用于太陽能光伏能量收集和轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)及方法
【專利摘要】提供了一種能量收集系統(tǒng)的電路，其包括被配置為與電力負荷耦接的一個或多個組串。所述一個或多個組串中的每一個包括彼此以串聯(lián)方式耦接的一個或多個串部件。所述一個或多個串部件中的每一個包括：（i）連接件，其從能量輸出裝置接收輸出；以及（ii）逆變器，其被配置為將所述能量輸出裝置的輸出轉(zhuǎn)換為交流（AC）能量。所述電路包括控制器，其通過控制單獨的串部件來控制由所述一個或多個組串提供的輸出。
【專利說明】用于太陽能光伏能量收集和轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)及方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請根據(jù)《美國法典》第35卷第119(e)節(jié)要求于2011年7月11日提交的標題為“SYSTEM AND METHODS FOR SOLAR PHOTOVOLTAIC ENERGY COLLECTION AND CONVERSION”的臨時申請第61/506，544號的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用合并于此。
【背景技術(shù)】
[0003]目前，可看到能量發(fā)電系統(tǒng)增加了使用諸如太陽能之類的可再生能源。例如，太陽能收集可通過利用光伏效應(yīng)而發(fā)生。為了在成本方面實現(xiàn)太陽能光伏(PV)系統(tǒng)的市電同價，美國能源部(DOE)例如已經(jīng)預估出諸如PV逆變器之類的將直流電(DC)能量轉(zhuǎn)換為電網(wǎng)兼容的交流電(AC)能量的電力轉(zhuǎn)換設(shè)備花費應(yīng)當不超過$0.10/瓦特。逆變器的$0.10/瓦特的預算是把硬件成本、安裝以及整個使用期的運行&維護(0&M)成本都包括在內(nèi)的。對目前實際使用的現(xiàn)有的PV逆變器拓撲結(jié)構(gòu)和那些未來計劃開發(fā)的PV逆變器拓撲結(jié)構(gòu)的評估表明在目前及計劃的成本與DOE的市電同價的目標成本之間存在顯著差異。在世界各地，PV逆變器的平均銷售價格(所有市場和kW規(guī)模的平均值)在2010年是$0.29/瓦特，這不包括安裝和0&M成本。
[0004]微型逆變器或微型轉(zhuǎn)換器的花費比在單點聚集DC-AC轉(zhuǎn)換功能的集中式逆變器(典型地為IOOkW及以上規(guī)模)的花費多約2至3倍。然而，傳統(tǒng)的集中式逆變器無法捕獲由于電池板到電池板的變化引起的損失能量。研究表明未捕獲的能量不僅僅是收益損失，而且還可能是PV電池板隨著時間劣化的速度加快的原因，這是由于較高的電池工作溫度引起的。盡管微型逆變器和微型轉(zhuǎn)換器的花費遠超于集中式逆變器的花費，但是它們具有通過顯著改善最大功率點追蹤功能的粒度以提升系統(tǒng)性能的潛能，這是因為它們一般被設(shè)計為僅與一個單獨的PV電池板連接。盡管它們具有被感知了的性能增強能力，但是現(xiàn)有的微型逆變器或微型轉(zhuǎn)換器解決方案的價格遠遠超出了 DOE的市電同價目標。
[0005]因此，盡管隨著過多的新拓撲結(jié)構(gòu)和架構(gòu)被提出，PV逆變器【技術(shù)領(lǐng)域】中的活動近期復蘇了，但是，仍然存在對能夠在保持微型逆變或微型轉(zhuǎn)換的被感知了的利益的同時實現(xiàn)顯著的成本降低的解決方案的需求。進一步存在對不影響電力轉(zhuǎn)換效率的節(jié)能太陽能收集的需求。本文公開的系統(tǒng)和方法滿足這些需求，并且能夠從提出的架構(gòu)(其累計地使得整體解決方案的額外系統(tǒng)成本降低)獲得進一步的利益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]各附圖通過示例的方式而非通過限制的方式示出了本文的公開內(nèi)容，以及附圖中相同的參考數(shù)字表示相似的元件，附圖中:
[0007]圖1示出了根據(jù)一個實施例的示例能量收集和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)；
[0008]圖2A至圖2D描繪了根據(jù)本文描述的實施例的逆變器、微型逆變器或H橋；
[0009]圖3A至圖3B示出了根據(jù)不同的實施例的包括負荷中心或終端盒的能量收集和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的示例；[0010]圖4示出了根據(jù)一個實施例的在三相配置中具有單相組串的示例系統(tǒng)；
[0011]圖5示出了根據(jù)一個實施例的顯示了串部件細節(jié)的示例能量收集和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)；
[0012]圖6示出了根據(jù)一個實施例的如圖5描繪的串部件的詳細功率電路圖；
[0013]圖7示出了根據(jù)一個實施例的用于收集和轉(zhuǎn)換能量的示例方法；
[0014]圖8示出了在一個或多個實施例中可包括在能量收集和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的同步電網(wǎng)跟蹤器的示例；
[0015]圖9A至圖9B示出了根據(jù)一個實施例的能量收集和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的功率流(powerflow)表不；
[0016]圖10示出了根據(jù)一個實施例的功率控制器；
[0017]圖11示出了根據(jù)一個實施例的能量收集和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的簡化示例；
[0018]圖12示出了根據(jù)一個實施例的表明了組串電壓與電網(wǎng)電壓關(guān)系的相量圖；
[0019]圖13示出了根據(jù)一個實施例的用在能量收集和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的多頻能量耦合器電路的示例；
[0020]圖14示出了根據(jù)一個實施例的平衡的DC和AC功率操作；以及
[0021]圖15示出了根據(jù)一個實施例的功率平衡配置。
【具體實施方式】
[0022]本文描述的實施例針對高效地轉(zhuǎn)換能量和最大化功率輸出的能量收集和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)而提供。如本文所述，所述能量收集和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可通過減少發(fā)生在該系統(tǒng)內(nèi)的轉(zhuǎn)換次數(shù)而高效地將直流電(DC)能量轉(zhuǎn)換為交流電(AC)能量。此外，盡管本文描述的實施例將PV電池板稱作能源輸入端，但是該概念可以被本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員擴展至其它類型的能量收集/產(chǎn)生或能量儲存系統(tǒng)。
[0023]在一些實施例中，所述系統(tǒng)可實現(xiàn)半導體元件到相同的硅芯片的低電壓集成，以顯著降低成本，同時保留集中式逆變器和微型逆變器兩者的優(yōu)點(即，集中式逆變器的低成本和高效率以及微型逆變器的高靈活性和電池板級優(yōu)化)。特別是，提供的所述系統(tǒng)可降低成本、最大化性能、并且增大從可再生能源收集和轉(zhuǎn)換能量的可靠性。
[0024]發(fā)明人認識到，盡管微型逆變器能夠解決集中式和組串式逆變器的很多缺點，但是典型的微型逆變或微型轉(zhuǎn)換可導致在如下方面付出代價:Ca)較低的功率轉(zhuǎn)換效率；(b)每瓦特成本增加；以及(C)較低的可靠性。例如，關(guān)于(a)較低的功率轉(zhuǎn)換效率，一些制造商聲稱他們能夠通過利用集中式逆變器或者甚至是組串式逆變器提升對由于缺少電池板級優(yōu)化器而導致的未捕獲的kWhrs或能量的全面收集來補償損失的瓦特。微型逆變器制造商的該聲稱在很多操作環(huán)境下難以證實并且在一些情形下很容易駁倒，特別是在電池板供應(yīng)商給出較嚴格的制造公差的情形下?？梢员砻鞯氖?，對于諸如薄膜電池板級優(yōu)化之類的低填充因子PV技術(shù)而言，其獨自在額外能量的收集方面具有非常小的幫助，并且如果源自一個或類似的收集器的陣列構(gòu)成電池板，其幫助甚至更小。
[0025]此外，很多工業(yè)設(shè)備也獲益于通常沒有阻擋或遮蔽的更好的場地位置。對于很多大型工業(yè)設(shè)備而言，由于電池板變動不充分或因為陣列內(nèi)的電池板歸屬同一收集器，微型逆變器可能不能比集中式或組串式逆變器采集實質(zhì)上更多的能量，甚至對于諸如多晶硅之類的某些更高填充因子的電池板而言，同樣如此。然而，純粹因電池板級優(yōu)化產(chǎn)生的額外的能量收集對于諸如單晶硅(SUNPOWER)或基于多結(jié)電池的聚光型PV或CPV電池板之類的更高填充因子的電池板而言是可行的。盡管多結(jié)電池是最高效的PV電池，但是CPV電池板更多地受到電池板不匹配問題的影響，這是因為，由于在制造過程中光學以及機械公差疊加，所以更難以保持關(guān)鍵性的電池板加工一致性。
