專利名稱：用于從電力源提取電力的切換電路和相關(guān)方法
用于從電力源提取電力的切換電路和相關(guān)方法
相關(guān)申請(qǐng)案
本申請(qǐng)要求2010年8月18日提出的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)序列號(hào)61/375，012的優(yōu)先權(quán)。本申請(qǐng)也是2011年8月17日提出的美國專利申請(qǐng)?zhí)?3/211,985的接續(xù)案，美國專利申請(qǐng)?zhí)?3/211，985要求2010年8月18日提出的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)序列號(hào)61/375，012的優(yōu)先權(quán)。本申請(qǐng)也是2011年8月17日提出的美國專利申請(qǐng)?zhí)?3/211,997的接續(xù)案，美國專利申請(qǐng)?zhí)?3/211，997要求2010年8月18日提出的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)序列號(hào)61/375，012的優(yōu)先權(quán)。本申請(qǐng)也是2011年8月17日提出的美國專利申請(qǐng)?zhí)?3/212,013的接續(xù)案，美國專利申請(qǐng)?zhí)?3/212，013要求2010年8月18日提出的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)序列號(hào)61/375，012的優(yōu)先權(quán)。上述申請(qǐng)中的每一個(gè)都以引用方式并入本文。發(fā)明背景
光伏電池產(chǎn)生隨電流、電池操作條件、電池物理性質(zhì)、電池缺陷和電池光照而變化的電壓。如

圖1所示，針對(duì)光伏電池的一個(gè)數(shù)學(xué)模型把輸出電流建模成:
權(quán)利要求
1.一種電力系統(tǒng)，其包括: N個(gè)電力源，N是大于I的整數(shù)； N個(gè)切換電路，每個(gè)切換電路包括電耦接到所述N個(gè)電力源中的相應(yīng)一個(gè)電力源的輸入端口、輸出端口和適于在其導(dǎo)電和非導(dǎo)電狀態(tài)之間切換來把電力從所述輸入端口轉(zhuǎn)移到所述輸出端口的第一切換裝置，所述N個(gè)切換電路的所述輸出端口串聯(lián)電耦接且電耦接到負(fù)載來建立輸出電路； 其中所述N個(gè)切換電路中的每一個(gè)使用所述輸出電路的互連電感作為所述切換電路的初級(jí)儲(chǔ)能電感。
2.如權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)，所述N個(gè)電力源中的每一個(gè)是光伏裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的電力系統(tǒng)，所述N個(gè)切換電路中的每一個(gè)還包括適于控制所述切換電路的第一切換裝置的切換來至少大體上最大化從電耦接到所述切換電路的所述輸入端口的相應(yīng)的光伏裝置提取的電力的量的控制器。
4.如權(quán)利要求3所述的電力系統(tǒng)，其中對(duì)于所述N個(gè)切換電路中的每一個(gè): 所述輸入端口包括第一和第二輸入端子； 所述第一切換裝置電耦接在所述第一輸入端子和中間切換節(jié)點(diǎn)之間；且 所述切換電路還包括選自由電耦接在所述第二輸入端子和所述中間切換節(jié)點(diǎn)之間的二極管和第二切換裝置組成的組的裝置，所述裝置適于在所述第一切換裝置處于其非導(dǎo)電狀態(tài)時(shí)為電流提供通過所述輸出電路的通路。
5.如權(quán)利要求4所述的電力系統(tǒng)，其中所述N個(gè)切換電路中的每一個(gè)的所述控制器適于至少大體上最大化所述切換電路的所述中間切換節(jié)點(diǎn)處的電壓的平均值。
6.如權(quán)利要求3或5所述的電力系統(tǒng)，其中所述N個(gè)切換電路中的每一個(gè)的所述控制器適于對(duì)所述切換電路的所述中間切換節(jié)點(diǎn)處的電壓的平均值反復(fù)取樣并至少部分基于對(duì)所述中間切換節(jié)點(diǎn)處的所述電壓的所述平均值的至少兩個(gè)連續(xù)取樣來控制所述切換電路的所述第一切換裝置的切換。
7.如權(quán)利要求6所述的電力系統(tǒng)，其中寬松地控制所述N個(gè)切換電路中的每一個(gè)的所述控制器的開始時(shí)間。
8.如權(quán)利要求6所述的電力系統(tǒng)，其中所述N個(gè)切換電路中的至少一個(gè)的所述控制器的開始時(shí)間與其它N-1個(gè)切 換電路的所述控制器的開始時(shí)間不同。
