專利名稱：用于光伏系統(tǒng)的功率追蹤方法、光伏系統(tǒng)和電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
所公開的構(gòu)思一般涉及對來自光伏(PV)陣列的能量進(jìn)行轉(zhuǎn)換，特別涉及用于PV 系統(tǒng)的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。本發(fā)明進(jìn)一步涉及用于PV系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換方法。本發(fā)明也涉及PV 系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光伏(PV)陣列典型地以多個(gè)光伏模塊的串聯(lián)/并聯(lián)布置進(jìn)行配置。傳統(tǒng)的做法是確保在最壞情況的條件下，光伏模塊串產(chǎn)生的直流(DC)電壓不超過PV模塊的絕緣額定值。例如，National Electric Code (NEC)要求這個(gè)電壓低于 600VDC。示例性PV陣列/逆變器系統(tǒng)2如圖1所示。兩個(gè)示例性光伏陣列4、6各自由在對應(yīng)的PV陣列電氣連接至逆變器12之前并聯(lián)電氣連接的光伏模塊10的多個(gè)串8組成。例如，PV模塊對于一太陽能輻射等級的電力輸出取決于PV模塊的溫度、PV模塊表面的條件、PV模塊的老化(age)以及PV模塊的技術(shù)。然而，PV陣列的直流電壓(伏特?cái)?shù))14、PV陣列的直流電流(安培數(shù))16和PV陣列的直流功率輸出(瓦特?cái)?shù))18關(guān)于100 % 太陽能輻射(即“日照”)20的一般特性如圖2所示。還示出了陣列輸出電流vs.陣列輸出電壓的曲線22。再度參見附圖1，例如，來自PV陣列4、6的直流電力在例如注入市電網(wǎng)M之前被電力轉(zhuǎn)換器(例如，逆變器12)轉(zhuǎn)換成交流(AC)電力。優(yōu)選為，電力轉(zhuǎn)換器12確保來自PV 陣列4、6的直流功率最大化。來自PV陣列4、6的能量最大化是通過基于太陽輻射和PV模塊10的溫度不斷變化工作點(diǎn)(operating point)進(jìn)行的。然而，存在多種從直流電力到交流電力的轉(zhuǎn)換效率。例如，電力轉(zhuǎn)換可由多于一個(gè)的電力轉(zhuǎn)換器(圖中未示出)完成。當(dāng)使用多于一個(gè)的電力轉(zhuǎn)換器時(shí)，效率取決于多個(gè)電力轉(zhuǎn)換器的工作點(diǎn)。此外，連接至每個(gè)電力轉(zhuǎn)換器的次級陣列可具有對于最大功率的不同的次級陣列工作電壓。在這個(gè)電力轉(zhuǎn)換過程中，位于逆變器12和市電網(wǎng)M之間的變壓器沈存在額外的低效率。如圖3中所示，逆變器12和變壓器沈的示例性效率曲線觀、30具有凸形特性。逆變器的效率主要取決于直流輸入電壓、逆變器開關(guān)頻率和工作電流。變壓器26的效率取決于設(shè)計(jì)和工作點(diǎn)。用于PV系統(tǒng)的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)存在改進(jìn)的空間。用于PV系統(tǒng)的電力轉(zhuǎn)換方法也存在改進(jìn)的空間。PV系統(tǒng)的改進(jìn)存在進(jìn)一步的空間。

發(fā)明內(nèi)容
由于太陽能模塊及其安裝的成本相對較高，為了獲得太陽能PV電力轉(zhuǎn)換的經(jīng)濟(jì)可行性，從光伏(PV)陣列、逆變器和變壓器中提取最大能量是非常重要的。在一天之中，隨著陽光條件和PV模塊溫度的變化，讓PV陣列、逆變器和變壓器以其相應(yīng)的最大效率工作非常重要。當(dāng)逆變器并非處于其峰值效率時(shí)，變壓器的效率對于設(shè)計(jì)是固定的，且變壓器的效率特性被選擇為具有100%附近的最高效率。兩個(gè)或多于兩個(gè)的逆變器可被運(yùn)行為單獨(dú)地使PV陣列輸出最大化?；谳敵鼋涣麟娏Γ梢杂欣剡x擇逆變器的數(shù)量和獨(dú)立的PV陣列的數(shù)量。當(dāng)能量存儲可用時(shí)，除了能量轉(zhuǎn)換效率外，該系統(tǒng)可以從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度進(jìn)行最優(yōu)化。這些以及其他需求由所公開構(gòu)思的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)，除使來自PV陣列的輸出最大化外，實(shí)施例還通過以最大轉(zhuǎn)換效率運(yùn)行PV系統(tǒng)(例如，不限于，PV陣列，對應(yīng)的能量轉(zhuǎn)換器和單個(gè)變壓器)來使注入市電網(wǎng)和/或負(fù)載的能量最大化。按照所公開構(gòu)思的一方面，一種功率追蹤(power tracking)方法用于包含若干個(gè)光伏陣列、若干個(gè)逆變器以及變壓器的光伏系統(tǒng)。該方法包括運(yùn)行包含所述若干個(gè)光伏陣列、所述若干個(gè)逆變器以及變壓器的光伏系統(tǒng)，以便由之提供最大的電力轉(zhuǎn)換效率；使來自所述若干個(gè)光伏陣列的功率輸出最大化。該方法可以進(jìn)一步包括，將復(fù)數(shù)個(gè)光伏陣列用作所述若干個(gè)光伏陣列，并將所述復(fù)數(shù)個(gè)光伏陣列的輸出并聯(lián)。該方法可以進(jìn)一步包括，將復(fù)數(shù)個(gè)光伏陣列用作所述若干個(gè)光伏陣列；將復(fù)數(shù)個(gè)逆變器用作所述若干個(gè)逆變器；對于所述復(fù)數(shù)個(gè)光伏陣列中的每一個(gè)，從所述復(fù)數(shù)個(gè)光伏陣列中的對應(yīng)一個(gè)向所述復(fù)數(shù)個(gè)逆變器中的對應(yīng)一個(gè)供電；在峰值能量產(chǎn)生或大約為峰值能量產(chǎn)生的過程中，使所述復(fù)數(shù)個(gè)光伏陣列中的每一個(gè)工作在對應(yīng)的獨(dú)立最大功率點(diǎn)。該方法可以進(jìn)一步包括，確定市電網(wǎng)的能量和功率，確定所述若干個(gè)逆變器以及變壓器上的加載(loading)，并使系統(tǒng)工作在最優(yōu)壓力水平(stress levels).該方法可以進(jìn)一步包括，將兩個(gè)光伏陣列用作所述復(fù)數(shù)個(gè)光伏陣列，將兩個(gè)逆變器用作所述復(fù)數(shù)個(gè)逆變器，在初始時(shí)，將兩個(gè)光伏陣列的輸出并聯(lián)并由并聯(lián)輸出向兩個(gè)逆變器中的一個(gè)供電，確定來自兩個(gè)逆變器中的所述一個(gè)的功率輸出何時(shí)超過預(yù)定功率百分比，作為響應(yīng)地由兩個(gè)光伏陣列中的一個(gè)向兩個(gè)逆變器中的所述一個(gè)供電，并由兩個(gè)光伏陣列中的另一個(gè)向兩個(gè)逆變器中的另一個(gè)供電，使兩個(gè)逆變器中的所述一個(gè)工作在兩個(gè)光伏陣列中的所述一個(gè)的最大功率點(diǎn)，使兩個(gè)逆變器中的所述另一個(gè)工作在兩個(gè)光伏陣列中的所述另一個(gè)的最大功率點(diǎn)。