfahren zum Bestimmen dar, ob eine Betriebsart mit festem Tastverhältnis geeignet ist. 9 According to one embodiment, another method of determining whether a fixed duty cycle mode is appropriate.

10 stellt gemäß einer Ausführungsform ein Verfahren zum Bestimmen dar, wann eine Betriebsart mit festem Tastverhältnis zu verlassen ist. 10 According to one embodiment, illustrates a method of determining when to exit a fixed duty cycle mode.

11 stellt gemäß einer Ausführungsform ein weiteres Verfahren zum Bestimmen dar, wann eine Betriebsart mit festem Tastverhältnis zu verlassen ist. 11 According to one embodiment, another method of determining when to exit a fixed duty cycle mode.

12 stellt gemäß einer Ausführungsform ein weiteres Photovoltaik-Stromerzeugungssystem dar, das einen MPPT-Regler enthält, der mindestens zwei Betriebsmodi umfasst. 12 According to one embodiment, it is another photovoltaic power generation system that includes an MPPT controller that includes at least two modes of operation.

13 stellt gemäß einer Ausführungsform ein Photovoltaik-Stromerzeugungssystem dar, das mehrere MPPT-Regler enthält, wobei jeder MPPT-Regler mindestens zwei Betriebsmodi umfasst. 13 According to one embodiment, it is a photovoltaic power generation system including multiple MPPT controllers, each MPPT controller comprising at least two modes of operation.

14 stellt gemäß einer Ausführungsform ein Photovoltaik-Stromerzeugungssystem dar, das drei parallel geschaltete Strings des MPPT-Reglers von 3 umfasst. 14 According to one embodiment, it is a photovoltaic power generation system that includes three parallel strings of the MPPT controller of FIG 3 includes.

15 zeigt eine Kurve des Rückwärtsstroms über der Spannung für eine Photovoltaikzelle. 15 shows a curve of the reverse current versus voltage for a photovoltaic cell.

16 zeigt gemäß einer Ausführungsform ein Beispiel einer linearen Ausgangs-Strom-Spannungs-Kennlinie. 16 shows, according to one embodiment, an example of a linear output current-voltage characteristic.

17 zeigt gemäß einer Ausführungsform ein Beispiel einer nichtlinearen Ausgangs-Strom-Spannungs-Kennlinie. 17 shows, according to one embodiment, an example of a non-linear output current-voltage characteristic.

Genaue Beschreibung der Ausführungsformen Detailed description of the embodiments

Wie oben beschrieben, kann ein MPPT-Regler benutzt werden, um eine Photovoltaikvorrichtung bei oder nahe ihrem MPP zu betreiben. Jedoch stören herkömmliche MPPT-Regler typischerweise bei der Fertigungsprüfung der Photovoltaikvorrichtung. Zum Beispiel können herkömmliche MPPT-Regler einen Rückwärts-Prüfstrom verhindern und/oder sich überhitzen, wenn sie der EL-Prüfung unterworfen werden. Als weiteres Beispiel ändern sich Übertragungskennlinien herkömmlicher MPPT-Regler während der Flash-Prüfung und stören dadurch bei der Bestimmung von Voc, Isc und Pmp. Demgemäß können Photovoltaikvorrichtungen typischerweise während der Fertigungsprüfung der Vorrichtung nicht an herkömmliche MPPT-Regler elektrisch angeschlossen sein. As described above, an MPPT controller can be used to operate a photovoltaic device at or near its MPP. However, conventional MPPT controllers typically interfere with manufacturing testing of the photovoltaic device. For example, conventional MPPT controllers can prevent backward test current and / or overheat when subjected to EL testing. As another example, transfer characteristics of conventional MPPT controllers change during the flash test and thereby interfere with the determination of Voc, Isc and Pmp. Accordingly, photovoltaic devices typically can not be electrically connected to conventional MPPT controllers during factory testing of the device.

Diese Einschränkung herkömmlicher MPPT-Regler ist ein besonders ernster Nachteil in Anwendungen, in denen mehrere MPPT-Regler mit mehreren Photovoltaikvorrichtungen in einem Gehäuse zusammengebaut sind. In diesen Anwendungen sehen die MPPT-Regler typischerweise einen Teil der Zwischenverbindung zwischen den Photovoltaikvorrichtungen vor. Somit sind provisorische Steckverbinder erforderlich, um die Photovoltaikvorrichtungen während der Fertigungsprüfung miteinander zu verbinden, da die MPPT-Regler während der Prüfung nicht vorhanden sein können. This limitation of conventional MPPT controllers is a particularly serious drawback in applications where multiple MPPT controllers are assembled with multiple photovoltaic devices in a single package. In these applications, the MPPT controllers typically provide a portion of the interconnect between the photovoltaic devices. Thus, temporary connectors are required to interconnect the photovoltaic devices during the manufacturing test because the MPPT controllers may not be present during the test.

Außerdem können sich herkömmliche MPPT-Regler überhitzen oder anderweitig falsch arbeiten, wenn sie Rückwärtsstrom ausgesetzt sind. Demgemäß sind herkömmliche MPPT-Regler möglicherweise nicht für Anwendungen mit parallel geschalteten Strings geeignet. In addition, conventional MPPT controllers may overheat or otherwise operate incorrectly when exposed to reverse current. Accordingly, conventional MPPT controllers may not be suitable for parallel string applications.

Die Anmelder entwickelten jedoch MPPT-Regler, die eins oder mehrere der oben beschriebenen Probleme teilweise oder vollständig überwinden. Diese MPPT-Regler umfassen einen Betriebsmodus mit festem Tastverhältnis, zusätzlich zu einem oder mehreren weiteren Betriebsmodi, und ermöglichen dadurch, dass die Regler während einer oder mehreren Fertigungsprüfungen und/oder mit Rückwärtsstrom verwendet werden. Zum Beispiel unterstützen bestimmte Ausführungsformen der Regler Flash- oder EL-Prüfungen. Demgemäß vereinfachen die hier beschriebenen neuen MPPT-Regler potenziell Fertigung und Prüfung von Photovoltaikvorrichtungen, insbesondere in Anwendungen, die eine Anzahl in einem Gehäuse zusammengebauter Photovoltaikvorrichtungen und MPPT-Regler enthalten. Applicants, however, have developed MPPT controllers that partially or completely overcome one or more of the problems described above. These MPPT controllers include a fixed duty cycle mode of operation in addition to one or more other operating modes, thereby allowing the regulators to be used during one or more manufacturing tests and / or with reverse current. For example, certain embodiments of the controllers support flash or EL tests. Accordingly, the new MPPT controllers described herein potentially facilitate fabrication and testing of photovoltaic devices, particularly in applications that include a number of photovoltaic devices and MPPT controllers assembled in a package.

3 stellt ein Stromerzeugungssystem 300 dar, das einen MPPT-Regler 302 enthält, der zwischen einer Photovoltaikvorrichtung 304 und einer Last 306 elektrisch angeschlossen ist. Wie unten beschrieben, unterstützt der MPPT-Regler 302 zumindest einen Betriebsmodus mit festem Tastverhältnis und einen MPPT-Betriebsmodus und ermöglicht dadurch potenziell die Fertigungsprüfung der Photovoltaikvorrichtung 304 mit daran elektrisch angeschlossenem MPPT-Regler 302 und unterstützt potenziell Rückwärtsstrombetrieb. 3 represents a power generation system 300 This is an MPPT controller 302 that is between a photovoltaic device 304 and a load 306 electrically connected. As described below, the MPPT controller supports 302 at least one fixed duty cycle mode of operation and an MPPT operating mode, thereby potentially enabling the manufacturing test of the photovoltaic device 304 with electrically connected MPPT controller 302 and potentially supports reverse current operation.

Der MPPT-Regler 302 enthält einen Eingangsanschluss 308, enthaltend die Eingangsklemmen 310, 312, und einen Ausgangsanschluss 314, enthaltend die Ausgangsklemmen 316, 318. Eine positive Klemme 320 der Photovoltaikvorrichtung 304 ist elektrisch an die Eingangsklemme 310 angeschlossen, und eine negative Klemme 322 der Photovoltaikvorrichtung 304 ist elektrisch an die Eingangsklemme 312 angeschlossen, sodass die Photovoltaikvorrichtung 304 mit dem Eingangsanschluss 308 elektrisch in Reihe geschaltet ist. Die Klemmen 310, 320 bilden einen Teil eines positiven Versorgungsknotens oder einer Versorgungsschiene (Vddh), und die Klemmen 312, 322 bilden einen Teil eines Referenz-Versorgungsknotens oder einer -Versorgungsschiene (Vss). Die Photovoltaikvorrichtung 304 ist zum Beispiel ein Photovoltaikmodul, enthaltend eine Vielzahl von miteinander verbundenen Photovoltaikzellen, eine Einfach-Photovoltaikzelle oder eine Mehrfach-Photovoltaikzelle. The MPPT controller 302 includes an input port 308 containing the input terminals 310 . 312 , and an output terminal 314 containing the output terminals 316 . 318 , A positive clamp 320 the photovoltaic device 304 is electrically connected to the input terminal 310 connected, and a negative terminal 322 the photovoltaic device 304 is electrically connected to the input terminal 312 connected so that the photovoltaic device 304 with the input connector 308 electrically connected in series. The clamps 310 . 320 form part of a positive supply node or supply rail (Vddh), and the terminals 312 . 322 form part of a reference supply node or supply rail (Vss). The photovoltaic device 304 For example, a photovoltaic module including a plurality of interconnected photovoltaic cells, a single photovoltaic cell or a multiple photovoltaic cell.

Das System 300 enthält wahlweise einen oder mehrere Eingangskondensatoren 324, die über dem Eingangsanschluss 308 elektrisch verbunden sind. Die Kondensatoren 324 helfen, die Welligkeitskomponente des Eingangsstroms Iin des Reglers 302 zuzuführen und tragen dadurch dazu bei, den Betrag des Welligkeitsstroms zu minimieren, der durch die Photovoltaikvorrichtung 304 fließt. Ein niedriger Betrag des Welligkeitsstroms durch die Photovoltaikvorrichtung 304 begünstigt wiederum effiziente Funktion der Vorrichtung. In bestimmten Ausführungsformen, in denen der MPPT-Regler 302 bei einer relativ hohen Frequenz schaltet, wie etwa bei 500 Kilohertz oder höher, sind die Kondensatoren 324 Vielschicht-Keramikkondensatoren, um geringe Kondensatorgröße und lange Kondensatorlebensdauer zu begünstigen. The system 300 optionally includes one or more input capacitors 324 that over the input terminal 308 are electrically connected. The capacitors 324 help, the ripple component of the input current Iin of the regulator 302 thereby helping to minimize the amount of ripple current passing through the photovoltaic device 304 flows. A low amount of ripple current through the photovoltaic device 304 in turn favors efficient operation of the device. In certain embodiments, where the MPPT controller 302 switching at a relatively high frequency, such as at 500 kilohertz or higher, are the capacitors 324 Multilayer ceramic capacitors to favor small capacitor size and long capacitor life.

Der MPPT-Regler 302 enthält einen Schaltkreis 326, der über dem Eingangsanschluss 308 elektrisch verbunden ist. Der Schaltkreis 326 enthält eine Regel-Schaltvorrichtung 328, die zwischen der Eingangsklemme 310 und einem Schaltknoten Vx elektrisch verbunden ist, und eine freilaufende Schaltvorrichtung 330, die zwischen dem Schaltknoten Vx und der Eingangsklemme 312 elektrisch verbunden ist. Die Ausgangsklemme 316 ist mit dem Schaltknoten Vx elektrisch verbunden, und die Ausgangsklemme 318 ist mit der Eingangsklemme 312 elektrisch verbunden. In diesem Dokument umfasst eine Schaltvorrichtung, ohne darauf beschränkt zu sein, einen bipolaren Sperrschichttransistor, einen Feldeffekttransistor (z.B. einen N-Kanal- oder P-Kanal-Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET), wie etwa einen lateral diffundierten Metall-Oxid-Halbleiter-Transistor (LDMOS), einen Sperrschicht-Feldeffekttransistor, einen Metall-Halbleiter-Feldeffekttransistor), einen bipolaren Sperrschichttransistor mit isoliertem Gate, einen Thyristor oder einen steuerbaren Siliziumgleichrichter. Obwohl die Schaltvorrichtungen 328, 330 als N-Kanal-Anreicherungs-Feldeffekttransistoren gezeigt sind, könnten die Schaltvorrichtungen 328, 330 durch alternative Schaltvorrichtungen ersetzt werden, ohne vom Geltungsbereich des Vorliegenden abzuweichen. The MPPT controller 302 contains a circuit 326 that is above the input connector 308 electrically connected. The circuit 326 contains a control switching device 328 between the input terminal 310 and a switching node Vx is electrically connected, and a free-running switching device 330 between the switching node Vx and the input terminal 312 electrically connected. The output terminal 316 is electrically connected to the switching node Vx, and the output terminal 318 is with the input terminal 312 electrically connected. In this document, a switching device includes, but is not limited to, a bipolar junction transistor, a field effect transistor (eg, an N-channel or P-channel metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET), such as a laterally diffused metal oxide Semiconductor transistor (LDMOS), a junction field effect transistor, a metal-semiconductor field effect transistor), an insulated gate bipolar junction transistor, a thyristor, or a controllable one Silicon rectifier. Although the switching devices 328 . 330 As N-channel enhancement field effect transistors, the switching devices could 328 . 330 be replaced by alternative switching devices without departing from the scope of the present.

Die Last 306 ist mit dem Ausgangsanschluss 314 elektrisch in Reihe geschaltet, um einen Teil einer Ausgangsschaltung 332 zu bilden, die die Last 306 mit dem Schaltkreis 326 elektrisch verbindet. Die Last 306 enthält zum Beispiel einen Umrichter oder ein Batterieladegerät. Ein oder mehrere Ausgangskondensatoren 334 sind über der Last 306 elektrisch verbunden, um die Welligkeitskomponente des Ausgangsstroms Iout zu absorbieren. Die Kondensatoren 334 sind jedoch wahlweise in Ausführungsformen weggelassen, wo die Last 306 bedeutende Kapazität enthält, wie etwa in Ausführungsformen, wo die Last 306 ein Umrichter mit bedeutender Eingangskapazität ist. In bestimmten Ausführungsformen, in denen der MPPT-Regler 302 bei einer relativ hohen Frequenz schaltet, wie etwa bei 500 Kilohertz oder höher, sind die Kondensatoren 334 Vielschicht-Keramikkondensatoren, um geringe Kondensatorgröße und lange Kondensatorlebensdauer zu begünstigen. Die Ausgangsschaltung 332 enthält eine Energiespeicherinduktivität 336. In einigen Ausführungsformen enthält die Energiespeicherinduktivität 336 eine oder mehrere diskrete Induktivitäten, wie in 3 symbolisch gezeigt. Jedoch sind in einigen anderen Ausführungsformen diskrete Energiespeicherinduktivitäten weggelassen, und die zu einer Schleife, die die Ausgangsschaltung 332 bildet, gehörige „parasitäre“ Verbindungsinduktivität dient als Energiespeicherinduktivität 336. Weight 306 is with the output connector 314 electrically connected in series to form part of an output circuit 332 to form the load 306 with the circuit 326 connects electrically. Weight 306 contains, for example, an inverter or a battery charger. One or more output capacitors 334 are over the load 306 electrically connected to absorb the ripple component of the output current Iout. The capacitors 334 however, are optionally omitted in embodiments where the load 306 contains significant capacity, such as in embodiments, where the load 306 is an inverter with significant input capacity. In certain embodiments, where the MPPT controller 302 switching at a relatively high frequency, such as at 500 kilohertz or higher, are the capacitors 334 Multilayer ceramic capacitors to favor small capacitor size and long capacitor life. The output circuit 332 contains an energy storage inductance 336 , In some embodiments, the energy storage inductance includes 336 one or more discrete inductors, as in 3 shown symbolically. However, in some other embodiments, discrete energy storage inductances are eliminated, and those that form the loop that make up the output circuit 332 forms, belonging "parasitic" connection inductance serves as energy storage inductance 336 ,

Der MPPT-Regler 302 enthält weiter ein Regel-Untersystem 338. Der Schaltkreis 326, die Energiespeicherinduktivität 336 und die Kondensatoren 334 bilden gemeinsam einen durch das Regel-Untersystem 338 geregelten Abwärtswandler. In einem MPPT-Betriebsmodus des Reglers 302 ist das Regel-Untersystem 338 ausgelegt, das Schalten des Schaltkreises 326 so zu regeln, dass der Abwärtswandler Leistung vom Eingangsanschluss 308 zum Ausgangsanschluss 314 überträgt und dadurch Leistung von der Photovoltaikvorrichtung 304 zur Last 306 überträgt. Genauer veranlasst das Regel-Untersystem 338 die Regel-Schaltvorrichtung 328, wiederholt zwischen ihrem leitenden und nichtleitenden Zustand umzuschalten, typischerweise bei einer Frequenz von mindestens 100 Kilohertz, um Leistung vom Eingangsanschluss 308 zum Ausgangsanschluss 314 zu übertragen. Die Schaltvorrichtung 328 ist als „Regel“-Schaltvorrichtung bezeichnet, weil das Verhältnis von Eingangsspannung Vin zu Ausgangsspannung Vout über der Last 306 eine Funktion des Tastverhältnisses der Schaltvorrichtung 328 ist. The MPPT controller 302 also contains a rule subsystem 338 , The circuit 326 , the energy storage inductance 336 and the capacitors 334 together form one through the rule subsystem 338 regulated down-converter. In an MPPT operating mode of the controller 302 is the rule subsystem 338 designed to switch the circuit 326 so that the buck converter power from the input terminal 308 to the output terminal 314 transmits and thereby power from the photovoltaic device 304 to the load 306 transfers. More specifically, the rule subsystem causes 338 the control switching device 328 repeatedly toggling between its conducting and nonconducting states, typically at a frequency of at least 100 kilohertz, to power from the input port 308 to the output terminal 314 transferred to. The switching device 328 is referred to as a "rule" switching device because the ratio of input voltage Vin to output voltage Vout across the load 306 a function of the duty cycle of the switching device 328 is.

Das Regel-Untersystem 338 steuert auch das Schalten der freilaufenden Schaltvorrichtung 330 derart, dass sie eine freilaufende Funktion durchführt, oder mit anderen Worten, derart, dass die freilaufende Schaltvorrichtung 330 einen Pfad für den zwischen den Ausgangsklemmen 316, 318 fließenden Ausgangsstrom Iout vorsieht, wenn sich die Regel-Schaltvorrichtung 328 in ihrem nichtleitenden Zustand befindet. In einigen alternativen Ausführungsformen ist die freilaufende Schaltvorrichtung 330 durch eine alternative freilaufende Vorrichtung ersetzt, wie etwa eine Diode, deren Anode mit dem Referenzknoten Vss elektrisch verbunden ist, und deren Kathode mit dem Schaltknoten Vx elektrisch verbunden ist. The rule subsystem 338 Also controls the switching of the free-running switching device 330 such that it performs a free-running function, or in other words, such that the free-running switching device 330 a path for between the output terminals 316 . 318 flowing output current Iout provides when the control switching device 328 in its non-conducting state. In some alternative embodiments, the free-running switching device is 330 is replaced by an alternative free-wheeling device, such as a diode whose anode is electrically connected to the reference node Vss, and whose cathode is electrically connected to the switching node Vx.

Der MPPT-Regler 302 enthält wahlweise weiter ein Stromrekonstruktions-Untersystem 340, ausgelegt, ein Signal Io zu erzeugen, das den Ausgangsstrom Iout darstellt, der aus dem Ausgangsanschluss 314 fließt. In einigen Ausführungsformen verwendet das Stromrekonstruktions-Untersystem 340 zum Erzeugen des Signals Io Systeme und Verfahren, die in einem oder mehreren der US-Patente Nr. 6,160,441 und 6,445,244 an Stratakos et al. offenbart sind, von denen jedes hier durch Bezug aufgenommen ist. Jedoch kann das Stromrekonstruktions-Untersystem 340 auf andere Weisen ausgeführt sein, ohne vom Geltungsbereich des Vorliegenden abzuweichen. In einigen Ausführungsformen ist das Signal Io für MPPT verwendet, um Prüfen der Photovoltaikvorrichtung 304 zu erkennen und/oder Rückwärtsstrom zu erkennen, d.h. wenn der Ausgangsstrom Io einen negativen Wert aufweist. The MPPT controller 302 optionally further includes a stream reconstruction subsystem 340 configured to generate a signal Io representative of the output current Iout coming from the output terminal 314 flows. In some embodiments, the power reconstruction subsystem uses 340 for generating the signal Io systems and methods described in one or more of U.S. Pat. Nos. 6,160,441 and 6,445,244 to Stratakos et al. are disclosed, each of which is incorporated herein by reference. However, the power reconstruction subsystem 340 be carried out in other ways without departing from the scope of the present In some embodiments, signal Io is used for MPPT to verify the photovoltaic device 304 to detect and / or reverse current to recognize, that is, when the output current Io has a negative value.

Der MPPT-Regler 302 enthält weiter wahlweise einen Spannungsregler 342, der aus Vddh/Vss einen „Eigenbetriebs“-Stromversorgungs-Knoten oder eine -Schiene (Vcc) erzeugt. Vcc ist zum Beispiel verwendet, um zumindest teilweise das Regel-Untersystem 338 zu versorgen, wie gezeigt. The MPPT controller 302 further includes optionally a voltage regulator 342 which generates from Vddh / Vss a "self-powered" power supply node or rail (Vcc). Vcc is used, for example, to at least partially the rule subsystem 338 to supply as shown.

