二实施例的功率控制单元适用于功率偏差处理型微转换器装置 的构造图。
[0053] 图19是本发明第二实施例的功率控制单元适用于功率偏差处理型微转换器装置 的变形例的构造图。
【具体实施方式】
[0054] 下面，参照附图详细说明本发明的实施例，W使所属领域的技术人员可易于实施。 但是，本发明能够W各种不同的方式实施，不限于下文中说明的实施例。为了清楚地说明本 发明，在附图中省略了与说明无关的部分，对于相同或相似的构件，在通篇说明书中采用了 相同的附图标记。
[0055] 下面，参照附图对本发明实施例的用于光伏能量产生源的微转换器装置及其及控 制方法进行详细说明。
[0056] 图2是本发明实施例中说明的电池、子模块及模块的构造图，图3是示出电池、子模 块、模块的I-V特性例的视图。
[0057] 根据本发明实施例，一个光伏模块60上串联有多个光伏电池(例如，60个或72个） 40。串联的多个光伏电池上形成局部阴影时，由于串联特性所有电池都会在输出电流上受 到限制。因此，W预定数量(例如，20个或24个)电池为一组的每个子模块50上并联旁路二极 管70。结果，在形成局部阴影的情况下也不会放弃光伏模块整体的发电，只是绕开形成有阴 影的子模块，因此可有效地生产电力。
[0058] 根据图2所示的本发明实施例，20个或24个电池串联组成一个子模块，且具有并联 的旁路二极管的=个子模块组成一个单一模块，但是本发明不限于此，可根据需要改变组 成子模块的电池数量。例如，为了减少旁路二极管的数量，也可W将60个电池确定为一个子 模块且一个模块具有一个子模块，或者每一个电池上并联一个旁路二极管W60个子模块作 为一个模块。
[0059] 如图3所示，由于子模块是一个W上的电池(将此称为"单元电池"）串联而成的，因 此子模块的电流大小与单元电池的电流相同，而子模块的电压大小与多个单元电池的电压 之和相同。同样，一个模块的电压大小与多个子模块的电压之和相同，而模块的电流大小与 一个子模块的电流相同。
[0060] 本发明实施例中说明的电池、子模块、模块均为光伏能量产生源。为了方便起见， 下文中作为光伏能量产生源W模块或子模块为例进行说明，但本发明不限于此，当然也可 W直接适用于电池。
[0061] 图4是本发明第一实施例的用于光伏模块的微转换器装置的构造图，图5是图3所 示微转换器装置的电缆接线图。
[0062] 如图4及图5所示，本发明第一实施例的用于光伏模块的微转换器装置包括接线盒 120、微转换器130及模块串控制器140。
[0063] 接线盒120与光伏模块110结合而起到将光伏模块110的输出向其他光伏模块或其 他器件输出的接口（interface)作用。
[0064] 微转换器130的作用是根据光伏模块110的生产电力之差改变电流路径W补偿光 伏模块之间的电流偏差。运样的微转换器130与所述光伏模块110并联且管控多个光伏模 块。根据本发明第一实施例，微转换器130和所述接线盒120是分别组成的。
[0065] 微转换器130包括电感L3、L4和设于电感的一端上且用于设定电流路径的开关 (14、/(14、(13、/(13及用于控制开关占空比的模块控制器131。
[0066] 模块串控制器140的作用是基于从所述微转换器130输出的光伏模块的生产电力 来控制所述微转换器130的占空比W调整光伏模块的电压。其中，模块串控制器140W模块 串为单位进行控制。
[0067] 图6是详细示出本发明第一实施例的微转换器130的构造图。
[006引如图6所示，本发明第一实施例的微转换器130包括电感L3、L4和开关d4、/d4、d3、/ d3及模块控制器131和驱动器(化iver) 132、133。
[0069] 电感L3、L4的作用是提供用于补偿电流偏差的迂回路径，开关(14、/(14、(13、/(13设置 在所述电感L3、L4的一端上并设定电流路径（即，通过电感的迂回路径或光伏模块之间直接 连接的路径）。
[0070] 模块控制器131将光伏模块的电压及电流检测值传送到所述模块串控制器140,并 基于从所述模块串控制器140接收的占空比控制数据和运行控制数据对所述开关d4、/d3、 d3、/d3的占空比进行控制。另外，模块控制器131连接于两模块之间，并W将两模块的功率 偏差通过模块控制器内部的路径输出的方式运行。
[0071] 具体地，模块控制器131确定连接于模块控制器的两模块的电压比，在发生模块之 间失配(mismatch)的情况下，将无法送到已连接的模块间串联路径的功率偏差通过电感路 径迂回加入到模块串的输出中。
[0072] 驱动器132、133按照所述模块控制器131的控制将所述开关(14、/(13、(13、/(13驱动为 导通(on)或断开(off)状态。此时，设于电感的一端左侧的开关d4、d3和设于所述电感的一 端右侧的开关/d4、/d3彼此反向运行。
[0073] 图7是示出本发明第一实施例的模块串控制器140的视图。
[0074] 如图7所示，根据本发明第一实施例的模块串控制器140包括通信模块141、最大功 率点跟踪单元142、占空比控制器143及DC/DC转换器144。
[0075] 通信模块141与所述微转换器130进行通信W接收光伏模块的电压及电流检测值， 并向所述微转换器130传送控制数据。
[0076] 最大功率点跟踪单元142W通过所述通信模块141接收各光伏模块的电压及电流 值为准计算出最大功率点(MPP)。
[0077] 此时，根据本发明第一实施例，最大功率点跟踪单元142基于被输入的电压及电流 来计算功率，利用通常采用的P&fXPerturbation&observation)算法等最大功率点跟踪算 法计算出最大功率点。然而，本发明不限于采用P&0算法，可W采用除此之外的各种最大功 率点跟踪算法。
