基于升降压的功率转换器的制造方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及一种功率转换器，尤其涉及一种被配置为对从光伏(PV)面板所接收的功率进行转换的功率转换器。
【背景技术】
[0002]随着对于可持续能源生产越来越多的关注，注意力被集中于使用光伏阵列来产生电力。光伏(PV)面板包括至少一个光伏(PV)电池，其也被称作太阳能电池。由于一个电池的输出电压相对低，所以PV面板通常包括具有多个串联连接的太阳能电池的串，并且可以包括若干个并联连接的这样的串。
[0003]为了有效操作PV面板，能够将最大功率点(MPP)追踪器(MPPT)连接至PV面板。该MPP基本上以最大功率点对PV面板进行操作并且基于从PV面板所接收的输入功率提供输出功率。若干个这样的每个均具有与之连接的PV面板的MPP追踪器能够被串联连接以便提供高于仅一个MPP追踪器的输出电压的输出电压。通常期望在对MPP中的PV面板进行操作时以及在将单独的PV面板所提供的功率转换为MPP追踪器串联电路所提供的输出功率时具有低的损耗。
【发明内容】
[0004]—个实施例涉及一种功率转换器电路。该功率转换器电路包括多个功率转换器，其中每个功率转换器包括被配置为从电源接收输入功率的输入、输出、连接至该输入的第一转换器以及连接在该第一转换器和输出之间的第二转换器。该多个功率转换器的输出在该功率转换器电路的输出处串联连接。此外，该第一转换器包括第一电感器并且该第二转换器包括第二电感器。
[0005]另一个实施例涉及一种方法。该方法包括由多个功率转换器中的每一个从电源接收输入功率。每个功率转换器包括被配置为从电源接收输入功率的输入、输出、连接至该输入的第一转换器，以及连接在该第一转换器和输出之间的第二转换器。该多个功率转换器的输出在该功率转换器电路的输处串联连接。该转换器包括第一电感器并且该第二转换器包括第二电感器。
【附图说明】
[0006]以下参考附图对示例进行解释。附图用来对某些原则加以图示，从而仅图示出了理解这些原则所必需的方面。附图并非依比例绘制。在附图中，同样的附图标记表示同样的特征。
[0007]图1示意性图示了光伏(PV)面板的等效电路图；
[0008]图2A通过不同太阳能功率的输出电压图示了 PV面板的输出电流和输出功率；
[0009]图2B图示了图2A所示的特征曲线上的最大功率点(MPP)的位置；
[0010]图3示出了功率转换器电路的一个实施例，其包括串联连接的若干个功率转换器，其中每个功率转换器包括第一转换器和第二转换器；
[0011]图4示出了一个功率转换器的一个实施例；
[0012]图5更为详细地示出了第一转换器的一个实施例；
[0013]图6示出了图示出图5所示的第一转换器的一种操作模式的时序图；
[0014]图7示出了图示出图5所示的第一转换器的另一种操作模式的时序图；
[0015]图8更为详细地示出了第二转换器的一个实施例；
[0016]图9示出了图示出图8所示的第二转换器的一种操作模式的时序图；
[0017]图10示出了图示出图8所示的第二转换器的另一种操作模式的时序图；
[0018]图1lA图示了一个功率转换器可以如何进行操作的一个实施例；
[0019]图1lB图示了一个功率转换器可以如何进行操作的另一个实施例；
[0020]图12图示了功率转换器电路的另一个实施例；以及
[0021]图13图示了功率转换器电路的又另一个实施例。
【具体实施方式】
[0022]在以下详细描述中参考附图。附图形成说明书的一部分并且通过图示示出了可以对本发明加以实践的具体实施例。所要理解的是，除非以其它方式特别提及，否则这里所描述的各个实施例的特征可以互相组合。
[0023]为了更好地理解下文中所解释的实施例，图1示意性图示了光伏(PV)面板。PV面板可以包括一个太阳能电池(PV电池)，具有多个串联连接的太阳能电池的串，或者甚至若干个并联连接的这样的串。PV面板在暴露于太阳照射时提供电输出功率PPV。该输出功率Ppv由输出电压V PV和输出电流I PV所表不。输出电流还将在下文中被称作光电流。该输出功率Ppv对应于输出电压V PV和输出电流I PV的乘积并且能够被用来为电负载Z。(以虚线图示)进行供电。
[0024]图2A示意性图示了以不同照射功率所获得的光伏电池的若干条特征曲线。一条特征曲线图示出取决于光电压Vpv的光电流I PV。在图2A中，图示了三条不同的特征曲线