Obwohl Eingangskondensatoren 324, Ausgangskondensatoren 334 und Energiespeicherinduktivität 336 als extern zum MPPT-Regler 302 gezeigt sind, könnten eins oder mehrere dieser Bauteile im Regler 302 integriert sein, ohne vom Geltungsbereich des Vorliegenden abzuweichen. Außerdem ist einiges oder die Gesamtheit des MPPT-Reglers 302 in bestimmten Ausführungsformen in einer gemeinsamen integrierten Schaltung ausgeführt, um kleine Bauform, kleine parasitäre Impedanz zwischen Bauteilen und schnelle Signal-Übertragungszeiten zu begünstigen. In diesen Ausführungsformen ist die integrierte Schaltung wahlweise mit der Photovoltaikvorrichtung 304 in einem Gehäuse verpackt, um geringe Systembaugröße und minimale Impedanz zwischen der Vorrichtung 304 und dem Regler 302 zu begünstigen. Jedoch ist der MPPT-Regler 302 nicht auf eine Ausführung als integrierte Schaltung beschränkt und könnte stattdessen teilweise oder vollständig aus diskreten Bauteilen ausgebildet sein. Although input capacitors 324 , Output capacitors 334 and energy storage inductance 336 as external to the MPPT controller 302 shown could be one or more of these components in the controller 302 be integrated without departing from the scope of the present. Also, some or the whole of the MPPT controller is 302 In certain embodiments, they are implemented in a common integrated circuit to favor small package size, small parasitic impedance between components, and fast signal transfer times. In these embodiments, the integrated circuit is optional with the photovoltaic device 304 Packed in a housing to small system size and minimum Impedance between the device 304 and the controller 302 to favor. However, the MPPT controller is 302 is not limited to an integrated circuit design and could instead be partially or fully formed from discrete components.

Wie oben beschrieben, weist der MPPT-Regler 302 mindestens zwei Betriebsmodi auf, nämlich einen MPPT-Betriebsmodus und einen Betriebsmodus mit festem Tastverhältnis. Im MPPT-Betriebsmodus veranlasst das Regel-Untersystem 338 die Regel-Schaltvorrichtung 328, wiederholt zwischen ihrem leitenden und nichtleitenden Zustand umzuschalten, um zumindest im Wesentlichen einen aus einer Photovoltaikvorrichtung 304 ausgekoppelten und an die Last 306 gelieferten Leistungsbetrag zu maximieren. Zum Beispiel maximiert in einigen Ausführungsformen das Regel-Untersystem 338 die Leistung in den Eingangsanschluss 308 und maximiert dadurch die aus der Photovoltaikvorrichtung 304 ausgekoppelte Leistung. In einigen anderen Ausführungsformen maximiert das Regel-Untersystem 338 die Leistung aus dem Ausgangsanschluss 314, was effektiv die aus der Photovoltaikvorrichtung 304 ausgekoppelte Leistung maximiert, da die Leistung aus dem Ausgangsanschluss 314 dieselbe ist wie die Leistung in den Eingangsanschluss 308, wenn man Verluste im MPPT-Regler 302 vernachlässigt. As described above, the MPPT controller 302 at least two modes of operation, namely an MPPT mode of operation and a fixed duty cycle mode of operation. In MPPT operating mode, the control subsystem initiates 338 the control switching device 328 repeatedly toggling between its conducting and non-conducting states, at least substantially one of a photovoltaic device 304 decoupled and to the load 306 to maximize the delivered amount. For example, in some embodiments, the rule subsystem maximizes 338 the power in the input terminal 308 and thereby maximizes those from the photovoltaic device 304 decoupled power. In some other embodiments, the rule subsystem maximizes 338 the power from the output terminal 314 What effectively removes the photovoltaic device 304 decoupled power maximizes, as the power from the output port 314 same as the power in the input terminal 308 if you have losses in the MPPT controller 302 neglected.

Der MPPT-Regler 302 kann ausgelegt sein, die Leistung des Eingangsanschlusses oder des Ausgangsanschlusses im MPPT-Betriebsmodus direkt zu maximieren. Zum Beispiel schätzt in einigen Ausführungsformen das Regel-Untersystem 338 die Eingangsleistung aus dem Produkt der Eingangsspannung Vin und des Eingangsstroms Iin und regelt den Betrieb des Schaltkreises 326, um die Eingangsleistung zu maximieren. Als weiteres Beispiel schätzt das Regel-Untersystem 338 die Ausgangsleistung aus dem Produkt des Ausgangsstroms Iout und der Ausgangsspannung Vout oder des Mittelwerts der Schaltknotenspannung Vp und regelt den Betrieb des Schaltkreises 326, um die Ausgangsleistung zu maximieren. Jedoch kann der MPPT-Regler 302 alternativ ausgelegt sein, die Eingangs- oder Ausgangsanschluss-Leistung durch Maximieren eines Signals zu maximieren, das sich auf Eingangs- oder Ausgangsanschluss-Leistung bezieht. Zum Beispiel maximiert der Regler 338 in einer bestimmten Ausführungsform, in der der Ausgangsstrom Iout im Wesentlichen konstant ist, die Ausgangsanschluss-Leistung durch Maximieren der Ausgangsspannung Vout oder eines Mittelwerts der Schaltknoten-/Ausgangsanschluss-Spannung Vp. The MPPT controller 302 may be configured to directly maximize the power of the input terminal or output terminal in MPPT mode of operation. For example, in some embodiments, the rule subsystem estimates 338 the input power from the product of the input voltage Vin and the input current Iin and controls the operation of the circuit 326 to maximize input power. As another example, the rule subsystem estimates 338 the output power of the product of the output current Iout and the output voltage Vout or the average value of the switching node voltage Vp and controls the operation of the circuit 326 to maximize output power. However, the MPPT controller can 302 alternatively, be designed to maximize the input or output port power by maximizing a signal related to input or output port power. For example, the controller maximizes 338 in a particular embodiment in which the output current Iout is substantially constant, the output terminal power is achieved by maximizing the output voltage Vout or an average of the switching node / output terminal voltage Vp.

Im Betriebsmodus mit festem Tastverhältnis veranlasst das Regel-Untersystem 338 die Regel-Schaltvorrichtung 328, bei einem festen Tastverhältnis zu arbeiten, um eine bekannte Gleichstrom-Transformation zwischen Eingangsanschluss 308 und Ausgangsanschluss 314 zu erreichen. In vielen Ausführungsformen veranlasst das Regel-Untersystem 338 die Regel-Schaltvorrichtung 328, bei einem großen festen Tastverhältnis zu arbeiten, wie etwa einem Tastverhältnis von neunzig Prozent oder hundert Prozent, um das Prüfen zu erleichtern und Verluste zu minimieren, wie unten beschrieben. Im Kontext dieses Dokuments bezieht sich „Tastverhältnis“ auf den Teil jedes Schaltzyklus, in dem eine Schaltvorrichtung in ihrem leitenden Zustand arbeitet. Man betrachte zum Beispiel ein Szenario, in dem die Regel-Schaltvorrichtung 328 zwischen ihrem leitenden und nichtleitenden Zustand bei einer Frequenz von 100 Kilohertz umschaltet, sodass die Schaltvorrichtung 328 eine Schaltperiode von zehn Mikrosekunden aufweist. Wenn die Regel-Schaltvorrichtung 328 neun Mikrosekunden von jeder Schaltperiode in ihrem leitenden Zustand arbeitet, weist die Regel-Schaltvorrichtung 328 ein Tastverhältnis von neunzig Prozent auf. Wenn die Regel-Schaltvorrichtung 328 durchgehend in ihrem leitenden Zustand arbeitet, weist die Regel-Schaltvorrichtung 328 ein Tastverhältnis von einhundert Prozent auf. In fixed duty cycle mode, the control subsystem initiates 338 the control switching device 328 to work at a fixed duty cycle to get a known DC transformation between input terminal 308 and output connection 314 to reach. In many embodiments, the rule subsystem causes 338 the control switching device 328 operate at a large fixed duty cycle, such as a ninety percent or one hundred percent duty cycle, to facilitate testing and minimize losses, as described below. In the context of this document, "duty cycle" refers to the portion of each switching cycle in which a switching device operates in its conducting state. For example, consider a scenario in which the control switching device 328 switches between its conducting and non-conducting state at a frequency of 100 kilohertz, so that the switching device 328 has a switching period of ten microseconds. When the control switching device 328 Nine microseconds of each switching period operates in its conducting state, the control switching device 328 a duty cycle of ninety percent on. When the control switching device 328 operates continuously in its conductive state, the control switching device 328 a duty cycle of one hundred percent.

Das Betreiben der Regel-Schaltvorrichtung 328 bei einem festen Tastverhältnis erleichtert das Bestimmen von Voc, Isc und Pmp aus gemessenen Iout- und Vout-Werten während des Flash-Testens. Insbesondere arbeitet der MPPT-Regler 302 als fester Gleichspannungstransformator, wenn die Regel-Schaltvorrichtung 328 bei einem festen Tastverhältnis arbeitet, sodass die folgenden Beziehungen während des Betriebs im Modus kontinuierlicher Leitung gelten, wobei D das Tastverhältnis der Regel-Schaltvorrichtung 328 ist: Vout = D·Vin Gl. 2 Iout = Iin/D Gl. 3 Operating the control switching device 328 at a fixed duty cycle, determining Voc, Isc and Pmp facilitates measured Iout and Vout values during flash testing. In particular, the MPPT controller works 302 as a fixed DC voltage transformer, when the control switching device 328 operates at a fixed duty cycle, so that the following relationships apply during operation in continuous line mode, where D is the duty cycle of the control switching device 328 is: Vout = D · Vin Eq. 2 Iout = Iin / D Eq. 3

Somit können Spannung und Strom der Photovoltaikvorrichtung 304 im Betrieb mit festem Tastverhältnis einfach durch Skalieren des Ausgangsspannungsmesswerts Vo und des Ausgangsstrommesswerts Io um D bestimmt werden. Wenn der MPPT-Regler 302 dagegen während des Flash-Testens nicht bei einem festen Tastverhältnis arbeitete, wäre es schwierig, Spannung und Strom der Photovoltaikvorrichtung 304 aus den Messwerten für Vo und Io zu bestimmen, da das Tastverhältnis aufgrund der MPPT-Funktion variieren würde. Thus, the voltage and current of the photovoltaic device 304 In the fixed duty cycle operation, it can be determined simply by scaling the output voltage measurement value Vo and the output current measurement value Io by D. If the MPPT controller 302 while not working at a fixed duty cycle during flash testing, it would be difficult to control the voltage and current of the photovoltaic device 304 from the measurements for Vo and Io, since the duty cycle would vary due to the MPPT function.

Außerdem erleichtert Betreiben der Regel-Schaltvorrichtung 328 bei einem festen Tastverhältnis EL-Testen, indem ermöglicht wird, den Betrag des Prüfstroms durch die Photovoltaikvorrichtung 304 ohne weiteres zu bestimmen. Wie oben beschrieben, ist das Verhältnis von Regler-Eingangs- und -Ausgangsstrom eine Funktion des Tastverhältnisses. Somit kann der Betrag des EL-Prüfstroms durch die Photovoltaikvorrichtung 304 einfach durch Skalieren des Betrags des an den Ausgangsanschluss 314 angelegten EL-Prüfstroms bestimmt werden, wenn das Tastverhältnis fest ist. Wenn der MPPT-Regler 302 dagegen während des EL-Testens nicht bei einem festen Tastverhältnis arbeitete, wäre es schwierig, den Betrag das Stroms der Photovoltaikvorrichtung 304 aus dem an den Ausgangsanschluss 314 angelegten Strom zu bestimmen, da das Tastverhältnis aufgrund der MPPT-Funktion variieren würde. In addition, it facilitates operation of the control switching device 328 at a fixed duty cycle EL testing by allowing the amount of test current through the photovoltaic device 304 to be determined without further ado. As described above, the ratio of regulator input and output current is a function of the duty cycle. Thus, the amount of EL test current through the photovoltaic device 304 simply by scaling the amount of to the output port 314 applied EL test current can be determined when the duty cycle is fixed. If the MPPT controller 302 whereas, during EL testing, it did not operate at a fixed duty cycle, it would be difficult to control the amount of current of the photovoltaic device 304 from the to the output terminal 314 applied current, since the duty cycle would vary due to the MPPT function.

Weiter erleichtert Betreiben der Regel-Schaltvorrichtung 328 bei einem großen Tastverhältnis Flash- und EL-Testen sowie Rückwärtsstrombetrieb, indem es niedrigen Betrag des Stroms begünstigt. Wie aus Gl. 3 bestimmt werden kann, ist der Betrag des Regler-Ausgangsstroms umgekehrt proportional zum Betrag des Regler-Eingangsstroms. Somit ist für einen gegebenen Betrag des Eingangsstroms der Betrag des Ausgangsstroms durch Betreiben bei einem großen Tastverhältnis minimiert, wie etwa einem Tastverhältnis von mindestens neunzig Prozent. Ein niedriger Betrag des Ausgangsstroms begünstigt wiederum niedrige Verluste des Reglers 302, da sich Verluste im Regler 302 im Allgemeinen mit steigendem Betrag des Ausgangsstroms erhöhen. Niedrige Verluste im Regler 302 tragen dazu bei, Aufwärmung während Flash-Tests, EL-Tests und Rückwärtsstrombetrieb zu minimieren. Niedrige Verluste im Regler 302 tragen auch dazu bei, den während Flash-Tests und EL-Tests benötigten Betrag des Stroms zu minimieren. Niedrige Verluste des Reglers 302 können besonders wichtig während des EL-Testens sein, weil EL-Testen typischerweise einen relativ hohen Betrag des Prüfstroms erfordert. Further facilitates operation of the control switching device 328 at a high duty cycle flash and EL testing as well as reverse current operation, favoring low amount of current. As from Eq. 3, the magnitude of the regulator output current is inversely proportional to the magnitude of the regulator input current. Thus, for a given amount of input current, the amount of output current is minimized by operating at a large duty cycle, such as a duty cycle of at least ninety percent. A low amount of output current in turn favors low losses of the regulator 302 because there are losses in the controller 302 generally increase with increasing amount of output current. Low losses in the controller 302 Helps to minimize warm-up during flash tests, EL testing and reverse current operation. Low losses in the controller 302 also help to minimize the amount of current required during flash tests and EL tests. Low losses of the regulator 302 may be particularly important during EL testing because EL testing typically requires a relatively high amount of test current.

Obwohl Rückwärtsstrombetrieb hier im Allgemeinen in Verbindung mit Betrieb mit festem Tastverhältnis beschrieben ist, sollte verstanden sein, dass das Tastverhältnis während des Rückwärtsstrombetriebs nicht fest zu sein braucht, da eine feste Gleichstromtransformation nicht erforderlich ist. Stattdessen muss das Tastverhältnis nur groß sein, wie etwa neunzig Prozent oder größer, um niedrige Verluste zu erreichen, wie oben beschrieben. Although reverse power operation is generally described herein in connection with fixed duty cycle operation, it should be understood that the duty cycle need not be fixed during reverse power operation because a fixed DC transformation is not required. Instead, the duty cycle need only be large, such as ninety percent or greater, to achieve low losses, as described above.

4 zeigt ein Beispiel des EL-Testens der Photovoltaikvorrichtung 304 mit dem elektrisch daran angeschlossenen MPPT-Regler 302. Eine elektrisch mit dem Ausgangsanschluss 314 in Reihe geschaltete Prüfstromquelle 402 injiziert einen Prüfstrom I_test in den Ausgangsanschluss 314. I_test wird als „Rückwärts“-Prüfstrom betrachtet, weil er in den Ausgangsanschluss 314 in einer Richtung entgegengesetzt zu dem Ausgangsstrom Iout während des normalen Systembetriebs fließt. Der MPPT-Regler 302 arbeitet in seinem Modus mit festem Tastverhältnis, wobei das Regel-Untersystem 338 die Regel-Schaltvorrichtung 328 veranlasst, bei einem festen Tastverhältnis zu arbeiten und dadurch eine bekannte Gleichstrom-Transformation zwischen Eingangsanschluss 308 und Ausgangsanschluss 314 vorzusehen. Der Strom I_test fließt durch die Photovoltaikvorrichtung 304 in einer Richtung entgegengesetzt zu der des Normalbetriebs, was die Photovoltaikvorrichtung 304 veranlasst, Infrarotlicht 404 auszusenden, das zu Zwecken der Qualitätssicherung der Vorrichtung abgebildet wird. In Ausführungsformen, in denen die Energiespeicherinduktivität 336 aus einer oder mehreren diskreten Induktivitäten besteht, ist die Induktivität 336 wahlweise während der EL-Prüfung weggelassen. 4 shows an example of the EL testing of the photovoltaic device 304 with the MPPT controller connected to it electrically 302 , One electrically with the output connection 314 series-connected test current source 402 injects a test current I_test into the output terminal 314 , I_test is considered a "backward" test current because it is in the output terminal 314 in a direction opposite to the output current Iout during normal system operation. The MPPT controller 302 operates in its fixed duty cycle mode, with the rule subsystem 338 the control switching device 328 caused to operate at a fixed duty cycle and thereby a known DC transformation between input terminal 308 and output connection 314 provided. The current I_test flows through the photovoltaic device 304 in a direction opposite to that of normal operation, what the photovoltaic device 304 causes infrared light 404 which is reproduced for purposes of quality assurance of the device. In embodiments in which the energy storage inductance 336 is one or more discrete inductors, is the inductance 336 optionally omitted during the EL test.

5 zeigt ein Beispiel des Flash-Testens der Photovoltaikvorrichtung 304 mit dem daran elektrisch angeschlossenen MPPT-Regler 302. Eine Lichtquelle 502 projiziert Licht 504 bekannter Intensität auf die Photovoltaikvorrichtung 304, während eine Last 506 von Leerlauf bis Kurzschluss durchläuft. Die Ausgangsspannung Vout und der Ausgangsstrom Iout werden während des Lastdurchlaufs aufgezeichnet, und diese Werte werden verwendet, um Voc, Isc und Pmp der Photovoltaikvorrichtung 304 zu bestimmen. Der MPPT-Regler 302 arbeitet während des Flash-Tests in seinem Modus mit festem Tastverhältnis, sodass das Regel-Untersystem 338 die Regel-Schaltvorrichtung 328 veranlasst, bei einem festen Tastverhältnis zu schalten. Betreiben der Regel-Schaltvorrichtung 328 bei einem festen Tastverhältnis sieht eine bekannte Gleichstromtransformation zwischen der Photovoltaikvorrichtung 304 und der Last 506 vor und erleichtert dadurch Messen des Ausgangsstroms Iout während des Lastdurchlaufs. In Ausführungsformen, in denen die Energiespeicherinduktivität 336 aus einer oder mehreren diskreten Induktivitäten besteht, ist die Induktivität 336 wahlweise während der Flash-Prüfung weggelassen. 5 shows an example of the flash testing of the photovoltaic device 304 with the MPPT controller electrically connected to it 302 , A light source 502 projects light 504 known intensity on the photovoltaic device 304 while a load 506 from idle to short circuit. The output voltage Vout and the output current Iout are recorded during the load pass, and these values are used to represent Voc, Isc and Pmp of the photovoltaic device 304 to determine. The MPPT controller 302 works in its fixed-duty mode during the flash test, so the rule subsystem 338 the control switching device 328 caused to switch at a fixed duty cycle. Operating the control switching device 328 at a fixed duty cycle, a known DC transformation looks between the photovoltaic device 304 and the load 506 thereby facilitating measurement of the output current Iout during the load sweep. In embodiments in which the energy storage inductance 336 is one or more discrete inductors, is the inductance 336 optionally omitted during the flash test.

6 zeigt ein Beispiel des Rückwärtsstrombetriebs der Photovoltaikvorrichtung 304 mit dem elektrisch daran angeschlossenen MPPT-Regler 302. Eine externe Schaltung (nicht gezeigt), wie etwa eine oder mehrere parallel geschaltete Photovoltaikvorrichtungen, treibt einen Rückwärtsstrom I_reverse in den Ausgangsanschluss 314. I_reverse wird als „Rückwärts“-Strom betrachtet, weil er in den Ausgangsanschluss 314 in einer Richtung entgegengesetzt zum Ausgangsstrom Iout während des normalen Systembetriebs fließt. Der MPPT-Regler 302 arbeitet in seinem Modus mit festem Tastverhältnis, wobei das Regel-Untersystem 338 die Regel-Schaltvorrichtung 328 veranlasst, bei einem großen Tastverhältnis zu arbeiten und dadurch einen Weg zum Fließen des Rückwärtsstroms I_reverse durch die Photovoltaikvorrichtung 304 vorzusehen. Wie oben beschrieben, ist für den Rückwärtsstrombetrieb kein festes Tastverhältnis erforderlich. Somit arbeitet in einigen alternativen Ausführungsformen die Regel-Schaltvorrichtung 328 bei einem großen, nicht festen Tastverhältnis, wie etwa neunzig Prozent oder größer, wenn sie I_reverse leitet. 6 Fig. 10 shows an example of the reverse current operation of the photovoltaic device 304 with the MPPT controller connected to it electrically 302 , An external circuit (not shown), such as one or more photovoltaic devices connected in parallel, drives a reverse current I_reverse into the output terminal 314 , I_reverse is considered a "backward" stream because it is in the output port 314 in a direction opposite to the output current Iout during normal system operation. Of the MPPT controller 302 operates in its fixed duty cycle mode, with the rule subsystem 338 the control switching device 328 caused to operate at a large duty cycle and thereby provide a path for the reverse current I_reverse to flow through the photovoltaic device 304 provided. As described above, no fixed duty cycle is required for reverse current operation. Thus, in some alternative embodiments, the control switching device operates 328 at a large, non-fixed duty cycle, such as ninety percent or greater, when conducting I_reverse.

Das Regel-Untersystem 338 ist wahlweise ausgelegt, ein Tastverhältnis der Regel-Schaltvorrichtung 328 zu veranlassen, bis zu seinem festen Tastverhältnis anzusteigen, wenn begonnen wird, den MPPT-Regler 302 in seinem Betriebsmodus mit festem Tastverhältnis zu betreiben, statt unmittelbar beim festen Tastverhältnis zu starten. Eine solche Steuerung der Änderung des Tastverhältnisses, die manchmal als „Softstart“ bezeichnet wird, trägt dazu bei, parasitäres Einschwingen zu beseitigen, das mit Änderungen des Betriebszustands verknüpft ist. The rule subsystem 338 is optionally designed, a duty cycle of the control switching device 328 to cause it to rise to its fixed duty cycle when the MPPT controller is started 302 operate in its fixed duty cycle operating mode rather than starting immediately at the fixed duty cycle. Such control of the change in duty cycle, sometimes referred to as "soft start", helps eliminate parasitic transient associated with changes in operating condition.