該方法可以進(jìn)一步包括，確定來自兩個(gè)逆變器二者的功率輸出何時(shí)下降到低于預(yù)定功率百分比；在預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)，確定兩個(gè)逆變器中的所述一個(gè)何時(shí)已經(jīng)運(yùn)行長于預(yù)定時(shí)間，作為響應(yīng)地禁用兩個(gè)逆變器中的所述一個(gè)、將兩個(gè)光伏陣列的輸出并聯(lián)并該并聯(lián)輸出向兩個(gè)逆變器中的另一個(gè)供電。作為所公開構(gòu)思的另一方面，一種光伏系統(tǒng)包括能量存儲裝置；光伏陣列；轉(zhuǎn)換器，其包括被構(gòu)造為從能量存儲裝置輸入電力或向能量存儲裝置輸出電力的第一輸入/輸出以及被構(gòu)造為輸入電力或輸出電力的第二輸入/輸出；逆變器，其包括被構(gòu)造為從光伏陣列輸入電力的輸入以及被構(gòu)造為輸出電力的輸出；變壓器，其具有電氣連接到逆變器的輸出以及轉(zhuǎn)換器的第二輸入/輸出的原方(primary)以及電氣連接到本地負(fù)載和市電網(wǎng)中的至少一個(gè)的副方(secondary)。轉(zhuǎn)換器的第一輸入/輸出可從能量存儲裝置輸入電力，轉(zhuǎn)換器的第二輸入/輸出可輸出電力，本地負(fù)載可由轉(zhuǎn)換器和逆變器兩者通過變壓器供電。
轉(zhuǎn)換器可以被構(gòu)造為作為電壓源運(yùn)行，并使用來自能量存儲裝置的可用電力設(shè)置本地負(fù)載的頻率和電壓。轉(zhuǎn)換器的第一輸入/輸出可將電力輸出到能量存儲裝置，轉(zhuǎn)換器的第二輸入/輸出可輸入電力，本地負(fù)載可由逆變器通過變壓器供電。轉(zhuǎn)換器可以是構(gòu)造為對能量存儲裝置進(jìn)行充電的有源整流器。有源整流器的第二輸入/輸出可由市電網(wǎng)通過變壓器供電。轉(zhuǎn)換器的所述第一輸入/輸出可將電力輸出到能量存儲裝置，轉(zhuǎn)換器的第二輸入 /輸出可從逆變器的輸出輸入電力。本地負(fù)載或市電網(wǎng)可都不被供電，轉(zhuǎn)換器的第二輸入/輸出可直接地從逆變器的輸出輸入電力。變壓器的副方可以僅電氣連接到本地負(fù)載，轉(zhuǎn)換器的第一輸入/輸出可由能量存儲裝置輸入電力，轉(zhuǎn)換器的第二輸入/輸出可輸出電力，本地負(fù)載可由轉(zhuǎn)換器和逆變器兩者通過變壓器供電。轉(zhuǎn)換器可以被構(gòu)造為作為電壓源運(yùn)行，并設(shè)置本地負(fù)載的頻率和電壓，逆變器可被構(gòu)造為追蹤本地負(fù)載的頻率和電壓。作為所公開構(gòu)思的另一方面，電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括若干個(gè)光伏陣列；若干個(gè)逆變器；變壓器；處理器，該處理器被構(gòu)造為，控制所述若干個(gè)逆變器，操作電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，以通過所述若干個(gè)光伏陣列、所述若干個(gè)逆變器以及變壓器提供電力轉(zhuǎn)換的最大效率，并使來自所述若干個(gè)光伏陣列的功率輸出最大化。所述若干個(gè)光伏陣列可以是各自具有輸出的兩個(gè)光伏陣列，所述若干個(gè)逆變器可以是兩個(gè)逆變器，處理器可以被構(gòu)造為有選擇地使得(a)逆變器中的對應(yīng)一個(gè)由兩個(gè)光伏陣列中的對應(yīng)一個(gè)供電；或(b)兩個(gè)光伏陣列的輸出并聯(lián)電氣連接，兩個(gè)逆變器中的一個(gè)由并聯(lián)輸出供電。


結(jié)合附圖閱讀下面對優(yōu)選實(shí)施例的介紹，將會獲得對所公開構(gòu)思的完整理解，在附圖中圖1是光伏(PV)陣列/逆變器系統(tǒng)的框圖；圖2是對于100%太陽輻射(即“日照”)的PV陣列電壓、電流和功率輸出的曲線圖；圖3是對于變壓器和逆變器的效率vs.負(fù)載百分比的曲線圖；圖4是依照所公開構(gòu)思的實(shí)施例的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的框圖；圖5是太陽輻射、一天當(dāng)中的時(shí)間和逆變器系統(tǒng)容量的曲線圖，其示出了圖4的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的太陽能容量利用率的季節(jié)性變化；圖6是包括系統(tǒng)控制的圖4的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的原理圖形式的框圖；圖7是圖4的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、變壓器和逆變器的效率vs.負(fù)載百分比的曲線圖；圖8是由圖4的系統(tǒng)控制器執(zhí)行的程序的流程圖；圖9是圖4的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)對于兩個(gè)不同太陽輻射水平的PV陣列輸出電力和PV 陣列輸出電壓的曲線圖10是圖4的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的逆變器故障周期數(shù)vs.散熱器溫度變化的曲線圖；圖11A-11E是根據(jù)所公開構(gòu)思的其他實(shí)施例包含顯示出改進(jìn)PV陣列能量輸出的不同運(yùn)行的能量存儲裝置的框圖；圖12是圖IlA的系統(tǒng)控制器執(zhí)行的程序的流程圖。
具體實(shí)施例方式如這里所使用的，術(shù)語“若干個(gè)”表示一個(gè)或大于一個(gè)的整數(shù)個(gè)(即，復(fù)數(shù)個(gè))。如這里所使用的，術(shù)語“處理器，，表示能夠存儲、檢索以及處理數(shù)據(jù)的可編程模擬和/或數(shù)字裝置；計(jì)算機(jī)；工作站；個(gè)人電腦；微處理器；微控制器；微電腦；中央處理單元； 主計(jì)算機(jī)；微型計(jì)算機(jī)；服務(wù)器；網(wǎng)絡(luò)處理器；控制器；系統(tǒng)控制器；可編程邏輯控制器；或任何合適的處理裝置或設(shè)備。如這里所使用的，術(shù)語“逆變器”表示將電能從直流形式轉(zhuǎn)換成交流形式的設(shè)備或