[0026]發(fā)明人進一步認識到，關(guān)于(b)成本增加($/W)，規(guī)模經(jīng)濟對集中式逆變器產(chǎn)品的益處比批量價格優(yōu)勢提供給微型逆變器或微型轉(zhuǎn)換器的益處更多。盡管它們的成本較高，但是，在很多情況下，微型逆變器能夠省去與安裝集中式逆變器相關(guān)的額外成本。例如，取決于制造商、可用性、以及安裝屬性、電線/組串/家庭-運行(home-run)落地能力及市電并聯(lián)連鎖機制的容易程度，在大于200kW的功率范圍內(nèi)，集中式逆變器的報價范圍從$0.17/W至$0.25/W (不包括0&M成本)。這些逆變器受益于將功率操作和轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)合并到柵絕緣雙極型晶體管(IGBT)的單個-區(qū)塊/橋/相位-臂(single-blocks/bridge/phase-arms)、高電流操作電感器、變壓器、或其它的磁性和各種濾波器元件中，并且之后能夠通過規(guī)模經(jīng)濟獲得較低的制造成本。不幸地是，電路系統(tǒng)和諸如大電感器、變壓器、以及濾波器之類的無源元件的合并也致使這些逆變器非常龐大、難以運輸并且安裝它們的費用昂貴，即使它們有較低的資金/初始成本。
[0027]目前，微型逆變器/微型轉(zhuǎn)換器還仍未從它們的元件的提升的批量采購影響中獲益。因而，它們的一般報價處在$0.55/W至$0.85/W范圍的高端。諸如住宅或光工業(yè)設(shè)備之類的較小設(shè)備可以吸收額外的首次或硬件成本，以規(guī)避諸如因鄰近建筑或樹木產(chǎn)生的對PV電池板的遮蔽或阻擋、缺少放置長組串的充足的屋頂區(qū)域之類的場地相關(guān)的缺點，同時受益于不必把任何表面區(qū)域(土地或墻壁)專用于組串或集中式逆變器所占用的面積而相對容易地連接至電網(wǎng)。然而，對于較大設(shè)備而言，相對于集中式逆變器而言的顯著成本差異很難調(diào)整。因此，基于當前價格體系的微型逆變器可能僅被限制于較小規(guī)模的住宅或光工業(yè)設(shè)備。元件(有源半導體)集成的巨大壁壘是對電路中高電壓的要求。要求高電壓升壓是為了實現(xiàn)與輸電網(wǎng)絡(luò)中的電壓相兼容的電壓。
[0028]發(fā)明人還認識到，關(guān)于(C)較低可靠性的缺點可歸因于許多因素。這些因素包括:
(I)拓撲結(jié)構(gòu)中的大量元件；(2)相關(guān)焊錫接點；(3)電容器(例如，電解式、揮發(fā)式)的低壽命；以及(4)由于熱膨脹和熱收縮在板(PCB)上產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。目前，制造商在他們的設(shè)計中采用薄膜電容器(替代電解式電容器)。然而，為了能夠提高可靠性，分立元件數(shù)仍然居高不下。主轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)中的高電壓負面地影響可靠性。首先，很難集成高電壓半導體硅元件；其次，其導致半導體開關(guān)的高開關(guān)壓力。半導體元件集成，特別是，使用已完善建立的、低成本且高可靠性的硅制程的半導體元件集成可以增加系統(tǒng)可靠性，但是用于高電壓電路的元件集成通常仍成本過高。
[0029]根據(jù)一個或多個實施例，所述系統(tǒng)可在從DC至AC轉(zhuǎn)換能量的過程中使用少次數(shù)的轉(zhuǎn)換(例如，一次，兩次，三次，五次或更少次等)。通過使用少次數(shù)轉(zhuǎn)換(例如，一次轉(zhuǎn)換)和/或通過消除對電壓升壓操作的需要，所述系統(tǒng)可具有最大可能的效率，或具有提升的效率。所述系統(tǒng)可合并可得到的或通?？傻玫降纳唐钒雽w開關(guān)以降低成本。例如，額定擊穿電壓為50V-100V的金屬氧化物半導體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)可被用于PV轉(zhuǎn)換并改善采購影響以及減少基于硅半導體的功率開關(guān)中的轉(zhuǎn)換損耗，基于硅半導體的功率開關(guān)中的轉(zhuǎn)換損耗歸因于它們極低的通態(tài)壓降(可被稱為歐姆損耗分量RDS(m))以及比較低的開關(guān)損耗(歸因于這些開關(guān)的改進的品質(zhì)因數(shù)(FOM))。通過使用高效率、低電壓的M0SFET，所述系統(tǒng)相比于目前發(fā)展水平而言可提升開關(guān)頻率一個或多個數(shù)量級以實質(zhì)上提升功率密度，從而，隨之降低了成本。所述MOSFET還能夠省去或顯著減少散熱成本，和/或能夠減小磁性元件的尺寸、減輕其重量、減小其體積，以降低成本。
[0030]更進一步，在一些實施例中，所述系統(tǒng)還可以通過降低揮發(fā)式電容器儲存要求來提升可靠性。此外，集成大部分或全部半導體元件(包括高壓側(cè)驅(qū)動器)也可以提升所述系統(tǒng)的可靠性。此外，高轉(zhuǎn)換效率可引起總體損耗的降低和/或潛在地提升可靠性。
[0031 ] 所述系統(tǒng)還可保持微型逆變器的電池板級優(yōu)化能力的益處。為了改善和增強所述系統(tǒng)的性能，這些特征可能是有利的。例如，電路系統(tǒng)中的不同配置能夠不同地處理較高性能電池板和較低性能電池板。在其它實施例中，所述系統(tǒng)能夠保持甚至提升家庭運行(例如，住宅設(shè)施)的功率負荷能力以及傳統(tǒng)或最新技術(shù)水平的系統(tǒng)的設(shè)施簡化。所述系統(tǒng)在每個等同的家庭運行的電力系統(tǒng)上能夠操作至少相同數(shù)量的電池板。
[0032]更進一步，根據(jù)一些實施例，用于能量收集和轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)和方法可針對市電并聯(lián)性能集成盡可能多的元件。這可使得元件合并并且降低成本。例如，這可包括合并開關(guān)裝置和聯(lián)鎖元件。所述系統(tǒng)和方法可被提供為在安裝中不比微型逆變器的安裝具有更多的附件。例如，可允許如同將傳統(tǒng)集中式逆變器系統(tǒng)中的DC匯流箱和微型逆變器系統(tǒng)中的負荷中心集成的點。
[0033]根據(jù)實施例，所述能量收集和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括連接至電力負荷的一個或多個組串。每個組串包括彼此以串聯(lián)方式耦接的多個串部件。所述串部件被配置為從/向諸如PV電池板或蓄電池之類的電壓源吸收/產(chǎn)生DC能量，并將DC能量轉(zhuǎn)換為AC能量。
[0034]在一些實施例中，每個串部件包括電壓源和被配置為將DC能量轉(zhuǎn)換為AC能量的逆變器(或微型逆變器)。串部件的AC輸出能夠被匯集以向電力負荷提供匯集的AC能量。所述電力負荷可包括接口以耦接至輸電網(wǎng)絡(luò)、可以是輸電網(wǎng)絡(luò)的一部分、或者可以被配置為AC發(fā)電系統(tǒng)的一部分(例如,獨立電力系統(tǒng)、AC電動機、AC電阻負載)。例如，匯集的輸出可被耦合至負荷中心或終端盒，負荷中心或終端盒可被耦接至輸電網(wǎng)絡(luò)。
[0035]在一個實施例中，微型逆變器可支持單個太陽能光伏(PV)電池板，或者可支持多個PV電池板(例如，被連接至單個逆變器的大量PV電池板)。在一些實施例中，對任意一個太陽能電池板的遮蔽、或電池板故障通常會成比例地減少整個太陽能電池板陣列的輸出。每個微型逆變器能夠用作其連接的電池板的最大功率點追蹤器。
[0036]根據(jù)一個或多個實施例，匯集的串部件的AC輸出可通過控制器控制。在一個實施方式中，該控制器可以是與電力負荷一起提供的或作為電力負荷一部分的主控制器并且能夠向每個串部件傳達控制信號以控制系統(tǒng)的AC輸出。每個串部件可包括能夠從所述主控制器接收控制信號的控制電路。
[0037]在其它實施例中，每個單獨的串部件可包括被配置為產(chǎn)生DC電壓的至少一個PV電池板以及DC-AC逆變器。例如，所提供的系統(tǒng)可合并為住宅或工業(yè)設(shè)施的一部分，從而多個PV電池板可被配置為接收陽光并產(chǎn)生DC能量。在單級轉(zhuǎn)換中，該系統(tǒng)能夠在電池板級將DC能量轉(zhuǎn)換為AC能量，并連續(xù)累積每個單獨的串部件的AC電壓，以耦合至輸電網(wǎng)絡(luò)。在將電壓提供到組串之前，通過在電池板級將能量從DC轉(zhuǎn)換至AC，不再需要單獨的集中式AC轉(zhuǎn)換元件。[0038]根據(jù)實施例，每個單獨的串部件的DC-AC逆變器可被配置為:將DC電壓轉(zhuǎn)換為具有取決于光伏電池板電壓的電壓幅度輸出的AC電壓；將DC電壓轉(zhuǎn)換為具有取決于由控制器關(guān)于輸電網(wǎng)絡(luò)或AC發(fā)電系統(tǒng)的相位量確定的相位基準的相位輸出的AC電壓；和/或?qū)C電壓轉(zhuǎn)換為具有取決于由控制器關(guān)于輸電網(wǎng)絡(luò)或AC發(fā)電系統(tǒng)的頻率量確定的頻率基準的頻率輸出的AC電壓。串部件還可包括額外的電壓幅度和/或相位調(diào)整機制，例如控制器的升壓或降壓電路關(guān)于組串上的其它串部件有區(qū)別地管理每個串部件的電壓。