In einigen Ausführungsformen veranlasst jedes Mal, wenn der MPPT-Regler 302 anläuft, das Regel-Untersystem 338 den MPPT-Regler 302, in seinem Modus mit festem Tastverhältnis zu arbeiten. In einigen anderen Ausführungsformen arbeitet der MPPT-Regler 302 in seinem Modus mit festem Tastverhältnis als Reaktion auf ein externes Signal, wie etwa ein Signal, das durch Prüfeinrichtungen erzeugt ist, die ausgelegt sind, Flash- und/oder EL-Testen durchzuführen. In bestimmten Ausführungsformen bestimmt das Regel-Untersystem 338, ob Betriebsmodus mit festem Tastverhältnis angemessen ist, und falls ja, betreibt es den Regler 302 in seinem Betriebsmodus mit festem Tastverhältnis. In some embodiments, each time the MPPT controller is triggered 302 starts, the rule subsystem 338 the MPPT controller 302 to work in its fixed duty cycle mode. In some other embodiments, the MPPT controller operates 302 in its fixed duty cycle mode in response to an external signal, such as a signal generated by testers designed to perform flash and / or EL testing. In certain embodiments, the rule subsystem determines 338 whether operating mode with fixed duty cycle is appropriate, and if so, it operates the regulator 302 in its fixed duty cycle mode.

Zum Beispiel stellt 7 ein Verfahren 700 zum Betreiben des MPPT-Reglers 302 dar, das das Bestimmen enthält, ob Betrieb im Modus mit festem Tastverhältnis angemessen ist. Das Verfahren 700 wird zum Beispiel beim Anlauf des MPPT-Reglers 302 ausgeführt, sodass der Regler 302 in seinem Modus mit festem Tastverhältnis anläuft, falls angemessen. Jedoch ist das Verfahren 700 nicht auf die Verwendung beim Anlauf des Reglers 302 beschränkt und könnte stattdessen in anderen Situationen ausgeführt werden, wie etwa nach einem Fehlerzustand. For example 7 a procedure 700 for operating the MPPT controller 302 which includes determining whether operation in the fixed duty cycle mode is appropriate. The procedure 700 For example, when the MPPT controller starts up 302 executed, so the controller 302 in its fixed duty cycle mode, if appropriate. However, that's the procedure 700 not to use when starting up the regulator 302 limited and could instead be executed in other situations, such as after a fault condition.

Das Verfahren 700 beginnt mit einem Entscheidungsschritt 702 des Bestimmens, ob Betrieb im Modus mit festem Tastverhältnis angemessen ist. Ein Beispiel des Schritts 702 ist Bestimmen durch das Regel-Untersystem 338, ob Betrieb im Modus mit festem Tastverhältnis angemessen ist. Einige besondere Beispiele des Schritts 702 sind unten bezüglich 8 und 9 beschrieben. Wenn der Entscheidungsschritt 702 bestimmt, dass Betrieb im Modus mit festem Tastverhältnis nicht angemessen ist, geht das Verfahren 700 voran zum MPPT-Betriebsmodus 704. Ein Beispiel des Schritts 704 besteht darin, dass das Regel-Untersystem 338 den MPPT-Regler 302 in seinem MPPT-Betriebsmodus betreibt. The procedure 700 begins with a decision step 702 determining whether operation in fixed duty cycle mode is appropriate. An example of the step 702 is determining by the rule subsystem 338 whether operation in fixed duty cycle mode is appropriate. Some specific examples of the step 702 are down regarding 8th and 9 described. If the decision step 702 determines that operation in fixed duty cycle mode is not appropriate, the procedure goes 700 proceed to MPPT mode of operation 704 , An example of the step 704 is that the rule subsystem 338 the MPPT controller 302 in its MPPT mode of operation.

Wenn andererseits der Entscheidungsschritt 702 bestimmt, dass Betrieb im Modus mit festem Tastverhältnis angemessen ist, geht das Verfahren 700 voran zum Schritt 706 mit Betrieb im Modus mit festem Tastverhältnis. Ein Beispiel von Schritt 706 besteht darin, dass das Regel-Untersystem 338 die Regel-Schaltvorrichtung 328 veranlasst, bei einem festen Tastverhältnis von mindestens neunzig Prozent zu arbeiten. Der Entscheidungsschritt 708 bestimmt, ob der Betrieb im Modus mit festem Tastverhältnis abgeschlossen ist. Falls nicht, läuft der Betrieb 706 im Modus mit festem Tastverhältnis weiter. Falls der Betrieb im Modus mit festem Tastverhältnis abgeschlossen ist, geht das Verfahren voran zum MPPT-Betriebsmodus 704. Ein Beispiel des Schritts 708 ist das Bestimmen durch das Regel-Untersystem 338, ob Betrieb im Modus mit festem Tastverhältnis abgeschlossen ist. Einige besondere Beispiele des Schritts 708 sind unten bezüglich 10 und 11 beschrieben. If, on the other hand, the decision step 702 determines that operation is appropriate in the fixed duty cycle mode, the procedure goes 700 ahead to the step 706 with operation in fixed duty cycle mode. An example of step 706 is that the rule subsystem 338 the control switching device 328 caused to work at a fixed duty cycle of at least ninety percent. The decision step 708 determines whether operation is completed in fixed duty cycle mode. If not, the operation is running 706 in fixed duty cycle mode. If operation is completed in fixed duty cycle mode, the procedure advances to MPPT operation mode 704 , An example of the step 708 is the determination by the rule subsystem 338 whether operation is completed in fixed duty cycle mode. Some specific examples of the step 708 are down regarding 10 and 11 described.

Das Verfahren 700 könnte abgeändert werden, um einen oder mehrere zusätzliche Betriebsmodi zusätzlich zum MPPT-Modus 704 und zum Modus mit festem Tastverhältnis 706 zu enthalten. Zum Beispiel enthalten einige alternative Ausführungsformen weiter einen Umgehungs-Betriebsmodus, in dem die Regel-Schaltvorrichtung 328 in ihrem nichtleitenden Zustand arbeitet und die freilaufende Schaltvorrichtung 330 in ihrem leitenden Zustand arbeitet. In diesen alternativen Ausführungsformen wird in den Umgehungs-Betriebsmodus zum Beispiel von Entscheidungsschritt 702 oder 708 her eingetreten, falls Betrieb im Modus mit festem Tastverhältnis nicht angemessen ist oder abgeschlossen ist und der Betrag der Eingangsspannung Vin zu niedrig ist, um MPPT-Betrieb zu rechtfertigen. Der Betrieb geht anschließend vom Umgehungsmodus zum MPPT-Betriebsmodus 704 voran, wenn zum Beispiel der Betrag von Vin ausreichend ansteigt, um MPPT-Betrieb zu unterstützen. The procedure 700 could be modified to include one or more additional modes of operation in addition to the MPPT mode 704 and the fixed duty cycle mode 706 to contain. For example, some alternative embodiments further include a bypass mode of operation in which the control switching device 328 operates in its non-conductive state and the free-running switching device 330 working in her senior state. In these alternative embodiments, the bypass mode of operation is entered, for example, by decision step 702 or 708 if operation in fixed duty cycle mode is not adequate or complete and the amount of input voltage Vin is too low to warrant MPPT operation. Operation then proceeds from Bypass mode to MPPT mode of operation 704 for example, if the amount of Vin increases sufficiently to support MPPT operation.

In einigen Ausführungsformen bestimmt das Regel-Untersystem 338 auf Grundlage von Kenngrößen seiner Betriebsumgebung, ob Betrieb im Modus mit festem Tastverhältnis angemessen ist. Zum Beispiel stellt 8 ein Verfahren 800 zum Bestimmen dar, ob beim Anfahren eines MPPT-Reglers Betriebsmodus mit festem Tastverhältnis angemessen ist. Das Verfahren 800 wird zum Beispiel als Teil des Schritts 702 des Verfahrens 700 ausgeführt. Jedoch ist das Verfahren 800 nicht auf die Verwendung beim Verfahren 700 beschränkt, sondern könnte in anderen Situationen verwendet werden. Außerdem ist der Schritt 702 nicht auf die Verwendung beim Verfahren 800 beschränkt. In some embodiments, the rule subsystem determines 338 based on characteristics of its operating environment, whether operation in fixed duty cycle mode is appropriate. For example 8th a procedure 800 for determining whether fixed duty cycle operating mode is appropriate when starting up an MPPT controller. The procedure 800 for example, as part of the step 702 of the procedure 700 executed. However, that's the procedure 800 not to use in the process 700 limited, but could be used in other situations. Besides, the step is 702 not to use in the process 800 limited.

Das Verfahren 800 beginnt mit dem Entscheidungsschritt 802 des Erkennens des Vorhandenseins einer Ausgangsanschluss-Spannung vor dem Betrieb des Schaltkreises beim Anfahren, wenn sich die Vorrichtungen des Schaltkreises in ihren nichtleitenden Zuständen befinden. Vorhandensein einer Ausgangsanschluss-Spannung unter diesen Bedingungen zeigt an, dass der MPPT-Regler von seinem Ausgangsanschluss her statt von seinem Eingangsanschluss her versorgt ist, wodurch mögliches Vorhandensein eines Prüfstroms und einer EL-Prüfung angezeigt wird. Man betrachte beispielsweise das EL-Prüfbeispiel von 4. In diesem Beispiel bewirkt die Prüfstromquelle 402, dass eine Spannung Vp am Ausgangsanschluss 314 vorhanden ist, bevor der Schaltkreis 326 beginnt zu arbeiten. Wenn dagegen die Quelle 402 nicht vorhanden wäre, wäre die Ausgangsanschluss-Spannung Vp vor dem Betrieb des Schaltkreises 326 typischerweise im Wesentlichen gleich null, wenn der Ausgangsanschluss 314 nicht auf andere Weise getrieben würde. Demgemäß bestimmt der Entscheidungsschritt 802, dass Betrieb im Modus mit festem Tastverhältnis angemessen ist, falls der Betrag der Ausgangsanschluss-Spannung höher ist als ein Schwellwert, wobei der Schwellwert null oder ein kleiner positiver Wert ist. Ein Beispiel des Schritts 802 besteht darin, dass das Regel-Untersystem 338 vor dem Betrieb des Schaltkreises 326 beim Anlaufen, während sich die Schaltvorrichtungen 328, 330 in ihren nichtleitenden Zuständen befinden, die Schaltknoten- oder Ausgangsanschluss-Spannung Vp oder ein Signal, das Vp darstellt, mit einem Schwellwert vergleicht und den MPPT-Regler 302 veranlasst, in seinem Modus mit festem Tastverhältnis zu arbeiten, falls Vp größer als ein Schwellwert ist. The procedure 800 begins with the decision step 802 detecting the presence of an output terminal voltage prior to operation of the circuit at start-up when the devices of the circuit are in their non-conducting states. Existence of an output terminal voltage under these conditions indicates that the MPPT controller is powered from its output terminal rather than its input terminal, indicating possible presence of a test current and an EL test. For example, consider the EL test example of 4 , In this example, the test current source causes 402 in that a voltage Vp at the output terminal 314 exists before the circuit 326 starts to work. If, however, the source 402 would not be present, the output terminal voltage Vp before the operation of the circuit 326 typically substantially zero when the output port 314 would not be driven in any other way. Accordingly, the decision step determines 802 in that operation in the fixed duty cycle mode is appropriate if the magnitude of the output terminal voltage is greater than a threshold, the threshold being zero or a small positive value. An example of the step 802 is that the rule subsystem 338 before the operation of the circuit 326 when starting while the switching devices 328 . 330 in their non-conducting states, comparing the switching node or output terminal voltage Vp or a signal representing Vp to a threshold and the MPPT controller 302 causes it to operate in its fixed duty cycle mode if Vp is greater than a threshold.

Wenn der Entscheidungsschritt 802 bestimmt, dass Betrieb im Modus mit festem Tastverhältnis nicht angemessen ist, geht das Verfahren 800 voran zum Eintritt in den MPPT-Betriebsmodus in Schritt 804. In einigen alternativen Ausführungsformen tritt das Verfahren jedoch in Schritt 804 anstelle des MPPT-Modus in einen alternativen Betriebsmodus ein, wie etwa in den oben beschriebenen Umgehungsmodus. If the decision step 802 determines that operation in fixed duty cycle mode is not appropriate, the procedure goes 800 proceeding to enter the MPPT mode of operation in step 804 , However, in some alternative embodiments, the method steps in step 804 instead of the MPPT mode in an alternative operating mode, such as in the bypass mode described above.

Wenn andererseits der Entscheidungsschritt 802 bestimmt, dass Betrieb im Modus mit festem Tastverhältnis angemessen ist, geht das Verfahren 800 voran zum Eintritt in den Betriebsmodus mit festem Tastverhältnis in Schritt 806. Jedoch enthalten einige Ausführungsformen des Verfahrens 800 wahlweise Schritte 808 und 810, wie gezeigt. Diese Schritte verzögern den Eintritt in den Betriebsmodus mit festem Tastverhältnis, bis eine Stromversorgungsschiene des MPPT-Reglers einen Pegel erreicht hat, der zum Unterstützen zuverlässigen Reglerbetriebs notwendig ist. If, on the other hand, the decision step 802 determines that operation is appropriate in the fixed duty cycle mode, the procedure goes 800 proceeding to enter the fixed duty cycle mode in step 806 , However, some embodiments of the method are included 800 optional steps 808 and 810 , as shown. These steps delay entry into the fixed duty cycle mode until a power rail of the MPPT controller has reached a level necessary to support reliable controller operation.

Insbesondere vergleicht der Entscheidungsschritt 808 einen Betrag einer Spannung auf einer Regler-Stromversorgungsschiene, wie etwa den Betrag von Vcc im Regler 302, mit einem für zuverlässigen MPPT-Reglerbetrieb erforderlichen Minimalwert (Vmin). Falls der Betrag der Spannung der Stromversorgungsschiene größer oder gleich Vmin ist, geht das Verfahren voran zu Schritt 806, um in den Betriebsmodus mit festem Tastverhältnis einzutreten. Sonst geht der Betrieb voran zu Schritt 810, in dem der Schaltkreis deaktiviert wird, sodass sich seine Schaltvorrichtungen in ihren nichtleitenden Zuständen befinden. Das Verfahren 800 kehrt von Schritt 810 zu Schritt 808 zurück, sodass der Schaltkreis deaktiviert bleibt, bis die Spannung der Stromversorgungsschiene Vmin erreicht. Ein Beispiel der Schritte 808 und 810 besteht darin, dass das Regel-Untersystem 338 die Schaltvorrichtungen 328, 330 veranlasst, in ihren nichtleitenden Zuständen zu bleiben, bis Vcc einen für zuverlässigen Betrieb des Wandlers 302 erforderlichen Minimalwert erreicht. In particular, the decision step compares 808 an amount of voltage on a regulator power rail, such as the amount of Vcc in the regulator 302 , with a minimum value (Vmin) required for reliable MPPT controller operation. If the amount of voltage of the power rail is greater than or equal to Vmin, the process proceeds to step 806 to enter the fixed duty cycle mode. Otherwise, the operation proceeds to step 810 in that the circuit is deactivated so that its switching devices are in their non-conducting states. The procedure 800 returns from step 810 to step 808 so that the circuit remains disabled until the voltage of the power rail reaches Vmin. An example of the steps 808 and 810 is that the rule subsystem 338 the switching devices 328 . 330 causes to remain in their non-conducting states until Vcc one for reliable operation of the converter 302 required minimum value reached.

Einbeziehen der wahlweisen Schritte 808 und 810 in das Verfahren 800 kann in einigen Ausführungsformen das Anfahren des MPPT-Reglers 302 beschleunigen. Man betrachte beispielsweise wieder das EL-Prüfbeispiel von 4. Der die Regel-Schaltvorrichtung 328 umsetzende Transistor enthält eine Bodydiode 344 mit einer elektrisch mit dem Schaltknoten Vx verbundenen Anode und einer elektrisch mit der Eingangsklemme 310 verbundenen Kathode. Demgemäß fließt der Prüfstrom I_test durch die Bodydiode 344, wie durch den Strom I_diode in 4 dargestellt, in die positive Stromversorgungsschiene Vddh, bevor der Schaltkreis 326 in Betrieb ist. Der Prüfstrom lädt die positive Stromversorgungsschiene Vddh. Außerdem lädt der Prüfstrom die Eigenbetriebs-Stromversorgungsschiene Vcc über die positive Stromversorgungsschiene Vddh und den Spannungsregler 342. Demgemäß werden die Stromversorgungsschienen Vddh und Vcc während der EL-Prüfung oder während des Rückwärtsstrombetriebs im Modus mit festem Tastverhältnis vom Ausgangsanschluss 314 her versorgt. Verzögern des Betriebs im Modus mit festem Tastverhältnis, bis Vcc einen für zuverlässigen Betrieb des Reglers 302 erforderlichen Minimalwert erreicht, begünstigt schnelles Laden der Vddh-/Vcc-Schienen und nachfolgenden Betrieb im Modus mit festem Tastverhältnis. Wenn andererseits die Schritte 808, 810 weggelassen sind, kann die freilaufende Schaltvorrichtung 330 während des Ladens der Vddh-/Vcc-Schienen leiten und dadurch Laden der Schienen und Betrieb im Modus mit festem Tastverhältnis verzögern. Include the optional steps 808 and 810 in the procedure 800 may, in some embodiments, start up the MPPT controller 302 accelerate. For example, consider again the EL test example of 4 , The the rule switching device 328 converting transistor includes a body diode 344 with an anode electrically connected to the switching node Vx and one electrically connected to the input terminal 310 connected cathode. Accordingly, the test current I_test flows through the body diode 344 as indicated by the current I_diode in 4 shown in the positive power rail Vddh before the circuit 326 is in operation. The test current charges the positive power supply rail Vddh. In addition, the test current charges the self-operation power supply rail Vcc via the positive power supply rail Vddh and the voltage regulator 342 , Accordingly, the power supply rails Vddh and Vcc become in the fixed-duty-cycle mode from the output terminal during the EL test or during the reverse current operation 314 supplied. Delaying the operation in fixed duty cycle mode until Vcc one for reliable operation of the controller 302 required minimum value, favoring fast loading of Vddh / Vcc rails and subsequent operation in fixed duty cycle mode. If, on the other hand, the steps 808 . 810 are omitted, the free-running switching device 330 while charging the Vddh / Vcc rails, thereby delaying charging of the rails and operation in fixed duty cycle mode.

9 stellt ein weiteres Verfahren 900 zum Bestimmen dar, ob eine Betriebsart mit festem Tastverhältnis angemessen ist. Das Verfahren 900 wird zum Beispiel als Teil des Schritts 702 des Verfahrens 700 ausgeführt. Jedoch ist das Verfahren 900 nicht auf die Verwendung beim Verfahren 700 beschränkt, sondern könnte in anderen Situationen verwendet werden. Außerdem ist der Schritt 702 nicht auf die Verwendung beim Verfahren 900 beschränkt. 9 represents another procedure 900 for determining whether a fixed duty cycle mode is appropriate. The procedure 900 for example, as part of the step 702 of the procedure 700 executed. However, that's the procedure 900 not to use in the process 700 limited, but could be used in other situations. Besides, the step is 702 not to use in the process 900 limited.

Das Verfahren 900 beginnt mit Schritt 902 des Bestimmens, ob aus dem Ausgangsanschluss des MPPT-Reglers fließender Strom einen negativen Wert aufweist, oder mit anderen Worten, ob Strom in den Ausgangsanschluss fließt. Eine solche Bedingung stellt mögliches Treiben des Wandlers mit einem Prüfstrom und zugehörige EL-Prüfung oder Rückwärtsstrombetrieb dar. Man betrachte beispielsweise wieder das EL-Prüfbeispiel von 4. Während der EL-Prüfung treibt die Prüfstromquelle 402 den Prüfstrom I_test in den Ausgangsanschluss 314, sodass Iout einen negativen Wert aufweist. Als weiteres Beispiel betrachte man das Rückwärtsstrombeispiel von 6. Eine externe Schaltung (nicht gezeigt) treibt einen Rückwärtsstrom I_reverse in den Ausgangsanschluss 314, sodass Iout einen negativen Wert aufweist. Demgemäß ist Betrieb im Modus mit festem Tastverhältnis angemessen, falls der Ausgangsstromwert geringer ist als ein Schwellwert Ith, wobei Ith null oder ein Wert nahe null ist. Obwohl Schritt 902 erkennen soll, wenn der Ausgangsstrom negativ ist, kann es dennoch erwünscht sein, Ith auf einen anderen Wert als null zu setzen, wie etwa einen Wert leicht unterhalb von null, um fälschliches Auslösen des Modus mit festem Tastverhältnis aufgrund von Fehlern beim Messen des Ausgangsstroms Iout zu verhindern. Ein Beispiel des Schritts 902 ist Vergleichen durch das Regel-Untersystem 338 des Signals Io, das den Strom aus dem Ausgangsanschluss 314 darstellt, mit einem Schwellwert, wie etwa null oder einem Wert nahe null, und Bestimmen, dass Betrieb im Modus mit festem Tastverhältnis angemessen ist, falls der Betrag von Io niedriger als der Schwellwert ist. The procedure 900 starts with step 902 determining whether current flowing from the output terminal of the MPPT regulator has a negative value, or in other words, whether current is flowing into the output terminal. Such a condition represents possible driving of the converter with a test current and associated EL test or reverse current operation. For example, consider the EL test example of FIG 4 , During the EL test drives the Prüfstromquelle 402 the test current I_test in the output terminal 314 so Iout has a negative value. As another example, consider the reverse flow example of 6 , An external circuit (not shown) drives a reverse current I_reverse into the output terminal 314 so Iout has a negative value. Accordingly, operation in the fixed duty cycle mode is appropriate if the output current value is less than a threshold Ith, where Ith is zero or a value near zero. Although step 902 however, if the output current is negative, it may still be desirable to set Ith to a value other than zero, such as a value slightly below zero, to erroneously trigger the fixed duty cycle mode due to errors in measuring the output current Iout to prevent. An example of the step 902 is comparisons by the rule subsystem 338 of the signal Io, which is the current from the output terminal 314 , with a threshold such as zero or near zero, and determining that fixed duty cycle operation is appropriate if the amount of Io is less than the threshold.

