[发明专利]用于耦合多个光伏阵列的设备、系统和方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及用于将太阳能转化为电能的装置和方法，并且更具体地，涉及用于将太阳能更高效和/或有效地转化为电能的装置和方法。

背景技术

使用光伏(photovoltaic，PV)系统将光能转化为电能很久就已知，并且这些光伏系统逐渐在住宅、商业以及工业应用中实施。虽然最近几年来已经对这些光伏系统进行了开发和改进以提高它们的有效性和效率，但是现在仍然在对光伏系统的有效性和效率进行继续改进，以使光伏系统在经济上更加可行。

光伏系统典型地包括光伏阵列和功率变换器(power converter)。光伏阵列产生直流功率，并且功率变换器可以是适于将直流功率转化为交流功率(例如单相或三相功率)的逆变器。功率变换器也可以执行替代功能。例如一种功率变换器可以将输入直流电压转换为较高或较低的输出直流电压。无论所使用的功率变换器的类型为何，通常期望光伏系统被设计和操作为使得输入至功率变换器的电压相对较高并且因此电流较低，以便降低与高电流元件相关联的成本，以及降低与高电流相关联的能量损失。

单个光伏阵列可在600伏直流电压的空载状态下操作。作为双极光伏阵列系统操作的两个光伏阵列可在1200伏直流电压的空载状态下操作。虽然光伏阵列系统能施加较高的空载电压，但是阵列系统很少在这个电压下或接近该电压运行，因为一旦从阵列汲取(drawn)功率，阵列的负载电压显著下降。例如在负载条件下，一种典型的双极光伏阵列系统可在600至1000伏直流电压之间操作。

发明内容

附图所示本发明的示例性实施例在下面总结。这些和其他实施例在具体实施方式部分中更完全地描述。然而，应理解，这并不是要将本发明限制于发明内容或具体实施方式中所述的形式。本领域技术人员能认识到，存在落入如权利要求书所表达本发明的精神和范围内的众多变型、等同物或替代结构。

在一个实施例中，本发明的特征在于一种光伏系统，包括适于耦合至第一光伏阵列的第一和第二轨道的第一和第二输入端。本实施例可包括功率变换器，所述功率变换器耦合至第二及第三光伏阵列；以及接口部分，耦合至第一和第二输入端以及第二和第三光伏阵列。所述接口部分适于将第一光伏阵列与第二和第三光伏阵列隔离，并且调制从第一光伏阵列施加至第二和第三光伏阵列的电压，以调节从这三个光伏阵列施加至功率变换器的电压。

在另一个实施例中，本发明的特点在于一种将光伏阵列的集合与功率变换器，诸如逆变器，但不限于此进行接口连接的方法。在这个实施例中，本发明包括：将光伏阵列的集合中的至少一个光伏阵列与其他光伏阵列电隔离；将来自光伏阵列的集合的初始电压施加至功率变换器；调制加载于所述至少一个光伏阵列上的负载，以降低由所述至少一个光伏阵列输出的电压；将所述至少一个光伏阵列与其他光伏阵列电耦合；以及将来自光伏阵列的集合的集合电压(collective voltage)下的功率施加至功率变换器。

在又一个实施例中，本发明的特点在于一种光伏接口，包括能够耦合至第一光伏阵列的两个输入端，所述输入端配置为从第一光伏阵列接收输出电压。此外，该实施例中，所述接口设备包括两个输出端，两个输出端之一能够耦合并施加电压至第二光伏阵列，并且两个输出端中的另一个能够耦合并施加电压至第三光伏阵列。在该实施例中的切换段(switching segment)被配置为将负载逐渐加载于这两个输入端，以便调节由第二和第三光伏阵列施加至功率变换器的操作电压。

如前所声明的，上述实施例和实施方式仅是示例的目的。本领域技术人员从下面的描述和权利要求中能容易意识到本发明的众多其他实施例、实施和细节。

附图说明

通过结合附图参照以下的详细描述和所附权利要求，本发明的各个目的和优点以及更完整的理解将很明显并且更容易理解，其中：

图1是描述光伏系统的示例性实施例的框图；

图2是参照图1描述的系统的示例性实施例的示意图；

图3是光伏系统的另一示例性实施例的框图；

图4A是将图2中所描述的串联开关的位置作为时间的函数示出的曲线图；

图4B是将图2中所示的第一、第二和第三光伏阵列的电压作为时间的函数示出的曲线图；

图5是示出可与参照图1-4B所述实施例相结合地实施的示例性方法的流程图。

具体实施方式