專利名稱：Dc至dc功率轉(zhuǎn)換器和控制該功率轉(zhuǎn)換器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文描述的本發(fā)明實(shí)施例一般涉及光伏(PV)發(fā)電系統(tǒng)，并且更確切地說，涉及用于從光伏收集系統(tǒng)提取功率的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
太陽能日趨成為具有吸引力的能量源，并且已被視為清潔可再生替代形式的能量。光伏(PV)電池生成直流(DC)功率，其DC電流電平取決于太陽輻射，而其DC電壓電平 取決于溫度。當(dāng)需要交流(AC)功率時(shí)，使用逆變器將DC功率轉(zhuǎn)換成AC功率。通常，PV逆變器采用兩級(jí)來實(shí)現(xiàn)功率處理，其中第一級(jí)配置成用于提供恒定的DC電壓以及第二級(jí)配置成用于將恒定的DC電壓轉(zhuǎn)換成AC電流和與電網(wǎng)兼容的電壓。通常，PV逆變器使用DC鏈路作為中間儲(chǔ)能步驟，這意味著PV逆變器包括將不穩(wěn)定的PV陣列電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的DC電壓的DC至DC轉(zhuǎn)換器和隨后將穩(wěn)定的DC電壓轉(zhuǎn)換成可以注入到電網(wǎng)上的AC電流的DC至AC逆變器。兩級(jí)式逆變器的效率是影響PV系統(tǒng)的性能的重要參數(shù)，并且是個(gè)體級(jí)效率的倍數(shù)。為了獲取更高電流和電壓，將PC電池電連接以形成PV模塊。除了多個(gè)PV電池外，PV模塊還可以包括傳感器，例如輻照度傳感器、溫度傳感器和/或功率表。還可以將PV模塊連接以形成一個(gè)串，并且可以將多個(gè)串連接以形成PV陣列。通常，將PV陣列輸出的DC電壓提供到電網(wǎng)逆變器，例如DC至AC電壓逆變器。DC至AC電壓逆變器將DC電壓轉(zhuǎn)換成單相或三相交流(AC)電壓和電流。可以將三相AC輸出提供到中壓功率變壓器，該中壓功率變壓器提升電壓以產(chǎn)生注入到配電網(wǎng)中的三相中壓AC。大多數(shù)PV發(fā)電系統(tǒng)使用中央DC至DC轉(zhuǎn)換器來轉(zhuǎn)換PV陣列的整體功率輸出，這導(dǎo)致較高成本和較大重量的解決方案。再有，中央DC至DC轉(zhuǎn)換器通常使用最大功率點(diǎn)跟蹤器(MPPT)，其包括用于測(cè)量陣列電壓和電流以在計(jì)算陣列功率中使用的傳感器。對(duì)于操作DC至DC轉(zhuǎn)換器所需的傳感器，此類傳感器是附加的。而且，包括全功率轉(zhuǎn)換DC至DC轉(zhuǎn)換器的PV發(fā)電系統(tǒng)的缺點(diǎn)稱為效率復(fù)合(efficiency compounding)效應(yīng)。PV發(fā)電系統(tǒng)的效率可能不比中央DC至DC轉(zhuǎn)換器的效率高。DC至AC轉(zhuǎn)換的總效率因DC至DC轉(zhuǎn)換器效率與DC至AC逆變器效率的復(fù)合而降低I %至2%。再者，全額定功率的中央DC至DC轉(zhuǎn)換器中的故障可能導(dǎo)致整個(gè)PV陣列的失效。為了防止此類PV陣列失效，通常使用附加的陣列串聯(lián)二極管和保險(xiǎn)絲來隔離DC至DC轉(zhuǎn)換器失效。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面中，提供一種配置成向DC鏈路提供直流(DC)功率的發(fā)電系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括配置成輸出DC功率的第一發(fā)電單元。該系統(tǒng)還包括第一 DC至DC轉(zhuǎn)換器，第一 DC至DC轉(zhuǎn)換器包括輸入段和輸出段。第一 DC至DC轉(zhuǎn)換器的輸出段與第一發(fā)電單元串聯(lián)耦合。第一 DC至DC轉(zhuǎn)換器配置成處理第一發(fā)電單元的DC功率輸出的第一部分，并將所述第一發(fā)電單元的DC功率輸出的未處理的第二部分提供到所述輸出段。在另一個(gè)方面中，提供一種DC至DC部分功率轉(zhuǎn)換器。該DC-DC部分功率轉(zhuǎn)換器包括輸入段，該輸入段配置成接收發(fā)電單兀的DC功率輸出的第一部分。DC至DC部分功率轉(zhuǎn)換器還包括輸出段，該輸出段配置成輸出包含發(fā)電單兀的DC功率輸出的第一處理的部分和第二未處理的部分的DC功率，以應(yīng)用于DC鏈路。在又一個(gè)方面中，提供一種用于控制發(fā)電系統(tǒng)的操作的方法。該發(fā)電系統(tǒng)包括至少一個(gè)發(fā)電單元和至少一個(gè)部分功率轉(zhuǎn)換器，其中該至少一個(gè)部分功率轉(zhuǎn)換器包括控制器，該控制器配置成控制至少一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)的操作。該方法包括配置部分功率轉(zhuǎn)換器以確定流經(jīng)至少一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)的電流的電平，以及配置部分功率轉(zhuǎn)換器以最大化流經(jīng)至少一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)的電流的電平，從而最大化至少一個(gè)發(fā)電單元的功率輸出。