9.如權(quán)利要求6所述的電力系統(tǒng)，其中所述N個(gè)切換電路中的至少一個(gè)的所述控制器適于以與其它N-1個(gè)切換電路的所述控制器不同的速率來對(duì)所述切換電路的所述切換節(jié)點(diǎn)處的所述電壓的所述平均值取樣。
10.如權(quán)利要求6所述的電力系統(tǒng)，其中對(duì)于所述N個(gè)切換電路中的每一個(gè)，所述控制器適于以比所述第一切換裝置在其導(dǎo)電和非導(dǎo)電狀態(tài)之間切換的頻率小的頻率來對(duì)所述中間切換節(jié)點(diǎn)處的所述電壓的所述平均值反復(fù)取樣。
11.如權(quán)利要求6所述的電力系統(tǒng)，其中對(duì)于所述N個(gè)切換電路中的每一個(gè)，所述控制器適于以比所述第一切換裝置在其導(dǎo)電和非導(dǎo)電狀態(tài)之間切換的頻率的十分之一小的頻率來對(duì)所述中間切換節(jié)點(diǎn)處的所述電壓的所述平均值反復(fù)取樣。
12.如權(quán)利要求6所述的電力系統(tǒng)，其中對(duì)于所述N個(gè)切換電路中的每一個(gè)，所述控制器適于以足夠低使得所述輸出端口上的瞬態(tài)電壓偏移在所述中間切換節(jié)點(diǎn)處的所述電壓的所述平均值的連續(xù)取樣之間解決的頻率來對(duì)所述中間切換節(jié)點(diǎn)處的所述電壓的所述平均值反復(fù)取樣。
13.如權(quán)利要求6所述的電力系統(tǒng)，其中對(duì)于每個(gè)切換電路，所述控制器被配置成以足夠快使得小于ADzDk的取樣速率來對(duì)所述中間切換節(jié)點(diǎn)處的所述電壓的所述平均值反復(fù)取樣，其中: ΔI是在所述中間切換節(jié)點(diǎn)處的所述電壓的所述平均值的第一和第二連續(xù)取樣之間從所述輸出端口輸出的電流的變化，所述第二取樣發(fā)生在所述第一取樣之后； T = T -T.xR Xmax xInin， Ifflax是從所述輸出端口輸出的最大預(yù)期電流值； Imin是從所述輸出端口輸出的最小預(yù)期電流值； AD是所述第一切換裝置在所述中間切換節(jié)點(diǎn)處的所述電壓的所述平均值的所述第一和第二連續(xù)取樣之間的工作周期變化；且 De是所述第一切換裝置的最大預(yù)期工作周期和最小預(yù)期工作周期之間的差。
14.如權(quán)利要求6所述的電力系統(tǒng)，其中對(duì)于每個(gè)切換電路，所述控制器被配置成以足夠快使得在所述中間切換節(jié)點(diǎn)處的所述電壓的所述平均值的連續(xù)取樣之間從所述輸出端口輸出的電流的百分比變化小于所述第一切換裝置的工作周期的百分比變化的取樣速率來對(duì)所述中間切換節(jié)點(diǎn)處的所述電壓的所述平均值反復(fù)取樣。
15.如權(quán)利要求2或3所述的電力系統(tǒng)，每個(gè)光伏裝置包括多個(gè)串聯(lián)電耦接的光伏電池。
16.如權(quán)利要求2或3所述的電力系統(tǒng)，每個(gè)光伏裝置是光伏板的光伏子模塊，每個(gè)光伏子模塊包括多個(gè)串聯(lián)電耦接的光伏電池。
17.如權(quán)利要求2 或3所述的電力系統(tǒng)，所述光伏裝置中的至少一個(gè)包括多個(gè)電耦接的光伏電池。
18.如權(quán)利要求2或3所述的電力系統(tǒng)，所述光伏裝置中的至少一個(gè)是多結(jié)光伏電池的結(jié)點(diǎn)。
19.如權(quán)利要求2或3所述的電力系統(tǒng)，其中寬松地控制所述N個(gè)切換電路中的每一個(gè)的所述第一切換裝置在其導(dǎo)電和非導(dǎo)電狀態(tài)之間切換的頻率。
20.如權(quán)利要求2或3所述的電力系統(tǒng)，其中每個(gè)第一切換裝置的切換頻率與每個(gè)其它第一切換裝置的切換頻率不同。
21.如權(quán)利要求2或3所述的電力系統(tǒng)，其中所述N個(gè)切換電路中的每一個(gè)被配置成使得每個(gè)第一切換裝置與每個(gè)其它第一切換裝置異相地切換。
22.如權(quán)利要求2或3所述的電力系統(tǒng)，其還包括與所述輸出電路串聯(lián)電耦接的二極管。
23.如權(quán)利要求2或3所述的電力系統(tǒng)，其中對(duì)于每個(gè)切換電路，所述輸出端口包括第一和第二輸出端子，且所述切換電路可操作以允許電流在所述第一和第二輸出端子之間僅單向流動(dòng)。
24.如權(quán)利要求2或3所述的電力系統(tǒng)，其中所述N個(gè)切換電路中的每一個(gè)被配置成使得其第一切換裝置以至少200千赫的頻率在其導(dǎo)電和非導(dǎo)電狀態(tài)之間切換。
25.如權(quán)利要求24所述的電力系統(tǒng)，其還包括跨所述N個(gè)切換電路中的每一個(gè)的所述輸入端口電耦接的至少一個(gè)多層陶瓷電容器，且其中流過所述N個(gè)切換電路中的每一個(gè)的所述輸入端口的紋波電流基本上被跨每個(gè)所述切換電路的輸入端口電耦接的所述至少一個(gè)多層陶瓷電容器過濾掉。
