专利名称：光伏系统及其升压转换器的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种光伏装置，且更特定言之，是关于一种光伏系统。
背景技术：
能量是所有经济活动的源动力，且因此与经济进步高度相关。目前，能源包括诸如 石油、天然气、及煤的化石能源、核动力、水力、地热及太阳能。在以上提及的能源中，化石 能源是使用最为广泛的能源，核动力排在第二位，而其它能源通常很少使用。然而，一旦燃 烧，化石能源将产生对环境有害的温室气体，诸如二氧化碳、氮氧化物、硫氧化物及碳氢化 合物。因此，如何减少温室气体排放已成为重大国际性问题。太阳能电池是一种通过光伏效应将日光能直接转换为电能的装置。有时，术语“太 阳能电池”专指专门自日光撷取能量的装置，而在未指定光源时使用术语“光伏电池”。电 池的总成用以制造太阳电池板、太阳能模块或光伏阵列。光伏为与应用太阳能电池来产生 电能以供实际使用相关的技术及研究领域。以此方式产生的能量为太阳能的一实例。
发明内容
下文呈现本发明的简化概括以使读者对其有基本理解。此概述并非本发明的广泛 概述，且其并不识别本发明的关键/重要组件或描绘本发明的范畴。其唯一目的是以简化 形式呈现本文所揭示的一些概念以作为稍后将呈现的更详细描述的序言。本发明的目的在于提供一种光伏系统及其升压转换器。根据本发明的一实施例，一种光伏系统包括一阻断二极管、一串光伏模块、一升压 转换器及一控制器。该些光伏模块与该阻断二极管串联连接。该升压转换器的一电压输入 端子连接至该阻断二极管的阳极，且该升压转换器的一电压输出端子连接至该阻断二极管 的阴极。在使用中，该控制器可在该阻断二极管切断时驱动该升压转换器。根据本发明的另一实施例，一种升压转换器包括一受控开关、一个二极管、一电感 器及一控制器。该二极管的阳极连接至该受控开关，且该二极管的阴极经组态以充当连接 至一阻断二极管的阴极的电压输出端子，其中该阻断二极管与一串光伏模块串联连接。该 电感器的一末端连接至该二极管的阳极，且该电感器的另一末端经组态以充当连接至该阻 断二极管的阴极的电压输入端子。在使用中，当该阻断二极管切断时，该控制器可提供脉宽 调变信号以控制该受控开关。本发明在使用中，当阻断二极管断开连接时，控制器可驱动升压转换器。因此，即 使一或多个光伏模块失效或被遮住光，该串光伏模块可亦通过升压转换器来供电。许多伴随特征将更容易了解，因为通过参考结合随附附图考虑的以下详细描述可 使其更佳地得以理解。
将自按照随附附图阅读的以上详细描述而更佳地理解本描述，在附图中
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图1为图示根据本发明的一或多个实施例的光伏系统的示意图。主要组件符号说明100光伏系统110光伏模块112光伏模块114光伏模块120光伏模块122光伏模块124光伏模块130阻断二极管132阻断二极管140旁通二极管142旁通二极管144旁通二极管150旁通二极管152旁通二极管154旁通二极管160电源调节器170升压转换器171电压输入端子172电压输出端子173受控开关175二极管177电感器180控制器182电压侦测器184最大功率点追踪器186电流侦测器190公用设施
具体实施例方式在以下详细描述中，为达成解释的目的，将阐明众多特定细节以获得对所揭示实 施例的彻底理解。然而，将显而易见，可在无这些特定细节的情况下实践一或多个实施例。 在其它情况下，示意性地图标熟知结构与装置以简化附图。如本文的描述中且贯穿接着的权利要求书所使用，除非本文另有清楚地指定，否 则“一”及“该”的意义包括对复数的引用。又，如在本文的描述中且贯穿接着的权利要求 书所使用，术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”及其类似者应理解为开端术语，亦即，意谓 包括但不限于。如在本文的描述中且贯穿接着的权利要求书所使用，除非上下文另有清楚 地指定，否则“在……中”的意义包括“在……中”及“在……上”。