[0078] 占空比控制器143根据所述最大功率点跟踪单元142计算出的最大功率点向所述 微转换器130传送占空比控制信号W调整光伏模块的电压。
[0079] 根据本发明第一实施例，所述占空比控制器143通过对比所述各光伏模块的电压 及电流值与参考值来判断是否为截止模式及过电流，是截止模式时向所述微转换器130传 送截止数据W消除插入损耗。具体如下所述，占空比控制器143通过对比所述各光伏模块的 电压及电流值与参考值判断为过电流时，在保持微转换器130的占空比的情况下，提升整个 模块串电压W减小电感的电流或者降低形成有阴影的模块的电压而提高其他模块的电压 W降低电感的电流。
[0080] DC/DC转换器144的作用是调整电压W使光伏模块可进行最大功率点跟踪。即，为 了最大功率点跟踪，模块串整体电压得变成由最大功率点算法选择的值，而DC/DC转换器 144将模块串整体电压改变成由最大功率点算法选择的值。
[0081] 模块串控制器140与模块串单元的所有微转换器进行通信W收集信息（电压、电 流），并基于收集的信息控制所有微转换器。为了方便起见，下文中仅说明对一个微转换器 130的控制。
[0082] 根据如此构成的本发明第一实施例的用于光伏模块的微转换器装置，光伏模块 110的输出与现有的一样是串联的，而微转换器130与光伏模块110并联连接。对于运种结 构，当模块之间没有电流之差时，光伏模块110就像没有微转换器130-样运行，而微转换器 130只有在光伏模块之间生产电力出现差异时改变光伏模块输出的路径W迂回电感，从而 补偿电流偏差(Mismatched Current)，进而改善了现有串联结构（cascade)型微转换器的 问题。
[0083] 例如，模块串内所有光伏模块在相同条件下输出最高功率而电流相同时，微转换 器不进行功率处理会进入截止模式，W最大限度地减少插入损耗。当模块串内光伏模块之 间的输出功率出现差异时，微转换器建立新的电流路径进行处理。
[0084] 运种本发明第一实施例的用于光伏模块的微转换器装置的运行具体说明如下。
[0085] 首先，如图5所示本发明第一实施例的用于光伏模块的微转换器装置为每两个光 伏模块(例如，PV5、PV4化结合一个微转换器130的形式。由此，与现有的串联方式相比能够 减少微转换器的数量。
[0086] 微转换器130所具备的模块控制器131检测各光伏模块的电压及电流，将此通过内 部通信模块(未图示)传送到模块串控制器140。此时，根据本发明第一实施例，模块控制器 131的通信模块由无线通信模块实现，但本发明不限于此，也可由有线通信模块实现。另外， 模块控制器131将光伏模块的电压及电流检测值传送到模块串控制器140时，一并传送与检 测值对应的光伏模块的识别号（ID) W区分光伏模块。如此，根据本发明第一实施例，通过对 每个光伏模块分别赋予识别号（ID)，在模块串控制器140容易知道接收的电压及电流检测 值为哪个光伏模块的电压、电流。
[0087] 模块串控制器140的通信模块141接收从多个微转换器130输出的各光伏模块的电 压、电流检测值并传送到占空比控制器143。占空比控制器143将被输入的电压、电流检测值 转换为与其相应的数字电压、电流值而储存到内存(未图示），同时传送到最大功率点跟踪 单元142。
[0088] 最大功率点跟踪单元142计算出数字检测电压的变化量后，基于计算出的变化量 跟踪最大功率点。最大功率点跟踪可W直接义用太阳能光伏发电设备中通常进行的最大功 率点跟踪方式。如此跟踪到的最大功率点传送到占空比控制器143。
[0089] 占空比控制器143被输入对各光伏模块的电压、电流检测值后，为了判断光伏模块 的截止模式，对比各模块的电流值W提取差异，基于此判断光伏模块是否为截止模式。截止 模式的条件是所有光伏模块因相同环境条件而具有相同的电流值，此时使所有微转换器的 直流-直流转换部截止，并持续观察各模块的电压、电流值，当出现电流变动时回到正常模 式。
[0090] 上述判断结果为截止模式时，占空比控制器143生成运行控制数据(截止数据)并 通过通信模块141传送到微转换器130。此时，运行控制数据实际上会传送到所有微转换器。
[0091] 微转换器130内的模块控制器131接收运行控制数据并进行分析。分析结果，运行 控制数据为截止数据时，停止驱动器132、133的驱动，只运行用于与模块串控制器140进行 通信的通信模块及电压、电流传感器模块，直流-直流转换装置W截止状态运行。所述驱动 器132、133的驱动停止时，与其连接的开关(14、/(14、(13、/(13也都成为断开状态而停止运行。 良P，光伏模块为正常状态时，使微转换器成为截止模式，W最大限度地减少插入损耗。
[0092] 另外，模块串控制器140的占空比控制器143检索从各光伏模块检测到的电压、电 流值，当出现光伏模块之间的功率输出差异时，为了补偿该差异，基于由最大功率点跟踪单 元142计算出的最大功率点生成用于调整各光伏模块电压的占空比。
[0093] 用于生成占空比的关系式如W下数学式1。
[0094] [数学式。
[0096] 其中，L表示电感，d表示占空比，V表示从光伏模块检测到的检测电压。
[0097] 通过所述数学式1生成基于光伏模块之间输出功率差异的占空比，将此通过通信 模块141传送到微转换器130。
[0098] 所述微转换器130内的模块控制器131接收占空比，并根据接收的占空比使驱动器 132、133驱动，W使电感L3、L4一端的开关运行。此时，电感一端的两个开关在正常运行时彼 此反向运行。即，若开关d4为导通状态则