26.一種電力系統(tǒng),其包括: N個(gè)電力源，N是大于I的整數(shù)；和 N個(gè)切換電路，每個(gè)切換電路包括: 電耦接到所述N個(gè)電力源中的相應(yīng)一個(gè)電力源的輸入端口， 輸出端口，和 適于在其導(dǎo)電和非導(dǎo)電狀態(tài)之間切換來把電力從所述輸入端口轉(zhuǎn)移到所述輸出端口的第一切換裝置； 其中所述N個(gè)切換電路中的每一個(gè)使用從至少其輸入端口和其所述N個(gè)電力源中的相應(yīng)一個(gè)電力源的串聯(lián)連接所形成的相應(yīng)的輸入電路的互連電感作為所述切換電路的初級(jí)儲(chǔ)能電感。
27.如權(quán)利要求26所述的電力系統(tǒng)，所述N個(gè)電力源中的每一個(gè)是光伏裝置。
28.如權(quán)利要求27所述的電力系統(tǒng)，其中對(duì)于所述N個(gè)切換電路中的每一個(gè): 所述第一切換裝置跨所述輸入端口電耦接；且 所述切換電路還包括選自由二極管和電耦接在所述輸入和輸出端口之間的第二切換組成的組的裝置，所述裝置適于在所述第一切換裝置處于其非導(dǎo)電狀態(tài)時(shí)為電流提供在所述輸入和輸出端口之間的通路。
29.如權(quán)利要求27或28所述的電力系統(tǒng),其中所述N個(gè)切換電路中的每一個(gè)還包括適于控制所述切換電路的所述第一切換裝置的切換來至少大體上最大化流過所述切換電路的所述輸出端口的電流的平均值的控制器。
30.如權(quán)利要求27或28所述的電力系統(tǒng),其中所述N個(gè)切換電路中的每一個(gè)還包括適于對(duì)流過所述切換電路的所述輸出端口的電流的平均值反復(fù)取樣并至少部分基于對(duì)流過所述輸出端口的電流的所述平均值的至少兩個(gè)連續(xù)取樣來控制所述切換電路的所述第一切換裝置的切換的控制器。
31.如權(quán)利要求30所述的電力系統(tǒng)，其中寬松地控制所述N個(gè)切換電路中的每一個(gè)的所述控制器的開始時(shí)間。
32.如權(quán)利要求30所 述的電力系統(tǒng)，其中所述N個(gè)切換電路中的至少一個(gè)的所述控制器的開始時(shí)間與其它N-1個(gè)切換電路的所述控制器的開始時(shí)間不同。
33.如權(quán)利要求30所述的電力系統(tǒng)，其中對(duì)于所述N個(gè)切換電路中的每一個(gè)，所述控制器適于以比所述第一切換裝置在其導(dǎo)電和非導(dǎo)電狀態(tài)之間切換的頻率小的頻率來對(duì)流過所述輸出端口的電流的所述平均值反復(fù)取樣。
34.如權(quán)利要求30所述的電力系統(tǒng)，其中對(duì)于所述N個(gè)切換電路中的每一個(gè)，所述控制器適于以比所述第一切換裝置在其導(dǎo)電和非導(dǎo)電狀態(tài)之間切換的頻率的十分之一小的頻率來對(duì)流過所述輸出端口的電流的所述平均值反復(fù)取樣。
35.如權(quán)利要求30所述的電力系統(tǒng)，其中對(duì)于所述N個(gè)切換電路中的每一個(gè)，所述控制器適于以足夠低使得所述輸出端口上的瞬態(tài)電流偏移在流過所述輸出端口的電流的所述平均值的連續(xù)取樣之間穩(wěn)定的頻率來對(duì)流過所述輸出端口的電流的所述平均值反復(fù)取樣。
36.如權(quán)利要求27所述的電力系統(tǒng)，所述N個(gè)切換電路中的每一個(gè)還包括適于控制所述切換電路的所述第一切換裝置的切換來至少大體上最大化從電耦接到所述切換電路的所述輸入端口的光伏裝置提取的電力的量的控制器。
37.如權(quán)利要求36所述的電力系統(tǒng)，其中寬松地控制所述N個(gè)切換電路中的每一個(gè)的所述第一切換裝置在其導(dǎo)電和非導(dǎo)電狀態(tài)之間切換的頻率。
38.如權(quán)利要求36所述的電力系統(tǒng)，其中每個(gè)第一切換裝置的切換頻率與每個(gè)其它第一切換裝置的切換頻率不同。
39.如權(quán)利要求27所述的電力系統(tǒng)，所述光伏裝置中的至少一個(gè)是多結(jié)光伏電池的結(jié)點(diǎn)。
40.如權(quán)利要求27所述的電力系統(tǒng)，所述光伏裝置中的至少一個(gè)是多個(gè)電耦接的光伏電池。
41.如權(quán)利要求27所述的電力系統(tǒng)，所述光伏裝置中的至少一個(gè)是多個(gè)并聯(lián)電耦接的光伏電池。
42.如權(quán)利要求27所述的電力系統(tǒng)，所述光伏裝置中的每個(gè)是光伏板的光伏子模塊，每個(gè)光伏子模塊包括多個(gè)串聯(lián)電耦接的光伏電池。
