專利名稱：串聯(lián)連接的逆變器的制作方法
串聯(lián)連接的逆變器背景I.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明的領(lǐng)域大體上涉及分布式電源系統(tǒng)，且更具體地涉及多個(gè)微型逆變器的使用。2.相關(guān)技術(shù)近來(lái)對(duì)可再生能量的增加的興趣導(dǎo)致分布式發(fā)電系統(tǒng)——包括光伏電池和燃料電池一的研究和發(fā)展。已經(jīng)提出了用于將這些電源連接到負(fù)載的各種拓?fù)?，考慮到各種參數(shù)，例如電壓/電流要求、操作條件、可靠性、安全性、成本。這些源提供低電壓直流輸出 (通常低于3伏特)，所以它們被串聯(lián)地連接以獲得所需的電壓。相反，串聯(lián)連接可能不能提供所需的電流，所以串聯(lián)連接的幾個(gè)串可以并聯(lián)地連接以提供所需的電流。來(lái)自這些源中的每一個(gè)的發(fā)電通常取決于電源例如光伏板的制造、操作和環(huán)境條件。例如，在制造中的各種不一致可能使兩個(gè)相同的源提供不同的輸出特性。類似地，兩個(gè)相同的源可能對(duì)諸如負(fù)載、溫度等操作和/或環(huán)境條件不同地起反應(yīng)。在實(shí)際安裝中，不同的源也可能經(jīng)歷不同的環(huán)境條件，例如在太陽(yáng)能發(fā)電裝置中，一些板可以暴露于充足的陽(yáng)光，而另一些被遮蔽，從而提供不同的功率輸出。在圖I中示出了太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)10的傳統(tǒng)裝置。因?yàn)橛擅恳粏为?dú)的光伏板100 提供的電壓較低，若干個(gè)板100串聯(lián)連接以形成板100的串102。對(duì)于大型裝置，為了獲得較高的電流，若干串102可以并聯(lián)地連接。光伏板100安裝在室外，且連接到最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)模塊106和逆變器104。MPPT 106通常在與逆變器104相同的殼體中實(shí)現(xiàn)。從DC源收集的電力被傳送到逆變器104，逆變器104將浮動(dòng)的直流(DC)轉(zhuǎn)換成具有期望電壓和頻率的交流(AC)，對(duì)于住宅應(yīng)用，期望電壓通常在60Hz時(shí)是IlOV或220V 或者在50Hz時(shí)是220V。來(lái)自逆變器104的AC電流接著可以用于操作電器或饋送到電力網(wǎng)?？蛇x地，如果所述裝置沒有連接到電網(wǎng)，從逆變器104提取的電力可以被弓I導(dǎo)來(lái)將多余的電力儲(chǔ)存在電池中。圖2示出了根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的DC源的一個(gè)串聯(lián)串，光伏板100連接到MPPT電路106 和逆變器104以形成連接到負(fù)載108的電力收集系統(tǒng)20。電流與電壓(IV)的關(guān)系曲線特性被繪制在每個(gè)光伏板100的左邊。對(duì)于每個(gè)光伏板100,電流隨著輸出電壓的升高而降低。在某一電壓值處，電流轉(zhuǎn)變到零，并且在一些應(yīng)用中可以采用負(fù)值，意味著一些光伏板 100不是功率源，而是變成功率的接收器。并聯(lián)連接在每個(gè)光伏板100的輸出兩端的旁路二極管(未不出)被用于防止任一光伏板100變成功率的接收器。每個(gè)光伏板100的功率輸出等于電流和電壓的乘積(P = I*v)，并且根據(jù)從板100提取的電壓而變化。在某一電流和電壓處，功率達(dá)到其最大值(由每個(gè)圖的IV曲線上的點(diǎn)表示)。在該最大功率點(diǎn)(MPP)處操作板100是合乎需要的。最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)模塊106的目的是找到對(duì)所有板100 合適的“平均”最大功率點(diǎn)(MPP)。由MPPT模塊106選擇的串的最大功率點(diǎn)使用帶有MPP 標(biāo)記的虛線示出。板100的串的最大功率點(diǎn)通常不是所有板100的最大功率。指示單獨(dú)的板100的最大功率點(diǎn)的點(diǎn)沒有落在標(biāo)有MPP的虛線上。