[0039]在一些實施例中，可以沒有任何電壓升壓操作或要求而在電池板級實現(xiàn)從DC能量至AC能量的轉(zhuǎn)換(例如，通過每個串部件)。因此，施加在組串上的電流可與每個串部件(例如，AC電源)的輸出端處的電流一致。這些AC電源的電壓也可以被改變以應(yīng)對它們各自的發(fā)電能力并且也可以被累加以與電網(wǎng)電壓足夠并充分地兼容。此外，在其它實施例中，這些AC電源的電壓可以克服電線、電路系統(tǒng)和/或其它的市電并聯(lián)元件中的對應(yīng)于組串電流的固有電壓降。
[0040]在很多電網(wǎng)交互應(yīng)用中，根據(jù)它們的法規(guī)要求(UL1741、IEEE1547)，即使在低或高的電網(wǎng)條件下，例如低于或高于標稱值10%，也可要求這類PV系統(tǒng)支持電網(wǎng)或者要求其保持與電網(wǎng)的連接。甚至當PV電壓比標稱值低得多時，假如電網(wǎng)條件碰巧與峰值陽光照射時間一致，當環(huán)境溫度高并且PV電池板的標稱電池溫度也被推高時，可能也必須滿足該嚴格的電網(wǎng)條件或要求。由于PV電壓遵循電壓的負溫度系數(shù)(針對晶體硅為-0.35%/°C)，因此PV電壓輸出隨著PV電池操作溫度的升高而減小。在這種條件下，例如，可以想象，根據(jù)PV電池板電壓規(guī)格,可能需要大約30個AC電源每個平均貢獻大約17.6Vrms，而在標稱條件下大約僅16Vrms。這些分布式的AC電源內(nèi)部的兀件的電壓可能顯著低于傳統(tǒng)逆變器配置的電壓。在一些情況下，這些低電壓的示例可包括電壓值為:10Vrms或以下、IlVrms或以下、12Vrms或以下、13Vrms或以下、14Vrms或以下、15Vrms或以下、16Vrms或以下、17Vrms或以下、18Vrms或以下、19Vrms或以下、20Vrms或以下、25Vrms或以下、30Vrms或以下、35Vrms或以下、或者50Vrms或以下。在一些實施例中，通過在電池板級啟動DC-AC轉(zhuǎn)換并之后累積電網(wǎng)兼容的AC電壓，不存在對升壓的需要。這連同由于低操作電壓而能夠使用低RDS(m)以及高FOM MOSFET的額外益處，可幫助減少典型地與微型逆變器相關(guān)的轉(zhuǎn)換損耗。
[0041]在下面的描述中，諸如具體元件、電路以及處理過程的示例之類的大量具體細節(jié)將被闡述，以提供對本公開的完整理解。另外，在下列的描述中，出于說明的目的，具體的術(shù)語被闡述以提供對示出的實施例的完整理解。盡管如此，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言顯然的是，可以不需要這些具體的細節(jié)來實施示出的實施例。在其它情況下，公知的電路和裝置以框圖形式示出以避免使本公開模糊。本文中使用的術(shù)語“耦接”意思是直接連接至或者通過一個或多個中間元件或電路連接。本文描述的在不同總線上提供的任意信號可以與其它信號時分復用并在一個或多個通用總線上提供。此外，電路元件或軟件模塊之間的互連可被示出為總線或單信號線。每個總線可替換地為單信號線，而每個單信號線可替換地為總線，并且單線或總線可表示元件之間用于通信的任何一個或多個各種各樣的物理或邏輯機制。示出的實施例不應(yīng)當被理解為受限于本文描述的特定示例，相反，其范圍內(nèi)包括由所附權(quán)利要求限定的所有實施例。
[0042]當結(jié)合下列描述和附圖考慮時，所述系統(tǒng)的其它目標和優(yōu)點將進一步被認識和理解。盡管下列描述可包括描述所述系統(tǒng)的特定實施例的具體細節(jié)，但是這不應(yīng)當被理解為限制本發(fā)明的范圍，相反，應(yīng)當理解為優(yōu)選實施例的舉例。很多變化是可能的，特別是，通過應(yīng)用如本文建議的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的電氣工程的對偶原理?？梢栽诓幻撾x本發(fā)明的精神的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)進行各種改變和修改。
[0043]系統(tǒng)描述
[0044]圖1示出了根據(jù)一個實施例的示例能量收集和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。諸如描述的系統(tǒng)可以在不同的環(huán)境中實施。實施例提供了可最大化光伏電池板功率輸出的能量收集和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。實施例進一步提供了針對輸電網(wǎng)絡(luò)兼容的輸出的DC至AC轉(zhuǎn)換。
[0045]在一個實施例中，系統(tǒng)100包括一個或多個組串110和中央負荷中心130。負荷中心130可包括接口以與現(xiàn)有輸電網(wǎng)絡(luò)170耦接，或者可包括接口以與獨立電力系統(tǒng)、AC電動機、和/或其它AC電阻負載耦接。出于簡化的目的，在圖1中僅示出了一個組串110。但是，根據(jù)不同的實施方式，多個組串110可以耦接至負荷中心130。每個組串110包括能夠以串聯(lián)方式彼此連接的多個串部件(SM) 112 (例如，N個串部件，其中N等于或大于I)。在其它實施例中，可提供SM112的不同配置，例如兩個或兩個以上的SM112以并聯(lián)方式彼此連接和/或兩個或兩個以上的SM112以串聯(lián)和并聯(lián)兩種方式彼此連接。每個SM112包括串部件元件115以及電壓源120。
[0046]根據(jù)實施例，SM112的電壓源120可以是接收陽光并產(chǎn)生DC電壓的光伏(PV)電池板。在其它實施例中，電壓源120可以是能量儲存系統(tǒng)，例如電池、飛輪、燃料電池或能夠直接或間接產(chǎn)生DC電壓(如果產(chǎn)生AC，則采用AC-DC接口電路裝置)作為輸出的其它能源。例如，系統(tǒng)100可包括作為組串110—部分的以串聯(lián)方式連接的10個SM112(即，N=10)，每個電壓源120是從陽光產(chǎn)生能量的PV電池板。在單級轉(zhuǎn)換中，系統(tǒng)100可被使用來在PV電池板級(例如，在每個SM112處)將DC能量轉(zhuǎn)換為AC能量，并且累積從組串110上的每個SM112輸出的電壓以便耦合至輸電網(wǎng)絡(luò)170。
[0047]在一些實施例中，每個串部件元件115包括逆變器或微型逆變器，其被配置為接收由各個電壓源120產(chǎn)生的DC電壓并將DC電壓轉(zhuǎn)換為AC電壓。AC電壓(及其相位)可通過每個串部件元件115輸出，從而使得多個輸出可以被合并為相應(yīng)的組串110的單個匯集的AC輸出。匯集的輸出可被提供至負荷中心130。每個串部件元件115包括其它元件，其將在之后的圖中進行描述。
[0048]系統(tǒng)100還包括可合并為負荷中心130的一部分的一個或多個控制器140、一個或多個電網(wǎng)連接濾波器150、以及一個或多個電網(wǎng)斷開/保護160。在其它實施例中，可以把控制器140、電網(wǎng)連接濾波器150、和/或電網(wǎng)斷開/保護160與負荷中心130分開提供。控制器140可以與各串部件元件115通信，以便基于每個SM112的性能或操作協(xié)調(diào)每個SM112的輸出以實現(xiàn)期望的功率和整體能量。例如，控制器140可提供單獨的控制信號給每個單獨的串部件元件115，從而動態(tài)地控制在每個SMl 12處的轉(zhuǎn)換。在一個實施例中，每個串部件元件115可包括用于從控制器140接收控制信號的控制和通信模塊。
[0049]在一些實施例中，可以提供單獨的組串控制器(例如，多路控制器140，其位于組串的內(nèi)部或外部，從而每個組串Iio具有相應(yīng)的控制器140)。單獨的組串控制器可以彼此以并聯(lián)和/或串聯(lián)方式連接。在其它實施例中，基于可用于計算和通信的控制器140的帶寬，可將控制器140提供用于多個組串110。在采用多個組串控制器的實施方式中，每個組串控制器可以或不可以彼此直接通信。在這類情況下，多個組串控制器還可以與主控制器140通信。
[0050]基于由控制器140提供的控制信號，可以使一個或多個組串110中的每一個向負荷中心130輸出具有一定相位的一定的AC電壓。源自組串110的輸出(例如，源自各SMll2的匯集輸出)可被提供給相應(yīng)的電網(wǎng)連接濾波器150，其隨后與相應(yīng)的電網(wǎng)斷開/保護160連接。在一些實施例中，多個組串110可被耦接至單個電網(wǎng)連接濾波器150和/或單個電網(wǎng)斷開/保護160。電網(wǎng)連接濾波器150可被耦接至組串110以提供接口，該接口用于將源自組串110的輸出(例如，電壓和/或電流總量)提供給現(xiàn)有輸電網(wǎng)絡(luò)170 (例如，從各SM112輸出的電流的總量可流過電網(wǎng)連接濾波器150)。在一些實施例中，負荷中心130可提供接口，該接口用于將源自組串110的輸出提供給獨立電力系統(tǒng)、AC電動機、和/或AC電阻負荷之一(例如，而不是將組串110耦接至電網(wǎng)170)。