43.一種電力系統(tǒng),其包括: N個(gè)光伏裝置，N是大于I的整數(shù)； N個(gè)切換電路，每個(gè)切換電路包括電耦接到所述N個(gè)光伏裝置中的相應(yīng)一個(gè)光伏裝置的輸入端口、輸出 端口和適于在其導(dǎo)電和非導(dǎo)電狀態(tài)之間切換來把電力從所述輸入端口轉(zhuǎn)移到所述輸出端口的第一切換裝置，所述N個(gè)切換電路的所述輸出端口串聯(lián)電耦接且電耦接到負(fù)載來建立輸出電路；和系統(tǒng)控制裝置，其包括: 與所述輸出電路串聯(lián)電耦接的晶體管， 被配置成產(chǎn)生表示流過所述輸出電路的電流大小的電流感測(cè)信號(hào)的電流感測(cè)子系統(tǒng)，和 與所述晶體管和所述電流感測(cè)子系統(tǒng)通信的控制子系統(tǒng)，所述控制子系統(tǒng)被配置成至少部分基于所述電流感測(cè)信號(hào)來控制所述晶體管，從而控制通過所述輸出電路的電流。
44.如權(quán)利要求43所述的電力系統(tǒng)，所述控制子系統(tǒng)可操作以控制所述晶體管使得允許電流僅單向流過所述輸出電路。
45.如權(quán)利要求43或44所述的電力系統(tǒng)，所述控制子系統(tǒng)還被配置成至少部分基于所述電流感測(cè)信號(hào)來控制所述晶體管，從而如果流過所述輸出電路的所述電流大小超過閾值就中斷流過所述輸出電路的電流。
46.如權(quán)利要求43或44所述的電力系統(tǒng)，所述控制子系統(tǒng)還被配置成監(jiān)控并向外部系統(tǒng)傳輸所述電力系統(tǒng)的特征。
47.如權(quán)利要求46所述的電力系統(tǒng)，所述電力系統(tǒng)的所述特征是跨串聯(lián)電耦接的所述N個(gè)切換電路的至少所述輸出端口的電壓。
48.如權(quán)利要求46所述的電力系統(tǒng)，所述電力系統(tǒng)的所述特征是流過所述輸出電路的所述電流大小。
49.如權(quán)利要求46所述的電力系統(tǒng)，所述電力系統(tǒng)的所述特征是所述電力系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)組件的溫度。
50.如權(quán)利要求46所述的電力系統(tǒng)，所述控制子系統(tǒng)可操作以調(diào)制所述晶體管來產(chǎn)生包括所述電力系統(tǒng)的所述特征的通信信號(hào)。
51.如權(quán)利要求43或44所述的電力系統(tǒng)，所述N個(gè)切換電路中的每一個(gè)還包括適于控制所述切換電路的所述第一切換裝置的切換來至少大體上最大化從電耦接到所述切換電路的所述輸入端口的所述N個(gè)光伏裝置中的所述相應(yīng)一個(gè)光伏裝置提取的電力的量的控制器。
52.如權(quán)利要求43或44所述的電力系統(tǒng)，所述N個(gè)電力源中的至少一個(gè)是多結(jié)光伏電池的結(jié)點(diǎn)。
53.一種電力系統(tǒng),其包括: 串聯(lián)電耦接的第一和第二電力源，所述第一電力源能夠產(chǎn)生具有第一值的最大電流，所述第二電力源能夠產(chǎn)生具有小于所述第一值的第二值的最大電流；和 可操作以執(zhí)行最大電力點(diǎn)跟蹤的第一和第二切換電路； 其中所述第一和第二電力源和所述第一和第二切換電路電耦接，使得所述第一和第二切換電路可一起操作以至少大體上最大化從所述第一和第二電力源兩者提取的電力的量。
54.如權(quán)利要求53所述的電力系統(tǒng)，所述第一和第二電力源中的每一個(gè)包括至少一個(gè)光伏裝置。
55.如權(quán)利要求54所述的電力系統(tǒng)，所述第一電力源包括第一光伏結(jié)點(diǎn)，而所述第二電力源包括串聯(lián)電耦接的第二和第三光伏結(jié)點(diǎn)。
56.如權(quán)利要求53或55所述的電力系統(tǒng)，其中所述第一切換電路包括具有升壓型拓?fù)涞碾娐泛涂缢龅谝浑娏υ措婑罱拥妮斎攵丝凇?br> 57.如權(quán)利要求56所述的電力系統(tǒng)，其中: 所述第一切換電路還包括跨所述第一和第二電力源的串聯(lián)組合電耦接的輸出端口 ；且 所述第二切換電路包括跨所述第一和第二電力源的串聯(lián)組合電耦接的輸入端口。
58.如權(quán)利要求57所述的電力系統(tǒng)，其中所述第二切換電路還包括: 跨所述第二切換電路的所述輸入端口串聯(lián)電耦接的第一和第二切換裝置；和 輸出端口， 所述第二切換裝置也跨所述輸出端口電耦接且適于在所述第一切換裝置處于其非導(dǎo)電狀態(tài)時(shí)為電流提供通過所述第二`切換電路的所述輸出端口的通路，且 所述第二切換電路使用包括其輸出端口的電路的互連電感作為所述第二切換電路的初級(jí)儲(chǔ)能電感。
59.如權(quán)利要求56所述的電力源，其中: 所述第二切換電路包括具有降壓型拓?fù)涞碾娐贰⑤斎攵丝诤洼敵龆丝?，所述第二切換電路的所述輸入端口跨所述第一和第二電力源的串聯(lián)組合電耦接；且 所述第一切換電路還包括與所述第二切換電路的所述輸出端口并聯(lián)電耦接的輸出端□。