Wenn der Entscheidungsschritt 902 bestimmt, dass Betrieb im Modus mit festem Tastverhältnis nicht angemessen ist, geht das Verfahren 900 voran zum Eintritt in den MPPT-Modus in Schritt 904. In einigen alternativen Ausführungsformen tritt das Verfahren jedoch in Schritt 904 anstelle des MPPT-Modus in einen alternativen Betriebsmodus ein, wie etwa in den oben beschriebenen Umgehungsmodus. If the decision step 902 determines that operation in fixed duty cycle mode is not appropriate, the procedure goes 900 proceeding to enter the MPPT mode in step 904 , However, in some alternative embodiments, the method steps in step 904 instead of the MPPT mode in an alternative operating mode, such as in the bypass mode described above.

Wenn andererseits der Entscheidungsschritt 902 bestimmt, dass Betrieb im Modus mit festem Tastverhältnis angemessen ist, geht das Verfahren 900 voran zum Eintritt in den Betriebsmodus mit festem Tastverhältnis in Schritt 906. Jedoch enthalten einige Ausführungsformen des Verfahrens 900 wahlweise Schritte 908 und 910, wie gezeigt. Diese Schritte, die analog zu den Schritten 808 und 810 von 8 sind, verzögern den Eintritt in den Betriebsmodus mit festem Tastverhältnis, bis eine Stromversorgungsschiene des MPPT-Reglers einen Pegel erreicht hat, der zum Unterstützen des zuverlässigen Reglerbetriebs notwendig ist. If, on the other hand, the decision step 902 determines that operation is appropriate in the fixed duty cycle mode, the procedure goes 900 proceeding to enter the fixed duty cycle mode in step 906 , However, some embodiments of the method are included 900 optional steps 908 and 910 , as shown. These steps are analogous to the steps 808 and 810 from 8th , delay entry into the fixed duty cycle mode until a power rail of the MPPT controller reaches a level necessary to support reliable controller operation.

10 stellt ein Verfahren 1000 des Bestimmens dar, wann der Betriebsmodus mit festem Tastverhältnis zu verlassen ist. Das Verfahren 1000 wird zum Beispiel als Teil des Schritts 708 des Verfahrens 700 ausgeführt. Jedoch ist das Verfahren 1000 nicht auf die Verwendung beim Verfahren 700 beschränkt, sondern könnte stattdessen verwendet werden, um in anderen Situationen zu bestimmen, wann der Betriebsmodus mit festem Tastverhältnis zu verlassen ist. Außerdem ist der Schritt 708 nicht auf die Verwendung beim Verfahren 1000 beschränkt. 10 represents a procedure 1000 determining when to exit the fixed duty cycle mode of operation. The procedure 1000 for example, as part of the step 708 of the procedure 700 executed. However, that's the procedure 1000 not to use in the process 700 but instead could be used to determine in other situations when to leave the fixed duty cycle mode. Besides, the step is 708 not to use in the process 1000 limited.

Das Verfahren 1000 beginnt mit einem Entscheidungsschritt 1002 des Bestimmens, ob ein vorgegebener Zeitraum verstrichen ist. Dieser vorgegebene Zeitraum ist so gewählt, um ausreichende Zeit zum Abschließen anwendbarer Prüfungen der Photovoltaikvorrichtung zuzulassen, wie etwa EL- und Flash-Testen. Falls der vorgegebene Zeitraum noch nicht verstrichen ist, wiederholt sich der Schritt 1002; sonst geht das Verfahren voran zum Eintritt in den MPPT-Modus in Schritt 1004. Ein Beispiel der Schritte 1002, 1004 besteht darin, dass das Regel-Untersystem 338 zu Beginn des Betriebs im Modus mit festem Tastverhältnis einen Zeitgeber startet und in den MPPT-Modus eintritt, nachdem ein vorgegebener Zeitraum verstrichen ist. In einigen alternativen Ausführungsformen tritt das Verfahren jedoch in Schritt 1004 anstelle des MPPT-Modus in einen alternativen Betriebsmodus ein, wie etwa in den oben beschriebenen Umgehungsmodus. The procedure 1000 begins with a decision step 1002 determining if a predetermined time has elapsed. This predetermined time period is chosen to allow sufficient time to complete applicable tests of the photovoltaic device, such as EL and flash testing. If the specified time has not elapsed, the step repeats 1002 ; otherwise the process will proceed to enter the MPPT mode in step 1004 , An example of the steps 1002 . 1004 is that the rule subsystem 338 at the beginning of the operation in the fixed duty cycle mode, starts a timer and enters the MPPT mode after a predetermined time has elapsed. However, in some alternative embodiments, the method steps in step 1004 instead of the MPPT mode in an alternative operating mode, such as in the bypass mode described above.

11 stellt ein Verfahren 1100 des Bestimmens dar, wann der Betriebsmodus mit festem Tastverhältnis zu verlassen ist. Das Verfahren 1100 wird zum Beispiel als Teil des Schritts 708 des Verfahrens 700 ausgeführt. Jedoch ist Verfahren 1100 nicht auf die Verwendung beim Verfahren 700 beschränkt, sondern könnte stattdessen verwendet werden, um in anderen Situationen zu bestimmen, wann der Betriebsmodus mit festem Tastverhältnis zu verlassen ist. Außerdem ist der Schritt 708 nicht auf die Verwendung beim Verfahren 1100 beschränkt. 11 represents a procedure 1100 determining when to exit the fixed duty cycle mode of operation. The procedure 1100 for example, as part of the step 708 of the procedure 700 executed. However, procedure is 1100 not to use in the process 700 limited, but could instead be used to determine in other situations when to leave the fixed duty cycle mode. Besides, the step is 708 not to use in the process 1100 limited.

Das Verfahren 1100 beginnt mit einem Entscheidungsschritt 1102 des Bestimmens, ob eine Spannung über dem Eingangsanschluss oder eine Spannung, die eine Funktion der Eingangsanschluss-Spannung ist, unter einen Schwellwert gefallen ist. Der Schwellwert ist typischerweise mit null oder einem Wert nahe null gewählt, sodass der Schritt 1102 erkennt, wenn die Eingangsanschluss-Spannung oder eine zugehörige Spannung im Wesentlichen null ist. Eine Eingangsanschluss-Spannung von null kann Abschluss der Prüfung der Photovoltaikvorrichtung anzeigen. Zum Beispiel ist die Eingangsanschluss-Spannung im Wesentlichen null beim Abschluss des Flash-Testens, wenn eine Last von Leerlauf bis Kurzschluss durchläuft. Als weiteres Beispiel kann die Eingangsanschluss-Spannung nach Entfernen einer EL-Test-Stromquelle auf nahe null fallen. Falls die Spannung nicht niedriger ist als der Schwellwert, wiederholt sich Schritt 1102; sonst geht das Verfahren voran zum Eintritt in den MPPT-Modus in Schritt 1104. The procedure 1100 begins with a decision step 1102 determining whether a voltage across the input terminal or a voltage that is a function of the input terminal voltage has dropped below a threshold. The threshold is typically chosen to be zero or near zero, so the step 1102 detects when the input terminal voltage or an associated voltage is substantially zero. A zero input terminal voltage may indicate completion of the photovoltaic device test. For example, the input terminal voltage is substantially zero upon completion of the flash test when a load goes from idle to short. As another example, the input terminal voltage may drop to near zero after removing an EL test current source. If the voltage is not lower than the threshold, step repeats 1102 ; otherwise the process will proceed to enter the MPPT mode in step 1104 ,

Ein Beispiel der Schritte 1102, 1104 besteht darin, dass das Regel-Untersystem 338 die Eingangsanschluss-Spannung Vin oder die Stromversorgungsschienen-Spannung Vcc mit einem Schwellwert vergleicht und in den MPPT-Modus eintritt, falls die Spannung niedriger ist als der Schwellwert. In einigen alternativen Ausführungsformen tritt das Verfahren jedoch in Schritt 1104 anstelle des MPPT-Modus in einen alternativen Betriebsmodus ein, wie etwa in den oben beschriebenen Umgehungsmodus. An example of the steps 1102 . 1104 is that the rule subsystem 338 compares the input terminal voltage Vin or the power rail voltage Vcc with a threshold value and enters the MPPT mode if the voltage is lower than the threshold value. However, in some alternative embodiments, the method steps in step 1104 instead of the MPPT mode in an alternative operating mode, such as in the bypass mode described above.

Flash-Testen kann in einigen Anwendungen schwierig zu erkennen sein, da Strom durch die Photovoltaikvorrichtung während des Flash-Testens in seiner normalen Richtung fließt. Demgemäß sind einige Ausführungsformen des Reglers 302 ausgelegt, nach Abschluss des EL-Testens in ihrem Betriebsmodus mit festem Tastverhältnis zu bleiben, um anschließendes Flash-Testen zu ermöglichen, während sie im Betriebsmodus mit festem Tastverhältnis bleiben. Der Modus mit festem Tastverhältnis könnte auch in Ausführungsformen betrieben werden, die, wie oben bezüglich 9 beschrieben, negativen Ausgangsstrom erkennen, indem anfangs der Ausgangsanschluss mit einem Rückwärtsstrom getrieben wird. Flash testing may be difficult to detect in some applications because current flows through the photovoltaic device in its normal direction during flash testing. Accordingly, some embodiments of the regulator 302 are designed to remain in their fixed duty cycle mode upon completion of EL testing to allow subsequent flash testing while remaining in fixed duty cycle mode. The fixed duty cycle mode could also be operated in embodiments which, as described above 9 Detect negative output current by initially driving the output terminal with a reverse current.

Betriebsmodi mit festem Tastverhältnis können auch in MPPT-Regler-Anwendungen mit einer anderen Topologie als einer Abwärtswandler-Topologie umgesetzt sein, wie einer Aufwärtswandler-Topologie oder einer Abwärts-Aufwärtswandler-Topologie. Zum Beispiel stellt 12 ein Stromerzeugungssystem 1200 dar, das einen MPPT-Regler 1202 enthält, der zwischen einer Photovoltaikvorrichtung 1204 und einer Last 1206 elektrisch angeschlossen ist. Der MPPT-Regler 1202 ist ähnlich dem MPPT-Regler 302, ist aber ausgelegt, eine Aufwärtswandler-Topologie anstelle einer Abwärtswandler-Topologie zu unterstützen. Fixed duty cycle operating modes may also be implemented in MPPT controller applications with a topology other than a buck converter topology, such as a boost converter topology or a buck-boost topology. For example 12 a power generation system 1200 This is an MPPT controller 1202 that is between a photovoltaic device 1204 and a load 1206 electrically connected. The MPPT controller 1202 is similar to the MPPT controller 302 , but is designed to support an up-converter topology rather than a down-converter topology.

Der MPPT-Regler 1202 enthält einen Eingangsanschluss 1208 mit den Eingangsklemmen 1210, 1212 und einen Ausgangsanschluss 1214 mit den Ausgangsklemmen 1216, 1218. Eine positive Klemme 1220 der Photovoltaikvorrichtung 1204 ist an die Eingangsklemme 1210 elektrisch angeschlossen, und eine negative Klemme 1222 der Photovoltaikvorrichtung 1204 ist an die Eingangsklemme 1212 elektrisch angeschlossen, sodass die Photovoltaikvorrichtung 1204 mit dem Eingangsanschluss 1208 elektrisch in Reihe geschaltet ist. Die Klemmen 1210, 1220 bilden einen Teil eines positiven Versorgungsknotens oder einer Versorgungsschiene (Vddh), und die Klemmen 1212, 1222 bilden einen Teil eines Referenz-Versorgungknotens oder einer -Versorgungsschiene (Vss). Die Photovoltaikvorrichtung 1204 ist zum Beispiel ein Photovoltaikmodul, enthaltend eine Vielzahl von miteinander verbundenen Photovoltaikzellen, eine Einfach-Photovoltaikzelle oder eine Mehrfach-Photovoltaikzelle. The MPPT controller 1202 includes an input port 1208 with the input terminals 1210 . 1212 and an output terminal 1214 with the output terminals 1216 . 1218 , A positive clamp 1220 the photovoltaic device 1204 is at the input terminal 1210 electrically connected, and a negative terminal 1222 the photovoltaic device 1204 is at the input terminal 1212 electrically connected, so the photovoltaic device 1204 with the input connector 1208 electrically connected in series. The clamps 1210 . 1220 form part of a positive supply node or supply rail (Vddh), and the terminals 1212 . 1222 form part of a reference supply node or supply rail (Vss). The photovoltaic device 1204 For example, a photovoltaic module including a plurality of interconnected photovoltaic cells, a single photovoltaic cell or a multiple photovoltaic cell.

Das System 1200 enthält wahlweise einen oder mehrere Eingangskondensatoren 1224, die über dem Eingangsanschluss 1208 elektrisch verbunden sind. Die Kondensatoren 1224 tragen dazu bei, die Welligkeitskomponente des Eingangsstroms Iin des Reglers 1202 zuzuführen und tragen dadurch dazu bei, den Betrag des Welligkeitsstroms zu minimieren, der durch die Photovoltaikvorrichtung 1204 fließt. Der MPPT-Regler 1202 enthält weiter eine zwischen der Eingangsanschlussklemme 1210 und einem Schaltknoten Vx elektrisch verbundene Energiespeicherinduktivität 1236. Die Energiespeicherinduktivität 1236 kann eine oder mehrere diskrete Induktivitäten enthalten, wie gezeigt. The system 1200 optionally includes one or more input capacitors 1224 that over the input terminal 1208 are electrically connected. The capacitors 1224 contribute to the ripple component of the input current Iin of the regulator 1202 thereby helping to minimize the amount of ripple current passing through the photovoltaic device 1204 flows. The MPPT controller 1202 further includes one between the input terminal 1210 and a switching node Vx electrically connected energy storage inductance 1236 , The energy storage inductance 1236 may include one or more discrete inductors as shown.

Der MPPT-Regler 1202 enthält weiter einen zwischen der Energiespeicherinduktivität 1236 und dem Ausgangsanschluss 1214 elektrisch verbundenen Schaltkreis 1226. Der Schaltkreis 1226 enthält eine zwischen dem Schaltknoten Vx und den Eingangs- und Ausgangsanschluss-Klemmen 1212, 1218 elektrisch verbundene Regel-Schaltvorrichtung 1228 und eine zwischen dem Schaltknoten Vx und der Ausgangsklemme 1216 elektrisch verbundene freilaufende Schaltvorrichtung 1230. Die Ausgangsklemme 1218 ist mit der Eingangsklemme 1212 elektrisch verbunden. Obwohl die Schaltvorrichtungen 1228, 1230 als N-Kanal-Anreicherungs-Feldeffekttransistoren gezeigt sind, könnten die Schaltvorrichtungen 1228, 1230 durch alternative Schaltvorrichtungen ersetzt werden, ohne vom Geltungsbereich des Vorliegenden abzuweichen. The MPPT controller 1202 further includes one between the energy storage inductance 1236 and the output terminal 1214 electrically connected circuit 1226 , The circuit 1226 includes one between the switching node Vx and the input and output terminal terminals 1212 . 1218 electrically connected control switching device 1228 and one between the switching node Vx and the output terminal 1216 electrically connected free-running switching device 1230 , The output terminal 1218 is with the input terminal 1212 electrically connected. Although the switching devices 1228 . 1230 As N-channel enhancement field effect transistors, the switching devices could 1228 . 1230 be replaced by alternative switching devices without departing from the scope of the present.

Die Last 1206 ist mit dem Ausgangsanschluss 1214 elektrisch in Reihe geschaltet. Die Last 1206 enthält zum Beispiel einen Umrichter oder ein Batterieladegerät. Ein oder mehrere Ausgangskondensatoren 1234 sind über der Last 1206 elektrisch verbunden, um die Welligkeitskomponente des Ausgangsstroms Iout zu absorbieren. Die Kondensatoren 1234 sind jedoch wahlweise in Ausführungsformen weggelassen, in denen die Last 1206 bedeutende Kapazität enthält, wie etwa in Ausführungsformen, in denen die Last 1206 ein Umrichter mit bedeutender Eingangskapazität ist. Weight 1206 is with the output connector 1214 electrically connected in series. Weight 1206 contains, for example, an inverter or a battery charger. One or more output capacitors 1234 are over the load 1206 electrically connected to absorb the ripple component of the output current Iout. The capacitors 1234 however, are optionally omitted in embodiments in which the load 1206 contains significant capacity, such as in embodiments where the load 1206 is an inverter with significant input capacity.

Der MPPT-Regler 1202 enthält weiter ein Regel-Untersystem 1238. Der Schaltkreis 1226, die Energiespeicherinduktivität 1236 und die Kondensatoren 1234 bilden gemeinsam einen durch das Regel-Untersystem 1238 geregelten Aufwärtswandler. In einem MPPT-Betriebsmodus des Reglers 1202 ist das Regel-Untersystem 1238 ausgelegt, Schalten des Schaltkreises 1226 so zu regeln, dass der Aufwärtswandler Leistung vom Eingangsanschluss 1208 zum Ausgangsanschluss 1214 überträgt und dadurch Leistung von der Photovoltaikvorrichtung 1204 zur Last 1206 überträgt. Genauer veranlasst das Regel-Untersystem 1238 die Regel-Schaltvorrichtung 1228, wiederholt zwischen ihrem leitenden und nichtleitenden Zustand umzuschalten, typischerweise bei einer Frequenz von mindestens 100 Kilohertz, um Leistung vom Eingangsanschluss 1208 zum Ausgangsanschluss 1214 zu übertragen. Die Schaltvorrichtung 1228 ist als „Regel“-Schaltvorrichtung bezeichnet, weil das Verhältnis von Eingangsspannung Vin zu Ausgangsspannung Vout über der Last 1206 eine Funktion des Tastverhältnisses der Schaltvorrichtung 1228 ist. The MPPT controller 1202 also contains a rule subsystem 1238 , The circuit 1226 , the energy storage inductance 1236 and the capacitors 1234 together form one through the rule subsystem 1238 regulated boost converter. In an MPPT operating mode of the controller 1202 is the rule subsystem 1238 designed, switching the circuit 1226 so that the boost converter has power from the input terminal 1208 to the output terminal 1214 transmits and thereby power from the photovoltaic device 1204 to the load 1206 transfers. More specifically, the rule subsystem causes 1238 the control switching device 1228 repeatedly toggling between its conducting and nonconducting states, typically at a frequency of at least 100 kilohertz, to power from the input port 1208 to the output terminal 1214 transferred to. The switching device 1228 is referred to as a "rule" switching device because the ratio of input voltage Vin to output voltage Vout across the load 1206 a function of the duty cycle of the switching device 1228 is.

Das Regel-Untersystem 1238 steuert auch das Schalten der freilaufenden Schaltvorrichtung 1230 derart, dass sie eine freilaufende Funktion ausführt, oder mit anderen Worten derart, dass die freilaufende Schaltvorrichtung 1230 einen Pfad für den durch die Energiespeicherinduktivität 1236 fließenden Strom vorsieht, wenn sich die Regel-Schaltvorrichtung 1228 in ihrem nichtleitenden Zustand befindet. The rule subsystem 1238 Also controls the switching of the free-running switching device 1230 such that it performs a free-running function, or in other words such that the free-running switching device 1230 a path for through the energy storage inductance 1236 flowing current provides when the control switching device 1228 in its non-conducting state.

Der MPPT-Regler 1202 enthält wahlweise weiter ein Stromrekonstruktions-Untersystem 1240, ausgelegt, ein Signal Io zu erzeugen, das den aus dem Ausgangsanschluss 1214 fließenden Ausgangsstrom Iout darstellt. Außerdem enthält in einigen Ausführungsformen der MPPT-Regler 1202 weiter einen Spannungsregler 1242, der aus Vddh/Vss einen „Eigenbetriebs“-Stromversorgungs-Knoten oder eine -Schiene (Vcc) erzeugt. Vcc ist zum Beispiel verwendet, um zumindest teilweise das Regel-Untersystem 1238 zu versorgen, wie gezeigt. The MPPT controller 1202 optionally further includes a stream reconstruction subsystem 1240 adapted to generate a signal Io which is from the output terminal 1214 represents flowing output current Iout. In addition, in some embodiments, the MPPT controller includes 1202 continue a voltage regulator 1242 which generates from Vddh / Vss a "self-powered" power supply node or rail (Vcc). Vcc is used, for example, to at least partially the rule subsystem 1238 to supply as shown.