圖3不出了根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的組合了多個(gè)光伏板100的功率的另一電力收集系統(tǒng) 30。每個(gè)光伏板100具有連接到逆變器104的輸入的直流(DC)輸出。為了安全要求(例如，IEC61730-2太陽(yáng)能安全標(biāo)準(zhǔn))，旁路二極管310并聯(lián)連接在直流(DC)輸出板100兩端。 逆變器104接收光伏板100的直流(DC)輸出，并轉(zhuǎn)換直流(DC)以在逆變器104的輸出處提供交流(AC)。最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)模塊106通常被實(shí)現(xiàn)為逆變器104的一部分。多個(gè)逆變器104的輸出(輸入連接到多個(gè)光伏板100)并聯(lián)地連接以產(chǎn)生交流(AC)輸出304。 交流(AC)輸出304為負(fù)載108供電。負(fù)載108通常是交流(AC)電力網(wǎng)、交流(AC)電動(dòng)機(jī)或電池充電電路。孤島效應(yīng)是發(fā)電系統(tǒng)從公用網(wǎng)切斷但在公用電源從公用網(wǎng)的一些部分?jǐn)嚅_之后發(fā)電系統(tǒng)繼續(xù)向公用網(wǎng)的那些部分供電的條件。光伏系統(tǒng)必須具有反孤島效應(yīng)檢測(cè)，以便遵守安全規(guī)則。否則，在電網(wǎng)從作為孤島下游產(chǎn)生電力的光伏裝置關(guān)閉之后，光伏裝置可能使維修人員觸電或遭到電擊。孤島條件也對(duì)設(shè)備造成危險(xiǎn)。因此，檢測(cè)并消除孤島條件是重要的。將交流(AC)發(fā)電機(jī)或電源(例如交流發(fā)電機(jī)、逆變器)連接到其他的AC電源或電力網(wǎng)的過程稱作同步，并且對(duì)AC電力的產(chǎn)生是至關(guān)重要的。存在對(duì)同步過程滿足的五個(gè)條件。電源的線電壓、頻率、相序、相角和波形必須與電力網(wǎng)的線電壓、頻率、相序、相角和波形相等。通常借助于同步繼電器和微型電子系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行和控制同步。如在此所使用的術(shù)語(yǔ)“電網(wǎng)電壓”是通常在60Hz時(shí)為IIOV或220V或者在50Hz時(shí)為220V的電力網(wǎng)的電壓。發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了具有輸入端子和輸出端子的微型逆變器。所述微型逆變器適于將在輸入端子接收的輸入DC功率轉(zhuǎn)換成在輸出端子的具有顯著小于電網(wǎng)電壓的電壓的輸出交流(AC)功率。在輸出端子之間的旁路電流路徑適于將外部產(chǎn)生的電流傳遞到微型逆變器?？蛇x的同步模塊適于使輸出AC功率與電網(wǎng)電壓同步?？刂苹芈繁慌渲贸筛鶕?jù)以前確定的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置在輸入端子接收的輸入DC功率。所述以前確定的標(biāo)準(zhǔn)通常設(shè)置最大輸入功率。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種光伏發(fā)電系統(tǒng)，該光伏發(fā)電系統(tǒng)具有多個(gè)光伏板，光伏板的直流(DC)輸出可連接到多個(gè)微型逆變器。每個(gè)微型逆變器具有可連接到DC 輸出的輸入端子和輸出端子。微型逆變器被配置成將在輸入端子接收的輸入DC功率轉(zhuǎn)換成在輸出端子的具有實(shí)質(zhì)上小于電網(wǎng)電壓的輸出電壓的輸出交流(AC)。輸出端子可串聯(lián)地連接成串聯(lián)串，并且串聯(lián)串的輸出電壓實(shí)質(zhì)上等于電網(wǎng)電壓。每個(gè)微型逆變器包括在輸出端子之間的用于在串聯(lián)串中傳遞外部產(chǎn)生的電流的旁路電流路徑。交流(AC)微型逆變器可具有控制回路，該控制回路被配置成根據(jù)以前確定的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置在輸入端子接收的輸入DC 功率?？蛇x的中央控制單元操作地連接到串聯(lián)串和電網(wǎng)電壓。中央控制單元適于當(dāng)檢測(cè)到小于最小電網(wǎng)電壓時(shí)使系統(tǒng)與電網(wǎng)斷開。中央控制單元可選地監(jiān)控串聯(lián)串的電壓與電網(wǎng)電壓的同步，當(dāng)在電網(wǎng)電壓和串聯(lián)連接的微型逆變器的輸出電壓之間缺乏同步時(shí)，使串聯(lián)連接的微型逆變器與電網(wǎng)斷開或者使微型逆變器失效。