圖I是示范光伏(PV)發(fā)電系統(tǒng)的框圖。圖2是圖I所示的PV發(fā)電系統(tǒng)中可包括的示范DC至DC轉(zhuǎn)換器的電路圖。圖3是圖2所示的DC至DC轉(zhuǎn)換器執(zhí)行的功率轉(zhuǎn)換的總效率的曲線圖，該總效率是DC至DC轉(zhuǎn)換器的增益的函數(shù)。圖4是圖2所示的直流(DC)至DC轉(zhuǎn)換器輸送的分?jǐn)?shù)功率的曲線圖，該分?jǐn)?shù)功率是DC至DC轉(zhuǎn)換器的增益的函數(shù)。圖5是圖2所示的DC至DC轉(zhuǎn)換器的總效率的曲線圖，該總效率是DC至DC轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的功率的百分比的函數(shù)。圖6圖示圖I所示的PV發(fā)電系統(tǒng)的示范電流電壓(IV)特征。圖7是圖I所示的PV發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)可包括的DC至DC轉(zhuǎn)換器的第一備選實(shí)施例的電路圖。圖8是圖I所示的PV發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)可包括的DC至DC轉(zhuǎn)換器的第二備選實(shí)施例的電路圖。圖9是圖I所示的PV發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)可包括的DC至DC轉(zhuǎn)換器的第三備選實(shí)施例的電路圖。圖10是圖I所示的PV發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)可包括的DC至DC轉(zhuǎn)換器的第四備選實(shí)施例的電路圖。圖11是圖I所示的PV發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)可包括的DC至DC轉(zhuǎn)換器的第五備選實(shí)施例的電路圖。圖12是用于操作圖I所示的PV發(fā)電系統(tǒng)的示范方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式本文描述的方法、系統(tǒng)和設(shè)備有助于控制PV發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)包括的至少一個(gè)光伏(PV)模塊的功率輸出，并將該至少一個(gè)PV模塊的功率輸出從直流(DC)功率轉(zhuǎn)換成交流(AC)功率以便應(yīng)用于電力網(wǎng)?？刂艱C至DC轉(zhuǎn)換器以從饋給功率的至少一個(gè)PV模塊提取最大功率。由DC至DC轉(zhuǎn)換器處理PV模塊輸出的總功率的百分比。轉(zhuǎn)換器損耗被減到最小，因?yàn)镻V模塊輸出的總功率的僅某個(gè)分?jǐn)?shù)由DC至DC轉(zhuǎn)換器處理。雖然本文是相對(duì)PV發(fā)電系統(tǒng)來描述的，但是本文描述的方法、系統(tǒng)和設(shè)備可以通用地應(yīng)用于任何發(fā)電應(yīng)用。本文描述的方法、系統(tǒng)和設(shè)備包括DC至DC功率轉(zhuǎn)換器，DC至DC功率轉(zhuǎn)換器被控制為僅處理PV模塊、串或陣列輸送的總功率的某個(gè)分?jǐn)?shù)，并且通過如此做，DC至DC功率轉(zhuǎn)換器控制輸送到高功率電網(wǎng)連接的DC至AC轉(zhuǎn)換器的總功率。因?yàn)檩斔偷紻C至AC逆變器的總功率的僅某個(gè)分?jǐn)?shù)被處理，所以將損耗減到最小，導(dǎo)致了 PV發(fā)電系統(tǒng)的提升的效率。提升轉(zhuǎn)換效率提高了整體能量產(chǎn)量。而且，因?yàn)镈C至AC逆變器調(diào)整主系統(tǒng)DC鏈路電壓，所以能夠使用簡(jiǎn)單的算法以便通過簡(jiǎn)單最大化輸送到DC鏈路的電流，最大化個(gè)體PV模塊、PV串和/或PV陣列輸出的功率。至少部分地因?yàn)楦叨确植际降南到y(tǒng)所需的小DC至DC功率轉(zhuǎn)換器的數(shù)量較高，所以這種簡(jiǎn)化允許PV發(fā)電系統(tǒng)提高可靠性和降低成本。通過將DC至DC功率轉(zhuǎn)換器遍布在PV發(fā)電系統(tǒng)，在即使存在模塊不匹配、陰影或如臟染和/或諸如浮云通過(passing cloud)的瞬間事件的其他失衡影響的情況下,仍最大化來自整個(gè)PV陣列 的功率。通過適當(dāng)?shù)乜刂艱C至DC轉(zhuǎn)換器，能夠安全地限制最大陣列電壓，并且能夠?qū)崿F(xiàn)串聯(lián)二極管隔離和故障容忍。而且，該配置允許對(duì)PV模塊進(jìn)行電弧故障檢測(cè)。因?yàn)檫@些功率轉(zhuǎn)換器額定為比系統(tǒng)輸送的總功率顯著地小的功率，所以減小了該DC至DC轉(zhuǎn)換器的成本、尺寸和重量。本文描述的方法、系統(tǒng)和設(shè)備的技術(shù)效果包括如下的至少其中之一 (a)配置部分功率轉(zhuǎn)換器以確定流經(jīng)部分功率轉(zhuǎn)換器內(nèi)包括的至少一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)的電流的電平；以及(b)配置該部分功率轉(zhuǎn)換器以最大化流經(jīng)該至少一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)的電流的電平，從而最大化該至少一個(gè)發(fā)電單元的功率輸出。圖I是發(fā)電系統(tǒng)10的示范實(shí)施例的框圖。在該示范實(shí)施例中，發(fā)電系統(tǒng)10包括多個(gè)發(fā)電單元12。在該示范實(shí)施例中，發(fā)電系統(tǒng)10是包括耦合以形成PV陣列的多個(gè)PV單元12的PV發(fā)電系統(tǒng)。換言之，多個(gè)PV單元12內(nèi)的每個(gè)PV單元與多個(gè)PV單元12內(nèi)的至少一個(gè)其他PV單元電連接以形成PV發(fā)電系統(tǒng)。PV單元12可以包括但不限于PV模塊、PV串和/或一組PV串。PV發(fā)電系統(tǒng)10還包括至少一個(gè)DC至AC逆變器14。在該示范實(shí)施例中，PV單元12將例如僅數(shù)兆瓦或數(shù)百千瓦輸送到DC至AC逆變器14。DC至AC逆變器14調(diào)節(jié)從PV單元12接收的DC功率并將電網(wǎng)質(zhì)量的功率輸送到AC電力網(wǎng)16。PV單元12以串聯(lián)和/或并聯(lián)串連接，然后按若干級(jí)組合在一起以用于將其功率輸送到DC至AC逆變器14的輸入18。在該示范實(shí)施例中，PV單元12包括第一 PV單元22、第二 PV單元24、第三PV單元26、第四PV單元28、第五PV單元30和第六PV單元32。第一、第二和第三PV單元22、24和26耦合在例如第一串組合器40處以形成第一陣列的串42。第四、第五和第六PV單元28、30和32耦合在例如第二串組合器46處以形成第二陣列的串48。再者，第一陣列的串42和第二陣列的串48通過例如陣列組合器50耦合。陣列組合器50將DC功率輸出到DC至AC逆變器14。雖然描述為包括六個(gè)PV單元，三個(gè)陣列的串、兩個(gè)串組合器和一陣列組合器，但是PV發(fā)電系統(tǒng)10可以包含允許PV發(fā)電系統(tǒng)10按本文描述的實(shí)現(xiàn)功能的任何數(shù)量的PV單元、串的陣列、串組合器和/或陣列組合器。