Obwohl Eingangskondensatoren 1224 und Ausgangskondensatoren 1234 als extern zum MPPT-Regler 1202 gezeigt sind, könnten eins oder mehrere dieser Bauteile im Regler 1202 integriert sein, ohne vom Geltungsbereich des Vorliegenden abzuweichen. Außerdem könnten in Fällen, in denen die Energiespeicherinduktivität 1236 aus einer oder mehreren diskreten Induktivitäten besteht, die Induktivitäten extern zum Regler 1202 angeordnet sein. Weiter ist einiges oder die Gesamtheit des MPPT-Reglers 1202 in bestimmten Ausführungsformen in einer gemeinsamen integrierten Schaltung ausgeführt, um kleine Bauform, kleine parasitäre Impedanz zwischen Bauteilen und schnelle Signal-Übertragungszeiten zu begünstigen. In diesen Ausführungsformen ist die integrierte Schaltung wahlweise mit der Photovoltaikvorrichtung 1204 in einem Gehäuse verpackt, um geringe Systembaugröße und minimale Impedanz zwischen der Vorrichtung 1204 und dem Regler 1202 zu begünstigen. Jedoch ist der MPPT-Regler 1202 nicht auf eine Ausführung als integrierte Schaltung beschränkt und könnte stattdessen teilweise oder vollständig aus diskreten Bauteilen ausgebildet sein. Der MPPT-Regler 1202 weist mindestens zwei Betriebsmodi auf, nämlich einen MPPT-Betriebsmodus und einen Betriebsmodus mit festem Tastverhältnis. Im MPPT-Betriebsmodus veranlasst das Regel-Untersystem 1238 die Regel-Schaltvorrichtung 1228, wiederholt zwischen ihrem leitenden und nichtleitenden Zustand umzuschalten, um zumindest im Wesentlichen einen Betrag der aus einer Photovoltaikvorrichtung 1204 ausgekoppelten und an die Last 1206 gelieferten Leistung zu maximieren. Zum Beispiel maximiert in einigen Ausführungsformen das Regel-Untersystem 1238 die Leistung in den Eingangsanschluss 1208 und maximiert dadurch die aus der Photovoltaikvorrichtung 1204 ausgekoppelte Leistung. In einigen anderen Ausführungsformen maximiert das Regel-Untersystem 1238 die Leistung aus dem Ausgangsanschluss 1214, was effektiv die aus der Photovoltaikvorrichtung 1204 ausgekoppelte Leistung maximiert, da die Leistung aus dem Ausgangsanschluss 1214 dieselbe ist wie die Leistung in den Eingangsanschluss 1208, wenn man die Verluste im MPPT-Regler 1202 vernachlässigt. Although input capacitors 1224 and output capacitors 1234 as external to the MPPT controller 1202 shown could be one or more of these components in the controller 1202 be integrated without departing from the scope of the present. In addition, in cases where the energy storage inductance could 1236 consists of one or more discrete inductors, the inductors external to the regulator 1202 be arranged. Next is some or all of the MPPT controller 1202 In certain embodiments, they are implemented in a common integrated circuit to favor small package size, small parasitic impedance between components, and fast signal transfer times. In these embodiments, the integrated circuit is optional with the photovoltaic device 1204 Packaged in a housing to minimize system size and minimum impedance between the device 1204 and the controller 1202 to favor. However, the MPPT controller is 1202 is not limited to an integrated circuit design and could instead be partially or fully formed from discrete components. The MPPT controller 1202 has at least two modes of operation, namely an MPPT mode of operation and a fixed duty cycle mode of operation. In MPPT operating mode, the control subsystem initiates 1238 the control switching device 1228 repeatedly toggling between its conductive and non-conductive states to at least substantially equal an amount from a photovoltaic device 1204 decoupled and to the load 1206 maximize delivered performance. For example, in some embodiments, the rule subsystem maximizes 1238 the power in the input terminal 1208 and thereby maximizes those from the photovoltaic device 1204 decoupled power. In some other embodiments, the rule subsystem maximizes 1238 the power from the output terminal 1214 What effectively removes the photovoltaic device 1204 decoupled power maximizes, as the power from the output port 1214 same as the power in the input terminal 1208 if you look at the losses in the MPPT controller 1202 neglected.

Im Betriebsmodus mit festem Tastverhältnis veranlasst das Regel-Untersystem 1238 den MPPT-Regler 1202, eine feste Gleichstromtransformation zwischen den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen 1208, 1214 vorzusehen, um Prüfen der Photovoltaikvorrichtung 1204 oder Rückwärtsstrombetrieb zu erleichtern, auf ähnliche Weise wie oben bezüglich des MPPT-Reglers 302 (3) beschrieben. Genauer veranlasst das Regel-Untersystem 1238 die Regel-Schaltvorrichtung 1228, bei einem festen Tastverhältnis zu arbeiten, um eine feste Gleichstromtransformation zwischen Eingangsanschluss 1208 und Ausgangsanschluss 1214 zu erreichen. Jedoch veranlasst im Gegensatz zum MPPT-Regler 302 das Regel-Untersystem 1238 typischerweise die freilaufende Schaltvorrichtung 1230 anstelle der Regel-Schaltvorrichtung 1228, bei einem großen Tastverhältnis zu arbeiten, wie etwa einem Tastverhältnis von mindestens neunzig Prozent. In fixed duty cycle mode, the control subsystem initiates 1238 the MPPT controller 1202 , a fixed DC transformation between the input and output terminals 1208 . 1214 to check the photovoltaic device 1204 or backward current operation in a similar manner as above with respect to the MPPT controller 302 ( 3 ). More specifically, the rule subsystem causes 1238 the control switching device 1228 to work at a fixed duty cycle to provide a fixed DC transformation between input terminal 1208 and output connection 1214 to reach. However, unlike the MPPT controller 302 the rule subsystem 1238 typically the free-running switching device 1230 instead of the control switching device 1228 to work at a high duty cycle, such as a duty cycle of at least ninety percent.

Das Regel-Untersystem 1238 ist zum Beispiel ausgelegt, unter Verwendung einer oder mehrerer Techniken ähnlich den oben bezüglich des MPPT-Reglers 302 beschriebenen zu bestimmen, wann der Regler 1202 in seinem Modus mit festem Tastverhältnis zu betreiben ist, und wann der Regler 1202 von seinem Modus mit festem Tastverhältnis in den MPPT-Modus umzuschalten ist. Zum Beispiel ist das Regel-Untersystem 1238 in einigen Ausführungsformen ausgelegt, auf ähnliche Weise wie das oben bezüglich 8 und 9 beschriebene zu bestimmen, dass der Betrieb im Modus mit festem Tastverhältnis angemessen ist, falls beim Anlauf Spannung über dem Ausgangsanschluss 1214 vorhanden ist, oder falls der Ausgangsstrom Iout einen negativen Wert aufweist. Als weiteres Beispiel ist das Regel-Untersystem 1238 in einigen Ausführungsformen ausgelegt, den Betriebsmodus mit festem Tastverhältnis nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitraums zu verlassen, oder falls die Spannung über dem Eingangsanschluss 1208 unter einen Schwellwert fällt, auf ähnliche Weise wie oben bezüglich 10 und 11 beschrieben. The rule subsystem 1238 is designed, for example, using one or more techniques similar to those above with respect to the MPPT controller 302 to determine when the regulator 1202 to operate in its fixed duty cycle mode, and when the regulator 1202 switch from its fixed duty cycle mode to MPPT mode. For example, the rule subsystem 1238 in some embodiments, in a similar manner to that described above 8th and 9 to determine that operation in fixed duty cycle mode is appropriate if voltage across the output terminal during startup 1214 is present, or if the output current Iout has a negative value. Another example is the rule subsystem 1238 in some embodiments, to exit the fixed duty cycle mode of operation after a predetermined period of time, or if the voltage across the input terminal 1208 below a threshold, in a similar way as above 10 and 11 described.

In Anwendungen mit Abwärts-Aufwärtswandler-Topologie ist die Regel-Schaltvorrichtung in einem Betriebsmodus mit festem Tastverhältnis bei einem festen Tastverhältnis betrieben, wie etwa einem Tastverhältnis um fünfzig Prozent, um eine feste Gleichstromtransformation zu erreichen. In down-boost topology applications, the control switching device operates in a fixed duty cycle operating mode at a fixed duty cycle, such as a fifty percent duty cycle, to achieve a fixed DC transformation.

Die Verwendung von MPPT-Reglern, die Modi mit festem Tastverhältnis enthalten, ist nicht auf photovoltaische Stromerzeugungssysteme mit einzelner Photovoltaikvorrichtung und einzelnem MPPT-Regler beschränkt. Zum Beispiel stellt 13 ein photovoltaisches Stromerzeugungssystem 1300 dar, das N Realisierungen des MPPT-Reglers 302 in einer photovoltaischen Anwendung enthält, wobei N eine ganze Zahl größer als eins ist. In diesem Dokument kann auf bestimmte Realisierungen eines Gegenstands durch Verwendung einer Zahl in Klammern (z.B. MPPT-Regler 302(1)) Bezug genommen sein, während sich Zahlen ohne Klammern auf einen beliebigen solchen Gegenstand beziehen (z.B. MPPT-Regler 302). Einige der Aufbaublöcke der MPPT-Regler 302 sind in 13 nicht gezeigt, um eine deutliche Darstellung zu begünstigen. The use of fixed duty cycle MPPT controllers is not limited to photovoltaic power generation systems with single photovoltaic device and single MPPT controller. For example 13 a photovoltaic power generation system 1300 represents the implementations of the MPPT controller 302 in a photovoltaic application, where N is an integer greater than one. This document may refer to certain implementations of an object by using a number in parentheses (eg, MPPT control 302 (1) ), While numbers without parentheses refer to any such item (eg MPPT controller) 302 ). Some of the building blocks of the MPPT controller 302 are in 13 not shown to favor a clear presentation.

Der Eingangsanschluss 308 jedes MPPT-Reglers 302 ist an eine jeweilige Photovoltaikvorrichtung 1304 eines gemeinsamen Photovoltaikmoduls 1305 elektrisch angeschlossen. Photovoltaikvorrichtungen 1304 sind zum Beispiel einzelne Photovoltaikzellen oder Gruppen von elektrisch miteinander verbundenen Photovoltaikzellen. Jedoch kann die Anordnung von Photovoltaikvorrichtungen 1304 variiert werden, ohne vom Geltungsbereich des Vorliegenden abzuweichen. Zum Beispiel sind in einigen alternativen Ausführungsformen Photovoltaikvorrichtungen 1304 diskrete Photovoltaikvorrichtungen und sind nicht Teil eines gemeinsamen Moduls. In einem weiteren Beispiel weisen in einigen anderen Ausführungsformen zwei oder mehr Photovoltaikvorrichtungen 1304 unterschiedliche Anordnungen auf. Ein jeweiliger Eingangskondensator 1324 ist auch über jedem Eingangsanschluss 308 elektrisch verbunden. The input connection 308 each MPPT controller 302 is to a respective photovoltaic device 1304 a common photovoltaic module 1305 electrically connected. photovoltaic devices 1304 are, for example, individual photovoltaic cells or groups of electrically interconnected photovoltaic cells. However, the arrangement of photovoltaic devices 1304 be varied without departing from the scope of the present For example, in some alternative embodiments, photovoltaic devices are 1304 discrete photovoltaic devices and are not part of a common module. In another example, in some other embodiments, two or more photovoltaic devices 1304 different arrangements. A respective input capacitor 1324 is also above each input terminal 308 electrically connected.

Die Ausgangsanschlüsse 314 der MPPT-Regler 302 sind mit einer Last 1306 elektrisch in Reihe geschaltet. Ein oder mehrere Ausgangskondensatoren 1334 sind über der Last 1306 elektrisch verbunden und sind von jedem der N MPPT-Regler 1302 gemeinsam genutzt. Jedoch enthält in einigen alternativen Ausführungsformen die Last 1306 bedeutende Kapazität, und die Kondensatoren 1334 sind daher weggelassen. Außerdem weist in einigen alternativen Ausführungsformen jeder MPPT-Regler 302 einen jeweiligen Kondensator (nicht gezeigt) auf, der über seinen Ausgangsanschluss 314 elektrisch verbunden ist. The output connections 314 the MPPT controller 302 are with a load 1306 electrically connected in series. One or more output capacitors 1334 are over the load 1306 are electrically connected and are from each of the N MPPT controllers 1302 shared. However, in some alternative embodiments, the load includes 1306 significant capacity, and the capacitors 1334 are therefore omitted. In addition, in some alternative embodiments, each MPPT controller 302 a respective capacitor (not shown) connected across its output terminal 314 electrically connected.

Die MPPT-Regler 302 nutzen die Zwischenverbindungs-Induktivität 1336 eines Ausgangskreises 1332, der die Schaltkreise 326 mit der Last 1306 elektrisch verbindet, als Energiespeicherinduktivität. Obwohl diese Zwischenverbindungs-Induktivität symbolisch als ein einzelnes Element gezeigt ist, ist sie tatsächlich entlang einer Schleife verteilt, die den Ausgangskreis 1332 bildet. Einige alternative Ausführungsformen enthalten jedoch eine oder mehrere diskrete Induktivitäten (nicht gezeigt), die mit dem Ausgangskreis 1332 elektrisch in Reihe geschaltet sind. Zum Beispiel ist es in Ausführungsformen, in denen jeder MPPT-Regler 302 einen jeweiligen, über seinem Ausgangsanschluss 314 elektrisch verbundenen Kondensator aufweist, typischerweise erforderlich, dass jeder MPPT-Regler 302 eine jeweilige diskrete Induktivität aufweist, die mit seinem Ausgangsanschluss 314 elektrisch in Reihe geschaltet ist. The MPPT controller 302 use the interconnect inductance 1336 an output circuit 1332 that the circuits 326 with the load 1306 electrically connects, as energy storage inductance. Although this interconnect inductance is shown symbolically as a single element, it is actually distributed along a loop that is the output circuit 1332 forms. However, some alternative embodiments include one or more discrete inductors (not shown) connected to the output circuit 1332 are electrically connected in series. For example, in embodiments where each MPPT controller is 302 a respective, above its output terminal 314 electrically connected capacitor typically requires that each MPPT regulator 302 a respective discrete inductance connected to its output terminal 314 electrically connected in series.

Jeder MPPT-Regler 302 arbeitet im Wesentlichen in derselben Weise wie bezüglich Stromerzeugungssystemen beschrieben, die eine einzelne Ausführung des MPPT-Reglers 302 enthalten. Zum Beispiel maximiert in einem MPPT-Betriebsmodus jeder MPPT-Regler 302 die aus seiner jeweiligen Photovoltaikvorrichtung 1304 ausgekoppelte Leistung. In einem Betriebsmodus mit festem Tastverhältnis arbeitet andererseits jeder MPPT-Regler so, dass seine Regel-Schaltvorrichtung ein festes Tastverhältnis aufweist. Flash-Testen kann zum Beispiel durch Ersetzen der Last 1306 durch eine veränderliche Last und durchlaufen Lassen des Lastwiderstands durchgeführt werden, während die Photovoltaikvorrichtungen 1304 einer Lichtquelle bekannter Stärke ausgesetzt ist. EL-Testen kann durch Ersetzen der Last 1306 durch eine Prüfstromquelle und Treiben eines Prüfstroms in die Ausgangsanschlüsse 314 in einer Richtung entgegengesetzt zum normalen Ausgangsstrom Iout durchgeführt werden. Each MPPT controller 302 operates in much the same way as described with respect to power generation systems including a single embodiment of the MPPT controller 302 contain. For example, in an MPPT mode of operation, each MPPT controller maximizes 302 the from his respective photovoltaic device 1304 decoupled power. In a fixed duty cycle mode, on the other hand, each MPPT controller operates so that its control switching device has a fixed duty cycle. For example, flash testing can be done by replacing the load 1306 by a variable load and passing through the load resistor while the photovoltaic devices 1304 a light source of known strength is exposed. EL testing can be done by replacing the load 1306 through a test current source and driving a test current into the output terminals 314 in a direction opposite to the normal output current Iout.

Betrieb im Rückwärtsstrommodus kann Probleme beim gemeinsamen Nutzen von Strömen in Anwendungen mit zwei oder mehr elektrisch parallel geschalteten MPPT-Reglern 302 bereiten. Zum Beispiel stellt 14 ein photovoltaisches Stromerzeugungssystem 1400 dar, das drei parallel geschaltete Strings 1403 enthält, wo jeder String drei Ausführungen des MPPT-Reglers 302 mit elektrisch in Reihe geschalteten Ausgangsanschlüssen 314 enthält. Eine jeweilige Photovoltaikvorrichtung 1404 ist an den Eingangsanschluss 308 jedes Reglers 302 elektrisch angeschlossen. Zur deutlichen Darstellung sind nur die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse 308, 314 der Regler 302 gezeigt. Operation in reverse current mode may have problems sharing power in applications with two or more MPPT controllers connected in parallel 302 prepare. For example 14 a photovoltaic power generation system 1400 that is, three parallel strings 1403 contains where each string contains three executions of the MPPT controller 302 with output terminals electrically connected in series 314 contains. A respective photovoltaic device 1404 is at the input port 308 every regulator 302 electrically connected. For clarity, only the input and output terminals 308 . 314 the regulator 302 shown.

Man betrachte ein Szenario, in dem der String 1403(1) einen größeren photogenerierten Strom erzeugt als entweder String 1403(2) oder 1403(3), wie etwa aufgrund teilweisen Beschattens der Strings 1403(2), 1403(3). Der Vorwärtsstrom 1405 des starken Strings 1403(1) spannt die schwächeren Strings 1403(2), 1403(3) in Vorwärtsrichtung vor, sodass Rückwärtsströme 1407, 1409 durch die Strings 1403(2) bzw. 1403(3) fließen. Falls die Strings 1403(2), 1403(3) dieselben Strom-Spannungs-Kennlinien aufweisen, ist der Betrag der Rückwärtsströme 1407, 1409 derselbe. Falls die Strings 1403(2), 1403(3) verschiedene Strom-Spannungs-Kennlinien aufweisen, weisen die Rückwärtsströme 1407, 1409 verschiedene Beträge auf, sodass die Strings 1403(2), 1403(3) den Rückwärtsstrom nicht gleich aufteilen. Consider a scenario in which the string 1403 (1) produces a larger photogenerated current than either string 1403 (2) or 1403 (3) , such as partial shadowing of strings 1403 (2) . 1403 (3) , The forward current 1405 strong string 1403 (1) spans the weaker strings 1403 (2) . 1403 (3) in the forward direction, so that reverse currents 1407 . 1409 through the strings 1403 (2) respectively. 1403 (3) flow. If the strings 1403 (2) . 1403 (3) have the same current-voltage characteristics is the magnitude of the reverse currents 1407 . 1409 the same. If the strings 1403 (2) . 1403 (3) have different current-voltage characteristics, have the reverse currents 1407 . 1409 different amounts on, so the strings 1403 (2) . 1403 (3) do not divide the reverse flow equally.

Die Rückwärtsstrom-Ungleichheit kann aufgrund der Strom-Spannungs-Kennlinien der Photovoltaikvorrichtungen 1404 groß sein. Insbesondere weist eine Photovoltaikzelle eine ähnliche Strom-Spannungs-Kennlinie wie eine Diode auf, wie durch das Modell von 1 angedeutet, was dazu führt, dass die Zellspannung relativ unempfindlich gegenüber dem Betrag des Stroms ist, sobald die Zelle Rückwärtsstrom leitet. Somit kann jedes Spannungs-Ungleichgewicht, das zwischen zwei eigenständigen Zellen bestehen könnte, wenn sie mit demselben Betrag des Rückwärtsstroms vorgespannt sind, zu einem großen Strom-Ungleichgewicht führen, wenn die Zellen parallel geschaltet sind. The reverse current inequality may be due to the current-voltage characteristics of the photovoltaic devices 1404 be great. In particular, a photovoltaic cell has a similar current-voltage characteristic as a diode, as by the model of 1 which causes the cell voltage to be relatively insensitive to the amount of current as the cell conducts reverse current. Thus, any voltage imbalance that could exist between two discrete cells, when biased with the same amount of reverse current, can result in a large current imbalance when the cells are connected in parallel.

Zum Beispiel zeigt 15 eine Kurve 1500 des Rückwärtsstroms über der Spannung für eine Photovoltaikzelle 1502. Angenommen, die Zelle 1502 arbeite mit einer Spannung 1504, wenn sie mit einem Rückwärtsstrom 1506 vorgespannt ist. Nun sei angenommen, die Zelle 1502 sei mit einer anderen Photovoltaikzelle (nicht gezeigt) mit anderer Strom-Spannungs-Kennlinie parallel geschaltet, sodass die Zelle 1502 aufgrund der Parallelschaltung bei der Spannung 1508 arbeiten muss. Der Betrag des Rückwärtsstroms springt zu 1510, was eine große Änderung 1512 des Betrags des Rückwärtsstroms ergibt, um eine kleine Änderung 1514 des Betrags der Spannung zu kompensieren. Somit können kleine Unterschiede der Strom-Spannungs-Kennlinie zwischen parallel geschalteten Photovoltaikvorrichtungen bedeutendes Rückwärtsstrom-Ungleichgewicht in den Vorrichtungen verursachen. For example, shows 15 a curve 1500 the reverse current over the voltage for a photovoltaic cell 1502 , Suppose the cell 1502 work with a tension 1504 when with a reverse current 1506 is biased. Now suppose the cell 1502 be connected in parallel with another photovoltaic cell (not shown) with different current-voltage characteristic, so that the cell 1502 due to the parallel connection at the voltage 1508 Must work. The amount of reverse current jumps 1510 what a big change 1512 the amount of reverse current results to a small change 1514 the amount of voltage to compensate. Thus, small differences in the current-voltage characteristic between parallel-connected photovoltaic devices can cause significant reverse current imbalance in the devices.

Ungleiches Aufteilen des Rückwärtsstroms kann bewirken, dass ein String einen zu hohen Betrag des Rückwärtsstroms erfährt, was möglicherweise Regler 302 und/oder Photovoltaikvorrichtungen 1404 des Strings beschädigen kann. Außerdem werden Strings 1403 typischerweise aus Sicherheitsgründen abgesichert, und zu hoher Betrag des Rückwärtsstroms in einem String kann die Sicherung des Strings durchbrennen lassen und dadurch verursachen, dass der String außer Betrieb ist und keine Energie erzeugt, bis die Sicherung ersetzt ist. Unequal splitting of the reverse current may cause a string to experience too high an amount of reverse current, which may be regulator 302 and / or photovoltaic devices 1404 of the string. There are also strings 1403 typically backed up for safety reasons, and too much of the reverse current in a string can blow the fuse of the string causing the string to be out of order and not generating power until the fuse is replaced.