直ο如這里所使用的，術(shù)語“轉(zhuǎn)換器”表示這樣的裝置或設(shè)備其在第一方向上將電能從直流形式轉(zhuǎn)換成交流形式(例如但不限于，作為由直流能量存儲裝置供電的逆變器)，和 /或在相反的第二方向上將電能從交流形式轉(zhuǎn)換成直流形式(例如但不限于，作為有源整流器或其他整流器，以對直流能量存儲裝置進(jìn)行充電)。參見圖4，多逆變器電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)50中的不同的能量轉(zhuǎn)換效率在三角形40、42、 44、46、48中示出。在每一個(gè)三角形中，存在最大功率的工作點(diǎn)。基于可用電力，電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)50可被重新配置以獲得最佳轉(zhuǎn)換效率。此電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)50的替代性配置可為具有對于兩個(gè)示例性逆變器52、54的單獨(dú)的變壓器(未示出)，但一個(gè)變壓器70比兩個(gè)變壓器具有相對更高的效率。示例性電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)50包括三種不同的示例性運(yùn)行模式(1)兩個(gè)示例性逆變器 5254中的每一個(gè)分別工作在電氣連接于其上的對應(yīng)PV陣列56、58的最大功率點(diǎn)；(2)第一逆變器52僅在兩個(gè)PV陣列56、58電氣連接到該逆變器的情況下工作；(；3)第二逆變器 54僅在兩個(gè)PV陣列52、54電氣連接到該逆變器的情況下工作。示例性電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)50包括兩個(gè)逆變器5254和分別連接到兩個(gè)逆變器52、54 的兩個(gè)PV陣列56、58(例如但不限于，具有不同的尺寸)。當(dāng)組合PV陣列的輸出低于一個(gè)逆變器的容量時(shí)，僅一個(gè)逆變器52或M工作。于是，此逆變器使得來自組合PV陣列56、 58的功率輸出最大化。當(dāng)組合PV陣列的輸出大于一個(gè)逆變器52或M的容量時(shí)，PV陣列 56,58在兩個(gè)相應(yīng)的逆變器5254之間被分?jǐn)?。于是，兩個(gè)逆變器5254使相應(yīng)的PV陣列 56,58工作在其相應(yīng)的峰值功率輸出。優(yōu)選地，通過每次在斷開或連接PV陣列之前調(diào)整PV 陣列電壓，兩個(gè)逆變器5254在兩個(gè)PV陣列56、58之間平滑地轉(zhuǎn)換(transition)。將會明了，盡管僅示出了兩個(gè)示例性逆變器，此系統(tǒng)或其他電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可在多于兩個(gè)逆變器的情況下工作。在第二工作模式中，處理器——例如系統(tǒng)控制器60 (例如但不限于可編程邏輯控制器(PLC))(圖6)——與兩個(gè)逆變器52、54以及功率表62 (圖6)通信(例如但不限于使用合適的通信信道或網(wǎng)絡(luò)；Modbus ；RS_4^)。例如，每天，第一逆變器52在早上喚醒(wake up)，電氣連接到市電網(wǎng)64并在接觸器K266閉合的情況下(即兩個(gè)PV陣列56、58的輸出都被電氣連接)將電力輸出至市電網(wǎng)。隨著一天時(shí)間的變化，電力輸出增加，第一逆變器52、其濾波器68以及變壓器70 的損耗增加。當(dāng)?shù)谝荒孀兤?2的輸出如功率表62所測量那樣達(dá)到合適的預(yù)定功率百分比 (例如但不限于大約80% ；任意合適的百分比)時(shí)，第一逆變器52中的損耗將超過在兩個(gè)逆變器5254均工作的條件下的損耗。系統(tǒng)控制器60使用該預(yù)定功率百分比來接通第二逆變器M并斷開接觸器K266(如圖中所示)。這是第一工作模式，其中，兩個(gè)逆變器52、54 工作并分擔(dān)其相應(yīng)的PV陣列56、58的PV陣列能量。第一逆變器52工作在PV陣列56的最大功率點(diǎn)，第二逆變器M工作在PV陣列58的最大功率點(diǎn)。兩個(gè)逆變器5254合起來具有比單獨(dú)工作的一個(gè)逆變器52或M相對更高的能量和功率效率。在陰天時(shí)，僅有一個(gè)逆變器52或M可完全工作，由此與兩個(gè)逆變器5254 —起工作或使用一個(gè)相對較大的逆變器(未示出)相比節(jié)省可觀的損耗，因此增大來自PV陣列56、58的能量輸出。下面，結(jié)合圖8來討論逆變器5254使用的使來自其相應(yīng)的PV陣列56、58的能量最大化的控制。當(dāng)總功率百分比下降到合適的預(yù)定功率百分比(例如但不限于大約80% ； 任意合適的百分比)以下時(shí)，以及當(dāng)例如第一逆變器52已經(jīng)工作超過一天的預(yù)定時(shí)間(例如但不限于4小時(shí)；任意合適的時(shí)間)時(shí)，第一逆變器52關(guān)閉并且接觸器Κ266閉合，使得第二逆變器M取得兩個(gè)PV陣列56、58的全部輸出。此第三工作模式確保兩個(gè)逆變器52、 54的工作小時(shí)數(shù)相同或大致相同。如將要結(jié)合圖7和圖8討論的那樣，電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)50操作示例性PV陣列56與 58、示例性逆變器52與M以及示例性變壓器70，以便從之提供能量轉(zhuǎn)換的最大效率。例如，參見圖7的對于到圖4的市電網(wǎng)64或本地負(fù)載(未示出)的希望百分比功率輸出的第二系統(tǒng)曲線圖92的峰值。圖5示出了在使用“追蹤”(不要與功率點(diǎn)追蹤混淆)PV陣列——例如圖4的示例性PV陣列56、58——的位置處太陽輻射的示例性典型日變化曲線圖72、74。例如，這樣的追蹤PV陣列可以使用兩個(gè)軸或三個(gè)軸(未示出)，這些軸追蹤太陽并保持PV模塊(未示出， 但是可以參見圖1的PV模塊10)與入射太陽輻射相垂直。固定的PV陣列(例如，相對于太陽具有固定的角度)(未示出)不追蹤一天中太陽的運(yùn)動，并具有與PV陣列56、58的相比稍窄的曲線。在示例性夏日曲線72和示例性冬日曲線74之間還存在季節(jié)變化。當(dāng)然， 在一天中的晴好時(shí)段內(nèi)，逆變器5254不工作在滿容量狀態(tài)，因此，存在采用如下面結(jié)合圖 8討論的合適的程序來選擇最佳配置的可能。例如但不限于，為了提供相對更高的能量輸出并平衡逆變器52、54的使用率，在正午之前的若干小時(shí)以及正午之后的若干小時(shí)內(nèi)可以將 PV陣列56、58的輸出并聯(lián)。包括合適的系統(tǒng)控制架構(gòu)的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)76在圖6示出。