60.如權(quán)利要求56所述的電力系統(tǒng)，其中: 所述第二切換電路包括具有降壓型拓?fù)涞碾娐?、輸入端口和輸出端口，所述第二切換電路的所述輸入端口跨所述第二電力源電耦接；且所述第一切換電路還包括與所述第二切換電路的所述輸出端口串聯(lián)電耦接的輸出端□。
61.如權(quán)利要求53或55所述的電力系統(tǒng),其中所述第一切換電路包括具有升降壓拓?fù)涞碾娐?，所述電路包括跨所述第一電力源電耦接的輸入端口?br> 62.如權(quán)利要求61所述的電力系統(tǒng)，其中: 所述第一切換電路還包括跨所述第二電力源電耦接的輸出端口 ；且 所述第二切換電路包括跨所述第二電力源電耦接的輸入端口。
63.如權(quán)利要求62所述的電力系統(tǒng)，其中所述第二切換電路還包括: 跨所述第二切換電路的所述輸入端口串聯(lián)電耦接的第一和第二切換裝置；和 輸出端口， 所述第二切換裝置也跨所述第二切換電路的所述輸出端口電耦接，且適于在所述第一切換裝置處于其非導(dǎo)電狀態(tài)時(shí)為電流提供通過所述輸出端口的通路，且 所述第二切換電路使用包括其輸出端口的電路的互連電感作為所述第二切換電路的初級(jí)儲(chǔ)能電感。
64.如權(quán)利要求61所述的電力系統(tǒng)，其中: 所述第一切換電路還包括輸出端口 ；且 所述第二切換電路包括與所述第二電力源和所述第一切換電路的所述輸出端口串聯(lián)電耦接的輸出端口和輸入端口。
65.如權(quán)利要求64所述的電力系統(tǒng)，其中所述第二切換電路還包括: 跨所述第二切換電路的所述輸入端口串聯(lián)電耦接的第一和第二切換裝置；和 輸出端口， 所述第二切換裝置也跨所述第二切換電路的所述輸出端口電耦接，且適于在所述第一切換裝置處于其非導(dǎo)電狀態(tài)時(shí)為電流提供通過所述輸出端口的通路，且 所述第二切換電路使用包括其輸出端口的電路的互連電感作為所述第二切換電路的初級(jí)儲(chǔ)能電感。
66.如權(quán)利要求61所述的電力系統(tǒng)，其中: 所述第一切換電路包括輸出端口 ；且 所述第二切換電路包括具有降壓-升壓型拓?fù)涞碾娐贰⑴c所述第一切換電路的所述輸出端口串聯(lián)電耦接的輸出端口和跨所述第二電力源電耦接的輸入端口。
67.如權(quán)利要求53或55所述的電力系統(tǒng)，其中: 所述第一和第二切換電路中的每一個(gè)包括: 輸入端口， 輸出端口，和 跨所述輸入端口串聯(lián)電耦接的第一和第二切換裝置， 所述第二切換裝置也 跨所述輸出端口電耦接且在所述第一切換裝置處于其非導(dǎo)電狀態(tài)時(shí)為電流提供通過所述輸出端口的通路； 所述第一切換電路的所述輸入端口跨所述第一電力源電耦接； 所述第二切換電路的所述輸入端口跨所述第二電力源電耦接；且 所述第一切換電路的所述輸出端口與所述第二切換電路的所述輸出端口串聯(lián)電耦接。
68.如權(quán)利要求67所述的電力系統(tǒng)，所述第一和第二切換電路中的每一個(gè)使用包括所述第一和第二切換電路的所述輸出端口的電路的電感作為初級(jí)儲(chǔ)能電感。
69.如權(quán)利要求55所述的電力系統(tǒng),所述第一、第二和第三光伏結(jié)點(diǎn)是共同的多結(jié)光伏電池的部分。
70.如權(quán)利要求53所述的電力系統(tǒng),所述第一和第二切換電路中的每一個(gè)包括: 切換裝置，和 適于控制所述切換裝置的切換來執(zhí)行最大電力點(diǎn)跟蹤的控制器； 其中所述第一切換電路的所述切換裝置相對(duì)于所述第二切換電路的所述切換裝置異相地切換。
71.如權(quán)利要求53所述的電力系統(tǒng),所述第一和第二切換電路中的每一個(gè)包括: 切換裝置，和 適于控制所述切換裝置的切換來執(zhí)行最大電力點(diǎn)跟蹤的控制器； 其中寬松地控制所述第一和第二切換電路中的每一個(gè)的所述控制器的開始時(shí)間。
72.如權(quán)利要求53所述的電力系統(tǒng),所述第一和第二切換電路中的每一個(gè)包括: 切換裝置，和 適于控制所述切換裝置的切換來執(zhí)行最大電力點(diǎn)跟蹤的控制器； 其中寬松地控制所述第一和第二切換電路中的每一個(gè)的所述切換裝置的切換頻率。
73.一種電力系統(tǒng)，其包括N個(gè)光伏串，N是大于I的整數(shù)，每個(gè)光伏串包括多個(gè)光伏裝置和多個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器，所述多個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器具有與串優(yōu)化器串聯(lián)電耦接的輸出端口，每個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器適于至少大體上最大化從所述多個(gè)光伏裝置中的相應(yīng)一個(gè)光伏裝置提取的電力，且每個(gè)串優(yōu)化器適于將其相應(yīng)的串與共同的母線接口連接。