Demgemäß sind bestimmte Ausführungsformen des MPPT-Reglers 302 ausgelegt, in einem dritten, manchmal als Rückwärtsstrom-Betriebsmodus bezeichneten Betriebsmodus, unter Rückwärtsstrombedingungen, zu arbeiten. In diesen Ausführungsformen ist das Regel-Untersystem 338 ausgelegt, die Regel-Schaltvorrichtung 328 zu veranlassen, wiederholt zwischen ihrem leitenden und nichtleitenden Zustand bei einem Tastverhältnis umzuschalten, das eine vorgegebene Ausgangs-Strom-Spannungs-Kennlinie des Reglers beibehält, gesehen von einer Last aus in den Ausgangsanschluss 314. Betreiben jedes MPPT-Reglers derart, dass er eine gemeinsame Ausgangs-Strom-Spannungs-Kennlinie aufweist, ermöglicht, dass jeder String eine gemeinsame Ausgangs-Strom-Spannungs-Kennlinie aufweist, was gleiche Stromaufteilung unter den Strings 1403 im Rückwärtsstrombetrieb begünstigt. Das Regel-Untersystem 308 bewirkt, dass der MPPT-Regler 302 in den Rückwärtsstrom-Betriebsmodus eintritt, wenn der Betrag des Signals Io zum Beispiel niedriger als ein oder gleich einem Schwellwert ist, wobei der Schwellwert negativen oder sehr kleinen Ausgangsstrom darstellt. Accordingly, certain embodiments of the MPPT controller are 302 designed to operate in a third mode of operation, sometimes referred to as a reverse current mode of operation, under reverse current conditions. In these embodiments, the rule subsystem is 338 designed, the control switching device 328 to repeatedly switch between its conductive and non-conductive states at a duty ratio that maintains a predetermined output current-voltage characteristic of the regulator as viewed from a load in the output terminal 314 , Operate each MPPT controller such that it has a common output-current-voltage characteristic allows each string to have a common output current-voltage characteristic, giving equal current sharing among the strings 1403 favors in reverse flow operation. The rule subsystem 308 causes the MPPT knob 302 enters the reverse current mode of operation when the magnitude of signal Io is, for example, less than or equal to a threshold, the threshold being negative or very low output current.

In einigen Ausführungsformen, die den Rückwärtsstrom-Betriebsmodus unterstützen, ist die vorgegebene Ausgangs-Strom-Spannungs-Kennlinie linear, sodass sich der Betrag der mittleren Spannung über dem Ausgangsanschluss 314 linear mit einer Änderung des mittleren Stroms in den Ausgangsanschluss 314 ändert. 16 zeigt ein Beispiel einer linearen Ausgangs-Strom-Spannungs-Kennlinie 1600. In einigen anderen Ausführungsformen, die den Rückwärtsstrom-Betriebsmodus unterstützen, ist die vorgegebene Ausgangs-Strom-Spannungs-Kennlinie nichtlinear, sodass sich der Betrag der mittleren Spannung über dem Ausgangsanschluss 314 nichtlinear mit einer Änderung des mittleren Stroms in den Ausgangsanschluss 314 ändert. 17 zeigt ein Beispiel einer nichtlinearen Ausgangs-Strom-Spannungs-Kennlinie 1700. In some embodiments that support the reverse current mode of operation, the predetermined output current-voltage characteristic is linear, such that the magnitude of the average voltage across the output terminal 314 linear with a change in the average current in the output terminal 314 changes. 16 shows an example of a linear output current-voltage characteristic 1600 , In some other embodiments that support the reverse current mode of operation, the default output current-voltage characteristic is non-linear, such that the magnitude of the average voltage across the output terminal 314 non-linear with a change in the average current in the output terminal 314 changes. 17 shows an example of a non-linear output current-voltage characteristic 1700 ,

Die Tatsache, dass die Kennlinien 1600, 1700 relativ große effektive Widerstände aufweisen, d.h. den Wert der Spannung über dem Strom, begünstigt auch die Stromaufteilung. Insbesondere führt der Widerstand eines Strings zu negativer Rückkopplung, weil der Widerstand bewirkt, dass die Stringspannung mit dem Betrag des Stroms steigt und dadurch den zum Erreichen einer gegebenen Spannung benötigten Betrag des Stroms reduziert. Die nichtlineare Kennlinie 1700 weist einen besonders großen effektiven Widerstand bei großen Beträgen des Stroms auf, wodurch sich möglicherweise große negative Rückkopplung bei großen Beträgen des Stroms ergibt. Eine rückwärts vorgespannte Photovoltaikzelle weist dagegen einen relativ kleinen effektiven Widerstand auf, was zu geringer negativer Rückkopplung bei Anwendungen mit Parallelschaltung führt. The fact that the characteristics 1600 . 1700 have relatively large effective resistances, ie the value of the voltage across the current, also favors the power distribution. In particular, the resistance of a string results in negative feedback because the resistor causes the string voltage to increase with the magnitude of the current, thereby reducing the amount of current needed to reach a given voltage. The nonlinear characteristic 1700 has a particularly large effective resistance for large amounts of current, possibly resulting in large negative feedback for large amounts of current. By contrast, a back-biased photovoltaic cell has a relatively small effective resistance, resulting in low negative feedback in parallel-connected applications.

Ein Rückwärtsstrom-Betriebsmodus ist wahlweise im MPPT-Regler 1202 (12) in ähnlicher Weise umgesetzt wie beim MPPT-Regler 302. A reverse current mode of operation is optionally in the MPPT controller 1202 ( 12 ) is implemented in a manner similar to the MPPT controller 302 ,

Kombinationen von Merkmalen Combinations of features

Die oben beschriebenen sowie die nachstehend beanspruchten Merkmale können auf verschiedene Weise kombiniert werden, ohne vom vorliegenden Geltungsbereich abzuweichen. Die folgenden Beispiele stellen einige mögliche Kombinationen dar.

  • (A1) Ein Verfahren zum Betreiben eines Reglers für das Maximum Power Point Tracking (MPPT-Reglers), der einen Schaltkreis enthält, ausgelegt, Leistung zwischen einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss zu übertragen, kann folgende Schritte enthalten: (a) in einem ersten Betriebsmodus des MPPT-Reglers Veranlassen einer ersten Schaltvorrichtung des Schaltkreises, bei einem festen Tastverhältnis zu arbeiten; und (b) in einem zweiten Betriebsmodus des MPPT-Reglers Veranlassen einer Regel-Schaltvorrichtung des Schaltkreises, wiederholt zwischen ihrem leitenden und nichtleitenden Zustand umzuschalten, um einen aus einer an den Eingangsanschluss elektrisch angeschlossenen Photovoltaikvorrichtung ausgekoppelten Betrag an Leistung zu maximieren.
  • (A2) In dem als (A1) bezeichneten Verfahren kann die erste Schaltvorrichtung mindestens eins aus der Regel-Schaltvorrichtung des Schaltkreises und einer freilaufenden Schaltvorrichtung des Schaltkreises enthalten.
  • (A3) In jedem der beiden als (A1) oder (A2) bezeichneten Verfahren kann das feste Tastverhältnis ein Tastverhältnis von mindestens neunzig Prozent sein.
  • (A4) In jedem der beiden als (A1) oder (A2) bezeichneten Verfahren kann das feste Tastverhältnis ein Tastverhältnis von einhundert Prozent sein.
  • (A5) Beliebige der als (A1) bis (A4) bezeichneten Verfahren können weiter enthalten: Betreiben des MPPT-Reglers in seinem ersten Betriebsmodus als Reaktion auf das Bestimmen vor dem Betrieb des Schaltkreises beim Anlauf des MPPT-Reglers, dass ein Betrag eines Signals, das die Spannung über dem Ausgangsanschluss darstellt, größer ist als ein erster Schwellwert.
  • (A6) Beliebige der als (A1) bis (A5) bezeichneten Verfahren können weiter enthalten: Veranlassen des Schaltkreises, in seinem nichtleitenden Zustand zu arbeiten, bis ein Betrag einer Spannung auf einer Stromversorgungsschiene des MPPT-Reglers einen vorgegebenen Wert überschreitet.
  • (A7) Das als (A6) bezeichnete Verfahren kann weiter enthalten: im ersten Betriebsmodus des MPPT-Reglers Versorgen der Stromversorgungsschiene des MPPT-Reglers vom Ausgangsanschluss her.
  • (A8) in dem als (A7) bezeichneten Verfahren kann die erste Schaltvorrichtung einen ersten Transistor enthalten, und das Verfahren kann elektrisches Einspeisen von Strom in die Stromversorgungsschiene des MPPT-Reglers unter Verwendung einer Bodydiode des ersten Transistors enthalten.
  • (A9) Beliebige der als (A1) bis (A8) bezeichneten Verfahren können weiter enthalten: Betreiben des MPPT-Reglers in seinem ersten Betriebsmodus als Reaktion auf das Bestimmen, dass ein Signal, das aus dem Ausgangsanschluss fließenden Strom darstellt, niedriger als ein oder gleich einem zweiten Schwellwert ist.
  • (A10) In dem als (A9) bezeichneten Verfahren kann der zweite Schwellwert darstellen, dass Strom aus dem Ausgangsanschluss in einer negativen Richtung fließt.
  • (A11) Weiter kann das als (A10) bezeichnete Verfahren Weiterbetreiben des MPPT-Reglers in seinem ersten Betriebsmodus enthalten, nachdem ein Betrag aus dem Ausgangsanschluss fließenden Stroms auf null gefallen ist.
  • (A12) Beliebige der als (A1) bis (A11) bezeichneten Verfahren können weiter enthalten: Betreiben des MPPT-Reglers in seinem ersten Betriebsmodus als Reaktion auf ein externes Signal.
  • (A13) Beliebige der als (A1) bis (A12) bezeichneten Verfahren können weiter enthalten: Betreiben des MPPT-Reglers in seinem ersten Betriebsmodus jedes Mal, wenn der MPPT-Regler anläuft.
  • (A14) Beliebige der als (A1) bis (A13) bezeichneten Verfahren können weiter enthalten: Veranlassen, dass ein Tastverhältnis der ersten Schaltvorrichtung zum festen Tastverhältnis hochläuft, wenn der MPPT-Regler beginnt, in seinem ersten Betriebsmodus zu arbeiten.
  • (A15) Beliebige der als (A1) bis (A14) bezeichneten Verfahren können weiter enthalten: Schalten vom ersten Betriebsmodus zu einem anderen Betriebsmodus des MPPT-Reglers nach einem vorgegebenen Zeitraum.
  • (A16) Beliebige der als (A1) bis (A15) bezeichneten Verfahren können weiter enthalten: Schalten vom ersten Betriebsmodus zu einem anderen Betriebsmodus des MPPT-Reglers, wenn ein erstes Spannungssignal unter einen dritten Schwellwert fällt.
  • (A17) In dem als (A16) bezeichneten Verfahren kann das erste Spannungssignal eine Funktion einer Spannung über dem Eingangsanschluss sein.
  • (A18) In jedem der als (A15) bis (A17) bezeichneten Verfahren kann der andere Betriebsmodus der zweite Betriebsmodus des MPPT-Reglers sein.
  • (A19) Beliebige der als (A1) bis (A18) bezeichneten Verfahren können weiter enthalten: Veranlassen der Regel-Schaltvorrichtung, in einem dritten Betriebsmodus des MPPT-Reglers wiederholt zwischen ihrem leitenden und nichtleitenden Zustand bei einem Tastverhältnis umzuschalten, das eine vorgegebene Ausgangs-Strom-Spannungs-Kennlinie des MPPT-Reglers beibehält.
  • (A20) Das als (A19) bezeichnete Verfahren kann weiter enthalten: Betreiben des MPPT-Reglers in seinem dritten Betriebsmodus als Reaktion auf das Bestimmen, dass ein Signal, das aus dem Ausgangsanschluss fließenden Strom darstellet, niedriger als ein oder gleich einem vierten Schwellwert ist, wobei der vierte Schwellwert darstellen kann, dass Strom aus dem Ausgangsanschluss in einer negativen Richtung fließt.
  • (A21) In jedem der beiden als (A19) und (A20) bezeichneten Verfahren kann die vorgegebene Ausgangs-Strom-Spannungs-Kennlinie des MPPT-Reglers linear sein, sodass sich der Betrag der mittleren Spannung über dem Ausgangsanschluss linear mit einer Änderung des Betrags eines in den Eingangsanschluss fließenden mittleren Stroms ändert.
  • (A22) In jedem der beiden als (A19) und (A20) bezeichneten Verfahren kann die vorgegebene Ausgangs-Strom-Spannungs-Kennlinie des MPPT-Reglers nichtlinear sein, sodass sich der Betrag der mittleren Spannung über dem Ausgangsanschluss nichtlinear mit einer Änderung des Betrags eines in den Eingangsanschluss fließenden mittleren Stroms ändert.
  • (B1) Ein Verfahren zum Prüfen einer mit einem Eingangsanschluss eines Reglers für das Maximum Power Point Tracking (MPPT-Reglers) elektrisch verbundenen Photovoltaikvorrichtung, wobei der MPPT-Regler einen Schaltkreis enthält, ausgelegt, Leistung zwischen dem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss des MPPT-Reglers zu übertragen, kann folgende Schritte enthalten: (a) Treiben eines Prüfstroms in den Ausgangsanschluss des MPPT-Reglers; (b) Erkennen des Vorhandenseins des Prüfstroms; und (c) als Reaktion auf das Erkennen des Vorhandenseins des Prüfstroms Veranlassen des Schaltkreises, einen Weg für den Prüfstrom vom Ausgangsanschluss zur Photovoltaikvorrichtung vorzusehen.
  • (B2) In dem als (B1) bezeichneten Verfahren kann der Schritt des Veranlassens des Schaltkreises, einen Weg für den Prüfstrom vom Ausgangsanschluss zur Photovoltaikvorrichtung vorzusehen, das Veranlassen einer Schaltvorrichtung des Schaltkreises enthalten, bei einem festen Tastverhältnis zu arbeiten.
  • (B3) In dem als (B2) bezeichneten Verfahren kann das feste Tastverhältnis ein Tastverhältnis von mindestens neunzig Prozent sein.
  • (B4) In dem als (B2) bezeichneten Verfahren kann das feste Tastverhältnis ein Tastverhältnis von einhundert Prozent sein.
  • (B5) In jedem der als (B1) bis (B4) bezeichneten Verfahren kann der Schritt des Veranlassens des Schaltkreises, einen Weg für den Prüfstrom vom Ausgangsanschluss zur Photovoltaikvorrichtung vorzusehen, das Veranlassen des MPPT-Reglers enthalten, als fester Gleichstromtransformator zu wirken, der den Prüfstrom mit der Photovoltaikvorrichtung elektrisch verbindet.
  • (B6) In jedem der als (B1) bis (B5) bezeichneten Verfahren kann der Schritt des Erkennens des Vorhandenseins des Prüfstroms das Erkennen des Vorhandenseins von Strom enthalten, der von einer externen Quelle in den Ausgangsanschluss fließt.
  • (B7) In jedem der als (B1) bis (B6) bezeichneten Verfahren kann der Schritt des Erkennens des Vorhandenseins des Prüfstroms das Erkennen von Spannung über dem Ausgangsanschluss des Schaltkreises enthalten.
  • (B8) In dem als (B7) bezeichneten Verfahren kann der Schritt des Erkennens von Spannung über dem Ausgangsanschluss des Schaltkreises das Vergleichen eines Signals, das die Spannung über dem Ausgangsanschluss darstellt, mit einem Schwellwert enthalten.
  • (C1) Ein Regler für das Maximum Power Point Tracking (MPPT-Regler) kann einen Eingangs- und einen Ausgangsanschluss, einen Schaltkreis, ausgelegt, Leistung zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangsanschluss zu übertragen, und ein Regel-Untersystem enthalten. Das Regel-Untersystem kann ausgelegt sein, (a) in einem ersten Betriebsmodus des MPPT-Reglers eine erste Schaltvorrichtung des Schaltkreises zu veranlassen, bei einem festen Tastverhältnis zu arbeiten; und (b) in einem zweiten Betriebsmodus des MPPT-Reglers eine Regel-Schaltvorrichtung des Schaltkreises zu veranlassen, wiederholt zwischen ihrem leitenden und nichtleitenden Zustand umzuschalten, um einen aus einer an den Eingangsanschluss elektrisch angeschlossenen Photovoltaikvorrichtung ausgekoppelten Betrag an elektrischer Leistung zu maximieren.
  • (C2) In dem als (C1) bezeichneten MPPT-Regler kann die erste Schaltvorrichtung mindestens eins aus der Regel-Schaltvorrichtung des Schaltkreises und einer freilaufenden Schaltvorrichtung des Schaltkreises enthalten.
  • (C3) In jedem der beiden als (C1) oder (C2) bezeichneten MPPT-Regler kann das feste Tastverhältnis ein Tastverhältnis von mindestens neunzig Prozent sein.
  • (C4) In jedem der beiden als (C1) oder (C2) bezeichneten MPPT-Regler kann das feste Tastverhältnis ein Tastverhältnis von einhundert Prozent sein.
  • (C5) In jedem der als (C1) bis (C4) bezeichneten MPPT-Regler kann das Regel-Untersystem weiter ausgelegt sein: (a) vor dem Betrieb des Schaltkreises beim Anlauf des MPPT-Reglers einen Betrag eines Signals, das die Spannung über dem Ausgangsanschluss darstellt, mit einem ersten Schwellwert zu vergleichen; und (b) den MPPT-Regler in seinem ersten Betriebsmodus zu betreiben als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Betrag des Signals, das Spannung über dem Ausgangsanschluss darstellt, größer ist als der erste Schwellwert.
  • (C6) In jedem der als (C1) bis (C5) bezeichneten MPPT-Regler kann das Regel-Untersystem weiter ausgelegt sein, den Schaltkreis zu veranlassen, in seinem nichtleitenden Zustand zu arbeiten, bis ein Betrag einer Spannung auf einer Stromversorgungsschiene des MPPT-Reglers einen vorgegebenen Wert überschreitet.
  • (C7) In dem als (C6) bezeichneten MPPT-Regler kann der MPPT-Regler weiter so ausgelegt sein, dass im ersten Betriebsmodus des MPPT-Reglers die Stromversorgungsschiene des MPPT-Reglers vom Ausgangsanschluss her versorgt ist.
  • (C8) In jedem der als (C1) bis (C7) bezeichneten MPPT-Regler: (a) kann die Regel-Schaltvorrichtung zwischen einer ersten Klemme des Eingangsanschlusses und einer ersten Klemme des Ausgangsanschlusses elektrisch verbunden sein; (b) kann der Schaltkreis weiter eine freilaufende Vorrichtung enthalten, die zwischen der ersten Klemme des Ausgangsanschlusses und einer zweiten Klemme des Ausgangsanschlusses elektrisch verbunden ist, wobei die freilaufende Vorrichtung ausgelegt ist, einen Weg für zwischen der ersten und der zweiten Klemme des Ausgangsanschlusses fließenden Strom vorzusehen, wenn sich die Regel-Schaltvorrichtung in ihrem nichtleitenden Zustand befindet; (c) kann die erste Schaltvorrichtungen die Regel-Schaltvorrichtung sein; und (d) kann die erste Klemme des Ausgangsanschlusses mit einem Schaltknoten elektrisch verbunden sein.
  • (C9) In dem als (C8) bezeichneten MPPT-Regler kann die Regel-Schaltvorrichtung ein Regel-Transistor sein, wobei der Regel-Transistor eine Bodydiode mit einer mit dem Schaltknoten elektrisch verbundenen Anode und einer mit der ersten Klemme des Eingangsanschlusses verbundenen Kathode enthält.
  • (C10) In jedem der als (C1) bis (C9) bezeichneten MPPT-Regler kann das Regel-Untersystem weiter ausgelegt sein: (a) ein Signal, das aus dem Ausgangsanschluss fließenden Strom darstellt, mit einem zweiten Schwellwert zu vergleichen; und (b) den MPPT-Regler in seinem ersten Betriebsmodus zu betreiben als Reaktion auf das Bestimmen, dass das Signal, das aus dem Ausgangsanschluss fließenden Strom darstellt, niedriger als der oder gleich dem zweiten Schwellwert ist.
  • (C11) In dem als (C10) bezeichneten Verfahren kann der zweite Schwellwert darstellen, dass Strom aus dem Ausgangsanschluss in einer negativen Richtung fließt.
  • (C12) In dem als (C11) bezeichneten MPPT-Regler kann das Regel-Untersystem weiter ausgelegt sein, den MPPT-Regler weiter in seinem ersten Betriebsmodus zu betreiben, nachdem ein Betrag aus dem Ausgangsanschluss fließenden Stroms auf null gefallen ist.
  • (C13) In jedem der als (C1) bis (C12) bezeichneten MPPT-Regler kann das Regel-Untersystem weiter ausgelegt sein, den MPPT-Regler als Reaktion auf ein externes Signal in seinem ersten Betriebsmodus zu betreiben.
  • (C14) In jedem der als (C1) bis (C13) bezeichneten MPPT-Regler kann das Regel-Untersystem weiter ausgelegt sein, den MPPT-Regler jedes Mal, wenn der MPPT-Regler anläuft, in seinem ersten Betriebsmodus zu betreiben.
  • (C15) In jedem der als (C1) bis (C14) bezeichneten MPPT-Regler kann das Regel-Untersystem weiter ausgelegt sein zu veranlassen, dass ein Tastverhältnis der ersten Schaltvorrichtung zum festen Tastverhältnis hochläuft, wenn der MPPT-Regler beginnt, in seinem ersten Betriebsmodus zu arbeiten.
  • (C16) In jedem der als (C1) bis (C15) bezeichneten MPPT-Regler kann das Regel-Untersystem weiter ausgelegt sein, den MPPT-Regler zu veranlassen, nach einem vorgegebenen Zeitraum von seinem ersten Betriebsmodus zu einem anderen Betriebsmodus umzuschalten.
  • (C17) In jedem der als (C1) bis (C16) bezeichneten MPPT-Regler kann das Regel-Untersystem weiter ausgelegt sein: (a) ein erstes Spannungssignal mit einem dritten Schwellwert zu vergleichen, wobei das erste Spannungssignal eine Funktion einer Spannung über dem Eingangsanschluss ist; und (b) den MPPT-Regler zu veranlassen, von seinem ersten Betriebsmodus zu einem anderen Betriebsmodus des MPPT-Reglers umzuschalten, wenn das erste Spannungssignal unter den dritten Schwellwert fällt.
  • (C18) In jedem der beiden als (C16) oder (C17) bezeichneten Verfahren kann der andere Betriebsmodus der zweite Betriebsmodus des MPPT-Reglers sein.
  • (C19) In jedem der als (C1) bis (C18) bezeichneten MPPT-Regler kann das Regel-Untersystem weiter ausgelegt sein, die Regel-Schaltvorrichtung zu veranlassen, in einem dritten Betriebsmodus des MPPT-Reglers wiederholt zwischen ihrem leitenden und nichtleitenden Zustand bei einem Tastverhältnis umzuschalten, das eine vorgegebene Ausgangs-Strom-Spannungs-Kennlinie des MPPT-Reglers beibehält.
  • (C20) In dem als (C19) bezeichneten MPPT-Regler kann das Regel-Untersystem weiter ausgelegt sein: (a) ein Signal, das aus dem Ausgangsanschluss fließenden Strom darstellt, mit einem vierten Schwellwert zu vergleichen; und (b) den MPPT-Regler in seinem dritten Betriebsmodus zu betreiben als Reaktion auf das Bestimmen, dass das Signal, das aus dem Ausgangsanschluss fließenden Strom darstellt, niedriger als der oder gleich dem vierten Schwellwert ist.
  • (C21) In dem als (C20) bezeichneten MPPT-Regler kann der vierte Schwellwert darstellen, dass Strom aus dem Ausgangsanschluss in einer negativen Richtung fließt.
  • (C22) In jedem der als (C19) bis (C21) bezeichneten MPPT-Regler kann die vorgegebene Ausgangs-Strom-Spannungs-Kennlinie des MPPT-Reglers linear sein, sodass sich der Betrag der mittleren Spannung über dem Ausgangsanschluss linear mit einer Änderung des Betrags eines in den Eingangsanschluss fließenden mittleren Stroms ändert.
  • (C23) In jedem der als (C19) bis (C21) bezeichneten MPPT-Regler kann die vorgegebene Ausgangs-Strom-Spannungs-Kennlinie des MPPT-Reglers nichtlinear sein, sodass sich der Betrag der mittleren Spannung über dem Ausgangsanschluss nichtlinear mit einer Änderung des Betrags eines in den Eingangsanschluss fließenden mittleren Stroms ändert.
The features described above and the features claimed below can be combined in various ways without deviating from the present scope. The following examples are some possible combinations.
  • (A1) A method of operating a maximum power point tracking (MPPT) controller including a circuit configured to transfer power between an input terminal and an output terminal may include the following steps: (a) in a first mode of operation the MPPT controller causing a first switching device of the circuit to operate at a fixed duty cycle; and (b) in a second mode of operation of the MPPT controller, causing a control switching device of the circuit to repeatedly switch between its conducting and non-conducting states to maximize an amount of power coupled out of a photovoltaic device electrically coupled to the input port.
  • (A2) In the method referred to as (A1), the first switching device may include at least one of the control switching device of the switching circuit and a free-running switching device of the switching circuit.
  • (A3) In either of the two methods (A1) or (A2), the fixed duty cycle may be a duty cycle of at least ninety percent.
  • (A4) In either of the two methods (A1) or (A2), the fixed duty cycle may be a duty cycle of one hundred percent.
  • (A5) Any of the methods referred to as (A1) to (A4) may further include: operating the MPPT controller in its first mode of operation in response to determining before operation of the circuit during start-up of the MPPT controller that an amount of a signal representing the voltage across the output terminal is greater than a first threshold.
  • (A6) Any of the methods referred to as (A1) to (A5) may further include: causing the circuit to operate in its non-conductive state until an amount of voltage on a power rail of the MPPT controller exceeds a predetermined value.
  • (A7) The procedure referred to as (A6) may further include: in the first operating mode of the MPPT controller, supplying the power supply rail of the MPPT controller from the output terminal.
  • (A8) In the method referred to as (A7), the first switching device may include a first transistor, and the method may include electrically feeding current to the power rail of the MPPT controller using a body diode of the first transistor.
  • (A9) Any of the methods referred to as (A1) to (A8) may further include: operating the MPPT controller in its first mode of operation in response to determining that a signal representing current flowing out of the output terminal is lower than or is equal to a second threshold.
  • (A10) In the method referred to as (A9), the second threshold may represent that current flows from the output terminal in a negative direction.
  • (A11) Further, the method referred to as (A10) may include further driving the MPPT controller in its first operation mode after an amount of current flowing out of the output terminal has dropped to zero.
  • (A12) Any of the methods referred to as (A1) to (A11) may further include: operating the MPPT controller in its first mode of operation in response to an external signal.
  • (A13) Any of the methods referred to as (A1) to (A12) may further include: operating the MPPT controller in its first mode of operation each time the MPPT controller starts up.
  • (A14) Any of the methods referred to as (A1) to (A13) may further include: causing a duty cycle of the first fixed duty switching device to ramp up when the MPPT controller starts to operate in its first mode of operation.
  • (A15) Any of the methods referred to as (A1) to (A14) may further include: switching from the first operation mode to another operation mode of the MPPT controller after a predetermined period of time.
  • (A16) Any of the methods referred to as (A1) to (A15) may further include: switching from the first mode of operation to another mode of operation of the MPPT controller when a first voltage signal falls below a third threshold.
  • (A17) In the method referred to as (A16), the first voltage signal may be a function of a voltage across the input terminal.
  • (A18) In each of the methods referred to as (A15) to (A17), the other operating mode may be the second operating mode of the MPPT controller.
  • (A19) Any of the methods referred to as (A1) to (A18) may further include: causing the control switching device to repeatedly switch between its conducting and non-conducting states at a duty cycle in a third mode of operation of the MPPT controller which is a predetermined output Maintains the current-voltage characteristic of the MPPT controller.
  • (A20) The method referred to as (A19) may further include: operating the MPPT controller in its third mode of operation in response to determining that a signal representing current flowing out of the output terminal is less than or equal to a fourth threshold wherein the fourth threshold may represent that current flows from the output terminal in a negative direction.
  • (A21) In either of the two methods (A19) and (A20), the predetermined output-current-voltage characteristic of the MPPT controller may be linear, so that the amount of average voltage across the output terminal becomes linear with a change in magnitude a mean current flowing in the input terminal changes.
  • (A22) In either of the two methods (A19) and (A20), the predetermined output current-voltage characteristic of the MPPT controller may be non-linear, so that the amount of the average voltage across the output terminal is non-linear with a change in magnitude a mean current flowing in the input terminal changes.
  • (B1) A method of testing a photovoltaic device electrically connected to an input port of a Maximum Power Point Tracking (MPPT) controller, the MPPT controller comprising a circuit configured to output power between the input port and an output port of the MPPT controller may include the steps of: (a) driving a test current into the output terminal of the MPPT controller; (b) detecting the presence of the test current; and (c) in response to detecting the presence of the test current, causing the circuit to provide a path for the test current from the output terminal to the photovoltaic device.
  • (B2) In the method referred to as (B1), the step of causing the circuit to provide a path for the test current from the output terminal to the photovoltaic device may include causing a switching device of the circuit to operate at a fixed duty ratio.
  • (B3) In the method referred to as (B2), the fixed duty cycle may be a duty cycle of at least ninety percent.
  • (B4) In the method referred to as (B2), the fixed duty ratio may be a duty factor of one hundred percent.
  • (B5) In each of the methods referred to as (B1) to (B4), the step of causing the circuit to provide a path for the test current from the output terminal to the photovoltaic device may include causing the MPPT controller to act as a fixed DC transformer electrically connects the test current to the photovoltaic device.
  • (B6) In each of the methods referred to as (B1) to (B5), the step of detecting the presence of the test current may include detecting the presence of current flowing into the output terminal from an external source.
  • (B7) In each of the methods referred to as (B1) to (B6), the step of detecting the presence of the test current may include detecting voltage across the output terminal of the circuit.
  • (B8) In the method referred to as (B7), the step of detecting voltage across the output terminal of the circuit may include comparing a signal representing the voltage across the output terminal with a threshold value.
  • (C1) A Maximum Power Point Tracking (MPPT) controller can provide an input and output port, a circuit designed to transfer power between the input and output ports, and a control subsystem. The control subsystem may be configured to: (a) cause, in a first mode of operation of the MPPT controller, a first switching device of the circuit to operate at a fixed duty cycle; and (b) in a second mode of operation of the MPPT controller, causing a control switching device of the circuit to repeatedly switch between its conducting and non-conducting states to maximize an amount of electrical power coupled out of a photovoltaic device electrically connected to the input port.
  • (C2) In the MPPT controller (C1), the first switching device may include at least one of the control switching device of the switching circuit and a free-running switching device of the switching circuit.
  • (C3) In each of the two (C1) or (C2) MPPT controllers, the fixed duty cycle may be a duty cycle of at least ninety percent.
  • (C4) In each of the two MPPT controllers (C1) or (C2), the fixed duty cycle can be a duty cycle of one hundred percent.
  • (C5) In each of the MPPT controllers denoted as (C1) to (C4), the control subsystem may be further configured: (a) before operation of the circuit during start-up of the MPPT controller, an amount of a signal exceeding the voltage the output port is to compare with a first threshold; and (b) operate the MPPT controller in its first mode of operation in response to determining that the magnitude of the signal representing voltage across the output terminal is greater than the first threshold.
  • (C6) In each of the MPPT controllers labeled (C1) through (C5), the control subsystem may be further configured to cause the circuit to operate in its non-conductive state until an amount of voltage is applied to a power rail of the MPPT controller. Controller exceeds a predetermined value.
  • (C7) In the MPPT controller labeled (C6), the MPPT controller can be further designed so that in the first operating mode of the MPPT controller, the power rail of the MPPT controller is powered from the output terminal.
  • (C8) In each of the MPPT controllers denoted as (C1) to (C7): (a) the control switching device may be electrically connected between a first terminal of the input terminal and a first terminal of the output terminal; (b) the circuit may further include a free-wheeling device electrically connected between the first terminal of the output terminal and a second terminal of the output terminal, the free-wheeling device configured to provide a path for current flowing between the first and second terminals of the output terminal provided when the control switching device is in its non-conductive state; (c) the first switching device may be the regulation switching device; and (d) the first terminal of the output terminal may be electrically connected to a switching node.
  • (C9) In the MPPT controller (C8), the control switching device may be a regulation transistor, the regulation transistor including a body diode having an anode electrically connected to the switching node and a cathode connected to the first terminal of the input terminal ,
  • (C10) In each of the MPPT controllers labeled (C1) to (C9), the control subsystem may be further configured to: (a) compare a signal representing current flowing from the output terminal with a second threshold value; and (b) operate the MPPT controller in its first mode of operation in response to determining that the signal representing current flowing out of the output terminal is lower than or equal to the second threshold.
  • (C11) In the method referred to as (C10), the second threshold may represent that current flows from the output terminal in a negative direction.
  • (C12) In the MPPT controller (C11), the control subsystem may be further configured to continue operating the MPPT controller in its first mode of operation after an amount of current flowing out of the output terminal has dropped to zero.
  • (C13) In each of the MPPT controllers labeled (C1) to (C12), the control subsystem may be further configured to operate the MPPT controller in response to an external signal in its first mode of operation.
  • (C14) In each of the MPPT controllers labeled (C1) to (C13), the control subsystem may be further configured to operate the MPPT controller in its first mode of operation each time the MPPT controller is started up.
  • (C15) In each of the MPPT controllers denoted as (C1) to (C14), the control subsystem may be further configured to cause a duty cycle of the first duty factor switching device to ramp up when the MPPT controller starts, in its first Operating mode to work.
  • (C16) In each of the MPPT controllers labeled (C1) through (C15), the control subsystem may be further configured to cause the MPPT controller to switch from its first mode of operation to another mode of operation after a predetermined period of time.
  • (C17) In each of the MPPT controllers labeled (C1) to (C16), the control subsystem may be further configured to: (a) compare a first voltage signal to a third threshold, the first voltage signal being a function of a voltage across the Input terminal is; and (b) cause the MPPT controller to switch from its first mode of operation to another mode of operation of the MPPT controller when the first voltage signal falls below the third threshold.
  • (C18) In either of the two methods (C16) or (C17), the other mode of operation may be the second mode of operation of the MPPT controller.
  • (C19) In each of the MPPT controllers labeled (C1) through (C18), the control subsystem may be further configured to cause the control switching device to repeatedly switch between its conductive and non-conductive states in a third mode of operation of the MPPT controller switch a duty cycle, which maintains a predetermined output current-voltage characteristic of the MPPT controller.
  • (C20) In the MPPT controller (C19), the control subsystem may be further configured to: (a) compare a signal representing current flowing from the output terminal with a fourth threshold value; and (b) operate the MPPT controller in its third mode of operation in response to determining that the signal representing current flowing out of the output terminal is less than or equal to the fourth threshold.
  • (C21) In the MPPT controller (C20), the fourth threshold may represent that current flows from the output terminal in a negative direction.
  • (C22) In each MPPT controller labeled (C19) to (C21), the default output current-voltage characteristic of the MPPT controller may be linear such that the magnitude of the average voltage across the output terminal is linear with a change in MPPT Amount of flowing in the input terminal medium current changes.
  • (C23) In each MPPT controller labeled (C19) to (C21), the default output current-voltage characteristic of the MPPT controller may be non-linear, such that the magnitude of the average voltage across the output terminal is non-linear with a change in MPPT Amount of flowing in the input terminal medium current changes.