在該示范實(shí)施例中，PV發(fā)電系統(tǒng)10包括至少一個(gè)DC至DC轉(zhuǎn)換器68，例如，第一DC至DC轉(zhuǎn)換器70、第二 DC至DC轉(zhuǎn)換器72、第三DC至DC轉(zhuǎn)換器74、第四DC至DC轉(zhuǎn)換器76、第五DC至DC轉(zhuǎn)換器78和第六DC至DC轉(zhuǎn)換器80。在該示范實(shí)施例中，第一 DC至DC轉(zhuǎn)換器70耦合在第一 PV單元22與串組合器40之間，第二 DC至DC轉(zhuǎn)換器72耦合在第二PV單元24與串組合器40之間，第三DC至DC轉(zhuǎn)換器74耦合在第三PV單元26與串組合器40之間，第四DC至DC轉(zhuǎn)換器76耦合在第四PV單元28與第二串組合器46之間，第五DC至DC轉(zhuǎn)換器78耦合在第五PV單元30與第二串組合器46之間，以及第六DC至DC轉(zhuǎn)換器80耦合在第六PV單元32與第二串組合器46之間。在第一備選實(shí)施例中，第一 DC至DC轉(zhuǎn)換器70耦合在第一串組合器40與陣列組合器50之間，以及第二 DC至DC轉(zhuǎn)換器72耦合在第二串組合器46與陣列組合器50之間。在第二備選實(shí)施例中，第一 DC至DC轉(zhuǎn)換器70耦合在陣列組合器50與DC至AC逆變器14之間。再者，可以將至少一個(gè)DC至DC轉(zhuǎn)換器68設(shè)在PV發(fā)電系統(tǒng)10內(nèi)允許PV發(fā)電系統(tǒng)10按本文描述的實(shí)現(xiàn)功能的任何位置處。例如，第一 DC至DC轉(zhuǎn)換器70的額定功率將取決于其在PV發(fā)電系統(tǒng)10內(nèi)的位置而改變。 控制至少一個(gè)DC至DC轉(zhuǎn)換器68以從多個(gè)PV單元12提取最大功率。在該示范實(shí)施例中，控制第一 DC至DC轉(zhuǎn)換器70以從第一 PV單元22提取最大功率，控制第二 DC至DC轉(zhuǎn)換器72以從第二 PV單元24提取最大功率，控制第三DC至DC轉(zhuǎn)換器74以從第三PV單元26提取最大功率，控制第四DC至DC轉(zhuǎn)換器76以從第四PV單元28提取最大功率，控制第五DC至DC轉(zhuǎn)換器78以從第五PV單元30提取最大功率，以及控制第六DC至DC轉(zhuǎn)換器80以從第六PV單元32提取最大功率。在第一備選實(shí)施例中，控制第一 DC至DC轉(zhuǎn)換器70以從PV單元22、24和26的組合提取最大功率，以及控制第二 DC至DC轉(zhuǎn)換器72以從PV單元28、30和32的組合提取最大功率。在第二備選實(shí)施例中，控制第一 DC至DC轉(zhuǎn)換器70以從PV單元22、24、26、28、30和32的組合提取最大功率，將DC至DC轉(zhuǎn)換器68設(shè)為更接近個(gè)體PV單元22、24、26、28、30和32增加能夠從PV單元22、24、26、28、30和32提取的功率。這至少部分是因?yàn)橐韵率聦?shí)PV單元的現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域的一部分中的陰影、臟染或模塊失配將不會(huì)影響設(shè)在該現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域的其他部分中的其他PV單元輸送的功率。但是，僅在DC至DC轉(zhuǎn)換器68是高效率的情況下，將DC至DC轉(zhuǎn)換器68設(shè)為更接近個(gè)體PV單元22、24、26、28、30和32增加能夠從PV單元22、24、26、28、30和32提取的功率，這是因?yàn)榕c使用一個(gè)有效率的DC至DC轉(zhuǎn)換器相比，使用多個(gè)欠效率的DC至DC轉(zhuǎn)換器將不會(huì)增加從PV單元22、24、26、28、30和32提取的功率。而且，僅在轉(zhuǎn)換器的成本足夠低以使財(cái)務(wù)增量不會(huì)與增加的能量產(chǎn)量抵消的情況下，將DC至DC轉(zhuǎn)換器68設(shè)為更接近個(gè)體PV單元才是實(shí)際的。圖2是(圖I所示的)PV發(fā)電系統(tǒng)10內(nèi)可包括的DC至DC轉(zhuǎn)換器70的示范實(shí)施例的電路圖82。在該示范實(shí)施例中，DC至DC轉(zhuǎn)換器70耦合在PV單元(例如第一 PV單元22)與DC鏈路84之間?？梢詫C負(fù)載86設(shè)為跨過DC鏈路84。DC負(fù)載86可以包括但不限于，電池充電器和/或并網(wǎng)(grid tied)逆變器，例如，DC至AC電壓逆變器14(如圖I所示)?？梢詫C鏈路84耦合到DC至AC逆變器14、第一串組合器46(如圖I所示)和/或陣列組合器50 (如圖I所示)或包含在其中。DC至DC轉(zhuǎn)換器70在本文中也稱為部分功率轉(zhuǎn)換器(PPC)，因?yàn)镻V單元22的功率輸出僅一部分被DC至DC轉(zhuǎn)換器70轉(zhuǎn)換。PV單元22的功率輸出的其余部分被提供到DC至DC轉(zhuǎn)換器70，但是在提供到DC鏈路84之前，未被DC至DC轉(zhuǎn)換器70轉(zhuǎn)換和/或處理。在該示范實(shí)施例中，DC至DC轉(zhuǎn)換器70配置為包括至少一個(gè)變壓器88的推挽式轉(zhuǎn)換器。雖然圖示為推挽式轉(zhuǎn)換器，但是可以使用任何其他適合的DC至DC轉(zhuǎn)換器布置。至少一個(gè)變壓器88包括初級(jí)段90 (本文中也稱為輸入段)，以及次級(jí)段92 (本文中也稱為輸出段)。在該示范實(shí)施例中，初級(jí)段90包括至少一個(gè)初級(jí)繞組，例如第一初級(jí)繞組96和第二初級(jí)繞組98。