[0051]在一些實施例中，電網(wǎng)連接濾波器150被耦接至電網(wǎng)斷開/保護160。在電網(wǎng)故障和/或低或高PV狀態(tài)的情況期間，電網(wǎng)斷開/保護160可提供對系統(tǒng)100的保護。在這些故障狀態(tài)下，控制器140可經(jīng)由電網(wǎng)斷開/保護160在電路中產(chǎn)生中斷，以保護系統(tǒng)100?；蛘?，電網(wǎng)斷開/保護控制機制可以獨立于組串控制器140并且可以位于電網(wǎng)斷開/保護塊160的內(nèi)部。例如，負荷中心130可以是居民或工業(yè)建筑的終端盒或斷路器的至少一部分。電網(wǎng)斷開/保護160可包括一個或多個電網(wǎng)斷開開關(guān)(以及一個或多個電感器)，其在電網(wǎng)故障和/或低或高PV狀態(tài)期間可由控制器140或者由其在160內(nèi)部自有的斷開/保護控制器控制。
[0052]根據(jù)一個或多個實施例，系統(tǒng)100可以是太陽能光伏能量收集和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。例如，組串110可包括多個SM，其中每個電壓源120可以是PV電池板。在該實施例中，源自PV電池板的能量可以被最大化并且負荷中心130可提供電網(wǎng)170接口和同步能力(例如，稱之為分布式AC耦接功率最大化器或簡稱為AC-疊加)。對諸如需要多種能量或電源優(yōu)化的基于電池單元或超級電容器的能量儲存系統(tǒng)之類的其它電網(wǎng)交互或負荷應(yīng)用而言，在滿足所需的功率需求的同時，相似的架構(gòu)可解決和優(yōu)化各電池單元或超級電容的充電和放電性能。此外，該系統(tǒng)或方法可滿足燃料電池發(fā)電組的需求，即，可在滿足負載功率需求的同時區(qū)別地對待不同的燃料電池的變化。
[0053]通過控制組串110中的各SM112的輸出，系統(tǒng)100可針對各種不同使用，改善和增強收集和轉(zhuǎn)換能量的性能。
[0054]圖2A至圖2D示出了根據(jù)一個實施例的逆變器或微型逆變器。圖2A中的逆變器210可包括在一個或多個串部件中，以將DC能量轉(zhuǎn)換為AC能量。例如，逆變器210的DC端可與PV電池板連接，以接收源自PV電池板的輸出。圖2B中的逆變器220和圖2C中的逆變器230也示出了可包括在多個串部件中的逆變器。在一些實施例中，逆變器220和230可包括其它元件和/或電路(為了簡化起見未示出)。
[0055]圖2D示出了可包括在一個或多個串部件中的另一個逆變器240。其它元件可包括在逆變器240中。例如，逆變器或微型逆變器240可表示包括在(圖1中的)串部件(SM)112中的逆變器，或者可表示還與電壓升壓或降壓電路(B卩，執(zhí)行電壓升壓或降壓操作的電路)耦接的逆變器/微型逆變器。在一個實施例中，電壓升壓或降壓電路可從控制器140接收控制信號，以便基于各PV電池板的性能，將源自各PV電池板的功率分別路由到，例如，電網(wǎng)。此外，逆變器210、220、230、240中的每一個還可針對單相電力系統(tǒng)(l_ph)、三相電力系統(tǒng)(3-ph)或其它多相電力系統(tǒng)配置。
[0056]圖3A至圖3B示出了根據(jù)不同的實施例的包括負荷中心或終端盒的能量收集和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的示例。諸如通過圖3A至圖3B的實施例描述的系統(tǒng)可通過使用，例如，與圖1和圖2的實施例一起描述的元件,來實施。圖3A示出了包括與負荷中心或終端盒320稱接的組串310的系統(tǒng)300。額外的組串310可與負荷中心320耦接，但是為了簡化起見未在圖3A中示出(例如，負荷中心320可與一個、兩個、三個、四個、二十個、三十個、五十個或更多的組串310耦接)。組串310可與負荷中心320以并聯(lián)方式、串聯(lián)方式、或其任意組合的方式率禹接。
[0057]每個組串310包括以串聯(lián)方式彼此耦接的一個或多個串部件(SM)312。盡管如此，在不同的實施方式中，SM312能以并聯(lián)方式、串聯(lián)方式、或以其任意組合的方式彼此耦接。在一個實施例中，每個SM312可包括DC-AC逆變器或微型逆變器314，其與電壓源316 (例如，PV電池板)耦接。電壓源316可將DC輸出提供至微型逆變器314，從而使得每個SM312可向組串310輸出AC電壓。每個SM312可輸出低電壓，其可包括本申請中描述的任意電壓值。
[0058]在圖3A和圖3B中示出的串部件元件314，例如，可以配置用于單相電力系統(tǒng)或諸如三相電力系統(tǒng)之類的多相電力系統(tǒng)。為實施三相組串部件元件314的實施例，組串310和SM312的配置可需要更多的元件，例如更多的開關(guān)和/或磁性元件，并且可需要特殊的走線布置。為了簡化起見，本申請中討論單相實施方式。
[0059]在一些實施例中，每個太陽能PV能量收集和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)300可提供單個負荷中心320?；蛘?，可提供多個負荷中心320。在這種實施方式中，多個負荷中心320可以以并聯(lián)方式、串聯(lián)方式、或其組合的方式彼此連接。負荷中心320可包括一個或多個斷路器322、一個或多個電網(wǎng)斷開開關(guān)324、以及一個或多個磁性元件326 (例如，一個或多個電感器)。在一些情況下，負荷中心320可包括開關(guān)裝置或為開關(guān)裝置的一部分，并且可以將沿著開關(guān)裝置的一個、兩個、或更多個電感器用作無源元件。負荷中心320還可包括控制器(或者，多個控制器，例如每個組串310 —個控制器)，其提供控制組串310的匯集的AC輸出和/或單獨的SM312的單獨的AC輸出的命令。此外，所述控制器可提供，例如，控制信號328，其控制系統(tǒng)300的功率因數(shù)(PF)和/或控制系統(tǒng)300的最大功率點追蹤(MPPT)。在電網(wǎng)故障和/或低或高PV狀態(tài)的情況期間，所述控制器通過控制一個或多個電網(wǎng)斷開開關(guān)324可在電路中產(chǎn)生中斷。
[0060]負荷中心320還可將系統(tǒng)300與現(xiàn)有輸電網(wǎng)絡(luò)330接合。在不同的實施例中，輸電網(wǎng)絡(luò)330可配置用于單相電力系統(tǒng)或三相電力系統(tǒng)。通過控制組串310和各SM312，負荷中心320可使得系統(tǒng)300具有電網(wǎng)兼容性和連接性。
[0061]圖3B示出了包括與中央負荷中心或終端盒320耦接的三個或更多的組串310的系統(tǒng)350。在該實施例中，負荷中心320包括電網(wǎng)接口，其用于將系統(tǒng)350與現(xiàn)有的480V、三相輸電網(wǎng)絡(luò)(未在圖3B中示出)接合。取決于不同的實施方式，基于可用于計算和通信的控制器帶寬，負荷中心320可包括針對三個組串310中的每一個的單獨的組串控制器和/或包括針對多個組串的統(tǒng)一的組串控制器。為了簡化起見，所示三個組串310表示構(gòu)成三相電力系統(tǒng)的三個單相組串，但在現(xiàn)實中，所示三個組串310可以為額外的組串和/或配置來實施三相系統(tǒng)350。在其它實施例中，系統(tǒng)350可包括多個負荷中心320。在這些實施例中，多個負荷中心320可以以并聯(lián)方式、串聯(lián)方式、或其組合的方式彼此連接。[0062]圖4示出了根據(jù)一個實施例的在三相配置中具有單相組串的示例系統(tǒng)。諸如由圖4的實施例描述的系統(tǒng)可使用，例如，與圖1至圖3B的實施例一起描述的元件，來實現(xiàn)。在一個實施例中，每個組串(例如，組串1、組串2、組串3)包括一個或多個串部件410，其以串聯(lián)方式彼此耦接。取決于實施方式，組串可以不同配置彼此連接。
[0063]例如，可使組串在Y-連接的系統(tǒng)中接地，或者使其在Λ連接的系統(tǒng)中不接地并且線-線連接。在一些實施例中，圖4示出的組串可被布置為具有:線-線三相排列的480V、共中線三相連接的277V、低電力單相系統(tǒng)的120V、或者典型住宅單相系統(tǒng)的240V。組串1、組串2、組串3還可被布置為與負荷中心(未在圖4中示出)耦接。
[0064]負荷中心中可安放AC斷線、斷路器、組串控制器和/或主控制器、和/或用于控制各SM410的輸出以及每個組串(例如，組串1、組串2、組串3)的輸出的其它元件。在一些實施例中，負荷中心不需要額外的有源元件，但是可包括與開關(guān)裝置一起的電感器(例如，一個或兩個電感器)(例如，與開關(guān)裝置一起的電感器可被用作無源元件)。在其它實施例中，電網(wǎng)斷開功能可與其它無源元件一起構(gòu)成有源開關(guān)元件。