Änderungen können an den obigen Verfahren und Systeme vorgenommen werden, ohne vom vorliegenden Geltungsbereich abzuweichen. Zum Beispiel könnten bei geeigneten Änderungen an der zugehörigen Schaltung N-Kanal-Feldeffekttransistoren durch P-Kanal-Feldeffekttransistoren ersetzt werden oder umgekehrt. Als weiteres Beispiel könnten bei geeigneten Änderungen an der zugehörigen Schaltung Feldeffekttransistoren durch bipolare Sperrschichttransistoren ersetzt werden. Es ist daher anzumerken, dass der in der obigen Beschreibung enthaltene und in der begleitenden Zeichnung gezeigte Gegenstand als erläuternd und nicht im einschränkenden Sinn ausgelegt werden sollte. Die folgenden Ansprüche sollen generische und spezifische, hier beschriebene Merkmale sowie alle Angaben über den Geltungsbereich des vorliegenden Verfahrens und Systems abdecken, von denen sprachlich gesagt werden könnte, dass sie dazwischen fallen. Changes may be made to the above methods and systems without departing from the present scope. For example, with appropriate changes to the associated circuitry, N-channel field effect transistors could be replaced by P-channel field effect transistors or vice versa. As another example, with appropriate changes to the associated circuit, field effect transistors could be replaced by bipolar junction transistors. It is therefore to be understood that the matter contained in the above description and shown in the accompanying drawings should be interpreted as illustrative and not in a limiting sense. The following claims are intended to cover generic and specific features described herein, as well as all statements regarding the scope of the present method and system that could linguistically be said to fall in between.

Claims (63)