初級(jí)段90還包括至少一個(gè)半導(dǎo)體器件，例如第一半導(dǎo)體器件102和第二半導(dǎo)體器件104。半導(dǎo)體器件102和104可以包括(但不限于包括)絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)、金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)或利用硅或?qū)拵恫牧?例如，碳化硅和/氮化鎵)實(shí)現(xiàn)的雙極結(jié)型晶體管(BJT)。在該示范實(shí)施例中，初級(jí)段90還包括控制半導(dǎo)體器件102和104的操作的控制器106。例如，控制器106可以向半導(dǎo)體器件102提供控 制信號(hào)，其中控制信號(hào)的占空比控制DC至DC轉(zhuǎn)換器70的電壓輸出。在其中由DC至AC逆變器14來調(diào)整DC鏈路84的電壓的備選實(shí)施例中，DC至DC轉(zhuǎn)換器70通過占空比控制來調(diào)整關(guān)聯(lián)的PV單元(例如，PV單元22)的輸入電壓以從PV單元22提取最大功率。在該示范實(shí)施例中，次級(jí)段92包括至少一個(gè)次級(jí)繞組，例如第一次級(jí)繞組108和第二次級(jí)繞組110。次級(jí)段92還包括至少一個(gè)半導(dǎo)體器件，例如第一二極管114和第二二極管116。在該示范實(shí)施例中，PV單元22的輸出120耦合到第一初級(jí)繞組96與第二初級(jí)繞組98之間的中心抽頭130和第一次級(jí)繞組108和第二次級(jí)繞組110之間的中心抽頭140。將PV單元22輸出的DC電流(Ipv) 144的第一部分(Ijttinmy) 142提供到初級(jí)段90。將PV單元22的DC電流輸出144的第二部分(本文也稱為負(fù)載電流(Ilrad)或DC鏈路電流(Inclink) 146)直接提供到次級(jí)段92。初級(jí)段90和次級(jí)段92也被互感耦合。更確切地說，初級(jí)繞組96和98互感耦合到次級(jí)繞組108和110。在操作中，流經(jīng)初級(jí)繞組96和98的隨時(shí)間變化的電流感生跨過次級(jí)繞組108和110的電壓。在該示范實(shí)施例中，初級(jí)段90提取PV單元22生成的DC電流的一部分。再者，次級(jí)段92與PV單元22串聯(lián)耦合，使得DC至DC轉(zhuǎn)換器70的輸出電壓150 (Vs)與PV單元22的輸出電壓152 (Vmppt)串聯(lián)。換言之，輸送到DC鏈路84的電壓(本文稱為Vraink154)是PV電壓152 (Vmppt)與DC至DC轉(zhuǎn)換器電壓150 (Vs)之和。而且，輸送到DC鏈路84的功率超過DC至DC轉(zhuǎn)換器70處理和/或轉(zhuǎn)換的功率。因此，DC至DC轉(zhuǎn)換器70的額定功率可以低于將輸送到DC鏈路84的所有功率由DC至DC轉(zhuǎn)換器70處理和/或轉(zhuǎn)換的情況。即使DC至DC轉(zhuǎn)換器70的額定功率低于輸送到DC鏈路84的功率，DC至DC轉(zhuǎn)換器70仍能夠控制Iltjad146，也稱為DC鏈路電流。在該示范實(shí)施例中，DC鏈路電壓154由耦合到電力網(wǎng)16(如圖I所示)的DC至AC逆變器14來控制。圖3是在假定DC至DC轉(zhuǎn)換器70具有95%的效率的情況下，PPC(例如，DC至DC轉(zhuǎn)換器70(如圖2所示))執(zhí)行的功率轉(zhuǎn)換的總效率182的模擬曲線圖，該總效率是DC至DC轉(zhuǎn)換器70的增益184的函數(shù)。本文中將DC至DC轉(zhuǎn)換器70的增益184定義為DC至DC轉(zhuǎn)換器70的輸出電壓(例如，輸出電壓(Vs) 150 (如圖2所示))除以DC至DC轉(zhuǎn)換器70提供的電壓(例如，輸入電壓(Vmppt) 152 (如圖2所示))。在該示范實(shí)施例中，DC至DC轉(zhuǎn)換器70按小于約O. 5的增益操作。如圖所示，在小于約O. 5的增益下，DC至DC轉(zhuǎn)換器70的總效率182超過98%。隨著DC至DC轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的功率的部分減少(S卩，增益184下降)，DC至DC轉(zhuǎn)換器70的總效率182增加。圖4是PPC (例如，(圖2所示的)DC至DC轉(zhuǎn)換器70)輸送的分?jǐn)?shù)功率192的模擬曲線圖190，該分?jǐn)?shù)功率是增益184的函數(shù)。分?jǐn)?shù)功率192在本文中定義為DC至DC轉(zhuǎn)換器70輸送的DC功率中被DC至DC轉(zhuǎn)換器70轉(zhuǎn)換的部分。對(duì)于在小于約O. 5的增益184下操作的DC至DC轉(zhuǎn)換器70，分?jǐn)?shù)功率192是DC至DC轉(zhuǎn)換器70輸送到例如DC負(fù)載86 (如圖2所示)的總功率的約三分之一。因此，在該示范實(shí)施例中，DC至DC轉(zhuǎn)換器70的額定功率只需是輸送到DC負(fù)載86的總功率的大約三分之一。如圖所示，DC至DC轉(zhuǎn)換器70轉(zhuǎn)換的實(shí)際功率大大地小于DC負(fù)載86輸送的總功率。通過轉(zhuǎn)換小于輸送到DC負(fù)載86的總功率，可以在PV發(fā)電系統(tǒng)10(如圖I所示)中使用具有較低額定功率(即，最大功率DC至DC轉(zhuǎn)換器70額定為能夠在無損壞或過度磨耗的情況下進(jìn)行轉(zhuǎn)換)的DC至DC轉(zhuǎn)換器。較低額定的轉(zhuǎn)換器通常較之較高額定的轉(zhuǎn)換器更小、更輕且成本更低。圖5是PPC (例如，DC至DC轉(zhuǎn)換器70)的總效率182 (圖3所示 的)的模擬曲線圖200，該總效率182是每單位電壓210的函數(shù)。每單位電壓210在本文中定義為PV電壓(Vmppt) 152(如圖2所示)對(duì)DC鏈路電壓(Vliclink) 154(如圖2所示)的比值。隨著PV電壓152逼近DC鏈路電壓154 (即，Vmppt/VDClink逼近I)，DC至DC轉(zhuǎn)換器70處理的功率的量下降，并且總PPC效率182逼近100%。