[0065]此外，圖4所示的系統(tǒng)(以及圖3Α-圖3Β中的系統(tǒng)300、350)可包括提升的電池板堆積因子，即，在相同的家庭運行裝置上的電池板數(shù)量。針對能量收集和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)提供的組串布置可包括圖3Α至圖4中提供的配置，并且可配置用于線-線操作。組串還可處理480Vac(或其它的AC電壓)的——對應(yīng)的電壓。
[0066]由于三相版本系統(tǒng)的復雜的電路實現(xiàn)方式，下文中僅討論單相實施方式。雖然如此，本文的單相實施方式的任何說明同樣可以應(yīng)用至三相實施方式、或任意N相實施方式中，其中N為正整數(shù)或整數(shù)。
[0067]圖5示出了根據(jù)一個實施例的顯示了串部件細節(jié)的示例能量收集和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。在一些實施例中，可以在串部件內(nèi)提供主模塊。在其它實施例中，主模塊可以分布在多個串部件和/或其它元件中。還可以向圖5中示出的主模塊提供額外的模塊。此外，盡管實施例描述了 SM510與同一組串的其它SM510具有一樣的元件，但是為SM510提供的其它實施例包括不同的元件。圖5中的元件或模塊可使得系統(tǒng)500高效地轉(zhuǎn)換能量并最大化功率輸出。
[0068]如討論的，所述能量收集和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的一些目標(例如，當在單相組串配置中配置時)包括:(I)使用最少量的轉(zhuǎn)換級(例如，理想的是一個轉(zhuǎn)換級);(2)使用小型無源元件以降低成本、減輕重量、減小體積以增加功率密度；(3)共享/均衡在同一組串上從串部件到其它串部件的電流；(4)在串部件之間同步電流產(chǎn)生以便將電流與現(xiàn)有輸電網(wǎng)絡(luò)同步；(5)應(yīng)對功率平衡要求(例如，針對串部件的單相連接的額外要求是需要處理電網(wǎng)電流要求的120Hz或兩倍的電網(wǎng)基本頻率的功率，同時保持電池板級的DC操作并針對電網(wǎng)上的60Hz電壓產(chǎn)生60Hz電流)；以及(6)在每個串部件的最大功率點(Pmp)調(diào)整其功率輸出，不考慮其它串部件的功率操作點。在一個實施例中，如圖5中所示的太陽能PV能量收集和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可使用各種不同的元件解決一個或多個目標。在接合至50Hz輸電網(wǎng)絡(luò)的實施例中，可要求功率平衡電路來處理IOOHz功率。
[0069]在系統(tǒng)500中，組串包括以串聯(lián)方式彼此耦接的多個串部件(SM) 510。組串與電網(wǎng)連接濾波器(GCF) 530耦接，GCF530隨后與電網(wǎng)斷開和保護(⑶P) 540連接。在一些實施例中，GCF530和⑶P540可被包括在負荷中心或終端盒(未在圖5中示出)中。GCF530和⑶P540可被配置為提供接口給組串，以將匯集的AC輸出提供給現(xiàn)有的輸電網(wǎng)絡(luò)550。盡管系統(tǒng)500可包括與負荷中心耦接(或與GCF530和/或⑶P540耦接)的多個組串，但為了簡化起見，僅一個組串被示出。
[0070]GCF530可提供接口，其用于將源自組串的輸出(例如，累積的電壓和/或電流)提供給輸電網(wǎng)絡(luò)550。在一個可選的實施例中，負荷中心可提供接口，其用于將源自組串的輸出提供給獨立電力系統(tǒng)、AC電動機、和/或AC電阻負荷之一(例如，而不是將組串耦接至電網(wǎng)550)。⑶P540在電網(wǎng)故障和/或低或高PV狀態(tài)的情況期間，可提供針對系統(tǒng)500的保護。
[0071]根據(jù)一個或多個實施例，單獨的串部件510可包括DC-AC逆變器512、控制模塊514、低通濾波器(LPF)516、組串均流器(SCE)518以及多頻能量耦合器(MFEC)522。在每個SM510中，電壓源520還可與DC-AC逆變器512耦接。在一些實施例中，這些列舉的SM511的元件可以在，例如，串部件元件115，中提供，如關(guān)于圖1的描述。在其它實施例中，多個PV電池板520可與逆變器512和/或單個SM510耦接。DC-AC逆變器512還可包括升壓/降壓電路和/或DC-AC H橋逆變器(未在圖5中示出)。
[0072]系統(tǒng)500還可以是包括多個PV電池板的太陽能PV能量收集和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。每個SM510的電壓源520，例如，可以是PV電池板。作為陽光照射的結(jié)果，例如，PV電池板520可將DC輸出提供至每個SM510的逆變器512。
[0073]在一個實施例中，DC-AC逆變器512可與控制/通信模塊514通信。一個或多個電信號可在DC-AC逆變器512和控制/通信模塊514之間傳遞。電信號可包括能被交換的用于控制DC-AC逆變器512 (以及轉(zhuǎn)而，控制單獨的SM510)的命令信息。例如，所述命令可控制將DC電壓轉(zhuǎn)換為AC電壓相關(guān)的一個或多個參數(shù)。這些參數(shù)可包括DC-AC逆變器512可在其上操作的電壓、和/或DC-AC逆變器512可在其上操作的電流量。在一些實施例中，監(jiān)控信息可從DC-AC逆變器512傳遞至控制/通信模塊514。該監(jiān)控信息可提供反饋至控制/通信模塊514，以便更好的保持或改變提供至DC-AC逆變器512的命令。因此，在每個SM510中，取決于不同的實施方式，可提供從控制/通信模塊514到DC-AC逆變器512的單向通信；可提供從DC-AC逆變器512到控制/通信模塊514的單向通信；或者可提供控制/通信模塊514和DC-AC逆變器512之間的雙向通信。
[0074]控制/通信模塊514還可與其它SM510的其它控制模塊514通信。根據(jù)實施例，控制/通信模塊514可從總控制器接收指令，和/或控制/通信模塊514可允許SM510之間的同步電流產(chǎn)生。在一些實施例中，總控制器可以是組串控制器，其可以與或可以不與系統(tǒng)級的主控制器通信，或者可以是系統(tǒng)500的主控制器。在其它實施例中，SM510之一的控制/通信模塊514可以被動態(tài)地授權(quán)作為主控制/通信模塊514，而組串內(nèi)的其它SM510的其它控制/通信模塊514被配置為從控制/通信模塊515。每個控制/通信模塊514還能夠在其最大功率點或改善的功率點上調(diào)整其各SM510的功率輸出。
[0075]DC-AC逆變器512還可與多頻能量耦合器(MFEC)522通信。當PV電池板520僅產(chǎn)生DC功率時，為了滿足電網(wǎng)上二倍頻率(120Hz)功率的要求，例如，能量存儲可提供DC輸入(源自PV電池板520)和AC輸出(由SM510輸出)之間的必要的功率平衡。此外，因為所述系統(tǒng)可以基于低電壓電路和元件，如果能量存儲發(fā)生于低電壓總線上，則所需的具有高電容的電容器可以非常昂貴。因為儲存在電容器中的能量與電容器電壓的平方成正比，所以有益的是，通過增加能量存儲的電壓來大量減少用于能量存儲的無源元件，即，系統(tǒng)中的電容器。為了減少所需的電容，可以創(chuàng)建更高電壓的總線，其中能量可以儲存在較低電容的電容器中。MFEC522可允許將低成本裝置用于DC需要的能量存儲來使頻率功率平衡加倍。
[0076]在一個實施例中，能量存儲可發(fā)生于串部件級上(例如，在每個SM510處)。在一些情況下，電網(wǎng)需求可以低于由PV電池板520輸送的能量。在該情況下，能量可以通過MFEC522儲存。或者，在電網(wǎng)需求高于由PV電池板520輸送的能量的情況下，可以使用存儲了的能量。MFEC522能夠處理和/或調(diào)節(jié)由電壓源520提供的DC能量和輸送至電網(wǎng)550的AC能量。因為MFEC522可允許電壓增加，其可導致電容減小，所以可將高可靠性電容器用于能量存儲。這可以提供優(yōu)于電解式能量存儲配置的優(yōu)勢。在可選的實施例中，也可以使用電解式能量存儲(或者使用電解式能量存儲來替換高可靠性電容器)。MFEC522，如果同時配合額外電容，則還可提供提升的電網(wǎng)穩(wěn)定性功能，例如，無功功率補償、功率因數(shù)校正、電壓驟降(voltage sag ride through)和/或逐步被公共設(shè)備托管的其它類似的電網(wǎng)擾動預防。