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于在具有多個(gè)光伏板和多個(gè)微型逆變器的系統(tǒng)中進(jìn)行光伏發(fā)電的方法，其中光伏板具有直流(DC)輸出，每個(gè)微型逆變器包括輸入端子和輸出端子。微型逆變器的輸入端子可連接到光伏板的相應(yīng)DC輸出。輸出端子串聯(lián)地連接到串聯(lián)電壓輸出。在輸入端子接收的DC功率被轉(zhuǎn)換成在輸出端子的輸出交流(AC)功率，同時(shí)保持串聯(lián)電壓輸出實(shí)質(zhì)上等于電網(wǎng)電壓。輸出端子優(yōu)選地具有電流旁路，以在輸入端子接收的DC功率未能轉(zhuǎn)換成在輸出端子的輸出交流(AC)功率或者當(dāng)在故障的情況下關(guān)閉微型逆變器時(shí)，將串聯(lián)電壓輸出保持在電網(wǎng)電壓水平。在連接輸入端子以及輸出端子后，在以前確定的時(shí)延之后允許輸入DC功率到輸出功率的轉(zhuǎn)換。串聯(lián)電壓輸出優(yōu)選地與電網(wǎng)電壓同步。輸出端子優(yōu)選地具有電流旁路，以在輸入端子接收的DC功率未能轉(zhuǎn)換成在輸出端子的輸出交流(AC)功率或者當(dāng)在故障的情況下關(guān)閉微型逆變器時(shí)，將串聯(lián)電壓輸出保持在電網(wǎng)電壓水平。附圖
的簡(jiǎn)要說明在此僅作為例子、參考附圖來(lái)描述本發(fā)明，其中圖I示出了根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的傳統(tǒng)裝置。圖2示出了根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的DC源的一個(gè)串聯(lián)串。圖3示出了根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的電力收集系統(tǒng)。圖4a示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的電力收集系統(tǒng)。圖4b示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的電力收集系統(tǒng)。圖4c示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的旁路的另外的細(xì)節(jié)。圖5a示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的電力收集系統(tǒng)的操作的方法。圖5b示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的電力收集系統(tǒng)的連接和喚醒的另外的細(xì)節(jié)。圖5c示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的操作的另外的細(xì)節(jié)。當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，根據(jù)以下的詳細(xì)描述，前述的和/或其他的方面將變得明顯。詳細(xì)描述現(xiàn)在將詳細(xì)地參考本發(fā)明的實(shí)施方式，其實(shí)例在附圖中示出，其中相似的參考數(shù)字自始自終指相似的元件。下面通過參考附圖描述實(shí)施方式來(lái)解釋本發(fā)明。在詳細(xì)地解釋本發(fā)明的實(shí)施方式之前，應(yīng)該理解，本發(fā)明在其應(yīng)用中不限于在以下的描述中闡述的或在附圖中示出的設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)和組件的布置。本發(fā)明能夠有其他實(shí)施方式或能夠用各種方式實(shí)現(xiàn)或?qū)嵤?。此外，?yīng)該理解，在此所使用的措辭和術(shù)語(yǔ)是為了描述目的，而不應(yīng)該被視為限制性的。作為介紹，本發(fā)明的實(shí)施方式目的在于在電網(wǎng)連接的光伏系統(tǒng)中的串聯(lián)連接的逆變器。在具有串聯(lián)連接的逆變器的系統(tǒng)中，與示出了并聯(lián)連接的逆變器的傳統(tǒng)的系統(tǒng) 30相反，每個(gè)逆變器需要輸出低電壓，例如對(duì)于十個(gè)串聯(lián)連接的逆變器為24伏特AC均方根(RMS)。微型逆變器的低輸出電壓適合于高效且低成本的微型逆變器拓?fù)?。在題目為“A Single-Stage Grid Connected Inverter Topology for Solar PV Systems With Maximum Power Point Tracking (IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 22, No. 5，September 2007) ”中討論了這樣的拓?fù)?，該論文提出了用于電網(wǎng)連接的PV系統(tǒng)的高性能單級(jí)逆變器拓?fù)?。如在此使用的術(shù)語(yǔ)“旁路”是指圍繞或穿過電路、設(shè)備或系統(tǒng)組件的替代性的低阻抗電流路徑。當(dāng)被繞過的電路不起作用或不可用時(shí)，旁路用于繼續(xù)操作。