通過使用DC至DC轉(zhuǎn)換器70僅轉(zhuǎn)換PV單元22 (如圖I所示)輸出的DC功率的某個(gè)分?jǐn)?shù)，能夠大大地降低轉(zhuǎn)換器額定，并因此降低轉(zhuǎn)換器成本、尺寸和重量。再者，能夠?qū)⒆罱K轉(zhuǎn)換效率提升超過滿功率轉(zhuǎn)換器的效率。在大PV系統(tǒng)中使用此類型的布置促成更具成本效率的能量產(chǎn)量平衡。再者，在預(yù)期的環(huán)境溫度范圍上，例如但不限于-40°攝氏度(C)至65°C，預(yù)計(jì)每單位電壓210(即，Vmppt/VDaiJ在約O. 6至I. O之間變化。能夠在較大PC電壓152變化上預(yù)計(jì)效率超過98%。圖6圖示PV發(fā)電系統(tǒng)10 (如圖I所示)的示范電流電壓(IV)特性。更確切地說，圖6包括初級(jí)電流(Ilffinmy) 142 (如圖2所示)是每單位電壓210的函數(shù)的第一曲線圖220，PV電流(Ipv) 144(如圖2所示)是每單位電壓210的函數(shù)的第二曲線222，以及DC負(fù)載電流(IlMd)146(如圖2所示)是每單位電壓210的函數(shù)的第三曲線224。因?yàn)镈C至AC逆變器(例如，DC至AC逆變器14 (如圖I所示))控制DC鏈路電壓154，所以當(dāng)由PV陣列輸送到DC鏈路84(如圖2所示)且由DC至DC轉(zhuǎn)換器70控制的Iliaink 146達(dá)到最大值，例如Vmppt 256時(shí)，出現(xiàn)來自給定PV模塊或串的最大功率。因此，執(zhí)行簡(jiǎn)單且容易實(shí)現(xiàn)的最大功率控制算法，其中使PV發(fā)電系統(tǒng)10中的每個(gè)DC至DC轉(zhuǎn)換器輸送的DC鏈路電流146最大化。因此，簡(jiǎn)化了每個(gè)DC至DC轉(zhuǎn)換器的控制(例如，最大化DC鏈路電流146以最大化功率輸出)。只需電流傳感器，其數(shù)量比其他電路布置的最大功率控制所需的傳感器數(shù)量低。圖7是DC至DC轉(zhuǎn)換器70 (圖I所示)的第一備選實(shí)施例282的電路圖280。在第一備選實(shí)施例中，DC至DC轉(zhuǎn)換器282包括逆向轉(zhuǎn)換器配置。DC至DC轉(zhuǎn)換器282包括單個(gè)晶體管284、變壓器286、第一電容器288、第二電容器290和整流二極管291。逆向轉(zhuǎn)換器的操作基本與推挽式轉(zhuǎn)換器(如圖2所示)的操作相似。DC至DC轉(zhuǎn)換器70內(nèi)包括的多個(gè)晶體管102和104較之逆向轉(zhuǎn)換器能夠在更高功率應(yīng)用中使用。但是，較之推挽式轉(zhuǎn)換器，逆向轉(zhuǎn)換器內(nèi)包括的較低數(shù)量的晶體管提供較低成本的解決方案，適于較低功率應(yīng)用。例如，可以將多個(gè)PV單元12的PV單元22、24、26、28、30和32(全部如圖I所示)的功率輸出施加到DC至DC轉(zhuǎn)換器282。再者，在該備選實(shí)施例中，變壓器286具有比變壓器88(如圖2所示)的額定功率容量低的額定功率容量。變壓器286的較低功率額定也促成較低成本的轉(zhuǎn)換器。在替代實(shí)施例中，PV單元22的第一側(cè)292或第二側(cè)294可以接地，作為備選，第一側(cè)292和/或第二側(cè)294可以不接地(即，浮動(dòng))。圖8是DC至DC轉(zhuǎn)換器70 (圖I所示)的第二備選實(shí)施例310的電路圖300。在第二備選實(shí)施例中，DC至DC轉(zhuǎn)換器310包括正向轉(zhuǎn)換器配置。與第一備選實(shí)施例282 (如圖7所示)相似，DC至DC轉(zhuǎn)換器310包括單個(gè)晶體管312，但是DC至DC轉(zhuǎn)換器310配置為在中等功率級(jí)應(yīng)用中使用，其至少部分是由于添加了次級(jí)電感器314。晶體管312中的初級(jí)電流(Ipk) 320與DC負(fù)載電流146成比例。如上所述，輸送到DC鏈路84的功率與DC鏈路電流146成比例。因此，要最大化PV單元22的PV功率輸出，感測(cè)晶體管312中的初級(jí)電流320并使其最大化。使用此最大化功率點(diǎn)跟蹤的方法，無需PV模塊輸出電流傳感器即可最大化PV單元22的PV功率輸出。以此方式，通常感測(cè)以便控制DC至DC轉(zhuǎn)換器310時(shí)使用的電流320也用于最大功率跟蹤，無需附加的電流傳感器來測(cè)量陣列電流144或DC鏈路電流146。
在該示范實(shí)施例中，晶體管312配置成保護(hù)DC至DC轉(zhuǎn)換器70免受高電壓。更確 切地說，使晶體管312 “導(dǎo)通(0N)”防止DC鏈路電壓154超過預(yù)定義過電壓電平。此類情況可能發(fā)生在例如DC至DC轉(zhuǎn)換器70的啟動(dòng)期間，以及環(huán)境溫度低于預(yù)期的范圍和亮度高于預(yù)期的范圍時(shí)?？梢杂衫缈刂破?22存儲(chǔ)和/或訪問最大PV電壓電平。如果PV電壓152超過最大PV電壓電平，則控制器322將晶體管312保持在“導(dǎo)通”狀態(tài)，這跨過PV單元22產(chǎn)生短路。PV單元22的最大電流輸出限于如下電平，其小于在不損壞DC至DC轉(zhuǎn)換器70內(nèi)的組件(例如但不限于晶體管312)的情況下可施加到DC至DC轉(zhuǎn)換器70的最大電流。圖9是DC至DC轉(zhuǎn)換器70 (圖I所示)的第三備選實(shí)施例362的電路圖360。在第三替代實(shí)施例中，DC至DC轉(zhuǎn)換器362包括全橋轉(zhuǎn)換器配置。DC至DC轉(zhuǎn)換器362包括第一晶體管364、第二晶體管366、第三晶體管368和第四晶體管370，這允許DC至DC轉(zhuǎn)換器362在較高功率電平應(yīng)用中使用，例如串組合器(例如串組合器40、串組合器46和/或陣列組合器50(全部如圖I所示))輸出的功率電平。正如結(jié)合DC至DC轉(zhuǎn)換器310描述的，通過最大化初級(jí)電流320來實(shí)現(xiàn)從PV單元22提取的最大功率。DC至DC轉(zhuǎn)換器362包括用于測(cè)量經(jīng)由第四晶體管370的初級(jí)電流320的電流感測(cè)裝置372?？