由系統(tǒng)控制器60控制的兩個(gè)示例性逆變器控制器78、80以電網(wǎng)并聯(lián)模式(grid parallel mode)(例如，由IEEE 1547和UL 1741限定)操作兩個(gè)示例性逆變器52、54。在對應(yīng)的逆變器52或M的輸出處進(jìn)入對應(yīng)的變壓器70(圖6中僅示出一個(gè)變壓器)的輸出功率由系統(tǒng)控制器60控制。電氣連接在市電網(wǎng)64處的功率表62適宜地測量進(jìn)入市電網(wǎng)的三相功率。系統(tǒng)控制器60還控制進(jìn)入兩個(gè)相應(yīng)的逆變器52、54的DC總線82、84的并聯(lián)。基于逆變器52、54的功率輸出和效率曲線，系統(tǒng)控制器60決定是否兩個(gè)逆變器5254獨(dú)立工作，或者，是否兩個(gè)逆變器 52,54中的僅僅一個(gè)工作。當(dāng)兩個(gè)逆變器5254正在傳送來自兩個(gè)分立的PV陣列56、58的電離時(shí)，系統(tǒng)控制器60控制兩個(gè)逆變器的輸出。然后，單獨(dú)的逆變器控制器78、80調(diào)整對應(yīng)的PV陣列56、58上的DC電壓。當(dāng)必要時(shí)，兩個(gè)DC總線82、84之間的接觸器K266閉合或斷開；在此過程中，系統(tǒng)控制器60協(xié)調(diào)從一個(gè)逆變器52至另一逆變器M的電力傳輸。圖7包括對于圖4中相應(yīng)的變壓器70、兩個(gè)逆變器52與M中的一個(gè)以及系統(tǒng)50 的效率(％)vs.功率輸出(負(fù)載)百分比的曲線圖86、88、90。在兩個(gè)逆變器52、54的正常工作一直運(yùn)行的情況下的系統(tǒng)效率由系統(tǒng)曲線圖90示出。在兩個(gè)逆變器52、54中的一個(gè)對于50%功率運(yùn)行的情況下的改進(jìn)的系統(tǒng)效率由第二系統(tǒng)曲線圖92示出?？梢匀菀椎目吹?，如果兩個(gè)逆變器5254如將要結(jié)合圖8討論的那樣以可選擇的方式工作，效率能夠在多種功率輸出百分比下較高。圖8是由圖4的系統(tǒng)控制器60執(zhí)行的程序100的流程圖，其包括最大功率點(diǎn)追蹤 (MPPT)。圖6中的逆變器控制器78、80測量相應(yīng)的PV陣列56、58的DC電壓并報(bào)告給系統(tǒng)控制器60。首先，在102處，程序100判斷在接觸器K266閉合的情況下DC總線82、84的 DC電壓是否高于合適的喚醒電壓(例如但不限于，400VDC)。如果是，那么在104處，判斷市電網(wǎng)64的電壓和頻率是否在希望的限制值的范圍內(nèi)。如果102或104任一處的判斷結(jié)果為否，那么在106處進(jìn)入休眠狀態(tài)。然后，在合適的時(shí)間后，重復(fù)步驟102。否則，如果市電網(wǎng)的電壓和頻率在希望的限制值的范圍內(nèi)，那么，在108處，系統(tǒng)控制器60控制逆變器控制器78、80中的一個(gè)，以便使相應(yīng)的逆變器52，54中的一個(gè)開始開關(guān)以激勵變壓器70。下一步，在110處，判斷兩個(gè)逆變器5254 二者(例如但不限于，如由系統(tǒng)控制器 60從逆變器控制器78、80合并的)的系統(tǒng)輸出功率是否大于預(yù)定功率值(例如但不限于， No load pwr = 600W)。若為否，那么在106處進(jìn)入休眠模式。另一方面，如果逆變器功率大于預(yù)定功率值，那么在112處，判斷PV電壓(在接觸器K266閉合的情況下DC總線82、 84的DC電壓)是否高于預(yù)定值(例如但不限于，Min Vdc = 400VDC)。若為否，那么在106 處進(jìn)入休眠模式。否則，如果PV直流電壓大于該預(yù)定值，那么在114處，系統(tǒng)控制器60控制逆變器控制器78、80，以便使相應(yīng)的逆變器5254與市電網(wǎng)64同步并接著使接觸器K167 閉合。114之后，在116處，系統(tǒng)控制器60控制兩個(gè)逆變器控制器78、80中的一個(gè)，以啟動相應(yīng)的逆變器52、54中的一個(gè)上的直流MPPT。在程序100的這個(gè)階段，僅逆變器控制器 78啟動直流MPPT。接下來，在118處，根據(jù)功率表62判斷流入市電網(wǎng)64的功率是否大于一預(yù)定值(例如但不限于，Min Pwr = 200W)。若為否，那么在106處進(jìn)入休眠模式。另一方面，如果流入市電網(wǎng)64的功率大于該預(yù)定值，那么在120處，根據(jù)功率表62判斷流入市電網(wǎng)64的功率是否大于一預(yù)定值(例如但不限于，80%;Max Pwr = IlOkW或逆變器52、M 額定值的85% ；Max Pwr = IOOkff或逆變器52 J4額定值的80% ；任意合適的值)。若為是，那么在122處，接觸器K266斷開，接觸器K1-271閉合，系統(tǒng)控制器60控制兩個(gè)逆變器控制器78、80來啟動兩個(gè)相應(yīng)的逆變器5254上的直流MPPT。為了提供更好的能量效率， 在峰值能量產(chǎn)生或者大約為峰值能量產(chǎn)生的時(shí)間段期間，其在對應(yīng)的獨(dú)立最大功率點(diǎn)處運(yùn)行每個(gè)PV陣列56、58。接下來，在IM處，根據(jù)功率表62判斷進(jìn)入市電網(wǎng)64的功率是否小于預(yù)定值(例如但不限于,80% ;Max Pwr ；超出對于一個(gè)逆變器52、54的200%的80% (80 % out of
10200% for one inverter 52,54)；任意合適的值)。若為否，那么在1 處，監(jiān)測兩個(gè)逆變器52、54的DC輸出功率(例如，使用功率表62或通過在系統(tǒng)控制器60中合并輸出)，在這之后，在1 處，在兩個(gè)逆變器5254上均啟動交流MPPT。系統(tǒng)控制器60采用組合逆變器和變壓器系統(tǒng)的效率曲線進(jìn)行預(yù)編程，以便選擇用于工作的最大效率點(diǎn)。為了工作在希望的工作點(diǎn)，逆變器5254基于組合系統(tǒng)效率來設(shè)置將要滿足的功率限制值。系統(tǒng)控制器 60可以對來自功率表62的交流功率輸出進(jìn)行積分以確定輸出能量，或者，功率表62可以有利地提供功率值和能量值二者。轉(zhuǎn)而，此信息可由系統(tǒng)控制器使用以確定逆變器5254和變壓器70的加載(例如，功率百分比)。接下來，在130處，判斷(例如，逆變器的輸出是否下降到低于功率限制值)AC功率是否小于一預(yù)定值(例如，Max Pwr) 0若為否，則重復(fù)步驟126。否則，在132處，接觸器 K266閉合，兩個(gè)逆變器5254中的一個(gè)取決于每個(gè)逆變器5254的運(yùn)行時(shí)間而停止，以進(jìn)入第三工作模式，這確保了兩個(gè)逆變器52、54的工作小時(shí)數(shù)相同或大致相同。