74.如權(quán)利要求73所述的電力系統(tǒng)，每個(gè)串優(yōu)化器包括適于將其相應(yīng)的串與所述共同的母線接口連接的升壓轉(zhuǎn)換器。
75.如權(quán)利要求74所述的電力系統(tǒng)，其中每個(gè)升壓轉(zhuǎn)換器使用其相應(yīng)光伏串的電路的互連電感作為所述升壓轉(zhuǎn)換器的初級(jí)儲(chǔ)能電感。
76.如權(quán)利要求74或75所述的電力系統(tǒng)，每個(gè)升壓轉(zhuǎn)換器適于以連續(xù)導(dǎo)通操作模式操作。
77.如權(quán)利要求74所述的電力系統(tǒng)，每個(gè)升壓轉(zhuǎn)換器適于以不連續(xù)導(dǎo)通操作模式操作。
78.如權(quán)利要求74所述的電力系統(tǒng)，其中每個(gè)串優(yōu)化器的所述升壓轉(zhuǎn)換器適于: 在所述串優(yōu)化器的第一操作模式下，以連續(xù)導(dǎo)通操作模式操作；且 在所述串優(yōu)化器的第二操作模式下，以不連續(xù)導(dǎo)通操作模式操作。
79.如權(quán)利要求74所述的電力系統(tǒng)，所述升壓轉(zhuǎn)換器中的至少一個(gè)是多相升壓轉(zhuǎn)換器。
80.如權(quán)利要求74所述的電力系統(tǒng)，所述升壓轉(zhuǎn)換器中的至少一個(gè)是多相升壓轉(zhuǎn)換器，其中磁耦接所述升壓轉(zhuǎn)換器的兩個(gè)或更多個(gè)相的儲(chǔ)能電感器。
81.如權(quán)利要求74所述的電力系統(tǒng)，其中磁耦接所述升壓轉(zhuǎn)換器中的至少兩個(gè)的儲(chǔ)能電感器。
82.如權(quán)利要求73所述的電力系統(tǒng)，每個(gè)串優(yōu)化器包括適于在其導(dǎo)電和非導(dǎo)電狀態(tài)之間切換來將其相應(yīng)的串與所述共同的母線接口連接的第一切換裝置，每個(gè)第一切換裝置相對(duì)于每個(gè)其它第一切換裝置異相地切換。
83.如權(quán)利要求73所述的電力系統(tǒng)，每個(gè)串優(yōu)化器是多相升壓轉(zhuǎn)換器，且其中對(duì)于每個(gè)升壓轉(zhuǎn)換器，第一電力級(jí)的切換裝置相對(duì)于第二相的切換級(jí)異相地切換。
84.如權(quán)利要求83所述的電力系統(tǒng)，其中每個(gè)多相升壓轉(zhuǎn)換器的至少兩個(gè)切換裝置適于相對(duì)于每個(gè)其它多相升壓轉(zhuǎn)換器的至少兩個(gè)切換裝置異相地切換。
85.如權(quán)利要求73所述的電力系統(tǒng)，其還包括電耦接到所述共同的母線的反相器。
86.如權(quán)利要求85所述的電力系統(tǒng)，所述反相器沒有最大電力點(diǎn)跟蹤能力。
87.如權(quán)利要求85所述的電力系統(tǒng)，所述反相器沒有全局最大電力點(diǎn)跟蹤能力。
88.如權(quán)利要求73所述的電力系統(tǒng)，其中所述N個(gè)光伏串放置在可操作以跟蹤太陽移動(dòng)的跟蹤裝置上。
89.如權(quán)利要求88所述的電力系統(tǒng)，所述串優(yōu)化器中的每一個(gè)安置在與所述跟蹤裝置分開的共同的外殼中。
90.如權(quán)利要求88所述的電力系統(tǒng)，其中所述多個(gè)光伏裝置中的每一個(gè)是單個(gè)光伏電池。
91.如權(quán)利要求73所述的電力系統(tǒng)，其中所述N個(gè)光伏串分布在至少兩個(gè)跟蹤裝置上，每個(gè)跟蹤裝置可操作以跟蹤太陽移動(dòng)。
92.如權(quán)利要求73所述的電力系統(tǒng)，所述多個(gè)光伏裝置中的每一個(gè)是共同的光伏板的部分。
93.如權(quán)利要求73所述的電力系統(tǒng)，其還包括電耦接到所述共同的母線的額外光伏串，所述額外光伏串包括與額外串優(yōu)化器串聯(lián)電耦接的多個(gè)光伏裝置，所述額外串優(yōu)化器適于將所述額外光伏串與所述共同的母線接口連接。
94.如權(quán)利要求73 所述的電力系統(tǒng)，每個(gè)串優(yōu)化器可操作以調(diào)控所述共同的母線上的電壓。
95.如權(quán)利要求73所述的電力系統(tǒng)，所述串優(yōu)化器中的至少一個(gè)適于調(diào)控通過其相應(yīng)的串的電流。
96.如權(quán)利要求95所述的電力系統(tǒng)，所述串優(yōu)化器中的至少一個(gè)適于把通過其相應(yīng)的串的電流調(diào)控成比所述串的最強(qiáng)光伏裝置的光生電流大的電流。