梢酝ㄟ^硬開關(guān)脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)、軟開關(guān)相移PWM信號(hào)和/或任何其他適合的信號(hào)來控制DC至DC轉(zhuǎn)換器362。再者，將晶體管364、366、368和370保持在“導(dǎo)通”狀態(tài)防止了當(dāng)PV電壓152超過預(yù)定義電平時(shí)，DC鏈路電壓154超過預(yù)定義的過電壓電平，這在例如啟動(dòng)期間和/或極端寒冷和明亮狀態(tài)下可能發(fā)生。圖10是DC至DC轉(zhuǎn)換器70 (圖I所示)的第四備選實(shí)施例376的電路圖374。在第四備選實(shí)施例中，DC至DC轉(zhuǎn)換器376包括饋電流轉(zhuǎn)換器配置。DC至DC轉(zhuǎn)換器376包括第一晶體管378、第二晶體管380、第三晶體管382和第四晶體管384。將DC電流(Id) 386饋給到全橋整流器388。全橋整流器388包括第一二極管390、第二二極管392、第三二極管394和第四二極管396。DC至DC轉(zhuǎn)換器376允許DC鏈路電壓(Vliaink) 154用于通過鉗位二極管390和392鉗制電壓尖峰。因此，通過將能量返回到DC鏈路84以無損耗方式鉗制晶體管378、380、382和384開關(guān)時(shí)自然出現(xiàn)的電壓尖峰。
圖11是DC至DC轉(zhuǎn)換器70 (圖I所示)的第五備選實(shí)施例402的電路圖400。在第五備選實(shí)施例中，DC至DC轉(zhuǎn)換器402包括部分功率處理升降壓(buck-boost)配置。DC至DC轉(zhuǎn)換器402的輸入段90包括開關(guān)(如晶體管403)、電感器404和輸入電容器405。DC至DC轉(zhuǎn)換器402的輸出段92包括輸出電容器406，并且可以包括二極管408。DC至DC轉(zhuǎn)換器402不包括變壓器或輸出整流器。更恰當(dāng)?shù)?，輸入?0直接耦合(即，互感耦合)到輸出段92。因此，DC至DC轉(zhuǎn)換器402適于在中等功率應(yīng)用或高功率應(yīng)用中使用。DC至DC轉(zhuǎn)換器402的輸出電壓(即，Vliclink 154)等于輸入電壓(即，PV陣列電壓152，Vmppt)與跨過輸出電容器406的電壓(即，Vs150)之和。Vnclink 154取決于晶體管403的占空比(d)。更確切地說，Vmppt 152與Vs 150按如下公式相關(guān)聯(lián)(公式 I)
此非逆變升降壓轉(zhuǎn)換器關(guān)系允許在寬范圍的Vmppt 152變化上使用DC至DC轉(zhuǎn)換器 402(例如，Vs150 可大于或小于 Vmppt，以使 Vmppt+Vs = VDClink)。當(dāng) V_ 152 小于 Vraink 154時(shí)，通過DC至DC轉(zhuǎn)換器402來處理輸入電壓Vmppt 152的僅某個(gè)分?jǐn)?shù)，其中處理的分?jǐn)?shù)取決于乂_ 152與Vraink 154之間的電壓差。更確切地說，當(dāng)乂_彡Vraink時(shí)，DC至DC轉(zhuǎn)換器402處理的功率的分?jǐn)?shù)可以按如下公式計(jì)算(公式 2)
處理的功率的分?jǐn)?shù)=DC,mk當(dāng)Vmppt 152基本等于Vraink時(shí)，所有輸入功率通過DC至DC轉(zhuǎn)換器402而不進(jìn)行處理和/或轉(zhuǎn)換(即，所有Vmppt 152被路由到輸出段92，并且晶體管403轉(zhuǎn)到“斷開(OFF)”狀態(tài))。當(dāng)Vmppt 152超過預(yù)定義電壓電平時(shí)，晶體管403配置成通過保持在“導(dǎo)通”狀態(tài)來限制Vmppt 152。當(dāng)保持在“導(dǎo)通”狀態(tài)時(shí)，晶體管403防止PV陣列電壓152 (Vmppt)超過預(yù)定義電平，此在例如啟動(dòng)期間和/或極端寒冷和明亮狀態(tài)下可能發(fā)生。在圖2和圖7-11所示的電路中，可以將晶體管102、104、284、312、364、366、368、370和403保留“導(dǎo)通”以限制非經(jīng)常性高陣列電壓的情況中的陣列電壓(Vmppt) 152，這可能發(fā)生在例如非常寒冷和明亮狀況中。當(dāng)保持在“導(dǎo)通”位置中時(shí)，晶體管102、104、284、312、364、366、368、370和/或403是電路保護(hù)元件，其實(shí)質(zhì)上“短接(crowbar) ’DC鏈路84以限制PV陣列電壓(Vmppt) 152。通過限制Vmppt 152，減少PV單元22的功率輸出，從而防止對(duì)PV單元22的損壞。再者，當(dāng)處于“導(dǎo)通”位置中時(shí)，晶體管102、104、284、312、364、366、368、370和/或403增加流到初級(jí)段90的電流(Ijttinmy) 142，并且因此，減少流到DC負(fù)載86 (如圖2所示)和/或DC鏈路84(如圖2和圖7-11所示)的電流(Iload) 146。此外，電路82、280、300、360和/或374中的PPC整流二極管(例如，二極管114和116 (如圖2所示)和/或二極管291 (如圖7所示))在轉(zhuǎn)換器或串失效的情況中起到整流二極管和隔離二極管的雙重作用。這些二極管將防止失效將DC鏈路84短路以及潛在地導(dǎo)致系統(tǒng)中的其他轉(zhuǎn)換器的級(jí)聯(lián)失效?？梢杂幸庾R(shí)地將每個(gè)PV串的其中一端接地或可以將其兩端均保持為浮動(dòng)。圖12是用于控制發(fā)電系統(tǒng)(例如，PV發(fā)電系統(tǒng)10(如圖I所示))的操作的示范方法412的流程圖410。正如上文所述，發(fā)電系統(tǒng)10包括至少一個(gè)發(fā)電單元，例如，PV單元22 (如圖I所示)，以及至少一個(gè)部分功率轉(zhuǎn)換器，例如DC至DC轉(zhuǎn)換器70 (如圖I所示)。再者，DC至DC轉(zhuǎn)換器70包括控制器，例如，控制器106 (如圖2所示)，其配置成控制至少一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)，例如晶體管102和晶體管104的操作。