如在此使用的術(shù)語(yǔ)“喚醒”和“關(guān)閉”分別是指光伏系統(tǒng)被啟動(dòng)或停用的過程?！皢拘选?即光伏板的啟動(dòng))的標(biāo)準(zhǔn)例如是光伏板例如在黎明暴露于充足的光?！瓣P(guān)閉”(即光伏板的停用)的標(biāo)準(zhǔn)是光伏板沒有暴露于充足的光，例如在黃昏?，F(xiàn)在參考圖4a，其示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的電力收集系統(tǒng)41。光伏逆變模塊410每一個(gè)都具有板100、旁路二極管310、控制回路404和微型逆變器402。微型逆變器402每一個(gè)都具有可選的同步單元408和電流旁路路徑422。光伏板100具有分別連接到逆變器402的輸入的直流(DC)輸出。為了安全要求(例如，IEC61730-2太陽(yáng)能安全標(biāo)準(zhǔn))，旁路二極管310并聯(lián)連接在每個(gè)板100的直流(DC)輸出兩端。根據(jù)預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)，控制回路404通常被配置成在微型逆變器402的輸入(即從光伏板100的直流(DC)輸出)保持最大功率。旁路路徑422可選地為常閉繼電器，其在運(yùn)行期間打開，并且分別連接到光伏逆變模塊410的輸出。光伏逆變模塊410具有交流(AC)輸出，其具有來(lái)自模塊410a的電壓Va和電流Ia ;來(lái)自模塊410b的電壓Vb和電流Ib ;來(lái)自模塊410η的電壓Vn和電流Ιη。模塊410的輸出串聯(lián)地連接以通過開關(guān)414提供施加到負(fù)載406的電壓輸出開關(guān)414 優(yōu)選地由控制單元418控制。負(fù)載406通常是交流(AC)電力網(wǎng)、交流(AC)電動(dòng)機(jī)或電池充電電路。控制單元418通常為同步單元408提供控制信號(hào)以便實(shí)現(xiàn)與負(fù)載或電網(wǎng)406的同步。同步單元408或控制單元418為電力收集系統(tǒng)41提供反孤島效應(yīng)功能。另外，倘若由微型逆變器模塊402產(chǎn)生了欠電壓，光伏逆變模塊410a_410n被旁路 422繞過(即模塊410a-410n的輸出被短路)，或者倘若由微型逆變器模塊402產(chǎn)生了過電壓或在反孤島效應(yīng)的情況期間，旁路被斷開(即模塊410a-410n是開路)?，F(xiàn)在參考圖4c，其示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的旁路422的另外的細(xì)節(jié)。旁路 422由控制邏輯模塊460例如控制微型逆變器402的微處理器460控制。微處理器460具有連接到微型逆變器402的輸出電壓(VtsaaJ的感測(cè)輸入?？刂七壿嬆K460具有在節(jié)點(diǎn)A和B處連接在旁路路徑兩端的其他輸入。控制邏輯模塊460具有兩個(gè)輸出；一個(gè)輸出連接到金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)Q1的柵極，另一個(gè)輸出連接到MOSFETq2 的柵極。MOSFET Q1的漏極連接到節(jié)點(diǎn)A且MOSFET Q1的源極連接到MOSFET Q2的源極， MOSFET Q2的漏極連接到節(jié)點(diǎn)B。MOSFET Q1具有正極連接到漏極且負(fù)極連接到源極的二極管。MOSFET Q2具有正極連接到漏極且負(fù)極連接到源極的二極管。旁路電流(Ι#κ)路徑在節(jié)點(diǎn)A和B之間被確定。當(dāng)微型逆變器402正在產(chǎn)生與電網(wǎng)電壓406同步的交流(AC)電壓時(shí)，在節(jié)點(diǎn)A和 B之間提供高阻抗路徑。當(dāng)MOSFET Q1和Q2通過控制邏輯單元460關(guān)斷時(shí)，在節(jié)點(diǎn)A和B 之間提供高阻抗路徑。當(dāng)在節(jié)點(diǎn)A和B之間提供高阻抗路徑時(shí)，根據(jù)基爾霍夫電流定律，電流Ib、Ix、I輸入、Ia、Iy和相等。