将理解，当将一组件称为“连接”或“耦接”至另一组件时，其可直接地连接或耦接 至该另一组件，或介入组件可存在。相比之下，当将一组件称为“直接连接”或“直接耦接” 至另一组件时，不存在介入组件。除非另有定义，否则本文中所使用的所有术语(包括技术及科学术语)具有与一 般熟悉实例实施例所属的技术者所通常理解的相同意义。将进一步理解，诸如在常用辞典 中所定义的术语应解释为具有与其在相关技术上下文中的意义相一致的意义，且除非本文 明确地定义，否则将不会以理想化或过度正式的意义来解释。如图1所示，光伏系统100包括为光伏模块110、112、114、120、122及124的联结集 合的光伏(PV)阵列，该些光伏模块又是由多个互连的太阳能电池构成。该些电池经由光伏 效应将太阳能转换为直流电。一个光伏模块可产生的功率很少能满足家庭或商业的需要， 所以将光伏模块联结在一起以形成阵列。通常首先将PV阵列中的光伏模块串联连接以获 得所要电压，诸如一串光伏模块110、112及114及另一串光伏模块120、122及124 ；接着将 分别串并联连接以允许系统产生更多的电流。该串光伏模块110、112及114与阻断二极管130串联连接；类似地，该串光伏模块 120、122及124与阻断二极管132串联连接。阻断二极管130或阻断二极管132用以保护 其光伏串免受反向功率流的影响。因此，当光伏串的电压低于最佳系统电压时(例如，该光 伏串的一或多个光伏模块失效或被云等遮住光)，阻断二极管使该光伏串与其它光伏串断 开连接，以免系统电压下降。此外，光伏系统100中的光伏模块110、112、114、120、122及124中的每一者包括 安置于其中的旁通二极管140、142、144、150、152及154，其中旁通二极管140、142、144、 150、152及154中的每一者与光伏模块110、112、114、120、122及124中的每一者并联连接。 因此，例如，若光伏模块112失效或被遮住光，则光伏模块110经由旁通二极管142电耦接 至光伏模块114，以使得光伏模块110及光伏模块114仍能供电。应理解，图1所图示的前述六个光伏模块仅为实例，且不应视为对本发明的限制。 一般熟悉此项技术者可取决于所要应用来选择光伏模块的数量。如图1所示，电源调节器160与数个光伏阵列连接。在光伏系统100中，电源调节 器160与阻断二极管130及该串光伏模块110、112及114并联连接；类似地，电源调节器 160与阻断二极管132及该串光伏模块120、122及124并联连接。举例而言，来自数个光伏模块串的输出功率合并在一起且供应给电源调节器160。 电源调节器160可为换流器，其用以将光伏模块产生的直流(DC)电力转换成交流电力。接 着将交流电力供应给公用设施190或其它负载。因此，为每一光伏串的最大功率的总和的 最大输出功率供应给公用设施190。此外，根据需要，电源调节器160可为DC-DC转换器、蓄 电池等。电源调节器160的该些实例仅为说明及例证而提供，但不用以限制本发明的范畴。 一般熟悉此项技术者可取决于所要应用而设计电源调节器160。光伏系统100包括升压转换器170及控制器180。在此实施例中，升压转换器170 连接至控制器180或与控制器180耦接。在一替代性实施例中，可将控制器180组态于升 压转换器170中。升压转换器170具有电压输入端子171及电压输出端子172。电压输入端子171 连接至阻断二极管130的阳极，且电压输出端子172连接至阻断二极管130的阴极。在使用中，当阻断二极管130断开连接时，控制器180可驱动升压转换器170。因此，即使一或多 个光伏模块失效或被遮住光，该串光伏模块110、112及114可亦通过升压转换器170来供 H1^ ο应注意，将单个升压转换器170连接至阻断二极管130仅为达成说明的目的；在一 或多个实施例中，可将数个升压转换器分别连接至阻断二极管。升压转换器170包括受控开关173、二极管175及电感器177。二极管175的阳 极连接至受控开关173，且二极管175的阴极经组态以充当电压输出端子172。电感器177 的一末端连接至二极管175的阳极，且电感器177的另一末端经组态以充当电压输入端子 171。举例而言，电感器177为电感线圈；该受控开关为金属氧化物半导体、双极接面晶体管 或其类似物，以便促进实施。或者，可用返驰转换器或顺向转换器代替升压转换器170。升压转换器170或其它 转换器的使用是表示成本与效率取舍的设计选择。实务上，实施升压转换器170以达成低 成本及高效率。在此实施例中，当阻断二极管130断开连接时，控制器180可提供脉宽调变信号 以控制受控开关。控制器180包括电压侦测器182及最大功率点追踪器184。电压侦测器 182连接至阻断二极管130的阳极及阴极。在使用中，电压侦测器182可侦测跨阻断二极 管130两端的顺向电压。当跨阻断二极管130两端的顺向电压低于阻断二极管130的接通 电压(cut-in voltage)时，最大功率点追踪器184经组态以将脉宽调变信号发送至受控开 关173以用于使电压输出端子172处的功率最大化。