在該示范實(shí)施例中，方法412包括配置414部分功率轉(zhuǎn)換器70以確定流經(jīng)晶體管102的電流的電平，以及配置416部分功率轉(zhuǎn)換器70以最大化流經(jīng)晶體管102的電流的電平以及由此最大化PV單元22的功率輸出。在該示范實(shí)施例中，方法412還包括當(dāng)在例如啟動(dòng)期間和/或極端寒冷和明亮狀態(tài)下PV單元22的電壓輸出超過預(yù)定義電平時(shí)，配置418控制器106以將晶體管102保持在第一位置(例如，“導(dǎo)通”位置)。控制器106還配置成420操作晶體管102以限制發(fā)電系統(tǒng)10內(nèi)的故障電流。方法412還包括配置422部分功率轉(zhuǎn)換器70以對(duì)輸送到負(fù)載(例如，輸送到DC負(fù)載86(如圖2所示))的總功率的一部分進(jìn)行輸送。而且，發(fā)電系統(tǒng)10還包括DC至AC逆變器，例如DC至AC逆變器14(如圖I所示)，以及方法412還可以包括配置424DC至AC逆變器14以控制部分功率轉(zhuǎn)換器70的功率輸出的電壓電平。本文描述的方法、系統(tǒng)和設(shè)備提供優(yōu)于全功率DC至DC轉(zhuǎn)換器的有益之處，包括更高的系統(tǒng)效率以及由此實(shí)現(xiàn)的高能量產(chǎn)量；更低的額定功率轉(zhuǎn)換器；更小的尺寸；更低的重量；更低的成本；更高的能量產(chǎn)量；以及無需傳感器來實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤。本文描 述的方法、系統(tǒng)和設(shè)備能夠使得分布式架構(gòu)對(duì)于大商用和公用設(shè)施級(jí)別的系統(tǒng)具有成本效率。除了商用和公用設(shè)施級(jí)別的系統(tǒng)外，本文描述的方法、系統(tǒng)和設(shè)備還可以適用于模塊級(jí)的較小系統(tǒng)，如住宅或小商用。再者，本文描述的方法、系統(tǒng)和設(shè)備所能夠?qū)崿F(xiàn)的尺寸、成本和重量的減少，使得DC至DC轉(zhuǎn)換器能夠容易地與PV模塊集成(即，可以將DC至DC轉(zhuǎn)換器設(shè)在PV發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的接線盒處)。本文描述的是用于轉(zhuǎn)換和控制PV模塊、串或一組串輸送的功率的一部分的不范方法、系統(tǒng)和設(shè)備，與轉(zhuǎn)換PV模塊、串或一組串輸送的全部功率相比，這些示范方法、系統(tǒng)和設(shè)備促成轉(zhuǎn)換總效率的提升并降低轉(zhuǎn)換器的成本。更確切地說，本文描述的方法、系統(tǒng)和設(shè)備使得較低功率的轉(zhuǎn)換器能夠在電方面設(shè)置得更靠近PV模塊，例如設(shè)在串組合器盒中，或直接連接到串輸出，因?yàn)檩^低功率的轉(zhuǎn)換器具有較低成本，且在功率電平上額定為與PV模塊、串或一組串輸送的功率相似。本文描述的方法、系統(tǒng)和設(shè)備有助于實(shí)現(xiàn)高效且經(jīng)濟(jì)的發(fā)電。本文詳細(xì)地描述和/或圖示方法、系統(tǒng)和設(shè)備的示范實(shí)施例。該方法、系統(tǒng)和設(shè)備不限于本文描述的特定實(shí)施例，相反，可以彼此獨(dú)立地且分開地利用本文描述的每個(gè)系統(tǒng)和/或設(shè)備的組件以及每個(gè)方法的步驟。每個(gè)組件和每個(gè)方法步驟還可以彼此組合來使用。當(dāng)介紹本文描述和/或圖示的方法和設(shè)備的元件/組件等時(shí)，冠詞“一”、“該”和“所述”意在表示存在一個(gè)或多個(gè)元件/組件等。術(shù)語“包括”、“包含”和“具有”應(yīng)是涵蓋性的，并且表示可能存在所列元件/組件等之外的附加的元件/組件等。本書面描述使用示例來公開包括最佳模式的本發(fā)明，以及還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能實(shí)踐本發(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)及執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明可取得專利的范圍由權(quán)利要求定義，且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果此類其它示例具有與權(quán)利要求字面語言無不同的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括與權(quán)利要求字面語言無實(shí)質(zhì)不同的等效結(jié)構(gòu)要素，則它們規(guī)定為在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。部件列表10發(fā)電系統(tǒng)12多個(gè)PV單元
14DC至AC逆變器I6電力網(wǎng)18 輸入22 第一 PV 單元24 第二 PV 單元26第三PV單元28第四PV單元3O第五PV單元 32第六PV單元40第一串組合器42第一陣列的串46第二串組合器48第二陣列的串50陣列組合器68至少一個(gè)DC至DC轉(zhuǎn)換器70第一 DC至DC轉(zhuǎn)換器72第二 DC至DC轉(zhuǎn)換器74第三DC至DC轉(zhuǎn)換器76第四DC至DC轉(zhuǎn)換器78第五DC至DC轉(zhuǎn)換器
80第六DC至DC轉(zhuǎn)換器82電路圖84DC 鏈路86DC 負(fù)載88變壓器90初級(jí)段92次級(jí)段96第一初級(jí)繞組98第二初級(jí)繞組102 晶體管104晶體管106控制器108第一次級(jí)繞組110第二次級(jí)繞組114 第一二極管116 第二二極管120 輸出130 中心抽頭140 中心抽頭