97.如權(quán)利要求95所述的電力系統(tǒng)，所述串優(yōu)化器中的至少一個(gè)適于把通過其相應(yīng)的串的電流調(diào)控成至少部分根據(jù)太陽的輻照度來調(diào)整的電流。
98.如權(quán)利要求95所述的電力系統(tǒng)，所述串優(yōu)化器中的至少一個(gè)適于把通過其相應(yīng)的串的電流調(diào)控成根據(jù)所述串的參考光伏裝置的光生電流來調(diào)整的電流。
99.如權(quán)利要求95所述的電力系統(tǒng)，所述串優(yōu)化器中的至少一個(gè)適于把通過其相應(yīng)的串的電流調(diào)控成至少大體上最大化從其相應(yīng)的串轉(zhuǎn)移到所述共同的母線的電力的量的電流。
100.如權(quán)利要求73所述的電力系統(tǒng)，所述串優(yōu)化器中的至少一個(gè)適于調(diào)控跨所述串的所述DC-DC轉(zhuǎn)換器的串聯(lián)耦接的輸出端口的電壓。
101.如權(quán)利要求73所述的電力系統(tǒng)，所述串優(yōu)化器中的至少一個(gè)可操作以至少大體上最大化從其相應(yīng)的串轉(zhuǎn)移到所述共同的母線的電力的量。
102.如權(quán)利要求73所述的電力系統(tǒng),其中所述多個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器中的每一個(gè)包括: 電耦接到多個(gè)光伏裝置中的相應(yīng)一個(gè)光伏裝置的輸入端口 ；和 跨所述輸入端口串聯(lián)電耦接的第一和第二切換裝置， 其中所述第二切換裝置也跨所述DC-DC轉(zhuǎn)換器的所述輸出端口電耦接且在所述第一切換裝置處于其非導(dǎo)電狀態(tài)時(shí)為電流提供通過所述輸出端口的通路。
103.如權(quán)利要求102所述的電力系統(tǒng)，其中所述多個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器中的每一個(gè)使用包括所述多個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器的所述輸出端口的電路的互連電感作為所述DC-DC轉(zhuǎn)換器的初級(jí)儲(chǔ)能電感。
104.如權(quán)利要求73所述的電力系統(tǒng)，其中所述串優(yōu)化器和所述DC-DC轉(zhuǎn)換器中的至少一個(gè)可操作以交換信息。
105.如權(quán)利要求104所述的電力系統(tǒng)，所述信息包括從串優(yōu)化器到切換電路的命令。
106.如權(quán)利要求105所述的電力系統(tǒng)，其中所述命令選自由以下項(xiàng)所組成的組:用來啟動(dòng)所述切換電路的命令、用來關(guān)閉所述切換電路的命令和用于使所述切換電路進(jìn)入旁路模式的命令。
107.如權(quán)利要求104所述的電力系統(tǒng)，所述信息包括選自由切換電路狀態(tài)信息和切換電路故障信息組成的組的信息。
108.一種電力系統(tǒng)，其包括N個(gè)光伏串，N是大于I的整數(shù)，每個(gè)光伏串包括多個(gè)光伏裝置和多個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器，所述多個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器具有與串反相器串聯(lián)電耦接的輸出端口，每個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器適于至少大體上最大化從所述多個(gè)光伏裝置中的相應(yīng)一個(gè)光伏裝置提取的電力，且每個(gè)串反相器適于將其相應(yīng)的串與共同的交流電母線接口連接。
109.一種電力系統(tǒng)，其包括N個(gè)切換電路，N是大于I的整數(shù)，每個(gè)切換電路包括輸入端口、輸出端口和第一切換裝置，所述輸出端口包括第一和第二輸出端子，所述第一切換裝置適于在其導(dǎo)電和非導(dǎo)電狀態(tài)之間切換，所述N個(gè)切換電路的所述輸出端口與負(fù)載串聯(lián)電耦接來建立輸出電路，其中: 每個(gè)切換電路適于在所述切換電路的第一操作模式下使其第一切換裝置在導(dǎo)電和非導(dǎo)電狀態(tài)之間切換來把電力從所述輸入端口轉(zhuǎn)移到所述輸出端口 ；且 每個(gè)切換電路適于在所述切換電路的第二操作模式下使其第一和第二輸出端子分流。
110.如權(quán)利要求 109所述的電力系統(tǒng)，所述N個(gè)切換電路中的每一個(gè)還包括適于在所述切換電路的所述第一操作模式下控制所述切換電路的所述第一切換裝置的切換來至少大體上最大化從電耦接到所述切換電路的所述輸入端口的電力源提取的電力的量的控制器。