當(dāng)微型逆變器402沒有產(chǎn)生AC電壓而另一個(gè)串聯(lián)連接的微型逆變器402正產(chǎn)生AC電壓時(shí)，在節(jié)點(diǎn)A和B之間提供低阻抗路徑。通過可選地經(jīng)由控制邏輯單元406交替地接通和關(guān)斷MOSFET Q1和Q2,在節(jié)點(diǎn)A和B之間提供低阻抗路徑。 當(dāng)負(fù)載406是電網(wǎng)電壓時(shí)，根據(jù)電網(wǎng)電壓的頻率交替地接通和關(guān)斷Q1和Q2。當(dāng)負(fù)載406是一負(fù)載時(shí)，根據(jù)同步逆變器402a-402n的頻率交替地接通和關(guān)斷Q1和Q2。在根據(jù)圖4a的實(shí)施方式中在節(jié)點(diǎn)A和B之間提供低阻抗路徑的情況下；通過在中央控制單元408和控制單元408a-408n之間的通信信號(hào)實(shí)現(xiàn)通過控制邏輯單元460接通和關(guān)斷MOSFET Q1和Q2。 在根據(jù)圖4b的實(shí)施方式中在節(jié)點(diǎn)A和B之間提供低阻抗路徑的情況下；通過在控制單元
7408a-408n之間的通信信號(hào)和經(jīng)由傳感器416獲得的電網(wǎng)電壓406的信息來(lái)實(shí)現(xiàn)通過控制邏輯單元460交替地接通和關(guān)斷MOSFET Q1和Q2。在節(jié)點(diǎn)A和B之間提供的低阻抗路徑意味著根據(jù)基爾霍夫電流定律，電流Ib、I_和實(shí)質(zhì)上相等。在節(jié)點(diǎn)A和B之間提供的低阻抗路徑意味著對(duì)于一個(gè)半周期電流I #@交替地從Q2的漏極流向Q2的源極以及Q1的二極管，并且對(duì)于另一半周期I #@交替地從Q1的漏極流過而到達(dá)Q1的源極以及Q2的二極管。現(xiàn)在參考圖4b，其示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的電力收集系統(tǒng)42。正如在電力收集系統(tǒng)41中的，光伏逆變模塊410a-410n每一個(gè)具有光伏板100、旁路二極管310、 控制回路404以及具有同步單元408和電流旁路422的逆變器402。模塊410a_410n具有串聯(lián)連接的輸出以提供施加到負(fù)載406的電壓輸出傳感器416可選地通過位于連接于負(fù)載406的電源線上的電磁拾取器或直接通過借助于旁路422有電網(wǎng)的可見性來(lái)優(yōu)選地感測(cè)施加到負(fù)載406的正在使用著的電壓。傳感器單元412將負(fù)載電壓的細(xì)節(jié)(例如振幅、 相位和頻率)通過控制線420傳送給同步單元408a?？刂菩盘?hào)可選地通過電源線通信、無(wú)線電或通過單獨(dú)的接口發(fā)送。盡管僅示出了一條控制線420，但可選地，多個(gè)或所有同步單元422從傳感器412 接收同步信號(hào)?，F(xiàn)在參考圖5a，其示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的說明電力收集系統(tǒng)41和42的操作的方法50的流程圖。方法步驟包括安裝(步驟500)、喚醒(步驟501)、正常操作(步驟503)和關(guān)閉(步驟505)。500安裝和501喚醒在安裝期間(步驟500)，光伏模塊410優(yōu)選地不產(chǎn)生電力以免給安裝人員造成完全隱患?？蛇x地，“保持有效(ke印-alive)”信號(hào)例如由控制單元418通過AC電源線發(fā)送。 當(dāng)“保持有效”信號(hào)沒有被微型逆變器402接收時(shí)，禁用或不產(chǎn)生AC輸出功率?？蛇x地，如果電網(wǎng)對(duì)微型逆變器402是“可見的”，那么在缺少電網(wǎng)電壓的情況下，(例如，圖4a中的開關(guān)414是斷開的)微型逆變器402不產(chǎn)生AC功率?，F(xiàn)在參考圖5b，其示出了根據(jù)本發(fā)明的特征的安裝方法500。在步驟500a中，微型逆變器402的輸入端子連接到光伏板100的輸出。在步驟500b中，光伏板100的輸出端子串聯(lián)地連接以提供串聯(lián)電壓輸出。在可選的預(yù)定時(shí)延之后(步驟501a)，允許功率轉(zhuǎn)換(步驟501b)。當(dāng)感測(cè)到電網(wǎng)電壓時(shí)可以通過同步模塊408來(lái)執(zhí)行允許功率轉(zhuǎn)換，或者當(dāng)開關(guān)414閉合時(shí)可以通過控制單元418來(lái)執(zhí)行允許功率轉(zhuǎn)換(步驟501b)。