142初級(jí)電流144PV 電流146DC負(fù)載電流150DC轉(zhuǎn)換器電壓152PV陣列電壓154DC鏈路電壓180曲線圖182總效率184增益190曲線圖192分?jǐn)?shù)功率200曲線圖210每單位電壓220第一曲線圖222第二曲線圖224第三曲線圖256最大電壓280電路圖282第一備選DC至DC轉(zhuǎn)換器284晶體管286變壓器288第一電容器290第二電容器291整流二極管292第一例294第二側(cè)300電路圖310第二備選DC至DC轉(zhuǎn)換器312晶體管314電感器320初級(jí)電流322控制器360電路圖362第三備選DC至DC轉(zhuǎn)換器364第一晶體管366第二晶體管368第三晶體管370第四晶體管372電流感測(cè)裝置
374電路圖376第四備選DC至DC轉(zhuǎn)換器378第一晶體管380第二晶體管382第三晶體管384第四晶體管386DC 電流388全橋整流器 390第一二極管392第二二極管394第三二極管396第四二極管400電路圖402第五備選DC至DC轉(zhuǎn)換器404電感器405輸入電容器406輸出電容器408二極管410流程圖412用于控制發(fā)電系統(tǒng)的操作的方法414配置部分功率轉(zhuǎn)換器以確定流經(jīng)晶體管的電流的電平416配置部分功率轉(zhuǎn)換器以最大化流經(jīng)晶體管的電流的電平，從而最大化PV模塊的功率輸出418配置控制器以在PV模塊的電壓輸出超過預(yù)定義電平時(shí)將晶體管保持在第
一位置420配置控制器以操作晶體管來限制發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的故障電流422配置部分功率轉(zhuǎn)換器以對(duì)輸送到負(fù)載的總功率的一部分進(jìn)行輸送424配置DC至AC逆變器以控制部分功率轉(zhuǎn)換器的功率輸出的電壓電平
權(quán)利要求
1.一種配置成向DC鏈路(84)提供直流(DC)功率的發(fā)電系統(tǒng)(10)，所述系統(tǒng)包括 第一發(fā)電單元(22)，其配置成輸出DC功率；以及 第一 DC至DC轉(zhuǎn)換器(70)，其包括輸入段(90)和輸出段(92)，其中所述第一 DC至DC轉(zhuǎn)換器的所述輸出段與所述第一發(fā)電單元串聯(lián)耦合，所述第一 DC至DC轉(zhuǎn)換器配置成處理所述第一發(fā)電單元的所述DC功率輸出的第一部分并將所述第一發(fā)電單元的所述DC功率輸出的未處理的第二部分提供到所述輸出段。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)(10)，其中，所述第一DC至DC轉(zhuǎn)換器(70)處理的DC功率輸出的所述第一部分小于提供到所述DC鏈路(84)的總功率。
3.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)(10)，其中，所述第一發(fā)電單元(22)包括至少一個(gè)光伏(PV)單元。
4.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)(10)，其中，所述第一DC至DC轉(zhuǎn)換器(70)的所述輸入段(90)和所述輸出段(92)互感耦合。
5.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)(10)，其中，所述第一DC至DC轉(zhuǎn)換器(70)包括至少一個(gè)變壓器(88)，其中所述輸入段(90)包括所述至少一個(gè)變壓器的初級(jí)繞組(96)，以及所述輸出段(92)包括所述至少一個(gè)變壓器的次級(jí)繞組(108)，以及其中所述初級(jí)繞組接收所述第一發(fā)電單元(22)的所述DC功率輸出的所述第一部分，并感生跨過所述次級(jí)繞組的電壓，其與所述第一發(fā)電單元的所述DC功率輸出的所述第二未處理的部分結(jié)合并被提供到所述DC鏈路(84)。
6.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)(10)，其中，所述第一DC至DC轉(zhuǎn)換器(70)配置成控制DC鏈路電流(146)以從所述第一發(fā)電單元(22)提取最大功率。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)(10)，其中，所述第一DC至DC轉(zhuǎn)換器(70)配置成最大化所述DC鏈路電流(146)以最大化所述第一發(fā)電單元(22)的輸出功率。
8.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)(10)，其中，所述第一DC至DC轉(zhuǎn)換器(70)包括的額定功率小于提供到所述DC鏈路(84)的DC功率。
9.一種直流(DC)至DC部分功率轉(zhuǎn)換器(70)，包括 輸入段(90)，其配置成接收發(fā)電單元(22)的DC功率輸出的第一部分；以及 輸出段(92)，其配置成將包含所述發(fā)電單元的所述DC功率輸出的所述第一處理的部分和第二未處理的部分的DC功率輸出到DC鏈路(84)。
10.如權(quán)利要求9所述的轉(zhuǎn)換器(70)，其中所述輸出段(92)直接耦合到所述輸入段(90)。
全文摘要
本發(fā)明名稱為“DC至DC功率轉(zhuǎn)換器和控制該功率轉(zhuǎn)換器的方法”。描述一種配置成向DC鏈路(84)提供直流(DC)功率的發(fā)電系統(tǒng)(10)。該系統(tǒng)包括配置成輸出DC功率的第一發(fā)電單元(22)。該系統(tǒng)還包括第一DC至DC轉(zhuǎn)換器(70)，第一DC至DC轉(zhuǎn)換器包括輸入段(90)和輸出段(92)。第一DC至DC轉(zhuǎn)換器的輸出段與第一發(fā)電單元串聯(lián)耦合。第一DC至DC轉(zhuǎn)換器配置成處理第一發(fā)電單元的DC功率輸出的第一部分并將第一發(fā)電單元的DC功率輸出的未處理的第二部分提供到輸出段。
文檔編號(hào)H02M3/335GK102857107SQ201210142028
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月29日
發(fā)明者R·L·施泰格瓦爾德, A·埃拉澤, J·A·薩巴特, M·H·托多羅維奇, M·阿加米 申請(qǐng)人:通用電氣公司