例如但不限于， 步驟132可在預(yù)定的時(shí)間間隔(例如但不限于，一天；任意合適的時(shí)間)內(nèi)判斷兩個(gè)逆變器 52,54中的一個(gè)何時(shí)運(yùn)行長于一預(yù)定時(shí)間(例如但不限于，4小時(shí)；任意合適的時(shí)間)。這以最佳壓力水平運(yùn)行圖6中的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)76，從而增長逆變器5254的壽命。例如，通過每天運(yùn)行交替的逆變器52或M，逆變器散熱器溫度的變化(參見附圖10)被降低。在132 之后，執(zhí)行步驟116以啟動兩個(gè)逆變器52、54中正在運(yùn)行的一個(gè)上的直流MPPT。圖9示出兩個(gè)不同太陽輻射水平(例如，分別是100%輻射和80%輻射)下的PV 陣列輸出功率vs. PV陣列輸出電壓的曲線圖140、142，其包括圖4和6中的逆變器系統(tǒng)50、 76的有效直流輸出電壓工作范圍。利用這個(gè)信息，系統(tǒng)控制器60可以確定給定太陽輻射水平下的最優(yōu)PV陣列電壓，從而對于特定太陽輻射使PV陣列56、58工作在最大功率輸出處。 隨著PV陣列56、58的老化，相同電壓下的功率輸出將會降低。本方法并不是尋求絕對功率值，而是尋找獲得最大功率。另一個(gè)要考慮的是一天中PV陣列56、58的控制。當(dāng)PV陣列的輸出從點(diǎn)A 144變化至點(diǎn)B 146時(shí)，逆變器52或M將電壓設(shè)置為Vpv B并存儲對應(yīng)PV陣列的電壓和電流。 在一合適的時(shí)間延遲后，逆變器52或M尋找電流的變化并判斷電流是增大還是減小。接下來，使用市電網(wǎng)64中的正序電壓來判斷電網(wǎng)電壓是增加還是減小?；陔娏髯兓姆柡碗娋W(wǎng)電壓變化的符號，逆變器電壓設(shè)置點(diǎn)148(如圖9中虛線所示)關(guān)于圖9向右或向左移動。這種控制確保來自PV陣列56或58的可用功率的追蹤，并為逆變器52或M以及PV 陣列56或58提供穩(wěn)定的工作電壓。在每個(gè)間隔之后，保存來自組合的兩個(gè)逆變器52、54 的輸出功率。該輸出功率信息被用來判斷兩個(gè)示例性逆變器52、54中的幾個(gè)將要運(yùn)行。當(dāng)連接到兩個(gè)逆變器5254的兩個(gè)陣列電壓被控制在其相應(yīng)的Vmp (最大功率時(shí)的電壓)時(shí)， 由于PV陣列56、58的變化，效率可以更高。當(dāng)PV陣列56、58被分立地控制(這一點(diǎn)通過斷開圖6中的接觸器K266實(shí)現(xiàn))時(shí)，系統(tǒng)控制器60可具有學(xué)習(xí)能力或用戶選擇的功率水平。這是因?yàn)榭纱嬖赑V陣列與PV陣列的差異(例如但不限于，高達(dá)大約3%，其可被稱作為不匹配因素)以及變壓器與變壓器的差異。這可與其他操作系統(tǒng)部件——如變壓器和逆變器——在它們的最大功率點(diǎn)(參見圖4中的三角形40、42、44、46、48)上相結(jié)合。接觸器K266的斷開可以由如之前描述的系統(tǒng)控制器60中的學(xué)習(xí)算法來確定。
圖10示出了逆變器的典型壽命(例如，故障周期數(shù))vs.溫度變化的曲線圖150、 152、154。由于使用兩個(gè)逆變器52、54的所公開方法輪流循環(huán)(rotate)在早上啟動的一個(gè)逆變器(例如但不限于，逆變器52)，兩個(gè)逆變器52、54的溫度變化減少了一半。在當(dāng)天稍后啟動的第二逆變器(例如但不限于，逆變器54)不會出現(xiàn)相同的溫度變化，因?yàn)橥鈿?未示出)在早上的時(shí)間段內(nèi)已經(jīng)被加熱了。參照圖11A-11E，兩個(gè)其它的示例性電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)160(圖11A-11D)和162(圖 11E)包括電氣連接到第一轉(zhuǎn)換器166的能量存儲裝置——例如示例性的存儲電池164—— 和電氣連接到第二逆變器170的PV陣列176。圖12示出了圖IlA中的系統(tǒng)控制器174執(zhí)行的程序172。通過與轉(zhuǎn)換器166 — 起使用能量存儲裝置164以及與逆變器170 —起使用PV陣列176，PV能量管理不同于圖4 中的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)50的PV能量管理。運(yùn)行逆變器170以使來自PV陣列176的功率最大化，轉(zhuǎn)換器166對于能量存儲裝置164管理能量?？梢源_信的是，使用能量存儲裝置、PV陣列以及多逆變器和/或轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)是新穎的和非顯而易見的。參照圖11A，包括PV陣列176和能量存儲裝置164的示例性逆變器/轉(zhuǎn)換器電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)160電氣連接到本地負(fù)載178以及示例性的市電網(wǎng)180。在這個(gè)電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)160 中，轉(zhuǎn)換器166電氣連接到能量存儲裝置164(例如但不限于，電池；電氣雙層電容器；法拉電容器(super-capacitor)；電化學(xué)雙層電容器(EDLC)；超級電容器(ultra-capacitor))， 逆變器170電氣連接到PV陣列176。在這種模式下，逆變器170通過連續(xù)地調(diào)整PV陣列的輸出電壓來提供對應(yīng)PV陣列176的最大功率點(diǎn)追蹤，以便從其中接收最大的功率。控制器 182與184、功率表186、濾波器188與190以及變壓器192以與圖6中相應(yīng)的控制器78與 80、功率表62、濾波器68與69以及變壓器70類似的方式運(yùn)行。轉(zhuǎn)換器166具有被構(gòu)造為從能量存儲裝置164輸入電力或向其輸出電力的第一輸入/輸出165以及被構(gòu)造為輸入或輸出電力的第二輸入/輸出167。逆變器170具有被構(gòu)造為從PV陣列176輸入電力的輸入169和被構(gòu)造為輸出電力的輸出171。變壓器192包括原方191以及副方193，原方191通過濾波器190電氣連接到逆變器輸出171并通過濾波器 188電氣連接到轉(zhuǎn)換器的第二輸入/輸出167，副方193電氣連接到本地負(fù)載178和市電網(wǎng) 180中的至少一個(gè)。在圖IlB中，在連接到市電網(wǎng)180的同時(shí)，本地負(fù)載178由PV陣列176/逆變器170 和能量存儲裝置164/轉(zhuǎn)換器166兩者供電。