[0077]在一些實施例中，命令/通信信號還可以在MFEC522和DC-AC逆變器512之間交換。這些通信可以是雙向通信，或者可以是從DC-AC逆變器至MFEC522的單向通信/命令，或者反之。在其它實施例中，MFEC522可直接從控制/通信模塊514接收控制信號。使用這些命令信號，MFEC522可被配置為處理電網(wǎng)電流要求的120Hz功率，同時保持PV電池板520的DC功率輸送操作并產(chǎn)生針對電網(wǎng)550上的60Hz電壓的60Hz電流。在一個實施例中，MFEC522能夠處理電網(wǎng)電流要求的任意數(shù)量頻率的功率，同時針對電網(wǎng)550上的電壓產(chǎn)生另一個頻率或同一頻率的電流。在一些情況下，輸出至電網(wǎng)550的頻率功率可以相同于、兩倍于、三倍于、或任意倍數(shù)于電網(wǎng)550上的電壓的頻率電流。MFEC522還可在其最大功率點或在有助于調(diào)整的改善功率點上，調(diào)整SM510的功率輸出。
[0078]每個SM510還可包括組串均流器(SCE) 518。SCE518可配置為使同一組串上的SM518能夠處理相同量的AC電流，以避免任何意外建壓(例如，為了降低用于通信的帶寬要求)。SCE518可防止過量的電流或電壓提升，從而有助于同一組串上從一個SM510到下一個SM510的均衡。這可允許組串的不同SM510之間的電流共享和均衡。通過提供(和/或接收)命令至MFEC522，SCE518還可以與MFEC522通信。例如，SCE518可提供命令至MFEC522，這可引起或有助于其相應(yīng)的SM510的電流共享/均衡。在一些情況下，可以在MFEC522和SCE518之間提供單向或雙向通信。
[0079]根據(jù)一個或多個實施例，每個SM510可包括低通濾波器(LPF)516。LPF516在將頻率高于截止頻率的信號衰減的同時可傳遞低頻信號。衰減量可取決于應(yīng)用和/或特定的信號。LPF516還可以與DC-AC逆變器512、SCE518和/或組串上具有的其它SM510通信，并且可以被配置為與主控制器和/或組串內(nèi)另一個SM510的另一個LPF516通信。在一些情況下，SM510的LPF516可被授權(quán)成為主LPF516 (例如，動態(tài)地)，而組串上其它SM510的其他LPF516被配置為從LPF516。在一個實施例中，LPF516可包括無源元件(例如，小型無源元件)，其可以降低LPF516的成本，減輕其重量，減小其體積，和/或增大其功率密度。
[0080]在一些實施例中，LPF516可將輸出的電流提供給組串具有的其它SM510并且可以提供其高頻被衰減或移除的交流電(例如，LPF516可處理和/或修改從DC-AC逆變器512輸出的電流)。組串具有的不同SM510可將由組串上的SM510提供的電流傳送至負荷中心(例如，匯集由組串上的各SM510提供的電流以產(chǎn)生組串匯集電流)。在一些情況下，匯集的輸出可流過GCF530和/或⑶P540。源自每個單獨的(或者一個或多個)SM510的電流在到達組串前可流過一個或多個LPF516和/或其它類型的濾波器。
[0081]圖6示出了根據(jù)一個實施例的如圖5中描述的串部件的細節(jié)圖。例如，串部件600可表示如圖1至圖5中描述的串部件。在一個實施例中，串部件600可包括MFEC610、SCE620、LPF630、DC-AC逆變器640 (例如，單級逆變器)、PV電池板(或其它電壓源)650、以及高頻開關(guān)紋波電容器660。DC-AC逆變器640在其它實施例中可以是多級逆變器。LPF630還可包括電流整形電感器(CSI) 632和濾波電容器634。其它元件可與串部件600 —起提供，但是為了簡化起見未示出。
[0082]在一些實施例中，串部件600的一個或多個元件可包括如圖6中所示的高壓(HV)和低壓(LV)元件兩者。HV元件可包括金屬氧化物半導體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)和/或帶反并聯(lián)超快二極管的柵絕緣雙極型晶體管(IGBT)，而LV元件可包括MOSFET和/或肖特基二極管組合。取決于實施方式，采用MOSFET具有優(yōu)勢。例如，MOSFET可允許電流反向流動，可比IGBT更廉價，和/或可比IGBT允許更快的開關(guān)速度。在串部件600中使用的低電壓可允許使用M0SFET。此外，為了進一步改善轉(zhuǎn)換效率，可以將柵極驅(qū)動能量回收電路用于電源開關(guān)。該柵極能量在傳統(tǒng)的基于IGBT的集中式逆變器和微型逆變器中一般被耗散，這是由于在較慢開關(guān)速度的半導體開關(guān)周圍設(shè)計這類電路的困難(因為需要較大的無功元件)引起的。級DC-AC逆變器640的基于MOSFET的實施方式還可從使用兩種不同類型的MOSFET中獲益，這兩種不同類型的MOSFET中，一種被優(yōu)化用于更高的開關(guān)速度，另一種被優(yōu)化用于低導通壓降(low conduction drop)。例如,第一種類型可允許高開關(guān)頻率脈寬調(diào)制的實施，而另一種類型可允許在低導通壓降處針對電網(wǎng)AC電流方向的反向提供電網(wǎng)頻率變換。
[0083]根據(jù)實施例，串部件600的MFEC610可包括高電壓電源612。例如，在一些情況下，對于PV功率的每1W，MFEC610可儲存大約2.65mJ (如果只需要MFEC610向電網(wǎng)提供120Hz分量的功率并且假設(shè)電路中無損耗)。因而，對于通常使用的產(chǎn)生240W功率的太陽能電池板，MFEC610可具有充足的儲存能力，至少可儲存0.636J。如果對MFEC610加入額外的要求，如前所述，則可相應(yīng)地補充能量儲存要求。
[0084]SCE620可與MFEC610耦接。在一些實施例中，如果只需要能量從AC端被提取至高電壓存儲612，則SCE620可用2-象限/單向變換器電路實現(xiàn)。在一些實施例中，SCE620可以是雙向4-象限變換器電路。雙向SCE620在保持跨越串部件600的輸出端(例如，LPF630的AC電容)的60Hz電壓波形方面很有用。如果穿過LPF630的電感器632的60Hz電流與組串的60Hz電流不匹配，則SCE620可針對低頻(60Hz)電流提供低阻抗路徑。然后，可獲得不匹配電流的能量并將其儲存在高電壓電容存儲612內(nèi)，之后將其再利用至主功率流電路系統(tǒng)。此外，SCE620可被配置為處理對應(yīng)于LPF電流整形電感器632中的零點幾安培的非常低的能量。
[0085]串部件600的LPF630可以是2極濾波器。在其它實施例中，可以在串部件600中使用其它類型的濾波器。LPF630可包括一個或多個CSI632。在一些實施例中，兩個或兩個以上的CSI632可被包括在LPF630內(nèi)。
[0086]根據(jù)實施例，在任意設(shè)施中(例如，任意住宅或工業(yè)設(shè)施)，在組串操作過程期間，由于甚至在同一批的PV電池板中PV電池板性能的不同，單獨的SM可在不同的改善/最大功率點(Pmp)處操作(例如，一個SM可以與同一組串的另一個SM操作在不同的Pmp)。因而，所述系統(tǒng)可以被配置為在其相應(yīng)的Pmp處調(diào)整每個SM的功率輸出。在一些實施例中，一些SM可以在較低的功率點操作，而其它的SM可以在較高的功率點操作。在一些情況下，在較低的功率點操作的SM可以被認為是“較弱(weaker)”SM，而在較高功率點操作的SM可以被認為是“較強” SM。在這類情形下，較弱SM可能需要如較強SM要求的能夠處理較高的組串電流。這可允許較強SM在較高的功率點操作，同時較弱SM在其比較強SM的功率點低的功率點Pmp操作。
[0087]此外，對于PV電池板，最大功率點或Pmp可以由一定的Vmp和Imp定義，其中Vmp=最大功率處的電壓，類似地，其中Imp等于最大功率處的電流。PV電池板可能需要被偏置，以使得其在Vmp電壓處傳送Imp電流。電壓可被固定或針對特定的SM定義。利用DC-AC逆變器640的輸入端處定義的Vmp,對于相同的功率輸入Pmp,輸出電流(AC)也固定。
[0088]因此，可以實施一種機制，以使得與Vmp相比，到DC-AC逆變器640的輸入可以被改變(例如，被降低或降壓)，并且對于同一 Pmp，在SM的輸出端允許較高的電流(例如，AC)。優(yōu)選地，該機制可以使輸入電壓被降壓，或者，該機制可以使輸入電壓被升壓，從而可以允許較低的電流速度。這可以通過如圖6中示出的“降壓型”轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)。另一方面，如果需要升壓操作，則可以采用“升壓型”轉(zhuǎn)換器。例如，可以提供升壓或降壓電路以針對組串內(nèi)的PV電池板性能變化進行調(diào)整，同時組串電流被保持在期望水平。
[0089]可以根據(jù)所述能量收集和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的實施例提供部件功率不匹配解析器(MPMR)670，其可以是升壓或降壓電路。MPMR670可以被插入到圖6的PV+點和DC+點之間。在一定條件下，并且基于較高或較低性能的電池板的能力，MPMR670有助于使組串控制器或主控制器有區(qū)別地將源自電池板的功率路由至電網(wǎng)。在其它實施例中，DC/AC H橋逆變器也可被包括在串部件600中。MPMR670是高效操作的同步降壓電路。在可選實施例中，可使用其它升壓或降壓電路配置。也可在串部件600中使用能夠改變(例如，減小或增大)輸入的電路。
[0090]在一個實施例中，MPMR670可以被配置為僅當串部件600操作上弱于組串中其它SM時操作。此外，當升壓或降壓電路處于操作中時，因為DC-AC逆變器640被允許以接近I的調(diào)制指數(shù)操作，所以DC-AC逆變器640可最有效地操作。之后，可以通過升壓或降壓電路調(diào)制AC電壓波形幅度。
