包括發(fā)電裝置的集群的電站的構造的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及包括發(fā)電裝置的集群的電站的構造。具有充脹的反射器的形式的太陽能會聚器將光會聚到光電接收器上。多個會聚器被分組為共享控制電路以及支持結構的串聯(lián)集群。各個會聚器通過對該串聯(lián)連接被分路的電流進行控制的平衡控制器而保持在它們的最大功率點。來自集群的DC電流被傳遞適中的距離到達中央逆變器。使用空氣間隔的雙絞線對來使得傳輸線的電感最大化，從而增強升壓型三相逆變器的性能。集群的輸出保持與協(xié)同定位在中央位置的大規(guī)模交錯陣列中的各個逆變器分離。升壓變壓器將逆變器電壓轉換為電網(wǎng)電壓，并且小的變壓器在接收器與接收器不平衡電流方面提供了隔離和升壓，該接收器與接收器不平衡電流通常小于總電流的20％。
【專利說明】包括發(fā)電裝置的集群的電站的構造
[0001]本申請是申請日為2010年5月19日、申請?zhí)枮?01080032669.9、發(fā)明名稱為“包括發(fā)電裝置的集群的電站的構造”的中國專利申請的分案申請。
_2] 相關申請的交叉引用
[0003]本申請要求享有2009年5月19日遞交的美國臨時申請N0.61/179，606的優(yōu)先權并通過引用將其全部結合在這里。本申請也涉及以下申請，其中每一者都通過引用結合在這里:2007年8月24日遞交的美國專利申請N0.11/844, 888 ;2007年8月22日遞交的美國專利申請N0.11/843，531 ;2007年8月24日遞交的美國專利申請N0.11/844,877 ；2007年8月22日遞交的美國專利申請N0.11/843,549 ;2010年I月28日遞交的美國專利申請N0.61/299，124 ;以及2010年3月3日遞交的美國專利申請N0.61/310，228。

【背景技術】
[0004]太陽能是豐富并且是可持續(xù)的。然而，使用太陽能給電網(wǎng)供電可能存在某些挑戰(zhàn)。
[0005]例如，光電池通常在由電池的特性和照明量決定的具體電壓和電流下產生最大功率。離開該最大功率點，電池的轉換效率下降。
[0006]公用工程規(guī)模電站可以包括展開數(shù)個平方公里的、數(shù)以千計的這種電池。采用這種大尺寸構造，可能難以使得整個電站在峰值效率下工作。
[0007]此外，來自光電池的輸出通常被處理以產生交流電流，以輸出到電力網(wǎng)。這可能難以管理這種大量的離散的PV電池。
[0008]最后，太陽能電站必須在不理想條件的范圍下工作。非理想條件的示例包括缺乏充足的陽光，并且可能在電力網(wǎng)上產生儲運消耗。
[0009]因此，本發(fā)明的實施例涉及用于能夠在最大生產率或接近最大生產率下工作的光電電站的成本優(yōu)化的構造。本發(fā)明的實施例可以在不利條件(諸如電網(wǎng)儲運消耗或缺乏充足陽光)下繼續(xù)發(fā)揮功能。


【發(fā)明內容】

[0010]一種電站系統(tǒng)構造，采用的技術減小了由其元件可能是非傳統(tǒng)的功率系統(tǒng)所施加的平準化能量成本。在一個實施例中，具有充脹式的反射器形式的太陽能會聚器將光會聚到高集成度光電接收器上。多個這些會聚器被分組為共享控制電路以及支持結構的串聯(lián)集群。各個會聚器通過對該串聯(lián)連接被分路的電流進行控制的平衡控制器而保持在它們的最大功率點。來自集群的DC電流被傳遞適中的距離(例如，300-1000m)到達中央逆變器。使用空氣間隔的雙絞線對來使得傳輸線的電感最大化，從而增強升壓型三相逆變器的性能。集群的輸出保持與協(xié)同定位在中央位置的大規(guī)模交錯陣列中的各個逆變器分立。升壓變壓器將逆變器電壓轉換為電網(wǎng)電壓，并且小的變壓器在接收器與接收器不平衡電流(通常小于總電流的20%)方面提供了隔離和升壓。為了方便部署，這些大規(guī)模逆變器陣列可以在標準裝運容器中預組裝并且在機架安裝件中測試。
[0011]參照以下的文字和附圖更加詳細地描述本發(fā)明的這些和其他實施例，以及其他特征和一些潛在優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1A示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的平衡電路的布置，其支持N個接收器的集群。
[0013]圖1B示出了串聯(lián)接收器的傳統(tǒng)集群。
[0014]圖1C示出了在接收器的集群中處理功率不平衡的傳統(tǒng)方法。
[0015]圖1D示出了其中最大功率點跟蹤切換器被串聯(lián)連接的傳統(tǒng)集群。
[0016]圖1E示出了可以在各個接收器之間、在不需要彼此的直接連接或與功率總線的連接的情況下、雙向通過電流的平衡器電路的可選布置。
[0017]圖2A示出了其中用于各個接收器的平衡器電路分立的平衡器電路布置。
[0018]圖2AA示出了用于雙向功率流的雙向隔離逆程轉換器的簡化示意圖。
[0019]圖2AB示出了用于雙向功率流的半橋雙向轉換器的簡化示意圖。
[0020]圖2AC示出了用于雙向功率流的雙向Cuk轉換器的簡化示意圖。
[0021]圖2B示出了其中采用了單個多支線(tap)變壓器的可選布置或平衡器電路。
[0022]圖2C示出了采用主動整流橋的平衡器電路。
[0023]圖2D示出了采用具有隔離連接繞組的變壓器的平衡器電路。
[0024]圖2EA示出了單向隔離的逆程轉換器的簡化示意圖。
[0025]圖2EB示出了單向雙切換器正向隔離轉換器的簡化示意圖。
[0026]圖2EC示出了雙向隔離Cuk轉換器電路的簡化示意圖。
[0027]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的電站布局的實施例的圖。
[0028]圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的電站的簡化圖。
[0029]圖3AA-圖3AE示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的集群電壓的布置。
[0030]圖4A示出了一對DC傳輸線的圖。
[0031]圖4B示出了由聚合物網(wǎng)保持的絕緣雙絞線對的間隔的截面圖。
[0032]圖4C示出了使得聚合物的使用最小化的絕緣雙絞線對的可選截面的截面圖。
[0033]圖5A示出了各個接收器襯底上的管芯的物理布局的實施例。
[0034]圖5B示出了接收器中的電路的示意圖，其示出了為了改善非設計工況(off-design)的設計元素的分類。
[0035]圖6示出了集電器的這種集群。
[0036]圖7示出了平衡器的主/從布置的實施例的示意框圖。
[0037]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的從平衡器的實施例的示意圖。
[0038]圖9A示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的交錯逆變器系統(tǒng)的示意圖。
[0039]圖9B示出了經(jīng)由電路提供的切換器同步鏈環(huán)的逆變器系統(tǒng)的實施例。
[0040]圖1OA示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的從逆變器的實施例的示意圖。
[0041]圖1OB示出了從逆變器的實施例的圖，其使用握手信號的鏈環(huán)以執(zhí)行軟切換、減壓切換、低噪音切換或其他切換增強。
[0042]圖1lA示出了與根據(jù)本發(fā)明的實施例的逆變器有關的UPS。
[0043]圖1lB示出了用于減小來自故障切換器的次級損傷的點連接布置。
[0044]圖1lC示出了用于減小由于將負的公共電壓基本增加到三相工廠電壓以上而導致的刺激損傷的可選電路。
[0045]圖12A示出了包括低側驅動器模塊和切換模塊的低側切換模塊的示意電路圖。
[0046]圖12B不出了聞側切換|旲塊的實施例的不意電路圖。
[0047]圖13A示出了切換模塊的實施例。
[0048]圖13B示出了在蓋被移除的狀態(tài)下如圖13A所示的切換模塊。
[0049]圖13C示出了切換模塊蓋的基部側的圖。
[0050]圖14A示出了可以被布置在從逆變器殼體內的切換模塊、低側模塊和高側驅動器模塊的組件的簡化機械圖。
[0051]圖14B示出了根據(jù)實施例的插入到從逆變器殼體內的低側和高側驅動器模塊和切換模塊的布置。
[0052]圖14C示出了從逆變器的實施例的簡化內部組裝。
[0053]圖15A示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的從逆變器的俯視圖。
[0054]圖15B示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的從逆變器的后側視圖。
[0055]圖16A和圖16B分別示出了與其主動冷卻模塊接合的從逆變器的實施例的等尺寸iu視圖和后視圖。
[0056]圖17A-圖17D示出了冷卻模塊的實施例的組件。
[0057]圖17E示出了與冷卻模塊和被冷卻元件匹配的可選接口。
[0058]圖17F是圖17F中示出的冷卻板和被冷卻板接口布置的放大圖。
[0059]圖17G示出了在冷卻板與被冷卻元件之間的可選互鎖接口。
[0060]圖18A和圖18B示出了分隔板的冷卻側。
[0061]圖18C和圖18D示出了在分隔板的熱側上的相同圖案。
[0062]圖18E示出了被冷卻的組件是如何相對于分割板中的噴嘴的圖案實體地布置的。
[0063]圖19示出了組裝到逆變器熱交換器中的冷卻模塊的十乘十陣列。
[0064]圖20A-圖20D示出了安裝到一起的從逆變器、冷卻系統(tǒng)、母板和背板的組裝的實施例。
[0065]圖21示出了容納圖20A-圖20D中示出的組件的、根據(jù)本發(fā)明的實施例的殼體結構的機械圖。
[0066]圖22示出了布置在殼體中而沒有安裝前面板的、在圖20A-圖20D中示出的組件。
[0067]圖23A-圖23E分別示出了在安裝前面板的狀態(tài)下逆變器組件2300的前俯視立體圖、如視圖、后立體圖、后視圖和側視圖。
[0068]圖24示出了容納機動平移件以可編程地操作機械切換器的陣列的交錯逆變器的實施例。
[0069]圖25示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的通信和控制網(wǎng)絡的示意圖。

【具體實施方式】
[0070]如這里使用的，“微處理器”指的是可以執(zhí)行被編程功能的數(shù)字系統(tǒng)，例如，標準微控制器、FPGA、CPLD、微處理器、計算機、ACIS、片上系統(tǒng)、或者可以執(zhí)行功能的部件的復合組件。如這里使用的，切換器指的是其電導率可以改變的那些裝置，例如，MOSFET、IGBT、FET、雙極晶體管、SCR、機械切換器、機械和固態(tài)中繼器、接觸器、與續(xù)流二極管(諸如快速恢復二極管)并聯(lián)結合的IGBT、MOSFET和朝向與MOSFET體二極管相反的阻擋二極管的串聯(lián)結合、以及被連接為使得其體二極管相反朝向的MOSFET的串聯(lián)結合等。
[0071]本發(fā)明的實施例涉及用于公用工程規(guī)模發(fā)電的基于集中光電的電站。電站的構造至少有兩點考慮來推動。第一，電站要被設計為容易改變規(guī)模，以產生與整體能量消耗相關的功率水平。
[0072]第二，電站被設計為實現(xiàn)盡可能低水平的能量消耗。這種最低的消耗包括產生功率的各個方面，包括但不局限于初始資本費用、安裝成本、維護成本和消費成本。
[0073]根據(jù)本發(fā)明的實施例，電站被設計為使得能夠通過升級固件和軟件來例行升級，并且可以管理快速升級的組件的報廢。某些成本節(jié)約是基于盡可能多地使用經(jīng)濟客觀性的現(xiàn)象和材料，例如，使用空氣和土壤作為基礎元素。其他成本節(jié)約可以通過在氣壓下形成剛性凹面反射鏡形狀的薄膜來實現(xiàn)。功率分配系統(tǒng)的構造可以采用類似的成本節(jié)約原理。
[0074]本發(fā)明的具體實施例采用了膨脹的反射膜，或者“氣球”，來將光會聚到光電接收器上。可以在美國專利申請N0.11/843，531中找到關于適合于根據(jù)本發(fā)明使用的可充脹太陽能會聚氣球方法和設備的各種實施例的具體描述，并且通過引用將該文獻結合在這里，該文獻也公開為美國專利公開N0.2008/0047546和美國臨時專利申請N0.61/299124?？梢栽诿绹鴮＠暾圢0.11/844，888中找到關于適合于根據(jù)本發(fā)明使用的接收器結構的各種實施例的具體描述，并且通過引用將該文獻結合在這里，該文獻也公開為美國專利公開N0.2008/0135095。
[0075]每個反射鏡可以將來自直徑約2.25-3m的面積中的光反射到直徑大致為200mm的次級光學器件中。該次級光學器件將光進一步會聚約2-3個數(shù)量級并分配到光電管芯的密集陣列上，同時提供對于指向角誤差的主動光學補償?？梢栽诿绹鴮＠暾圢0.12/720, 429中找到關于次級光學結構和管芯的互連的各種實施例的具體描述，并且通過引用將該文獻結合在這里。
[0076]根據(jù)特定實施例，管芯可以被串聯(lián)在子鏈中。這些子鏈可以按照串聯(lián)和/或并聯(lián)組合來連接到一起，以提供對于指向角誤差的被動電學補償。
[0077]圖5A示出了在接收器襯底(504)上的管芯(例如502)的物理布局的實施例
(500)。相鄰管芯的一些序列可以被串聯(lián)在串(例如506)中。
[0078]在一些實施例中，串可以彼此并聯(lián)，以在指向不理想時提供基本相同的總功率輸出。例如，串506可以與串508、510或512并聯(lián)。
[0079]在一些實施例中，管芯514的區(qū)域可以基本串聯(lián)。在一些實施例中，可以在中央附近例如通過將串516與518、520或522并聯(lián)來提供補償。
[0080]圖5B示出了接收器中的電路的示意圖530，其示出了為了改善非設計工況(例如，錯誤指向)、接收器性能的設計元素的分類。太陽能電池管芯(例如，532)被串聯(lián)鏈(chain，例如，534)連接接成為串(string) 536。
[0081]元件538可以是二極管，通常是肖特基二極管(因為其低的正向電壓降)，當串電流大于由管芯產生的光電流所支持的電流時，元件538提供可選擇的電流傳遞路徑。當串中的一個或多個管芯沒有被照射時可能產生這種情況。
[0082]由肖特基二極管繞過的管芯的數(shù)目可以被審慎地選擇，并且該數(shù)目可以在一個串(例如，536)與另一個串(例如，540)之間不同。關于這種選擇的考慮可以包括但不局限于包括太陽能電池的反向擊穿電壓、照射過程中接收器位置特定變化以及其他因素。
[0083]在一些實施方式中，多個串(例如，542和544)可以是并聯(lián)的，并且其組合可以由跨接在串548的端子之間的二極管546保護。在特定實施例中，單獨的管芯或管芯的子鏈可以經(jīng)由插入連接在串552的端子之間的(一個或多個)旁路二極管和連接部550并聯(lián)。在一些實施例中，如果多個二極管被加正向偏壓的話，旁路二極管(例如554)可以被布置為減小多個旁路二極管的累積電壓降。接收器端子556與558之間的電壓是接收器輸出電壓。
[0084]可以期望在實體地接近接收器的位置處將電容跨接于連接部。在集中光電接收器中，該連接部可以在離開接收器以及離開熱量和高照射水平的安全距離處實現(xiàn)。
[0085]可以根據(jù)一個或多個考慮來審慎地選擇電容的大小。更小的電容通常比更大的電容更便宜，但是更弱地將接收器與由于切換電路而產生的紋波電流隔離開。這種紋波電流可以通過使得接收器周期性地離開其最大功率產生區(qū)域而減小效率。
[0086]過大的電容可以在切換電路中引起大的突入電流的問題，這種電流比接收器能夠承受的電流大得多。這可能由此增加潛在的電流壓力，并且可能需要額外的保護電路和替換件。根據(jù)本發(fā)明的特定實施例的一種要素是使用足夠小的電容，以避免或減輕源側過流保護。
[0087]次級光學元件/接收器設計的目的是對于最大可能的指向錯誤提供峰功率輸出。在一些情況下，可能對于接收器產生一個以上的電壓或電流輸出是合適的。這種構造通過并聯(lián)至全部的子串都能支持的公共電壓，避免了將接收器過度地電壓劃分。
[0088]根據(jù)特定實施例，用于每個接收器的目標功率為0(600_1000W)并具有電壓O(10V)。使用硅太陽能電池，假定一些串并聯(lián)，這對應于幾乎200-400個獨立管芯。在本說明書中，一些值使用“O”表示，其表示“數(shù)量級為”，例如，O (600-1000W)表示數(shù)量級為600到 100ff0
[0089]在根據(jù)本發(fā)明的實施例的某些電站設計中，會聚器被分組為集群，例如，8個氣球共享公共的支撐件、跟蹤結構和膨脹控制器?？梢栽诿绹鴮＠暾圢0.11/844,877中找到氣球支撐件和/或跟蹤結構的各種實施例的具體描述，并且通過引用將該文獻結合在這里，該文獻也公開為美國專利公開N0.2008/0168981和美國臨時專利申請N0.61/310, 228。
[0090]圖6示出了集電器的這種集群600。元件602是會聚器，元件604是支撐會聚器的結構。元件606是轉換入射到602的反射鏡上的光的接收器。