因此，當(dāng)PV陣列的輸出功率不足以滿足本地負(fù)載178的需求且因此逆變器170的輸出功率不足以滿足本地負(fù)載178的需求時(shí)，轉(zhuǎn)換器 166通過向本地負(fù)載178釋放存儲在能量存儲裝置164中的能量而向本地負(fù)載178補(bǔ)充電力。在這種模式下，依賴于來自逆變器170的可用電力，轉(zhuǎn)換器166不斷地管理本地負(fù)載 178。如圖IlC所示，當(dāng)逆變器170可向本地負(fù)載178/市電網(wǎng)180傳送全部電力時(shí)，按照需要，轉(zhuǎn)換器166改變其控制從而進(jìn)入例如有源整流器模式并對能量存儲裝置164進(jìn)行充電。如果逆變器170的輸出功率超出負(fù)載需求，轉(zhuǎn)換器166也可對能量存儲裝置164進(jìn)行充電。在圖IlD中，沒有能量被傳送到本地負(fù)載178/市電網(wǎng)180，來自PV陣列176/逆變器170的全部能量用于通過轉(zhuǎn)換器166對能量存儲裝置164進(jìn)行充電。在此模式下，能量不通過輸出變壓器192從PV陣列176傳輸?shù)侥芰看鎯ρb置164。可以確信的是，這是電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)160新穎的以及非顯而易見的特征。由于電力不通過變壓器192傳輸并且在大部分時(shí)間中轉(zhuǎn)換器166的絕緣柵雙極晶體管(IGBT)(未示出)不需要開關(guān)，該方法還提高了電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)160的效率。例如，連接到PV陣列176的逆變器170的交流輸出電壓幅值高于能量存儲裝置164的直流電壓。轉(zhuǎn)換器166不需要有源地對AC進(jìn)行整流。例如，跨接在轉(zhuǎn)換器166的IGBT(未示出)兩端之間的反并聯(lián)二極管(未示出)可被用來整流。如圖IlE所示，另一逆變器/轉(zhuǎn)換器電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)162向本地負(fù)載194供電，并且不電氣連接到市電網(wǎng)(未示出)。由于沒有市電網(wǎng)，轉(zhuǎn)換器166不間斷地工作為設(shè)定本地負(fù)載194的頻率和電壓的電壓源。逆變器170工作在電網(wǎng)并聯(lián)(grid-parallel)模式，采用與市電網(wǎng)(圖中未示出)相同的方式來處理轉(zhuǎn)換器166的輸出。在圖IlB和圖IlE中，負(fù)載功率需求由PV陣列176和能量存儲裝置164兩者來滿足。因?yàn)椴淮嬖谔柲芰亢螘r(shí)可用的控制，PV陣列176的輸出能量可在一天中自始至終發(fā)生變化，并且，因?yàn)楸镜刎?fù)載178或194也會變化，轉(zhuǎn)換器166不斷地識別本地負(fù)載178或 194的能量需求并調(diào)節(jié)其輸出功率以便向本地負(fù)載178或194供電。在一些情況下，來自PV 陣列176的能量可超過本地負(fù)載178或194的需要(例如，這會發(fā)生在周末或假期)。在這些情況下，轉(zhuǎn)換器166對能量存儲裝置164進(jìn)行充電并存儲來自PV陣列176/逆變器170 的任何多余能量。參見圖12，盡管未示出，程序172有利地包括PV陣列176、逆變器170和變壓器192 的最大功率點(diǎn)追蹤(MPPT)，如上面結(jié)合圖4、6、8所討論的那樣。轉(zhuǎn)換器166應(yīng)付(address) 能量存儲裝置164的需求(即，充電或放電)。逆變器170總是追蹤PV陣列176的最大功率點(diǎn)。然而，除此之外，當(dāng)不連接到市電網(wǎng)180時(shí)，轉(zhuǎn)換器166調(diào)整其輸出電壓從而對能量存儲裝置164進(jìn)行充電。在程序172中的196處，判斷PV陣列176的PV電力是否可用。若為否，那么在 198處進(jìn)入休眠模式。休眠模式198周期性地喚醒以重新檢查196處的測試。另一方面， 如果在196處測試通過，那么在200處，逆變器170開啟。接下來，在202處，判斷本地負(fù)載 178或194的電力是否得到滿足。若為否，那么在204處，判斷來自市電網(wǎng)180電力的成本 (cost)是否適當(dāng)?shù)氐?。若為否，?06處切斷本地負(fù)載178(或其適當(dāng)?shù)牟糠?，此后，重復(fù)步驟202。否則，如果在202處本地負(fù)載178或194的電力得到滿足，那么在208處，判斷是否有多余的可用PV功率。若為否，那么在210處，判斷來自市電網(wǎng)180的電力的成本是否適當(dāng)?shù)氐?。若為否，則在206處切斷本地負(fù)載178或194(或其適當(dāng)?shù)牟糠?。另一方面，如果在204或210處來自市電網(wǎng)180的電力的成本適當(dāng)?shù)氐?，那么?12處，轉(zhuǎn)換器166作為充電器運(yùn)行。接下來，在214處，判斷是否為來自例如能量存儲裝置164的充足的電池能量可用。若為否，則重復(fù)步驟212。否則，在216處，轉(zhuǎn)換器166作為逆變器開啟，此后，執(zhí)行步驟202。另一方面，如果在208處有多余的PV功率可用，那么在218處，在步驟216執(zhí)行之前減小轉(zhuǎn)換器166的輸出。盡管已經(jīng)詳細(xì)地描述了所公開構(gòu)思的具體實(shí)施例，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會明了，在本公開的整體教導(dǎo)下，可以開發(fā)出對這些細(xì)節(jié)的多種修改與替代。相應(yīng)地，所公開的特定布置僅僅是示例性的，不對所公開構(gòu)思的范圍進(jìn)行限制，所公開構(gòu)思的范圍由所附權(quán)利要求及其任何以及所有等價(jià)內(nèi)容的全部廣度給出。
附圖標(biāo)記清單
2PV陣列/逆變器系統(tǒng)
4PV陣列
6PV陣列
8多個(gè)串
10PV模塊
12逆變器
14PV陣列DC電壓(伏特?cái)?shù))
16PV陣列DC電流(安培數(shù))
18PV陣列DC功率輸出(瓦特?cái)?shù))
20100%太陽輻射(即“日照”)
22曲線圖
24市電網(wǎng)
26變壓器
28效率曲線
30效率曲線
40能量轉(zhuǎn)換效率
42能量轉(zhuǎn)換效率
44能量轉(zhuǎn)換效率
46能量轉(zhuǎn)換效率
48能量轉(zhuǎn)換效率
50多逆變器電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)
52逆變器
54逆變器
56PV陣列
58PV陣列
60處理器，如系統(tǒng)控制器
