[发明专利]光伏电压调节

说明书

背景

光伏系统使用太阳能电池将光能到电能。典型的光伏系统包括几个部件，包括光伏电池、机械连接和电连接、配件、以及用于调节和/或修改光伏系统产生的电流的控制器。

本文使用的以下术语描述光伏系统的各种部件和/或操作方面：

PV     光伏

DC     直流电

AC     交流电

Voc    开路电压

V_GRID  电网电压

V_NOM   标称电网电压

I_GRID  电网电流

图1是典型的PV系统100的功能框图。光伏系统100包括将太阳光转换成电的光伏发电机101。在传统的PV系统中，诸如光伏系统100，系统产生的电压可以通过从PV发电机101提取适量的功率，将功率从PV发电机101传到转换器102以穿过到达功率吸收器103。根据一个实施方式，功率转换器102可包括电功率转换器。在典型的实施中，功率吸收器103是电力网（有时也被称为功率“电源”）。电网包括一个电力网络，该电力网络用于将产生、传输、控制和分配来自电力发电机的电力给网络上处于各个服务领域的电力消费者。功率转换器102将由PV发电机101提供的DC功率转换成可被分配到电网上的AC功率。

图2是可被用于实施图1所示的系统的传统的PV电力系统200的更详细的框图。PV电力系统200包括太阳能电池阵列201，其包括太阳能电池（也被称为光伏电池）。太阳能电池是通过光电效应将太阳光能直接转换成电能的固态设备。太阳能电池产生DC电压。

太阳能电池阵列201被耦合到DC开关202。DC开关202可被关闭以将太阳能电池阵列201连接到DC电容器组204，或被打开以从DC电容器组204断开太阳能电池阵列201。当DC开关202被关闭并且太阳能电池阵列201正在产生电力，太阳能电池阵列201可提供DC电容器组204充电的电力。DC电容器组204也被连接到逆变器205。

逆变器205将来自电容器组204的DC电压输出转换成3-相（或在某些情况是2-相）脉冲AC电压。逆变器205输出脉冲AC电流到滤波器206。滤波器206将被逆变器205输出的脉冲AC电流转换成正弦AC电压。然后，正弦AC电压可被输出到电源电网209。如果AC电源开关207被关闭，那么被滤波器206输出的正弦AC电压则被功率变压器208接收。功率变压器208使得PV系统200输出的电压适应电网电压。这个配置允许PV系统200输出电到电源电网209。光伏系统200输出的电压不高于电网电压。

控制PV发电机（诸如太阳能电池阵列201）产生的电压是重要的，因为其有助于（a）增加太阳能面板产生的功率，和（b）减少功率转换器上的电压应力。如果功率吸收器103，诸如电网209，不能吸收PV发电机101产生的可用功率，PV电压将朝着开路电平（Voc）增加并且将最终产生功率转换器102上增加的电压应力。在传统的系统中，这是通过“过设计”功率转换器来解决的，使得功率转换器101可以可信赖地操作PV开路电压电平。过设计系统比没有过设计的系统具有更低的效率和更高的复杂性。

图3示出了传统系统用于解决这些问题的可选地方法。PV功率系统300包括以平行于PV发电机301的耗散电阻负载形式的预负载304。在功率吸收器303不能吸收PV发电机301产生的功率的情形中，预负载304可被激活以补充功率吸收器并且维持PV电压在对于功率转换器302来说是安全的电平。然而，预负载304的使用，可是非常的昂贵并且能够造成火灾。

概要

描述了用于调节光伏系统产生的电压的技术。例如，光伏系统包括包括布置成串列的光伏电池的光伏发电机。可配置的串列控制器可探测其中光伏发电机产生的电压应该被调节的事件并且选择性地连接或断开串列以调节光伏发电机提供的电压。

光伏系统的实施例包括：包括串列的光伏发电机，其中每个串列包括一个或多个光伏电池；功率转换器；开关；以及控制器。功率转换器被配置为将光伏发电机提供的直流DC功率转换成交流AC功率，并且输出AC功率。每个开关关联于串列中的一个并且当设置为第一设置时被配置为将关联的串列连接到功率转换器，使得第一串列产生的功率可流进功率转换器。每个开关当设置为第二设置时也被配置为从功率转换器断开串列。控制器被配置为通过控制开关的设置有选择性地将光伏发电机的串列连接到功率转换器，来控制光伏发电机提供的功率。