[0091]在一些實施例中，每個集群產生約6_8kW之間。各個會聚器的輸出被串聯(lián)連接。然而，預料到每個會聚器的最大功率在其反射器的壽命期間顯著地改變(例如，高達30% )。這種改變可以取決于諸如反射器的型號以及接收器的變化的因素。
[0092]為了使得由集群產生的總功率最小，每個會聚器可以在其最大功率點附近工作，這需要通過平衡電路將過度或不足的電流各個地吸取或提供給每個會聚器。當串被串聯(lián)連接時，該平衡電路僅需要提供或吸取不平衡的電流(例如，小于總負荷的30% )，由此提供了需要更低額定的電路以及顯著地減小了整體效率對于平衡電路效率的依賴性的雙重優(yōu)點。
[0093]可以在美國專利申請N0.11/843, 549中找到關于用于太陽能模塊和從屬設備的互連系統(tǒng)的各種實施例的具體描述，并且通過引用將該文獻結合在這里，該文獻也公開為美國專利公開N0.2008/0057776。來自每個集群的DC電壓可以在具有優(yōu)化的截面面積的鋁線的高導電率雙絞線對上傳輸。因為太陽能資源的相對分散，在電站中的這些各個線的長度可以在約300-1000m之間。通過0.5cm的大繞距螺旋，在該距離的傳輸線上可以實際獲得數(shù)百微亨利的電感，這減小了對于適當選擇的逆變器結構的輸入濾波器電感的需要(并且在一些布置中避免了它們)。
[0094]來自每個集群(或者在一些情況下是集群的小組)的DC功率到達大型交錯的各個三相逆變器電路。來自集群的DC功率可以不被結合，以減小電線導體數(shù)。一般來說，保持線分離的少量額外絕緣材料的成本大于消除交錯的逆變器之間的功率共享裝置的偏移量。
[0095]IMW電站可以包括約200個集群，因此0(200)個交錯的逆變器被結合以利用最小的濾波來制造精確的正弦輸出。逆變器可以被協(xié)同定位，從而簡化維護并進行高頻協(xié)調交錯。這些逆變器優(yōu)選地布置在標準裝運容器中的工廠預組裝和測試機架系統(tǒng)中。
[0096]根據(jù)特定實施例，這些逆變器的主要功率路徑是完全無變壓器的。這是因為變壓器在預先資本成本上很昂貴、產生明顯的寄生電力損失并且需要持續(xù)維護。
[0097]電氣系統(tǒng)隔離的功能可以由主電站在與電網(wǎng)的電互連點處設置變壓器來提供。在具體實施例中，該主電站變壓器可以包括四個單相變壓器，其中三個通常工作并且第四個作為備用設備。該變壓器也與逆變器協(xié)同定位(在約30m內)。
[0098]以上描述特指具體實施例。然而，這里描述的電力提取、以及接收器、集群和中央逆變器的層次可以廣泛地應用到高性能、成本效率集中并且一個太陽的光電能轉換(one-sun photovoltaic energy convers1n)。
[0099]對于根據(jù)本發(fā)明的實施例的電站的設計可以由以下原理中的一個或多個來引導。
[0100]僅在成本合理時追求效率。這是由于增加每瓦特DC功率生產的增加技術成本的邊際成本例如小于約$0.50-5.00/W。
[0101]可以使用最少的資源實現(xiàn)最大的結果。例如，可以盡可能多地使用軟切換，而不增加成本和復雜度。作為另一個示例，可以使用精細的定時技術和交錯來實現(xiàn)硬件的最佳性倉泛。
[0102]相比于硬件的復雜性更喜歡軟件的復雜性。然而，很重要的是確保系統(tǒng)能容忍微控制器管理任務，并且通過明智地使用模擬電路來減少風險(例如，可管理的單周期控制)。
[0103]在可能的情況下，僅關于不平衡電流或錯配電壓來執(zhí)行切換。主動操作僅為保留余地。
[0104]長線流動應當是在最高的可實現(xiàn)電壓下的DC，并具有可管理的電磁干擾(EMI)/射頻干擾(RFI)以及電感。例如，使用具有受控間隔的雙絞線對和/或扁平的雙絞線對。如果成本合理的話，隔離物應當關于材料進行設計，以在具有低損耗的狀態(tài)下增大電感。避免靠近鐵磁金屬放置，除非對于低渦流/磁滯損耗進行了具體設計，使得互連電感更加接近理相
[0105]AC流動應當經(jīng)過盡可能短的路徑到達升壓變壓器(例如，小于1m)。
[0106]大的升壓/降壓操作可以僅執(zhí)行一次，并且僅在由于其他原因(例如為了隔離)而需要變壓器的位置而執(zhí)行。隔離變壓器上的匝數(shù)比可以被用來優(yōu)化效率。
[0107]斷路器/切換器電路構造可以被用來受益于互連電線的電感。其例子為互連電線的電感代替或與離散的電感串聯(lián)。
[0108]在可實現(xiàn)的情況下，來自各個源的DC電流不被結合。相反，DC電流與分立的切換電路并行流動，來避免功率平衡的問題。
[0109]分立的切換電路可以被大型交錯。這種交錯被精細地確定時間以減小切換壓力。
[0110]分立的切換電路可以被分組到一個位置，并且在一些情況下被分組到一個外殼中。這種分組可以使得組件副本最少、有助于交錯和高頻通信及協(xié)調、使外殼成本最小、使維護成本最小以及使外殼和互連成本最小等。
[0111]水冷切換器、電容和/或電感可以被用來節(jié)省散熱器并且延長組件壽命，減小尺寸、消除風扇以及向環(huán)境開放的開口。
[0112]易于發(fā)生故障的元件可以被分組為最小的單元，例如，單個IGBT或MOSFET+驅動器，并且這些分組可以被容易并安全地現(xiàn)場替換。它們是耗材的部分，并且應當與替換它們的成本一起最小化。系統(tǒng)也可以被設計為消除將良好的部分與壞的部分由于共同封裝(例如，具有IGBT “六個封裝”的情況)一同丟掉。
[0113]元件被非常好地封裝，以防止錯誤時的二次損傷或污染。其示例是進行封裝以包含電解液爆出或者燒毀的IGBT。
[0114]模擬和數(shù)字控制的混合可以被用于最佳的動態(tài)響應以及偽靜態(tài)優(yōu)化。這被稱為可管理的單周控制(mOCC)。
[0115]系統(tǒng)可以被設計為能夠對抗非理想電網(wǎng)波形(例如違背正弦的波形)以及控制無功功率(imaginary power)的產生?？赡苄枰鶕?jù)微控制器的子周期或周期之間來注意并干涉這種對抗。該行為可能對于使得太陽能電站變?yōu)橹饕碾娏χ圃煺哂行А?br> [0116]在可能的情況下，系統(tǒng)被設計為在微控制器故障事件時絕對安全。理想地，系統(tǒng)應當積蓄在減小的性能水平下工作。
[0117]大型的交錯對于大的被動組件是優(yōu)選地以產生高質量的輸出。
[0118]交錯的逆變器可以被設計為當逆變器故障或集群離線時適度地退化。
[0119]可以使用有線連接來執(zhí)行關鍵的通信，優(yōu)選地使用RS485物理層或類似的成熟并可靠的連接。無線連接可以被用于不關鍵的控制或監(jiān)視，或者用于稀疏的輔助設備，諸如氣象站和視頻監(jiān)督/監(jiān)視/事件檢修。除非有新的發(fā)展，光學鏈路應當盡在必要的時候使用，因為其成本問題。
[0120]微控制器固件應當從中央位置例如經(jīng)由位于工廠的RS485/以太網(wǎng)網(wǎng)絡更新。
[0121]可以在位于工廠的網(wǎng)絡(例如，工廠網(wǎng)絡可以包括RS485/以太網(wǎng))上并且優(yōu)選地經(jīng)由非局域網(wǎng)(諸如互聯(lián)網(wǎng))進行遙控調試和控制。
[0122]功率系統(tǒng)的全部元件都可以被設計為能夠經(jīng)由避雷針、接地以及在屏蔽殼體的進入和離開點處適當?shù)乃查g抑制而幸免于對于工廠的雷擊而不受到損傷。
[0123]接收器設計
[0124]接收器可以包括200-mm直徑、一層、高導熱率、的印刷電路板，其承載經(jīng)由共熔焊料和鋁線或帶連接物而安裝到印刷電跡的矩形硅太陽能電池管芯的徑向陣列。各個管芯可以串聯(lián)到多個串中。板經(jīng)由在印刷電路板背側上的冷卻水的大量沉浸噴嘴的沖擊而保持冷卻，該背側與前電路通過薄的絕緣導電陶瓷電解質電絕緣。
[0125]經(jīng)由多重導體將來自串的功率從主印刷電路板承載到附近的傳統(tǒng)印刷電路板，來結合并聯(lián)和串聯(lián)布置，以減小會聚器在功率輸出上的錯配效果。其示例在圖5A和圖5B中示出。如果實現(xiàn)足夠的被動電對準誤差是不現(xiàn)實的，那么最終接收器可以通過分立的輸出提供一個以上的電壓/電流。該副電路板也可以包括濾波電容器、旁路二極管、主動切換電路和傳感電路。如果需要的話，水冷卻也對于該可用。
[0126]該板可能在使得維修困難的高度位置定位在會聚器的內部。因此，這可能對于需要周期維護的組件(諸如，電解質)不具有理想定位。
[0127]在一個實施例中，用于接收器的目標電壓為0(在8A下的100V)。該電壓可以由在數(shù)百個太陽光會聚點處照明的約200到400個硅太陽能電池管芯的串并聯(lián)的來產生。對于最小的支撐結構硬度要求、接收器的重量應該被保持為可實現(xiàn)的小值。
[0128]下文總結了接收器的具體實施例的一個或多個特性。
[0129]——接收器產生0(在8A處的100V)。
[0130]——物理接收器包括約200mm直徑的一層管芯安裝板，其具有用于串組合和/或有源功率電路和/或傳感電路的傳統(tǒng)副PCB。
[0131 ] ——接收器采用與被動光學補償相耦合的被動電補償。
[0132]—接收器提供子串的不平衡電流/電壓的主動補償，以使得在不均一地照明的接收器上使得MPPT接近。
[0133]—優(yōu)選地在傳統(tǒng)的副印刷電路板上，接收器包括高頻濾波電容器。
[0134]—接收器的重量應當根據(jù)實際情況較低。
[0135]—在接收器上安裝低頻濾波器電容可能不是優(yōu)選的，因為熱應力、額外重量以及替換的困難性。
[0136]—水冷卻對于接收器處的電子器件可用。
[0137]集群設計
[0138]集群包括接近的多個會聚器，例如圖6所示。在特定實施例中，集群包括0(8)個會聚器。會聚器的集群分析支撐結構、一同跟蹤并且在容易維護的殼體中共享控制電路，通常在最遠接收器的線距離的約8-10米之內。
[0139]為了將串聯(lián)管芯的數(shù)目減小到對于成本和可靠性考慮的最小值，在特定實施例中，接收器可以僅提供O(100V)。這些模塊可以被串聯(lián)連接，以對于有效工廠規(guī)模(例如，300-1000m)的輸送我們的逆變器電路的DC輸送，在約8A下獲得電壓0(600_1000V)
[0140]在特定實施例中，需要來將去往每個接收器和/或來自每個接收器的電流分路的電路，以確保每個接收器被獨立地功率增益優(yōu)化。該電路被稱作為“平衡電路”。
[0141]模擬方法可以應用到并聯(lián)接收器，其中電源/吸能器提供升電壓或者從每個接收器提取電壓，使得每個接收器在公共輸出電壓下在其最大功率下工作。這種布置可能對于更容易接近高壓的串聯(lián)的高壓太陽能電池(諸如三接頭(junct1n)電池)特別有利。
[0142]圖1A示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的平衡器電路的布置100，其支持N個接收器102的集群。接收器經(jīng)由導體104串聯(lián)連接，公共電流iQ流動通過該導體。
[0143]“平衡器”的陣列106通過分路路徑或者單向地汲取電流108、單向地供應電流110，或者雙向地通過電流112。這允許每個接收器供應與Ici不同的總電流，使得每個接收器獨立地在最大功率點工作。
[0144]相對于電流回流116的輸出電壓114是接收器電壓的總和。輸出電流是公共電流1和個體平衡器電流ijb的總和，取決于平衡器的設計，平衡器電流ijb可以是正的或負的。
[0145]圖1中示出的具體平衡布置僅表示一個實施例，并且替換方式也是可能的。例如，其他實施例可以采用并聯(lián)輸入連接和不平衡電壓平衡，將功率供應給分離的DC或AC線等或從其汲取功率。
[0146]平衡器布置的增益的大部分在操作中僅用于校正或調整不平衡，而不是調整全部接收器功率。相對于上述一些替換方式，圖1A的實施例的具體布置可以將使得不平衡功率經(jīng)由規(guī)定路線發(fā)送通過工廠的成本最小化。
[0147]根據(jù)圖1A中示出的本發(fā)明的實施例的平衡器系統(tǒng)可以與傳統(tǒng)構造形成對比。例如，圖1B示出了串聯(lián)134的接收器132的傳統(tǒng)集群130。在該方法中，全部的接收器必須通過相同的電流，從而僅在接收器和對它們的照射適當匹配時才產生最大可能的功率。
[0148]圖1C示出了在接收器152的集群中處理功率不平衡的傳統(tǒng)方法150。分立的切換電路154進行工作以從每個接收器汲取最大功率156，向并聯(lián)輸出158和160產生公共輸出電壓Vt5b。
[0149]或者，圖1D示出了其中最大功率點跟蹤切換器172被串聯(lián)連接以產生公共輸出電流的傳統(tǒng)集群170。這些切換器可以是產生DC輸出的轉換器或者產生AC輸出的一個或多個相的逆變器。
[0150]在圖1C或圖1D中示出的傳統(tǒng)方法的任何一種情況中，切換電路在接收器的100%輸出功率下工作，從而需要相應地昂貴的組件，并且如果預期的不平衡電流較小，必須非常具有效率以使其合理。因此，由圖1C和圖1D中的電路收獲的額外功率至多相對于圖1B中的互連方法是邊際成本合理的。相反，圖1A中的平衡器方法克服了這些成本問題而不犧牲輸出功率。
[0151]圖1E中的設計180示出了可以在每個接收器雙向通過電流182的平衡器電路的可選布置，而不需要彼此的直接連接或與功率總線的連接。相反，平衡器電流經(jīng)由與平衡器186的輸出感應地耦合的至少一個變壓器184而經(jīng)過。
[0152]根據(jù)本發(fā)明的實施例，平衡器可以被設計為支持最大的電流不平衡，其比最大預期串聯(lián)電流1小得多。在一般操作期間，接收器不太可能相對于彼此表現(xiàn)超出輸出功率的特定變化，例如，約5-20%。平衡器可以被設計為用于一般范圍內的最佳效率和/或直到最大功率等級的減小的效率。這種平衡器電路的降級可以相當?shù)販p小成本。
[0153]此外，平衡器電路的所需效率比其在接收器的全功率輸出下工作的情況要低得多。例如，如果平衡器具有80%的效率而接收器電流的平衡為20%，那么總功率效率為可觀的96% (假設沒有串聯(lián)連接損耗)。減小的效率需求轉換為進一步的成本節(jié)約。
[0154]如果保持最大功率點需要超出平衡器的最大功率限度，集群中最差性能的有源接收器可以被關閉。在108中汲取過度接收器電流的平衡器必須被協(xié)調(例如，經(jīng)由通信或握手)，因為在與頂級性能接收器相關的平衡器處的最大功率條件可以促進最差性能接收器的關閉。在一些情況下，特別對于更大的N，可以通過與平衡電路中的低效率有關的輸出的凈減少來促進關閉差性能接收器。
[0155]在關閉的事件中，平衡器可以(I)主動短路與其相關的接收器(以使用機械繼電器或固態(tài)切換器的同步整流器切換的方式)，(2)通過二極管被動地繞過相關的接收器，或者(3)如果相關的接收器具有可以接受的旁路元件則不執(zhí)行操作。如果接收器使用同步整流，其可以不與被動旁路電路并聯(lián)，使得平衡器可以周期地使旁路切換器失效，來檢查接收器性能是否已經(jīng)改變。有益的是選擇采用能夠在將接收器保持打開的同時將其短路的切換器的平衡電路構造。
[0156]由平衡器使用的功率可以整體或部分地由來自其相關接收器的電壓Vj或者由來自集群或來自可選功率源的電壓Σ'供應。用于平衡器電路(諸如微控制器)的電源必須被深思熟慮地設計和管理，以確保不論來自與其相關的接收器以及(在更次要的程度來說)其集群的能量產生如何，裝置都不會“電力不足(brown out)”或進入不確定的狀態(tài)，并且確保系統(tǒng)保持為按照需要被控制和進行響應。
[0157]接收器可以例行地例如在會聚器維護期間或等待維護期間成為不工作的狀態(tài)。錯誤指向的集群將會損耗局部產生的功率。有必要至少對于平衡電路的關鍵元件仔細考慮電源。有利的是，可以經(jīng)由分立的非易失性電源對該關鍵電路供電，或者經(jīng)由低功率集中電源對于集群電壓保持在允許進行關鍵操作的最小水平。
[0158]供應給模塊或從模塊收獲的功率至少基本由太陽能電池局部供應。從接收器收獲的過量的功率可以被注入到陣列的600-800V輸出。對于8接收器陣列，其涉及從接收器電壓約8倍的升壓?？梢酝ㄟ^在隔離變壓器中采用合適的匝數(shù)比來使得這種升壓生效，其中需要該隔離變壓器以允許平衡器電路相對于集群輸出浮動。這種大的電壓調整通常僅在否則需要變壓器的情況下進行，并且匝數(shù)比被深思熟慮地采用以保持效率。
[0159]升壓和降壓或者升壓/降壓電路可以被用在這種平衡器電路中。相同的電壓比考慮適用于從該集群輸出和雙向分流功率的電路借用功率的電路。采用局部產生功率的理論優(yōu)點是減小互連損耗和成本。
[0160]圖1A中示出的平衡器具有隔離的輸入和輸出。因為串聯(lián)連接了多達N個接收器的原因，假定一些接收器可以被繞過，在輸出處的電壓為在輸入處的電壓的約N倍。平衡器電路可以因此使用隔離升壓變壓器，其具有合適的匝數(shù)比以確保有效的切換行為。
[0161]平衡器能夠檢測接收器的最大功率點。這通常需要平衡器具有關于接收器輸出電壓和總接收器輸出電流兩者的信息。根據(jù)圖1A中的布置，平衡器可以容易測量電流ija和電壓Vj,但是不能容易測量公共電流L。測量L可以通過使得“主”控制器傳感公共電流并且將其報告給每個平衡電路中的從控制器來實現(xiàn)。
[0162]因為數(shù)據(jù)對于全部控制器公用，所以可以將其同時作為廣播傳遞給全部的從控制器。通過抖動或一些其他這種擾動，每個平衡控制器可以建立其接收器的最大功率點或者朝向最大功率點的路徑。