503操作和505關(guān)閉現(xiàn)在再次參考圖5c，其示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于操作串聯(lián)連接的微型逆變器模塊的方法503的流程圖。微型逆變器402將光伏板100的直流(DC)功率輸出轉(zhuǎn)換成在微型逆變器402的輸出處的交流(AC)功率(步驟503b)，同時(shí)保持輸出電壓等于電網(wǎng)電壓。保持在微型逆變器的電壓輸出402a-402n和電網(wǎng)電壓之間的同步(步驟503a)?？刂茊卧?18可選地監(jiān)控在輸出電壓V·和負(fù)載406 (例如電網(wǎng))之間的AC同步?？刂茊卧?418還可以為電力收集系統(tǒng)41提供反孤島效應(yīng)功能。如果電力收集系統(tǒng)41的同步和/或電壓與電網(wǎng)不相容，控制單元418通過向開關(guān)414發(fā)信號(hào)將電力收集系統(tǒng)與電網(wǎng)斷開?？蛇x地，使用可借助于旁路路徑422感測(cè)電網(wǎng)的同步單元422來(lái)實(shí)現(xiàn)同步，包括電網(wǎng)電壓的維護(hù)(步驟503a)。當(dāng)同步(步驟503a)或者通過串聯(lián)連接的微型逆變器模塊402中的任何一個(gè)轉(zhuǎn)換在電網(wǎng)電壓處的功率(步驟503b)失敗時(shí)，于是電流旁路出現(xiàn)(步驟503d)。電流旁路可選地為使用有源開關(guān)的有源電流旁路，如在圖4c中所示，或者優(yōu)選地為無(wú)源電流旁路。當(dāng)光水平太低而不能將電網(wǎng)電壓保持在任一當(dāng)前水平時(shí)(例如在黃昏)，關(guān)閉出現(xiàn)(步驟505)。在關(guān)閉期間，使用在系統(tǒng)41或在系統(tǒng)42中的開關(guān)414可選地將光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)斷開，每一個(gè)微型逆變器模塊402停止并向電網(wǎng)提供高阻抗。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方式，直接通過電網(wǎng)406實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏逆變模塊410a_410n 的輸出電壓的調(diào)節(jié)。該調(diào)節(jié)不需要如在圖4a中示出的控制單元418和開關(guān)414，且依賴于事實(shí)就潛在的電力供應(yīng)而言，與由光伏逆變模塊410a-410n產(chǎn)生的AC功率相比，電網(wǎng)406 幾乎是無(wú)限大的。電網(wǎng)406的較大的功率迫使光伏逆變模塊410a-410n調(diào)整到電網(wǎng)電壓， 且因此，光伏逆變模塊410a-410n被優(yōu)選地操作以在它們的輸出提供盡可能多的電壓。通常光伏逆變模塊410a-410n能夠感測(cè)電網(wǎng)電壓406以提供反孤島效應(yīng)。在此使用的定冠詞“一(a) ”、“一 (an) ”，例如“一光伏板”，具有“一個(gè)或多個(gè)”的意思，即“一個(gè)或多個(gè)光伏板”。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的所選擇的實(shí)施方式，但應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于所描述的實(shí)施方式。相反，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，可以對(duì)這些實(shí)施方式進(jìn)行變化而不偏離本發(fā)明的原理和精神，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書及其等效形式限定。
權(quán)利要求
1.一種微型逆變器，包括輸入端子和輸出端子；其中，所述微型逆變器適于將在所述輸入端子接收的輸入直流 (DC)功率轉(zhuǎn)換成在所述輸出端子的輸出交流(AC)功率，所述輸出交流功率具有顯著小于電網(wǎng)電壓的電壓；以及在所述輸出端子之間的旁路電流路徑，所述旁路電流路徑適于將外部產(chǎn)生的電流傳遞到所述微型逆變器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微型逆變器，還包括同步模塊，其適于使所述輸出AC功率與所述電網(wǎng)電壓同步。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微型逆變器，一控制回路被配置成根據(jù)以前確定的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置在所述輸入端子接收的所述輸入DC功率。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微型逆變器，其中所述控制回路被配置成將在所述輸入端子接收的所述輸入DC功率設(shè)置在最大輸入功率處。