[0091]方法
[0092]圖7示出了根據(jù)一個實施例的用于收集和轉(zhuǎn)換能量的示例方法。諸如圖7的實施例描述的方法可以使用，例如，與圖1至圖6的實施例一起描述的元件，來實現(xiàn)。因此，對圖1至圖6的元件的參考是為了示出執(zhí)行將要描述的步驟或子步驟的合適元素或元件。
[0093]根據(jù)實施例，所述系統(tǒng)包括一個或多個組串，每個組串具有以串聯(lián)方式相互耦接的多個串部件。對于每個SM，DC能量被從SM的電壓源提供至SM的串部件元件(步驟710)。在一些實施例中，電壓源可以是PV電池板，其響應(yīng)于電池板上接收的陽光產(chǎn)生DC電壓。PV電池板可以與DC-AC逆變器(或微型逆變器)耦接，以使得DC電壓可以被轉(zhuǎn)換成AC電壓。在其它實施例中，PV電池板可以首先與諸如升壓或降壓電路之類的DC-DC變換器耦接，以使得DC電壓在被提供至DC-AC逆變器之前可以被升壓或降壓。
[0094]通過DC-AC逆變器，DC能量被轉(zhuǎn)換成AC能量(步驟720)。DC-AC逆變器可執(zhí)行單級轉(zhuǎn)換；然而，在其它實施例中，DC-AC逆變器可以是多級轉(zhuǎn)換器。對于每個SM，DC能量可以基于由系統(tǒng)的一個或多個控制器監(jiān)控的當前狀態(tài)被轉(zhuǎn)換(子步驟722)。該當前狀態(tài)可包括特定SM的PV電池板、特定SM、其它SM的PV電池板、同一組串上的其它SM、整個組串、與組串耦接的負荷中心、其它組串、以及輸電網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)。取決于這些條件，所述一個或多個控制器可提供控制信號(子步驟724)至每個SM的不同元件，以便控制特定組串上的各SM的輸出。
[0095]匯集的輸出之后被提供至負荷中心和/或電網(wǎng)接口(步驟730)。該輸出可被負荷中心的元件(例如GCF和/或⑶P)處理。因而，該方法使得PV電池板級的DC能量在單級轉(zhuǎn)換中被轉(zhuǎn)換為AC能量，并且使得源自每個SM的輸出在組串上被匯集或合并，以便與輸電網(wǎng)絡(luò)耦合。
[0096]額外的系統(tǒng)特征
[0097]圖8示出了在一個或多個實施例中可被包括在能量收集和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的同步電網(wǎng)跟蹤器的示例。同步電網(wǎng)跟蹤器(SGT) 800可被包括在圖1至圖7的能量收集和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的不同實施例中。SGT800還可采用與圖1至圖7的實施例一起描述的一個或多個元件實施。在一個實施例中，SGT800可被包括在太陽能PV能量收集和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)內(nèi)。然而，在一些情況下，在系統(tǒng)中可能不需要SGT800 (例如，假如在系統(tǒng)中實施了如下描述的集成的組串功率控制器(ISPC))。
[0098]根據(jù)實施例，同步電網(wǎng)跟蹤器可以被配置為監(jiān)控與能量收集系統(tǒng)接合的現(xiàn)有輸電網(wǎng)絡(luò)810的狀態(tài)(例如，電壓、電流、相位)。SGT800可使用組串、串部件、和/或負荷中心的現(xiàn)有元件，例如組串均流器(SCE) 860 (諸如圖5和圖6中描述的)，以使得串部件能夠與公用電網(wǎng)810同步。同步可通過下列廣播信號實現(xiàn)，其包括實際量測的電網(wǎng)電壓或特定組串上的電壓。廣播信號可以通過通信網(wǎng)關(guān)提供，通信網(wǎng)關(guān)一般是太陽能系統(tǒng)設(shè)施中的單點并且能夠監(jiān)控電網(wǎng)電壓波形?；诓煌膶嵤├?，電網(wǎng)信號815可以是廣播信號或可以從至少一部分廣播信號導出(例如，在120Hz處被快速地平均)。
[0099]SCE860可監(jiān)控低通濾波器(LPF)(諸如在圖5和圖6中描述的)的濾波電容器(CF)上的電壓，并且相應(yīng)地能夠基于實際量測的電容器電壓相對于廣播信號的誤差，向電容器注入能量或從電容器提取能量。在包含足夠的關(guān)于公用電網(wǎng)電壓狀態(tài)的信息方面，600Hz的更新速率可能足夠。在其它實施例中，SGT800可以使用具有任意數(shù)值的其它更新速率，包括但是不限于:2400Hz、2000Hz、1800Hz、1500Hz、1200Hz、900Hz、或 300Hz。取決于電網(wǎng)狀態(tài)，廣播有效(rms)電壓、頻率(例如，每60Hz或120Hz被更新一次)、和/或零交叉(zero-cross)信息也可能足夠。關(guān)于電網(wǎng)狀態(tài)的必要和/或充分的信息可被提供給各串部件。在一些情況下，廣播信號815可被SCE860、LPF、和/或控制/通信模塊(參見圖5和圖6)接收。
[0100]在一些實施例中，跟蹤電網(wǎng)810必須的基準波形的相位信息可以通過鎖相環(huán)(PLL) 820合成，鎖相環(huán)820可以關(guān)于包含在廣播監(jiān)控信號815 (例如，600Hz廣播信號)中的電網(wǎng)頻率/相位信息的變化，更新用于SGT800的基準波形。受鎖信號(locked signal)825可以從PLL820提供至振幅縮放因子(A)830。根據(jù)實施例，振幅縮放因子可基于電網(wǎng)信號810并且以特定頻率(例如，以60Hz或120Hz)被平均。該信號之后被提供至比例積分(PI)控制器850。或者，在其它實施例中，可以使用其它控制器(例如，比例積分微分(PID)控制器、H)控制器、P控制器、或I控制器)。電流855被提供至SCE860，其幫助串部件與電網(wǎng)810同步和/或?qū)崿F(xiàn)電流均衡。該電流(iCF)之后可流至Gcf (s)模塊870，其是輸出為電容器電壓Vcf的濾波電容器的傳輸函數(shù)。電壓測量值Vcf之后通過反饋回路反饋并被(經(jīng)由加法操作840)相加。在一些實施例中，在Vcf將匹配電網(wǎng)電壓的情況下，反饋的信號可以被濾波和增益模塊880 (例如，經(jīng)歷濾波和/或增益)處理。
[0101]SCE860可被配置為至少執(zhí)行兩個單獨的功能:(1)均衡組串電流；以及(2)同時跟蹤電網(wǎng)電壓。SCE860可以通過監(jiān)控單個參數(shù)、或一個或者多個參數(shù)執(zhí)行上述功能。在一些實施例中，所述參數(shù)可以是LPF電容器Cf的電壓Vcf。該電壓可以與電網(wǎng)電壓同步地被人工維持，以建立觀察每個串部件的小電網(wǎng)環(huán)境。在一個實施例中，SGT800顯著地簡化了平衡電流、電壓以及最終功率的內(nèi)部部件通信和組串控制機制。
[0102]圖9A至圖9B示出了根據(jù)實施例的能量收集和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的功率流表示。該表示示出了在不同實施例中描述的能量收集系統(tǒng)的在不同頻率上的功率流。
[0103]圖9A示出了不同頻率的功率流表示。提供的文字說明示出了功率流表示900的哪條線對應(yīng)于:(I) 60Hz電流路徑；(2)開關(guān)頻率和120Hz電流路徑；以及(3) DC電流路徑。在描述的實施例中，提供了多個SM，其中每個SM包括PV電池板、DC/DC變換器(升壓或降壓電路)、MFEC、逆變器、SCE、以及SGT。每個組串部件提供單個AC輸出(例如，Vcgl, Vcg2)0串部件的匯集輸出(即，組串的輸出)可以被提供至GCF。
[0104]表示900示出了各部件之中保持相同或基本相似的量。例如，60Hz環(huán)境的ijt)、iEC (t)是一致的，以及從SM到SM以及到電網(wǎng)，ig (t)保持不變。表示900還示出了均一功率因數(shù)91、以及針對60Hz電流的高阻抗路徑920。
[0105]圖9B示出了只有60Hz電流和電壓的簡化的功率流表示。和圖9A—樣，提供的文字說明示出了功率流表示950的哪條線對應(yīng)于:(l)60Hz電流路徑；(2)開關(guān)頻率和120Hz電流路徑；以及(3) DC電流路徑。
[0106]圖10示出了根據(jù)一個實施例的能量收集系統(tǒng)的功率控制器。為了描述本申請的一些部分，提供下列術(shù)語。僅通過示例方式而非限制方式提供這些術(shù)語。組串組成模塊的術(shù)語可包括下列術(shù)語。
[0107]串部件、或部件、或SM:SM包括諸如PV電池板之類的電壓源、以及諸如DC-AC逆變器、SCE、SGT、MFEC, MPMR模塊之類的轉(zhuǎn)換元件。
[0108]電流管理員(CA):這是可基于串部件的強度規(guī)模(scale of strength，SOS)排名動態(tài)地分配給組串上的串部件的一個功能。SOS可以被按如下方法確定:相同電網(wǎng)電流的最低PV電壓=最低的SOS排名；相同電網(wǎng)電流的最高PV電壓=最高的SOS排名。在任意給定時間，最低排名的部件可以被確定為組串CA，直到其達到其最大功率點(MPP)為止，并將其管理功能傳給下一個最低排名的部件。