[0163]因為這里使用的“數(shù)字通信”可以包括基于導線的信號發(fā)送，諸如差分電壓信號發(fā)送(例如，RS485或以太網(wǎng)等)、單端電壓信號發(fā)送(例如，RS232)、電力環(huán)路信號發(fā)送(包括電壓或電流等)、復用在導體(例如，同軸線纜、雙絞線或功率線)上的RF信號發(fā)送、傳感耦合信號發(fā)送、電容耦合信號發(fā)送、自由空間RF信號發(fā)送(例如，WiF1、藍牙等)、微波鏈路、光學信號發(fā)送(例如，經(jīng)由自由空間、光管、光耦合或LED或激光的光纖傳輸和接收)。光學信號發(fā)送可以涉及環(huán)境光的調制反射或散射，例如使用由眼睛、攝像機或其他傳感器遠程辨別的可視圖案。
[0164]這里使用的數(shù)字通信可以是同步或非同步的。數(shù)字通信可以設計I線、2線、3線、4線或更多線的信號發(fā)送。這些信號可以采用應用特有的標準或者符合已建立的標準，諸如以太網(wǎng)、WiF1、USB、IEEE1394、modbus、CAN 總線、PROFI 總線、單線協(xié)議、SP1、I2C、HDMI 或者可選的電子信號發(fā)送標準。盡管電子、EF或光學干涉付出了少量代價，但是一些信號發(fā)送標準在必須的數(shù)據(jù)帶寬下并且跨越必要的實體距離提供了可以接受的通信比特錯誤率。在層次中的最低水平處的數(shù)字信號發(fā)送可以是最成本敏感的。在工廠層次中的最高水平處的數(shù)字信號發(fā)送可以是最帶寬敏感的。
[0165]圖7示出了平衡器(700)的主/從布置的實施例的示意框圖。元件702是與工廠的網(wǎng)絡(例如，工廠層次中的集群寬度水平)經(jīng)由信號704進行數(shù)字通信并且經(jīng)由接口 708和710與從平衡器電路706進行數(shù)字通信的主控制器。
[0166]在圖7中示出的具體實施例中，來自主平衡器的傳輸對于從平衡器是公共的(由總線供應的)，并且來自從平衡器的傳輸是分立的?？赡艿奶鎿Q布置可以包括從從平衡器的總線傳輸或者從主平衡器的分立傳輸。
[0167]接口 708和710的具體布置反映了通信數(shù)據(jù)的對稱性。例如，主均衡器可以被頻繁地用于將公共串電流通信到均衡器，使得它們可以執(zhí)行它們的功率點跟蹤。主均衡器也可以頻繁地請求全部裝置的狀態(tài)、電壓或均衡器電流，以評估系統(tǒng)的狀態(tài)。也可能需要對于各個裝置的通信。
[0168]這些不同的要求可以通過使用具有獨立和分組的尋址能力的協(xié)議來支持。在一些實施方式中，尋址可以與“命令”或“數(shù)據(jù)標識符”字節(jié)分離或融合。
[0169]主/從平衡器構造的一些實施例還可以包括阻擋反向集群電流的二極管712。然而，在其他實施例中，例如二極管可能是有利的，這是由于正向二級管電壓降、大的必要反向擊穿電壓以及成本。
[0170]一些實施方式還可以包括切換器714，以提供集群輸出與遠程輸送線纜之間的直接連接。在一些實施方式中，這種切換可以經(jīng)由主平衡器702以電方式進行控制。包括714的實施例可以被用來消除元件712的正向二極管電壓降或者可以被用來同步整流。
[0171]這里使用的“遠程傳輸”描述了功率的工廠尺寸距離的傳輸。一些實施例可以不具有712和714，并且遠程傳導的主動集群輸出716與局部主動集群電壓718之間的連接可以簡單地為導體。這種布置可以減少成本并且改善效率，以可能增加對進出集群的功率流進行控制的逆變器的需要來作為代價。
[0172]改變是可能的。一些實施例可以包括作為手動隔離切換器的切換器714以投入使用。一些實施例可以提供在接收器之外的旁路二極管720 (例如，如果集電器整體性能低下或者不工作的話，提供用于電流的路徑)。
[0173]一些實施例含有切換器722以提供直接的傳導路徑來繞過集電器。這種切換器還可以用于使得接收器短路，以有助于維護，減小串電壓等。
[0174]這種切換器可以是手動、機械致動的，或者是電致動的。機械致動的切換器可以包括諸如中繼或閉鎖中繼的螺線管致動切換器。機械致動的切換器可以包括具有電機或液壓致動器的切換器，這可以提供利用螺線管難以實現(xiàn)或者功率敏感的大的接觸分離的潛在優(yōu)點。
[0175]在一些實施例中切換器被協(xié)同定位，使得可以使用減少數(shù)目的致動器。例如，諸如無刷DC電機、步進電機或者有刷DC電機的電機可以被用來從組中選擇切換器(例如724)，并且另一個電機用來對所選擇的切換器進行致動。在一些實施方式中，第一電機選擇切換器，螺線管或第二電機將所選擇的切換器接合，并且第一電機使得切換器致動。
[0176]使用這種機動切換陣列的實施例可以提供一個或多個優(yōu)點，包括但不局限于:
[0177]—致動器與被切換的電路的兩側之間的高隔離電壓；
[0178]——對電流和電壓進行雙向切換；
[0179]—低的切換器傳導損耗；
[0180]——用于高電壓電路的切換的大的接觸分離距離；
[0181]—自指示，例如，切換器的狀態(tài)可以通過其位置辨別；
[0182]—手動致動成為一種選擇，并且在一些情況下避免多余的切換器；和/或
[0183]—相比于分別致動的切換器，每個致動切換器具有更低的成本。該成本折衷隨著這種組中的切換器的數(shù)目增加而改善。
[0184]連接部726表示跨越從接收器到接收器被實體地串聯(lián)連接的點728的距離的導體。在一些實施例中，該距離可以是I到5m的數(shù)量級。
[0185]連接部730表示跨越串聯(lián)連接點728與平衡器輸入732之間的距離的導體。在一些實施例中，該距離可以具有I到30m的數(shù)量級。
[0186]電容734可以可選地定位或者在位置728和732處與第二電容并聯(lián)。元件736是來自N個接收器(其在740處串聯(lián)連接)的陣列738的接收器。
[0187]主平衡器可以例如通過使用低側電流傳感電阻742來測量串聯(lián)集群電流。這種電阻可以包括大量的低值電阻技術，包括金屬帶、碳合成物、金屬線以及特殊設計的印刷電路板電跡。
[0188]通過為主電路提供測量或推斷電阻溫度的能力，可選地補償電阻隨著溫度的變化。這種測量可以通過熱敏電阻、變阻器、熱電偶、晶體管、二極管和/或集成電路通過電容耦合或直接耦合流動通過相同電跡或基本最接近的電跡的已知電流來實現(xiàn)。
[0189]該結構的可能優(yōu)點是主平衡器經(jīng)由在低側上的傳感電阻直接測量電流的能力。然而，在一些實施例中，主平衡器可以經(jīng)由在高側上的電阻或者通過非基于電阻的方式測量電流。
[0190]或者，可以使用霍爾效應和其他基于磁的測量方式測量電流。
[0191]在一些實施例中，主平衡器可以經(jīng)由與逆變器協(xié)調來更新其電流校準。逆變器可以允許一定的精度或精確地知道的向集群流動的電流。該電流可以被數(shù)字地傳達給平衡器，該平衡器可以修改其校準以匹配來自逆變器的電流。
[0192]在一些實施例中，該消息和重新校準將會被足夠頻繁地執(zhí)行，以排除溫度補償。這種布置的優(yōu)點是連接到集群的逆變器可以與能夠時間共享共用的精確電流傳感或基準能力的大量的其他逆變器集中布置，以將該能力的每集群成本最小化。
[0193]根據(jù)特定實施例，主平衡器可以例如經(jīng)由電阻性電壓分配器來測量集群電壓。在一些實施例中，主平衡器可以使用電壓分配器的鏈來測量每個接收器電壓。在特定實施例中，主平衡器可以將該電壓信息數(shù)字地傳遞給從平衡器。如果需要的話，主平衡器可以從其從平衡器數(shù)字地接收各個平衡器電壓的報告。
[0194]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的從平衡器800的實施例的示意圖。在該實施例中，從平衡器電路參照來自接收器的負電壓(802)。在可選實施例中，從電路可以參照來自接收器的正電壓(804)、集群的正或負電壓、來自另一個接收器的電壓、大地電勢或者其他電壓。圖8的布置可以提供這樣的優(yōu)點，其中在與主平衡器的數(shù)字通信中僅存在必要的電壓隔離(806和808)，對此可以采用大量的有效并且廉價的隔離器技術(例如，光學耦合器、電感或電容耦合的隔離器)。
[0195]元件810基本是數(shù)字控制器，其可以包括ASIC、微控制器、微處理器、PLD、CPLD,FPGA等。該控制器可以例如經(jīng)由電阻性電壓分配器812提供接收器電壓的模擬-數(shù)字轉換，提供平衡器電流(例如經(jīng)由電流傳感電阻814)和/或提供其它參數(shù)，諸如溫度、切換器溫度、與最大功率相關的模擬信號等。此外，控制器810可以將一個或多個模擬輸出(例如，816)提供給功率電子器件電路818。
[0196]一個或多個這些輸出可以部分地由數(shù)字信號的脈沖寬度調制來產生。在一些實施例中，一個這種模擬信號可以包括通過接收器電壓和串電流的乘積計算的功率。在一些實施例中，該信號可以包括通過接收器電壓和傳感到的電流的乘積計算。在一些實施例中，該信號可以包括這兩者的組合。
[0197]在一些實施例中，這些組合功率的相對權重可以被調整，以考慮到電路損耗和傳感器不精確性。在特定實施例中，模擬信號與接收器和串電流的加權總和成比例，其中，權重被類似地調整。
[0198]數(shù)字控制和標識信號可以在線817上在810與功率級818之間傳遞。這種功率電子器件級可以采用單周控制或用于執(zhí)行靈活的最大功率點跟蹤的模擬反饋控制的元件，為了這個目的，使用諸如串電流或串電壓的信號的模擬版本。在一些實施例中，從810傳遞到818的串電壓可以是來自電壓分配器812的電壓或者該電壓的經(jīng)處理的版本(例如，經(jīng)濾波或經(jīng)放大)。
[0199]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，接口可以操縱模擬信號，以調整功率級818的行為。這種操縱的示例是調整控制系統(tǒng)以實現(xiàn)更好的效率。在這種實施例中，功率級818可以提供對于瞬態(tài)現(xiàn)象更快的響應，但是具有更不利的功率點優(yōu)化?？刂破?10可以使用模擬信號816或數(shù)字信號817的模擬信號發(fā)送或操作，以修整818的控制，來實現(xiàn)快速的響應和高精確度。
[0200]可以由圖8的具體電路布置提供的一個優(yōu)點是模擬傳感電壓(例如，由電路812和814產生的那些)可以參照由電路818和810共享的公共負電壓或局部接地。
[0201 ] 在一些實施例中，主平衡器可以幫助從平衡器進行電流和電壓校準。例如，主平衡器可以例如通過使得全部的平衡器失效并且接收從中央逆變器讀取的精確電流來首先校準器自身的電流傳感電阻。
[0202]之后，主平衡器可以使得從平衡器進行工作。主平衡器然后可以通過測量串電流以及從逆變器接收集群電流的報告來推斷平衡器提供給集群的實際電流。
[0203]主平衡器可以接著將該信息發(fā)送到從平衡器，從平衡器可用其推斷應用到其自身的接收器側電流傳感測量的調整校正因子。通過改變經(jīng)由PWM或一些可選的數(shù)字-模擬轉換產生的模擬信號的校準中使用的參數(shù)，這可以由經(jīng)由PWM線調整模擬信號來完成。由此可以相對于集群側功率性能來調整接收器側參數(shù)，這無疑解決了平衡器電路的非理想性以及低效率性。
[0204]這種類型的校準方法的一個優(yōu)點可以是其能夠被設計為聚集到使得中央逆變器處的功率最大化的操作點上，而不需要每個平衡器測量是高度精確的。此外，相比于利用精確的僅基于接收器側的電流測量，這種校準過程可以提供更佳的功率最大化。
[0205]類似的技術可以被用來校準電壓。例如，主平衡器可以將接收器短路并且接收來自中央逆變器的精確電壓報告，之后重新使得接收器能夠運作，并且接收來自中央逆變器的第二精確電壓報告。這些測量結果的差異可以通知從平衡器電壓校準。
[0206]根據(jù)一些實施例，從平衡器可以在值的范圍上掃描校準參數(shù)，直到所測量的集群功率最大化為止。這種過程可以由主平衡器請求，主平衡器將會關于掃描實驗結果提供反饋。
[0207]在一些實施例中，在中央逆變器處測量掃描的效果。相比于局限在平衡器的情況來說，這可以潛在地提供更佳的整體系統(tǒng)功率優(yōu)化指示。
[0208]在一些實施例中，以不同間隔進行兩種優(yōu)化的類型。例如，可以在一個間隔下使用中央逆變器使得主平衡器經(jīng)受這種校準。在涉及中央逆變器或者不涉及中央逆變器的情況下，主平衡器之后可以在另一個間隔下執(zhí)行其從平衡器的校準。不涉及中央逆變器的校準可以比涉及中央逆變器的校準更加頻繁地進行，因為中央逆變器通常為大量的集群服務。
[0209]在一些實施例中，主平衡器不連接到協(xié)作逆變器。在這種情況下，主平衡器可以具有足夠的電路以執(zhí)行不具有精確量化的功率優(yōu)化，因為其能夠在不知道絕對功率的情況下執(zhí)行功率最大化，或者例如，如果期望將平衡器用于功率量化，其可以具有用于絕對功率測量的充分電路。
[0210]DC-DC電源可以從接收器汲取功率以產生邏輯功率822和用于模擬電路和切換器柵極的功率824。在一些實施例中，這種提供不允許邏輯或柵極功率電壓降落到特定水平以下，以避免平衡器的不適當?shù)牟僮鳌?br> [0211]在一些實施例中，該功率可以從集群電壓(其可以是“不間斷的”)或一些其他電源提供。然而，當不能從接收器獲得充足功率來使得從平衡器電路運行時，可能不需要操作平衡器。
[0212]本發(fā)明的特定實施例可以仔細地設計元件818、810和820，使得電路在接收器的功率輸出中存在寬的擺動的狀態(tài)下順利地供電、工作以及斷電。
[0213]根據(jù)其構造，從接收器收獲的過多功率或者由平衡器提供給接收器的不足功率是來自于公共總線826。在一些實施例中，該總線是集群輸出。
[0214]在特定實施例中，該總線與集群分離。在一些實施例中，總線被隔離，在其它實施例中，總線可以共享公共電壓。
[0215]根據(jù)一些實施例，總線被串聯(lián)到接收器串，例如，在串中的中間接收器之間，或者在末端接收器之前或之后。在一些實施例中，總線連接到由DC-DC變壓器從集群電壓得出的總線電壓。在一些實施例中，該變壓器是升壓變壓器、降壓變壓器或者升壓-降壓變壓器。
[0216]在最佳公共串聯(lián)電流下，使得平衡電路的操作的總數(shù)最小。例如，如果平衡電路通過從接收器汲取電流來進行工作，那么存在這樣的最佳工作條件:其中至少一個最差性能的接收器在從其平衡電路汲取零電流的最大功率點處。相反，如果平衡電路供應電流，那么存在這樣的最佳操作條件:其中至少一個最強性能的接收器處于從其平衡電路供應零電流的最大功率點處。
[0217]在任一情況下，通過監(jiān)視由一個或多個平衡電路設置的、它們處于或超出零分路電流最大功率條件的響應或標識的存在，主平衡器可以將控制環(huán)路穩(wěn)定在其最佳條件附近。如果主平衡器檢測到至少一個零電流條件報告，其可以指示全部的平衡電路將在接下來的時間區(qū)間上的平均電流汲取/提供增加一增量，直到?jīng)]有平衡控制器發(fā)送零電流條件信號為止。如果沒有平衡電路報告零電流，那么主平衡器可以指示全部的從平衡器減小它們的平均電流汲取/供應。通過以此方式重復地操作，主平衡器可以確保該最佳操作被緊密地跟蹤。
[0218]主控制器可以可選地通過有意地過低或過高報告公共電流，來強迫控制器來沿著具體方向調整平衡電路。當然，對于給定信號發(fā)送帶寬，或者如果平衡電路是雙向并且最佳操作點沒有通過零電流條件來傳感，則可以采取更復雜的控制方法來改善的最大功率點跟蹤頻率響應。其他考慮，例如最小或最大操作電壓或電流可能需要集群在離開這些最大效率設置的狀態(tài)下工作。
[0219]平衡器能夠測量接收器電壓和平衡器電流?？梢酝ㄟ^將所測量的電壓與總接收器電流相乘來計算總功率。
[0220]與平衡器相關的電路可以被用來對于工廠提供優(yōu)點。這種使用的一個示例是主動遞控制最大集群電壓，以避免在集群負荷較低時的過電壓。在一些實施例中，這種功能可以經(jīng)由與平衡器相關的切換器來快速地執(zhí)行。
[0221]根據(jù)特定實施例，該功能可以是由硬件支持的。例如，如果存在發(fā)生過電壓的風險，那么可以將少量的集電器短路。該風險可以由快速比較器來檢測，從而允許平衡器輔助保護集群的逆變器。
[0222]在一些實施例中，集群的輸出可以由傳統(tǒng)的過電壓抑制器(諸如齊納二極管)來鉗制。在這種情況下，抑制器減小了對于響應速度的需求。當所需的響應速度足夠低時，平衡器微控制器可以能夠在任何裝置損壞之前強迫一個或多個集電器中發(fā)生短路。
[0223]或者，集群的逆變器可以被設計為使得其可以忍受高性能集群的全開路電壓。然而，逆變器切換器中的設計折衷可能導致減小的功率效率或者增加的成本。
[0224]在一些實施例中，逆變器被設計為應對全開路電壓。利用平衡器的主動鉗制方案可以供應額外的安全余量。
[0225]如果經(jīng)由模擬控制系統(tǒng)完成最大功率點優(yōu)化的話，平衡控制器可能需要例如經(jīng)由脈沖寬度調制(PWM)或數(shù)字-模擬(D/A)外圍設備將其接收到的以數(shù)字方式報告的公共電流讀數(shù)轉換為模擬信號。平衡控制器可以有意地使得該模擬信號扭曲，以強迫控制回路沿著期望的方向。
[0226]使用模擬控制系統(tǒng)的優(yōu)點是其具有這樣的能力:保持緊密并且精確的高性能控制回路，而不由于微控制器等待時間和多任務而產生擾動。由微控制器管理并調整的“單周期控制(OCC)技術”的混合提供了頻率響應與精細控制力的良好平衡。這種方案被稱作為可管理的 OCC(mOCC)。