62功率表
64市電網(wǎng)
66接觸器K2
67接觸器Kl
68濾波器
69濾波器
70變壓器
71接觸器K1-2
72曲線圖
74曲線圖
76電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)
78逆變器控制器
80逆變器控制器
82DC總線
84DC總線
86曲線圖
88曲線圖
90曲線圖
92曲線圖
100程序
102步驟
104步驟
106步驟
108步驟
110步驟
112步驟
114步驟
116步驟
118步驟
120步驟
122步驟
124步驟
126步驟
128步驟
130步驟
132步驟
140曲線
142曲線
144點(diǎn)A
146點(diǎn)B
148逆變器電壓設(shè)置點(diǎn)
150曲線圖
152曲線圖
154曲線圖
160電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)
162電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)
164能量存儲裝置，如示例性存儲電池
165第一輸入/輸出
166第一轉(zhuǎn)換器
167第二輸入/輸出
169輸入0160]170第二逆變器0161]171輸出0162]172程序0163]174系統(tǒng)控制器0164]176PV陣列0165]178本地負(fù)載0166]180市電網(wǎng)0167]182控制器0168]184控制器0169]186功率表0170]188濾波器0171]190濾波器0172]191原方0173]192變壓器0174]193副方0175]194本地負(fù)載0176]196步驟0177]198步驟0178]200步驟0179]202步驟0180]204步驟0181]206步驟0182]208步驟0183]210步驟0184]212步驟0185]214步驟0186]216步驟0187]218步驟
權(quán)利要求
1.一種用于光伏系統(tǒng)(50 ；76 ； 160 ；162)的功率追蹤方法，該系統(tǒng)包括若干個(gè)光伏陣列(56,58 ；176)、若干個(gè)逆變器(52,54 ； 170)以及變壓器(70 ；192)，該方法包括運(yùn)行(122、12幻包括所述若干個(gè)光伏陣列、所述若干個(gè)逆變器以及所述變壓器的光伏系統(tǒng)，以便由之提供最大的電力轉(zhuǎn)換效率；以及使得來自所述若干個(gè)光伏陣列的功率輸出最大化(116、122)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括將復(fù)數(shù)個(gè)光伏陣列(56、58)用作所述若干個(gè)光伏陣列；以及將所述復(fù)數(shù)個(gè)光伏陣列的輸出(82、84)并聯(lián)(66)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包括在正午之前的若干個(gè)小時(shí)和正午之后的若干個(gè)小時(shí)內(nèi)，將所述復(fù)數(shù)個(gè)光伏陣列的輸出并聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括將復(fù)數(shù)個(gè)光伏陣列(56、58)用作所述若干個(gè)光伏陣列； 將復(fù)數(shù)個(gè)逆變器(52、54)用作所述若干個(gè)逆變器；對于所述復(fù)數(shù)個(gè)光伏陣列中的每一個(gè)，由所述復(fù)數(shù)個(gè)光伏陣列中的對應(yīng)一個(gè)向所述復(fù)數(shù)個(gè)逆變器中的對應(yīng)一個(gè)供電(122)；以及在峰值能量產(chǎn)生或大約為峰值能量產(chǎn)生的期間，在對應(yīng)的獨(dú)立最大功率點(diǎn)處運(yùn)行 (122)所述復(fù)數(shù)個(gè)光伏陣列中的每一個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括 確定(60、6幻市電網(wǎng)(64)處的能量和功率；確定(60、6幻所述若干個(gè)逆變器以及變壓器上的加載；以及以最優(yōu)壓力水平運(yùn)行(13 所述系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括將復(fù)數(shù)個(gè)光伏陣列(56、58)用作所述若干個(gè)光伏陣列； 將復(fù)數(shù)個(gè)逆變器(52、54)用作所述若干個(gè)逆變器；以及對于所述復(fù)數(shù)個(gè)光伏陣列中的每一個(gè)，由所述復(fù)數(shù)個(gè)光伏陣列中對應(yīng)的一個(gè)向所述復(fù)數(shù)個(gè)逆變器中對應(yīng)的一個(gè)供電(122)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括由所述復(fù)數(shù)個(gè)逆變器中的每一個(gè)向變壓器供電；以及從變壓器向負(fù)載(64 ；178 ； 194)供電。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括將兩個(gè)光伏陣列(56、58)用作所述若干個(gè)光伏陣列； 將兩個(gè)逆變器(52、54)用作所述若干個(gè)逆變器；在一開始，將兩個(gè)光伏陣列的輸出(82、84)并聯(lián)(66)，并由并聯(lián)輸出向兩個(gè)逆變器中的一個(gè)(52)供電；判斷(120)兩個(gè)逆變器中的所述一個(gè)的功率輸出何時(shí)超過預(yù)定的功率百分比，作出響應(yīng)地由兩個(gè)光伏陣列中的一個(gè)(56)向兩個(gè)逆變器中的所述一個(gè)(5 供電(12 并由兩個(gè)光伏陣列中的另一個(gè)(58)向兩個(gè)逆變器中的另一個(gè)(54)供電；在兩個(gè)光伏陣列中的所述一個(gè)的最大功率點(diǎn)處運(yùn)行(12 兩個(gè)逆變器中的所述一個(gè)；以及在兩個(gè)光伏陣列中的所述另一個(gè)的最大功率點(diǎn)處運(yùn)行(12 兩個(gè)逆變器中的所述另一個(gè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包括判斷(124)來自兩個(gè)逆變器二者的功率輸出何時(shí)下降到低于預(yù)定的功率百分比；以及在預(yù)定的時(shí)間間隔內(nèi)判斷(13 兩個(gè)逆變器中的所述一個(gè)何時(shí)已經(jīng)運(yùn)行長于預(yù)定時(shí)間，作出響應(yīng)地停用兩個(gè)逆變器中的所述一個(gè)，并聯(lián)兩個(gè)光伏陣列的輸出并由并聯(lián)輸出向兩個(gè)逆變器中的另一個(gè)供電。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，光伏系統(tǒng)(160;162)進(jìn)一步包括能量存儲裝置(164)、用作所述若干個(gè)光伏陣列的光伏陣列(176)、用作所述若干個(gè)逆變器的逆變器 (170)以及轉(zhuǎn)換器(166)，所述方法進(jìn)一步包括使轉(zhuǎn)換器(166)包括被構(gòu)造為從能量存儲裝置輸入電力或向能量存儲裝置輸出電力的第一輸入/輸出(165)以及被構(gòu)造為輸入電力或輸出電力的第二輸入/輸出(167)；使逆變器(170)包括被構(gòu)造為從光伏陣列輸入電力的輸入(169)以及被構(gòu)造為輸出電力的輸出(171)；以及使變壓器(19 包括電氣連接到逆變器的輸出以及到轉(zhuǎn)換器的第二輸入/輸出的原方 (191)以及電氣連接到本地負(fù)載(178)和市電網(wǎng)(180)中的至少一個(gè)的副方(193)。