1-V1U-V2J-Vp在给定输出电压Vpv，光电流^随着照射功率的增加而增加。如能够从图2A所图示的特征曲线看到的，光电流Ipv对于低于阈值电压的电压是近似恒定的，并且在高于阈值电压的电压处急剧减小。基于硅的太阳能电池具有大约0.6V的阈值电压。
[0025]图2A进一步图示了太阳能电池取决于在不同照射功率处的输出电压Vpv的输出功率Ppv。该输出功率Ppv随着照射功率的增加而增加。在图2A中，曲线P-V
示了三个不同照射功率下的输出功率。这些曲线中的每一条分别具有最大值PmaXl、PmaX2、Pmax3O
[0026]使得PV面板并且因此使得具有多个PV面板的光伏阵列难以操作的是，在不同的照射功率下，以不同输出电压Vpv和不同输出电流I PV获得最大输出功率。为了对此加以说明，图2B图示出了以不同照射功率获得的多条特征曲线1_1至1-V5,以及在这些特征曲线中的每一条上获得最大输出功率的点。这些被称作最大功率点(MPP)的点由包括输出电流以及相对应的输出电压的唯一配对所限定。在图2B中所示的特征曲线1_1至145中，最大功率点被表示为10^至10^5。图2Β中的曲线MPP图示了不同照射功率下的最大功率点。能够看到的是，在最大功率点，光电流Ipv和输出电压Vpv随着照射功率的增大而增大。对上文加以概括，PV面板所接收到的每个照射功率在PV面板的输出功率Ppv具有最大值处具有该PV面板的的唯一输出电流Ipv以及相对应的输出电压V PV。
[0027]为了使得PV面板所提供的电功率最大化，可以使用最大功率点追踪器(MPPT)。MPPT被配置为对从PV面板所接收的输出电流Ipv和输出电压V PV进行调节，而使得该PV面板以MPP或接近于MPP进行操作。这在下文中更为详细地进行解释。
[0028]图3示出了功率转换器电路20的一个实施例，其被配置为从多个电源I1UpUt收输入功率，并且从这些从电源I1-1n所接收的输入功率在输出201、202处提供输出功率。根据一个实施例，电源I1-1n中的每一个包括光伏(PV)面板。这些PV面板中的每一个包括至少一个太阳能电池(PV电池)。根据一个实施例，每个PV面板包括具有串联连接的若干太阳能电池的串，并且可以包括并联连接的若干个这样的串。功率转换器20从单独的电源
I1-1n所接收的每个输入功率由输入电流Ii η 112、Iin和相对应的输入电压Vl P Vl2, Vln^表示。每个电源I1-1j提供的输入功率由输入电流Ii「I 1?乘以相对应的输入电压Vl !-Vln所提供。
[0029]功率转换器电路20所提供的输出功率由输出电流120和输出电压V20所表示，其中该输出功率由输出电流120乘以输出电压V20所给出。利用第一输出节点201和第二输出节点202连接至示出的负载Ζ(图3中以虚线进行图示)可以从功率转换器电路20接收输出功率。负载Z的一个实施例在下文中参考图9进行解释。根据一个实施例，负载Z限定输出电流120。也就是说，负载Z表现为电流吸收器，其限定了从功率转换器电路所汲取的电流120。在这种情况下，功率转换器电路20的输出电压V20可以根据由单独的电源I1-1n提供至功率转换器电路20的功率而有所变化。
[0030]参考图3，功率转换器电路20包括多个功率转换器2ρ2η。在图3中，单独的功率转换器2f2n中同样的特征具有相同的附图标记，它们仅是通过具有不同的下标而加以区分。例如，第一功率转换器的单独的特征具有带下标“I”的附图标记，第二功率转换器2 ^勺单独的特征具有带下标“2”的附图标记，等等。在下文中，当陈述应用到功率转换器22-2n中的每一个时或者单独的功率转换器2f2n之间的差异不是必要的时，使用没有下标的附图标记对单独的功率转换器2f2n进行描述。等同地，单独的电源其特征(输入电流和输入电压)具有仅通过具有不同下标而加以区分的相同附图标记。与功率转换器
2n相同，在陈述应用到电源I i_ln中的每一个或者单独的电源I i_ln2间的差异不是不要的情况下，使用不带下标的附图标记对电源I1-1n进行描述。
[0031]参考图3，每个功率转换器2包括具有第一输入节点21和第二输入节点22的输入，以及具有第一输出节点23和第二输出节点24的输出。每个功率转换器2的输入21、22连接至一个电源I而使得每个功率转换器2从一个电源I接收输入功率。单独的功率转换器2的输出23、24被串联连接(级联)。从而功率转换器20的输出电压V20等于单独的功率转换器电压V2 P V22、V2n之和。