[0227]如果要對例如來自風力載荷的動態(tài)波動進行補償，該電路可能需要至少數(shù)個Hz到數(shù)十Hz的頻率響應。簡單的數(shù)字控制方案通常需要高度的過采樣以良好地完成任務。對于經(jīng)由隔離通信方案(例如，SP1、I2C或RS485)連接的大部分的微控制器可以實現(xiàn)高達1kHz的數(shù)字回路頻率。模擬控制回路頻率可以在mOCC布置中高得多。
[0228]圖2A到圖2D示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的多種簡化平衡器方案圖。圖2A示出了其中對于每個接收器的平衡器電路分離的平衡器電路布置(200)。接收器電源等效電路(202)示出了在到達串聯(lián)連接部206的路徑中的互連電感以及可以可能增加的電感(204)。額外的互連電感以及可能增加的電感(208)在通往平衡器電路的路徑中。
[0229]可以期望對切換電路的構造進行設計，以通過例如將切換電路布置為與濾波器電路210中的電感串聯(lián)來利用該電感。元件212被畫出為增強模式的N溝道M0SFET，但是其可以是任何電控的切換器。全橋(full bridge) 214驅動升壓變壓器216中的繞組。
[0230]元件218和219表示變壓器泄漏電感和在一些情況下的增加電感?；蛘?，如本領域中已知的，可以采用半橋(half-bridge)驅動器。
[0231]全橋220和濾波器222包括工作在集群電壓(224到226)下的平衡器電路的一側。通過對稱設計，該平衡器電路可以是雙向的。
[0232]圖2AA到圖2AC示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于雙向功率流的可選電路的簡化示意圖。圖2AA中的電路230示出了雙向隔離逆程轉換器。根據(jù)切換時機，電流可以流動到接收器端子231中以及離開集群232，或者離開接收器端子231并且進入集群232。必須仔細地設計逆程升壓變壓器233的基本泄漏電感。在本發(fā)明的一些實施例中，逆程變壓器233可以包括額外的支線(tap)或繞組，以通過重新利用去磁能量來改善效率。
[0233]圖2AB示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的半橋雙向轉換器235的簡化示意圖。該轉換器在接收器側和在集群側上包括兩個切換器以及包括離散的電感236。該額外的電路可以將轉換效率改善為超出圖2AA中電路的轉換效率。
[0234]圖2AC示出了雙向Cuk轉換器的簡化示意圖。該轉換器具有比圖2AB中的電路具有更少轉換器的優(yōu)點。然而，全轉換功率必須通過在實際實施過程中并不是無損的多個電容器239和其他組件，這在一些情況下減小了轉換效率。
[0235]在單向操作過程中，此橋作為同步整流器工作，其可以可選地由二極管橋代替?；蛘?，橋214可以由二極管橋代替。然而，由于在變壓器的這一側上更低的電壓，二極管的正向電壓將會對于效率產生更大的影響。
[0236]作為二極管橋或切換器橋，元件214可以被用來繞過接收器。然而，濾波器210中的損耗以及可能在電感208中的損耗可能證明將主動或被動旁路布置為靠近接收器是有合理的。
[0237]每個平衡器可以是完整的模塊化的，或者可以分享控制電路，以提供平衡器之間增強的協(xié)調以及減小組件成本。軟切換的程度可以通過在接收器側(204、208、210和218)審慎地使用電感和電容來實現(xiàn)，并且在一些情況下，可以通過協(xié)調在接收器側上通過串聯(lián)連接部206的平衡電路與在集群側上的并聯(lián)連接部228的平衡電路之間的切換來實現(xiàn)。可以例如通過增加一個或多個被動元件(例如，電感230)來增強集群側上的連接。
[0238]圖2B示出了其中采用了單個多支線(tap)變壓器242的可選布置或平衡器電路240。分離的切換器電路244向變壓器的隔離支線246進行饋送。
[0239]公共切換器電路248連接到集群電壓。對于單向操作來說，該切換器電路可以由二極管橋替換。然而，與圖2A不同，在電路244中需要至少一個主動切換器以控制使得電流流動平衡的相對量。
[0240]單個變壓器的使用產生了平衡器電路244之間的強烈耦合，從而經(jīng)由仔細的時間同步提供了軟切換。單個變壓器的使用可更加節(jié)省磁性。
[0241]變壓器可以對于被處理的最大不平衡功率確定尺寸。該限制通常小于每個個體接收器的最大可允許功率不平衡的總和。
[0242]單個集群側電路的使用表現(xiàn)出部件數(shù)和硬件復雜度的可觀的減小。軟切換的程序可以通過仔細地調整切換時機來實現(xiàn)。
[0243]圖2C示出了采用主動整流橋262的平衡器電路260。
[0244]圖2D示出了采用具有隔離連接繞組274的變壓器272的平衡器電路270。代替使得功率流動進出集群輸出，該電路按照需要汲取和供應電流，以在每個接收器的最大功率點附近對它們進行操作。
[0245]圖2EA到圖2EC示出了根據(jù)本發(fā)明的要素的、僅在接收器側上具有切換電路的單向隔離轉換器的可選實施例的簡化示意圖。在一些可選實施例中，這些轉換器可以被反向，使得全部的切換電路位于集群側。
[0246]圖2EA示出了逆程轉換器280。隔離和升壓變壓器282被設計為具有漏電感，以允許低組件數(shù)電路。在本發(fā)明的一些實施例中，變壓器被設計為具有額外的繞組或者支線，其對在切換時恢復磁場能(否則其將會損失掉)的電路進行饋送。
[0247]圖2EB示出了可以用在本發(fā)明的平衡器中的雙切換器正向隔離轉換器電路288的簡化示意圖。
[0248]圖2EC示出了可以用在本發(fā)明的平衡器中的隔離Cuk轉換器電路294的簡化示意圖。
[0249]圖2中的電路實施例可以含有額外的輔助耦合電路，以提供從一個相到下一個相的軟切換。在一些實施例中，該電路包括耦合電容。在一些實施例中，該電路包括在隔離變壓器上的電感耦合的繞組。在一些實施例中，該電路被連接為從一個接收器到下一個接收器的鏈環(huán)。當具體平衡器沒有進行切換時，其可以通過使用半導體或機械切換器(諸如集電器或連動的、機動致動的切換器)將其自身移除或者被從鏈環(huán)移除。
[0250]在一些實施例中，仔細地協(xié)調接收器之間的切換或者功率傳遞的時機。在一些實施例中，這種協(xié)調是通過一個或多個握手信號來執(zhí)行的。在一些實施例中，主平衡器協(xié)調切換順序時機。在一些實施例中，該時機部分地由從平衡器電路協(xié)調。在一些實施例中，一些時機握手或時鐘被實施為總線。在一些實施例中，一些時機握手被實施為鏈環(huán)。在一些這種實施例中，時機握手信號可以由通過平衡器或主平衡器繞過。在一些情況下，這種繞過是通過使用半導體切換器或邏輯門來執(zhí)行的。在一些其他實施例中，這種繞過通過使用機械切換器、集電器或者機動致動的切換器來執(zhí)行。在一些這種實施例中，切換器可以包括多個行程(throw)，其包括進行軟切換以將功率從一個從平衡器分配到另一個從平衡器所需的全部電路。
[0251]平衡電流的來源、目的和大小取決于切換器的時間定序。通過審慎的時間定序，可以減小切換壓力和損耗。這些損耗可以進一步由使用被動軟切換和主動軟切換技術來減小，例如，準諧振和諧振切換器。
[0252]在特定實施例中，電路200、240、260和270位于實體緊湊的空間中，這可以用來實現(xiàn)以下結果:減小EMI/RFI ;促進仔細的時間定序；使得共孚組件的使用最大化(諸如精確時鐘、電源、通信總線等)；和/或使得電感208最大化，該電感208對于210進行補充。
[0253]在一些實施例中，單個相對強大的處理器可以執(zhí)行全部的切換時機計算和控制。在其它實施例中，數(shù)個略微不強大的處理器可以對于獨立的接收器執(zhí)行切換計算和控制、經(jīng)由通信進行的協(xié)調以及握手。
[0254]特定實施例可以采用OCC或mOCC以執(zhí)行切換控制。為了最大功率點、最佳效率以及最低噪聲/波動而進行的將N各電路的雙向切換優(yōu)化為N-1個其他電路中的相應雙向切換的整體復雜度偏愛使用相對精密的數(shù)字處理。
[0255]功率電路的設計中的一個目的是需要在相對低的電流下以合理的效率工作，同時保持相對高的電流容量。應當例如通過使用可變切換頻率、脈沖忽略(skipping)、軟切換和/或其他技術來將最大效率點偏向到允許的最大功率設置以下，并且將效率的滾降(rolloff)最優(yōu)化。
[0256]這些切換電路應當被小心地交錯，以減小切換損耗并且使得從每個接收器的最大功率點操作瞬時離開最小化。審慎的交錯可以減小在低平衡電流下的效率滾降。
[0257]下文中總結了集群的具體實施例的一個或多個特征。
[0258]—集群在全部接收器的線的約8-lOm內包括0(8)個在殼體附近的接收器。
[0259]——接收器被串聯(lián)電連接，以對于大量的管芯連接實現(xiàn)最大電壓。
[0260]—隔離的切換電路(被稱為“平衡電路”)理想地汲取不平衡電流、供應不平衡電流或者汲取和供應(雙方向)不平衡電流。
[0261]—由平衡電路汲取和注入的功率被局部產生或消耗。即，功率平衡是自我牽制的，從而不需要高功率承載線纜向遠程位置的額外的長距離傳輸，以支持功率最大化。
[0262]—平衡電路能夠有效地繞過性能過度低下的接收器。這可以通過使用旁路二極管或者利用切換器來被動地實現(xiàn)，并且在一些情況下，如果電路的電阻足夠低，可以利用在平衡電路的正常工作中已經(jīng)使用的切換器來實現(xiàn)。
[0263]——在集群內，全部的平衡電路被容納在為了方便維護而安裝的一個殼體內。也對于快速通信和共享的元件(例如時鐘)提供了協(xié)同安裝。平衡電路的一些元件可以彼此電隔離。
[0264]—殼體也可以容納膨脹和跟蹤控制器，其對接收器上的功率分布進行優(yōu)化。該控制器可以行使“主控制器”的角色。
[0265]—低頻輸入濾波器電容可以定位在這里，因為它們的壽命限制以及可能需要對其進行替換。這種構造提供更加容易的維護。因此，雖然由于中間電線的電感(約l-15yh)該實施例的構造可能不如將電容直接布置在接收器處那么理想，但是即使存在潛在的性能損失，維護的考慮使得該構造更加令人期望。
[0266]——水冷容易在該殼體中實現(xiàn)并且被大量地使用以延長設備的壽命、消除過多的散熱器并且減小尺寸。
[0267]——易消耗的組件(例如電容、IGBT或MOSFET以及它們的驅動器)是容易并安全地現(xiàn)場替換的模塊。耗材以及它們替換的成本被最小化。耗材被封閉以防止故障時的二次損壞。
[0268]中央逆變器設計
[0269]來自每個集群的(或者在一些情況下來自集群的小組的)中等長度的DC傳輸線將會分別會聚在容納了大型交錯的逆變器的中央工廠位置處。每個傳輸線對到達分離的交錯逆變器。
[0270]這種配置相對于導線合并的布置理論上不增加導線成本；相反，其通過提供在工廠中每個點處使得總導體截面最優(yōu)化的方便方式來減小了導線成本。然而，該布置增加了絕緣體成本。根據(jù)更不受到強迫的整體效率優(yōu)化，這種成本可以通過使得相之間的功率平衡不重要并且允許不同的集群在不同的電壓下工作而得到補償。
[0271]在一些工廠規(guī)模下，為了將功率從集群有效地傳遞到遠的逆變器的DC互連電線的成本可以證明增加更近的逆變器以及升壓變壓器的成本是合理的。這種大的工廠可以證明蜂窩結構是合理的。
[0272]通常在成本和效率上最有利的是在工廠和電網(wǎng)之間僅使用一級變壓器。但是，在一些情況下，實用要求可能要求分離的隔離變壓器。在這種情況下，假設增加了減小天氣和云的因素對于總的發(fā)電的影響的幅度的附加值，可能最好考慮將工廠分為更小的單元并且將它們在地理上分布。
[0273]因此，DC互連電線變得驚人得昂貴的規(guī)模設置了對自然工廠尺寸的限制。該限制與DC電壓的四次方相稱，如果是這樣的話，其僅成比例地增加了絕緣成本。因此在一些情況下，可以有利地推動更高的DC總線電壓和雙極操作，以使得工廠功率攀升。
[0274]在特定實施例中，高的DC電壓可能需要增加高熱通量水冷主熱交換器中的電介質的厚度。這種增強的厚度轉而增加了電介質中的溫度降。然而，使用足夠大的電解質厚度來在不具有過大的熱阻的情況下承受許多千伏特是現(xiàn)實的。
[0275]第二電壓限制器是平衡器的隔離變壓器上的絕緣物。切換電路電容和切換器也設置了最高電壓限制。
[0276]在這些物理限制之外，存在通常由機構設置的相對任意(并且更加嚴格)的限制來確保產品安全。這些機構限制可以顯著地影響商業(yè)高壓設備的成本和可用性。
[0277]圖9A示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的交錯逆變器系統(tǒng)900的示意圖。該系統(tǒng)包括主逆變器902和多個從逆變器904。該系統(tǒng)還可以提供不間斷電源系統(tǒng)(UPS)906。
[0278]主逆變器可以在工廠網(wǎng)絡層級的更高水平下經(jīng)由信號908進行數(shù)字通信。其轉而可以與其從逆變器經(jīng)由信號910數(shù)字通信。
[0279]在此具體實施例中，通信被示出為經(jīng)過總線和基于差分信號的，例如RS485。然而，本發(fā)明的實施例不局限于這種形式的通信，并且可以是如在先所述的可選通信方案。
[0280]在圖示實施例中，各塊共享與大地接地914不同的公共“地線”電壓912。繞著逆變器914的矩形表示操作員可能接觸的機架、殼體和金屬物體。其經(jīng)由由電力工業(yè)建立的技術(例如通過被打入大地的導體)連接到大地接地。可以與大地接地的逆變器系統(tǒng)的其他特征包括冷卻系統(tǒng)、冷卻劑和其他元件。
[0281]在圖示的具體實施例中，在UPS906處發(fā)生由電路參照的單獨物理大地接地連接。該接大地的布置可以避免與大地接地電流有關的問題。
[0282]在一些實施例中，中央逆變器建立了集群總線電壓基準。在圖示實施例中，每個集群的負電壓被約束(例如，918)到逆變器處的公共電壓。該公共電壓是“接地線的”，但是不一定是“大地接地的”。集群可以分別將他們的機架、支撐結構和冷卻系統(tǒng)等接地線，但是可以否則將它們的集群中的電壓約束到“大地接地”。
[0283]在本發(fā)明的一些實施例中，集群的正電壓被連接到公共正電壓中。在一些可選實施方式中，來自多個集群的一個電壓被連接。在一些可選實施例中，來自多個集群的一個電壓被連接并且來自不同的多個集群的其他電壓被公共連接。
[0284]在本發(fā)明的一些實施例中，至少一個集群的電壓不與任何其他集群連接，例如，全部的集群輸出都保持獨立。在一些這種實施例中，從逆變器共享基本與集群電壓隔離的負的或正的公共電壓。在一些實施例中，該公共電壓被強迫落在相對于集群電壓中的一者或兩者的范圍內，例如，來確保電路被適當?shù)仄珘骸?br> [0285]將集群電壓彼此隔離的一個原因是為了允許從逆變器使用相對于具有不同集群電壓的大量集群具有一個公共電壓的情況下所可能的輪廓更對稱的高側和低側輪廓。例如，如果一個集群產生一個電壓，另一個集群產生不同電壓，集群的端子連接到一起并且電路切換到相同電壓，那么兩個集群的高側和低側上的切換時機可能不對稱。這種對稱性的缺乏可能相比于對稱輪廓增加切換、傳導和/或核心損耗。理論上來說，在隔離的集群電壓下工作的從逆變器可以保持更對稱的切換輪廓，并且可以實現(xiàn)更高的逆變效率。這種效率的可能增加可以以隔離切換器和額外的隔離電源為代價實現(xiàn)。在一些實施例中，這些隔離元件所需的額外的成本和功率由有效增益證明是合理的。在其他實施例中，例如在圖示實施例中，不是這樣的。在具有隔離的集群電壓的實施例中，一些從逆變器電路可以共享公共電壓，以提供例如通信線、時鐘線、握手線等的更簡單的接口。
[0286]對于實體地接近逆變器(或者在其之內)的每個集群建立公共電壓基準的布置可以提供每個從逆變器可以相對于彼此以及相對于主逆變器共享接地線的優(yōu)點。這種潛能避免了對于大量隔離電源、隔離通信等的需要。
[0287]這種接地方案的潛在成功可能依靠提供足夠低的阻抗以及感應地線平面，使得接地跳動和由接地電流產生的電壓偏移不會破換通信和其他電路功能。實體緊湊的逆變器、良好的電路布局以及厚的地線平面平面/電跡可以允許獨立的逆變器電路在沒有隔離的狀態(tài)下工作。
[0288]也優(yōu)選地在從逆變器與主逆變器之間經(jīng)由可以擺動超過功率和接地軌道(rail)的差分信號來通信(例如，RS485)。在軌道公差以上的模擬電路可以是優(yōu)選的。
[0289]根據(jù)具體實施例，主逆變器包括濾波電容920。本實施例中的從逆變器每一者都基本具有電流源的功能，并且因此可以共享公共電容。
[0290]獨立的濾波電感被包含在從逆變器塊904中。通過交錯每個從逆變器的切換時亥IJ，可以將該濾波電容的必要尺寸減小大的因子。在一些實施例中，從逆變器可以基本具有電壓源的功能，并且共享電感可以被類似地減小的串聯(lián)濾波器電感。
[0291]為了減小成本并且提供緊密同步的操作，主逆變器可以將時鐘信號922提供給從逆變器。在特定實施例中，該時鐘信號可以來自微控制器。
[0292]改善的交錯可以依靠精確地時間切換協(xié)調。因此，主逆變器可以產生、收聽和/或有助于由從逆變器采用來部分用于建立切換時機和同步的數(shù)字正時信號的握手總線。
[0293]在圖示的具體實施例中，邏輯電壓926和柵極/模擬電壓928可以由不間斷電源906提供并且對于從逆變器共享。為了避免不期望的電源電感，這些電源在由UPS饋送的同時可以被防止為接近逆變器或在逆變器內。