111.如權(quán)利要求109或110所述的電力系統(tǒng)，所述N個(gè)切換電路中的每一個(gè)還包括電耦接在所述切換電路的所述第一和第二輸出端子之間并適于在所述切換電路的所述第二操作模式期間以其導(dǎo)電狀態(tài)操作的第二切換裝置。
112.如權(quán)利要求109所述的電力系統(tǒng)，其中所述N個(gè)切換電路中的每一個(gè)適于當(dāng)發(fā)生選自由以下項(xiàng)組成的組的事件時(shí)以所述第二操作模式操作:(I)跨所述切換電路的所述輸入端口的電壓低于閾值；(2)跨所述切換電路的所述輸入端口的電壓高于閾值；(3)從所述切換電路的所述輸入端口轉(zhuǎn)移到所述輸出端口的電力低于閾值；(4)通過所述切換電路的所述輸入端口的電流大小低于閾值；(5)在所述切換電路的所述第一和第二輸出端子之間流動(dòng)的電流大小超過閾值；和(6)所述切換電路的溫度超過閾值。
113.一種電力系統(tǒng)，其包括: 光伏裝置；和 切換電路，其包括: 電耦接到所述光伏裝置的輸入端口， 電耦接到負(fù)載的輸出端口， 適于在其導(dǎo)電和非導(dǎo)電狀態(tài)之間切換來把電力從所述輸入端口轉(zhuǎn)移到所述輸出端口的第一切換裝置，和 適于使所述第一切換裝置以至少大體上最大化傳遞到所述負(fù)載的電力的量的頻率在其導(dǎo)電和非導(dǎo)電狀態(tài)之間切換的控制器；其中所述頻率大于200千赫。
114.如權(quán)利要求113所述的電力系統(tǒng)，其中流過所述輸入端口的紋波電流基本上被一個(gè)或多個(gè)多層陶瓷電容器過濾掉。
115.一種用于從N個(gè)電力源提取電力的系統(tǒng)，其中N是大于I的整數(shù)，所述系統(tǒng)包括: N個(gè)切換電路，每個(gè)切換電路包括: 用于電耦接到所述N個(gè)電力源中的相應(yīng)一個(gè)電力源的輸入端口， 用于電耦接到負(fù)載的輸出端口， 被配置成在其導(dǎo)電狀態(tài)和其非導(dǎo)電狀態(tài)之間切換來把電力從所述輸入端口轉(zhuǎn)移到所述輸出端口的第一切換裝置， 被配置成控制所述第一切換裝置的切換來至少大體上最大化從電耦接到所述切換電路的所述輸入端口的所述N個(gè)電力源中的所述相應(yīng)一個(gè)電力源提取的電力的量的控制器；和 被配置成串聯(lián)或并聯(lián)地電耦接所述N個(gè)切換電路中至少兩個(gè)的輸出端口的至少一個(gè)額外切換裝置。
116.如權(quán)利要求115所述的系統(tǒng)，其中所述N個(gè)切換電路中的每一個(gè)具有降壓型拓?fù)洹?br> 117.如權(quán)利要求115所述的系統(tǒng)，其中所述N個(gè)切換電路中的每一個(gè)具有升壓型拓?fù)洹?br> 118.一種電力系統(tǒng)，其包括并聯(lián)電耦接的N個(gè)光伏串，N是大于I的整數(shù)，每個(gè)串包括: 多個(gè)光伏裝置；和 多個(gè)切換電路，每個(gè)切換電路包括: 電耦接到所述多個(gè)光伏裝置中的相應(yīng)一個(gè)光伏裝置的輸入端口， 輸出端口，和 跨所述輸入端口串聯(lián)電耦接的第一和第二切換裝置，所述第二切換裝置也跨所述輸出端口電耦接且適于在所述第一切換裝置處于其非導(dǎo)電狀態(tài)時(shí)為電流提供通過所述輸出端口的通路， 其中在所述N個(gè)光伏串中的每一個(gè)中串聯(lián)電耦接所述輸出端口，且其中所述切換電路中的每一個(gè)使用包括其輸出端口的電路的互連電感作為所述切換電路的初級(jí)儲(chǔ)能電感。
全文摘要
一種電力系統(tǒng)包括N個(gè)電力源和N個(gè)切換電路，其中N是大于1的整數(shù)。每個(gè)切換電路包括電耦接到所述N個(gè)電力源中的相應(yīng)一個(gè)電力源的輸入端口、輸出端口和適于在其導(dǎo)電和非導(dǎo)電狀態(tài)之間切換來把電力從所述輸入端口轉(zhuǎn)移到所述輸出端口的第一切換裝置。所述N個(gè)切換電路的輸出端口串聯(lián)電耦接且電耦接到負(fù)載來建立輸出電路。所述N個(gè)切換電路中的每一個(gè)使用所述輸出電路的互連電感作為所述切換電路的初級(jí)儲(chǔ)能電感。
文檔編號(hào)H02M3/28GK103168409SQ201180049983
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2011年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月18日
發(fā)明者安東尼·J·斯特拉塔科夫, 邁克爾·D·麥克吉姆賽, 艾麗嘉·杰爾戈維克, 亞歷山德·伊克阿尼科夫, 阿爾丁·德爾米納賽恩斯, 姚凱衛(wèi), 大衛(wèi)·B·利克斯基, 馬爾科·A·祖尼佳, 安娜·鮑里薩瓦列維齊 申請(qǐng)人:沃特拉半導(dǎo)體公司