[0109]電壓補償器(VC):這同樣是可以基于串部件的強度規(guī)模(SOS)排名動態(tài)地分配給組串上的串部件的一個功能。最高排名的SOS部件可以被分配實現(xiàn)與輸電網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的組串電壓間隙的任務(wù)?？梢栽趯㈦娋W(wǎng)電壓與如圖9B中示出的部件輸出AC電壓Veg的總和比較之后通過使用兩個電網(wǎng)耦合器(后面定義)來確定該電壓間隙。在不同的實施例中，CA功能和VC功能兩者可以合并并由單個SM操作，或者可以由多個SM操作。
[0110]電網(wǎng)耦合器(GC):每個組串可以有兩個電網(wǎng)耦合器，其試圖將組串的每側(cè)與電網(wǎng)的每端結(jié)合(例如，經(jīng)由負荷中心和/或電網(wǎng)接口)。耦合器可測量每個電網(wǎng)端相對于已知共基準點(例如接地)的共模電壓。耦合器可以廣播或可以不廣播共模電壓和/或?qū)⒐材ｋ妷簜鬟f給其它元件。在一些實施例中，當組串是“空載”時，即，當組串連接至電網(wǎng)但是沒有輸出功率時，通過兩個GC測量的電壓差可以(以幅度和/或相位)表示電網(wǎng)電壓波形。
[0111]繼續(xù)參考圖10，功率控制器1000可提供用于如圖1至圖9B的實施例中描述的能量收集和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。功率控制器1000可以是集成的組串功率控制器(ISPC)。在系統(tǒng)包括ISPC功率控制器1000的一些實施例中，SCE和/或SGT可能不是必須的?；蛘?，可在系統(tǒng)中與SCE和/或SGT —起提供ISPC。
[0112]在一個實施例中，功率控制器1000可包括電流管理員電壓補償器(CAVC) 1010。CAVClO 10可執(zhí)行上述CA和VC的功能，并且在一些實施例中，可以由功率控制器代替單獨的串部件而基于SOS排名執(zhí)行上述CA和VC的功能。CAVC1010可以與一個或多個串部件
【權(quán)利要求】
1.一種能量收集系統(tǒng)的電路，其包括: 一個或多個組串，其與電力負荷耦接，所述一個或多個組串中的每一個包括以串聯(lián)方式彼此耦接的一個或多個串部件，其中所述一個或多個串部件中的每一個包括:(i)連接件，其從能量輸出裝置接收輸出；以及(ii)逆變器，其被配置為將所述能量輸出裝置的輸出轉(zhuǎn)換為交流電(AC)能量；以及 控制器，其通過控制所述一個或多個串部件，來控制由所述一個或多個組串提供的輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述一個或多個串部件中的每一個進一步包括控制電路，用以從所述控制器接收一個或多個命令。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述控制器通過控制所述一個或多個串部件中的每一個的串部件輸出電壓、串部件輸出電流、或串部件輸出功率中的至少一個來控制所述輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述電力負荷進一步包括電網(wǎng)接口，用以將所述能量收集系統(tǒng)耦接至輸電網(wǎng)絡(luò)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電路，其中所述電力負荷進一步包括由所述控制器控制的一個或多個電網(wǎng)斷開開關(guān)， 并且其中所述控制器被配置為在故障狀態(tài)期間使得所述一個或多個電網(wǎng)斷開開關(guān)改變狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電路，其中通過所述一個或多個串部件中的每一個的逆變器轉(zhuǎn)換的所述AC能量具有下列特性中的至少一個:(i) AC電壓輸出，其幅度基于相應(yīng)串部件的輸入能量源或儲存的電壓或電流幅度或功率或能量提供和吸收能力中的至少其一；(ii)相位輸出，其基于所述輸電網(wǎng)絡(luò)的相位頻率輸出，其基于所述輸電網(wǎng)絡(luò)的頻率。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電路，其中所述一個或多個串部件中的每一個進一步包括功率平衡電路，其被配置為使得由能量輸出裝置提供的所述輸出與將被傳送至所述輸電網(wǎng)絡(luò)的所述AC能量平衡。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述一個或多個串部件中的每一個進一步包括均流電路，其被配置為控制各個串部件將要輸出的電流量。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述控制器包括以下電路中的至少一個:均流電路，其被配置為控制所述一個或多個串部件中的每一個將要輸出的電流量；或電壓補償電路，其被配置為控制所述一個或多個串部件中的每一個將要輸出的電壓量。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述能量輸出裝置包括光伏(PV)電池板、或其它能量收集或產(chǎn)生裝置。
11.一種能量收集系統(tǒng)，其包括: 電力負荷； 一個或多個組串，其與所述電力負荷連接，所述一個或多個組串中的每一個包括以串聯(lián)方式彼此耦接的一個或多個串部件，其中所述一個或多個串部件中的每一個包括:(i)連接件，其從能量輸出裝置接收輸出；以及(ii)逆變器，其被配置為將所述能量輸出裝置的輸出轉(zhuǎn)換為交流電(AC)能量；以及 控制器，其通過控制所述一個或多個串部件，來控制由所述一個或多個組串提供的輸出。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的能量收集系統(tǒng)，其中所述一個或多個串部件中的每一個進一步包括控制電路，其被配置為從所述控制器接收一個或多個命令以控制相應(yīng)的串部件。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的能量收集系統(tǒng)，其中所述一個或多個串部件中的每一個進一步包括DC-DC變換器，其被配置為將由所述能量輸出裝置提供的DC能量升壓或降壓。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的能量收集系統(tǒng)，其中所述電力負荷進一步包括電網(wǎng)接口，用以將所述能量收集系統(tǒng)耦接至輸電網(wǎng)絡(luò)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的能量收集系統(tǒng)，其中所述電力負荷進一步包括由所述控制器控制的一個或多個電網(wǎng)斷開開關(guān)，所述控制器在故障狀態(tài)期間使得所述一個或多個電網(wǎng)斷開開關(guān)改變狀態(tài)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的能量收集系統(tǒng)，其中通過所述一個或多個串部件中的每一個的逆變器轉(zhuǎn)換的所述AC能量具有下列特性中的至少一個:(i) AC電壓輸出，其幅度基于相應(yīng)串部件的輸入能量源或儲存的電壓或電流幅度或功率或能量提供和吸收能力中的至少一個；(?)相位輸出，其基于所述輸電網(wǎng)絡(luò)的相位；或(:^:0頻率輸出，其基于所述輸電網(wǎng)絡(luò)的頻率。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的能量收集系統(tǒng)，其中所述一個或多個串部件中的每一個進一步包括功率平衡電路，其被配置為使得由能量輸出裝置提供的所述輸出與將被傳送至所述輸電網(wǎng)絡(luò)的所述AC能量平衡。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的能量收集系統(tǒng)，其中所述一個或多個串部件中的每一個進一步包括均流電路，其被配置為控制相應(yīng)串部件將要輸出的電流量。
19.根據(jù)權(quán)利要求1`1所述的能量收集系統(tǒng)，其中所述控制器包括以下電路中的至少一個:均流電路，其被配置為控制所述一個或多個串部件中的每一個將要輸出的電流量；或電壓補償電路，其被配置為控制所述一個或多個串部件中的每一個將要輸出的電壓量。
20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的能量收集系統(tǒng)，其中所述能量輸出裝置包括光伏(PV)電池板或其它能量收集和產(chǎn)生裝置。
【文檔編號】H02J3/36GK103782471SQ201280044009
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月11日
【發(fā)明者】希貝希斯·博瓦米克 申請人:賽恩沃茨公司