[0294]在特定實施例中，UPS提供中間電壓，并且每個從逆變器從這個電源獨立地產生其操作電壓。如果電源電感較大或者在逆變器相之間期望額外的電壓隔離，那么這種布置可以是有利的。
[0295]根據(jù)一些實施例，每個從逆變器可以具有簡單的緩沖器和電容，以消除電源電壓漂移，而不依靠將電源分離的手段。每個逆變器相可以包括含有信號和連接的“測試端口”，該測試端口通常在操作期間打開，但是在逆變器經(jīng)受故障時支持自動的測試和檢修。
[0296]圖9B示出了經(jīng)由電路952提供的切換器同步鏈環(huán)的逆變器系統(tǒng)950的實施例。交錯在分離的從逆變器之間的軟切換以及高精確度的切換器都可以采用高精確度的鏈環(huán)握手。
[0297]例如，在開始切換序列之前，從逆變器(例如，954)可以等待來自一根握手線958上的正時鏈中在線的另一個從逆變器(例如956)的信號。在切換序列中的一些點處,可以在握手線960上將信號送給鏈中的下一個從逆變器，使得下一個逆變器的切換實現(xiàn)軟切換的、低壓力或低噪音條件。
[0298]當各個從逆變器或其相關的集群可能不能操作時，保持完整的鏈環(huán)可能是困難的。因為軟切換可能是期望的，但是對于操作不是必要的，所以從逆變器可以被編碼和設計為如果鏈環(huán)斷裂的話執(zhí)行硬切換或者具有減小的交錯性能。
[0299]特定實施例(例如，圖9B中示出的實施例)可以通過使用切換器962來繞過鏈環(huán)中的一個或多個從逆變器正時信號。這種切換可以是電子的、機械的等。
[0300]如果發(fā)信號電子器件是低電壓的并且共享接地基準，可以優(yōu)選地經(jīng)由邏輯裝置或模擬切換器來執(zhí)行該切換。這種切換器的潛在期望特性包括低成本、低功率需求以及低的傳輸時間延遲。當從逆變器被從服務移除時，這種切換器可以被機械或編程地啟動。
[0301]移除從逆變器可以涉及機械地移除裝置。因此，這種功能可以由主逆變器操作，或者在當從逆變器被移除時保持服務的主板上進行。
[0302]圖1OA示出了根據(jù)本發(fā)明從逆變器(1000)的實施例的示意圖。該從逆變器包括可以執(zhí)行一個或多個以下功能的控制器1002:與主逆變器經(jīng)由1004數(shù)字地通信；經(jīng)由握手信號1006協(xié)調切換時間；從1008得到處理器時鐘；和/或從主板獲得邏輯功率1010和柵極驅動/模擬功率1012以及公共電壓基準1014(地線)?？刂破骺梢钥刂埔粋€、兩個或三個以上相的逆變器中的切換。
[0303]圖示的具體實施例包括三相降壓逆變器1016的簡化示意圖?；蛘?，從逆變器可以包括升壓逆變器。
[0304]圖示的具體實施例包括升壓DC-DC轉換器。這些轉換器采用了高側切換模塊1020和低側切換模塊1022。升壓逆變器采用串聯(lián)電感1024，它們在單元外的從逆變器之間共享公共濾波電容?；蛘?，升壓逆變器可以包括各自的分流濾波電容以及共享的串聯(lián)電感。
[0305]圖1OA中示出的升壓電路1018可以被操作以提供電路的擴展的操作范圍。如果在最大功率點處的集群電壓降落到執(zhí)行向期望電壓的你變所需的閾值，那么逆變器可以:
[0306](I)減小其功率汲取，直到集群電壓足夠高來進行逆變；
[0307](2)要求系統(tǒng)中連接到更佳性能(更高電壓)集群的從逆變器通過在性能低下的逆變器不能夠提供的電壓下產生不相稱地多的功率，來進行補償；
[0308](3)關閉。
[0309]一種設計方法確保了集群總線電壓通常超出降壓逆變所需的電壓。該方法可以采用超出標準的切換器電壓。該方法可以影響平均效率，因為降壓逆變器可能利用基本下降的電壓更低效率地工作。
[0310]增加升壓級1018可以對于逆變器提供將其電壓升壓到逆變所需的最小值的能力，從而允許使用產生更低峰值的集群電壓。升壓相可以使用額外的切換器1026、二極管或同步整流器1028以及電感1030(與互連電感串聯(lián))。
[0311]當不需要升壓時，電感電阻和二極管正向電壓降以及電阻可以減小逆變器效率。在這種情況下，可能期望關閉旁路切換器1032。
[0312]該旁路切換器可以經(jīng)由1034電控制。該旁路切換器可以使機械切換器、繼電器、自鎖繼電器等。
[0313]使用電機(上文中在平衡器電路的上下文中討論的)來對切換器進行機械切換的潛在優(yōu)點可以可能更加優(yōu)選地應用到這種切換器。例如，該升壓/旁路模式切換器將不一定需要在一天內被激活多次以上。如果一天內被激活10小時并且在1A下節(jié)省了 I伏特的損耗，那么這種切換器將會在100天內以$0.1OkW每小時的價格節(jié)省$1的電力。因為由電機(例如，簡單的x-y平移機器人)激活的足夠便宜的機械切換器可以每個節(jié)省約$1，從而在每個切換器的投資上提供了約三個月的邊際回歸。
[0314]通過對比，可選的切換器(諸如固態(tài)繼電器)通常花費20到50倍。并且雖然這種可選的切換器可以提供增加切換速度的優(yōu)點，但是這可能對于不頻繁激活模式的切換器不是那么重要的考慮。
[0315]在一些情況下(例如，在夜間)，集群接收少量的常規(guī)(houseke印ing)功率。在一些實施例中，該常規(guī)功率可以由逆變器在集群電壓線上提供。
[0316]當電網(wǎng)被連接時，如果二極管1028被例如經(jīng)由切換器1032分流的話，該整理功率可以被通過切換器1020提供。然而，如果當集群不產生電力時存在電網(wǎng)斷電的話，可能在集群出存在功率斷供的可能性。如果集群因為其在白天的錯誤指向而不產生電力從而導致冷卻系統(tǒng)和跟蹤系統(tǒng)不工作的話，這可能是有問題的。
[0317]因此，為了在全部情況下提供可靠的、不間斷的整理功率的供應，諸如906的UPS可以被用來經(jīng)由二極管1038提供功率1036。該電路設置最小集群總線差分電壓?；蛘撸@種供應可以經(jīng)由切換器來施加。
[0318]可能期望無論從逆變器是否工作都維持這種供應可用。在一些實施例中，二極管1038位于在對從逆變器提供服務時不被移除的電路上(例如，在從逆變器插到其上的主板上)。
[0319]切換器1040可以用以向UPS提供功率的陣列。該功率可以由其他集群使用，和/或可以被用來給電池充電。如果存在的話，這種切換器可以被如前所述地手動或電機致動。
[0320]如果不間斷功率與二極管1038連接，那么二極管1038位于電感1030的集群側上，或者二極管1038將會在升壓切換器1026被激活時被正向偏壓。因為與1030串聯(lián)的遙控傳導線電感可以是相當大的，所以不間斷電壓相比于普通操作總線電壓足夠低，使得二極管在普通操作期間不變?yōu)楸徽蚱珘骸；蛘?，當升壓電路工作時二極管可以被切換。
[0321]集群和控制器1014的公共地線電壓的潛在優(yōu)點是電流傳感1042、總線傳感1044和脈沖電壓傳感1046可以被精確和廉價地執(zhí)行。應當繼續(xù)良好地注意模擬接地1048。
[0322]測試連接器1050可以有助于自動測試和故障檢測。
[0323]逆變器可以通過使得輸出功率中的信號或所計算的值不變來精確地跟蹤最大功率點。不過，可能期望逆變器能夠精確地報告其產生功率。
[0324]在這種情況下，逆變器的電流和電壓傳感可能需要校準。在一些優(yōu)選實施例中，從逆變器將其測量值與從其主逆變器報告的精確測量值相比較，以更新其校準。之后，從逆變器可以對于從逆變器的集群上的平衡器電路提供類似的校準服務。
[0325]根據(jù)某些實施例，使用單周控制、模擬反饋來設置切換時機。在一些實施例中，使用單周控制、模擬反饋來執(zhí)行最大功率跟蹤。
[0326]在一些實施例中，單周期控制的執(zhí)行可以由微控制器調整和優(yōu)化。在一些實施例中，可以使用一個或多個數(shù)字信號處理器或合適的快速數(shù)碼控制器來計算切換時機。
[0327]圖1OB示出了從逆變器1080的實施例的圖，其使用握手信號1082和1084的鏈環(huán)以執(zhí)行軟切換、減壓切換、低噪音切換或其他切換增強。這可以經(jīng)由切換正時電路來完成，并且在一些實施例中可以由附屬切換電路1086來完成。
[0328]圖1lA示出了與根據(jù)本發(fā)明的實施例的逆變器有關的UPS1100。UPS控制器1102經(jīng)由連接部1104與工廠數(shù)字地通信。
[0329]在該具體實施例中，由從逆變器共享通信。在一些實施例中，UPS可以在電站網(wǎng)絡層級的不同水平下通信。
[0330]該控制器執(zhí)行來自電網(wǎng)1106進行功率管理。在一些實施例中，控制器執(zhí)行來自發(fā)電機1108(諸如石油發(fā)電機)的功率管理。
[0331]在該實施例中，控制器將電池1110保持在良好的充電狀態(tài)，并且提供在電池電壓下的不間斷總線電壓。該實施例采用了電池以相對于大地接地1112提供低阻抗電壓基準。
[0332]在該實施例中，在升壓三相變壓器的低電壓側上存在參照大地接地的位置。根據(jù)在公共集群電壓中需要多少負電壓偏移，來在電池堆棧(例如，1114、1116或1118)中的一些位置處建立大地接地與工廠中公共最負電壓基準之間的連接。
[0333]改變是可能的。類似的方案可以被用來建立固定的正基準。主動切換方案可以被用來在大地接地與集群電壓之間建立任意靜態(tài)或動態(tài)的關系。集群公共電壓可以被直接約束到大地接地。
[0334]在電網(wǎng)斷供期間，控制器可以打開發(fā)電機1108以防止電池1110耗盡它們的充電。電池1110的尺寸可以足夠小，以提供短暫的時間段來打開發(fā)電機或者有助于有秩序地安全關閉工廠。
[0335]在一些實施例中，UPS控制器也產生邏輯1120和/或柵極/模擬1122電壓。UPS系統(tǒng)可以被實體地分離。例如，發(fā)電機1108可能需要被安裝在外部。
[0336]電池1110可以被容納在腐蝕和爆炸性氣體不會引起問題的位置。對于1120和1122的供應可以接近從逆變器以使得電壓供應的感應峰值最小化。
[0337]圖1lB示出了將工廠電壓1154變壓為電網(wǎng)電壓1156的升壓變壓器1152的電路1150的示意圖。在該實施例中，變壓器1152將“Wye”連接到“Wye”。在如圖1lB中示出的“Wye”構造中可以期望連接到升壓變壓器的工廠側，以限制可能由電源切換器的故障引起的二次損傷。例如，電路內部1158繪出了在降壓逆變器相的低側上的故障的、具有保險絲(1160)的電源切換器1162。一些切換器故障導致切換器具有低電阻、表現(xiàn)短路的狀態(tài)。在該實施例中，通過將電流1168引導通過工廠電池1110，可以防止所產生的流動通過故障電路的大故障電流1164基本影響公共負電壓(1166)。
[0338]在沒有能夠應對該大電流的電壓箝位電路1150的情況下，故障的切換器可以使得電壓1166在另一相的電壓上擺動，從而在主體或其他低側切換器的續(xù)流二極管引起高的熱量，并且可能在保險絲1160燒斷之前減小可能產生的額外損失。
[0339]圖1lC示出了通過使用二極管1186來確保負公共電壓1182基本決不升高到三相工廠電壓1184以上的可選電路1180。這些二極管必須能夠承受非常大的浪涌電流。因為在全部從逆變器中1182和1184是公共的，所以例如在UPS模塊或主逆變器中，該保護電路可以在逆變器中出現(xiàn)一次，而不是對于每個從逆變器分別出現(xiàn)。
[0340]在一些實施例中，例如電路可以在沒有電池或者與電池獨立的狀態(tài)下建立公共負電壓。
[0341]或者，如果全部從逆變器的正電壓是公共的，那么在二極管方向被顛倒的狀態(tài)下，可以通過諸如1180的電路的每個逆變器系統(tǒng)的單個副本來防止該正電壓基本擺動到其他相以下。
[0342]在一些實施例中，這種電路可以在沒有電池或者與電池獨立的狀態(tài)下建立公共正電壓。
[0343]每個從逆變器的諸如1180的保護電路可以被分別地應用到非指令的集群電壓，即如果負集群電壓是被指令的，則被應用到正集群電壓，反之亦然。由于保護二極管使其承受大的故障電流的需要，這種二極管可能相對昂貴。在一些實施例中，這種分別的保護可能是成本合理的，并且設計者可以進行選擇以允許兩個或三個相同側的切換器先后故障，而不是付出分別保護二極管的代價。
[0344]根據(jù)本發(fā)明的特定實施例，圖1OA和圖1OB中示出的切換器模塊可以被設計以容易被替換并且將由切換器故障引起的二次損傷最小化。圖12A示出了包括低側驅動器模塊1202和切換模塊1204的這種低側切換模塊1200的示意圖。
[0345]切換模塊描繪了 IGBT和續(xù)流二極管，但是這對于本發(fā)明是不需要的。在其他實施例中，切換模塊可以包括其他元件，諸如功率M0SFET、固態(tài)繼電器和/或其他切換器。
[0346]功率切換器故障可能在柵極導致短路。這種短路可以將驅動器暴露到過大電壓和電流下，并且導致驅動器電路1208的破壞。
[0347]切換模塊的實施例可以通過使用過壓抑制器1210來防止或減小這種損失。這種抑制器可以包括齊納二極管和柵極電阻1212并且在一些實施例中包括保險絲1214。
[0348]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，柵極電阻可以被確定尺寸以在過電流狀態(tài)下燒毀并且提供保險絲功能。這種電阻也可以優(yōu)選地用來在一些IGBT中避免閉鎖。電路保護元件1210可以被確定尺寸以在不損壞的狀態(tài)下存活足夠長的時間，因為柵極保險絲或電阻打開其電路或者到達足夠高的阻抗使得保護元件可以承受柵極電流。
[0349]盡管進行了保護，但是柵極驅動器模塊1202可能仍然容易損壞并且可以因此被封裝為容易替換、成本最優(yōu)化的耗材。
[0350]在一些切換器故障中，被切換的端子1216和1218變短路。這種故障可能一般導致與過電流相關的二次故障，并且可能由于過度的功率消耗而導致明顯的額外傷害。
[0351]由于這個原因，功率模塊被增加保險絲。在一些實施例中，保險絲在切換器與端子1218之間。該保險絲可以包括傳統(tǒng)的保險絲、在PCB電跡上的斷裂或變得高阻抗的特征、薄的或厚的膜裝置、電線或已知的其他形式的保險絲。
[0352]圖12B示出了高側切換模塊1250的實施例的示意電路圖。模塊與圖12A中示出的類似，但是包括經(jīng)由元件1254和高側切換器模塊1252提供自舉(boot-trapping)能力的高側切換器模塊1252。在其中自舉不是選項(例如，靜態(tài)、高側切換器)的一些實施例中，高側驅動器模塊可以可選地含有隔離柵極驅動電源。
[0353]對于低側驅動器模塊，高側驅動器模塊和切換器模塊可以被設計為使得切換器的故障不能正常地產生驅動器故障，但是驅動器模塊是成本優(yōu)化的、容易替換的耗材。
[0354]在一些實施例中，切換模塊可以被封裝為成本優(yōu)化并容易替換的耗材或者可修理的模塊，其仍然具有例外地優(yōu)良的熱傳遞特性。圖13A示出了切換模塊1300的實施例。
[0355]元件1302是高熱傳導性基板。在一些實施例中，該板由鋁或銅構造。在其他實施例中，該板可以是另一種金屬或者陶瓷材料。
[0356]在一些實施例中，在安裝有熱傳遞油脂或者高熱傳遞適應性復合材料(諸如“硅墊(sil pad)”)以減小板與外部熱收集器之間的接觸阻抗時，該板被覆蓋。根據(jù)本發(fā)明的特定實施例，該元件1302從切換器電絕緣。
[0357]元件1304是模塊蓋。在一些實施例中，該模塊蓋被由高溫度耐力的材料成形或鑄造，例如諸如環(huán)氧樹脂或酚醛塑料的熱塑性樹脂，或者諸如聚酯或聚酰胺的合適的高溫熱塑性塑料，它們具有或不具有纖維或微粒填充物。對于這些材料的期望特性包括熱溫度穩(wěn)定性、耐火性、耐沖擊性、強度和絕緣性。
[0358]可以依賴于該模塊蓋來抵抗由于容納在其中的切換器和保險絲的災難性故障而產生的力，這可以通過過壓力和熱金屬的噴濺以及瞬間電弧來實現(xiàn)。該蓋抑制這種故障的物理效果，從而避免對于蓋的外部的設備的損傷。元件1306、1308和1310是切換器的端口(例如，分別是柵極、集電極和發(fā)射極)。
[0359]圖13B示出了切換模塊1300的內部1320。在該實施例中，熱傳遞辦1302通過薄的絕緣材料與散熱器1322電絕緣。該材料可以是任何適當?shù)摹⒏邿岬?、高熱傳導性的電絕緣體，諸如云母、合成云母板、氧化鋁陶瓷、聚酯、聚酰胺或聚酰亞胺薄膜。
[0360]為了減小電絕緣體與熱傳遞板之間的熱接觸阻抗，可以例如經(jīng)由螺釘1326而采用機械預載荷?？蛇x的或此外，熱接觸阻抗可以通過使用熱傳遞油脂、粘合劑或其他已知技術來減小。
[0361]散熱器1322可以由高熱傳遞性材料(例如鋁或銅或者可選的其他材料或合金)構造。這種元件可以被設計為將需要穿過電絕緣體的熱通量減小2到10個數(shù)量級，以減小電絕緣體的有效熱阻抗。
[0362]這種減小可以通過使得散熱器更厚來實現(xiàn)。例如，散熱器可以接近管芯的尺寸或更厚并且在基部處具有相應的寬度，使得從管芯的邊緣到散熱器的基部的角落最小約45度，如圖所示。
[0363]在特定實施例中，散熱器的側壁可能不被顯示為這種錐形?；砍叽缈赡芫哂蓄愃频慕孛婷娣e和如圖所示的與管芯的相對關系。
[0364]在該實施例中，元件1328是快速恢復肖特基“續(xù)流”二極管管芯。在該實施例中，元件1330是并聯(lián)IGBT管芯。使用本領域中已知的技術和結合材料(例如焊料、填充了銀的環(huán)氧樹脂等)經(jīng)由導體將這些管芯安裝散熱器。