Verfahren zum Betreiben eines Reglers für das Maximum Power Point Tracking (MPPT-Regler), der einen Schaltkreis enthält, ausgelegt, Leistung zwischen einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss zu übertragen, umfassend folgende Schritte: in einem ersten Betriebsmodus des MPPT-Reglers Veranlassen einer ersten Schaltvorrichtung des Schaltkreises, bei einem festen Tastverhältnis zu arbeiten; und in einem zweiten Betriebsmodus des MPPT-Reglers Veranlassen einer Regel-Schaltvorrichtung des Schaltkreises, wiederholt zwischen ihren leitenden und nichtleitenden Zuständen umzuschalten, um einen aus einer an den Eingangsanschluss elektrisch angeschlossenen Photovoltaikvorrichtung ausgekoppelten Betrag an Leistung zu maximieren. A method of operating a maximum power point tracking (MPPT) controller including a circuit configured to transfer power between an input port and an output port, comprising the steps of: in a first mode of operation of the MPPT controller, causing a first switching device of the circuit to operate at a fixed duty cycle; and in a second mode of operation of the MPPT controller, causing a control switching device of the circuit to repeatedly switch between its conductive and non-conductive states to maximize an amount of power coupled out of a photovoltaic device electrically coupled to the input terminal. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Schaltvorrichtung mindestens eins aus der Regel-Schaltvorrichtung des Schaltkreises und einer freilaufenden Schaltvorrichtung des Schaltkreises enthält. The method of claim 1, wherein the first switching device includes at least one of the control switching device of the circuit and a free-running switching device of the circuit. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das feste Tastverhältnis ein Tastverhältnis von mindestens neunzig Prozent ist.  The method of claim 2, wherein the fixed duty cycle is a duty cycle of at least ninety percent. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das feste Tastverhältnis ein Tastverhältnis von einhundert Prozent ist.  The method of claim 3, wherein the fixed duty cycle is a duty cycle of one hundred percent. Verfahren nach Anspruch 2, weiter umfassend das Betreiben des MPPT-Reglers in seinem ersten Betriebsmodus als Reaktion auf das Bestimmen vor dem Betrieb des Schaltkreises beim Anlauf des MPPT-Reglers, dass ein Betrag eines Signals, das die Spannung über dem Ausgangsanschluss darstellt, größer ist als ein Schwellwert.  The method of claim 2, further comprising operating the MPPT controller in its first mode of operation in response to determining prior to operation of the circuit during start-up of the MPPT controller that an amount of a signal representing the voltage across the output terminal is greater as a threshold. Verfahren nach Anspruch 5, weiter umfassend das Veranlassen des Schaltkreises, in seinem nichtleitenden Zustand zu arbeiten, bis ein Betrag einer Spannung auf einer Stromversorgungsschiene des MPPT-Reglers einen vorgegebenen Wert überschreitet.  The method of claim 5, further comprising causing the circuit to operate in its non-conductive state until an amount of voltage on a power rail of the MPPT controller exceeds a predetermined value. Verfahren nach Anspruch 6, weiter umfassend im ersten Betriebsmodus des MPPT-Reglers das Versorgen der Stromversorgungsschiene des MPPT-Reglers vom Ausgangsanschluss her.  The method of claim 6, further comprising, in the first mode of operation of the MPPT controller, providing the power supply rail of the MPPT controller from the output port. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die erste Schaltvorrichtung einen ersten Transistor enthält und das Verfahren weiter elektrisches Einspeisen von Strom in die Stromversorgungsschiene des MPPT-Reglers unter Verwendung einer Bodydiode des ersten Transistors enthält.  The method of claim 7, wherein the first switching device includes a first transistor, and the method further includes electrically feeding power to the power rail of the MPPT controller using a body diode of the first transistor. Verfahren nach Anspruch 2, weiter umfassend das Betreiben des MPPT-Reglers in seinem ersten Betriebsmodus als Reaktion auf das Bestimmen, dass ein Signal, das aus dem Ausgangsanschluss fließenden Strom darstellt, niedriger als ein oder gleich einem Schwellwert ist.  The method of claim 2, further comprising operating the MPPT controller in its first mode of operation in response to determining that a signal representing current flowing out of the output terminal is less than or equal to a threshold. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Schwellwert darstellt, dass Strom aus dem Ausgangsanschluss in einer negativen Richtung fließt.  The method of claim 9, wherein the threshold represents that current flows from the output terminal in a negative direction. Verfahren nach Anspruch 10, weiter umfassend das Veranlassen des Schaltkreises, in seinem nichtleitenden Zustand zu arbeiten, bis ein Betrag einer Spannung auf einer Stromversorgungsschiene des MPPT-Reglers einen vorgegebenen Wert überschreitet.  The method of claim 10, further comprising causing the circuit to operate in its non-conducting state until an amount of voltage on a power rail of the MPPT controller exceeds a predetermined value. Verfahren nach Anspruch 11, weiter umfassend im ersten Betriebsmodus des MPPT-Reglers das Versorgen der Stromversorgungsschiene des MPPT-Reglers vom Ausgangsanschluss her.  The method of claim 11, further comprising, in the first mode of operation of the MPPT controller, providing the power supply rail of the MPPT controller from the output port. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die erste Schaltvorrichtung einen ersten Transistor enthält und das Verfahren elektrisches Einspeisen von Strom in die Stromversorgungsschiene des MPPT-Reglers unter Verwendung einer Bodydiode des ersten Transistors enthält.  The method of claim 12, wherein the first switching device includes a first transistor and the method includes electrically injecting current into the power rail of the MPPT controller using a body diode of the first transistor. Verfahren nach Anspruch 10, weiter umfassend das Weiterbetreiben des MPPT-Reglers in seinem ersten Betriebsmodus, nachdem ein Betrag eines aus dem Ausgangsanschluss fließenden Stroms auf null gefallen ist.  The method of claim 10, further comprising continuing the MPPT controller in its first mode of operation after an amount of current flowing out of the output terminal has dropped to zero. Verfahren nach Anspruch 2, weiter umfassend das Betreiben des MPPT-Reglers in seinem ersten Betriebsmodus als Reaktion auf ein externes Signal.  The method of claim 2, further comprising operating the MPPT controller in its first mode of operation in response to an external signal. Verfahren nach Anspruch 2, weiter umfassend das Betreiben des MPPT-Reglers in seinem ersten Betriebsmodus jedes Mal, wenn der MPPT-Regler anläuft.  The method of claim 2, further comprising operating the MPPT controller in its first mode of operation each time the MPPT controller starts up. Verfahren nach Anspruch 2, weiter umfassend das Veranlassen, dass ein Tastverhältnis der ersten Schaltvorrichtung zum festen Tastverhältnis hochläuft, wenn der MPPT-Regler beginnt, in seinem ersten Betriebsmodus zu arbeiten.  The method of claim 2, further comprising causing a duty cycle of the first fixed duty cycle switching device to start up when the MPPT controller begins to operate in its first mode of operation. Verfahren nach Anspruch 2, weiter umfassend das Schalten vom ersten Betriebsmodus zu einem anderen Betriebsmodus des MPPT-Reglers nach einem vorgegebenen Zeitraum.  The method of claim 2, further comprising switching from the first mode of operation to another mode of operation of the MPPT controller after a predetermined period of time. Verfahren nach Anspruch 18, wobei der andere Betriebsmodus der zweite Betriebsmodus des MPPT-Reglers ist. The method of claim 18, wherein the other mode of operation is the second mode of operation of the MPPT controller. Verfahren nach Anspruch 2, weiter umfassend das Schalten vom ersten Betriebsmodus zu einem anderen Betriebsmodus des MPPT-Reglers, wenn ein erstes Spannungssignal unter einen Schwellwert fällt.  The method of claim 2, further comprising switching from the first mode of operation to another mode of operation of the MPPT controller when a first voltage signal falls below a threshold. Verfahren nach Anspruch 20, wobei das erste Spannungssignal eine Funktion einer Spannung über dem Eingangsanschluss ist.  The method of claim 20, wherein the first voltage signal is a function of a voltage across the input terminal. Verfahren nach Anspruch 20, wobei der andere Betriebsmodus der zweite Betriebsmodus des MPPT-Reglers ist.  The method of claim 20, wherein the other mode of operation is the second mode of operation of the MPPT controller. Verfahren nach Anspruch 2, weiter umfassend das Veranlassen der Regel-Schaltvorrichtung, in einem dritten Betriebsmodus des MPPT-Reglers wiederholt zwischen ihrem leitenden und nichtleitenden Zustand bei einem Tastverhältnis umzuschalten, das eine vorgegebene Ausgangs-Strom-Spannungs-Kennlinie des MPPT-Reglers beibehält.  The method of claim 2, further comprising causing the control switching device to repeatedly switch between its conductive and non-conductive states at a duty cycle that maintains a predetermined output-current-voltage characteristic of the MPPT controller in a third mode of operation of the MPPT controller. Verfahren nach Anspruch 23, weiter umfassend das Betreiben des MPPT-Reglers in seinem dritten Betriebsmodus als Reaktion auf das Bestimmen, dass ein Signal, das aus dem Ausgangsanschluss fließenden Strom darstellt, niedriger als ein oder gleich einem Schwellwert ist.  The method of claim 23, further comprising operating the MPPT controller in its third mode of operation in response to determining that a signal representing current flowing out of the output terminal is less than or equal to a threshold. Verfahren nach Anspruch 24, wobei der Schwellwert darstellt, dass Strom aus dem Ausgangsanschluss in einer negativen Richtung fließt.  The method of claim 24, wherein the threshold represents that current flows from the output terminal in a negative direction. Verfahren nach Anspruch 23, wobei die vorgegebene Ausgangs-Strom-Spannungs-Kennlinie des MPPT-Reglers linear ist, sodass sich der Betrag der mittleren Spannung über dem Ausgangsanschluss linear mit einer Änderung des Betrags eines in den Eingangsanschluss fließenden mittleren Stroms ändert.  The method of claim 23, wherein the predetermined output-current-voltage characteristic of the MPPT controller is linear such that the magnitude of the average voltage across the output terminal varies linearly with a change in the amount of average current flowing into the input terminal. Verfahren nach Anspruch 23, wobei die vorgegebene Ausgangs-Strom-Spannungs-Kennlinie des MPPT-Reglers nichtlinear ist, sodass sich der Betrag der mittleren Spannung über dem Ausgangsanschluss nichtlinear mit einer Änderung des Betrags eines in den Eingangsanschluss fließenden mittleren Stroms ändert.  The method of claim 23, wherein the predetermined output-current-voltage characteristic of the MPPT controller is non-linear such that the magnitude of the average voltage across the output terminal varies non-linearly with a change in the amount of average current flowing into the input terminal. Verfahren zum Prüfen einer mit einem Eingangsanschluss eines Reglers für das Maximum Power Point Tracking (MPPT-Reglers) elektrisch verbundenen Photovoltaikvorrichtung, wobei der MPPT-Regler einen Schaltkreis enthält, ausgelegt, Leistung zwischen dem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss des MPPT-Reglers zu übertragen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Treiben eines Prüfstroms in den Ausgangsanschluss des MPPT-Reglers; Erkennen des Vorhandenseins des Prüfstroms; und als Reaktion auf das Erkennen des Vorhandenseins des Prüfstroms Veranlassen des Schaltkreises, einen Weg für den Prüfstrom vom Ausgangsanschluss zur Photovoltaikvorrichtung vorzusehen.  A method of testing a photovoltaic device electrically connected to an input port of a Maximum Power Point Tracking (MPPT) controller, the MPPT controller including a circuit configured to transfer power between the input port and an output port of the MPPT controller, wherein the method comprises the following steps: Driving a test current into the output terminal of the MPPT controller; Detecting the presence of the test current; and in response to detecting the presence of the test current, causing the circuit to provide a path for the test current from the output terminal to the photovoltaic device. Verfahren nach Anspruch 28, wobei der Schritt des Veranlassens des Schaltkreises, einen Weg für den Prüfstrom vom Ausgangsanschluss zur Photovoltaikvorrichtung vorzusehen, das Veranlassen einer Schaltvorrichtung des Schaltkreises umfasst, bei einem festen Tastverhältnis zu arbeiten.  The method of claim 28, wherein the step of causing the circuit to provide a path for the test current from the output terminal to the photovoltaic device comprises causing a switching device of the circuit to operate at a fixed duty cycle. Verfahren nach Anspruch 29, wobei das feste Tastverhältnis ein Tastverhältnis von mindestens neunzig Prozent ist.  The method of claim 29, wherein the fixed duty cycle is a duty cycle of at least ninety percent. Verfahren nach Anspruch 30, wobei das feste Tastverhältnis ein Tastverhältnis von einhundert Prozent ist.  The method of claim 30, wherein the fixed duty cycle is a duty cycle of one hundred percent. Verfahren nach Anspruch 28, wobei der Schritt des Veranlassens des Schaltkreises, einen Weg für den Prüfstrom vom Ausgangsanschluss zur Photovoltaikvorrichtung vorzusehen, das Veranlassen des MPPT-Reglers umfasst, als fester Gleichstromtransformator zu wirken, der den Prüfstrom mit der Photovoltaikvorrichtung elektrisch verbindet.  The method of claim 28, wherein the step of causing the circuit to provide a path for the test current from the output terminal to the photovoltaic device, comprises causing the MPPT controller to act as a fixed dc transformer electrically connecting the test current to the photovoltaic device. Verfahren nach Anspruch 28, wobei der Schritt des Erkennens des Vorhandenseins des Prüfstroms das Erkennen des Vorhandenseins von Strom umfasst, der von einer externen Quelle in den Ausgangsanschluss fließt. The method of claim 28, wherein the step of detecting the presence of the test current comprises detecting the presence of current flowing into the output terminal from an external source. Verfahren nach Anspruch 28, wobei der Schritt des Erkennens des Vorhandenseins des Prüfstroms das Erkennen von Spannung über dem Ausgangsanschluss des Schaltkreises umfasst.  The method of claim 28, wherein the step of detecting the presence of the test current comprises detecting voltage across the output terminal of the circuit. Verfahren nach Anspruch 34, wobei der Schritt des Erkennens von Spannung über dem Ausgangsanschluss des Schaltkreises das Vergleichen eines Signals, das die Spannung über dem Ausgangsanschluss darstellt, mit einem Schwellwert umfasst.  The method of claim 34, wherein the step of detecting voltage across the output terminal of the circuit comprises comparing a signal representing the voltage across the output terminal with a threshold. Regler für das Maximum Power Point Tracking (MPPT-Regler), umfassend: einen Eingangs- und einen Ausgangsanschluss; einen Schaltkreis, ausgelegt, Leistung zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangsanschluss zu übertragen; und ein Regel-Untersystem, ausgelegt: in einem ersten Betriebsmodus des MPPT-Reglers eine erste Schaltvorrichtung des Schaltkreises zu veranlassen, bei einem festen Tastverhältnis zu arbeiten, und in einem zweiten Betriebsmodus des MPPT-Reglers eine Regel-Schaltvorrichtung des Schaltkreises zu veranlassen, wiederholt zwischen ihrem leitenden und nichtleitenden Zustand umzuschalten, um einen aus einer an den Eingangsanschluss elektrisch angeschlossenen Photovoltaikvorrichtung ausgekoppelten Betrag an elektrischer Leistung zu maximieren.  Maximum Power Point Tracking (MPPT) controller, comprising: an input and an output terminal; a circuit configured to transfer power between the input and output terminals; and a rule subsystem, designed: in a first mode of operation of the MPPT controller, causing a first switching device of the circuit to operate at a fixed duty cycle, and in a second mode of operation of the MPPT controller, causing a control switching device of the circuit to repeatedly switch between its conductive and non-conductive states to maximize an amount of electrical power coupled out of a photovoltaic device electrically coupled to the input terminal. MPPT-Regler nach Anspruch 36, wobei die erste Schaltvorrichtung mindestens eins aus der Regel-Schaltvorrichtung des Schaltkreises und einer freilaufenden Schaltvorrichtung des Schaltkreises enthält.  The MPPT controller of claim 36, wherein the first switching device includes at least one of the control switching device of the circuit and a free-running switching device of the circuit. MPPT-Regler nach Anspruch 37, wobei das feste Tastverhältnis ein Tastverhältnis von mindestens neunzig Prozent ist.  The MPPT controller of claim 37, wherein the fixed duty cycle is a duty cycle of at least ninety percent. MPPT-Regler nach Anspruch 38, wobei das feste Tastverhältnis ein Tastverhältnis von einhundert Prozent ist.  The MPPT controller of claim 38, wherein the fixed duty cycle is a duty cycle of one hundred percent. MPPT-Regler nach Anspruch 37, wobei das Regel-Untersystem weiter ausgelegt ist: vor dem Betrieb des Schaltkreises beim Anlauf des MPPT-Reglers einen Betrag eines Signals, das die Spannung über dem Ausgangsanschluss darstellt, mit einem Schwellwert zu vergleichen; und den MPPT-Regler in seinem ersten Betriebsmodus zu betreiben als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Betrag des Signals, das Spannung über dem Ausgangsanschluss darstellt, größer ist als der Schwellwert.  The MPPT controller of claim 37, wherein the rule subsystem is further configured: prior to operation of the circuit during start-up of the MPPT controller, comparing an amount of a signal representing the voltage across the output terminal with a threshold; and operate the MPPT controller in its first mode of operation in response to determining that the magnitude of the signal representing voltage across the output terminal is greater than the threshold. MPPT-Regler nach Anspruch 40, wobei das Regel-Untersystem weiter ausgelegt ist, den Schaltkreis zu veranlassen, in seinem nichtleitenden Zustand zu arbeiten, bis ein Betrag einer Spannung auf einer Stromversorgungsschiene des MPPT-Reglers einen vorgegebenen Wert überschreitet.  The MPPT controller of claim 40, wherein the control subsystem is further configured to cause the circuit to operate in its non-conducting state until an amount of voltage on a power rail of the MPPT controller exceeds a predetermined value. MPPT-Regler nach Anspruch 41, wobei der MPPT-Regler weiter so ausgelegt ist, dass im ersten Betriebsmodus des MPPT-Reglers die Stromversorgungsschiene des MPPT-Reglers vom Ausgangsanschluss her versorgt ist.  The MPPT controller of claim 41, wherein the MPPT controller is further configured such that in the first mode of operation of the MPPT controller, the power rail of the MPPT controller is powered from the output port. MPPT-Regler nach Anspruch 41, wobei die Regel-Schaltvorrichtung zwischen einer ersten Klemme des Eingangsanschlusses und einer ersten Klemme des Ausgangsanschlusses elektrisch verbunden ist; der Schaltkreis weiter eine freilaufende Vorrichtung umfasst, die zwischen der ersten Klemme des Ausgangsanschlusses und einer zweiten Klemme des Ausgangsanschlusses elektrisch verbunden ist, wobei die freilaufende Vorrichtung ausgelegt ist, einen Weg für zwischen der ersten und der zweiten Klemme des Ausgangsanschlusses fließenden Strom vorzusehen, wenn sich die Regel-Schaltvorrichtung in ihrem nichtleitenden Zustand befindet; die erste Schaltvorrichtungen die Regel-Schaltvorrichtung ist; und die erste Klemme des Ausgangsanschlusses mit einem Schaltknoten elektrisch verbunden ist.  The MPPT controller of claim 41, wherein the control switching device is electrically connected between a first terminal of the input terminal and a first terminal of the output terminal; the circuit further comprises a free-wheeling device electrically connected between the first terminal of the output terminal and a second terminal of the output terminal, the free-wheeling device configured to provide a path for current flowing between the first and second terminals of the output terminal when the control switching device is in its non-conducting state; the first switching device is the control switching device; and the first terminal of the output terminal is electrically connected to a switching node. MPPT-Regler nach Anspruch 43, wobei die Regel-Schaltvorrichtung einen Regel-Transistor umfasst, wobei der Regel-Transistor eine Bodydiode mit einer mit dem Schaltknoten elektrisch verbundenen Anode und einer mit der ersten Klemme des Eingangsanschlusses verbundenen Kathode enthält.  The MPPT controller of claim 43, wherein the control switching device comprises a control transistor, the control transistor including a body diode having an anode electrically connected to the switching node and a cathode connected to the first terminal of the input terminal. MPPT-Regler nach Anspruch 37, wobei das Regel-Untersystem weiter ausgelegt ist: ein Signal, das aus dem Ausgangsanschluss fließenden Strom darstellt, mit einem Schwellwert zu vergleichen; und den MPPT-Regler in seinem ersten Betriebsmodus zu betreiben als Reaktion auf das Bestimmen, dass das Signal, das aus dem Ausgangsanschluss fließenden Strom darstellt, niedriger als der oder gleich dem Schwellwert ist. The MPPT controller of claim 37, wherein the rule subsystem is further configured: compare a signal representing current flowing from the output terminal with a threshold value; and operate the MPPT controller in its first mode of operation in response to determining that the signal representing current flowing out of the output terminal is less than or equal to the threshold. MPPT-Regler nach Anspruch 45, wobei der Schwellwert darstellt, dass Strom aus dem Ausgangsanschluss in einer negativen Richtung fließt.  The MPPT controller of claim 45, wherein the threshold represents that current flows from the output terminal in a negative direction. MPPT-Regler nach Anspruch 46, wobei das Regel-Untersystem weiter ausgelegt ist, den Schaltkreis zu veranlassen, in seinem nichtleitenden Zustand zu arbeiten, bis ein Betrag einer Spannung auf einer Stromversorgungsschiene des MPPT-Reglers einen vorgegebenen Wert überschreitet.  The MPPT controller of claim 46, wherein the control subsystem is further configured to cause the circuit to operate in its non-conductive state until an amount of voltage on a power rail of the MPPT controller exceeds a predetermined value. MPPT-Regler nach Anspruch 47, wobei der MPPT-Regler so ausgelegt ist, dass im ersten Betriebsmodus des MPPT-Reglers die Stromversorgungsschiene des MPPT-Reglers vom Ausgangsanschluss her versorgt ist.  The MPPT controller of claim 47, wherein the MPPT controller is configured such that in the first mode of operation of the MPPT controller, the power rail of the MPPT controller is powered from the output port. MPPT-Regler nach Anspruch 47, wobei die Regel-Schaltvorrichtung zwischen einer ersten Klemme des Eingangsanschlusses und einer ersten Klemme des Ausgangsanschlusses elektrisch verbunden ist; der Schaltkreis weiter eine freilaufende Vorrichtung umfasst, die zwischen der ersten Klemme des Ausgangsanschlusses und einer zweiten Klemme des Ausgangsanschlusses elektrisch verbunden ist, wobei die freilaufende Vorrichtung ausgelegt ist, einen Weg für zwischen der ersten und der zweiten Klemme des Ausgangsanschlusses fließenden Strom vorzusehen, wenn sich die Regel-Schaltvorrichtung in ihrem nichtleitenden Zustand befindet; und die erste Schaltvorrichtung die Regel-Schaltvorrichtung ist.  The MPPT controller of claim 47, wherein the control switching device is electrically connected between a first terminal of the input terminal and a first terminal of the output terminal; the circuit further comprises a free-wheeling device electrically connected between the first terminal of the output terminal and a second terminal of the output terminal, the free-wheeling device configured to provide a path for current flowing between the first and second terminals of the output terminal when the control switching device is in its non-conducting state; and the first switching device is the control switching device. MPPT-Regler nach Anspruch 49, wobei die Regel-Schaltvorrichtung einen Regel-Transistor umfasst, wobei der Regel-Transistor eine Bodydiode mit einer mit der ersten Klemme des Ausgangsanschlusses elektrisch verbundenen Anode und einer mit der ersten Klemme des Eingangsanschlusses verbundenen Kathode enthält.  The MPPT controller of claim 49, wherein the control switching device comprises a control transistor, the control transistor including a body diode having an anode electrically connected to the first terminal of the output terminal and a cathode connected to the first terminal of the input terminal. MPPT-Regler nach Anspruch 46, wobei das Regel-Untersystem weiter ausgelegt ist, den MPPT-Regler weiter in seinem ersten Betriebsmodus zu betreiben, nachdem ein Betrag eines aus dem Ausgangsanschluss fließenden Stroms auf null gefallen ist.  The MPPT controller of claim 46, wherein the control subsystem is further configured to continue operating the MPPT controller in its first mode of operation after an amount of current flowing out of the output terminal has dropped to zero. MPPT-Regler nach Anspruch 37, wobei das Regel-Untersystem weiter ausgelegt ist, den MPPT-Regler als Reaktion auf ein externes Signal in seinem ersten Betriebsmodus zu betreiben.  The MPPT controller of claim 37, wherein the control subsystem is further configured to operate the MPPT controller in response to an external signal in its first mode of operation. MPPT-Regler nach Anspruch 37, wobei das Regel-Untersystem weiter ausgelegt ist, den MPPT-Regler jedes Mal, wenn der MPPT-Regler anläuft, in seinem ersten Betriebsmodus zu betreiben.  The MPPT controller of claim 37, wherein the control subsystem is further configured to operate the MPPT controller in its first mode of operation each time the MPPT controller powers up. MPPT-Regler nach Anspruch 37, wobei das Regel-Untersystem weiter ausgelegt ist zu veranlassen, dass ein Tastverhältnis der ersten Schaltvorrichtung zum festen Tastverhältnis hochläuft, wenn der MPPT-Regler beginnt, in seinem ersten Betriebsmodus zu arbeiten.  The MPPT controller of claim 37, wherein the control subsystem is further configured to cause a duty cycle of the first fixed duty cycle switching device to ramp up when the MPPT controller begins to operate in its first mode of operation. MPPT-Regler nach Anspruch 37, wobei das Regel-Untersystem weiter ausgelegt ist, den MPPT-Regler zu veranlassen, nach einem vorgegebenen Zeitraum von seinem ersten Betriebsmodus zu einem anderen Betriebsmodus umzuschalten.  The MPPT controller of claim 37, wherein the control subsystem is further configured to cause the MPPT controller to switch from its first mode of operation to another mode of operation after a predetermined period of time. MPPT-Regler nach Anspruch 55, wobei der andere Betriebsmodus der zweite Betriebsmodus des MPPT-Reglers ist.  The MPPT controller of claim 55, wherein the other mode of operation is the second mode of operation of the MPPT controller. MPPT-Regler nach Anspruch 37, wobei das Regel-Untersystem weiter ausgelegt ist: ein erstes Spannungssignal mit einem Schwellwert zu vergleichen, wobei das erste Spannungssignal eine Funktion einer Spannung über dem Eingangsanschluss ist; und den MPPT-Regler zu veranlassen, von seinem ersten Betriebsmodus zu einem anderen Betriebsmodus des MPPT-Reglers umzuschalten, wenn das erste Spannungssignal unter den Schwellwert fällt.  The MPPT controller of claim 37, wherein the rule subsystem is further configured: comparing a first voltage signal with a threshold, the first voltage signal being a function of a voltage across the input terminal; and cause the MPPT controller to switch from its first mode of operation to another mode of operation of the MPPT controller when the first voltage signal falls below the threshold. MPPT-Regler nach Anspruch 57, wobei der andere Betriebsmodus der zweite Betriebsmodus des MPPT-Reglers ist. The MPPT controller of claim 57, wherein the other mode of operation is the second mode of operation of the MPPT controller. MPPT-Regler nach Anspruch 37, wobei das Regel-Untersystem weiter ausgelegt ist, die Regel-Schaltvorrichtung zu veranlassen, in einem dritten Betriebsmodus des MPPT-Reglers wiederholt zwischen ihrem leitenden und nichtleitenden Zustand bei einem Tastverhältnis umzuschalten, das eine vorgegebene Ausgangs-Strom-Spannungs-Kennlinie des MPPT-Reglers beibehält.  The MPPT controller of claim 37, wherein the control subsystem is further configured to cause the control switching device to repeatedly switch between its conducting and non-conducting states at a duty cycle in a third mode of operation of the MPPT controller that is a predetermined output current. Maintains the voltage characteristic of the MPPT controller. MPPT-Regler nach Anspruch 59, wobei das Regel-Untersystem weiter ausgelegt ist: ein Signal, das aus dem Ausgangsanschluss fließenden Strom darstellt, mit einem Schwellwert zu vergleichen; und den MPPT-Regler in seinem dritten Betriebsmodus zu betreiben als Reaktion auf das Bestimmen, dass das Signal, das aus dem Ausgangsanschluss fließenden Strom darstellt, niedriger als der oder gleich dem Schwellwert ist.  The MPPT controller of claim 59, wherein the rule subsystem is further configured: compare a signal representing current flowing from the output terminal with a threshold value; and operate the MPPT controller in its third mode of operation in response to determining that the signal representing current flowing out of the output terminal is less than or equal to the threshold. MPPT-Regler nach Anspruch 60, wobei der Schwellwert darstellt, dass Strom aus dem Ausgangsanschluss in einer negativen Richtung fließt.  The MPPT controller of claim 60, wherein the threshold represents that current flows from the output terminal in a negative direction. MPPT-Regler nach Anspruch 59, wobei die vorgegebene Ausgangs-Strom-Spannungs-Kennlinie des MPPT-Reglers linear ist, sodass sich der Betrag der mittleren Spannung über dem Ausgangsanschluss linear mit einer Änderung des Betrags eines in den Eingangsanschluss fließenden mittleren Stroms ändert.  The MPPT controller of claim 59, wherein the predetermined output-current-voltage characteristic of the MPPT controller is linear such that the magnitude of the average voltage across the output terminal changes linearly with a change in the amount of average current flowing into the input terminal. MPPT-Regler nach Anspruch 59, wobei die vorgegebene Ausgangs-Strom-Spannungs-Kennlinie des MPPT-Reglers nichtlinear ist, sodass sich der Betrag der mittleren Spannung über dem Ausgangsanschluss nichtlinear mit einer Änderung des Betrags eines in den Eingangsanschluss fließenden mittleren Stroms ändert.  The MPPT controller of claim 59, wherein the predetermined output current-voltage characteristic of the MPPT controller is non-linear, such that the magnitude of the average voltage across the output terminal varies non-linearly with a change in the amount of average current flowing into the input terminal.
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