5.一種光伏發(fā)電系統(tǒng)，包括帶有直流(DC)輸出的多個(gè)光伏板；多個(gè)微型逆變器，每個(gè)微型逆變器包括可連接到所述DC輸出的輸入端子、和輸出端子，其中所述微型逆變器被配置成將在所述輸入端子接收的輸入DC功率轉(zhuǎn)換成在所述輸出端子的具有實(shí)質(zhì)上小于電網(wǎng)電壓的輸出電壓的輸出交流(AC)，其中所述輸出端子能夠串聯(lián)地連接成串聯(lián)串，并且所述串聯(lián)串的輸出電壓實(shí)質(zhì)上等于所述電網(wǎng)電壓，其中每個(gè)微型逆變器包括在所述輸出端子之間的適于在所述串聯(lián)串中傳遞外部產(chǎn)生的電流的旁路電流路徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光伏發(fā)電系統(tǒng)，其中所述交流(AC)微型逆變器具有控制回路，所述控制回路被配置成根據(jù)以前確定的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置在所述輸入端子接收的所述輸入DC功率。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光伏發(fā)電系統(tǒng)，還包括中央控制單元，其操作地連接到所述串聯(lián)串和所述電網(wǎng)電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光伏發(fā)電系統(tǒng)，其中所述中央控制單元適于監(jiān)控所述串聯(lián)串與所述電網(wǎng)電壓的同步。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光伏發(fā)電系統(tǒng)，其中所述中央控制單元適于當(dāng)檢測(cè)到選自由以下條件組成的組的至少一個(gè)條件時(shí)使所述系統(tǒng)與電網(wǎng)斷開或者使所述微型逆變器失效 所述輸出電壓小于所述電網(wǎng)電壓，以及在所述輸出電壓和所述電網(wǎng)電壓之間缺乏所述同止 /J/ O
10.一種用于在包括多個(gè)光伏板和多個(gè)微型逆變器的系統(tǒng)中光伏發(fā)電的方法，所述光伏板具有直流(DC)輸出，每個(gè)微型逆變器包括輸入端子和輸出端子，所述方法包括將所述輸入端子分別連接到所述DC輸出；將所述輸出端子串聯(lián)地連接到串聯(lián)電壓輸出；將在所述輸入端子接收的輸入DC功率轉(zhuǎn)換成在所述輸出端子的輸出交流(AC)功率， 同時(shí)保持所述串聯(lián)電壓輸出實(shí)質(zhì)上等于電網(wǎng)電壓；以及當(dāng)所述轉(zhuǎn)換失敗時(shí)，則繞過所述輸出端子，從而保持所述串聯(lián)電壓輸出。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括在連接所述輸入端子和連接所述輸出端子后，在以前確定的時(shí)延之后允許轉(zhuǎn)換輸入DC功率。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括使所述串聯(lián)電壓輸出與所述電網(wǎng)電壓同步。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括當(dāng)所述同步失敗時(shí)，則繞過所述輸出端子，從而保持所述串聯(lián)電壓輸出。全文摘要
本發(fā)明涉及串聯(lián)連接的逆變器。一種具有輸入端子和輸出端子的微型逆變器。所述微型逆變器適于將在輸入端子接收的輸入DC功率轉(zhuǎn)換成在輸出端子的輸出交流(AC)功率，該輸出交流功率具有顯著小于電網(wǎng)電壓的電壓。在輸出端子之間的旁路電流路徑適于將外部產(chǎn)生的電流傳遞到微型逆變器。
文檔編號(hào)H02M7/44GK102594178SQ20121000749
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月12日
發(fā)明者M·蓋茲特, Y·戈林, 伊蘭·約瑟考維奇, 察?！じ窳_文斯基 申請(qǐng)人:太陽(yáng)能安吉科技有限公司