[0365]元件1332是焊線。焊線材料的示例包括但不局限于鋁和銅。其他的線材料可以包括金。
[0366]這些線將管芯連接到電路板1334上的焊盤。在該實施例中，元件1336是設計為在故障時開路或者在保持高電流脈沖期間作為高電阻的柵極電阻(諸如薄膜0805、0604、0402或其他電阻)。在可選實施例中，該店足可以是厚的膜、印刷的電阻或者可選電阻。如果電阻不具有足夠的熔斷特性，其可以與保險絲串聯(lián)。
[0367]元件1338是設計為在遇到過大的發(fā)射器電流時熔斷的電路電跡。該電跡被設計為在正常工作期間不產生過大的電阻性損失，但是當切換器在其額定電流之上工作時，迅速地故障，表示錯誤。
[0368]元件1340是用于印刷電路板的機械支撐件。在一些實施例中，這些支撐件是被按入散熱器1322中的鉚釘，其將來自管芯的背側金屬的電流傳導通過散熱器到達印刷電路板，并且之后經(jīng)由連接器(例如，1308)離開模塊。
[0369]圖13C示出了切換模塊蓋1304的基部(1350)側的圖，其示出了被設計為當發(fā)生故障事件時減輕外部損害的蓋的特征。特別地，在故障期間，熱金屬、顆粒和電弧可以噴射到模塊蓋內部。它們可能導致危險的過壓。
[0370]為了警告過壓力并且控制從模塊釋放過大壓力的位置和速度，而不將有害的顆粒釋放到敏感的電路區(qū)域，可以使用發(fā)泄口和/或過濾器。
[0371]在圖13C中，元件1352是鑄造或成型到蓋基部1350中的凹槽，其作為發(fā)泄孔。在故障期間，顆粒和氣體快速地進入該通道。一些顆粒不能夠在轉角處轉向通道1356中，并且被困在儲藏器1354中。其余的顆粒和氣體穿過1356。
[0372]已經(jīng)由急轉彎從氣體慣性分離的一些顆粒被困在第二存儲器1358中。最終，一些顆粒被困在第三儲藏器1362中。
[0373]現(xiàn)在由通道冷卻并且被剝離掉大部分顆粒和全部液體金屬顆粒的氣體通過外部排泄口 1364離開。相同的排泄口 1366可以用于減小反向壓力。
[0374]排泄口的必要面積和個數(shù)由在故障期間釋放的能量的預期量以及困在蓋內的空氣體積決定。對于端子1368的端口可以被設計為抵抗進行排泄，因為在一些實施例中，通過這些端口排泄可能在敏感的區(qū)域中放置顆粒。
[0375]變化是可能的。在一些實施例中，排泄和過濾可以采用機械過濾器，而不是氣旋或慣性過濾器。在一些實施例中，蓋可以被設計為具有多個壁，以容納顆?；蛘呔哂锌蓧嚎s元件以容納膨脹的氣體而不會使其泄露。
[0376]圖14A示出了可以被布置在從逆變器殼體1401內的切換模塊1402、低側模塊1404和高側驅動器模塊1406的組件1400的簡化機械圖在所示的具體實施例中，低側和高側驅動器模塊含有表示插入方向和有助于模塊移除的特征1408。1401的表面中的凹陷1410和1412確定了模塊插入方向。
[0377]在一些實施例中，模塊的實體設計使其不能夠沿著錯誤的方向插入或者槽插入，例如，模塊1404和1406的形狀被設計為使其不能配合到彼此的槽中。切換模塊1402可以類似地鎖定，以避免不正確的方向以及避免將不正確的模塊(例如，錯誤的額定電壓或電流、切換類型等)插入到模塊凹陷(例如，1414)中。
[0378]在該具體實施例中，橫檔1416按壓模塊蓋。這提供了與熱傳遞板1302和電端子(例如1308)垂直的機械退耦力。這種壓力也可以提供防止顆粒進入從逆變器的加強密封，因為氣體和顆粒從板1302與蓋基部1350之間排泄。
[0379]圖14B示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的插入到從逆變器殼體1401內的低側1404和高側1406驅動器模塊和切換模塊1402的布置1400。
[0380]圖14C示出了從逆變器的實施例的簡化內部組裝1460。該附圖示出了根據(jù)一個實施例的，模塊1402、1404和1406相對于印刷電路板1462的朝向的一種方式。
[0381]元件1464、1466和1468是指示器，諸如發(fā)光二極管(LED)。在一些實施例中，這些指示器提供了關于逆變器的狀態(tài)的簡單反饋。例如，這些指示器可以表示:
[0382]—全部指示器關閉=沒有功率(從逆變器)；
[0383]—指示器1464發(fā)光或者閃爍紅色=故障，需要維修；
[0384]—指示器1466閃爍綠色或者黃色=升壓電路被激活，表明關閉升壓電路旁路切換器(例如1472)是不安全的；
[0385]—指示器1468閃爍綠色=工作中或者通過自檢?；蛘?，指示器可以是多個彩色LED。
[0386]根據(jù)本發(fā)明的實施例的一種可能是允許方便的維護。因此，簡化的人機接口可能是重要的。
[0387]例如，可能不期望使用紅色LED來表示除了故障之外的任何事。另一方面，使用閃爍LED來表明故障，使得色盲的操作員不會處于劣勢可能是很重要的。在一些實施例中，閃爍并紅色光被用作故障指示，并且穩(wěn)定并綠色的光被用于正常工作表示。
[0388]元件1470、1472和1474是可以被用來優(yōu)化逆變器效率的切換器，諸如在不需要的時候繞過升壓電路。在一些實施例中，根據(jù)進行多少優(yōu)化以及有多少工作模式，可能不存在切換器、存在一個切換器、兩個切換器、三個以上切換器。這些切換器可以被手動地或者經(jīng)由機器人平移來致動，并且可以提供切換器狀態(tài)的清楚的視覺指示。
[0389]元件1476和1478是功率指示器。例如，元件1476可以使用于升壓電路的指示器并且1478可以使在降壓逆變器相中的指示器。這些指示器可以產生明顯的熱并且被安裝為與從逆變器殼體1401的頂部具有良好的熱交換，在該頂部處可以施加主動冷卻。
[0390]圖15A示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的從逆變器1500的俯視圖，并且圖15B示出了從逆變器1500的后側視圖。元件1502是滑動機架，其可以被用來在機架中將逆變器滑動到位，并且將熱傳遞元件上的壓縮預載荷傳遞給逆變器結構。
[0391]元件1504是逆變器殼體的升起部分。元件1504可以提供與主動冷卻板地良好的熱接觸，以傳遞來自功率電感的熱量。
[0392]元件1506是與主板進行早期接觸的逆變器的元件。元件1508是高電壓功率連接器。元件1510可以可選地是提供機械優(yōu)點的另一種實體機構，諸如具有與1510不同的特征或朝向的一個或多個桿、一個或多個螺釘或者與元件1510實現(xiàn)基本相同功能的不同機構的組合。
[0393]根據(jù)特定實施例，逆變連接器和電子器件可以被設計，使得在一些實施例中逆變器可以通過一個或多個以下操作被“熱插拔”。
[0394](I)將逆變器相插入到機架，使得逆變器殼體被大地接地并且將靜電電荷安全地排出到大地。
[0395](2)利用在上位置中的桿1510將逆變器滑動到其行程的末端，停止除了大地接地之外不具有任何電連接的從逆變器。
[0396](3)將桿1510降低到下位置可以允許將從逆變器進一步推動，這允許邏輯電路與主板接合，但是防止與高電壓功率連接部接觸。
[0397](4)電路接觸的順序可以是:從逆變器接地(1014)、之后是邏輯功率(1012)，之后是柵極功率(1010),之后是處理器時鐘(1008),之后是通/[目和握手電路。在一些實施例中，可以在柵極功率電路之前施加時鐘信號。
[0398](5)在該桿位置中，單元經(jīng)受引導自檢以及與主逆變器的通信。如果單元合格，其打開綠燈，諸如綠色、緩慢閃爍的燈，以指示操作者已經(jīng)準備好與高電壓功率接合。如果不是，單元打開快速閃爍的紅燈，以指示逆變器沒有準備好接合。
[0399](6)如果單元指示錯誤，單元被移除并且被送到測試夾具來進行自動診斷和故障檢測。在需要單元時，夾具可以設置表明健康的清楚狀態(tài)的標識。一般來說，夾具可以設置可能周期地屆滿的使用計時器，以促進逆變器返回到測試夾具來進行預防性維護、診斷和校準。
[0400](7)如果單元沒有表示故障，用戶之后通過拉起桿來接合高電壓功率電子器件。該桿包括利用機械的有利條件強迫逆變器向后的凸輪。
[0401](8)單元檢測功率的狀態(tài)并且開始從事于切換器同步和功率逆變。
[0402]為了移除單元，可以采用以下步驟:
[0403](I)可以選擇通過經(jīng)由軟件界面來警告本發(fā)明的主控制器來進行“安全關機”。這可以轉而警告集群進入非功率產生模塊，告訴逆變器停止切換等。
[0404](2)用戶抬起接合桿1510，移除高電壓功率連接器。
[0405](3)用戶之后將單元拉出其槽來進行維護，或者將單元拉出得足夠遠，以使得邏輯功率脫離，升高桿1510并且將從逆變器向回滑動，來停留在完全脫離位置。
[0406]在本發(fā)明的一些實施例中，逆變器將會容納有多余耗材的供應、測試夾具和/或大量的可工作的多余從逆變器，使得用于逆變器相的下降時間被限制在交換從逆變器所需的時間。維護工人可以替換耗材并且使用測試夾具來重新命令逆變器相離線。
[0407]圖16A和圖16B分別示出了與其主動冷卻模塊1602接合的從逆變器的實施例的等尺寸前視圖和后視圖1600。逆變器殼體頂表面具有楔形角1601，使得隨著其朝向其行程的后方滑動，其與底部表面或冷卻單元1602的冷卻板1603接合。
[0408]元件1604是冷卻劑入口，并且元件1606是冷卻劑出口。元件1605和1607是冷卻機旁路端口，其允許這些冷卻頭成為平行陣列。
[0409]元件1608是在元件1504和1402與冷卻模塊底表面或冷卻板1603之間保持大的機械預載荷的加強機架軌道(在圖中未示出加強件)。為了清楚，冷卻模塊與機架之間的其他加強件(相對于彼此不移動)也未示出。
[0410]升起桿1510使得凸輪對機架安裝銷1610施加壓力，利用了機械便利，將從逆變器朝向后方滑動。以此方式加工逆變器頂部的楔形角產生了明顯的機械預載荷，來減小對于冷卻模塊的熱接觸阻抗。
[0411]圖17A-圖17D示出了冷卻模塊1700的實施例的組件。在圖17A中，元件1702是冷卻模塊殼體，其提供了冷卻流體管道的加強的后墻，并且通過設計的、防泄漏的連接器提供了流體入口和出口，該連接器在公連接器1704采用了多余的O形環(huán)密封件，其與另一個冷卻模塊1700的經(jīng)設計的母連接器1706配合。
[0412]彈簧夾1708固定地保持配合的連接器。冷卻劑模塊殼體經(jīng)由O形環(huán)密封到冷卻板，該O形環(huán)通過接近連續(xù)的彈簧夾保持在壓縮狀態(tài)下。
[0413]圖17B示出了在模塊殼體被移除的狀態(tài)下的冷卻劑模塊，以顯示流體分隔板1710。流體分隔板包括通過分隔板將來自冷卻側(示出)的冷卻劑引導向熱側(被遮擋)的噴嘴噴口的陣列。通過將將冷的冷卻劑慣性地傳輸?shù)嚼鋮s劑板，這些噴射流在具有低的流體壓力降的狀態(tài)下有效地冷卻高熱通量。
[0414]該分隔板包括經(jīng)由冷卻劑模塊殼體和其他特征1716來產生從分隔板的一側到另一側的基本沒有泄漏的密封的特征(諸如1712和1714)。這經(jīng)由冷卻板產生了從分隔板的一側到另一側的基本沒有泄漏的密封。從分隔板的一側到另一側的密封不導致外部冷卻劑泄漏。
[0415]圖17C示出了具有殼體的冷卻模塊1700，其中分隔板或O形環(huán)被移除并且保留冷卻板1603和末端夾1720。冷卻板包括夾持特征1722，以通過內部壓力保持殼體。末端夾在冷卻板不具有該特征的區(qū)域上提供這種保持特征(1724)。
[0416]圖17D示出了相對于冷卻板示出了具有被冷卻的組件1300、1478、1476等的位置的完整冷卻模塊1700。來自切換器的熱量從管芯1330流動通過散熱器1322、電絕緣體1324、板1302、冷卻板1603并且進入冷卻劑。
[0417]圖17E示出了冷卻板1782與被冷卻的組件(例如，具有被冷卻板1784的切換器模塊)之間的接口 1780的可選實施例。將特征1785和1786嵌套并且在一些實施例中將它們相互插入并結合，通過將表面之間的總機械預載荷力增加與元件1788之間施加的給定法向力，減小了接觸阻抗。這種減小的力可以對于給定熱阻抗減小了由框架所需的機械加強以及通過冷卻系統(tǒng)板傳遞到冷卻系統(tǒng)殼體的載荷。例如由前面板桿施加的傾斜的力1789可以進一步減小操作員的機械努力，以獲得高熱傳導性的熱界面。
[0418]圖17F示出了冷卻板1782與被冷卻板1784的界面的放大側視圖1790。因為楔形幾何形狀，法相預載荷力1791例如在1793處產生了更大的相反預載荷力1792，其極大地由板內部的應力承受。該技術是機械地有效率的，因為其使用內應力局部產生并分解了大的力，而不需要物理地大并且遠離的結構元件來承受高負荷。這種布置還可以使得機械預載荷1793上的有害熱膨脹效應最小化。在一些實施例中，該接口被設計為在相對高的被冷卻板溫度的條件下增加機械預載荷，使得熱膨脹提供了有益效果。
[0419]圖17G示出了冷卻板設計1765的可選實施例，其可以進一步減小負載以及對于冷卻系統(tǒng)與支撐機架之間以及從逆變器殼體與支撐機架之間的兼容性的敏感度。在該實施例中，一個或多個特征，例如，1796可以與被冷卻板上的配合特征進行機械互鎖，使得互鎖特征承受被冷卻的板與冷卻板之間的法線力的大部分。這些特征可以被設計為允許多個被冷卻板通過如1797所示使得在連續(xù)的圖案之間高度交錯來互鎖。
[0420]圖18A示出了分隔板1710的冷卻側。圖18B示出了圖18A中示出的分隔板1710的冷卻側的放大圖。在分隔板中，存在設計為有效地冷卻切換器模塊的特征1802的布置和有效地冷卻電感的特征1804。主動分割元件包括噴嘴(例如，1806)和支撐柱(例如，1808)。支撐柱傳遞預載荷力，以保持低的熱接觸阻抗。
[0421]圖18C示出了在分隔板的熱側上的相同圖案1802和1804。圖18D示出了在圖18C中示出的分隔板的熱側上的放大圖。示出了噴嘴(例如，1810)和隔離件(例如，1812)的后表面。隔離件比噴嘴進一步突出，并且建立了用于最大噴射冷卻效率的噴嘴退避距離。
[0422]在本發(fā)明的一些可選實施例中，在冷卻板上的脊和谷或其他特征可以可選地設置噴嘴退避距離。在一些實施例中，噴嘴壁的結構可以承載在冷卻板上的特征上，執(zhí)行在表面上建立噴嘴和噴嘴間隔的功能。在一些實施例中，噴嘴將噴射流噴射到冷卻板中的包括直線凹陷的一個或多個通道中。在一些實施例中，該凹陷可以由擠出成型、沖壓或成型(例如滾軋成形)來制造。在一些實施例中，冷卻板與噴射流相對的表面包括與被冷卻物體的表面上的特征(諸如1302)嚙合和結合的特征。在一些實施例中，噴嘴被設計為將冷卻劑朝向冷卻板和被冷卻物體之間的結合力或法向力較高的區(qū)域。
[0423]圖18E是示出了被冷卻的組件是如何相對于分割板中的噴嘴的圖案實體地布置的圖。
[0424]圖19示出了組裝到逆變器熱交換器1900中的冷卻模塊1700的十乘十陣列。冷卻模塊的行在右側后方于冷的冷卻劑歧管1902處終止，冷的冷卻劑通過該冷的冷卻劑歧管在端口 1904處進入。歧管1902可以位于陣列的底部以促進氣泡的清洗以及建立穿過陣列的均勻液流。
[0425]冷卻劑模塊的行在左側前方于熱的冷卻劑歧管1906處終止，該熱的冷卻劑歧管具有出口 1908并且可以位于陣列的頂部，以促進氣泡的清洗。入口和出口的相對布置通過在流體路徑中產生基本類似的壓力降幫助建立穿過陣列的基本均勻的液流。
[0426]尺寸被確定為使得噴嘴產生最大壓力降的噴嘴噴孔和管道的使用可以進一步幫助保持冷卻效率。交換器的冷卻能力基本不能夠由多少液體被容納在冷卻劑模塊中影響，而是由通過噴孔的冷卻劑流量影響。
[0427]在冷卻泵故障的情況下，交換器中的冷卻劑的體積可以限定操作員需要多長時間來修理泵或者關閉逆變器。這是因為交換器可以被切換為沸騰模式。
[0428]為了保持基本恒定的冷卻劑壓力，可以期望使得歧管1908或1902或者這兩者保持最小的長度并且在自由表面儲液器中終止管道。這種布置可以被流體靜力學地加壓并且對于沸騰、泵故障等時的大過壓力具有耐久性。
[0429]模塊的未使用的旁路端口可以在插頭中終止。這是由前右側上的附圖標記1910示出，而在左后側上的相應插頭在當前附圖中被遮擋。
[0430]圖20A-圖20D示出了安裝到一起的從逆變器1500、冷卻系統(tǒng)1900、母板2002和背板2004的組裝的實施例。圖20A、圖20B、圖20C和圖20D分別是組件2000的前立體圖、左視圖、右視圖和俯視圖。
[0431]元件2006是用于與各個集群連接的連接點。元件2008是三相AC連接部，以到達升壓變壓器。元件2010是與不間斷電源輸出的連接點。
[0432]圖21示出了容納組件2000的、根據(jù)本發(fā)明的實施例的殼體結構2100的機械圖。該結構包括金屬板機架殼體2102，其具有基本位于結構的基部的通風口 2104以及支架或腿2106，該支架或腿2106與通風口一致地工作以提供相對不受阻礙的氣流2108，以輔助沒有被主動冷卻的逆變器的冷卻元件。
[0433]這種實施例中的自然對流可以通過使用具有足夠高度的頂部安裝通風管2110增大，以經(jīng)由煙筒效果產生上升氣流。這種管道可以具有將排氣的電子器件或故障模塊的氣味(可能是有毒的)排出到第二逆變器殼體的外部的額外優(yōu)點。在一些實施例中，可以通過使用排氣扇來增加自然對流。
[0434]圖22示出了布置在殼體2100中而不安裝前面板的組件2000。右側上的大的開放空間可以被用來容納控制計算機、UPS的電池、UPS控制電路、冷卻機泵或其他元件。在一些實施例中，為了安全、腐蝕、泄露的安全考慮，這些元件中的一個或多個可以被設計為位于分離的容器中。圖22示出了殼體2100在橫向方向上比組件200更大的實施例。其他實施例可以包括在豎直方向上比組件更大的殼體2100或者與組件尺寸基本相同的殼體。如果殼體和組件尺寸基本相同，那么諸如控制計算機、用于UPS的電池、UPS控制電路和冷卻機泵的元件可以布置在殼體2100的外部。