11.一種光伏系統(tǒng)(160 ； 162)，包括能量存儲裝置(164)；光伏陣列(176)；轉(zhuǎn)換器(166)，其包括被構(gòu)造為從能量存儲裝置輸入電力或向能量存儲裝置輸出電力的第一輸入/輸出(165)以及被構(gòu)造為輸入電力或輸出電力的第二輸入/輸出(167)；逆變器(170)，其包括被構(gòu)造為從光伏陣列輸入電力的輸入(169)和被構(gòu)造為輸出電力的輸出(171)；以及變壓器(19 ，其具有電氣連接到逆變器的輸出以及到轉(zhuǎn)換器的第二輸入/輸出的原方(191)以及電氣連接到本地負(fù)載(178 ； 194)和市電網(wǎng)(180)中的至少一個(gè)的副方(193)。
12.如權(quán)利要求11所述的光伏系統(tǒng)(160;162)，其中，能量存儲裝置選自電池、電氣雙層電容器，法拉電容器，電化學(xué)雙層電容器(EDLC)以及超級電容器。
13.如權(quán)利要求11所述的光伏系統(tǒng)(160； 162)，其中，逆變器被構(gòu)造為通過調(diào)整光伏陣列的輸出電壓來提供光伏陣列的最大功率追蹤，以便從之接收最大功率。
14.如權(quán)利要求11所述的光伏系統(tǒng)(160；162)，其中，轉(zhuǎn)換器的第一輸入/輸出從能量存儲裝置輸入電力；其中，轉(zhuǎn)換器的第二輸入/輸出對電力進(jìn)行輸出；且其中，本地負(fù)載由轉(zhuǎn)換器和逆變器兩者通過變壓器供電。
15.如權(quán)利要求14所述的光伏系統(tǒng)(160； 162)，其中，轉(zhuǎn)換器被構(gòu)造為作為電壓源運(yùn)行并使用來自能量存儲裝置的可用電力來設(shè)置本地負(fù)載的頻率和電壓。
16.如權(quán)利要求11所述的光伏系統(tǒng)(160； 162)，其中，轉(zhuǎn)換器的第一輸入/輸出向能量存儲裝置輸出電力；其中，轉(zhuǎn)換器的第二輸入/輸出對電力進(jìn)行輸入；且其中，本地負(fù)載由逆變器通過變壓器供電。
17.如權(quán)利要求16所述的光伏系統(tǒng)(160；162)，其中，轉(zhuǎn)換器為被構(gòu)造為對能量存儲裝置進(jìn)行充電的有源整流器。
18.如權(quán)利要求17所述的光伏系統(tǒng)(160； 162)，其中，有源整流器的第二輸入/輸出由市電網(wǎng)通過變壓器供電。
19.如權(quán)利要求11所述的光伏系統(tǒng)(160； 162)，其中，轉(zhuǎn)換器的第一輸入/輸出向能量存儲裝置輸出電力；且其中，轉(zhuǎn)換器的第二輸入/輸出從逆變器的輸出輸入電力。
20.如權(quán)利要求19所述的光伏系統(tǒng)(160)，其中，本地負(fù)載或市電網(wǎng)都不被供電；且其中，轉(zhuǎn)換器的第二輸入/輸出直接由逆變器的輸出輸入電力。
21.如權(quán)利要求11所述的光伏系統(tǒng)(162)，其中，變壓器的副方僅電氣連接到本地負(fù)載 (194)；其中，轉(zhuǎn)換器的第一輸入/輸出從能量存儲裝置輸入電力；其中，轉(zhuǎn)換器的第二輸入 /輸出對電力進(jìn)行輸出；且其中，本地負(fù)載由轉(zhuǎn)換器和逆變器兩者通過變壓器供電。
22.如權(quán)利要求21所述的光伏系統(tǒng)(162)，其中，轉(zhuǎn)換器被構(gòu)造為作為電壓源運(yùn)行并設(shè)置本地負(fù)載(194)的頻率和電壓；且其中，逆變器被構(gòu)造為追蹤本地負(fù)載的頻率和電壓。
23.一種電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(50 ；76 ； 160 ； 162)，包括若干個(gè)光伏陣列(56、58 ； 176)；若干個(gè)逆變器(52,54 ；170)；變壓器(70 ； 192)；以及處理器(60)，其被構(gòu)造(100)為控制所述若干個(gè)逆變器并運(yùn)行(122、12幻所述電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，以通過所述若干個(gè)光伏陣列、所述若干個(gè)逆變器以及所述變壓器提供最大的電力轉(zhuǎn)換效率，并使來自所述若干個(gè)光伏陣列的功率輸出最大化(116、122)。
24.如權(quán)利要求23所述的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(76)，其中，所述若干個(gè)光伏陣列是各自具有輸出(82，84)的兩個(gè)光伏陣列(56、58)；其中，所述若干個(gè)逆變器是兩個(gè)逆變器(5254)； 且其中，所述處理器(60)被構(gòu)造(100)為可選擇地使得(a)逆變器中對應(yīng)的一個(gè)由兩個(gè)光伏陣列中對應(yīng)的一個(gè)供電(66、122)；或(b)將兩個(gè)光伏陣列的輸出并聯(lián)電氣連接(66、 132)，且兩個(gè)逆變器中的一個(gè)由并聯(lián)輸出供電。
全文摘要
一種電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其包括若干個(gè)光伏陣列、若干個(gè)逆變器、變壓器以及處理器。處理器被構(gòu)造為控制所述若干個(gè)逆變器并運(yùn)行電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，以便通過所述若干個(gè)光伏陣列、所述若干個(gè)逆變器以及變壓器提供最大的電力轉(zhuǎn)換效率，并使來自所述若干個(gè)光伏陣列的功率輸出最大化。
文檔編號H02N6/00GK102237826SQ20111015626
公開日2011年11月9日 申請日期2011年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月23日
發(fā)明者A·普拉薩, R·P·佩普林斯基, V·布哈瓦拉珠 申請人:伊頓公司