以此方式，升压转换器170可执行最 大功率点追踪(MPPT)功能，以便维持系统的最大功率。任选地，控制器180包括电流侦测器186。在使用中，电流侦测器186可侦测通过 阻断二极管130的电流。当电流侦测器186所侦测到的电流低于预定电流时，最大功率点 追踪器184经组态以将脉宽调变信号发送至受控开关173以用于使电压输出端子172处的 功率最大化。另外或其它，当电流侦测器186所侦测到的电流低于预定电流时且当跨阻断 二极管130两端的顺向电压低于阻断二极管130的接通电压时，最大功率点追踪器184将 脉宽调变信号发送至受控开关173以用于使电压输出端子172处的功率最大化。举例而言，电压侦测器182可为电压侦测器电路、电压侦测装置、电压感测电路、 电压量测装置、电压计或其类似物。类似地，电流侦测器186可为电流侦测电路、电流侦测 设备、电流计或其类似物。将理解，仅作为实例给出对实施例的以上描述，且一般熟悉此项技术者可进行各 种修改。以上说明书、实例及数据提供对本发明的例示性实施例的结构及使用的完整描述。 尽管已在上文带有某种程度的特殊性或参考一或多个个别实施例描述了本发明的各种实 施例，但一般熟悉此项技术者可在不脱离本发明的精神或范畴的情况下对所揭示的实施例 进行众多更改。
权利要求
1.一种光伏系统，其特征在于，其包含 一阻断二极管；数个光伏模块，其与该阻断二极管串联连接；及一升压转换器，其具有一连接至该阻断二极管的一阳极的电压输入端子及一连接至该 阻断二极管的一阴极的电压输出端子；及一控制器，其用于当该阻断二极管切断时驱动该升压转换器。
2.根据权利要求1光伏系统，其特征在于，该升压转换器包含 一受控开关；一个二极管，其一阳极连接至该受控开关，且一阴极经组态以充当该电压输出端子；及 一电感器，其一末端连接至该二极管的该阳极，且另一末端经组态以充当该电压输入 端子。
3.根据权利要求2光伏系统，其特征在于，该受控开关为一金属氧化物半导体或一双 极接面晶体管。
4.根据权利要求1光伏系统，其特征在于，该控制器包含一电压侦测器，其用于侦测一跨该阻断二极管两端的顺向电压；及 一最大功率点追踪器，其经组态以在该顺向电压低于该阻断二极管的一接通电压时将 一脉宽调变信号发送至该受控开关以用于使该电压输出端子处的功率最大化。
5.根据权利要求1光伏系统，其特征在于，该控制器包含 一电流侦测器，其用于侦测通过该阻断二极管的电流；及一最大功率点追踪器，其经组态以在该电流低于一预定电流时将一脉宽调变信号发送 至该受控开关以用于使该电压输出端子处的功率最大化。
6.根据权利要求1光伏系统，其特征在于，其进一步包含 一电源调节器，其并联连接至该阻断二极管及该些光伏模块。
7.根据权利要求1光伏系统，其特征在于，其进一步包含数个旁通二极管，其中该些旁通二极管中的每一者与该些光伏模块中的每一者并联连接。
8.一种升压转换器，其特征在于，其包含 一受控开关；一个二极管，其一阳极连接至该受控开关，且一阴极经组态以充当一连接至一阻断二 极管的一阴极的电压输出端子，其中该阻断二极管与一串光伏模块串联连接；一电感器，其一末端连接至该二极管的该阳极，且另一末端经组态以充当一连接至该 阻断二极管的一阴极的电压输入端子；及一控制器，其用于在该阻断二极管切断时提供一脉宽调变信号以控制该受控开关。
9.根据权利要求8所述的升压转换器，其特征在于，该控制器包含 一电压侦测器，其用于侦测一跨该阻断二极管两端的顺向电压；及一最大功率点追踪器，其经组态以在该顺向电压低于该阻断二极管的一接通电压时将 一脉宽调变信号发送至该受控开关以用于使该电压输出端子处的功率最大化。
10.根据权利要求8所述的升压转换器，其特征在于，该控制器包含 一电流侦测器，其用于侦测通过该阻断二极管的电流；及一最大功率点追踪器，其经组态以在该电流低于一预定电流时将一脉宽调变信号发送 至该受控开关以用于使该电压输出端子处的功率最大化。
全文摘要
本发明揭示一种光伏系统及其升压转换器。光伏系统包括一阻断二极管、一串光伏模块、一升压转换器及一控制器。该些光伏模块与该阻断二极管串联连接。该升压转换器的一电压输入端子连接至该阻断二极管的一阳极，且该升压转换器的一电压输出端子连接至该阻断二极管的一阴极。在使用中，该控制器可在该阻断二极管切断时驱动该升压转换器。
文档编号H02M3/04GK102097978SQ20101059721
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月10日 优先权日2009年12月11日
发明者李俊贤 申请人:杜邦太阳能有限公司