[0435]圖23A-圖23E分別示出了在安裝前面板的狀態(tài)下逆變器組件2300的前俯視立體圖、前視圖、后立體圖、后視圖和側視圖。管道將會引向液體空氣熱交換器，優(yōu)選地是至少具有用于強制對流的選項的散熱器。
[0436]或者，散熱器可以位于煙罩的基部并且通過煙囪效果得到其部分或全部冷卻。冷卻劑管道可以升高到某一高度并且在自由表面的儲液器中終止以在沸騰的情況下保持有限的壓力差(pressure head)。管道2304是冷的冷卻劑回流管。元件2306是數(shù)字通信連接器，例如，以太網(wǎng)連接器。
[0437]圖24示出了容納機動平移件以可編程地操作機械切換器的陣列的交錯逆變器的實施例。在一些實施例中，平移件也可以使得桿1501致動，以使得逆變器脫離。在圖示實施例中，平移件可以越過(2402)逆變器前控制面板或者上下(2404)移動。元件2406是平移臺，其可以包括一個或多個特征以允許其對切換器和直線桿進行致動。在一些實施例中，可以能夠對切換器或螺釘進行旋轉致動。在一些實施例中，平移件可以能夠沿著與前面板垂直的方向移動。在一些實施例中，機器人的可選機械布置可以被采用，例如樞接的臂等。
[0438]在一些實施例中，逆變器替換可以整體地由相對不復雜的機器人執(zhí)行。在這種實施例中，人類操作者可以離開高電壓安全危險。在一些實施例中，逆變器耗材替換和修理可以被機械人化地執(zhí)行。
[0439]根據(jù)本發(fā)明的某些實施例，從逆變器自身可以診斷故障。在一些實施例中，通過沒有實現(xiàn)期望的電壓或電流，或者通過一些參數(shù)(諸如工作溫度)到達期望范圍之外，從逆變器僅能夠粗略地識別已經(jīng)發(fā)生故障。
[0440]在一些實施例中，執(zhí)行徹底自動的故障排除的能力可以被轉移給測試設備。該測試設備可以插入到普通逆變器連接器中并且在一些情況下被插入到特別的測試連接器中，其提供了可以對于幫助診斷的額外信號和控制的存取。
[0441]根據(jù)本發(fā)明的逆變器的一些實施例可以包括煙霧、熱量或火焰檢測器。一些實施例可以包括熱抑制設備，諸如CO2、化學干粉、碳鹵化合物(halon)、泡沫或本領域中知道的其他熱抑制方法。
[0442]在一些實施例中，這些火焰抑制器實在手工控制之下。在一些實施例中，這些火焰抑制器是在程序控制下。在一些實施例中，這些火焰抑制器由煙霧、熱量或火焰探測器控制。
[0443]本發(fā)明的一些實施例包括泄露和水探測器。
[0444]本發(fā)明的一些實施例可以包括特定的元件，諸如，在防爆容器中的功率過濾電容。在一些實施例中，電容可以是液冷的。
[0445]在一些實施例中,冷卻劑包括電解質油。在一些這種實施例中，逆變器相可以被浸入循環(huán)冷卻劑中，而不是與冷卻劑隔離。根據(jù)特定實施例，從逆變器組件被豎直地布置，使得控制器和指示器基本面向上翻并且其他的逆變器被浸入循環(huán)冷卻劑中。在一些實施例中，使用被構造在1710中的分隔板噴射器來使得冷卻劑循環(huán)。
[0446]在本發(fā)明的一些實施例中，指示器經(jīng)由與冷卻板接觸的包圍水槽來冷卻。在其他實施例中，經(jīng)由直接沖擊或者浸沒在傳統(tǒng)的保形絕緣表面上來冷卻電感。在一些實施例中，電感經(jīng)由絕緣冷卻劑的直接浸沒或沖擊來冷卻。
[0447]在特定實施例中，支撐結構、冷卻結構和逆變器殼體以及切換器模塊可以包括彈簧，諸如波狀墊圈等。這些彈簧具有保持預載荷的功能，而不論熱膨脹、蠕變等。
[0448]工廠布局
[0449]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的電站布局(300)的實施例的圖。集群(302)被布置為行和列。雖然工廠的特殊地形可能要求離開標準化工廠平面(諸如均勻的陣列)，但是標準化是有利的，因為其允許最大量的預制件的互連。
[0450]陣列的行和列不需要是正交的。然而,較大地偏離正交將會略微地延長互連長度。各個線(304，306)將DC功率傳遞到大型的交錯中心逆變器(308)，該逆變器可以位于陣列的中心附近以減小互連損耗或損失。
[0451]潛在有利的互連幾何形狀涉及使得線纜沿著行或列朝向中心點延伸，并且之后沿著朝向陣列中心的其他方向延伸。該布置導致互連長度相比于更加直線的連接略微地更長，但是卻容易預制并且加快安裝，同時通過互連系統(tǒng)減輕集群的潛在陰影(shading)。
[0452]為了減小電感和電阻損失，將三相逆變器輸出升壓到電網(wǎng)(312)電壓的變壓器
(310)可以位于逆變器的30m甚至1m內。
[0453]交錯的優(yōu)點是眾人皆知的，并且包括更低的被動組件過濾要求、高效率切換頻率、在組件故障時適當?shù)男阅芰夯取４送?，切換的時機可以被協(xié)調以減小切換壓力，提供改善的切換壽命和功率效率。
[0454]在其他優(yōu)點中，將全部的逆變器協(xié)同定位減小了維護成本，提供了更少的殼體和環(huán)境密封件，并且容易進行水冷。此外，逆變器的實體接近有助于逆變器之間的不昂貴的、高速的正時協(xié)調(例如，經(jīng)由時鐘和握手線、高速同步和異步通信)。
[0455]裝運容器中的逆變器系統(tǒng)的安裝可以提供可觀的成本優(yōu)點。這種優(yōu)點的示例包括容易分布以及使用商用和耐用的、防火并且防止環(huán)境危害的容器的優(yōu)點。
[0456]在電站已經(jīng)需要水冷的情況下，與功率密度、減小噪聲的風扇以及消除進出口點(其允許昆蟲、環(huán)境濕度和有害物進入)的優(yōu)點相比，我們的逆變器的水冷邊際成本較小。水冷導體、切換器和電容可以改善壽命和性能發(fā)展。
[0457]對于各個逆變器的構造的示例是升壓式三相逆變器等，其在Y.Chen、K.Smedley 和 J.Brouwer (2006) “A Cost-effective Three-phase Grid-connectedInverter with Maximum Power Point Tracking，，IEEE 1-4244-0365-0/06 以及 Y.Chen 和 K.Smedley (2006) ^ Three-Phase Boost-Type Grid ConnectedInverters”IEEE0-7803-9547-6/06中概述，通過引用將其全部結合在這里。根據(jù)我們的逆變器受益于DC互連的電感的要求，該逆變器具有串聯(lián)輸入電感的特征。該電感引起相對低的波動電流，減小了在集群處(和/或在接收器處)需要的輸出電容的大小。電路采用了六個切換器來產生升壓的三相輸出。通過對切換器進行仔細的時間排序，功率切換器的三分之二可以是軟切換的并且硬切換被均勻地分布到切換器上。預料到該性能可以進一步由許多逆變器的審慎的交錯來改善。使用OCC電路來成功地操作該逆變器。也發(fā)展了簡單的最大功率點跟蹤方案。該自動模擬控制器包括鉤(hook)，以允許來自相對現(xiàn)代的微控制器的精確的數(shù)字微調以及優(yōu)化。
[0458]雖然降壓逆變器在實踐中實現(xiàn)了更高的效率，降壓逆變器的使用要求最小的工作電壓。在該操作電壓略微地高于逆變的波形中的最大電壓微分時，獲得有效的逆變。
[0459]然而，根據(jù)在任何時刻可能存在其中一個或多個會聚器退役等待維修的大量的逆變器的特定實施例，可能需要在相應更高的集群電壓下工作或者提供升壓級，這兩者都減小了整體系統(tǒng)的效率。
[0460]相比于降壓逆變器，升壓逆變器性能隨著電壓的損耗而適度地劣化。其合適的功能要求最大功率不超出給定光電源，這可以通過設計來實現(xiàn)。
[0461]根據(jù)本發(fā)明的實施例的逆變器系統(tǒng)可以具有直接控制工廠的功率因子的能力，以幫助將電站的生產值最大化。這可能是被需要的，以便于:(I)符合由局部電氣設施指定的電網(wǎng)互連要求，(2)保持一致和穩(wěn)定的逆變器操作，(3)(通過一般在接近單位功率因子附近進行生產)將功率生產收入最大化，以及(4)在工廠級別提供參與由公司或獨立系統(tǒng)操作者能夠提供的任何可用輔助服務市場。
[0462]功率因子控制可以優(yōu)選地由mOCC技術在逆變器處實現(xiàn)，作為逆變器控制器的一部分。本發(fā)明的實施例也可以表現(xiàn)對于輸出電流進行周期或周期間調整的能力，以減輕由瞬間負載和功率浪涌所產生的電網(wǎng)異常。
[0463]圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的電站的簡化圖。如圖3A所示，根據(jù)本發(fā)明的實施例的電站(350)可以包括含有多個接收器(354)的集群的陣列(352)。
[0464]通過僅在串聯(lián)接收器從最大功率點的背離上執(zhí)行功率轉換，可以通過對于每個集群使用分離的平衡器電路(356)來使得來自工作的每個接收器的功率最大化。每個集群的基本的D.C.輸出沿著導體(358)的分離的雙絞線對傳導到交錯的中央逆變器(364)。
[0465]在一些實施例中，雙絞線對的電感可以通過將導體分離開而有意地增強。在特定實施例中，連接的電感可以被有意地減小，例如，通過將導體打碎為多個更小的、更緊密地耦合的導體。在具體實施例中，導體可以被同軸地布置。
[0466]如圖3A所示，在一些實施例中，線纜對(358)被與沿著集群的列的對延伸的其他線纜(360)分組。這種描繪可以表示將線纜對布置為實體地接近，但是不需要互連。
[0467]避免將來自大量集群的功率結合可以提供特定的潛在優(yōu)點。一個這種優(yōu)點可以是對于每個集群有效地執(zhí)行最大功率點跟蹤?？赡艿膬?yōu)點可以是減小集群-集群耦合，使得影響一個集群的問題可以對于其他集群的性能和健康具有更少的沖擊。另一個潛在的優(yōu)點可以是每個交錯逆變器上的功率和電流可以被嚴格地限制，減小了對于與過度的D.C.側功率和電流相關的保護電路的需要。另一個可能的優(yōu)點是可以獲得使用交錯的益處，而不過度地擔心交錯電路的“負載平衡”。
[0468]在一些實施例中，根據(jù)線纜延伸的長度來獨立地選擇互連電線的直徑。例如，直徑可以被選擇以在每個線纜延伸中獲得基本相同的電阻，以在或接近最小所需傳導成本處獲得目標D.C.傳輸效率。
[0469]根據(jù)特定實施例，平衡器電路發(fā)揮作用以建立集群電壓，來允許來自多個集群的線纜互連，而在集群功率點最大化中不具有大的損耗。在一些實施例中，多個集群導體可以被互連。來自集群的線纜可以變?yōu)榫€纜的束，因為它們以線纜的直徑隨著電流承載需求而增加的方式結合到這種匯流的連接。在特定實施例中，以不同的方式執(zhí)行互連導體群的優(yōu)化。
[0470]在一些實施例中，來自集群的單個行的線纜(而不是機械繼電器)被分組。在一些實施例中，這些從行分組的線纜被進一步與從其他行分組的線纜(362)分組，以聚集到中央逆變器(364)上。在一些實施例中，該中央逆變器可以是大型交錯逆變器，每個交錯逆變器電路由集群線纜中的一個或子集饋送。
[0471]中央逆變器可以采用隔離變壓器。電網(wǎng)隔離可以通過經(jīng)由升壓變壓器(368)來對逆變器的三相AC輸出(366)升壓到線(370)上的分配電壓或傳輸電壓來提供。
[0472]在具體實施例中，陣列可以被布置在集群軸之間具有九十度角的矩形電網(wǎng)中?；蛘?，陣列可以被布置在集群行和列之間具有九十度之外的角度的平行四邊形電網(wǎng)中。
[0473]根據(jù)本發(fā)明的特定實施例，該陣列角度被選擇為減小自我陰影對于工廠功率輸出的影響。最佳角度的計算可以考慮一個或多個因素，包括但不局限于本地維度、大地的布置、集群設計的細節(jié)、本地天氣模式、效用功率價格方案、每英畝的土地成本、地塊邊界等。
[0474]根據(jù)包括與最佳陣列角度的計算基本相同的參數(shù)的優(yōu)化計算，集群的東西間隔
(372)可以與集群的南北間隔(374)不同。在一些優(yōu)選的實施例中，該間隔比率約為2:1。在其他優(yōu)選實施例中，該間隔比率可以從約1.3:1改變到3.5:1。
[0475]在本發(fā)明的一些實施例中，包括行和列間隔以及陣列角度的參數(shù)可以橫跨整個工廠來改變，以適應不均勻的底面或植物區(qū)系。根據(jù)特定實施例，集群的位置可以被有意地交錯開，以實現(xiàn)特別的外觀，包括期望的美學外觀、包括集群來作為像素的瘋癲的圖像、幾何圖案、隨機或者類隨機的圖案等。
[0476]在將電站排成陣列的無論哪一種形式中，可以有利地根據(jù)陣列索引(例如，{m，η})來清點陣列。如這里所使用的，術語“行”被限定為具有給定索引m的陣列組，S卩，第m行，并且術語“列”被限定為具有給定索引η的陣列組，即，第η列。
[0477]在本發(fā)明的一些實施例中，“中央逆變器”可以定位在陣列的中心附近。如果工廠較大(使得在工廠的外圍與中心的集群之間的互連損耗或損失較高)，那么工廠可以被劃分為多個子陣列，每個子陣列具有基本中心定位在子陣列中的逆變器。這里，術語“陣列”可以指的是子陣列。
[0478]在一些實施例中，來自集群的功率可以被傳導到基本平衡的導體對上。在一些實施例中，這些導體可以被彼此螺旋地布置，以減小輻射。在一些實施例中，來自集群的功率可以被傳導到不平衡的、同軸線上。在一些實施例中，導體被隔開，以增加互連部的電感。在一些實施例中，導體僅由最少的絕緣體隔開，以減小電感。在一些實施例中，通過將線纜劃分為多個平行線并且散布線纜來進一步減小電感。
[0479]圖3ΑΑ-圖3AD示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的集群電壓的布置。在圖3ΑΑ中的布置380中，來自集群的正電壓VC+ (382)可以根據(jù)集群的功率輸出來改變，同時來自集群的負電壓VC-(384)基本保持在零伏特基準(例如，大地接地)。根據(jù)特定實施例，該恒定的值被在中央逆變器處建立。在一些實施例中，該恒定值被在集群處建立。
[0480]圖3AB中的布置與布置390相同，除了 VC-(392)被允許改變而VC+(394)基本保持在零伏特基準。
[0481]一些實施例包括根據(jù)布置380和390的集群線纜的組合。
[0482]圖3AC中的布置396與380類似，但是VC-(398)被保持在相比于接地397基本負的值。這種類型的布置可以有益于允許在電站內進行安全和廉價的高的集群電壓差異((vc+)-(vc-))。
[0483]圖3AD中的布置399類似于396，但是具有相反的機型。
[0484]圖3AE中的布置386保持關于基準電壓389 (例如，OV或大地接地)基本對稱的電壓387和388。在一些實施例中，該基本對稱的變化通過逆變器電路中的控制回路保持。在其他實施例中，該對稱被在集群處保持。根據(jù)特定實施例，該布置可以通過在接近集群的大地接地的正側和負側將基本相等數(shù)目的接收器串聯(lián)來保持。
[0485]根據(jù)集群的健康狀態(tài)，差異((VC+)-(VC_))的絕對大小可以被廣泛地改變。例如，該絕對大小可以根據(jù)接收器是否是不工作的或者不佳地工作的、接收器上的照明的量以及其他因素來改變。
[0486]集群應當能忍受集群電壓的變化。例如，從集群電壓偏離的任何的內部電源應當能夠承受足夠寬的變化。
[0487]為了成本有效性和效率，可以經(jīng)由從集群總線直接切換電壓波形來給集群內的一些功率敏感裝置(例如電機和泵)供電。這些裝置應當能夠在最小的集群電壓下執(zhí)行一些操作。
[0488]本發(fā)明的具體實施例可以從包括集中的光電接收器的集群有效地提取功率。在一些實施例中，會聚器受到例行維修和替換。
[0489]因此，在特定實施例中，可以期望能忍受不工作的接收器的個數(shù)來維持維修的速率?？梢云谕麖墓ぷ鞯慕邮掌魈崛」β剩还芗簝鹊囊粋€或多個不工作的接收器。
[0490]在一些實施例中，提取功率的效率可以隨著工作的接收器的數(shù)目而降低，以改善全部或者除一個之外的接收器工作效率。例如，當一個接收器以上的一個或多個接收器不工作時，該效率折衷可以有利地使用逆變器中的升壓級。
[0491]更大數(shù)目的不工作的接收器可能需要更高水平的升壓，由此減小效率。一些實施例可以產生中等的升壓，即1.5:1。其他實施例可以產生較大的升壓，例如高達3:1。其他實施例允許更高的(在一些實施例中任意的)升壓，并且僅在明智的時候被切換掉。例如，特定實施例可以在凈提取功率等于零時被切換掉。在一些實施例中，當集群完全或接近完全工作時，升壓級可以被切換出去或者不工作，從而提供較高的逆變器效率。
[0492]連接到汲取的逆變器可以類似地能承受高的電壓擺動。由于這個原因，這些實施例可以采用升壓逆變器。在特定實施例中，逆變器包括在降壓逆變器之后的升壓級。
[0493]根據(jù)一些實施例，逆變器包括在降壓逆變器之后的僅在必要時工作的升壓級。這些實施例可以在高亮度下具有高的效率以及具有在低于理想亮度下以略為減小的效率產生功率的能力。
[0494]當從集群產生不足以給其自身供電的功率時，逆變器可以通過保持微小的集群電壓來將輔助功率提供個集群。
[0495]在一些實施例中，多個會聚器可以被用在集群組與中央逆變器之間。會聚器可以作用在集群之間的不平衡電壓上，以允許在保持各個集群的最大功率點跟蹤的同時通過并聯(lián)將集群輸出結合。會聚器可以作用在集群之間的不平衡電流上，從而允許通過串聯(lián)連接將集群輸出結合。
[0496]在一些實施例中，多個集群(例如，集群的行或集群的列)的輸出可以獨立地饋送到交錯逆變器。來自逆變器的多個輸出可以被集中地結合并且升壓到電網(wǎng)電壓或者獨立地升壓并且集中地結合。
[0497]在本發(fā)明的一些實施例中，中央逆變器單獨建立用于工廠的電力系統(tǒng)的公共電勢。這種公共電勢通常被稱作“接地”，但是不局限于“大地接地”電勢，因為大地的局部電勢可以在電站的范圍內可觀地改變。此外，由于電流回線中的歐姆損耗，在中央逆變器處建立的電勢可以與在集群處的電勢不同。
[0498]互連部
[0499]在設計收獲客觀量的太陽能的電站的過程中，相對長的傳輸線延伸(諸如O(Ikm))可能是不可避免的。因此，以下幾點可能是很重要的:(I)控制互連線的成本，(2)將傳導損耗最小化，⑶控制EMI/RFI和/或(4)控制電感。
[0500]材料選擇可能是重要的。從成本觀點來看，鋁線是優(yōu)選的，其花費比相同電阻的銅導體便宜好幾倍。對于長的延伸，連接鋁線的困難遠超過成本節(jié)省。
[0501]為了從每個集群到逆變器基本一致的電阻，應當通過審慎地選擇導體尺寸來使得材料成本最小化。在大部分情況下，再通過從有限數(shù)目的離散尺寸選擇電線規(guī)格來在少量減小材料效率的情況下減小整體成本。
[0502]圖4A示出了一對DC傳輸線(400)的圖。線402承載一個符號的電流，線404承載返回電流。通過使得電線扭曲，如本領域中公知的，從電線發(fā)射的電磁場被顯著地減小，從附近線纜獲得的噪聲同樣減小了。
[0503]除了在具有節(jié)距(410)的狀態(tài)下扭曲線纜，線纜還可以有利地具有其之間的空隙
(408)。假設螺旋角較小并且電線之間的間隔是數(shù)個線直徑(406)，那么電線具有與空氣間隔的平行邊線回路相似的行為。通過適度的空氣間隙(例如，3到50mm，特別是10mm)，這種空氣間隔的電線對于典型的工廠規(guī)模延伸具有可觀的電感，例如，0(100μΗ)。由于螺旋長度與間隔的低的比率，需要明顯更多的導體來覆蓋比未扭曲的電線對更大的直線距離，但是EMI/RFI屏蔽更好。優(yōu)選的比率是在1:1與50:1之間，其中12:1是合理的折衷值。
[0504]假設這些線纜離開低阻抗鐵磁金屬數(shù)個節(jié)距(410)的距離以避免磁滯現(xiàn)象和渦流損耗，作為空氣間隔的電感，電感損耗應當較低。這種串聯(lián)電感可以被用來增強適當構造的逆變器(諸如上述的升壓逆變器)的工作。在一些情況下，可以在這些逆變器中消除離散的功率電感。
[0505]在一些情況下，有利地將螺旋形狀弄平。這種構造可以被用來允許線纜更容易沿著一個方向卷起或彎曲。
[0506]如在圖4Β的實施例中所示，絕緣雙絞線對(420)的間隔可以由具有類似于424的截面(其使得聚合物的使用最小化)的聚合物套筒(422)保持。該絕緣體可以由裸線或預絕緣的線擠出成型。足夠便宜的超順磁性、磁性或鐵磁性粉末(諸如赤鐵礦、F2O3、鐵粉、鐵硅粉等)可以與隔離件聚合物混合，使得個禮物和/或線絕緣體增強傳輸線的電感。這可以進一步減小和改善逆變器性能。
[0507]圖4C的實施例示出了在電感調整填充物材料的使用是成本合理時可以采用的可選隔離件截面(444)。
[0508]下文中總結了逆變器的具體實施例的一個或多個特征:
[0509]——升壓結構可以是優(yōu)選的，使得能夠忍受將要退役的集群中的一個或多個會聚器具有適量的效率損耗。此外，升壓結構允許工廠在相對低的直接普通照射下工作。
[0510]—可以不受限制地使用水冷以增強組件壽命、減小尺寸和規(guī)模、消除昂貴的散熱器等。
[0511]—用于逆變器的標準外殼可以是裝運容器，其中在工廠中已經(jīng)將逆變器機架安裝到該容器中。
[0512]—來自各個集群或集群的小型組的功率可以在大規(guī)模交錯陣列(例如，每兆瓦特O (200個逆變器))中被分別逆變。
[0513]—交錯切換可以被協(xié)調以減小切換壓力并且在減小RFI和線電壓失真的同時改善效率。
[0514]—受到故障的組件(諸如切換器以及它們的驅動器、電容等)可以被獨立地封裝，以使得耗材元件的成本以及其替換的維護成本最小化。
[0515]—普通的故障應當適度地降低性能。
[0516]—如果實際的話，可以監(jiān)視即將到來的故障以及累積的損壞，支持預防性維護。
[0517]——可以通過適當?shù)卦O計(可能重新使用的)各個容器來防止來自普通故障的二次損傷。
[0518]—耗材組件容器也可以容納用于機械鎖止、建立電連接等的特征，以有助于簡單的替換。一些這種連接可以被用來檢測裝置的缺失或替換。
[0519]—這些組件容器還可以具有適配器的作用，以允許我們來用隨著組件進化而具有不同實體尺寸的新的組件替換故障的組件。
[0520]——維護應當不需要專業(yè)知識或技能。替換耗材應當是能夠被安全地熱執(zhí)行，并且到最大的實踐程度，使得逆變器返回工作應當幾乎是自動的。
[0521]—可以使用我們標準的RS485/以太網(wǎng)網(wǎng)絡來監(jiān)視、控制和故障排除/調試全部電路的健康狀態(tài)和性能。
[0522]—全部的固件可以使用我們標準的RS485/以太網(wǎng)網(wǎng)絡來安全地遠程升級。
[0523]通信和控制
[0524]圖25示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的通信和控制網(wǎng)絡2500的示意圖。盡管可能存在強烈的電子噪音和/或基礎水平的變化，大面積工廠的挑戰(zhàn)是保持緊湊的控制來監(jiān)測和應對故障和/或傳感和優(yōu)化性能。
[0525]在一些實施例中，可以部分地由“行橋(Row bridge) ” (2502)來應對通信，其作為更高水平的(在一些情況下)工廠廣域通信網(wǎng)絡(2504)(諸如以太網(wǎng)絡、RS485網(wǎng)絡或其他差分電壓發(fā)信號網(wǎng)絡)與為一個或兩個行的集群服務的子網(wǎng)絡之間的橋。
[0526]在一些實施例中，子網(wǎng)絡通信采用一對雙絞線纜2506和2508。在一些實施例中，這種線纜包括扭曲的帶狀線纜。在一些實施例中，這些線纜包括分離的絞合線，諸如CAT5或電話線中的那些。
[0527]在一些實施例中，至少線纜2508具有受控的阻抗。這種受控阻抗的示例包括在約30-300 Ω之間與在約80-120Ω之間。
[0528]在一些實施例中，行子網(wǎng)絡采用了 RS485協(xié)議。在一些實施例中，行橋建立了例如在約5到24VDC之間的低壓通信總線功率，其將功率提供給子網(wǎng)絡與一個或多個集群網(wǎng)絡之間的橋2510的子網(wǎng)絡側。該功率由子網(wǎng)絡上的節(jié)點使用，以在雙絞線2508上傳遞差分電壓。功率也可以提供電壓基準，以確保共模傳遞的電壓在行橋(2502)接收器的范圍內。
[0529]圖25的具體實施例示出了作為雙集群橋的一個或多個集群橋。一個或多個集群橋提供了子網(wǎng)絡(2508)與集群網(wǎng)絡(2516)之間的電壓隔離。元件2512描繪了集群。
[0530]根據(jù)特定實施例，可以期望將主要功率從所連接的一個或多個集群(例如，經(jīng)由2514)提供給橋，而不是從2506提供給橋。這是因為2506的延伸長度可能長得多，并且功率可以由多個集群橋共享。
[0531]如果橋為一個以上集群服務，可能需要將兩個集群之間的通信線(2516)和(2518)隔離。這是因為在一些實施例中，集群可以具有相對于彼此改變超出由RS485或其他差分發(fā)信號規(guī)格所能承受以上的接地基準。這種接地基準變化可能由集群電壓(2520和2522)之間的可能的差異所影響。
[0532]根據(jù)特定實施例，可能期望將通信線2508布置為在線與集群橋之間具有可忽略的距離2524的傳輸線。集群橋轉而可以位于集群網(wǎng)絡傳輸線的節(jié)點處。
[0533]通信傳輸線節(jié)點可以適當?shù)卦诤线m的阻抗中終止，以防止信號由于反射而劣化。即使對于具有Ikm以上的跨度的工廠，仍然可以在這種系統(tǒng)中實現(xiàn)可靠的通信率>1MBAUD。即使在亮度和收集效率快速改變(例如，由于陣風或振動)時，這種通信率仍然可以支持高級工廠功率優(yōu)化。
[0534]工廠功率使用
[0535]由集群用于他們操作(例如，通信、冷卻、指向、跟蹤、聚焦等)的主要功率可以經(jīng)由集群電壓差((vc+)-(vc-))提供。在生產過程中，該電壓差可以由接收器產生。在不進行生產的過程中，該電壓差可以從通常從電網(wǎng)汲取該輔助功率的中央逆變器提供。
[0536]在特定實施例中，逆變器可以具有適當?shù)碾姵兀栽陔娋W(wǎng)斷電時即刻提供并降低總線功率。該電池可以由化石柴油發(fā)電機作為備份，以在不能夠進行生產的長期斷電期間提供工廠功率。
[0537]在于生產功率器件強制斷開電網(wǎng)時，電池或其他負荷可能在工廠采取措施來減小功率輸出的同時提供瞬間功率降。在一些實施例中，集群可以將一個或多個接收器短路，以防止總線電壓的過渡升高。
[0538]總之，根據(jù)本發(fā)明的功率系統(tǒng)構造的實施例可以有一個或多個因素確定。一個因素是基礎功率生產單元的種類。在特定實施例中，基礎功率生產單元可以包括硅太陽能電池，其僅產生約0.6V并且具有由裝置和照明的水平?jīng)Q定的具體的最大工作功率點。
[0539]另一個因素是功率資源的種類。在太陽能發(fā)電的實施例中，陽光是弱的功率資源，并且因此在太陽能電站中，需要在大面積上收集并在長距離上傳輸功率。
[0540]另一個因素是最大電壓。為了維護人員的安全，在電站內具有電傳輸?shù)淖畲箅妷?。該最大電壓可以由裝置經(jīng)濟性來設置，并且在一些情況下由裝置的物理特性來設置。
[0541]另一個因素包括實際的限制。例如，在基于光電接收器的系統(tǒng)中，在不激活電子干涉的狀態(tài)下確保這些接收器共享公共的最大功率電流可能是昂貴并困難的。
[0542]以上考慮可以導致工廠構造的實施例表現(xiàn)一種或多種以下特性。首先，電池可以在相關串(例如，模塊、密度陣列接收器或聯(lián)動稀疏陣列)中串聯(lián)連接，這被一般稱作為接收器。
[0543]可能難以對于含有少于閾值數(shù)目的電池的傳連串執(zhí)行最大功率點跟蹤。在該閾值水平之下，可能需要被動光學和電學技術來平衡電流。這些技術的示例包括但不局限于補償子串的審慎的并聯(lián)，以使得與最大功率點工作的分離低至可以接受。
[0544]在該閾值電池數(shù)以上，主動電路可以被經(jīng)濟地用來改善效率。然而，該電路可以僅在“不平衡”電流下工作。即，接收器可以是串聯(lián)連接為“集群“，以升高電壓。主動電路可以不僅向接收器提供不足的電流還可以從接收器汲取過剩電流，使得每個接收器在其最大功率點附近工作。
[0545]可以將接收器的這些集群分組為超集群并且在集群之間執(zhí)行相同的平衡操作。然而，對層級增加層可能增加成本。
[0546]特定實施例可以對于我們的系統(tǒng)采用一個以上的平衡級。該平衡器的最后的級可以包括足夠數(shù)目的串聯(lián)電池連接部，以減小對于工廠內傳輸認為安全的最大總線電壓。
[0547]在特定實施例中，功率可以被經(jīng)由分離的、隔離的絞合線傳遞到單個點(其可以位于或者接近電站的中央)，該絞合線對于增加的電感和在最大電流下的目標阻抗損耗特殊地優(yōu)化。根據(jù)工廠的功率登記，這些互連線的長度可以是0(100m到Ikm)。
[0548]分離的三相升壓逆變器可以經(jīng)由這些線分離地連接到各個集群。即，功率承載線可以不匯流到朝向逆變器的路徑上。保持這些線分離有助于在結合點避免最大功率點錯配的問題并且在分離點避免逆變器符合平衡的問題。
[0549]在特定實施例中，升壓逆變器可以大規(guī)模地交錯。這種構造可以為了多個目的，包括減小濾波要求以及減小EMI/EFI。
[0550]升壓逆變器的大量交錯可以允許峰值效率包絡線的擴大。例如，這種構造可以允許可變頻率的工作。在一些實施例中，逆變器的輸出可以被直接連接，例如，而不具有隔離變壓器。
[0551]根據(jù)特定實施例，逆變器交錯可以被確定性地協(xié)調，從而允許諸如軟切換的最優(yōu)化。特別地，確定性的系統(tǒng)的濾波要求理想地決定為N—1，其中N是逆變器的個數(shù)。
[0552]在閾值數(shù)目(Nd)以上時，非理想地減小交錯的效果并且濾波要求的進一步下降是不能忽略的。在另一個閾值(Nnd)以上時，將濾波要求減小了 N_1/2的非確定性交錯是成本有效的，并且可靠地支持“單周控制”，一種廉價的、高性能的控制技術。
[0553]在特定實施例中，交錯逆變器陣列的輸出可以經(jīng)由位于逆變器陣列約1m內的變壓器直接升壓到電網(wǎng)電壓。一些實施例可以采用水冷，以增加冷卻性能、減小成本并且減小寄生載荷。
[0554]雖然已經(jīng)在上文中參照，本發(fā)明不局限于該方法。根據(jù)可選實施例，可以將類似的考慮應用到可選的能量裝換裝置的陣列，包括但不局限于化學電池、電池、熱耦、燃料電池、風力渦輪和水力渦輪。
[0555]已經(jīng)結合采用具有膨脹氣球形式的能量轉換裝置來收集太陽能的電站的設計描述了本發(fā)明的示例性實施例，本領域技術人員應當注意本公開內僅為示例，并且可以在不超出本發(fā)明的范圍的情況下進行各種其他替換、改變和修改。因此，本發(fā)明不局限于這里是處的具體實施例，而僅由權利要求限制。
【權利要求】
1.一種用于平衡電路電壓的方法，包括: 在電路處，從多個發(fā)電元件接收功率，所述電路被連接到第一裝置和第二裝置，所述第一裝置被可通信地連接到所述第二裝置；以及 利用所述第二裝置的切換器，增大在所述多個發(fā)電元件中的至少一個發(fā)電元件上的負荷，使得所述電路的電壓不超過上限閾值電壓。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述第一裝置是逆變器且所述第二裝置是平衡器。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其中，所述切換器是半導體或者機械繼電器。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其中，所述電路包括一對導線，所述一對導線被隔開第一距離且被扭曲成螺旋形。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其中，所述電路還包括在所述一對導線之間所設置的絕緣體。
6.根據(jù)權利要求4所述的方法，其中，所述第一距離大于所述一對導線中的每根導線的直徑。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其中，扭曲成螺旋形的所述一對導線被弄平。
8.一種用于平衡電路電壓的方法，包括: 在電路處，從多個發(fā)電元件接收功率，所述電路被連接到第一裝置和第二裝置，所述第一裝置被可通信地連接到所述第二裝置；以及 利用所述第二裝置的切換器和電感，升高通過所述多個發(fā)電元件中的至少一個發(fā)電元件所產生的電壓，使得所述電路的電壓不低于下限閾值電壓。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其中，所述第一裝置是逆變器且所述第二裝置是平衡器。
10.一種用于校正電路的方法，包括: 在所述電路處，從多個發(fā)電元件接收功率，所述電路被連接到第一裝置和第二裝置，所述第一裝置被可通信地連接到所述第二裝置； 利用所述第一裝置的電流校正器，確定第一電流校正測量值；以及 通過所述第二裝置和利用所確定的第一電流校正測量值，確定第二電流校正測量值。
11.根據(jù)權利要求10所述的方法，還包括: 利用第三裝置的電壓校正器，確定第一電壓校正測量值，其中所述第三裝置被連接到所述電路；以及 通過第四裝置和利用所確定的第一電壓校正測量值，確定第二電壓校正測量值，其中所述第四裝置被連接到所述電路，以及其中所述第三裝置和所述第四裝置被可通信地連接。
12.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中，所述第一裝置是逆變器且所述第二裝置是平衡器。
13.根據(jù)權利要求10所述的方法，還包括: 通過第三裝置和利用所確定的第二電流校正測量值，確定第三電流校正測量值。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中，所述第二裝置是平衡器且所述第三裝置是平衡器溝道。
15.—種用于校正主逆變器的方法,包括: 利用第一電流校正測量值，校正多個可通信地連接的單一逆變器中的每個單一逆變器，其中所述多個單一逆變器中的每個單一逆變器被連接到模擬電路；以及 通過每個所述單一逆變器，利用所述第一電流校正測量值，確定第二電流校正測量值。
16.根據(jù)權利要求15所述的方法，還包括: 利用第一電壓校正測量值，校正所述多個可通信地連接的單一逆變器中的每個單一逆變器；以及 通過每個所述單一逆變器，利用所述第一電壓校正測量值，確定第二電壓校正測量值。
【文檔編號】H02J3/38GK104135218SQ201410333974
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2010年5月19日 優(yōu)先權日:2009年5月19日
【發(fā)明者】艾瑞克·布萊恩特·庫明斯 申請人:最大輸出可再生能源公司